DE102011009629B4 - Extrusion process for the processing of rubber compound with high plasticizing requirement - Google Patents

Extrusion process for the processing of rubber compound with high plasticizing requirement Download PDF

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Abstract

Extrusionsverfahren zum Ausformen eines kontinuierlichen endlosen Profilstrangs (11) aus Kautschukmischung (10) , bei dem eine nicht vorgewärmte Kautschukmischung (10) einem Einschneckenextruder (1) , im Wesentlichen bestehend aus Antrieb (2) , Schnecke (3) und Zylinder (4), zugeführt und von dessen rotierender Schnecke (3) an ein Planetwalzensystem (5) , im Wesentlichen bestehend aus Walzenzylinder (6) mit Planetwalzen (7) und Zentralspindel (8), übergeben wird, wobei die Zentralspindel (8) in einer zur Drehmomentübertragung geeigneten Weise mit der Schnecke (3) verbunden ist und von dieser mit angetrieben wird, und die Kautschukmischung (10) nachfolgend eine formgebende Austrittsdüse (9) passiert, mittels der die Kontur des endlosen Profilstrangs (11) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Massedruck p1 am austragseitigen Ende der Schnecke (3) größer als der Massedruck p2 am austragseitigen Ende des Planetwalzensystems (5) ist und p2 erheblich größer als der Massedruck p3 am Austritt des Profilstrangs (11) aus der Austrittsdüse (9) ist, wobei p3 an dieser Stelle gleich dem Umgebungsdruck pU ist und der Massedruck p auf dem Weg vom Ort x1 am Ende der Schnecke (3), welche mit der Zentralspindel (8) in einer zur Drehmomentübertragung geeigneten Weise verbunden ist, zum Ort x3 am Austritt des endlosen Profilstrangs (11) aus der Austrittsdüse (9), über den gesamten Weg streng monoton fällt.Extrusion method for forming a continuous endless profiled strand (11) from rubber mixture (10), in which a non-preheated rubber mixture (10) comprises a single-screw extruder (1) consisting essentially of drive (2), screw (3) and cylinder (4), supplied and from the rotating screw (3) to a planetary roller system (5), consisting essentially of roll cylinder (6) with planetary gears (7) and central spindle (8), is transferred, wherein the central spindle (8) in a manner suitable for torque transmission is connected to the screw (3) and is driven by this, and the rubber mixture (10) below a shaping discharge nozzle (9) passes, by means of which the contour of the endless profile strand (11) is generated, characterized in that the melt pressure p1 at the discharge end of the screw (3) is greater than the melt pressure p2 at the discharge end of the planetary roller system (5) and p2 is considerably larger than the Massedru p3 at the outlet of the extruded section (11) from the outlet nozzle (9), where p3 at this point is equal to the ambient pressure pU and the melt pressure p on the way from the location x1 at the end of the screw (3), which with the central spindle ( 8) is connected in a manner suitable for torque transmission, to the location x3 at the outlet of the endless profile strand (11) from the outlet nozzle (9), over the entire path strictly monotonous falls.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Extrusionsverfahren zur Verarbeitung von Kautschukmischung mit hohem Plastifizierbedarf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an extrusion process for processing high plasticizing rubber composition according to the preamble of claim 1.

An moderne LKW-Reifen werden heute in Bezug auf Laufleistung und Lebensdauer extreme Anforderungen gestellt. Für die hoch belasteten Laufflächen solcher Reifen werden deshalb Kautschukmischungen verwendet, die einen hohen Anteil an Naturkautschuk (NR) enthalten. Neben deren ausgezeichneter Abriebfestigkeit im vulkanisierten Zustand, gestaltet sich das temperaturhomogene Aufwärmen von solchen hoch NR-haltiger Kautschukmischungen im Extrusionsprozess jedoch schwierig. In der Praxis reicht bei Kaltfütterung nicht einmal die vergleichsweise gute Homogenisierleistung eines Einschnecken-Stiftextruders aus, um eine hoch NR-haltige Kautschukmischung ausreichend temperaturhomogen zu plastifizieren. Nach dem Stand der Technik wird einem Extruder bei Verarbeitung von Kautschukmischung mit hohem Plastifizierbedarf deshalb ein sogenanntes Vorwärm-Walzwerk vorgeschaltet, welches dann einen großen Teil der erforderlichen temperaturhomogenen Plastifizierung anstelle des Extruders übernimmt. Die vom Walzwerk vorgewärmte und vorplastifizierte Kautschukmischung wird zur weiteren Verarbeitung dann warm in den nachfolgenden Extruder gefüttert und von diesem zu einem Profilstrang ausgeformt.Today's truck tires are subject to extreme demands in terms of mileage and service life. Therefore rubber compounds containing a high proportion of natural rubber (NR) are used for the heavily loaded running surfaces of such tires. In addition to their excellent abrasion resistance in the vulcanized state, the temperature homogeneous warming of such high NR-containing rubber mixtures in the extrusion process, however, difficult. In practice, not even the comparatively good homogenizing performance of a single-screw extruder in the case of cold feeding is sufficient to sufficiently homogenize a highly NR-containing rubber mixture in a temperature-homogeneous manner. According to the state of the art, an extruder is therefore preceded by a so-called preheating mill in the processing of rubber mixture with high plasticizing requirement, which then takes over a large part of the required temperature-homogenous plasticization instead of the extruder. The preheated and pre-plasticized rubber mixture, which has been preheated by the rolling mill, is then fed warm into the downstream extruder for further processing and formed into a profile strand by it.

Vorwärm-Walzwerke sind für die Produktion jedoch mit erheblichen Nachteilen verbunden. Die Anschaffung von Walzwerken ist teuer, zu deren Betrieb neben dem Produktionsextruder wird zusätzlicher Platz in der Produktionsstätte benötigt. Zudem ist die Beschickung und Bedienung von Walzwerken aufwändig und gefährlich für den Bediener. Die Problematik des temperaturhomogenen Plastifizierens von kalten, hoch NR-haltigen Kautschukmischungen bei wirtschaftlichem Durchsatz, konnte bis heute weder über die Mischungsrezeptur noch über die Schneckengeometrie des Einschnecken-Extruders befriedigend gelöst werden.However, preheating mills are associated with significant disadvantages for production. The purchase of rolling mills is expensive, for their operation in addition to the production extruder additional space in the production plant is needed. In addition, the loading and operation of rolling mills is complex and dangerous for the operator. The problem of the temperature-homogenous plasticizing of cold, high NR-containing rubber mixtures at economic throughput, could not be solved satisfactorily today neither on the mixture formulation nor on the screw geometry of the single-screw extruder.

Auch mittels Doppelschneckenextruder, wie er aus der DE 10 2007 051 923 A1 bekannt ist, war es bislang nicht möglich, zu einer besseren Homogenisierleistung, mit einem dem Einschneckenextruder vergleichbaren Wirkungsgrad bezüglich Durchsatz und Temperaturbelastung der Mischung, zu kommen. Obwohl nachteilig, stellt der Einsatz von Vorwärm-Walzwerken vor dem Produktionsextruder bei der Herstellung von LKW-Laufstreifen deshalb noch immer den Stand der Technik dar.Also by means of twin screw extruder, as he from the DE 10 2007 051 923 A1 is known, it has not been possible to come to a better Homogenisierleistung, with a single screw extruder comparable efficiency in terms of throughput and temperature stress of the mixture. Although disadvantageous, the use of preheating mills before the production extruder in the production of truck treads therefore still represents the state of the art.

Aus der DE 10 2007 041 486 A1 ist ein mehrmoduliger Extruder für die Kunststoffverarbeitung bekannt, bei dem ein Einschneckenextrudermodul ein Planetwalzenmodul füttert. Es wird erwähnt, dass das Planetwalzenmodul zumeist dem Druckaufbau dient.From the DE 10 2007 041 486 A1 is a multi-module extruder for plastics processing is known in which a Einschneckenextrudermodul feeds a planetary roller module. It is mentioned that the planetary roller module mostly serves to build up pressure.

Aus der DE 39 08 415 A1 ist bekannt, dass Gummimischungen unter Verwendung eines Planetwalzextruders verarbeitet werden können.From the DE 39 08 415 A1 It is known that rubber compounds can be processed using a planetary roller extruder.

In der DE 2 158 246 A ist eine Vorrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen beschrieben, bei der ein Planetenwalzsystem zwischen zwei Einschneckenextrudern angeordnet ist. Ein derartiges System, das für die Verarbeitung von Kunststoff entwickelt wurde, ist vergleichsweise aufwendig und für die Verarbeitung von Gummi nur schlecht geeignet.In the DE 2 158 246 A An apparatus for extruding plastics is described, in which a planetary rolling system is arranged between two single-screw extruders. Such a system, which was developed for the processing of plastic, is relatively expensive and suitable for the processing of rubber only poorly.

Der Gegenstand der Erfindung offenbart eine neue technische Lösung für die Verarbeitung von kalten, nicht vorgewärmten Streifen aus Naturkautschukmischung mit hohem Plastifizierbedarf und vermeidet dabei die Nachteile des aktuellen Stands der Technik.The object of the invention discloses a new technical solution for the processing of cold, non-preheated strips of natural rubber mixture with high plasticizing requirement and avoids the disadvantages of the current state of the art.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Extrusionsverfahren zur Verarbeitung von schwierig zu plastifizierenden, kalten, nicht vorgewärmten Kautschukstreifen zu schaffen, wobei eine hohe wirtschaftliche Durchsatzleistung gegen hohen Extrusionswiderstand, eine hohe Plastifizierleistung zum temperaturhomogenen Aufwärmen der Mischung, eine konstante, pulsationsarme Förderung, eine geringe Temperaturbelastung der Kautschukmischung, ein gutes Einzugverhalten für kalte Kautschukstreifen von Palette, eine kompakte Bauweise für Anschluss/Nachrüstung an übliche Mehrfachspritzköpfe, eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit sowie eine einfache Bedienung bei insgesamt geringen Anschaffungskosten gefordert ist.The invention has for its object to provide an extrusion process for processing difficult to be plasticized, cold, not preheated rubber strip, with a high economic throughput against high extrusion resistance, a high plasticizing the temperature homogeneous warming up of the mixture, a constant, low pulsation promotion, a low Temperature loading of the rubber mixture, a good intake behavior for cold rubber strips of pallet, a compact design for connection / retrofit to conventional multi-spray heads, a long service life and reliability and ease of use is required at a low overall cost.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Extrusionsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by an extrusion method having the features of claim 1.

Um alle gestellten Anforderungen zu erfüllen, vereint der Gegenstand der Erfindung auf einfache und vorteilhafte Weise die Eigenschaften eines Einschneckenextruders, vorzugsweise eines Stiftextruders mit den Vorzügen eines Planetwalzenextruders.To meet all the requirements, the object of the invention combines in a simple and advantageous manner the properties of a single-screw extruder, preferably a pencil extruder with the benefits of a planetary roller extruder.

Bekanntermaßen fördert ein Einschneckenextruder die Mischung aufgrund von Reibung entlang der drehenden Schnecke durch den stillstehenden Zylinder des Extruders hindurch zu dessen Ausgang. Schnecke und Zylinder des Extruders werden dabei üblicherweise mit einer Temperierung ausgestattet. Der erforderliche Massedruck, der notwendig ist, um die Masse gegen den Widerstand einer formgebenden Austrittsdüse am Ausgang des Extruders ins Freie zu drücken, wird dabei über die Schneckenlänge aufgebaut. Inhaltlich sei dabei ein vorhandenes Spritzkopfgehäuse, welches die Mischung über Materialkanäle zur Austrittsdüse leitet, in den verwendeten Begriff der Austrittsdüse mit eingeschlossen.As is known, a single screw extruder conveys the mixture due to friction along the rotating screw through the stagnant cylinder of the extruder to its exit. The screw and cylinder of the extruder are usually equipped with a temperature control. The required melt pressure, which is necessary to push the mass against the resistance of a shaping outlet nozzle at the outlet of the extruder to the outside, is built up over the screw length. Content is an existing one Spray head housing, which directs the mixture through material channels to the outlet nozzle, included in the term used the outlet nozzle.

Um in der Praxis den störungsfreien Einzug von kalten Kautschukstreifen zu gewährleisten, sind kaltgefütterte Extruder in der Regel mit angetriebenen Speisewalzen ausgestattet. Bei der Extrusion dieser relativ hochviskosen Kautschukmischungen lassen sich bei entsprechender Gestaltung der Schnecke, selbst gegen hohen Extrusionswiderstand, sehr hohe, wirtschaftliche Durchsatzleistungen erzielen. In der Praxis, insbesondere bei der kaltgefütterten Verarbeitung von hoch NR-haltiger Kautschukmischung, wird der Durchsatz jedoch häufig dadurch begrenzt, dass selbst ein Stiftextruder, bezogen auf den geforderten Durchsatz, eine nur unzureichende Homogenisier- und Plastifizierleistung aufweist.To ensure the trouble-free intake of cold rubber strips in practice, cold-fed extruders are usually equipped with driven feed rollers. In the extrusion of these relatively high-viscosity rubber mixtures can be achieved with appropriate design of the screw, even against high extrusion resistance, very high, economic throughput. In practice, however, especially in the cold-fed processing of high NR-containing rubber mixture, the throughput is often limited by the fact that even a pen extruder, based on the required throughput, has only insufficient homogenization and plasticizing performance.

Beim Planetwalzenextruder handelt es sich im Wesentlichen um einen dynamisch mischenden Wärmetauscher, dessen Verfahrensteil aus Walzenzylinder mit Planetwalzen und Zentralspindel, ähnlich einem Planetengetriebe aufgebaut ist. Durch eine Drallverzahnung im Planetwalzensystem, bei der das Planetenwalzsystem mit 45°-Schrägverzahnung ausgestattet ist, entsteht ein kontinuierliches Auswalzen des Materials bei gleichzeitiger Förderung in Drallrichtung. Walzenzylinder und Zentralspindel des Planetwalzenextruders werden üblicherweise mit einer Temperierung ausgestattet.The planetary roller extruder is essentially a dynamically mixing heat exchanger whose process part is constructed from roll cylinders with planetary rollers and central spindle, similar to a planetary gear. By means of a swirl toothing in the planetary roller system, in which the planetary roller system is equipped with 45 ° helical toothing, a continuous rolling out of the material occurs with simultaneous conveying in the twisting direction. Rolling cylinders and central spindle of the planetary roller extruder are usually equipped with a temperature control.

Zum Erreichen der bestmöglichen Mischwirkung zusammen mit maximaler Temperaturkontrolle über den Prozess, wird ein Planetwalzensystem, zumindest abschnittweise, immer nur teilgefüllt betrieben. Während die physikalische Mischwirkung und die Temperaturkontrolle dabei über den gesamten Prozess im Planetwalzensystem hervorragend sind, kann eine wirtschaftliche Durchsatzleistung gegen hohen Extrusionswiderstand, wegen der erforderlichen Teilfüllung des Systems, nur mit Hilfe eines zusätzlich nachgeschalteten Druckerzeugers realisiert werden. In der Praxis wird dem Planetwalzenextruder deshalb ein Schneckenextruder als Kaskade oder eine Zahnradpumpe nachgeschaltet. Diese Aggregate erzeugen dann den erforderlich Massedruck, der zum Überwinden des Extrusionswiderstandes beim endgültigen Ausformen der verarbeiteten Kautschukmasse, z. B. mittels Austrittsdüse oder Granulatorscheibe, nötig ist. Aufgrund der ausgezeichneten Mischwirkung und der hervorragenden Temperaturkontrolle über den gesamtem Mischprozess werden Planetwalzenextruder heute erfolgreich bei der Herstellung und Aufbereitung von thermisch empfindlichem PVC, sowie anderen Kunststoffmassen wie PP und PE, eingesetzt. Ein weiteres Anwendungsfeld für Planetwalzenextruder stellt darüber hinaus das kontinuierliche, physikalische Mischen von Elastomerwerkstoffen als Alternative zum Innenmischer oder Kneter bei der Mischungsherstellung dar.To achieve the best possible mixing effect together with maximum temperature control over the process, a planetary roller system, at least in sections, always operated only partially filled. While the physical mixing effect and the temperature control are excellent over the entire process in the planetary roller system, an economic throughput against high extrusion resistance, because of the required partial filling of the system, can only be realized with the aid of an additional downstream pressure generator. In practice, therefore, the planetary roller extruder is followed by a screw extruder as a cascade or a gear pump. These aggregates then produce the required melt pressure necessary to overcome the extrusion resistance in the final molding of the processed rubber composition, e.g. B. by means of outlet nozzle or granulator, is necessary. Due to the excellent mixing effect and the excellent temperature control over the entire mixing process, planetary roller extruders are today successfully used in the production and processing of thermally sensitive PVC, as well as other plastic materials such as PP and PE. A further field of application for planetary roller extruders is also the continuous, physical mixing of elastomer materials as an alternative to the internal mixer or kneader in the preparation of mixtures.

Um Missverständnissen vorzubeugen, sei darauf hingewiesen, dass ein Planetwalzenextruder weder in Bezug auf Mechanik noch in Bezug auf Verfahrenstechnik mit dem sogenannten Ringextruder vergleichbar ist.To avoid misunderstandings, it should be noted that a planetary roller extruder is comparable with the so-called ring extruder neither in terms of mechanics nor in terms of process engineering.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

  • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Extrusionsaggregats,
  • 2 einen Schnitt durch den Verfahrensteil eines Planetwalzenextruders und
  • 3 einen beispielhaften Druckverlauf, vom Einzug der Kautschukmischung in den Extruder bis zum Austritt des Profils, aufgetragen entlang des Weges der Kautschukmischung durch das erfindungsgemäße Extrusionsaggregat.
The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments and with reference to the drawings. It shows
  • 1 a schematic representation of the extrusion unit according to the invention,
  • 2 a section through the process part of a planetary roller extruder and
  • 3 an exemplary pressure curve, from the collection of the rubber mixture in the extruder to the exit of the profile, applied along the path of the rubber mixture by the extrusion unit according to the invention.

Der Gegenstand der Erfindung sieht vor, einem Einschneckenextruder 1 für die Kautschukverarbeitung, welcher mit einer speziellen, für hohen spezifischen Durchsatz gegen großen Extrusionswiderstand gestalteten Schnecke 3 ausgestattet ist, ein Planetwalzensystem 5 nachzuschalten. Die 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Extrusionsaggregats, im Wesentlichen bestehend aus Schneckenextruder 1, Planetwalzensystem 5 sowie Austrittsdüse 9. Die 2 stellt einen Schnitt durch den mit Kautschukmischung 10 vollständig gefüllten Verfahrensteil des Planetwalzensystems 5, im wesentlichen bestehend aus Walzenzylinder 6 mit Planetwalzen 7 und Zentralspindel 8 dar.The subject of the invention provides a single-screw extruder 1 for rubber processing, which uses a special screw designed for high specific throughput against large extrusion resistance 3 equipped, a planetary roller system 5 nachzuschalten. The 1 shows a schematic representation of the extrusion unit according to the invention, consisting essentially of screw extruder 1 , Planetary roller system 5 and outlet nozzle 9 , The 2 makes a cut through the rubber compound 10 completely filled process part of the planetary roller system 5 , consisting essentially of roll cylinders 6 with planetary rollers 7 and central spindle 8th represents.

Die Neuheit der Erfindung liegt insbesondere darin, die Fördercharakteristik der Schnecke 3 so abzustimmen, dass diese das Planetwalzensystem 5, gegen die summierten Extrusionswiderstände aller der Schnecke 3 nachfolgenden Komponenten, mit einem größeren Volumenstrom an Kautschukmischung 10 beliefert, als das Planetwalzensystem 5 selbst, aufgrund seiner eigenen Förderfähigkeit gegen den Extrusionswiderstand der Austrittsdüse 9, in der Lage wäre zu fördern.The novelty of the invention lies in particular in the conveying characteristic of the screw 3 tune so that these are the planetary roller system 5 , against the summed extrusion resistance of all the snail 3 following components, with a larger volume flow of rubber mixture 10 supplies than the planetary roller system 5 itself, due to its own ability to withstand the extrusion resistance of the outlet nozzle 9 that would be able to promote.

Hieraus resultiert dann zum einen, dass das Planetwalzensystem 5 über seine gesamte Länge mit Kautschukmischung 10 vollkommen gefüllt und unter Druck durchströmt wird und genau wie die Austrittsdüse 9 nach außen nur als Druckverbraucher in Erscheinung tritt. Zum anderen resultiert daraus, dass nahezu der gesamte, zum Durchströmen des Planetwalzensystems 5 und der Austrittsdüse 9 benötigte Massedruck p, von der Schnecke 3 des vorgeschalteten Schneckenextruders 1 erzeugt werden muss.This then results, on the one hand, that the planetary roller system 5 over its entire length with rubber compound 10 completely filled and flowed through under pressure and just like the outlet nozzle 9 outwardly only as a pressure consumer appears in appearance. On the other hand, this results in almost all of the flow through the planetary roller system 5 and the outlet nozzle 9 required mass pressure p , from the snail 3 of the upstream screw extruder 1 must be generated.

Bezogen auf den Massedruck p in Relation zum jeweiligen Ort der Kautschukmischung 10 im System bedeutet dies physikalisch, dass der Massedruck p1 > p2 >> p3 = pU = 1013 mbar ist und der Massedruck p auf dem Weg vom Ort x1 am Ende der Schnecke 3 , welche mit der Zentralspindel 8 in einer zur Drehmomentübertragung geeigneten Weise verbunden ist, zum Ort x3 am Austritt des endlosen Profilstrangs 11 aus der Austrittsdüse 9, über den gesamten Weg streng monoton fällt, wie dies beispielhaft in 3 dargestellt ist.Based on the mass pressure p In relation to the respective location of the rubber mixture 10 in the system, this means physically that the melt pressure p1 > p2 >> p3 = pU = 1013 mbar and the mass pressure p on the way from the place x1 at the end of the screw 3, which with the central spindle 8th connected in a manner suitable for torque transmission, to the place x3 at the exit of the endless profile strand 11 from the outlet nozzle 9 , over the entire way strictly monotonous falls, as exemplified in 3 is shown.

Als Folge der Vollfüllung im Bereich des Planetwalzensystems 5 reduziert sich gleichwohl dessen sehr hohe Mischleistung und ebenso dessen hervorragende Prozesstemperatur-Kontrolle im Vergleich zum üblichen, nur teilgefüllten Betrieb eines Planetwalzenextruders. Da die Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, jedoch nicht die Herstellung einer Kautschukmischung durch physikalisches Mischen ist, kann eine gewisse Reduzierung der Verfahrenstechnik im Planetwalzensystem 5 durchaus hingenommen werden.As a result of the full filling in the area of the planetary roller system 5 Nevertheless, its very high mixing performance and also its excellent process temperature control are reduced in comparison to the usual, only partly filled operation of a planetary roller extruder. However, since the object underlying the invention is not the production of a rubber compound by physical mixing, there can be some reduction in process technology in the planetary roller system 5 be accepted.

Durch die vielfache aktive Umlagerung und das ständige dünne Auswalzen der Kautschukmischung 10 an jeder einzelnen Planetwalze 7, steht selbst bei einer Vollfüllung des Planetwalzensystems 5 unter Druck, noch immer eine gegenüber jedem Stiftextruder vielfach höhere Homogenisierleistung zur Verfügung. Aufgrund der großen Oberflächen, die bei einer Umdrehung der Zentralspindel 8 abgetauscht wird, ist das Planetwalzensystem 5 darüber hinaus in der Lage, mittels Temperiereinrichtung eine erhebliche Menge an Energie aus der Kautschukmischung 10 abzuführen. Die gestellte Aufgabe des temperaturhomogenen Plastifizierens einer Kautschukmischung 10 wird vom Planetwalzensystem 5 somit selbst bei Vollfüllung unter Druck und auch bei schwierigsten Mischungseigenschaften noch hervorragend gelöst.Due to the multiple active rearrangement and the continuous thin rolling out of the rubber compound 10 on every single planetary roller 7 , stands even for a full filling of the planetary roller system 5 under pressure, still a much higher compared to each pen extruder Homogenisierleistung available. Due to the large surfaces, which in one revolution of the central spindle 8th is exchanged, is the planetary roller system 5 In addition, by means of tempering a considerable amount of energy from the rubber mixture 10 dissipate. The stated task of temperature-homogenous plasticizing a rubber mixture 10 is from the planetary roller system 5 thus even with full filling under pressure and even with the most difficult mixing properties still outstanding solved.

Im Wesentlichen wird durch die Erfindung die einfache Handhabung eines Schneckenextruders 1 sowie dessen hoher Durchsatz, selbst gegen erheblichen Extrusionswiderstand, mit der Temperaturkontrolle und Homogenisierleistung eines Planetwalzensystems 5 kombiniert. Der Schneckenextruder 1 übernimmt dabei in bewährter Weise das Einziehen der kalten Kautschukmischung 10 und deren Vorplastifizierung sowie den Druckaufbau der zum Durchströmen des Gesamtsystems, bestehend aus 1, 5 und 9, erforderlich ist. Das angeschlossene Planetwalzensystem 5 plastifiziert und homogenisiert die Kautschukmischung 10 dann mittels mehrfachem Dünnwalzen und Umlagern in exzellenter Weise, bevor die Kautschukmischung 10 durch die Austrittsdüse 9 zu einem Profilstrang 11 ausgeformt wird.In essence, the invention provides easy handling of a screw extruder 1 and its high throughput, even against considerable extrusion resistance, with the temperature control and homogenizing performance of a planetary roller system 5 combined. The screw extruder 1 Adopting the cold rubber compound in a proven way 10 and their preplasticization and the pressure build-up required for the flow through the entire system, consisting of 1, 5 and 9. The connected planetary roller system 5 plasticises and homogenizes the rubber compound 10 then by multiple thin rolling and rearrangement in an excellent manner, before the rubber compound 10 through the outlet nozzle 9 to a profile strand 11 is formed.

Der Gegenstand der Erfindung ist als kompakte Einheit aus Schneckenextruder 1 mit Planetwalzensystem 5 zugleich robust und zuverlässig und ermöglicht es auf kostengünstige und einfache Weise eine kalte, hoch NR-haltige Kautschukmischung als Streifen einzuziehen, ausreichend temperaturhomogen zu plastifizieren und als kontinuierlichen Profilstrang zu extrudieren. Insbesondere im Vergleich zur heutigen Herstellung von LKW-Laufstreifen offenbart die Erfindung die Möglichkeit, hoch NR-haltige Kautschukmischung 10 wirtschaftlicher, platzsparender und sicherer zu Verarbeiten, ohne dabei die Qualität der extrudierten Mischung zu beeinträchtigen.The subject of the invention is a compact unit of screw extruder 1 with planetary roller system 5 at the same time sturdy and reliable and makes it possible in a cost effective and simple manner to draw in a cold, high NR-containing rubber mixture as strip, to plasticize sufficiently homogeneous in terms of temperature and to extrude it as a continuous profile strand. In particular, compared to today's production of truck treads, the invention discloses the possibility of highly NR-containing rubber compound 10 more economical, space-saving and safe to process, without compromising the quality of the extruded mixture.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schneckenextruder (Einschneckenextruder)Screw extruder (single screw extruder)
22
Antriebdrive
33
Schneckeslug
44
Zylindercylinder
55
PlanetwalzensystemPlanetary roller system
66
Walzenzylinderrolling cylinders
77
PlanetwalzePlanet roller
88th
Zentralspindelcentral spindle
99
Austrittsdüseexhaust nozzle
1010
Kautschukmischungrubber compound
1111
Profilstrang extruded
x0x0
Ort am Einzug der SchneckePlace at the entrance of the snail
x1x1
Ort am austragseitigen Ende der SchneckePlace at the discharge end of the snail
x2x2
Ort am austragseitigen Ende der PlanetwalzensystemsLocation at the discharge end of the planetary roller system
x3x3
Ort am Austritts aus der AustrittsdüseLocation at the exit from the outlet nozzle
pp
Massedruckmass pressure
p1p1
Massedruck am Ort x1Melting pressure at location x1
p2p2
Massedruck am Ort x2Melting pressure at location x2
p3p3
Massedruck am Ort x3Melt pressure at location x3
pUpU
Umgebungsdruck (= 1013 mbar)Ambient pressure (= 1013 mbar)

Claims (1)

Extrusionsverfahren zum Ausformen eines kontinuierlichen endlosen Profilstrangs (11) aus Kautschukmischung (10) , bei dem eine nicht vorgewärmte Kautschukmischung (10) einem Einschneckenextruder (1) , im Wesentlichen bestehend aus Antrieb (2) , Schnecke (3) und Zylinder (4), zugeführt und von dessen rotierender Schnecke (3) an ein Planetwalzensystem (5) , im Wesentlichen bestehend aus Walzenzylinder (6) mit Planetwalzen (7) und Zentralspindel (8), übergeben wird, wobei die Zentralspindel (8) in einer zur Drehmomentübertragung geeigneten Weise mit der Schnecke (3) verbunden ist und von dieser mit angetrieben wird, und die Kautschukmischung (10) nachfolgend eine formgebende Austrittsdüse (9) passiert, mittels der die Kontur des endlosen Profilstrangs (11) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Massedruck p1 am austragseitigen Ende der Schnecke (3) größer als der Massedruck p2 am austragseitigen Ende des Planetwalzensystems (5) ist und p2 erheblich größer als der Massedruck p3 am Austritt des Profilstrangs (11) aus der Austrittsdüse (9) ist, wobei p3 an dieser Stelle gleich dem Umgebungsdruck pU ist und der Massedruck p auf dem Weg vom Ort x1 am Ende der Schnecke (3), welche mit der Zentralspindel (8) in einer zur Drehmomentübertragung geeigneten Weise verbunden ist, zum Ort x3 am Austritt des endlosen Profilstrangs (11) aus der Austrittsdüse (9), über den gesamten Weg streng monoton fällt.Extrusion method for forming a continuous endless profiled strand (11) from rubber mixture (10), in which a non-preheated rubber mixture (10) is a single-screw extruder (1), essentially consisting of drive (2), screw (3) and cylinder (4), supplied and from the rotating screw (3) to a planetary roller system (5), consisting essentially of roll cylinder (6) with planetary rollers (7) and central spindle (8), is passed, wherein the central spindle (8) in a torque transmission is suitably connected to and driven by the screw (3), and the rubber mixture (10) subsequently passes through a shaping outlet nozzle (9), by means of which the contour of the endless profile strand (11) is produced, characterized in that Mass pressure p1 at the discharge end of the screw (3) is greater than the melt pressure p2 at the discharge end of the planetary roller system (5) and p2 is significantly greater than the melt pressure p3 at the outlet of the profile strand (11) from the outlet nozzle (9), where p3 on this point is equal to the ambient pressure pU and the melt pressure p on the way from the location x1 at the end of the screw (3), which is connected to the central spindle (8) in a manner suitable for torque transmission, to the location x3 at the outlet of the endless profile strand ( 11) from the outlet nozzle (9), over the entire path strictly monotonous falls.
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