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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von masshaltigen Profilen, Rohren od. dgl. aus elastomerem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von masshaltigen Profilen, Rohren od. dgl. aus elastomerem Material durch Strangpressen.
Die Herstellung geformter elastomerer Produkte, wie z. B. von Dichtungen, Schläuchen, Profilen, Rohren od. dgl. nach einem kontinuierlichen Verfahren bringt für den Verformungsvorgang, der im allgemeinen als Strangpressen ausgeführt wird, bei dem zur Verformung gelangenden unvulkanisierten Material keine wesentlichen technischen Schwierigkeiten mit sich. Bei dieser Arbeitsweise treten jedoch besondere technische Probleme auf, zu welchen unter anderem zu zählen sind die Notwendigkeit, das geformte Material von seinem Austritt aus der Strangpresse an bis zu seiner Vulkanisation dimensionsstabil zu halten, das Erfordernis, Materialfehler während der Vulkanisation, wie z. B. Blasenbildung, Porosität u. dgl., zu vermeiden, die infolge Bildung von Gasen und Dämpfen bzw. Freisetzung von eingeschlossener Luft entstehen können.
Bei den bisher für die Erzeugung von geformtem elastomerem Material mit Hilfe eines kontinuierlichen Prozesses angewendeten Verfahren konnte eine vollständige Lösung der vorgenannten Probleme, die ja einander entgegengesetzt sind, nicht erreicht werden ; es war vielmehr nur eine teilweise Lösung möglich.
Gemäss einem bekannten Verfahren wird das unvulkanisierte, geformte Material bei Vulkanisationstemperatur durch ein Flüssigkeitsbad hindurchgeleitet und nach einer gewissen Weglänge in vollständig vulkanisiertem Zustande herausgeführt. Nach einem andern Verfahren lässt man das unvulkanisierte, geformte Material auf einer Unterlage gleiten, die aus Kügelchen oder festen Teilchen, beispielsweise aus Glas, von sehr kleinen Abmessungen besteht und auf Vulkanisationstemperatur gehalten wird.
Bei den auf einem Vulkanisationsbad basierenden Verfahren wird durch das benetzende Medium im wesentlichen eine gewisse zusammenhaltende Wirkung bzw. leichte Druckausübung auf das unvulkanisierte, geformte Material hervorgerufen, wodurch Deformationen im Querschnitt des geformten Materials vermindert und die Ausbildung von Fehlstellen auf dem Körper bzw. seiner Oberfläche beim Durchgang durch die Vulkanisationsphase herabgesetzt wird.
Die Verfahren zur Erzeugung geformten Materials mittels kontinuierlicher Vulkanisation haben jedoch bisher noch keine breitere Anwendung gefunden, u. zw. weil sei einerseits keine gänzliche Beseitigung der Fehlstellen verbürgen können und anderseits noch immer gewisse Schwierigkeiten beinhalten. Tatsächlich wird auch heute noch die Erzeugung des geformten Materials zum grössten Teil nach einem diskontinuierlichen Verfahren ausgeführt, nämlich durch Vulkanisation in einem Kessel unter Wasser- oder Dampfdruck oder in einer Form.
Die Erfindung zielt auf die Schaffung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von masshaltigen Profilen, Rohren od. dgl. aus elastomerem Material durch Strangpressen ab, bei dem die vorstehend angeführten Nachteile der bisher angewendeten Verfahren vermieden werden.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass bei einem solchen Verfahren der
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Strangpresse eine Mischung zugeführt wird, die ausser den üblichen Bestandteilen mindestens 50%, bezogen auf den gesamten Gehalt an elastomerem Material, an Butadien-Styrol-Divinylbenzol-Terpolymer sowie einen oder mehrere, von Feuchtigkeit und/oder Gasen oder andern adsorbierten Flüssigkeiten annähernd freie Füllstoffe enthält, wobei der Füllstoffgehalt mindestens 30 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des gesamten Elastomergehaltes, beträgt und das geformte elastomere Material bei seinem Austritt aus der Strangpresse in an sich bekannter Weise einer kontinuierlichen Vulkanisation in Heissluft unterworfen wird.
Die zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens benötigte Mischung muss, wie bereits erwähnt, ein Butadien-Styrol-Divinylbenzol-Terpolymer in einer Menge von nicht weniger als 500/0, bezogen auf den gesamten Elastomergehalt, enthalten. Durch Erhöhung des Terpolymeranteiles wird die Neigung zum Auftreten von Fehlern im geformten Material bei der Vulkanisation herabgesetzt, gleichzeitig werden aber die mechanischen Eigenschaften des Produktes etwas beeinträchtigt.
Der verbleibende Teil der Elastomeren kann durch ein beliebiges geeignetes Elastomer bzw. eine Kombination von Elastomeren gebildet werden. Im besonderen können als solche elastomere Materialien Naturkautschuk, Butadien-Styrol-Copolymer, Butadien-Acrylnitril-Copolymer, Polybutadien, Polyisopren und Polychloropren gewählt werden.
Diese Elastomeren können sowohl in ihren normalen Handelsformen als auch in den sogenannten ölmodifizierten Typen angewendet werden.
Die Mischungen müssen ausserdem geeignete Füllstoffe enthalten, zweckmässig in einer Menge von nicht weniger als 30 Gew.-% bezogen auf 100 Teile des gesamten Elastomergehaltes.
Als Füllstoffe kommen praktisch alle jene Füllstoffe in Betracht, die in der Gummiindustrie gewöhnlich verwendet werden. Im besonderen können unter den hellfarbigen Füllstoffen Kaoline, Kiesel-
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halt an Elastomeren ; sie können sogar 200 Gew.-Teile, bezogen auf 100Gew. -TeileGesamtelastomer, erreichen bzw. überschreiten.
Als schwarze Füllstoffe dienen im wesentlichen die Russsorten, deren Anteil kleiner sein kann als bei den vorstehend angegebenen hellfarbigen Füllstoffen, doch ist der Anteil jedenfalls nicht kleiner als 30 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Elastomergehalt.
Wenn erreicht werden soll, dass die vulkanisierten, geformten Elastomerprodukte insbesondere frei von Blasen oder Porositätstellen sind, müssen dieFüllstoffe von Feuchtigkeit und/oder Gasen oder andern adsorbierten Flüssigkeiten praktisch frei sein. Daher müssen vor dem Zusetzen zur Mischung die Füllstoffe erforderlichenfalls einer geeigneten Behandlung durch Wärme und/oder unter Vakuum unterworfen werden.
Die Mischung muss natürlich alle normalen Bestandteile enthalten, z. B. Weichmacher und Streckmittel, Beschleuniger, Hilfsstoffe Vulkanisiermittel, Alterungsschutzmittel usw. Insbesondere müssen die Vulkanisiermittel, da ja die Mischung für einen kontinuierlichen Vulkanisationsprozess bestimmt ist, von jener Art sein, die eine schnelle Wirkung gewährleisten, wie z. B. Thiuramverbindungen, Mercaptobenzothiazole und deren Derivate, Carbamate, Guanidine, entweder allein oder in Kombination miteinander oder gegebenenfalls auch mit Schwefel.
Die in der vorstehenden Weise erzeugte Mischung wird dann mittels einer Strangpressvorrichtung in an sich bekannter Weise ausgepresst, wobei es sich erübrigt, an irgend einer Stelle der Maschine Vakuum anzulegen.
Das geformte Elastomermaterial wird bei seinem Austritt aus der Strangpresse unmittelbar der Vulkanisation zugeführt. Dieser Vorgang wird in einem Tunnel von beliebigem Querschnitt und geeigneter Länge ausgeführt, um eine vollständige Vulkanisation des geformten Materials in Abhängig- keit von der Zusammensetzung der Mischung, der Durchlaufgeschwindigkeit des geformten elastomeren Materials und der Temperatur im Innern des Tunnels zu gewährleisten.
Auf seinem Wege durch den Tunnel wird das geformte elastomere Material von einem Förderband, vorzugsweise aus Stahl, getragen.
Der Tunnel, dessen Querschnitt über seine ganze Länge konstant ist, wird in seiner Grösse zweckmässig so bemessen, dass sich seine Innenwände in einem Abstand von nicht mehr als einigen Zentimetern von dem geformten elastomeren Material befinden, u. zw. auch im Bereich der Eingangs- und Ausgangsabschnitte des Tunnels.
Der Tunnel wird durch geeignete Vorrichtungen erhitzt, beispielsweise durch einen Dampfmantel oder durch elektrische Widerstände ; diese Heizvorrichtungen müssen über die ganze Länge des Tunnels
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im wesentlichen gleichmässig verteilt ausgebildet sein. Die Temperatur im Innern des Tunnels darf 2000C nicht überschreiten und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 150 bis 180 C.
Die Vulkanisation findet in ruhender Luft, also ohne Luftzwangsumlauf statt.
Beim Austritt aus der Vulkanisationsvorrichtung wird das geformte elastomere Produkt vom Förderband abgenommen und mit gebräuchlichen Mitteln zerteilt.
Die Erfindung ist an Hand der nachstehenden, nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
Beispiel l : Es wurde eine Mischung der folgenden Zusammensetzung verwendet :
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<tb>
<tb> Butadien-Styrol-Divinylbenzol-Terpolymer <SEP> 60 <SEP> Gew.-Teile
<tb> natürlicher <SEP> Kautschuk <SEP> 20 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Butadien-Styrol-Copolymer <SEP> 20 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> Zinkoxyd <SEP> 10 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Aluminiumsilikat <SEP> 40 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Russ <SEP> FEF <SEP> 30 <SEP> Gew. <SEP> - <SEP> Teile <SEP>
<tb> Thiuram <SEP> (Tetramethyl-thiuramdisulfid) <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Antioxydationsmittel <SEP> l <SEP> Gew.-Teil <SEP>
<tb> Paraffin <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Schutzwachse <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
In diesem Falle wurde die Vulkanisation beim Durchleiten durch einen Tunnel von 50 m Länge mit einer Geschwindigkeit von 6 m/min bei einer Temperatur von 1600C ausgeführt.
Das so erhaltene geformte Produkt hatte im Durchschnitt die folgenden Eigenschaften :
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<tb>
<tb> Zerreissfestigkeit <SEP> 1100 <SEP> g/mm'
<tb> Bruchdehnung <SEP> 350%
<tb> Shorehärte <SEP> 70
<tb>
Beispiel 2 : Es wurde eine Mischung der nachstehend angegebenen Zusammensetzung benützt :
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<tb>
<tb> Butadien-Styrol-Divinylbenzol-Terpolymer <SEP> 80 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Naturkautschuk <SEP> 20 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Zinkoxyd <SEP> 10 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Kaolin <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Mercaptobenzothiazol <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teil
<tb> Diphenylguanidin <SEP> 0,5 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Schwefel <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Atnioxydationsmittel <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teil
<tb>
Vor dem Zusetzen zu der Mischung wurde das Kaolin in einem Ofen einer Wärmebehandlung während 6 h bei 1600C ausgesetzt.
Die Vulkanisation wurde durch Hindurchführen durch einen Tunnel von 50 m Länge mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min und bei einer Temperatur von 1700C ausgeführt. Das so erhaltene geformte Produkt zeigte im Durchschnitt die folgenden Eigenschaften :
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<tb>
<tb> Zerreissfestigkeit <SEP> 700 <SEP> g/rnm <SEP>
<tb> Bruchdehnung <SEP> 250%
<tb> Shorehärte <SEP> 75
<tb>
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren eignet sich zur Herstellung von Formkörpem beliebiger Art, u. zw. sowohl von kompakten als auch von hohlen Produkten, wie z. B. von Dichtungen,
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wobei dessen Geschwindigkeit im wesentlichen von der Auspressgeschwindigkeit und von der Länge des Tunnels abhängt.
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Es ist klar, dass die Erfindung nicht auf die oben angeführten Beispiele beschränkt ist, sondern dass sie auch jede andere Ausführungsform umfasst, die von dem eingangs angegebenen Erfindungsprinzip abzuleiten ist.