Verfahren zur unmittelbaren Dispergierung von wasserunlöslichen knetbaren festen organisehen Stoffen in Wasser. Es wurde bereits vorgeschlagen wäs serige Emulsionen von vulkanisiertem Kaut schuk und dergleichen dadurch zu er?eagezi. die die feste Phase mit bekannten Schutz- kolloiden, insbesondere mit alkalischen Iia- einlösungen verarbeitet wird.
Diese bekann ten Verfahren geben trotz des ausserordent lich grossen mechanischen Arbeitsaufwandes mir Sehr unvollkommene Ergebnisse.
Es wurde auch bereits vorge@@cf@lagea eine wässerige Kautschukdispersion dadurch zu erzeugen, dass zunächst ein Organosol des Kautschuks mittelst flüchtiger Lösungs- mittel erzeugt, dieses in Wasser emulgieri: und aus der wässerigen Emulsion das flüchtige Lösungsmittel ausgetrieben werden sollte.
Dieses Verfahren zum Dispergieren de Kautschuks krankte nun an der Notwendig keit der Verwendung eines flüchtigen Lö- inigsmittels und daran, dass statt einer un- mittelbaren Herstellung der wässerigen Kautschukdispersion der Umweg der Her stellung eines Organosols und einer wässeri gen Emulsion gewählt werden musste, um nach diesen zwei Zwischenstufen des Or-. ganosols und der Emulsion zur wässerigen Kautschukdispersion gelangen zu können.
Die Erfindung bezweckt die Erzeugung von feinen, verhältnismässig haltbaren Dis persionen von wasserunlöslichen knetbaren festen organischen ,Stoffen unmittelbar in Wasser mit wesentlich ermässigtem Arbeits aufwand unter vollständiger oder weitgehen- der Vermeidung von flüchtigen Lösungsmit teln.
Dem neuen Verfahren gemäss wird die zunächst, zum Beispiel durch Kneten oder eine andere analoge zweckentspre chende Bearbeitung, in den plastischen Zu stand gebrachte feste Phase (wie Kaut schuk, Balata, Guttapercha, Faktis, vulkani sierter Kautschuk, R.egenerat und derglei- chen) in zeitlicher Reihenfolge mit wenig stens zwei Hilfsstoffen verknetet, die die nachstehenden Eigenschaften besitzen müs sen: Wenigstens für einen der Hilfsstoffe, die zuerst in die feste Phase einverleibt werden, muss die feste Phase aufnahmefähig sein.
Ferner muss wenigstens einer derjenigen Hilfsstoffe die nach erfolgter Einverleibung der zuerst zugesetzten Hilfsstoffe in die Masse eingeknetet werden sollen, wasserauf nahmefähig sein.
Endlich muss wenigstens einer der zuerst in der festen Phase einver leibten Hilfsstoffe, mit mindestens einem der s p < iter eingekneteten Hilfsstoffe unter den Arbeitsbedingungen eine chemische Verbin dung, und zwar zweckmässig eine solche Ver bindung eingehen, die als Schutzkolloid oder die Dispergierung fördernd wirkt.
Zweckmässigerweise werden als Hilfs stoffe einerseits organische .Säuren und an derseits Basen verwendet, wobei man zweckmässig der festen Phase zuerst eine Fettsäure einverleibt und diese nach Kneten und Mischen unter Zusatz von wässerigem Alkali in eine wässerige Dispersion über führt.
Gemäss der Erfindung wird beispiels weise Faktis im Mastikator so lange bear beitet, bix die Masse ihre Elastizität prak tisch verliert und plastisch wird. Nunmehr werden in die Masse je nach der Zusammen setzung zum Beispiel 5 bis 10 % Ölsäure oder die unter den Namen Olein oder Elain bekannte Fettsäuremischung einverleibt. Da die Ölsäure vom bereits plastischen Rohma terial gierig aufgenommen wird, bedingt dieser Teil des Prozesses eine verhältnismä ssig geringe mechanische Arbeitsleistung.
Zur Dispergierung wird nun die Masse mit zum Beispiel 6 %igem Ammonialzw a-sser verarbeitet. Das Ammoniakwasser in kleinen Teilmengen zugesetzt, wobei beobachtet werden kann., dass anfangs das Am moniakwasser von .der festen Phase aufge nommen und das Wasser in der festen Phase dispergiert wird.
Die unter normalen Verhältnissen ausser- ordentlich schwierige Wasseraufnahme er folgt hierbei sehr leicht, was offenbar auf die :Seifenbildung zurückzuführen ist, wel che durch Wechselwirkung des Ammoniaks und des in .der festen Phase verteilten Elains erfolgt. Es scheint somit als ob ein ausge sprochenes "Einziehen" des Wassers durch das darin enthaltene Ammoniak bezw. durch die Seifenbildung erfolgen würde. Dieses "Einziehen" dürfte einerseits auf die Hv- drationshülle der in Betracht kommenden Ionen und anderseits auf eine Erleichterung der Dispergierung des \Wassers zufolge der gebildeten Seife als Schutzkolloid zurückzu führen sein.
Die obige Theorie soll bloss als wahr scheinliche Erklärung für die Tatsache be trachtet werden, -dass durch das obige Ver fahren das Wasser in die feste Phase leicht einverleibt werden kann, trotzdem diese das Wasser unter sonstigen Verhältnissen nur äusserst schwer .aufnimmt.
Bei fortlaufender Dispergierung von Wasser auf dem besagten Wege in der fe sten Phase tritt ein gewisser Zeitpunkt (Um schlagpunkt) ein, in dem die dispergierte Phase und das Dispersionsmittel ihre Rolle wechseln, was sich praktisch im Flüssigwer- den des Produktes bemerkbar macht. Die er haltene Dispersion enthält nunmehr Wasser als kohärente Phase und den Faktis als disperse Phase. Sie kann, am besten mit schwach alkalischem Wasser, in beliebiger Weise weiter verdünnt werden.
Die zur Ausführung des Prozesses dic- iienden mechanischen Vorrichtungen, sowie die Zusätze werden dem jeweiligen Charak ter der in Verarbeitung befindlichen Masse entsprechend gewählt. Zweckmässig erfolgt das Einverleiben der Fettsäuren auf dem Mastikator, das Einarbeiten der ersten Teil mengen des Ammoniakwassers in Knetma schinen und die Homogenisierung und Ver dünnung der erhaltenen Dispersion in der Knetmaschine oder in andern Vorrichtungen.
Die durch Mastizieren vorbereitete feste Phase kann vor der weiteren Vermengung mit Hilfsstoffen, mit einer zur Dispersions- Bildung ungenügenden Menge eines Schutz- kolloids zusammengeknetet werden.
Als weitere Beispiele mögen die folgen den Angaben über Dispergierung von Re generaten dienen: <I>Erstes Beispiel:</I> Regenerierter Gummi, welcher aus ver brauchten Autoreifen gewonnen worden ist, wurde auf den üblichen Walzmischmaschi- nen. gründlich vorbearbeitet. Zu je 1-00 gr dieses, bis zum plastischen Zustand geknete- 1 en Gummis werden 10 gr E.lain und sodann cm" ?0 %ige Natronlauge eingemischt.
Hier auf wird solange 6 ö Ammoniak beinhal tendes Wasser auf der Walze der Masse zu geführt, bis der Umschlagpunkt eintritt. Die so erhaltene Regeneratdispersion kann .sodann am besten mit schwach alkalischem \@"aser in beliebiger Weise verdünnt wer den.
<I>Zweites</I> Beispiel: Regenerierter Gummi, welcher aus ver brauchten Autoreifen gewonnen worden ist. wurde auf den üblichen Walzmischmaschi nen gründlich vorbearbeitet. Zu je 100 gr dieses, bis zum plastischen Zustand geknete- 1en Gummis wird 10 -r Elain und sodann eine Aufquellung von 6 gr Kasein ini 9,
6 cm' ?0 iOiger Natronlauge eingemischt. Hier auf wird solange 6 % Ammoniak beinhalten des Wasser auf der Walze der Masse zuge führt bis der Umschlagpunkt eintritt. Die 140 erhaltene Re generatdispersion kann so dann am besten mit schwach alkalischem \@'asser in beliebiger Weise verdünnt wer den.
Process for the direct dispersion of water-insoluble, kneadable solid organic substances in water. It has already been proposed that aqueous emulsions of vulcanized rubber and the like be obtained thereby. which the solid phase is processed with known protective colloids, especially with alkaline Iia solutions.
These known methods give me very imperfect results despite the extraordinarily large amount of mechanical work involved.
It has also already been proposed to produce an aqueous rubber dispersion by first producing an organosol of the rubber using volatile solvents, emulsifying this in water: and driving the volatile solvent out of the aqueous emulsion.
This process for dispersing the rubber suffered from the necessity of using a volatile solvent and from the fact that instead of the direct production of the aqueous rubber dispersion, the detour of the production of an organosol and an aqueous emulsion had to be chosen in order to follow these two intermediate stages of the Or-. ganosols and the emulsion to be able to reach the aqueous rubber dispersion.
The invention aims to produce fine, relatively durable dispersions of water-insoluble, kneadable solid organic substances directly in water with a significantly reduced workload with complete or extensive avoidance of volatile solvents.
According to the new process, the solid phase (such as rubber, balata, gutta-percha, factice, vulcanized rubber, regenerated rubber, and the like) is initially brought into the plastic state, for example by kneading or other analogous, appropriate processing ) kneaded in chronological order with at least two auxiliaries which must have the following properties: The solid phase must be capable of absorbing at least one of the auxiliaries that are first incorporated into the solid phase.
Furthermore, at least one of those auxiliaries that are to be kneaded into the mass after the auxiliaries added first have been incorporated must be capable of receiving water.
Finally, under the working conditions, at least one of the auxiliaries initially incorporated in the solid phase, with at least one of the later kneaded-in auxiliaries, must enter into a chemical compound, specifically a compound that acts as a protective colloid or promotes dispersion.
Conveniently, organic acids on the one hand and bases on the other hand are used as auxiliaries, whereby a fatty acid is expediently first incorporated into the solid phase and, after kneading and mixing, converts this into an aqueous dispersion with the addition of aqueous alkali.
According to the invention, for example factice is processed in the masticator as long as the mass practically loses its elasticity and becomes plastic. Now, depending on the composition, for example 5 to 10% oleic acid or the fatty acid mixture known under the name olein or elain are incorporated into the mass. Since the oleic acid is greedily absorbed by the already plastic raw material, this part of the process requires a relatively low mechanical workload.
For dispersing, the mass is now processed with, for example, 6% ammonium water. The ammonia water is added in small amounts, whereby it can be observed that initially the ammonia water is absorbed by the solid phase and the water is dispersed in the solid phase.
The water absorption, which is extraordinarily difficult under normal conditions, takes place very easily, which is evidently due to the formation of soap, which occurs through the interaction of the ammonia and the elaine distributed in the solid phase. It thus seems as if a pronounced "drawing in" of the water by the ammonia contained therein BEZW. would occur through the soap formation. This "drawing in" is likely to be due on the one hand to the hydration shell of the ions in question and on the other hand to an easier dispersion of the water due to the soap formed as a protective colloid.
The above theory is only to be regarded as a probable explanation for the fact that the above process allows the water to be easily incorporated into the solid phase, although the water is extremely difficult to absorb under other conditions.
If water continues to be dispersed in the solid phase by this route, a certain point in time (changeover point) occurs when the dispersed phase and the dispersant change their role, which is practically noticeable in the liquid becoming of the product. The dispersion he obtained now contains water as a coherent phase and the factice as a disperse phase. It can be further diluted in any way, preferably with weakly alkaline water.
The mechanical devices used to carry out the process, as well as the additives, are selected according to the respective character of the compound being processed. The fatty acids are expediently incorporated on the masticator, the first partial amounts of the ammonia water are incorporated into the kneading machine and the dispersion obtained is homogenized and diluted in the kneading machine or other devices.
The solid phase prepared by mastication can be kneaded together with an insufficient amount of a protective colloid for the formation of the dispersion before further mixing with auxiliary substances.
The following information on the dispersion of regenerates may serve as further examples: <I> First example: </I> Regenerated rubber, which has been obtained from used car tires, was processed on the usual roller mixers. thoroughly prepared. For every 1-00 g of this gum, kneaded until it is plastic, 10 g of E.lain and then cm "? 0% sodium hydroxide solution are mixed in.
Here on as long as 6 ö ammonia contained water on the roller of the mass is passed until the transition point occurs. The regenerated dispersion obtained in this way can then best be diluted in any way with weakly alkaline aser.
<I> Second </I> example: Regenerated rubber that has been obtained from used car tires. was thoroughly pre-processed on the usual roller mixers. For every 100 g of this gum, kneaded to the plastic state, 10 -r Elain and then a swelling of 6 g casein ini 9,
6 cm? 0 10% sodium hydroxide solution mixed in. Here, 6% ammonia of the water on the roller will be added to the mass until the transition point occurs. The regenerate dispersion obtained can then best be diluted in any way with weakly alkaline water.