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Verfahren zur Herstellung von kautschuk- und kunstharzhaltigen Formkörpern
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Formkörpern, welche
ganz oder teilweise aus natürlichem oder 'künstlichem Kautschuk bzw. aus Kunstharzen,
einzeln oder in beliebiger Kombination, bestehen, wobei das Wesentliche der Erfindung
im Zusatz von feinverteilten Oxyden besteht, die die Eigenschaften der herzustellenden
Formkörper in verschiedener Richtung wesentlich verbessern, beispielsweise hinsichtlich
der Härte, Elastizität, I>ehnung, Abriebfestigkeit. Kerbzähigkeit usw. Erfindungsgemäß
werden solche hochdispersen Oxydaerosole von Metallen bzw. Metalloiden zugemischt,
wie sie bei der thermischen Zersetzung von dampff<irmigen Verbindungen von Metallen
bzw. Metalloiden vermittels oxydierender oder 'hydrolysierender Mittel, gegebenenfalls
in Gegenwart eines gas- oder dampfförmigen Verdünnungsmittels oder von brennbaren
Gasen entstelten_ Als solche kommen in Betracht z. B. Eisenchlorid, Aluminiumchlorid,
Titantetrachlorid, Berylliumchlorid, Berylliumacetat, Chromylchlorid, Vanadylchlorid
oder insbesondere Siliciumtetrachlorid. Diese werden im Dampfzustand zusammen mit
den erforderlichen Mengen Wasserdampf zu detf betreffenden Hydroxyden oder Oxyden
hydrolysiert.
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Andererseits kann man auch Eisenpentacarbonyl, Nickelcarbonyl, Zinkdimethyl,
Magnesiumdimethyl od. dgl. mit Sauerstoff bezw. Luft, gegebenenfalls bei mäßig erhöhten
Temperaturen, umsetzen, wobei sich ebenfalls die betreffenden Metalloxyde in kolloidaler
Verteilung bilden.
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Die beschriebenen Hydrolysen bzw. Oxydationen kann man mit Vorteil
in Gegenwart eines weiteren gas- oder dampfförmigen Verdünnungsmittels, wie z. B.
Stickstoff, Kohlensäure und Wasserstoff, durchführen.
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l)as Arbeiten in Gegenwart großer Menget,
dieser Verdünnungsmittel
hat dien Vorteil, daß eine unerwünschte Teilchenvergröberung vermieden und außerdem
schädliche Wärmestauungen, z. B. Oxydation, unschädlich gemacht werden.
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Vorteilhafterweise werden hochdisperse Kieselsäureaerosole erfindungsgemäß
zur Anwendung gebracht, wie sie nach dem Patent 830 786 (Verfahren zur Herstellung
von feinverteilten Oxyden) entstehen.
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Die feinverteilten Aerosole können bei der Herstellung von Formkörpern
verwendet werden, die ganz oder teilweise aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk
bzw. kautschukartigen Stoffen, wie Polymerisationsprodukte von Butadien, Chlorbutadien
bzw. deren Mischungen u. a. erhalten werden, bestehen. Durch den Zusatz wird eine
wesentliche Steigerung der Abriebfestigkeit, Kerbzähigkeit u. dgl. erzielt.
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Erfindungsgemäß können auch Formkörper hergestellt werden, wobei Kunstharze,
wie z. B. polymerisationsfähige Vinyl- bzw. Acrylverbindungen, Vinylacetat, Vinylchlorid,
Styrol oder Acrylsäureester, mit den genannten Aerosolen vermischt werden. Dabei
können die genannten Kunstharze vor oder nach der Zugabe der genannten kolloidalen
Metalloxyde der Polymerisation unterworfen werden. Man kann auch derart vorgehen,
daß man polymerisierte Verbindungen, wie z. B. Polymethacrylsäureester, mit monomeren
Methacrylsäureestern vermischt, einen Polymerisationskatalysator, wie z. B. Benzylsuperoxyd,
und die Aerosole zugibt und so die Fertigpolymerisabion bewirkt. An Stelle der Verwendung
von Katalysatoren kann man auch in bekannter Weise die Polymerisation durch Bestrahlung
in kurzwelligem Licht bewirken.
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Man erhält bei Verwendung von kunstharzartigen Stoffen bzw. Stoffen,
die kunstharzartige Massen ergeben, Formkörper, welche sich durch besonders große
Härte, Bruchfestigkeit usw. auszeichnen. So kann man von der vorliegenden Erfindung
mit Vorteil Gebrauch machen zur Herstellung von Kunstharzzähnen, Prothesen u. a.
Dentalmitteln. Da der verfestigende Einfluß sich schon bei geringen Zusätzen stark
ausprägt, so ist man erfindungsgemäß i.n die Lage versetzt, Körper herzustellen,
deren Transparenz nur wenig vermindert ist.
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An sich ist es zwar schon bekannt, Kunstharzmassen vom Phenolformaldehydtyp
feinverteilte bzw. kolloidale Metalloxyde zuzusetzen. Doch werden besonders günstige
Ergebnisse nur dann erzielt, wenn man erfindungsgemäß Aerosole verwendet, wie sie
bei der thermischen Zersetzung von dampfförmigen Verbindungen von ?Metallen bzw.
Metalloiden vermittels oxydierender oder hydrolysierender Mittel, gegebenenfalls
in Gegenhart eines .gas- oder dampfförmigen Verdünnungsmittels oder von brennbaren
Gasen entstehen. Dies ergibt sich aus folgenden Vergleichsversuchen: Eine Mischung
von 3 Teilen pulverförmigem Polymethacrylsäuremethylester und i Teil monomeren Methacrylsäuremethylester
wird mit o,oi Gewichtsprozent an Füllmitteln vermischt und '/E Stunde lang bei ioo°
fertigpolymerisiert. Von dem so erhaltenen Formkörper wurde sodann die Brinellhärte
bestimmt, und zwar vermittels einer 5-mm-Kugel, einem Druck von 62,5 kg pro Quadratzentimeter
sowie einer Druckeinwirkungsdauer von 30 Sekunden. Außerdem wurde noch der
gleiche Versuch ohne irgendwelche Füllstoffe durchgeführt und die Brinellhärte in
gleicher Weise bestimmt. Dabei ergab sich im letzteren Falle, d. h. also ohne irgendein
Füllmittel, eine Brinellhärte von 13,3. Bei Verwendung von feinverteilter kolloidaler
Kieselsäure, wie sie durch Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid mit flüssigem Wasser
erhalten wurde, ergab sich eine Brinellhärte von 4,4, bei Verwendung von Kieselsäureaerosol
dagegen eine solche von i8,o.
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Finden die Aerosole Verwendung bei der Herstellung von Formkörpern
aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk oder kautschukartigen Stoffen bzw. deren
Mischungen, so erhalten die Formkörper ausgezeichnete Eigenschaften. Sie erreichen
bei weitem, ja übertreffen bisweilen die Qualitäten der mit den besten amerikanischen
Rußsorten hergestellten Formkörper aus Kautschuk. Selbst die hochqualifizierten
deutschen Ruße werden in vieler Beziehung, insbesondere mit Bezug auf die Kerbzähigkeit,
Ermüdung und Dehnung, durch die neuen Aerosole, die durch thermische Zersetzung
von flüchtigen, im Dampfzustand befindlichen Metall- bzw. Metalloidoxyde erhalten
werden, übertroffen.
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Falls erforderlich, können die Aerosole auch noch in Kombination mit
anderen an sich bekannten Füllstoffen, wie z. B. Ruß und Aluminiumoxyd, verwendet
werden.
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Es ist zwar bekannt, solche Oxyde von Metallen als Kautschukfüllstoffe
zu verwenden, wie sie bei der Zersetzung von flüchtigen Metallen vermitt-els oxydierender
Mittel im Dampfzustand entstehen. Im Gegensatz hierzu handelt es sich aber erfindungsgemäß
darum, daß das Kautschuk- oder kautschukartige Material mit Aerosolen gefüllt wird,
die durch .Zersetzung von flüchtigen Metall-oder Metalloidverbindungen entstehen.
Derartige bekannte, durch Verdampfen von Metallen und dabei,erfolgter Oxydation
gewonnene Präparate besitzen eine Teilchengröße von teilweise noch über i fc hinaus
und sind daher als Füllmittel für Kautschuk oder kautschukartige Stoffe im Sinne
der vorliegenden Erfindung überhaupt unbrauchbar oder zumindest weit schlechter
als die aus flüchtigen Metall- oder Metalloidverbindungen hergestellten erfindungsgemäßen
Oxyde mit einer Teilchengröße von beispielsweise o,oi a bis hinab zu o,oo5 Ei. Je
kleiner die Teilchengröße, um so besser ist bekanntlich die Aktivität der Füllstoffe.
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Die Menge an Aerosolen, die erfindungsgemäß zuzusetzen ist, kann weitgehend
variiert werden. Die Verarbeitung der Aerosole erfolgt bei der Herstellung von Kautschuk
oder kautschukartigen Formkörpern in ähnlicher Weise, wie dies bei der Verarbeitung
von aktivem Ruß üblich ist. So kann man z. B. natürlichen oder künstlichen
Kautschuk
bzw. kautschukartige Stoffe mit etwa .Io Teilen Aerosol, bezogen auf ioo Teile Kautschuk,
unter Zusatz der üblichen Hilfsmittel, wie z. B. Schwefel, Beschleuniger, Zinkoxyd
und Stearinsäure, verarbeiten. Dabei kann die Verarbeitung nach dem üblichen allgemein
bei rußhaltigeni 1_aufH:iclleninischungen gebräuchlichen Rezept erfolgen. In vielen
Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Menge an Beschleuniger und Schwefel-
etwas höher zu wählen, als dies im allgemeinen bei Rußinischungen der Fall ist.
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Bei der Verarbeitung von kunstharzartigen Massen kann die Menge an
zuzusetzenden Aerosolen ebenfalls weitgehend variiert werden. Im allgemeinen dürften
Zusätze von weniger als 20 °/o der gesamten Masse ausreichen, doch empfiehlt .es
sich, ni \ fielen Fällen die Zusätze noch wesentlich geringe r zu halten, cl. h.
etwa 5 bis i % und darunter.