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Verfahren zur Herstellung von mit Poren oder Zellen durchsetzten elastischen
Gegenständen aus mit Kautschukmilch imprägnierten Faserstoffen Es ist schon auf
verschiedene Weisen vorgeschlagen worden, Faserstoffe, insbesondere Roßhaar od.
dgl. oder auch pflanzliche Fasern, entweder lose oder in einer zusammenhängenden
oder verfilzten Masse. mit Kautschuk zu versehen, z. B. durch Imprägnieren, Koagulieren
der Fasermasse mit Kautschukmilch oder anderen wäßrigen Kautschukdispersionen, um
elastische Produkte zu erzeugen, die zur Herstellung von allerhand Gebrauchsgegenständen,
wie z. B. Matratzen, Kissen, Bekleidungen und Polstern für Möbel, Eisenbahnwagen
und Kraftwagen, Matten usw.dienen können. Es sind z. B. schon Verfahren bekannt,
bei welchen die Imprägnierung der Fasern durch Tauchen, Bespritzen, Begießen oder
:durch Walzen vor sich geht. Indem das Walzen lediglich auf die Herstellung von
verhältnismäßig dünnen Gegenständen, wie z. B. Bodenbelägen oder Matten, Anwendung
findet und der Walzdruck die Neigung zum Zusammenpressen des Gegenstandes und zur
daraus hervorgehenden Vernichtung der porösen Struktur zeigt, bietet die Imprägnierung
durch Bespritzen oder Begießen auch nur beschränkte Anwendungsmöglichkeiten, weil
bei Fasermassen verhältnismäßig
großer Stärke ausschließlich die
an der Oberfläche liegegden Schichten zweckdienlich mit Kautschuk versehen werden
können.
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Für die Behandlung von dickeren Fasermassen kommt also lediglich das
Tauchverfahren in Betracht. Seine technische Anwendung weist jedoch solche Schwierigkeiten
auf, daß bisher tatsächlich nur mit sehr starren und gekräuselten Fasern der Natur
von Roßhaar od. dgl. günstige Resultate erzielt werden. Es stellte sich nämlich
heraus, daß es äußerst sch-,vierig ist, die Imprägnierung der Fasern und die Absetzung
des Kautschuks zweckdienlich zu regeln. Infolge der verhältnismäßig hohen Viskosität
der Kautschukdispersionen, wenm dieselben nicht stark verdünnt sind, werden die
Fasern übermäßig von der aufgenommenen Dispersion erschwert, und wenn die Fasern
weniger starr und nicht gekräuselt sind, werden dieselben vollständig eingebettet.
Wenn darauf das Koagulum sich beim Trocknen zusammenzieht, werden die eingebetteten
Fasern mitgezogen, wobei dann das Volumen der Musse durch,das eingelaufene Koagulum
bestimmt wird. Es bilden sich Agglomerate von zusammengeklebten Fasern mit verhältnismäßig
geringer innerer Porosi.tät, jedoch mit zwischen denselben größeren Lufträumen,
die aber keinen genügenden Zusammenhang mit dem Fasergerippe aufweisen, so daß eine
beständige Elastizität des Gegenstandes nicht gewährleistet werden kann.
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Man hat schon versucht, das Einsinken der Fasern zu verhindern, um
die lockere Struktur und die,Gestalt der Gegenstände durch Spannen von Drähten in
der Fasermasse oder durch Einsetzen von Federchen, die nachher wieder entfernt werden,
zu versichern. Eine dauerhafte elastische Struktur bei losem Zusammenhang der Fasermasse
aus einzeln mit Kautschuk verkleideten Fasern, die zwischen denselben kleine, jedoch
zahlreiche Lufträume übriglassen und dabei unter sich nicht verschiebbar sind, wurde,
soweit bekannt, ausschließlich mit sehr starren und gekräuselten Fasern erreicht.
Es war jedoch in der Praxis noch nicht möglich, Massen von kurzen Fasern gemäß dem
Tauchverfahren zu behandeln, da diese Fasern vollstiändig in die Kautschukmasse
eingebettet werden, ohne daß genügend freie Lufträume übriggel.assen werden.
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Das übliche Tauchverfahren wird auch noch .dadurch erschwert, daß
die Intensität der Imprägnierung in großem Maße von der Viskosität der Kautschukdispersion
abhängig ist. Die Viskosität des konzentrierten Latex aus 50 bis 6o °/o Kautschuk.
die gewöhnlich Verwendung findet, ändert sich in sehr starkem Maße, so daß eine
fortwiährendeÜberwachung der Viskosität erforderlich ist. Weiter liegt die Gefahr
vor, @daß das Bad, in dem eine Anzahl Fasermassen nacheinander imprägniert `werden
soll, im ganzen zu koagulieren anfängt und in dieser Weise für die Faserbehandlung
unbrauchbar wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von mit Poren
bzw. Zellen durchsetzten elastischen Gegenständen aus mit Gummi imprägnierten Faserstoffen
durch Tauchen einer losen Fasermasse in ein aus einer wäßrigen, gegebenenfalls Zusatzstoffe
enthaltenden Kautschukdispersion bestehendes Bad und Koagulieren des Kautschuks
sowie anschließendes -Trocknen und gegebenenfalls Vulkanisieren. Das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial derart in die Kautschukdispersion
eingeführt wird, daß es den Raum, in dem die Kautschukdispersion sich befindet,
im wesentlichen ganz ausfüllt und das gesamte aus Flüssigkeit und darin verteilten
Fasern bestehende Bad während der Koagulation einer Bewegung, z. B. Schüttei-. Schwing-,
Schaukel- oder Drehbewegung, ausgesetzt wird, die eine Vernetzung des Faserguts
in :der Kautschukdispersion bewirkt, ohne dabei die Lage der Fasern zueinander störend
zu beeinflussen.
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Die als Ausgangsmaterial dienende lose Fasermasse kann pflanzlicher
oder tierischer Art sein und aus längeren oder kürzeren, gegebenenfalls gekräuselten
Fasern bestehen. Auch Faserabfälle können erfindungsgemäß verarbeitet werden. Bei
Durchführung .des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Baud vollständig koaguliert,
und zwar unter solchen Umständen, daß die natürliche Struktur des Koagulums zerstört
oder aufzutreten verhindert wird. Hierdurch bekommen die koagulierenden Kautschukpartikelchen
keine Gelegenheit, ein kompaktes Koagulum zu bilden, so daß der Kautschuk sich nicht
in größere Klumpen ballt, die, weil sie gleichzeitig mehrere Fasern umfassen, beim
Trocknen und beim Einlaufen die Fasern zusammenziehen würden. Infolge der intensiven
Schwingung oder einer anderen ähnlichen raschen Bewegung werden die Kautschukpartikelchen
gezwungen, sich einzeln oder in kleinen Aggregaten und in klebendem Zustand wie
ein -dünner Film auf die einzelnen Fasern zu setzen, so daß sie auch beim Trocknen
an den Fasern angeheftet bleiben. Die Struktur des Koagulums wird also von den Fasern
bestimmt. Zwischen den Fasern entsteht eine zellenförmige Struktur, welche die Porosität
und die elastischen Eigenschäften des geformten Gegenstandes bestimmt. Die Behandlung
mit der Kautschukdispersion kann so vorgenommen werden, daß die Größe und die Meng.
der Lufträume zwischen den Fasern Hach Bedarf geregelt wird, während im Zusammenhang
mit der Grüße des Gefäßes oder der Form, in welcher die Behandlung vor sich geht,
auch Gegenstände jeder beliebigen Form und Abmessungen hergestellt werden können.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise mit Hilfe von
verdünnten Kautschukdispersionen ausgeführt. Der Verdünnungsgrad der Kautschukdispersion
wird im Zusammenhang mit dem verlangten Verhältnis des sich auf die Fasern zu setzenden
Kautschuks gewählt. So kann man sich der Bülder mit nicht mehr als 0,1, 0,5
oder i 1/o Kautschuk bedienen, während in vielen Fällen Bäder mit a, 3, 5 oder mehr
Prozent Kautschuk den Vorzug verdienen werden. Da der im Bad vorhandene Kautschuk
vollstärndig koaguliert und sich auf die Fasermasse setzt, kann in das Bad die richtige
Kautschukmenge eingetragen werden, die für die Imprägnierung der Fasermasse erforderlich
ist. Wenn man mit einer einmaligen Behandlung nicht
geniigend Katitschulz
im herzustellenden Gegenstand erhalten würde, ließe sich die Behandlung einmal oder
mehrere Male wiederholen.
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Die Behandlung kann vorzugsweise mit verdünntem, natürlichem Latex
erfolgen, z. B. in der üblichen Weise mit Ammoniak konserviertem Latex. Man kann
sich aber auch künstlicher Dispersionen, sowohl von natürlichem oder regeniertem
Kautschuk wie auch von künstlichem Kautschulz. z. B. einem bei der Einulsionpolymerisation
oder Mischpolymerisation erhaltenen Latex, bedienen.
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Die Kautschukdispersion kann vor der Mischung mit der Fasermasse,
mit den bekannten verstärkenden oder anderen Füllstoffen, Weichmachern, Vulkanisiermitteln
und Beschleunigern gemischt werden. Auch werden während oder nach der -Mischung
bekannte Koaguliermittel zugeführt.
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Mit Hilfe eines Koaguliermittels kann dieKoagulation derart geregelt
werden, d.aß die Masse iv hrend des raschen Schüttelns oder Schwiligens fast augenblicklich
koaguliert, z. B. innerhalb der Zeit von i/, oder i -Minute. Hierdurch wird der
erwünschte Effekt erreicht, daß die Kautscbukpartikelchen sich fast ausschließlich
auf die Fasern setzen und auf denselben einen dünnen, gehörig anhaftenden Film bilden.
Als Koaguliermittel können sowohl die bekannten Säuren, z. B. Essigsäure, als Elektrolyt
mit mehrwertigen positiven Ionen verwendet werden.
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Nach der Koagulation wird die restliche Flüssigkeit oder Serum vom
mit Kautschuk imprägnierten Gegenstand ausgeschieden. Der Gegenstand kann aus .dein
lade gehoben werden, worauf er ent wässert, getrocknet und vulkanisiert wird.
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Die Vulkanisation kann in irgendwelcher be-
kannten Weise vor
sich gehen, entweder bei hoher oder bei niedriger Temperatur.
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Bei der Anwendung des Verfahrens können, falls solches erwünscht ist,
im Hinblick auf eine richtige Aufsteifung der imprägnierten Fasermasse, ehe dieselbe
aus dem Bade entfernt wird und um der Gefahr des Einstürzens der noch weichen -Tasse
zu begegnen, spezielle Maßnahmen getroffen werden. So kann es sich in bestimmten
Fällen empfehlen, das ganze Bad, samt dem Inhalt, zu gefrieren und dann, unter allmählichem
Wegfluß der Flüssigkeit, langsam auftauen zu lassen.
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Für die Herstellung von Gegenständen einer speziellen Form kann die
Imprägnation und Koagulation in einer geschlossenen Form erfolgen. Erwünschtenfalls
kann die Vulkanisation in gleicher Form oder in gleichem Bade vor sich gehen, in
dem die Fasermasse imprägniert wurde.
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Die Erfindung ist nicht nur auf das Imprägnieren von Faserstoffen
anwendbar, sondern auch feste Gerippe und poröse -lassen verschiedener Natur, wie
z. B. Kunstschwämme, Drahtmetallmassen, Metallwolle, Glaswolle oder Schlackenwolle
usw., können in entsprechender '\#,'eise behandelt werden. Beispiel In ein Gefäß
.der verlangten Form und mit einem Inhalt von etwa Zoo 1 werden 1,5 kg Schweinsborsten
mit einer Länge voll etwa 2 bis 4 cm lose eingeschüttelt, wobei zur Sicherung einer
sehr lockeren Füllung die Haare eventuell durch ein Sieb hindurchgeschüttelt werden.
Darauf wird das Gefäß mit einer Lösung von 61 Kautschuklatex (ammoniakfrei), mit
einem Kautschukgehalt von 6o % in 18o 1 `Wasser gefüllt, welcher Lösung bekannte
Ingredienzen zur Vulkanisierung wie auch ein bekanntes Koaguliermittel zugesetzt
werden. Vor der Koagulierung können z. B. ioo g Natriumsilikofluorid zugesetzt werden,
aber diese Menge soll im Zusammenhang mit der Temperatur und der Dauer, welch<
durch Versuche oder Erfahrung als die sich für einen günstigen `Terlauf des Koagulationsverfahrens
am besten eignenden herausgestellt haben, geregelt werden.
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Auf diese Weise wird die Fasermasse vollständig untergetaucht. Das
Gefäß mit seinem Inhalt wird abgedeckt und unmittelbar darauf einer Schwingbewegung
ausgesetzt, wodurch das Ganze regelmäßig geschüttelt und die Flüssigkeit mit Bezug
auf die Fasermasse versetzt wird- Das Schütteln wird weiterverfolgt, bis .das Serum
klar wird. Dann wird das Serum abgelassen und wird die noch feuchte, mit Kautschuk
imprägnierte Fasermasse aus der Form herausgenommen, während dieselbe an der oberen
Seite unterstützt wird, um Sinken zu verhindern. Die Masse wird alsdann weiter entwässert,
getrocknet und in bekannter @@Teise vulkanisiert.
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An Stelle einer Schüttel- oder Schwingbewegung kann die geschlossene
Form auch einer Schaukel-oder Drehbewegung ausgesetzt werden, wobei die Fasermasse
der Belegung .der Form folgt, während die Flüssigkeit gewissermaßen umbeweglich
bleibt und sich also gegenüber der Fasermasse versetzt.
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Falls sich die Form dazu eignet, kann nach der gründlichen Entfernung
des Serums das imprägnierte Erzeugnis auch getrocknet und in gleicher Form vulkanisiert
werden.
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In obenstehendem Beispiel lassen sich die Natur der Fasermasse die
Verhältnisse zwischen Faserinaterial und Latex und die Verdünnung der Latex nach
Bedarf ändern.