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Verfahren zur Herstellung von Zellkautschuk mit geringem spezifischem
Gewicht Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von weichem,
hochwertigem, normal lagerfähigem Zellkautschuk aus Kautschuk oder ähnlichen vulkanisierbaren
Stoffen, wie Balata oder Guttapercha und insbesondere synthetischem Kautschuk. Unter
dem Ausdruck Zellkautschuk werden daher nachstehend aus geschlossenen Zellen aufgebaute
Erzeugnisse aus Stoffen der vorgenannten Art verstanden, deren spezifisches Gewicht
vorzugsweise unter 0,5 g/cm3 liegen soll.
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Frühere Vorschläge ergeben die Möglichkeit, durch Gasabspaltung von
einem der Kautschukmischung beigegebenen Treibmittel bei der Erwärmung bzw. Vulkanisierung
Zellkörper von außerordentlich geringem spezifischem Gewicht zu schaffen, z. B.
mit einem spezifischen Gewicht bis zu o,o5 g/cm3 herab. Bei den früheren Vorschlägen
wurde das Augenmerk lediglich darauf gerichtet, die Zellbildung einwandfrei durch
Maschinen zu gewährleisten, insbesondere durch Verhinderung der Gasexpansion, bevor
vollständige oder annähernde Gasdichtheit der Zellwände erzielt ist. Hinsichtlich
der Zusammensetzung der Ausgangsmasse als solcher schienen Änderungen gegenüber
den üblichen technischen Regeln für die Zusammensetzung nicht angebracht, abgesehen
von der Zugabe der Treibmittel. Da es sich bei den Zellkörpern naturgemäß mindestens
während ihrer Herstellung um durch den inneren Gasdruck der Zellen hoch beanspruchte
Körper handelt, erschien es insbesondere angebracht, die Schwefeldosierung in der
Ausgangsmischung in dem üblichen Rahmen zu halten, um eine hochwertige Kautschukqualität
zu gewährleisten und vor allem die rasche Alterung, Verhärtung und Rißbildung zu
vermeiden, die der Kautschukfachmann
schon bei ganz geringfügiger
Überbemessung des Schwefelanteiles erwarten muß.
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Die üblichen Schwefelanteile betragen für Weichkautschuk bekanntlich
höchstens 3 0/0, und nur in der Schwammkautschukindustrie ist man heutzutage wegen
des starken mechanischen Abbaues der Moleküle beim Walzen sowie wegen der Oxydation
bei synthetischem Kautschuk bis zu q.0/, Schwefelanteil gegangen, hat aber auch
hier bei weiterer Erhöhung dieses Anteiles die vorgenannten Übelstände, verbunden
mit Ausblühen von Schwefel, regelmäßig feststellen müssen. Es schien daher bei der
Durchführung der früheren Vorschläge geraten, sich gleichfalls auf einen Schwefelanteil
von höchstens q.0% zu beschränken, wenn eine weichkautschukartige Qualität geschaffen
werden sollte.
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Trotz diesem dem Kautschukfachmann geläufigen Bestreben, den Schwefelgehalt
in den bekannten, möglichst niedrigen Grenzen zu halten, fiel es auf, daß der nach
früheren Vorschlägen hergestellte Zellkautschuk vielfach den Charakter eines noch
nicht ausvulkanisierten Weichkautschuks besaß, d. h. noch eine gewisse plastische
Dehnung aufwies. Weitere Überlegungen über die Natur der Molekularvorgänge führten
dazu, Schwefelgehalte für die Herstellung von Zellkautschuk mit besonders geringem
spezifischem Gewicht zu verwenden, die weit über dem bisher zulässigen Rahmen lagen.
Überraschenderweise zeigten die erzielten Produkte auch dann noch nicht die üblichen
Übelstände zu hohen Schwefelanteiles, sondern vielmehr die bessere Beschaffenheit
von gut ausvulkanisiertem Weichkautschuk.
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Auf Grund dieser Erkenntnisse ergab sich die neue technische Regel
gemäß der Erfindung, den Schwefelgehalt der auf Weichkautschuk mit einem spezifischen
Gewicht bis höchstens o,o8 g/cm3 zu vulkanisierenden und sonst wie üblich zusammengesetzten
Ausgangsmischung nach Maßgabe des spezifischen Gewichtes des Enderzeugnisses zunehmend
zu bemessen, und zwar bei einem spezifischen Gewicht zwischen o,o8 und 0,05 g/cm3
sind die Schwefelgehalte zwischen 7 und 15 0/0, bezogen auf den Kautschukanteil,
d. h. in einem Bereich zu wählen, den die Fachwelt bisher für vollkommen unanwendbar
hielt.
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Bei veralteten Verfahren zur Herstellung von Zell-und Vollkautschuk,
die zu der Zeit üblich waren, als noch keine Beschleuniger für die Vulkanisation
bekannt waren, wurden bereits über 5 0/0 liegende Schwefelanteile (stets berechnet
auf den Kautschukgehalt, nicht auf die Gesamtmasse) verwendet, um durch großen Schwefelüberschuß.
die Vulkanisation zu beschleunigen und überhaupt in für die Großtechnik in Betracht
kommenden Zeiten durchführen zu können. Man mußte daher in Kauf nehmen, daß entweder
nur ein Teil des Schwefels, nämlich bis höchstens 3 %, an den Kautschuk gebunden
wurde und dann die Vulkanisation abgebrochen wurde, so daß der Rest an ungebundenem
Schwefel unter Ausblühen mit den üblichen Nachteilen für die Weichkautschukqualität
in Erscheinung trat; oder man hat die Vulkanisation in unerwünschter Weise bis zu
höheren Anteilen an gebundenem Schwefel getrieben, erhielt aber dann ein in keiner
Weise lagerfähiges Erzeugnis, das vielmehr sehr rasch spröde und brüchig wurde.
Brauchbare Weichkautschukqualitäten konnten nach dem alten Verfahren nur dann gewährleistet
werden, wenn der Gehalt an gebundenem Schwefel im Enderzeugnis 3 0/0 nicht überstieg,
und auch diese Enderzeugnisse können nach heutigen Maßstäben nicht als hochwertige
lagerfähige Qualitäten bezeichnet werden.
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Zum Unterschied von diesem veralteten Verfahren bezieht sich und beschränkt
sich die Erfindung auf die Verbesserung des neuzeitlichen Herstellungsverfahrens,
bei dem die Verwendung eines Beschleunigers einen Schwefelüberschuß über den im
Enderzeugnis erwünschten Anteil erübrigt. Die für die Erfindung angegebenen Prozentsätze
sind daher praktisch gleich den Anteilen an gebundenem Schwefel im Enderzeugnis,
und solche hohen Anteile sind bisher für hochwertigen lagerfähigen Weichkautschuk
nicht bekannt. Außerdem beschränkt sich die Erfindung auf die Herstellung von Zellkautschuk
mit weit unter Vollkautschuk liegendem spezifischem Gewicht, und für dieses Anwendungsgebiet
wären die veralteten Herstellungsverfahren ohne Beschleuniger ohnehin von vornherein
praktisch wegen übermäßig großer Vulkanisationszeit gar nicht anwendbar.
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Es ist auch bereits bekannt, bei der Herstellung von Zellkautschuk
aus Ausgangsmischungen, die Vulkanisationsbeschleuniger enthalten, der Ausgangsmischung
Schwefelanteile von über 3 % bis zu 50 %, bezogen auf xoo Teile der Mischung, zuzugeben.
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Dem Zusammenhang nach beziehen sich diese großen Dosierungen über
6 % Schwefel auf die Herstellung von hartem Zellkautschuk mit verhältnismäßig hohem
spezifischem Gewicht über o,og g/cm3.
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In einem besonderen Fall, bei dem nicht normale Vulkanisationsbeschleuniger
verwendet werden, sondern die verwendeten Treibmittel selbst als Vulkanisationsbeschleuniger
wirken, ist ein Schwefelgehalt der Ausgangsmischung zwischen 3 und 6 0/0, bezogen
auf zoo Teile der Mischung, vorgesehen. Auch in diesem Falle ist bei der höheren
Schwefeldosierung die Herstellung von hartem und verhältnismäßig schwerem Zellkautschuk
beabsichtigt. In allen bekannten Fällen ist die erfindungsgemäße technische Regel
weder erkannt noch offenbart, daß es für die Herstellung von weichem, hochwertigem,
normal lagerfähigem Zellkautschuk mit einem spezifischen Gewicht bis höchstens o,o8
g/cm3 darauf ankommt, den Schwefelgehalt der Ausgangsmischung mit abnehmendem spezifischem
Gewicht des Enderzeugnisses zunehmend, und zwar bei spezifischen Gewichten unter
o,o8 g/cm3 schon mit mindestens 7 0/0, bezogen auf den Kautschukgehalt, zu bemessen.
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Die neue technische Regel für die Bemessung des Schwefelanteiles nach
Maßgabe des spezifischen Gewichtes des Enderzeugnisses ist naturgemäß nicht auf
die Durchführung der eingangs genannten älteren Vorschläge beschränkt, obzwar diese
für die Herstellung besonders leichten Zellkautschuks große Vorteile bieten; vielmehr
ist die Erfindung z. B. auch auf das bekannte Verfahren zur Herstellung von Zellkautschuk
anwendbar, bei dem das schwer diffundierbare Treibgas nicht von innen, sondern von
außen unterhohem Druck innerhalb eines Autoklavs zugeführt wird.
| Ausführungsbeispiel |
| Weichkautschuk (Z5,3 °/o S) spezifisches Gewicht o,o5 |
| Butadienpolymerisat ............... 65,o |
| Zinkoxyd ......................... 2,5 |
| Schwefel.......................... Io,o |
| Beschleuniger...................... o,8 |
| Alterungsschutz (Phenyl-ß-Naphthyl- |
| amin) |
| Aldol-a-naphthylamin .............. 1,o |
| Weichmacher ..................... 3,0 |
| Ruß ............................. 16,o |
| Harz ............................. 0,7 |
| Ioo,o |