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Verfahren zum Vulkanisieren einer verformten wässerigen Dispersion
von Kautschuk Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kautschukerzeugnissen
und insbesondere auf die Herstellung geformter, gegebenenfalls zellenförmiger Gegenstände
aus verschäumten Kautschukdispersionen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zellenförmige Kautschukerzeugnisse
aus wässerigen Kautschukdispersionen, denen Vulkanisiermittel und andere Zusatzstoffe,
wie eine wasserlösliche Seife oder ein anderes schaumerzeugendes Mittel und ein
Geliermittel, zugesetzt sind, dadurch herzustellen, daß die mit den Zusatzstoffen
versehene Dispersion verschäumt, der Schaum in einer Form zum Gelieren gebracht
und darauf die das Gel enthaltende Form erwärmt wird, um den Kautschuk zu vulkanisieren.
Das Geliermittel, beispielsweise ein Alkalisilicofluorid oder eine Mischung von
Zinkoxyd mit einem Ammoniumsalz, kann so beschaffen sein, daß die Gelierung durch
Stehenlassen in der Kälte oder bei Erwärmung auf Temperaturen in der Größenordnung
von nur 5o bis 8o° vor sich geht. Durch geeignete Wahl von Zusatzstoffen, insbesondere
durch Mitverwendung eines Ultrabeschleunigers, kann die Vulkariisation bei einer
Temperatur von roo° oder weniger ausgeführt werden. Entsprechende Vulkanisierungsmaßnahmen
werden bei der Herstellung von Gegenständen dadurch ausgeführt, daß eine Kautschukschicht
auf einer Form niedergeschlagen wird, z. B. durch Tauchen in eine mit Zusatzstoffen
versehene Dispersion oder durch elektrophoretisches Abscheiden aus der Dispersion,
und daß danach die niedergeschlagene Schicht vulkanisiert wird. Die Vulkanisation
kann bei höheren Temperaturen
durch Anwendung von Hochdruckdampf
und bei niedrigeren Temperaturen durch den Gebrauch von Warmwasserbädern oder Warrriluftkammern
bewirkt werden. Der Gebrauch von Hochdruckdampf bedingt die Anschaffung einer teuren
Ausrüstung, die so die Erzeugungskosten erhöht, während Warmw asserbäder und Warmluftkammern
den Nachteil haben, daß es nicht leicht ist, sie über ausgedehnte Zeiträume auf
gleichbleibenderTemperatur zu halten, während die Gegenstände mit Unterbrechungen
während der ganzen Zeit einzubringen und herauszunehmen sind.
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In der britischen Patentschrift 487 350 ist ein Verfahren zum
Vulkanisieren von Schwammkautsch.ukgegenständen beschrieben, die aus verschäumten
wässerigen Dispersionen von Kautschuk oder ähnlichem Material in geformter oder
Platten-oder hahnenartiger Gestalt hergestellt sind. Bei diesem Verfahren wird ein
verfestigter Schaum in eine Form mit einem offenen oder teilweise offenen Oberteil
durch eine erwärmte Vulkanisierkammer geleitet, in welche eine erwärmte wässerige
Flüssigkeit in genügender Menge .eingespritzt wird, um den verfestigten Schaum in
feuchtem Zustand zu halten. Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens kann die
erwärmte wässerige Flüssigkeit nasser Dampf sein, aber die von dieser Flüssigkeit
ausgehende Wärme ist ungenügend, den verfestigten Schaum zu vulkanisieren, und es
wird daher ein dampfgeheiztes Gehäuse für diesen Zweck angewendet. Bei jedem dieser
Verfahren muß Vorsorge getroffen werden, um die Temperatur der Wärmebehandlung innerhalb
der gewünschten Grenzen zu regeln. Bei der Vulkanisierung verschäumter wässeriger
Dispersionen von Kautschuk in einer Form haben die bekannten Verfahren den weiteren
Nachteil, daß die Form bewegt werden muß, um in die Erwärmungskammer gebracht zu
werden. Jede Bewegung sucht aber den verfestigten Schaum zu verzerren und so unkontrollierbare
Änderungen in den Querschnittsabmessungen des geformten Erzeugnisses hervorzurufen.
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Es ist ein Zweck der Erfindung, ein Verfahren zur Erwärmung wässeriger
Dispersionen von Kautschuk zu schaffen, das die Regelung der Temperatur bei der
Wärmebehandlung erleichtert, ohne daß dazu die Verwendung einer schweren und teuren
Anlage erforderlich ist.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum
Vulkanisieren verschäumter wässeriger Dispersionen von Kautschuk in Formen zu schaffen,
bei dem eine Bewegung der Formen, die den gelierten Schaum enthalten, nicht erforderlich
ist.
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Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren zum Vulkanisieren einer
wässerigen Dispersion von natürlichem oder synthetischem Kautschuk, der bei einer
vorbestimmten Temperatur unter ioo° vulkanisiert werden kann, darin, daß eine geformte
Masse der Dispersion in eine Kammer gebracht wird, daß ein Teil der Luft in der
Kammer bei Raumtemperatur durch Dampf verdrängt wird, um eine Mischung von Dampf
und Luft zu bilden, deren Taupunkt bei der vorbestimmten Temperatur liegt, daß die
Dampfzufuhr zur Kammer einreguliert wird, um die Temperatur darin aufrechtzuerhalten,
bis die Vulkanisation beendet ist.
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Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform des Verfahrens wird die Dispersion
auf eine Temperatur von ioo° erwärmt, indem alle Luft aus der Kammer durch gesättigten
Dampf bei Atmosphärendruck verdrängt und danach der Kammer so viel Dampf zugeführt
wird, wie erforderlich ist, um den Dampf, der sich kondensiert, zu ersetzen, und
dadurch in der Kammer eine Atmosphäre aus gesättigtem Dampf von Atmosphärendruck
aufrechtzuerhalten.
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Die gewünschte Temperatur wird somit im wesentlichen völlig durch
die latente Wärme des sich kondensierenden Dampfes aufrechterhalten.
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Es wurde gefunden, daß dieses Heizverfahren ermöglicht, die gewünschte
Temperatur innerhalb sehr enger Grenzen sehr schnerl zu erreichen und über viele
Stunden zu halten, auch wenn eine Anzahl Formmatrizen oder Formkörper wechselweise
in die Kammer eingebracht werden und die Erwärmungszeit für jede Formmatrize bzw.
jeden Formkörper geringer als 30 Minuten ist. Da sich das Heizmittel auf
Atmosphärendruck befindet, kann ganz leichtes Metallblech oder anderes Material
für die Heizvorrichtung mit einer entsprechenden Ersparnis an Kosten und Gewicht
und dem Vorteil einer leichteren Handhabung benutzt werden. Die Leichtigkeit der
Handhabung macht es möglich, eine Vorrichtung zur Erwärmung der Formen anzuwenden,
bei der die mit einem verfestigten Schaum gefüllte Form, anstatt sie in eine Wärmekammer
zu bringen, ortsfest gehalten wird und zweckentsprechend gestaltete Deckel verwendet
werden, die die Form abschließen, wobei man zwischen den Formen einen Abstand beläßt,
durch den der Dampf zugeführt werden kann. Auf diese Weise ergeben sich bessere
Erzeugnisse, da eine Verzerrung des verfestigten Schaumes vermieden wird.
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Die Erfindung kann angewendet werden, um eine Dispersion zu erwärmen,
die fähig ist, bei einer höheren, ioo° nicht übersteigenden Temperatur zu gelieren
oder zu vulkanisieren, und die entweder mit natürlicher Kautschukmilch oder einer
Dispersion von vulkanisierharem synthetischem Kautschuk hergestellt ist, z. B. eine
wässerige Dispersion eines Butadien-Styrol-Mischpolymerisates, eines Butadien-Acrylsäurenitril-Mischpolymerisates
oder von Polychlorbutadien.
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Die Erfindung kann für die Erzeugung getauchter Gegenstände in der
Weise verwendet werden, daß Formen, auf die eine mit Zusatzstoffen versehene Kautschukdispersion
niedergeschlagen ist, in einen Raum gebracht werden, dem gesättigter Wasserdampf
zugeführt wird, um die Luft je nach der gewünschten Temperatur ganz oder teilweise
zu verdrängen. Die Erfindung ist jedoch von besonderem Wert, wenn sie auf die Erzeugung
von zelligen Gegenständen aus verschäumten Dispersionen von natürlichem oder vulkanisierbarem
synthetischem
Kautschuk angewendet wird, die Gelier-und Vulkanisiermittel
enthalten. Die Gelierung und Vulkanisierung kann besonders zweckmäßig in offenen
Formen ausgeführt werden, weil die Kondensation in Form eines Nebels erfolgt, der
dem Schaumgefüge nicht schadet.
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Das Verfahren kann jedoch auch bei geschlossenen Formen angewendet
werden; leichte Formen sind vorzuziehen, um Dampf zu sparen und um zu vermeiden,
daß die Zeit, die erforderlich ist, die Form und ihren Inhalt auf die gewünschte
Temperatur zu bringen, möglicherweise so lang ist, daß der Schaum zusammenfällt,
bevor er geliert.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird ein
geformter zellenförmiger Kautschukgegenstand aus einer verschäumten Kautschukdispersion
erhalten, die bei einer Temperatur unter ioo' dadurch vulkanisiert werden kann,
daß die den ungelierten Schaum enthaltende Form in eine Kammer gebracht wird, aus
der Gase entweichen können, wenn der Druck darin über Atmosphärendruck steigt, daß
dann ein Teil der Luft in der Kammer durch Dampf verdrängt wird, um die Form auf
Geliertemperatur zu bringen, und daß die Dampfzufuhr auf einen solchen Partialdruck
eingestellt wird, daß die Form auf dieser Geliertemperatur gehalten wird; dieser
Partialdruck des Dampfes wird dann aufrechterhalten, bis der Schaum geliert ist,
wonach der Rest der Luft durch Vergrößerung der Dampfzufuhr verdrängt und dadurch
in der Kammer eine Atmosphäre gebildet wird, die aus Dampf besteht, während schließlich
der Dampf innerhalb des Raumes auf Atmosphärendruck gehalten wird, bis der Kautschuk
vulkanisiert ist.
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Die verschäumte Dispersion kann in beliebiger Weise bereitet werden,
z. B. auf die Art, wie sie in den britischen Patentschriften 332 525 und
332 526
beschrieben ist, wobei die dort genannten Emulsionen und Dispersionen
benutzt werden, die Geliermittel, welche eine Gelierung bei z. B. 5o bis 8o° eintreten
lassen, und Ultrabeschleuniger enthalten, welche die Vulkanisation bei ioo°' auszuführen
erlauben.
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Eine bevorzugte Vorrichtung zum Gelieren und Vulkanisieren von Kautschukdispersionen
in einer Form nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist in der britischen Patentschrift
632 o88 beschrieben.
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Bei der Herstellung von Schwammkautschukgegenständen in dieser Vorrichtung
aus verschäumten Dispersionen, die Geliermitte'1, wirkend bei z. B. 5o bis 8o°,
und Ultrabeschleuniger enthalten, wird der Schaum in üblicher Weise in eine Form
gegossen, und die Form, die den gelierten Schaum enthält, wird in eine der Stationen
der Vorrichtung gebracht, wonach mit dem beweglichen Deckel die Form verschlossen
wird. Darauf wird Dampf zugeführt, um die Gelieru.ngstemperatur zu erreichen. Auf
diese Weise wird in der Kammer eine Mischung von Luft und Dampf hergestellt, deren
Taupunkt die Gebertemperatur ist. Der sich kondensierende Dampf sammelt sich in
dem S-förmigen Krümmer und schließt diesen ab, wobei überschüssiges Kondensat durch
den Krümmer abfließt. Die Dampfzufuhr wird dann vermindert, bis gerade noch genügend
einströmt, um den Partialdruck des Dampfes in der Mischung und damit die Geliertemperatur
aufrechtzuerhalten, und diese wird aufrechterhalten, bis die G'elieru:ng vollendet
ist.
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Die Dampfzufuhr wird dann vergrößert, so daß der Rest der Luft ausgetrieben
wird und die Formen in eine Atmosphäre aus Dampf eingehüllt werden, worauf die Dampfzufuhr
wieder vermindert wird, bis sie gerade genügt, irgendwelche Kondensation auszugleichen,
die durch Wärmeverluste infolge von Strahlung od. dgl. entsteht, und der Dampfdruck
wird so aufrechterhalten. Wenn die Vulkanisation beendet ist, wird der Dampf abgestellt,
und die Formen werden auf natürlichem Wege abkühlen gelassen, oder sie werden durch
Aufsprühen von kaltem Wasser gekühlt, worauf die Erzeugnisse aus den Formen entfernt
werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Zusammensetzung
des Schaumes so, daß die Gelierung in der Kälte erfolgt. Die Formen werden dann
auf die Grundplatte der betreffenden Station gesetzt, mit der Dispersion gefüllt
und stehengelass:en, bis die Gelierung vollendet ist. Der Deckel wird entweder vor
oder nach der Gelierung aufgesetzt, und nach der Gelierung wird Dampf eingeführt,
bis die Formen in Dampf bei dem gewünschten Druck eingehüllt sind, um die Vulkanisationstemperatur
zu erzeugen. Die Vulkanisation wird dann auf die oben beschriebene Weise beendet.