DE3716041C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einem aus der DE-OS 23 33 928 bekannten Verfahren wird der eingesetzte Rohkautschuk zunächst mit vul­ kanisationsneutralen Zuschlagstoffen vermischt und in die Form kleinstückiger Teile überführt. Diese werden vor dem Aufbringen der Vulkanisationshilfsmittel mit einer ihre gesamte Oberfläche bedeckenden, viskosen Flüssigkeit be­ netzt, beispielsweise mit einem Öl, welches u. a. der An­ bindung der nachträglich in einem weiteren Mischvorgang zugesetzten Vulkanisationshilfsmittel dient. Die Teile haben jedoch eine bisweilen stark voneinander abweichende Größe, wodurch der prozentuale Gehalt eines jeden Teiles der Vulkanisationshilfsmittel starken Schwankungen ausgesetzt sein kann. Diese Unregelmäßigkeiten sind ebensowenig be­ friedigend wie der inhomogene Aufbau der schließlich er­ haltenen Materialkörper, welche im Innern ausschließlich aus nichtvulkanisierbarer Gummimischung und an der Oberfläche ausschließlich aus Vulkanisationshilfsmitteln bestehen. Die Überführung in die Gestalt eines fertigen Formteiles er­ fordert dementsprechend eine intensive Durchmischung beider Substanzen, die in einem Extruder wegen der sich dort zwangsläufig ergebenden, an der Oberfläche der Teile be­ ginnenden Erwärmung zum vorzeitigen Einsetzen der Vul­ kanisation und damit zu einer Zerstörung des Werkstoffes führen kann.

Aus der US-PS 38 22 177 ist es bekannt, ein Gemisch aus thermoplastischen Partikeln und max. 30 Gew.-% Glasfasern gleichmäßig zu durchmischen und unter Verwendung einer Brikettieraschine in die Gestalt von Pellets zu überführen. Bezogen auf das insgesamt verarbeitete Volumen ist dieser Gehalt an Glasfasern äußerst gering, wobei die Glasfasern infolge ihrer großen Elastizität während der Durchführung des Verfahrens keine Zerstörung erfahren können und folglich eine Steigerung der Eigenfestigkeit der erhaltenen Pellets bewirken.

Aus der DE-OS 26 19 605 sind ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung eines rieselfähigen Gemenges aus Kautschuk und festen und flüssigen Zuschlagstoffen bekannt. Die festen Zuschlagstoffe werden auch in diesem Falle im wesentlichen unter Zuhilfenahme flüssiger Zuschlagstoffe an die Außenseite der aus nicht vulkanisierbarem Material bestehenden Kautschukpartikeln angeklebt, welche einen statistisch variierenden Durchmesser von einem Mikrometer bis 10 mm haben. Die erhaltenen Materialkörper sind dem­ entsprechend weder von ausgeglichener Zusammensetzung noch von homogenem Aufbau. Die Oberfläche ist klebrig und wenig stabil, was neben Entmischungsvorgängen während der Lagerung und des Transportes zu einer Beeinträchtigung der Fließ­ fähigkeit führen kann. Auch ist das Schüttgewicht mit einer maximalen Dichte von nur etwa 0,3 g/cm³ zu gering für eine unmittelbare Überführung entsprechender Materialkörper in einen Verarbeitungsextruder. Es muß daher eine vorausgehende Verdichtung in einem zusätzlichen Mischextruder vorgenommen werden. Die sich insgesamt ergebenden Probleme sind somit äußerst vielfältig. Sie haben dazu geführt, daß sich das beschriebene Verfahren bis zum heutigen Tage nicht in nennenswertem Umfange hat durchsetzen können.

In der Zeitschrift Kautschuk + Gummi, Kunststoffe 39, (Nr. 7/86), Seiten 625-628, wird ein dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer vulkanisierbaren Kautschukmischung aus dry blends über Walzwerke beschrieben. Das Gemisch wird dabei als unverdichtetes Pulver auf die Walzen dosiert und zwischen diesen kompaktiert. Gemäß einer dort gezeigten Abbildung wird das Gemenge in einem zwischen den Einzelwalzen einen streifenförmigen Freiraum auf­ weisenden Walzwerk zu einem Fütterstreifen verpreßt. Durch ein solches Verfahren hergestellte, vulkanisierbare Form­ körper würden bei Lagerung oder Transport ihre Konsistenz verlieren und auspulvern, insbesondere wenn der Gehalt an Fremdstoffen, was häufig der Fall ist, 95 Gew.-% erreicht.

Die Erfindung liegt ausgehend von der letztgenannten Lehre die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines vul­ kanisierbaren Materialkörpers aufzuzeigen, der zu Gummiform­ teilen weiterverarbeitbar ist. Dabei sollen erreicht werden

• - eine gleichmäßige und rasche Vermischung der pulverförmi­ gen Ausgangssubstanzen;
• - die Möglichkeit des Verzichts auf die Verwendung adhäsi­ ver, flüssiger Zuschläge und insbesondere
• - die Sicherheit, daß die verpreßten, vulkanisierbaren Formkörper weder bei Transport noch bei Lagerung ihre Konsistenz verlieren, selbst wenn bis zu 95 Gew.-% Fremdstoffe beigemischt werden.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem man ausschließlich feste, pulverförmige Ausgangssubstanzen mittels eines Schnellmi­ schers gleichmäßig durchmischt und das so erhaltene Ge­ menge in einem zwischen Einzelwalzen Freiräume aufweisenden Walzwerk zu Materialkörpern preßt, wobei unmittelbar anschließend an das Mischen das Gemenge mittels einer Verdichtungsschnecke derart verdichtet zwischen die Einzel­ walzen des Walzwerks eingeführt wird, daß die das Gemenge bildenden Teilchen beim Verpressen die Freiräume des Walz­ werkes mit ihrem Festkörpervolumen porenfrei ausfüllen. Kernpunkt der Erfindung ist, daß man dabei den Grad der Verdichtung durch eine gegenüber der Fördergeschwindigkeit des Walzwerkes geringfügig höhere Fördergeschwindigkeit der Schnecke beeinflußt.

Auf vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelan­ gen ausschließlich feste Ausgangssubstanzen in Pulverform zur Anwendung. Die das Gemenge bildenden Teilchen treten beim Verpressen in eine gegenseitige, temporäre Bindung.

Den Walzen wird also das zu verpressende Gut bereits in verdichteter Form über eine Verdichtungsschnecke zugeführt, deren Fördergeschwindigkeit im Interesse einer porenfreien Verdichtung beim nachfolgenden Walzen geringfügig höher ist als die Walzengeschwindigkeit. Das Walzwerk stellt dabei eine zweite Kompaktierungsstufe dar.

Dieses Zusammenwirken von Schnecke und Walzen führt zu vulkanisierbaren Materialkörpern von großer Dichte. Sie lassen sich unmittelbar in einen Extruder überführen, der dem verwendeten Formwerkzeug zur Bildung und Vulkanisation der gewünschten Formteile vorgeschaltet ist. Entmischungs­ vorgänge während Lagerung und Transport der Materialkörper sind nicht mehr zu befürchten. Der Verarbeitungsextruder und die Einrichtung zur Erzeugung der Materialkörper können folglich räumlich und durch Lagereinrichtungen voneinander getrennt sein. Diese Trennung des Kompaktierens vom Plasti­ fizieren ermöglicht es, das zu verarbeitende Material schnell und unter weitgehender Vermeidung von Abfällen gegen ein anderes zu tauschen.

Auch hinsichtlich der Zusammensetzung der eingesetzten Gummimischung sind keine grundsätzlichen Beschränkungen vorhanden. Überraschenderweise können selbst Gummimischungen in ausgezeichneter Weise verarbeitet werden, welche, bezogen auf den eingesetzten Kautschuk, bis zu 95 Gew.-% Fremdstoffe enthalten, hierunter gegebenenfalls einen erheblichen Gehalt an Ruß- und/oder Kieselsäurefüllstoff und dies, ohne adhäsiv wirkende Flüssigkeiten zusetzen zu müssen. Insbesondere bei diesen letztgenannten Füllstoffen handelt es sich bekannter­ maßen um Substanzen, die sich nur mit größten Schwierigkei­ ten gleichmäßig in Kautschukmischungen verteilen lassen. Für den diesbezüglichen Vorgang gelangen daher in aller Regel Innenmischer zur Anwendung, deren Betrieb in einer gebräuch­ lichen Baugröße Antriebsleistungen von mehr als 1000 kW er­ fordert. Man hatte wahrscheinlich aus diesem Grunde bisher auch nicht versucht, unter Verzicht auf adhäsiv wirkende Flüssigkeiten die gleichmäßige Einbindung entsprechender Materialien in eine Kautschukmatrix auf anderem Wege zu versuchen.

Die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Material­ körpers verwendeten, pulverförmigen Substanzen können unter Verwendung eines Schnellmischers vermischt werden. Der eigentliche Mischvorgang erfordert in diesem Falle nur wenige Minuten, was im Hinblick auf die Bereitstellung eines homogenen Gemenges von großem Vorteil ist. Dieses wird unmittelbar anschließend zu dem in der Endverarbeitung einsetzbaren Materialkörper verdichtet. Hierbei ist darauf zu achten, daß Entmischungsvorgänge während des Verdich­ tungsvorganges vermieden werden. Das läßt sich besonders günstig erreichen durch Verwendung eines Verdichtungswerk­ zeuges, welches ein Walzwerk und die Verdichtungsschnecke umfaßt, wobei beide eine übereinstimmende Förderrichtung haben. Die Verdichtungsschnecke ist dem Walzspalt zweckmäßig in senkrechter Richtung von oben zugeordnet, wobei sie eine Fördergeschwindigkeit aufweist, die geringfügig höher ist als die Fördergeschwindigkeit des Walzwerkes. Beide Fördergeschwindigkeiten sollten sich im Walzenspalt derart überlagern, daß eine weitestgehend porenfreie Verdichtung des zu verarbeitenden Pulvergemenges resultiert. Zur Erreichung dieses Zweckes kann eine Variati­ on der jeweiligen Fördergeschwindigkeiten sowie deren gegen­ seitige Abstimmung erforderlich sein, beispielsweise im Hin­ blick auf die Verarbeitung von unterschiedlich zusammenge­ setzten Pulvermengen. Durch einfache Beobachtung oder Messung der Eigenfestigkeit des erhaltenen Materialkörpers lassen sich in dieser Hinsicht jedoch geeignete Werte leicht ermitteln. Sie bedürfen in der vorliegenden Anmeldung keiner besonderen Erläuterung.

Falls ein Werkzeug der vorgenannten Art zur Anwendung gelangt, besteht die Möglichkeit, Walzen zu verwenden, die einen Abstand voneinander haben, wobei der durch den Abstand gebildete Spalt zugleich für die Erzeugung eines streifen­ förmigen Materialkörpers verwendet wird. Dieser läßt sich in einer Trommel ablegen oder unmittelbar anschließend in den Fertigverarbeitungsextruder überführen.

Variationen sind ebenfalls möglich, beispielsweise die Verwendung von Walzen, die unmittelbar aneinander anliegen, wobei wenigstens eine der Walzen mit Eintiefungen versehen ist, die die gesamte Oberfläche in engen Abständen unterbre­ chen und die der Erzeugung stückiger Materialkörper dienen, zweckmäßig der Erzeugung von tablettenähnlich gestalteten. In Fällen, in denen beide Walzen mit entsprechenden Eintie­ fungen versehen sind, ist darauf zu achten, daß diese den Walzenspalt unmittelbar einander gegenüberliegend passieren und von gleicher Größe sind. Die erhaltenen Materialkörper haben in diesem Falle beispielsweise eine linsenförmige Gestalt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend durch ein Beispiel verdeutlicht:

In der ersten Arbeitsstufe wurden in einen Schnellmischer, wie beispielsweise in der DE-OS 26 19 605 beschrieben, eingegeben:
40 Gew.-% Kautschuk eines mittleren Teilchendurchmessers von 1,2 mm;
50 Gew.-% Kieselsäurefüllstoff eines mittleren Teilchen­ durchmessers von 0,4 mm;
10 Gew.-% Alterungsschutzmittel eines mittleren Teilchen­ durchmessers von 0,8 mm.

Die vorgenannten Substanzen wurden innerhalb von zwei Minu­ ten gleichmäßig durchmischt und in den Aufnahmetrichter eines Kompaktors überführt. Dieser war dem Walzenspalt zweier gegensinnig umlaufender Walzen oberseitig zugeordnet und umschloß zugleich eine Verdichtungsschnecke angepaßten Profils. Die Achse der Verdichtungsschnecke war folglich dem zwischen den beiden Walzen gebildeten Spalt senkrecht zugeordnet.

Die Verdichtungsschnecke hatte eine geringfügig größere Fördergeschwindigkeit als die Walzen, wodurch sich im Walzenspalt eine hochgradige Verdichtung des eingefüllten Gemenges zu einem homogenen Materialkörper von streifen­ förmiger Gestalt ergab. Dieser wurde auf eine Spule auf­ gewickelt und in die Bereitstellung für die Endbearbeitung überführt.

Bei einer alternativen Verarbeitungsweise wurde das vor­ stehend beschriebene Gemenge in den Spalt zweier Walzen eingeführt, welche eng benachbarte und im Walzenspalt einander gegenüberliegende, kalottenförmig begrenzte Ober­ flächenausnehmungen gleicher Größe aufwiesen. Die erhaltenen Materialkörper waren in diesem Falle von linsenförmiger Gestalt und wurden in einem Behälter für die Weiterver­ arbeitung gesammelt.

Die Antriebsleistung betrug in beiden Fällen insgesamt nur etwa 6 kW.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierbaren Ma­ terialkörpers zur Herstellung von Gummiformteilen, bei welchem ausschließlich feste, pulverförmige Ausgangs­ substanzen mittels eines Schnellmischers gleichmäßig durchmischt werden und das so erhaltene Gemenge in einem zwischen Einzelwalzen Freiräume aufweisenden Walzwerk zu Materialkörpern gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man unmittelbar anschließend an das Mischen das Gemenge mittels einer Verdichtungsschnecke derart verdichtet zwischen die Einzelwalzen des Walzwerks einführt, daß die das Gemenge bildenden Teilchen beim Verpressen die Freiräume des Walzwerkes mit ihrem Festkörpervolumen porenfrei ausfüllen, wobei man den Grad der Verdichtung durch eine gegenüber der Förder­ geschwindigkeit des Walzwerkes geringfügig höhere Fördergeschwindigkeit der Schnecke beeinflußt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge zum Erzeugen eines streifenförmigen Ma­ terialkörpers zwischen voneinander beabstandete Walzen eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge zum Erzeugen stückiger Materialkörper zwischen aneinander anliegende Walzen eingeführt wird, von denen wenigstens die eine auf ihrer gesamten Ober­ fläche in dichten Abständen mit Vertiefungen versehen ist.