DE2513146C2

DE2513146C2 - Verfahren zur Behandlung von vulkanisiertem Kautschuk

Info

Publication number: DE2513146C2
Application number: DE2513146A
Authority: DE
Inventors: Derek William Wilmslow Cheshire Sear
Original assignee: SETECH INTERNATIONAL Ltd ST PETER PORT GUERNSEY GB
Current assignee: SETECH INTERNATIONAL Ltd ST PETER PORT GUERNSEY GB
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE2513146A1; FR2265530B1; GB1501865A; IT1030491B; CA1052063A; JPS599341B2; AU7955475A; JPS50134085A; FR2265530A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung *° von vulkanisiertem Kautschuk.

Es ist bereits bekannt, vernetzten (z. B. vulkanisierten nicht-plastischen Kautschuk IQr eine Wiederverwendung aufzuarbeiten. Bei den meisten vorbekannten Methoden zur Wiederverwendung von vulkanisiertem Kautschuk wird vulkanisiertes Kautschukabfallmaterial in einer von zwei Formen hergestellt. Entweder kann die Behandlung Im wesentlichen mechanisch erfolgen, wobei der vulkanisierte Kautschuk von verunreinigenden Stollen wie Metallstücken oder Textilrückständen abgetrennt und *^J anschließend gemahlen und sortiert wird, um frelflleßende Kautschukkrümel herzustellen, bei welchen der Kautschuk noch vulkanisiert und nicht plastisch ist, oder der Kautschukkrümel kann welter durch eine Kombination von mechanischer Bearbeitung, Einwirkung von chemischen Zusatzstoffen und Anwendung von Wärme unter Bildung eines Materials behandelt werden, weiches üblicherweise als »Regeneratkautschuk« bezeichnet wird. »Regeneratkautschuk« Ist nicht mehr vulkanisiert und er Ist wiederum plastisch und kann geformt und anschlleßend erneut vulkanisiert werden. »Regeneratkautschuk« besitzt die Form einer homogenen Masse, welche in derselben Welse wie gewöhnlicher, nicht vulkanisierter Kautschuk gehandhabt werden kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß es wesentlich kostspie- ^b5 liger Ist, aus Abfallgummimaterialien »Regeneratkautschuk« herzustellen als vulkanisierte Kautschukkrümel.

Vulkanisierte Kautschukkrümel wurden bereits In

nicht vulkanisierten Kautschukmischungen eingegeben, üblicherweise in geringeren Anteilen, um die Verarbeitung während des Formens zu verbessern, z. B. das Extrudieren oder Walzen vor der Vulkanisation. Von zunehmender Bedeutung war die Zugabe von vulkanisierten Kautschukkrümeln zur Herabsetzung der Kosten des fertigen Kautschukproduktes, da Abfallkautschuk Im allgemeinen mit geringeren Kosten als njcht-vulkanfslerte Kautschukmassen erhältlich sind. Jedock besteht der Nachteil, daß die Eingabe von vulkanisierten Kautschukkrümeln In nlcht-vulkanlslerte Kautschukmischungen schwächere Produkte ergibt, als sie bei Vulkanisation von Kautschukmischungen erhalten werden. Das Schwächerwerden wird besonders offensichtlich, wenn vulkanisierte Kautschukkrümel der nlcht-vulkanlsierten Kautschukmischung in einer Menge in der Größenordnung von 25 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Fertigprodukt, zugesetzt wird.

Es wird angenommen, daß diese mechanische Schwache dem Auftreten von Spannungskonzentrationen an den Grenzflächen zwischen den Teilchen der vulkanisierten Kautschukkrümel und der Kautschukmischung, in welche sie eingegeben wurden, zuzuschreiben Ist. Diese Grenzflächen sind vorhanden, da die Oberflächen der vulkanisierten Kautschukkrümel nicht plastisch sind und daher nicht mit der umgebenden Kautschukmischung mischbar sind, bevor diese Kautschukmischung unter Bildung des fertigen Produktes vulkanisiert wird. Als Folge hiervon ergibt sich eine deutlich definierte Vielfalt von Bindungsgrenzflachen, und diese geben Anlaß zu Spannungskonzentrationen, die zu der mechanischen Schwache führen. Daher ergibt die erneute Verwendung von vulkanisierten Kautschukkrümeln mit Kautschukmischungen, welche anschließend vulkanisiert werden, selten ein Produkt, das mit dem Gegenstand vergleichbar ist, der aus frisch vulkanisierter Kautschukmischung hergestellt wurde.

Andererseits weist vollständig plastlflzierter »Regeneratkautschuk«, der durch Abbau der Vulkanisation der Kautschukkrümel erhalten wird, den Nachteil auf, daß er durch den Regenerlerprozeß so geschwächt ist, daß die bei nachfolgender, erneuter Vulkanisation erhaltene Produkte nur relativ maßige Festigkeit aufweisen, wobei diese sehr viel geringer ist als die Festigkeit von vulkanisiertem Kautschuk, aus welchem der »Regeneratkautschuk« hergestellt wurde.

Aus der GB-PS 5 80 051 Ist ein Verfahren zur Regenerierung von vulkanisiertem synthetischem Kautschuk vom GR-S-Typ bekannt, bei dem der Kautschuk zerkleinert und In zerkleinerter Form auf eine Temperatur von mindestens 160° C erhitzt wird, wobei die frischen Oberflächen des erhitzten zerkleinerten Produkts kontinuierlich dem Einfluß von Sauerstoff ausgesetzt werden. Beispielsweise beträgt die Autheizperiode 5 Minuten, worauf das Produkt noch weitere 10 Minuten erhitzt wird.

Bei dieser Behandlung erfolgt auch eine Devulkanlslerung des inneren Kerns der Kautschuktellchen. Es wurde festgestellt, daß ein hoher Antel! der Kautschuktellchen nach dieser Behandlung an den Wänden des Behandlungsgefäßes klebten und nur schwer zu entfernen waren. Das unmittelbar an den Wanden haftende Material war spröde und verkohlt, während das Material Im Inneren des Behandlungsgefäßes welch und plastisch war. Es konnte also nach diesem Verfahren kein gleichmäßig behandeltes Material erhalten werden. Das erhaltene Produkt hatte eine relativ niedrige Zugfestigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von vulkanisiertem Kautschuk zur

Verfügung zu stellen, nach welchem ein wiederverwertbares Produkt mit gleichmäßiger Beschaffenheit und hoher Zugfestigkeit erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der vulkanisierte Kautschuk angesenkt wird, indem er einer Temperatur ausgesetzt wird, bei der er durch Verbrennung in Luft zerstört werden kann, wobei abei die Zeit für die Entzündung nicht ausreicht, so daß nui eine Oberflächenschicht des Kautschuks plastifiziert wird, während ein innerer Kern des Kautschuks nicht- ^|0 plastisch bleibt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Oberfläche des vulkanisierten Kautschuks angesenkt werden, indem sie einer Flamme ausgesetzt wird, wobei die vulkanisierten Kautschukkrümel vorzugsweise unter Schwerkraft durch die blaue Zone einer Flamme aus einem Druckgas-Luft-Brenner fallengelassen werden.

Die Oberfläche des vulkanisierten Kautschuks kann aber auch dadurch angesengt werden, daß diese unrnittelbar heißen Gasen ausgesetzt wird, welche dm vulkanisierten Kautschuk unmittelbar auf eine Temperatur erhitzen, bei der seine Oberfläche versengt wird. Das Gas kann hierbei mittels beliebiger Heizeinrichtungen, z. B. durch elektrische Heizung, erhitzt werden. Das erhitzte Gas kann Luft oder ein nicht-oxidierendes Gas sein, z. B. gasförmige Verbrennungsprodukte oder Stickstoff.

Der vulkanisierte Kautschuk kann dadurch angesengt werden, daß er entweder durch eine einzige Wärmezone oder vorzugsweise durch eine Vielzahl von Wärmezonen durchgeschickt wird.

Bei der Ausführungsform, bei der die Oberfläche des vulkanisierten Kautschuks angesengt wird, indem sie einer Flamme ausgesetzt wird, kann das Ansengen dadurch bewirkt werden, daß eine Relativbewegung zwi- ^J5 sehen der Flamme und dem vulkanisierten Kautschuk mit einer solchen Geschwindigkeit erzeugt wird, daß der Kautschuk raucht, jedoch nicht den Zündpunkt erreicht.

Das Verfanren kann entweder ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden, und die Teilchen können entweder in horizontaler oder senkrechter Richtung bewegt werden. Jedoch werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Teilchen unter Schwerkraft durch die Wärmezone oder die Wärmezonen fallengelassen. ^

Die Behandlung gemäß der Erfindung liefert ein Stück aus Kautschukmaterial, das einen inneren Kern von vernetztem, nicht-plastischem Kautschuk und eine Oberflächenschicht, welche plastisch ist und mit der Oberflächenschicht eines anderen, gleichartigen Stückes von Kautschukinaterial oder mit nicht-vulkanlsiertem Kautschuk zusammenfließen kann, besitzt.

Stücke von vulkanisiertem Kautschuk, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt sind, können miteinander mit nicht-vulkanlslertem Kautschuk durch Preßformen der behandelten Stücke und des nichtvulkanislerten Kautschuks unter Druck und Hitze in Anwesenheit von ausreichend Vulkanisatlonsbestandteiien lediglich unier Vulkanisation des nlcht-vulkanislerten Kautschuks und des plastisch gemachten Kautschuks in den Oberflächenschichten der behandelten Stücke geformt werden.

Aus vulkanisiertem Kautschuk erhaltene, behandelte Stücke können alte-natlv zu einem Formgegenstand ohne Zusatz von nicht-vuikanisiertem Kautschuk ^f5 geformt werden, und die behandelten Stücke können unter Druck und Hitze in Anwesenheit von ausreichend Vulkanislermitteln ledlglhh unter Vulkanisation des pla-

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60 stisch gemachten Kautschuks in den Obarflächenschichten der benandelten Stücke preßgeformt werden.

Weiterhin wurde gefunden, daß es nicht immer erforderlich ist, zusätzliche Vulkanisiermittel den behandelten Stücken zuzusetzen, um einen vulkanisierten Formgegenstand durch Preßformen der behandelten Stücke unter Druck und Hitze zu erhalten.

Beispiele von vulkanisierten Kautschukarten, welche zur Behandlung durch Anwendung von Hitze geeignet sind, um die Oberflächenschichten der Stücke von vulkanisiertem Kautschuk plastisch zu machen, umfassen Naturkautschuk, Butadien-Styrolcopolymerisate, vulkanisierte Copolymerisate von Isobutylen und vulkanisierte Copolymerisate von Äthylen und Propylen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Kautschukkr^eln;

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rungsform einer Vorrichtung zur Durchführung der thermischen Behandlung von Kautschukkrümeln;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Kautschukkrümeln, und

Fig. 4 ein Segment eines Stückes aus einem Kautschukkrümel, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden ist.

In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder gleichartige Teile.

In der Fig. 1 der Zeichnung umfaßt die Vorrichtung eine Reaktionskammer 1, die vorteilhafterweise aus Metall hergestellt ist. Am oberen Ende 3 der Reaktionskammer 1 ist ein Einfülltrichter 2 vorgesehen. Der Einfülltrichter 2 ist mit einer Einspeiseeinrichtung versehen, welche einen Einspeisesteuermechanismus 4 und einen Fallschacht 5 umfaßt. In der Seite der Reaktionsk3mmer 1 ist unterhalb des Fallschachtes 5 ein Gasbrenner 6 montiert.

Ler Gasbrenner 6 ist über einen Verbindungsschlauch 7 mit einer Gasversorgung verbunden, und eine Vielzahl von Luftlöchern 8 ermöglicht den Eintritt von Luft zur Verbrennung des Gases aus der Gasversorgung In den Gasbrenner 6.

Wenn der Gasbrenner 6 in Betrieb ist, liefert er einen Bereich von heißen Gasen, die die Flamme, Heißluft und gasförmige Verbrennungsprodukte umfassen, wobei diese quer zur Kammer 1 von der Seite der Kammer 1, in welcher der Gasbrenner 6 montiert ist, zu der entgegengesetzten Seite der Kammer 1 strömen.

Ein Lufteinlaß 9 ist Im Oberteil 3 der Reaktionskam- ;rer! zur zum Gasbrenner 6 entgegengesetzten Seite der Kammer 1 montiert. Der Lufteinlaß 9 ist mit einer Luftversorgung versehen, um ein nach unten gerichtetes Strömen von Kühlluft auf der Seite der Reaktionskammer 1, die von dem Gasbrenner 6 entfernt Hegt, zu liefern. Das untere Ende 10 der Reaktionskammer 1 ist offen.

Beim Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 1 werden Kautschukkrümel In den Einfülltrichter 2 eingegeben und in gesteuerter Menge durch den Einspeisesteuermechanismus 4 durch den Fallschacht 5 In die Reaktionskammer 1 eingespeist. Die Kautschukkrümel fallen unter der Einwirkung der Schwerkraft in die Zone der Wärme, die durch den Gasbrenner 6 geliefert wird. Die Strömung aus Flamme, erhitzter Luft und gasförmigen Verbrennungsprodukten aus dem Gasbrenner 6 bewirken, daß die Oberflächen der Kautschukkrümelteilchen angesengt

werden, und daß die Kautschukkrümeltellchen durch die Strömung quer über die Reaktionskammer 1 und In die nach unten gerichtete Strömung von Kühlluft aus dem Lulteinlaß 9 getragen werden. Der Fluß von Kühllutt aus dem Lutteinlaß 9 bricht die Hitzebehandlung der Oberflächen der Kautschukkrümelteilchen plötzlich ab und unterstützt die Überführung der hitzebehandelten Krümel nach unten zu dem Boclenende IO der Reaktionskammer I. aus welchem sie autgenommen werden können. Zusätzlich zu dem plötzlichen Abbrechen der Hitzebehandlung der Kautschukkrümel und der Unterstützung der nach unten gerichteten Übertragung der behandelten Kautschukkrümel unterstützt der nach unten gerichtete Fluß von Kühl'uft aus dem Gaseinlaß 9 die Verbrennung von Gas aus dem Gasbrenner 6, indem ein Fluß von Luft durch die Reaktionskammer 1 aufrechterhalten wird. Aus dem Bodenende 10 der Reaktionskammer 1 austretende, behandelte Krümel können in einem I richter gesammelt werden, oder sie können auf ein sich kontinuierlich bewegendes Förderband laMengelassen werden.

Die Verwendung der Vorrichtung gemäß Fig. I ist besonders bevorzugt, da sie die Behandlung von Kautschukkrümeln erleichtert, die aus Reiten erhalten wurden. Kautschukkrümei. die aus Reiten erhalten werden, enthalten üblicherweise Textilrückstände. Die Entlernung dieser Tex'ilrückstände hat sich als äußerst schwierig herausgestellt, und diese Schwierigkeit verhinderte die erneute Verwendung von aus Reiten gewonnenem Kautschuk. Wenn aus Reiten gewonnene Kautschukkrümel in der Vorrichtung gemäß Fig. 1. wie bereits beschrieben, thermisch behandelt werden, wurde gefunden, daß Textilfasern in den Krümeln entweder verkohlt oder vollständig weggebrannt werden, und daß es kein Anzeichen eines Zurückbleibens von irgendwelchen verunreinigenden Fasern gibt.

Bei einer VtriMiCrisvüfficruüng des Aufbaues der Vorrichtung von Fig 1 hatte die Reaktionskammer 1 eine Höhe von 82 cm und einen Innendurchmesser von 15.5 cm. Der Fallschacht 5 besaß einen Durchmesser von 2 cm. und der Lufteinlaß 9 besaß ebenfalls einen Durchmesser von 2 cm. Der Gasbrenner 6 besaß einen rechtekkigen Querschnitt an der Stelle, wo er in die Reaktionskammer 1 eintrat mit einer Breite von 2 cm und einer Höhe von 1.5 cm. Der Gasbrenner 6 erstreckte sich durch eine Öffnung von 3 cm Durchmesser in die Wand der Reaktionskammer 1.

Beim Betrieb wurde der Einspeissteuermeclianismus so eingestellt, daß Kautschukkrümel durch den Faltschacht 5 in einer Menge in der Größenordnung von 200 g/min eingespeist wurden. Der Gasbrenner 6 wurde mit Butangas gespeist und die Flamme wurde so eingestellt, daß die >>biaue Zone« der Flamme eine Länge in der Größenordnung von 3.5 cm besaß. Der Fallschacht 5 wurde so angeordnet, daß die Kautschukkrümelteilchen senkrecht in die blaue Zone der Flamme iiclcn. Die Luttversorgung wurde so eingestellt, daß ein nach unten gerichteter Fluß von Kühllutt mit einer Menge von 250 l/min durch den Lufteinlaß 9 gegeben war.

Das enindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele unter Verwendung der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Versuchsvorrichtung näher erläu-

Beispiel !

Gemahlene, vulkanisierte Kautschukkrümei aus ganzen Reifen, die durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0.5 mm hindurcheinsen. wurden in der Versuchsvorrichtung behandelt. Die behandelten Kautschukkrümel aus ganzen Reifen wurden Im Vergleich zu nlchtbehandelten Kautschukkrümel aus ganzen Reifen untersucht. 100 Gew.-Teilen der behandelten Kautschukkrümel aus ganzen Reifen wurden mit 100 Gew.-Teilen einer nicht-vulkanisierten Kautschukmischung zusammengemischt, welche ein Styrol-Buladien-Kautschukgemisch und hochabriebfesten Ofenruß in einem Gewichtsverhältnis von 100 Teilen auf 72 Teile zusammen mil 2 bis 3 Teilen Vulkanisationsmittel und Antioxidantien enthielt. Die Mischung von behandelten Krümeln und nlcht-vulkanisiertem Kautschuk wurde zu Platten mit einer Dicke von },2 mm geformt und in einer Formpresse 25 Minuten bei 155 C vulkanisiert. Gleichartige Platten wurden

^|r> aus einer Mischung aus 100 Gew.-Teilen nicht-behandelten Kautschukkrümeln aus ganzen Reiten mit 100 Gew.-Teilen der nicht-vulkanisierten Kautschukmischung geformt. Bei der Untersuchung nach der britischen Norm vi)3 wurde gefunden, daß die uci'iüi'iuciic Krüfi'ici entrial-

²⁽¹ tenden Platten eine Zugtestlgkeit von 107 kp/cm² und eine Bruchdehnung von 41Ü"_D besaßen, was wesentlich besser war als die Zugfestigkeit von 82,1 kp/cm² und eine Bruchdehnung von 360v weiche die Platten zeigten, die die nicht-behandelten Krümel enthielten.

-' Einige der behandelten Krümel wurden in einem Taumelmischer mit pulverförmigen Vulkanisiermitteln entsprechend dem folgenden Ansatz vermischt:

behandelte Kautschukkrümel

aus ganzen Reifen
Zinkoxid
Stearinsäure
Schwefel
N-Cyclohexyl-2-benzthiazolsulfenamid

Gew.Teile 100,00

Der Ansatz wurde in den Spalt einer Zweiwalzenkautschukmischvorrichtung mit Walzen von etwa 40° C eingegeben, wobei ein rauhes jedoch Zusammenhanges Fell beim Abschneiden von den Walzen gebildet wurde. Der Ansatz wurde dann in einer Druckform mit einer halbkugelförmigen Aushöhlung von 6 cm Durchmesser preßgeformt, um eine hohle Halbkugel mit einer Wandstärke von 0,5 cm herzustellen. Die Form war zuvor in einer

■»5 Presse bei offenem Tageslicht mit auf 170° C vor dem Einsatz erhitzten Platten erhitzt worden. Die Form wurde in die Presse zurückgesetzt und der Ansatz wurde 3 Minuten vulkanisiert. Bei der Entnahme aus der Presse wurde das Produkt, während es noch heiß war, sofort aus der Form entnommen, und es wurde gefunden, daß es nicht mehr plastisch sondern vulkanisiert war uno Gummieigenschaften besaß.

Beispiel 2

Vulkanisierter Formabfall aus Naturkautschuk wurde auf einer Zweiwalzenkautschukmühle unter Bildung von Teilchen gemahlen, welche nicht klassifiziert waren, jedoch eine maximale Größe in der Größenordnung von 0,5 mm besaßen. Diese Kautschukteilchen wurden einer Behandlung in der Versuchsvorrichtung unterworfen. Das Produkt der Behandlung war eine lose zusammen-

^0:> hängende, Maurnartige Krame.

Die behandelten Kautschukteilchen wurden auf einem Kautschukstuhl mit Vulkanisationsbestandteilen entsprechend der folgenden Formulierung vermischt:

	Gew.-Teile
behandelte Form-Kautschukkrümel	100,00
Zinkoxid	1,00
Stearinsäure	1,00
Schwefel	0,50

N-Cvclohexyl^-benzthlazolsulfenamld

0,16

Ein kleiner Teil dieses Ansatzes wurde zur Formung von vulkanisierten Teststücken verwendet, welche entsprechend der britischen Norm 903 untersucht wurden. Es wurde gefunden, daß die Teststücke eine Zugfestigkeit von 127,6 kp/crn² und eine Bruchdehnung von 470% besaßen, was ein äußerst günstiger Vergleich mit vulkanisierten Produkten Ist, die aus erstklassigem Regeneratkautschuk aus Ganzreifen erhalten wurden, und wobei diese typischerweise Zugfestigkeiten im Bereich von 59,8 bis 63,3 kp/cm² und Bruchdehnungen von 300 bis 350* aufweisen.

Eine einen einzigen Hohlraum aufweisende, toroldlörmige O-Ringl'orm wurde mit einer geringen Menge des oben hergestellten Ansatzes gefüllt und der Ansatz wurde in einer Formpresse bei offenem Tageslicht für 10 Minuten bei 150⁰C vulkanisiert. Das Produkt wurde aus der noch heißen Form herausgenommen, wobei gefunden wurde, daß es nicht plastisch jedoch vulkanisiert war und sehr gute elastische Eigenschaften besaß.

Beispiel 3

Formabfall aus vulkanisiertem Naturkautschuk wurde gemahlen und in der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wie In Beispiel 2 beschrieben, behandelt. Die behandelten Kautschukkrümel wurden nicht mit Vulkanisiermitteln vermischt, sondern In eine Kolbenpreßform für Hache Platten eingefüllt, die in eine Vulkanisationspresse eingesetzt und 30 Minuten auf 15O⁰C erhitzt wurde. Beim Öffnen der Form wurde gefunden, daß der gemahlene Abfall sich zu einer praktisch homogenen Platte verfestigt hatte, welche heiß aus der Form entnommen wurde und nicht mehr plastisch war. Es wird angenommen, daß die Vulkanisation die Folge der Wanderung von restlichen VuI-kanlsiermitteln aus dem Bereich innerhalb des Kerns der behandelten Kautschukteilchen In die plastischen, äußeren Schichten der behandelten Kautschukteilchen war.

In der Fig. 2 der Zeichnung ist eine Vorrichtung dargestellt, welche eine praktisch zylindrische Reaktionskammer 1 umfaßt, die sowohl an ihrem oberen Ende 3 als auch ihrem unteren Ende 10 offen ist. Am oberen Ende 3 der Reaktionskammer 1 ist ein Einfülltrichter 2 mit einer Einspeiseinrichtung vorgesehen, welche einen Einspeissteuermechanismus 4 und einen Fallschacht 5, der innerhalb des oberen Endes 3 der Reaktionskammer 1 unter Zurücklassen einer praktisch kreisringförmigen Öffnung 11 um den Fallschacht 5 angeordnet ist, umfaßt.

Ein Einlaßrohr 12, welches sich zu einer Seite der Reaktionskammer 1 öffnet, ist mit einer (nicht gezeigten) Luftversorgung verbunden. Ein oder mehrere elektrische Widerstandseiemente 13 sind innerhalb des Einlaßrohres 12 montiert, und werden so gesteuert, daß beim Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 2 die aus dem Einlaßrohr 12 in die Reaktionskammer 1 tretende Luft ausreichend heiß ist, daß ein Stück Papier an der Mündung des Einlaßrohrs 12 in die Reaktionskammer 1 praktisch sofort in Flammen aufgeht. Heiße Luft aus dem Einlaßrohr 12 steigt innerhalb der Reaktionskammer i auf und tritt durch die kreisringförmige Öffnung 11 durch. Es können Einrichtungen vorgesehen sein, um die Teile der kreisringförmigen Öffnung 11 abzudecken, um die Größe der Öffnung von dem Einlaßrohr 12 in die Reaktionskammer

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65 1 zu variieren, und um die Versorgungsmenge an Luft zu dem elektrischen Widerstandselement oder den Elementen 13 zu variieren, so daß Veränderungen In der Temperatur und den Strömungsbedingungen innerhalb der Reaktionskammer herbeigeführt werden.

Ein Förderband 14 Ist unterhalb des Bodenendes 10 der Reaktionskammer 1 zur Entfernung und Abkühlung der hitzebehandelten Kautschukkrümel vorgesehen.

Beim Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 2 werden Krümel aus vulkanisiertem Kautschuk in dem Einfülltrichter 2 angeordnet, von welchem sie In die Reaktionskammer 1 durch den Fallschacht 5 durch den Elnspelssteuermechanlsmus 4 gebracht werden. Die Kautschukkrümel fallen unter der Einwirkung der Schwerkraft nach unten und treffen auf die heiße Luft, welche aus dem Einlaßrohr 12 aufsteigt. Die von den Kautschukkrümeln angetroffene Umgebung wird fortschreitend heißer, bis die Kautschukkrumei das Einiaßrohr Vl passleren. Wenn die Kautschukkrümel nach unten durch die Reaktionskammer 1 fallen, werden die Oberflächen der Stücke der Kautschukkrümel plastisch gemacht. Die behandelten Kautschukkrümel fallen durch das offene Bodenende 10 der Reaktionskammer 1 auf Has Förderband 14 und werden durch das Förderband 14 zum Abkühlen entfernt.

Bei einer gemäß der Fig. 2 konstruierten, experimentellen Vorrichtung besaß die Reaktionskammer 1 eine Höhe von 118 cm und einen Innendurchmesser von 10 cm. Der Fallschacht 5 besaß einen Innendurchmesser von 2 cm, und das Einlaßrohr 12 wies einen Innendurchmesser von 3,5 cm auf. Beim Betrieb der Vorrichtung wurde der Einspeissteuermechanismus 4 so eingestellt, daß Kautschukkrümel durch den Fallschacht 5 in einer Menge von 200 g/min eingespeist wurden und die Luftströmung aus der Luftversorgung zu dem Einlaßrohr 12 wurde so eingeregelt, daß erhitzte Luft aus dem EIniaörohr 12 in die Reaküoriskarnriier ί in einer Menge von 87 l/min eintrat. An der Verbindung des Einlaßrohres 12 mit der Reaktionskammer 1 befand sich die Luft auf einer Temperatur In der Größenordnung von 900° C.

Gegebenenfalls können andere erhitzte Gase als Luft durch das Einlaßrohr 12 zur Behandlung der Kautschukkrümel geleitet werden, sofern die ausgewählten Gase nicht mit dem Kautschuk in einer solchen Welse reagieren, daß die Fähigkeit der äußeren Schichten der behandelten Kautschukkrümel, vulkanisiert zu werden oder sich in anderer Weise zu vernetzen, verschlechtert wird.

In der Fig. 3 der Zeichnung ist eine Vorrichtung gezeigt, bei welcher Kautschukkrümel durch eine Vielzahl von Wärmezonen geführt werden. Die Kautschukkrürr.el sind in einem Einfülltrichter 2 angeordnet, von welchem sie auf ein Förderband 19 gelangen, dessen Geschwindigkeit einstellbar ist, um die Versorgungsmenge an Kautschukkrümeln aus dem Einfülltrichter 2 zu variieren. Das Förderband 19 speist die Kautschukkrümel in eine Reaktionskammer 1 durch das obere Ende 3 dieser Reaktionskammer 1, welches offen ist. Das Förderband 19 und der Einfülltrichter 2 sind gegenüber Wärme durch einen Hitzeschild 20 abgeschirmt.

Drei gegenüberliegend angeordnete Paare von Gasbrennern 6 sind voneinander entfernt mit Zwischenräumen entlang der Reaktionskammer angeordnet. Die Gasbrenner 6 besitzen eine ähnliche Konstruktion wie konventionelle Brennereiemente bei Haushaltgasöfen. Die Gasbrenner 6 sind schwenkbar innerhalb der Reaktionskammer 1 angeordnet, so daß sie um einen Winkel von 90° geschwenkt werden können, um die Einstellung der Winkel, mit welcher die Flammen aus den Gasbrennern 6 austreten, möglich zu machen. Die Gasbrenner 6 sind

mittels Verblndungsleltungen 7 verbunden, wovon jeder eine Abzweigung 21 zu einer Gasversorgung aufweist.

Ein Paar von Lufteinlaßrohren 22 sind in der Reakilonskammcr 1 unterhalb des am weitesten unten liegenden Paares von Gasbrennern 6 montiert. Jedes LulteinlaHrohr 22 ist entweder mit einem Schlitz 23 in Längsrichtung oder einer Vielzahl von Öffnungen, welche entlang der Reakt!onskammer getrennt voneinander angeordnet sind, versehen, um das Eintreten von Luft in die Reaktionskammer zu ermöglichen. Die Lufteinlaßrohre 22 sind schwenkbar Innerhalb der Reaktlonskammer 1 In ahnlicher Welse wie die Gasbrenner 6 angeordnet, und sie sind so eingerichtet, dall sie einen sich nach unten bewegenden Vorhang von Luft Innerhalb der Reaktlonskammer 1 liefern. Die Lultelnlaßrohre 22 sind mit einer Luftversorgung durch ein Verbindungsrohr 24 verbunden.

Die zu dem offenen, oberen Ende der Reaktionskammer 1 durch das Förderband 19 geförderten Kautschukkrümelteilchen fallen unter der Einwirkung der Schwerkraft durch die Reaktlonskammer 1 zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Gasbrennern 6 durch. Die Gasbrenner 6 liefern Flammen, erhitzte Luft und gasförmige Verbrennungsprodukte, welche ein Ansengen der Oberllilchen der Kautschukkrümelieilchen hervorrufen. Wenn die Kautschukkrümelteilchen den sich nach unten bewegenden Luftvorhang, der durch die Lufteinlaßrohre 22 geschaffen wird, erreichen, wird die Hilzebehandlung der Oberflächen der Kautschukkrümelteilchen plötzlich abgebrochen. Die nach unten gerichtete Bewegung der Luft aus den Lufleinlaßrohren 22 unterstützt die Schwerkraftwirkung bei der Übertragung der hitzebehandelten Kautschukkrümel nach unten zu dem Bodenende 10 der Reakiionskammer 1. Das Bodenende 10 ist offen und erlaubt das Fallen der erhitzten Kautschukkrüme! z. B. in einen Trichter oder auf ein Förderband zum Sammeln.

Es können Mittel zum Einsetzen von Thermoelementen an verschiedenen Punkten der Reaktionskammer 1 der Vorrichtung von Fig. 3 vorgesehen werden, um eine optimale Temperaturverteilung innerhalb der Reaktionskammer 1 zu ermöglichen.

Kautschukteilchen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, indem sie der Einwirkung von Hitze unterworfen werden, ohne daß sie unter Schwerkraft herabfallen gelassen werden, und zwar durch eine Wärmezone oder Wärmezonen, wie sich aus dem folgenden Beispiel ergibt.

Beispie! 4

Etwa 500 g gemahlene, vulkanisierte Kautschukkrümel aus ganzen Reifen, welche durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,5 mm hindurchgingen, wurden gleichmäßig und dünn auf einem Metalltrog ausgebreitet. Die Flamme aus einem druckgespeisten Butan/Luft-Brenner wurde über die freiliegende Oberfläche der Krümel hin und her geführt, während der Brenner derart in Bewegung gehalten wurde, daß die Krümel rauchten, jedoch nicht den Zündpunkt erreichten. Nach mehreren Passagen der Flamme quer über die ganze freiliegende Oberfläche und einem Abkühlenlassen zwischen den Passagen, wurden die Krümel »geharkt«, um frische Oberflächen freizulegen, und die Flammenbehandlung wurde wiederholt. Es wurden zwei weitere Zyklen durchgeführt, danach neigten die hierbei erhaltenen, behandelten Kaulschukkrümei zum Aggregieren is: flaumige Klumpen.

Die entsprechend dieser Arbeitsweise hergestellten, behandelten KauHchukkrümel wurden mit Vulkanislermltteln einem Zweiwalzenstuhl mit Walzen von 40° C entsprechend dem folgenden Ansatz vermischt:

	Gew.-Teile
behandelte Kautschukkrümel	100,00
aus ganzen Reifen
Stearinsäure	0,25
Zinkoxid	1,25
Schwefel	0,50
Mercaptobenzthlazol	0,12
Tetramethylthiuramdlsullld	0,12

102,24

Aul dem Stuhl bildete sich während des Mischvorgsnges ein rauhes Band. Ein geringer Teil des Ansätze= wurde von dem Stuhl in eine Form für Flachplatten überführt und zwischen den Platten einer auf 150" C erhitzten Presse während Ϊ5 Minuicii vulkanisiert. Beim heißen Herausstellen aus der Form wurde gefunden, daß das Produkt nicht mehr ganz plastisch war, sondern In ein praktisch homogenes, vulkanisiertes Produkt umgewandelt worden war, das gute Gummieigenschaften besaß.

Ein Teil des Ansatzes wurde verwendet, um vulkanisierte Teststücke herzustellen, welche entsprechend der britischen Norm 903 untersucht wurden. Die Teststücke zeigten eine Zugfestigkeit von 99,8 kp/cm² und eine Bruchdehnung von 25O'Y,, dies ist günstig im Vergleich mit Zugfestigkeiten von 59,8 bis 63,3 kp/cm^J und Bruchdehnungen von 300 bis 350% für vulkanisierte Produkte, die aus einem erstklassigen Regeneratkautschuk aus ganzen Reifen erhalten worden waren.

Die Behandlung von Kautschukteilchen gemäß der Erfindung kann also entweder durch Bewegung der Teilchen oder der Wärmezone in einer horizontalen Ebene erfolgen.

Das Aussehen und die Textur der Kautschukkrümel im Anschluß an eine thermische Behandlung nach dem erlindungsgemäßen Verfahren variiert in Abhängigkeil von dem Ausmaß der Behandlung und eber.'.alls von der Art und Zusammensetzung der vulkanisierten Kaulschukkrümei vor der Behandlung. Beispielsweise können die behandelten Kautschukkrümel die Form eines lose aggregierten Materials mit einer klebrigen Oberfläche annehmen, oder es kann ein freifließendes Material mit einem staubigen Oberflächenaussehen sein.

In der Fig. 4 der Zeichnung ist schematisch ein Segment gezeigt, welches aus einem Kautschukteilchen aus-

geschnitten wurde, welches einer thermischen Behandlung gemäß der Erfindung unterzogen worden war. Das Teilchen besaß einen Kernabschnitt 15, der nicht-plastisch geblieben war. Der Kernabschnitt 15 wird von einer Zwischenzone 16 umgeben, welche teilweise plastisch ist, und diese Zwischenzone wiederum wird von einer äußeren Schicht 17 umgeben, welche praktisch vollständig plastisch ist und sowohl mit den äußeren Schichten von anderen Teilchen aus behandelten Kautschukkrümeln als auch mit nicht-vulkanisierter Kautschukmischung mischbar ist. Die äußere Oberfläche 18 der äußeren Schicht 17 kann in einigen Fällen wenigstens teilweise mit Rückständen aus freiem Kohlenstoff aus der Verbrennung bedeckt sein, entweder aus Texiilrückständen in den Krümeln vor der Behandlung oder aus einer begrenzten Oberflächerrverbrennung, weiche während der Hitzebehandlung erfolgte.

Die Grenzen zwischen dem Kernabschnitt 15 und der Zwischenzone 16 und der äußeren Schicht 17 sind nicht

deutlich deliniert, und es ist ein allmählicher Übergang im Ausmaß >ier Elastizität von dem Kernabschnitt IS, :er nicht plastisch ist, zu der äußeren Oberfläche 18, bei welcher der Kautschuk vollständig plastisch ist, vorhanden. Wenn die behandelten Kautschukteilchen verfestigt werden, oder wenn sie mit nicht vulkanisierten Kautschukmischungen vermischt werden, sind keine deutlich definierten Grenzflächen zwischen den Teilchen beobachtbar. Beim Vernetzen der verfestigten (konsolidierten) Teilchen oder der Mischung aus Teilchen mit nlcht-vulkanisierter Kautschukmischung wird ein praktisch homogenes Produkt gebildet, welches frei von sichtbaren individuellen Kautschukteilchen ist.

Stücke von Kautschukmaterial mit einem inneren Kern von nicht-plastischem Kautschuk und einer Oberllächenschicht, welche plastisch ist, können bei praktisch allen Verarbeitungen verwendet werden, welche bisher entweder bei vulkariisiericM KauisLnukkrümein oder bei dem sogenannten »Regeneratkautschuk« (ein vollständig plastisch gemachtes, aus vulkanisiertem Kautschuk her- ^2C gestelltes Produkt) angewandt wurden. Jedoch besitzen Stücke aus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kautschuk gegenüber unbehandelten Kautschukkrümcln den Vorteil, daß sie bei der Herstellung von vernetzten Kautschukprodukten ohne irgendeine Notwendigkeit zum Vermischen mit frischem, nicht-vulkanisiertem Kautschuk verwendet werden können. Ein Vorteil von nach dem erfindunüSgemäßen Verfahren behandelten Stücken aus Kautschukmaterial gegenüber »Regeneratkautschuk« liegt darin, daß sie in Anwesenheit von ausreichend zusätzlichen Vulkanisier- oder anderen Vernetzungsmitteln zum Vernetzen nur der plastisch gemachten und teilweise plastisch gemachten Teile der Kautschukstücke verformt werden können. In den Fällen, wo die Vulkanisier- oder sonstigen Vemetzungsmitte! !p. dem up.bshündeUsn Kautschukrriuter'ül nicht vollständig verbraucht und in den inneren Kernen der behandelten Kautschukstücke zurückgeblieben sind, können sie in die plastifizierten und teilweise plastifizierten Teile des behandelten Kautschuks wandern, weshalb weüere Vulkanisier- oder Vernetzungsmittel nicht oder nur In kleineren Anteilen zugesetzt zu werden brauchen. Die zuvor beschriebenen Ausführungslormen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Kautschukmaterialien zur Gewinnung von Stücken aus Kautschukmaterial mit inneren Kernen von nicht-plastischem Kautschuk und Oberflächenschichten, welche plastisch sind, besitzen den Vorteil, daß zur Herstellung eines vorteilhaften Materials aus vorgegebenen Kautsrhukmateriallen weniger Energie zugeführt werden muß als bei bekannten Verfahren zur Herstellung von »Regeneratkautschuk« aus solchen Materialien. Dies Ist teilweise der Tatsache zuzuschreiben, daß lediglich die äußeren Schichten der Kautschukstücke behandelt werden, und daß die Kernieiie der Stucke des behandelten Kautschuks praktisch unverändert bleiben, während bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von »Regeneratkautschuk« die gesamte Masse des Kautschuks durch eine Kombination von zugeführter Wärme, Einwirkung von chemischen Zusatzstoffen und mechanischer Bearbeitung plastifiziert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den weiteren Vorteil gegenüber bekannten Verfahren zur Herstellung von »Regeneratkautschuk«, daß keine chemischen Zusatzstoffe verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, daß Einsparungen beim Energieaufwand und/oder bei der Verwendung von chemischen Zusatzstoffen wesentliche Kostenvorteile bringen. Weiterhin können vulkanisierte Kautschukkrümel, welche üblicherweise Textilrückstände umfassen, in einfacher Weise nach dem erlindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, während sie im allgemeinen zur Herstellung von »Regeneratkautschuk« nicht brauchbar waren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

: ■ 1 - Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von vulkanisiertem Kautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß der vulkanisierte Kautschuk angesenki wird, indem er einer Temperatur ausgesetzt wird, bei der er durch Verbrennung in Luft zerstört werden kann, wöbet aber die Zelt far die Entzündung nicht ausreicht, so daß nur eine Oberflächenschicht des Kautschuks plastifiziert wird, wahrend ein Innerer Kern des Kautschuks nicht-plastisch bleibt.

2. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflache des vulkanisierten Kautschuks angesenkt wird, indem sie einer Flamme ausgesetzt wird. is

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vulkanisierte Kautschukkrümel unter Schwerkraft durch die blaue Zone einer Flamme aus einem Druckgas-Luft-Brenner fallen gelassen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Oberfläche des vulkanisierten Kautschuks dadurch angesenkt wird, daß diese unmittelbar heißen Gasen ausgesetzt wird, welche den vulkanisierten Kautschuk unmittelbar auf eine Temperatur erhitzen, bei der seine Oberfläche versenkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vulkanisierte Kautschuk* dadurch angesenkt wird, daß der durch eine Vielzahl von Warmezonen durchgeschickt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- #> zeichnet, daß das Ansengen dadurch bewirkt wird, daß eine Relativbewegung zwischen der Flamme und dem vulkanisierten Kautschuk mit einer solchen Geschwindigkeit erzeugt wird, r'aiJ der Kautschuk raucht, jedoch nicht den Zündpunkt erreicht. J5