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Verfahren zur Beschleunigung der Vulkanisation von Kautschuk Es ist
schon lange bekannt, daß das Zinkoxyd (Zinkweiß), das durch. Verbrennung von Zink
oder aus Zinkerzen gewonnen wird,' als Füll- und Färbemittel für Kautschuk verwendet
werden kann. Dasselbe gilt auch von Lithopone, einem Gemenge von Bariurnsulfat und
Zinksulfid. Später hat man gefunden, daß reines Zinkoxyd sich auch als Vulkanisationsbeschleuriiger
eignet.
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Es wurde nun gefunden, daß bei der Reduktion sauerstoffhaltiger Schwefelverbindungen
mit metallischem Zink, z. B. bei der Darstellung von Hydrosulfiten und deren Derivaten,
ein Zinkoxyd gewonnen wird, welches als Verunreinigung Sulfide und andere schwefelhaltige
Verbindungen enthält und in entwässertem Zustand viel besser befähigt ist als Vulkanisationszusatz
zu dienen, als die bereits bekannten Zinkverbindungen. .
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Die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber dem bisher ausgeübten, unter
Verwendung hüttenmännisch gewonnenen Zinkoxyds, sind: r. Verkürzung der Vulkanisationsdauer
und höhere Aktivität. . z. Verbesserung der Eigenschaften der erzielten Vulkanisate
bei guter Alterung, und zwar: a) hervorragender Abnutzungs- und Abschleifwiderstand,
b) größereNervigkeit und erhöhte Strammheit und Elastizität, c) Verbesserung der
Festigkeitseigenschaften.
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3. Wirtschaftliche Vorteile: Da bei Verbesserung der erzielten Qualitätseigenschaften
und Herabsetzung der Arbeitszeit das beanspruchte Produkt nur die Hälfte gegenüber
gewöhnlichem Zinkoxyd kostet, ist Ersparnis an Wärme, Kraft und Arbeit vorhanden.
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Um die neuen und nicht ohne weiteres vorauszusehenden technischen
Wirkungen, die durch Verwendung des beanspruchten Zinkoxyds gegenüber den besten
bisher bekannten Zinkoxydsorten erzielt werden, festzustellen, wurden zwei Mischungen
hergestellt und vulkanisiert.
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Mischung A enthielt: 6o Teile Kautschuk, 34 Teile Zinkoxyd, 6 Teile
Schwefel. Mischung B enthielt: 88 Teile Kautschuk, 4 Teile Zinkoxyd, 8 Teile Schwefel.
Als Zinkoxyd wurde verwendet: z. das' nach der' deutschen Patentschrift 447 651
erhaltene wasserhaltige Zinkoxyd.
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a. das in, der amerikanischen Patentschrift 1649 782, S. a,
Zeile 6o ff. beschriebene Special Grade Horsehead Brand Zinkoxyd.
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3. Das irr der vorliegenden Erfindung beanspruchte Zinkoxyd.
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Die Eigenschaften ( der drei Vergleichsmischungen ergeben eine größere
vulkani= sationsbeschleunigende Kraft und eine erhöhte Festigkeit der Vulkanisate
bei Verwendung
des beanspruchten Zinkoxyds im Vergleich zu den beiden
anderen Sorten.
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Die Muster nach Mischung A wurden Überdies einem Zerreibungsvers.uch
unter gleichen Verhältnissen unterworfen, und es ergab sich bei dem im Patent 447
651 verwendeten Zinkoxyd ein Gewichtverlust von 24%, ibeidem im amerikanischen Patent
1649 782 verwendeten Zinkoxyd 22'',, bei dem beanspruchten Produkt hingegen nur
150J0.
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Die Darstellung von Zinkoxydhydrat wird in bekannter Weise so vorgenommen,
daß Hydrosulfitformaldehydverbindungen oder Bisulfitformaldehydverbindungen in wässeriger
oder alkoholischer Lösung in 'der Wärme mit Zinkstaub reduziert und dann mit Alkalien
zu Zinkoxydhydrat umgesetzt werden oder daß eine durch Reduktion von Zinkbisulfit
mit Zinkstaub hergestellte Zinkhydrosulfitlösung mit Alkalien zu Zinkoxydhydrat
umgesetzt wird.
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Es wird z. B. ein Gemisch von iooo g Natriumbisulfit (4o0%, NaHS03),
24o g Zinkstaub und 28o g Formaldehyd (4o010) einige Stunden gekocht. Von dem gebildeten
formaldehydsulfoxylsaurenNatrium (oxymethänsulfinsauren Natrium) wird das gleichzeitig
mit entstandene Zinkoxydhydrat abfiltriert, gewaschen und im Vakuum oder an der
Luft getrocknet. Dann wird das trockene Zinkoxyd durch Sieben und Mahlen in feinste
Verteilung gebracht. Man kann aber auch vorteilhaft das Zinkoxydhydrat vor dem Trocknen
einem Schlemmprozeß unterwerfen, wobei die gröberen und schwereren Teilchen ausgeschieden
werden, während die feineren und leichteren dann zur Aufarbeitung gelangen.
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Das Zinkoxydhydrat kann auch durch Reduktion von 54o g Zinkbisulfit
(26111, Zn[HSOg]2) mit 85g Zinkstaub bei Gegen- . wart von 75 g Formaldehyd (4o
010) und 2ooo g Wasser in der Siedehitze und durch Umsatz des entstandenen schwer
löslichen Formaldehydzinksulfoxylates (oxymethansulfinsaures Zink) mit Alkalien
hergestellt werden. Das gewonnene Zinkoxyhydrat wird gewaschen und, wie oben angegeben,
aufgearbeitet.
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Die Darstellung kann aber auch wie nachstehend erfolgen: Es wird durch
Eintragen von 65 g Zinkstaub in 5oo g Wasser und Einleiten vom 6o g gasförmiger
schwefliger Säure eine Lösung von Zinkhydrosulfit hergestellt. Diese Lösung wird
mit Alkalien, z. B. Natronlauge, nach der Gleichung: Zn. SZ Q4 -f-
2 Na OH Na2S204 -[- Zn (O H2) umgesetzt und das entstandene Zinkbxydhydrat
durch Filtrieren von dem gebildeten Natriumhydrosulfit getrennt; dann wird gewaschen
und, wie vorstehend beschrieben, aufgearbeitet.