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Verfahren zur Herstellung von teilweise mikroporösen und teilweise
unporösen Kautschuk- bzw. -Hartkautschukgegenständen Gegenstand der Erfindung bildet
ein Verfahren zur Herstellung von teilweise mikroporösen und teilweise unporösen
Kautschuk-bzw. Hartkautschükgegenständen, wie z. B. Filterrohren, Ölfiltern, Elektrolysescheidewänden
u. dgl. Formkörpern, aus einer nach dem Einverleiben von Schwefel durch geeignete
Zusätze in eine homogene, zusammen= hängende, mikroporöse Masse verwandelten Kautschukmilch
durch Vulkanisation bei Vermeidung der Verdampfung des in den Poren eingeschlossenen
Wassers. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß nach dem
Verfestigen und vor dem Vulkanisieren diejenigen Teile, welche unporös werden sollen,
getrocknet werden,-währenddessen aber diejenigen Teile, welche mikroporös bleiben
sollen, feuchtgehalten werden.
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Man hat bereits den Vorschlag gemacht; porösen Kautschuk teilweise
in nicht porösen Kautschuk umzuwandeln, und zwar dadurch, daß die unporös zu machenden
Teile einem extrem hohen Druck der Größenordnung von i8oo kg/cm' unterworfen werden.
Ein solches Vorgehen ist in wirtschaftlicher Weise nur dann möglich, wenn es sich
um Kautschukkörper von sehr einfacher Gestaltung, wie z. B. von Platten oder Diaphragmen,
handelt. Es würde dagegen praktisch völlig unmöglich sein,- durch diese Methode
ein Filter- zu erzeugen, welches zum Spinnen voh Kunstseide verwendbar wäre, also
ein Filter, bei welchem der geschlossene untere Teil mikroporös ist und der obere
Teil massiv bzw. unporös ist, und wobei an diesem oberen Teil geeignete Verbindungsstellen,
z. B. ein Schraubgewinde, vorgesehen ist, so daß es in brauchbarer Weise mit einem
Zuführungsrohr o. dgl. vereinigt bzw. hieran angeschlossen werden kann.
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Das vorliegende Verfahren bietet diesem bekannten Vorschlag gegenüber
vor allem zwei außerordentliche Vorteile. Es gestattet nämlich einerseits, von der
Verwendungsnotwendigkeit derartig hoher und unwirtschaftlicher Drucke, wie sie bei
dem bekannten Vorschlag angewandt werden müssen, völlig abzusehen, also weit wirtschaftlicher
zu arbeiten und kann andererseits auf Körper jeglicher Raumform ohne jede Schwierigkeit
angewandt werden, ist also in keiner Weise auf flache Körper von- einfacher Gestaltung
beschränkt.
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Als Ausgangsmaterialien können im Rahmen des vorliegenden Verfahrens
alle solche wäßrigen Kautschukdispersionen verwendet werden, welche Schwefel, und
zwar zweckmäßig mindestens to °/o, vorzugsweise mehr als 270/0 Schwefel (bezogen
auf ihren Trokkenkautschukgehalt) sowie gegebenenfalls auch noch Vulkanisationsbeschleuniger
enthalten und in bekannter Weise mit geeigneten Mengen von unter der Einwirkung
von Hitze zur Verfestigung des Kautschuks führenden Substanzen, wie Calciumsulfat
oder anderen Salzen zweiwertiger Metalle, wie Magnesium,
Zink u.
dgl. versetzt sind, sich in diesem Zustand bei gewöhnlicher Temperatur mehr oder
weniger stabil verhalten und erst durch eine entsprechende Erhitzung in mikroporöse
Verfestigungsprodukte plastischer Beschau fenheit übergehen. Ferner können als -p
@r`'@ artige, zur Verfestigung geeignete Kautschuk dispersionen auch solche verwendet
werden, welchen neben Schwefel Zusätze geeigneter Art und Menge, wie z. B. Ammoniumnitrat,
einverleibt sind, die bereits bei .gewöhnlicher Temperatur in vorher bestimmbarer
Zeit zu einer Verfestigung der kautschukhaltigen Massen führen. In diesem Falle
kann naturgemäß das vorerwähnte Erhitzen -in Wegfall kommen. In gegebenen Fällen
ist es aber auch hierbei vorteilhaft, zusätzlich eine Erwärmung anzuwenden und den
Ablauf der Verfestigung entsprechend zu regeln. Danach können also für das vorliegende
Verfahren alle solchen mit Schwefel versetzten Kautschukdispersionen verwendet werden,
welche durch die Einwirkung von irgendwelchen geeigneten; hierzu gegebenenfalls
erst unter dem Einfluß von Wärme führenden Zusätzen instabil gemacht worden sind.
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Als derartige Zusätze, welche einzeln oder auch zu mehreren Verwendung
finden können, sind- außer dem bereits genannten Ammoniumnitrat auch noch sonstige
Ammoniumsalze, wie Ammoniumformiat, Ammoniumchlorid und Ammoniumacetat sowie Zinksalze,
wie Zinkearbonat, Zinkoleat u. dgl., Salze von Erdalkalimetallen und verschiedene
Säuren, wie z. B. Essigsäure, zu erwähnen. Eine besonders geeignete Zusatzmischung,
welche bereits in der Kälte zu einer schnellen und vollständigen Verfestigung führt,
ist dabei z. B. ein Gemisch von Magnesiumoxyd, Trinatriumphosphat und Ammoniumchlorid.
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Außer den vorerwähnten, zur Verfestigung führenden Zusätzen können
den wäßrigen, mit Schwefel versetzten Kautschukdispersionen auch noch die üblichen
Zusätze, wie Füllstoffe, Farbstoffe u. dgl. einverleibt werden. Bei alledem sind
unter wäßrigen Kautschukdispersionen solche der verschiedensten Art zu verstehen,
und zwar sowohl solche von natürlichem als auch von synthetischem Kautschuk, wie
z. B. natürliche, konservierte, konzentrierte und/oder voragglomerierte Kautschukmilch,
wäßrige Dispersionen von z. B. aus Isopren, Butadien u. dgl. gewonnenen synthetischen
Produkten u. dgl. mehr.
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Die Verfestigung und damit verbundene Formgebung der Kautschukmischungen
kann in Abhängigkeit von den ihnen einverleibten Verfestigungszusätzen und der für
die Endprodukte jeweils gewünschten Form nach den verschiedensten hierfür geeigneten
Methoden erfolgen. Sind Zusätze verwendet worden, welche erst unter der Einwirkung
von Hitze zur Verfestigung des Kautschuks führen, so kann z. B. nach dem bekannten
Tauchprozeß tpit erhitzten, entsprechend gestalteten Tauch-:hßipern gearbeitet werden.
Oder man kann `'die Massen in Formen einführen und diese dänn ihrerseits erhitzen
oder die Massen, z. B. zwecks Erzielung von Schläuchen, Rohren, Platten u. dgl.,
durch erhitzte, entsprechend gestaltete- Organe auspressen, durch Heizwalzen führen
u. dgl. bekannte Maßnahmen mehr anwenden. Werden Zusätze verwendet, welche auch
ohne die Einwirkung von Hitze in vorher bestimmbarer Zeit zur Verfestigung der Massen
führen, so empfehlen sich insbesondere entsprechende Gieß- und ähnliche Methoden.
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Ist das Verfestigungsprodukt der jeweils gewünschten Form hergestellt,
so wird dieser Formkörper, wie bereits gesagt, in den Teilen, welche unporös werden
sollen, getröcknet, in den Teilen, welche mikroporös bleiben sollen, dabei aber
feucht gehalten, was j e nach der betreffenden Gestaltung des Formkörpers ebenfalls
nach den verschiedensten, sich aus dieser ohne weiteres ergebenden Maßnahmen erfolgen
kann, z. B. derart, daß im Falle von Platten die mikroporös zu bleibenden Teile
derselben unter Einschaltung entsprechender Trennwände feucht gehalten, z. B. mit
Wasser bespült «erden, die anderen, unporos zu machenden Teile aber getrocknet,
z. B. mit warmer Luft behandelt werden. Für die Trocknung ist dabei naturgemäß zu
beachten, daß die Teile des Kautschukkörpers, welche im Rahmen des vorliegenden
Verfahrens zu trocknen sind, selbstverständlich mehr einschrumpfen als die Teile,
welche mikroporös gehalten werden. Die erstgenannten Teile sind daher anfänglich
entsprechend verstärkt zu formen, so daß damit der späteren Schrumpfung der nicht
porösen Teile Rechnung getragen und ein Endprodukt von genau der gewünschten Gestaltung
erzielt wird.
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Die vorerwähnte teilweise Trocknung geschieht mit besonderem Vorteil
unter Zuhilfenahme entsprechender Formen, um etwaigen Veränderungen in der Gestaltung
der teilweise zu trocknenden Formkörper vorzubeugen, im Falle von Rohren z. B. derart,
daß dieselben völlig oder zum Teil auf zylindrische Kernstücke aufgezogen und in
diesem Zustand der Weiterbehandlung unterworfen werden. Dabei werden diese Hilfsformen
zweckmäßig derart gewählt, daß sie nicht nur zur Unterstützung der zu trocknenden
bzw. unpöros zu machenden Teile, sondern auch für eine solche der restlichen, feucht
zu haltenden Teile dienen können. Andererseits kann z. B. im Falle von Rohren derart
gearbeitet werden, daß dieselben z. B.
horizontal liegend in eine
sie nur teilweise (z. B. in ihrer unteren Mantelhälfte) aufnehmende Hohlform eingelegt
und in dieser der erwähnten, teilweise - trocknenden, teilweise feuchthaltenden
Behandlung unteryedi#'`-@ fen werden. Am einfachsten geschieht das'< Feuchthalten
der mikroporös zu haltendeü; Teile derart, daß die im übrigen zu trocknenden Formkörper
in entsprechendem Ausmaße während des- Trocknungsprozesses in Wasser eingetaucht
werden.
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Das Trocknen der unporös zu machenden Teile ist beialledem naturgemäß
derart vorzunehmen, daß dabei auch wirklich eine Abgabe des in .diesen Teilen enthaltenen
Wassers ermöglicht wird. Es ist also z. B. durch zunächst nur gelindes Erwärmen
dafür Sorge zu tragen, daß die Poren der betreffenden Außenschicht nicht vorzeitig
verschlossen werden und dadurch dem im Innern etwa noch vorhandenen Wasser der Austritt
verwehrt wird. Eine geeignete Trocknung erfolgt z. B. in der Weise, daß die verfestigten
bzw. geformten Produkte zunächst zweckmäßig längere Zeit, z. B. 3 bis 4 Stunden,
gewaschen und dann vorerst nur gelinde, z. B. auf :etwa 25 bis 3o°, erwärmt werden.
Dann wird die Temperatur allmählich z. B. bis auf etwa 40° erhöht. Als Gesamttrockenzeit
kann dann etwa eine solche von 2 Tagen gerechnet werden, wenn der Trockenprozeß
nicht durch Zuhilfenahme eines Gebläses o. dgl. beschleunigt wird.
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Ist die Trocknung der unporös zu machenden Teile vollendet, so werden
die Formkörper schließlich noch vulkanisiert, und zwar unter Bedingungen, bei welchen
die Mikrop.orosität der nichtgetrockneten Teile erhalten bleibt. Dies geschieht
in bekannter Weise z. B. derart, daß die Gegenstände mit ent= sprechend temperiertem
Wasser oder Dampf behandelt werden. Dabei werden j e nach den den Ausgangsgemischen
zugegebenen Schwefelzusätzen Kautschukprodukte lederartiger Härte bis zu solchen
von ausgesprochenere Hartkautschukcharakter erhalten. Dabei ist noch zu erwähnen,
daß es im Rahmen des vorliegenden Verfahrens besonders vorteilhaft ist, als Ausgangsgemische
solche zu verwenden, welche auch ohne Zuhilfenahme von Wärme bereits bei .gewöhnlicher
Temperatur in vorher bestimmbarer Zeit zur Verfestigung der wäßrigen Kautschukdispersionen
führen. Dies beruht darauf, daß der mit Rücksicht .auf die für die Endprodukte gewünschte
Beschaffenheit den Ausgangsgemischen einverleibte, mehr oder weniger hohe Schwefelgehalt
bei - Verfestigungsprozessen, welche unter Zuhilfenahme von Wärme durchgeführt werden
müssen, zu Anvulkanisationserscheinungen führen kann. Diese sind aber mehr oder
weniger unerwünscht, da es dann schwierig oder unter Umständen sogar unmöglich ist,
dem Formkörper in der vorerwähnten Weise -durch Trocknen und entsprechendes, eine
gewisse Plastizität voraus-:setzendes Zusammenziehen unporöse Teile zu geben.
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. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens ist es weiterhin vorteilhaft,
zwischen den mikroporösen und unporösen Teilen des herzustellenden Gegenstandes
eine Trennungslinie bzw. -zone vorzusehen, um die verschiedenen Teile auch schon
äußerlich ohne weiteres unterscheiden zu können. Zweckmäßigerweise geschieht dies
derart,. daß an den entsprechenden Stellen des noch nicht teilweise getrockneten,
also durchweg noch völlig plastischen Formkörpers das in ihm enthaltene Wasser z.
B. durch Druckstempel, als welche auch die vorerwähnte Trennwand benutzt werden
kann, ausgepreßt wird. Man erreicht so außer dem vorerwähnten noch den besonderen
Vorteil, daß an den 'betreffenden ausgepreßten Grenzstellen eine massive Zone entsteht,
welche jegliche Kapillarwirkung zwischen den mikroporös bleibenden, feucht zu haltenden
Teilen und den unporös zu machenden, entsprechend zu trocknenden Teilen ausschließt
und so die Möglichkeit der Bildung halbporöser Zwischenzonen bzw. eine wechselseitige
Beeinflussung der jeweiligen Grenzgebiete durch deren verschiedene Behandlungsmaßnahmen
(Trocknung einerseits und Feuchthaltung andererseits.) mit Sicherheit ausschließt.
| Beispiel |
| Es wird eine Mischung hergestellt aus |
| konz. Kautschukmilch (75o/oig) . . 13o Teile, |
| Zinkcarbonat :............. 20 - |
| gepulverte Kreide ... . . . . . . . . . . 35 -- |
| Magnesiumoxy d . . . . . . . . . . . . . 5 - |
| gepulverter Schwefel . ........ 5o - |
| 2/n Lösung von Trinatrium- |
| phosphat . ........... 6 - |
| Dibenzothiazyl:disulfid .......... 2 - |
| Wasser ............ . ......... $o - |
Dabei wird zweckmäßig in der Weise vorgegangen, daß das Magnesiumoxyd reit der Trinatriumphosphatlösung
angeteigt wird. Zu je ioo g dieser Mischung werden io cm3 einer 380/,i-gen Ammoniumnitratlösung
zugegeben. Man erhält so eine Mischung, welche sich bei gewöhnlicher Temperatur
nach etwa 2o Minuten verfestigt.
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Diese Mischung wird in eine aus Mantel und Kern bestehende Rohrgußform
eingefüllt und in dieser der Verfestigung überlassen. Ist die Verfestigung erfolgt,
so wird das erhaltene plastische Rohr unter Belassung auf
dem Kernstück
der Form aus dieser entfernt. Dann wird durch Umlegen eines PreBringes und dadurch
bewirktes Auspressen des Wad= sers an dieser Stelle eine massive Trerinazilgs# #,,
zone'zwischen dem mikroporös zu--l'as"s?nele.# und dem unporös zu machenden. Teil
-des; Rohres geschaffen. Dieses wird dann mir ersterem bis zu dieser Trennungslinie
in Wasser eingelegt, während der darüber ragende Teil durch Behandeln mit warmer,
in ihrer Temperatur allmählich bis auf etwa q.0° gesteigerter Luft so lange behandelt
wird, bis eine völlige Trocknung dieses Teiles erfolgt ist. Das Ganze wird -dann
bei r4.5° 2 Stunden lang vulkanisiert und liefert so das gewünschte Hartkautschukfilterrohr
teilweise mikroporöser und teilweise unporöser Beschaffenheit.