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Verfahren zur Verfestigung von nach dem Treibverfahren hergestellten
schaumigen Massen organischer oder anorganischer Stoffe Es ist bekannt, Schaumkautschuk
aus wäßrigen Kautschukdispersionen, denen die üblichen Zusatzstoffe, wie Vulkanisationsmittel,
Füllstoffe, Farbstoffe und Alterungsschutzmittel, beigemischt sein können, in der
Weise herzustellen., daß die wäßrige Kautschul:dispersion mit z. B. Wasserstoffperoxydlösung
und gegebenenfalls Beschleunigern für die Zersetzung des Wasserstoffperoxyds vermischt
wird, wodurch in wenigen Minuten eine Verschäumung der Kautschukdispersion möglich
ist. Der Kautschu.ltdispersion werden vor diesem Schaumtreiben außerdem noch Geliermittel,
wie z. B. Zinkoxyd zusammen. mit Ammoniumsalzen, oder Al.kalifluosilicate zugesetzt,
die die Schaummasse nach dem Austreiben verfestigen (gelieren) sollen. Anschließend
erfolgt die Erhitzung zwecks Vulkanisation und sodann das Waschen und Trocknen der
Schaumkautschukprodukte. Dieses Verfahren der Schaumerzeugung (Treibschaum) hat
sich bisher in der Praxis nicht in dem Maße durchsetzen können wie das bekannte
Verfahren; bei dem .die Kautschukdispersion durch Einschlagen von Luft oder kräftiges
Verrühren einsgeblasener Luft verschäumt wird (Schlagschaum). Allerdings hat ein
abgeändertes Treibverfahren Eingang in die Schaumkautschukfabrikation gefunden,
das darin besteht, daß das Treiben außer durchWasserstoffpe roxyd unter Zuhilfenahme
eines Vakuums erfolgt, das so lange aufrechterhalten wird, bis die Schaummasse unter
Erwärmung zu einem festen Gel erstarrt ist.
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Es wurde nun erkannt, daß der Hauptgrund für die- " beim reinen Treibverfahren
auftretenden Schwierigkeiten darin liegt, daß mit der Zersetzung
der
besonders für leichteren, luftreicheren Schaum erforderlichen erheblichen Menge
Wasserstoffperoxyd Wärme entsteht, die zu mancherlei Störungen Anlaß gibt. Es wurden
z. B. Temperaturerhöhungen von 2ö auf 35° im Innern des Schaumes gemessen. An den
Stellen, an denen die Entstehung von Gasbläschen katalysiert ist, ist die örtliche
Temperatursteigerung noch bedeutend größer, so daß an diesen Stellen Keime der Gelierun.g
gebildet werden. Je nach der Außentemperatur, der Größe und Gestalt sowie dem Material
der Form, in der das Austreiben erfolgt, der Treibgeschwindigkeit usw. fließt die
Zersetzungswärme mehr oder weniger schnell ab. Die Folge ist, daß das zugegebene
Geliermittel; wie beispielsweise Natriumfluosilicat, entweder schon vor dem beendeten
Austreiben eine Verfestigung (Gelierung) des Schaumes und damit unzureichende Ausfüllung
der Form ergibt oder aber daß, bei verminderter Dosis Natriumflüosilicat, eine Gelierung
häufig erst einige Zeit nach dem Austreiben oder nur unter nachträglicher Erwärmung
erfolgt. Inzwischen ist der Treibschaum aber schon mehr oder weniger zerfallen,
so daß man keine guten Strukturen mehr erhält. Die für die Gelierung mittels Zinkoxyd
zusammen mit Ammoniumsalzen bzw. bei geringer Dosierung von Natriümfluosilicat erforderliche
Erwärmung muß mit bestimmter Geschwindigkeit erfolgen, weil bei zu schneller Erwärmung
die äußeren Zonen des Schaumes sich schnell verfestigen, während die inneren Zonen
stark aufblähen und sich am Rande rindenartig verfestigen.. Bei mittelstarker Erwärmung
dehnt sich der Schaum weiter aus, und es sind dicht schließende, kostspielige, schwere
Formen nötig, um -keinen Austrieb und keine. aufgeblähten; im Innern zerrissenen
Strukturen zu erhalten. Bei zu langsamer Erhitzung fließen die Luftbläschen zusammen,
und - die Schaumstruktur zerfällt. Die Versuche, einem Zerfall des Schaumes vor
der Verfestigung durch Verdicken des Schaumes durch bekannte Verdickungsmittel vorzubeugen:;
führt nicht zum Ziel, da der verdickte, zähe Schaum in enge Stellen .der betreffenden
Formen nicht einfließt, die Verdickungsmittel häufig die 7erreißfestigkeit des Schaumkautschuks
herabsetzen und die gleichmäßige Dichte des Produktes noch mehr gefährdet ist. Auch
wurde versucht, die Schaumbeständigkeit durch Beimischung von mancherlei Schaummittel
zu verbessern, Indessen haben alle diese Schaummittel den Nachteil gezergt, daß
die Mischung mit den erforderlichen Mengen an Schaummitteln den Geliermitteln gegenüber
stabiler wird, so däß feste Gele nur nach Zusatz von starken Creliermitteln, wie
z, B. Zinkoxyd zusammen mit Ammoniumsälzen, unter Erhitzung nach der Schaumbildung
erhalten werden können. Abgesehen von kleinen Formlingen muß man dabei in verschlossenen,
schweren, kostspieligen Formen arbeiten. Alle Schwierigkeiten des Treibverfahrens
nehmen gewaltig mit dem Gasgehalt des Schaumes zu. Spezifische Gewichte 'von weniger
als 0,1q. glcm3 sind wohl nach dem reinen Treibverfahren mit nennenswerter Ausbeute
noch nie erreicht worden.
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Es wurde nun gefunden, daß man alle Schwierigkeiten, die bisher einer
Einführung des reinen Treibverfahrens in die Praxis entgegenständen; beseiti,gen
kann. Erfindungsgemäß wird die Verfestigung von nach dem Treibverfahren hergestellten
schaumigen Massen organischer oder anorganischer Stoffe, z. B. von natürlichem oder
synthetischem Kautschuk, Kunststoffen, Cellulose bzw. deren Derivaten, Eiweißstoffen,
Zement od, dgl., in der Weise vorgenommen, daß man die gesamte erforderliche Menge
an Verfestigungsmitteln der Masse nicht schon vor dem Treiben zusetzt, sondern während
oder vorteilhaft nach einem im wesentlichen schon beendeten Schaumtreiben. Vorteilhaft
werden der zu treibenden; mit dem Treibmittel versetzten Masse Schaummittel oder/lind
ein Bruchteil der insgesamt -erforderlichen Meng an Verfestigüngsmitteln, die zur
Verfestigung nicht ausreichen, sondern nur eine gewisse Agglomeration verursachen,
zugesetzt. Der Treibschaum kann dann durch Rühren, so beständig gemacht werden wie
ein geschlagener Schaum. Hierauf wird die restliche Menge an Verfestigungsmitteln,
die der Schaummenge und -ternperatur entspricht, eingerührt. Bei besonders gasreichem
Schaum ist es zweckmäßig, das Verfestigungsmittel gleichfalls zu verschäumen, wie
es bereits früher vorgeschlagen worden ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet genau so sicher wie das mit
Schlagschaum ausgeführte Verfahren. Es weist aber gegenüber diesem die bedeutenden
Vorteile auf, daß keine lange Zeit für die Verschäumung der Kautschukdispersion
benötigt wird und zur Verschäumü.ng der Dispersion keine kostspielige Schlagschaummaschine
oder komplizierte, mit Lufteinblasung arbeitende Anlagen in Anspruch genommen werden.
Gegenüber dem mit Vakuum arbeitenden Treibverfahren werden 'keine besonderen kostspieligen
Formen und -keine Vakuumanlage benötigt. Da der Schaum nicht durch 'heftiges Schlagen
erzeugt wird, kann erfindungsgemäß außerdem mit an sich viel instabileren, das bedeutet
sicherer gelierbaren Mischungen gearbeitet bzw. ein höherer Füllstoffzusatz gemacht
werden, der sonst beim Schlagverfahren leicht zur Koagulation führt. -Es ist zwar
bei der Herstellung von Schaumkautschuk nach dem Schlagverfahren bekannt, wenn es
sich um lange Schlagzeiten handelt, die Geliermittel dem geschlagenen Schaum zuzusetzen,
weil .die Kautschukmilch durch das Geliermittel entstabilisiert und gegen starkes
Schlagen empfindlich wird. Bei der Herstellung von Schaurnkautschük jedoch nach
dem Treibverfahren hat man es bisher immer für erforderlich und richtig gehalten,
das Geliermittel Ader Masse vor der Aus-Bildung des Treibschaumes zuzusetzen, zumal
man glaubte, das Austreiben vorteilhaft in bereits be-.deckten Formen vornehmen
zu müssen (s. Patentschrift 673 083, S. 3; Zeilen 37 bis 4.ö und gi bis 116). Man
hat offenbar die -störenden Einflüsse
der Zersetzungswärme des
Wasserstoffsuperoxyds nicht erkannt und geglaubt, daß wegen der relativ kurzen Treibzeit
das Geliermittel gleich zugesetzt werden kann, eine Technik, die auch bei kurzen
Schlagzeiten beim Schlagverfahren angewandt wird. Ebenso 'hat man noch nicht erkannt,
daß der gegenüber Schlagschaum weniger bestänig ibschaum durch Nachrühren, gegebenend
ge Tre falls unter Zusatz von Schaummitteln (bei solcher Geschwindigkeit, daß noch
kein Einschlagen von Luft, erkenntlich am Anstieg des Schaumvolumens, erfolgt) und/oder
unter Verwendung einer wenig agglomerierten Kautschukdispersion so beständig wird,
daß ein Zumischen von Geliermitteln möglich ist. Durch das Rühren wird gleichzeitig
eine ,gleichmäßige Temperierung im Schaum erreicht.
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Die oben bezüglich Schaumkautschuk gemachten Ausführungen lassen sich
sinngemäß auch auf die Herstellung poröser Massen aus Kunststoff, Cellulose bzw.
deren Derivaten, Eiweißstoffen oder anderen organischen bzw. anorganischen Stoffen
mittels Verfestigungs- und Treibmitteln übertragen. Bei gasarmen Treibschäumen kann
man häufig die der Verfestigung dienenden Stoffe, wie Geliermittel oder Beschleuniger,
Kondensationsmittel oder Beschleuniger, Abbindemittel oder Beschleuniger, der noch
uriverschäumten Masse zusetzen. Bei mittleren Gasgehalten des Treibschaumes muß
man aber erfindungsgemäß wenigstens einen Teil der Verfestigungsmittel während oder
nach dem Schaumtreiben zusetzen. Bei hohen Luftgehalten des Treibschaumes empfiehlt
sich ein Zumischen der Verfestigun:gsmittel in schaumiger Form und nach weitgehend
beendetem Schaumtreiben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf mit Wärmeabgabe verbundene
Treibprozesse anwendbar, sondern auch mit Vorteil auf Treibprozesse, die unter Wärmeaufnahme
verlaufen. Die Wärmeaufnahme ist ebenso wie die Wärmeabgabe stark von zufälligen
und äußeren Arbeitsbedingungen abhängig, und eine Beherrschung der Verfestigung
ist nur bei möglichst später Einmischung der zur Verfestigung führenden Zusätze
erreichbar. Es sei nochmals hervorgehoben, daß .die Wärmet5nungen gar nicht sehr
bedeutend zu sein brauchen, um örtliche Überhitzungen und frühzeitige Bildung zu
vieler GelierungslQeime zu erzeu.gen. Treibmittel ohne Wärmetönung oder ohne Beeinflussung
des Verfestigu.ngsverhaltens sind bisher nicht bekanntgeworden.
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Beispiel i Einer Mischung aus i65 g einer durch Zentrifugieren. oder
Aufrahmen auf 6o% konzentrierten. Kautschukmilch, derenAmmoniakgehalt auf wenigstans
0,20 Äquivalente/kg reduziert wurde, 2,5 g dispergiertem Schwefel,
5,0.-
dispergiertem Zinkoxyd, i,o g Zinhphenyläfhyldifhiocarbamat, o,5 g in Kaliumhydroxyd
gelöstem Mercaptobenzothiazol, o,5 g Natriumfluosilicat, 0,5 g Kaliumricinolegt
werden 2o ccm 3oo/oige Wasserstoffperoxyd-
Beispiel e Ein Treibschaum aus 4.5 ccm Natronwasserglas von sirupartiger Konsistenz,
Zoo ccm Wasser, 5 ccm 3oo/oiger Wasserstoffperoxydlösung, .1. Tropfen. ioo/oiger
Hämoglobinlösung wird mit einem Treibschaum aus i2o ccm gesättigter Ammonchloridlösung,
2 ccm 3oo/oiger Wasserstoffperoxydlösung, 2 Tropfen ioo/oiger Hämoglobinlösung vermischt.
Das Produkt ist ein poröses Kieselgel.