-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zusatzstoffe enthaltenden
verschäumten wäßrigen Kautschukdispersionen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Erzeugung von reversiblem S chaum aus wäßrigen Iautschu'kdispersionen.
-
Es ist ein Verfahren zum Herstellen von porösem Kautschuk aus wäßrigen
Kautschukdispersionen bekannt, bei welchem den Dispersionen schauml)ildende Stoffe
zugesetzt werden und die Dispersionen durch kräftiges Rühren in einen Schaum verwandelt
werden, der noch die nicht agglomerierteu Dispersionen enthält, worauf der Schaum
durch Trocknen, wärmeempfindlich machende oder koagulierend wirkende Stoffe verfestigt
wird.
-
Die bisher für diesen Zweck angewendeten Verfahren und Vorrichtungen
führten zur Bildung von Abfall im Behälter und ließen die zur Erzeugung von Schaum
mit vorbestimmter Dichte erforderliche genaue Regelung nicht zu, während sie außerdem
zu Ungenauigkeiten in bezug auf die
Beimischung verschiedener Bestandteile
Anlaß gaben.
-
Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen,
welche diese Schwierigkeiten überwinden oder ausschalten und dadurch die Erzeugung
von reversiblem Schaum von bestimmten Eigenschaften aus wäßrigen Kautschukdispersionen
ermöglichen.
-
Es ist gefunden worden, daß bessere Ergebnisse erzielt werden. wenn
reversibler Schaum aus Kautschukmilch in einer kontinuierlichen Weise erzeugt wird.
-
Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Herstellung von
Zusatzstoffe enthaltenden verschäumten wäßrigen Kautschukdispersionen eine durch
Einleiten von Gas verschäumte Kautschukdispersion fortlaufend einem mit Überlauf
versehenen Schaumerzeugungsgefäß entnommen und anschließend mit in Wasser dispergierten
und fortlaufend zugeführten Zusatzstoffen unter Rühren innig gemischt.
-
Vorzugsweise stehen die wäßrige Kautschukdispersion und das Gas,
die gleichzeitig in den Behälter gebracht werden, in einem gewünschten Volumenverhältnis.
-
Gegebenenfalls können Stoffe, die z. B. fähig sind, die verwendeten
wäßrigen Kautschuk dispersionen zu verändern, mit den wäßrigen Kautschukdispersionen
vor, während oder nach der Bildung des reversiblen Schaums vermischt werden. Es
kann erwünscht sein, einige Stoffe in einer Stufe und einige Stoffe in einer anderen
Stufe einzubringen. Einige der zusätzlichen Stoffe können mit geeigneter Geschwindigkeit
auf die Oberfläche des Schaums gebracht werden, sobald dieser den genannten Behälter
verläßt, wobei der Schaum dann durch einen anderen Behälter hindurchgeführt wird,
der mit den erforderlichen Einrichtungen ausgestattet ist, um eine innige Vermischung
der zusätzlichen Stoffe init dem Schaum herbeizuführen.
-
Die verwendeten wäßrigen Dispersionen umfassen solche, die Kautschuk,
Guttapercha, Balata oder ähnliche natürlich vorliommende oder künstlich erzeugte
Pflanzenstoffe enthalten oder daraus bestehen und sich in vulkanis i ertein oder
unvulkanisiertem Zustand befinden. Auch wäßrige Dispersionen von koaguliertem Kautschuk,
vulkani:siertem Kautschuk, synthetischem Kautschuk, Kautschukabfall oder Regenerat
können gewünschtenfalls wahlweise allein oder als Nilischungen verwendet werden.
-
Dtie vorgenannten Dispersionen können auch die üblichen bekannten
Füllstoffe enthalten.
-
Es können auch Konzentrate verwendet werden, wie sie gemäß den Verfahren
nach der deutschen Patentschrift 589 573 und der britischen Patentschrift 219 635
erhalten werden und denen ein oder mehrere der üblichen Füllstoffe zugesetzt werden
können, vorzugsweise mit Ausnahme derjenigen, die unlösliche Seifen zu bilden oder
die Oberflächenspannting des Schaums zu vergrößern suchen. Den wäßrigen Kautschukdi
spersionen können ein oder mehrere Füllstoffe einverleibt werden, indem man diese
z. B. mit einer geregelten Geschwindigkeit vor, während oder bei der Vollendung
der Einmischung des Gases einbringt.
-
Beim Arbeiten nach der vorliegenden Erfindung können auch reversible
Schäume olme den besonderen Zusatz von schaumbildenden Stoffen erzeugt werden, jedoch
hat sich die Anwendung solcher Stoffe als vorteilhaft erwiesen. Beispiele solcher
Stoffe sind Seife und seifebildende Zusätze. Solche Stoffe können dem iiauptzufuhrstrom
aus wäßriger Kautschukdispersion zugesetzt werden, oder sie können mit einer geregelten
Geschwindigkeit ununterbrochen in die Dispersion entweder vor oder während des Schaumerzeugungsvorgangs
eingebracht werden.
-
Die Stoffe, die fähig sind, die wäßrigen Isautschulcdispersionen
zu verändern und mit diesen vermischt werden können, können folgender Art sein:
Verfestigungs- oder Ätergelungsulittel in Form von Dispersionen oder Lösungen; Stabilisatoren,
wie Kasein, Ätzalkalien oder an deren Stelle zu benutzende Substanzen, die fähig
sind, den Ammoniakgehalt herabzusetzen, wie Formaldehyd; Substanzen, die durch chemische
Einwirkung Gase zu bilden vermögen.
-
Das gasförmige Mittel, das mit der wäßrigen Dispersion vermischt
wird, kann Luft sein oder eine Mischung von Gasen darstellen, oder es kann Dämpfe
enthalten, welche die wäßrige Dispersion, den erzeugten Schaum oder das nach der
Verfestigung erhaltene irreversible schwammartige oder zelienhaltige Material zu
verändern vermögen.
-
Solche Dämpfe können Formaldehyd oderLösungsmitteldämpfe umfassen.
-
Die zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung vorzugsweise
verwendete Vorrichtung umfaßt einen Behälter, der sowohl mit einer Schaumerzeugungsvorrichtung
als auch mit einem oder mehreren Einlässen in der Nähe des Bodens und einem Auslaß
am oberen Ende ausgestattet ist, und eine Einrichtung zur Regelung der Flüssigkeitszufuhr
sowie eine Einrichtung zur Regelung der Gaszufuhr.
-
Der mit der Schaumerzeugungsvorrichtung versehene Behälter hat vorzugsweise
zylindrische Form und ist am unteren Ende stromlinienförmig ausgebildet, um einen
glatten Fluß der eingebrachten Flüssigkeit zu ermöglichen.
-
Die Schaumerzeugungsvorrichtung innerhalh des Behälters kann einen
Drahtkäfig, der sich innerhalb des Behälters (Verschäumungskammer) axial dreht und
von diesem durch einen engen ringförmigen Zwischenraum getrennt ist, oder einer
umlaufenden Metallzylinder aufweisen, aus welchem Drähte konzentrisch zu der Verschäumungskammer
vorstehen. Die Drähte können vertikale Lage haben und mit ähnlichen Drähten, die
an den \Ntäntdien der Verschäumungskammer befestigt sind und aus diesen vorstehen,
ineinandergreifen.
-
Bei einer vorzugsweise anzuwendenden Ausführungsform weist die Schaumbildungsvorrich-
tung
zylindrisch aiigeordnete Drähte auf, die mit einer Sonnen- und Planetenbewegung
rechtwinklig zur Achse der Verschäumungskammer umlaufen.
-
Der Drehkörper erstreckt sich über den Auslaß für den austretenden
Schaum hinaus und trägt vorzugsweise an seinem oberen Ende Flügel oder Flossen,
um den Zutritt von Luft aus der Außenluft zu verhindern.
-
Das Mittel zum Messern der Geschwindigkeit, mit welcher das Gas in
den Behälter abgegeben wird, besteht vorzugsweise aus einem Strömungsmesser.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch ein oder mehrere zusätzliche
Pumpsysteme und wahlweise oder zusätzlich einen oder mehrere Strömungsmesser enthalten,
außer dem Strömungsmesser, der zum Messern der Abgabegeschwindigkeit des Gases in
den Behälter verwendet wird.
-
Der mit der Schaumerzeugungseillriclltung versehene Behälter kann
an seinem Auslaß mit einer schrägen Fläche versehen sein, die in eine Mischkammer
führt. Eine Anzahl von mit verschiedenen Speisebehältern verbundenen Düsen kann
derart angeordnet sein, daß Flüssigkeiten mit geregelten Geschwindigkeiten auf die
schräge Fläche abgegeben werden können.
-
Die wäßrige Dispersion wird aus dem Speisebehälter durch einströmende
Luft herausbefördert, deren Geschwindigkeit durch einen Strömungsmesser gemessen
wird, welcher dazu verwendet wird, die Zufuhr der Dispersion zu der Verschäumungskammer
auf eine bestimmte Geschxvindigkeit einzuregeln.
-
Die wäßrige Dispersion und das Gas werden vorzugsweise am unteren
Ende der Verschäumungskammer in geregelten Volumenverhältnissen eingeführt. Die
Regelung der Gaszufuhr erfolgt am Fuß der Verschäumungskammer durch eine abiiehmbare
Düse. Die in geregelter Weise zugeführte wäßrige Dispersion tritt vorzugsweise in
den Gasstrom ein, gerade bevor dieser in die Verschäumungskammer gelangt. Es wird
ein grober Schaum erzeugt, sobald auf die Mischung aus Luft und wäßriger Dispersion
der untere Teil des Drehkörpers zur Einwirkung kommt, welcher allmählich die Größe
der Gasblasen bei ihrem Aufwärtssteigen durch die Kammer verringert, wodurch ein
feiner Schaum erzeugt wird, der schließlich am oberen Ende der Kammer ausgestoßen
wird. Das Volumenverhältnis des Gases zu der wäßrigen Dispersion bestimmt die gewünschte
Dichte des austretenden Schaums.
-
Wenn es erwünscht ist, ein Vergelungsmittel oder andere Stoffe in
den Schaum einzubringen, kann die verwendete S chaumerzeugungsvorr ich tung oder
der Drehkörper in der Nähe des mittleren Teils frei von Drähten sein und in diesem
Zwischenraum mit einem Kegel aus dichtem Metall versehen sein der so befestigt ist,
daß seine Spitze aufwärts gerichtet ist. Den Spritzstrahl läßt man auf den oberen
Teil der Oberfläche des Kegels derart auftreffen, daß die Vergelungsmittel oder
sonstigen Stoffe gleichförmig durch die ganze aufsteigende Scllamumasse verteilt
werden. Solche Stoffe können in die Verschäumungskammer in geregelter Weise durch
unmittelbares Einpumpen gebracht werden.
-
Eine bevorzugte Arbeitsweise zum Einbringen von Zusatzstoffen, wie
z. B. Zinkoxyd, und Vergelungsmitteln, wie z. B. Natrium-Síliciumfluorild, wird
nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
-
Eine Kautschukmilchmischung bestimmter Zusammensetzung wird aus einem
Vorratsbehälter mit einer geregelten Fließgeschwindigkeit durch eine Rohrleitung
2 in die zylindrische Verschäumungskammer 3 eingeführt, die ein Fassungsvermögen
von i8 1 hat und mit einem Drehkörper 4 ausgerüstet ist. Ein geregelter Luftstrom
wird in die Verschäumungskammer durch die Leitung 1 eingeführt. Die Luft und die
Kautschukmilchmischung werden durch die Wirkung des Drehkörpers 4, dessen Geschwindigkeit
ungefähr 200 Umdrehungen je Minute beträgt, vermischt und in einen feinen Schaum
verwandelt, wenn die Mischung in der Kammer 3 hochsteigt. Da die Wirkung des Drehkörpers
4 eine solche ist, den Schaum zu verfeinern, hängt die Größe der Blasen in dem Schaum
u. a. von der Drehgeschwindigke.it des Körpers 4 ab. Der überfließende Schaum gelangt
über eine schräg abwärts gerichtete Fläche 5 in ein Mischgefäß 6. Der Drehkörper4
erstreckt sich über die Oberfläche des austretenden Schaums hinaus. Die Zusatzstoffe
werden in den Schaum dadurch eingebracht, daß sie mit geregelten Geschwindigkeiten
durch eine gewünschte Anzahl von Abgabeleitungen 7 auf die Oberfläche des Schaums
gebracht werden, wenn dieser auf der schrägen Fläche 5 herabsinkt. Die Vermischung
der Zusatzstoffe mit dem Schaum wird in dem Mischgefäß 6 mit Hilfe einer einfachen
Schlagvorrichtung 8 herbeigeführt, die vorzugsweise eine Sonnen- und Planetenbewegung
ausführt. Die Zeitdauer des Mischens wird von der in dem Gefäß 6 aufrechterhaltenen
Schaumsäule bestimmt. Die Höhe der Schaumsäule wird durch die verstellbare Klemme
g geregelt, die eine am unteren Ende des Gefäßes 6 befestigte Kautschukröhre 10
zusammendrückt.
-
Bei der Erzeugung eines feinen Schaums mit einem Volumenverhältnis
von Luft zu KautschukmilchmischunFg von 5 : I aus einer Kautschukmilchmischung mit
54°/o Feststoffgehalt erhält man mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung eine
Ausgangsleistung von I,6 kg Trockengewicht je Minute oder mit anderen Worten von
I8 1 Schaum je Minute. Die Zeitdauer des iDurchgangs durch die Verschäumungskammer
beträgt etwa I Minute, und wenn die zusätzliche Mischkammer verwendet wird, beträgt
die Durchgångszeit durch diese ungefähr /2 Minute.
-
Für Zusatzstoffe, die durch Einpumpen zugeführt werden, ergeben sich
folgende typische Einspritzgeschwindigkeiten: Seifenlösung 36 ccm je Minute, Vergelungsmittel
60 ccm je Minute, Zinkoxyddispersion 100 ccm je Minute.
-
Bei Verwendung einer Einrichtung von der angegebenen Größe würden
4501 Schaum der obigen Zusammensetzung in 25 Minuten erzeugt werden.
-
Bei dem diskontinuierlichen Verfahren, bei dem ein Trog mit einem
Fassungsvermögen von gol verwendet wird, würde die gesamte Verschäumungszeit, die
erforderlich ist, um 450 1 eines ähnlichen Schaums zu erzeugen, ungefähr 8o Minuten
betragen, und es würden wenigstens IO Teilposten erzeugt werden müssen.