Für die Herstellung von Zusammensetzungen für die kautschukverarbeitende Industrie, sind bis heute nur Chargenverfahren bekannt. Diese Chargenverfahren sind in einzelnen Bearbeitungsphasen unter sich doch mit verschiedenen Transportmitteln verbunden, aber die Bearbeitung erfolgt noch immer chargenweise. Die hochmolekularen Substanzen werden mit niedermolekularen Substanzen und Zusatzstoffen in Mischvorrichtungen vermischt. Diese Mischungen werden alsdann chargenweise in Walzen- oder Innenmischern homogenisiert.
Nach den Zusätzen von Vulkanisationsmitteln und Beschleunigern, wird das Material chargenweise den Endvorrichtungsarbeiten (z. B. den Kalandern) zugeführt.
Solche Chargenverfahren, bei denen die Komponenten der Mischung von einer Bearbeitungsvorrichtung zur nächsten chargenweise überführt werden müssen, verbrauchen enorme Mengen von Energie. Weil in den Zwischenphasen der Bearbeitung. in welchen sich auch noch der Aggregatzustand ändert, Energie laufend und schnell verlorengeht, muss diese immer wieder von neuem zugeführt werden. Der auf diese Weise veränderte Aggregatzustand und die Konsistenz des neuentstandenen Produktes erfordern mehrmalige Korrekturen der chemischen und physikalischen Materialeigenschaften, welche oft sehr unerwünscht sind. Weil eine End bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise Kalander, laufend beliefert werden muss, ist es notwendig, Vorbereitungsaggregate parallel zu schalten, um die Endbearbeitungsvorrichtung abwechselnd beliefern zu können.
Dies bedingt hohe Investitionskosten und auch die Personalkosten steigen stark.
Insgesamt gesehen, ist bei den bekannten Verfahren eine Homogenisierung der hochmolekularen Substanzen mit niedermolekularen Substanzen und Additiven nur diskontinuierlich möglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrundes ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche einfach und wirtschaftlich sind, und welche eine homogene Mischung der Komponenten bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise und die Erzeugung weiter verarbeitbarer Mischungen auch in grossen Durchsatzmengen gewährleisten.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gummi-, gummiähnlichen oder Kunststoffmischungen, bei dem eine Mischung der Komponenten dieser Mischung ununterbrochen hergestellt, in einer Verarbeitungsvorrichtung bearbeitet und schliesslich zur Weiterverarbeitung durch eine Düse kontinuierlich ausgetragen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten jeweils für sich dosiert, vorbereitet und mit anderen Komponenten vermischt werden, und dass die Vermischung aller Komponenten anschliessend zusammen mit Mastizier- bzw.
Plastifizier-, Homogenisier- und Extrudierarbeitsgängen in einer einzigen Vorrichtung stattfindet, in welcher die Mischung längs eines Bearbeitungsweges einer Extrudierdüse zugeführt wird, wobei die einzelnen Komponenten an längs des Bearbeitungsweges nacheinanderliegenden Stellen in die Vorrichtung eingeführt werden, und die nach jeder Einführungsstelle in die Vorrichtung vorhandene Komponentenzusammensetzung im darauffolgenden Bearbeitungsweg die entsprechende Bearbeitung bei regulierten Temperaturen erfährt.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren entfällt der Transport der einzelnen Massechargen von einer Vorrichtung zur nächsten und es entfällt auch das Erfordernis, einzelne Bearbeitungsvorrichtungen jeweils doppelt und parallel zueinander geschaltet vorzusehen, um eine quasi kontinuierliche Belieferung von Verarbeitungsaggregaten zu erreichen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist in einem Arbeitsablauf auf geringem Raum durchführbar. Die einzelnen Komponenten können dem Arbeitsablauf kontinuierlich zugeführt werden.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren entfallen alle bei Chargenverfahren bestehenden Probleme hinsichtlich des Transportes der Chargen, der Veränderung der Chargen zwischen den einzelnen Bearbeitungsphasen und der Durchsatzmengenbegrenzung. Insgesamt gesehen ist das erfindungsgemässe Verfahren in Aufbau und Durchführung äusserst einfach und wirtschaftlich und ermöglicht eine kontinuierliche Produktion von Massen in jeder gewünschten Durchsatzmenge.
Mit Vorteil ist das Verfahren gemäss der Erfindung so ausgebildet, dass einzelne Komponenten vor der Einführung in die Vorrichtung granuliert werden. Durch die Granulierung einzelner Komponenten, insbesondere hochmolekularer Substanzen, wird die Einarbeitung dieser Komponenten in die Gesamtmasse erleichtert und präzis dosierbar sein. Die Kontinuität des erfindungsgemässen Verfahrens wird durch diese Vorbereitung einzelner Komponenten nicht gestört, da das Granulat kontinuierlich dem Verfahrensablauf zugeführt werden kann.
Vorteilhaft ist es auch, wenn einzelne Komponenten vor der Einführung in die Vorrichtung aufgewärmt werden. Dies erleichtert die Zuführung und Einarbeitung einzelner Komponenten in die Mischung durch Erhöhung der Fliessfähigkeit der Komponenten und gegebenenfalls auch durch Aktivierung der chemischen Reaktionsbereitschaft.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass einzelne Komponenten vor der Einführung in die Vorrichtung aufgeschmolzen werden. Beispielsweise können Harzkomponenten auf diese Weise vorbearbeitet werden, um nach Einführung in dem eigentlichen Verfahrensablauf rasch in die Mischung eingearbeitet werden zu können, und um die Plastifizierung der Mischung zu erhöhen.
Gegebenenfalls kann das erfindungsgemässe Verfahren auch so durchgeführt werden, dass einzelne Komponenten oder Komponentenmischungen vor der Einführung in die Vorrichtung in Silos gehalten werden. In diesen Silos können sie gegebenenfalls Vorbearbeitungsprozessen unterworfen werden, beispielsweise erwärmt oder gerührt werden. Von den Silos können sie dem eigentlichen Verfahren kontinuierlich und auch präzis dosierbar zugeführt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gemäss der Erfindung so ausgebildet, dass ein Knetaggregat vorgesehen ist, bei dem das Gut bei der Bearbeitung von einem Einlauf zu einem Auslauf hin ununterbrochen weiterbewegt wird, dass längs des Bearbeitungsweges in Abständen voneinander mehrere Einläufe vorgesehen sind, durch welche einzelne Komponenten oder Komponentenmischungen in die Vorrichtung einspeisbar sind und dass eine Extrudierdüse vorgesehen ist. Das Knetaggregat kann mit Vorteil als Mehrschnecken-Knetextruder mit mehreren im Abstand längs des Bearbeitungsweges vorgesehenen Einläufen ausgebildet sein. Das Knetaggregat kann auch als kontinuierlich arbeitender Schaufelkneter mit Schneckenförderung mit mehreren im Abstand längs des Bearbeitungsweges vorgesehenen Einläufen ausgebildet sein.
Um das Aufbereiten der hochmolekularen Komponenten in der erfindungsgemässen Vorrichtung durchführen zu können, ist es günstig, wenn im Bereich des Knetaggregates hinter dem ersten Einlauf Knetelemente zum Mastizieren vorgesehen sind.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung müssen im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorrichtungen nicht einzelne Chargen von Komponentenmischungen eingebracht und chargenweise verarbeitet werden, sondern die einzelnen Komponenten werden durch verschiedene Einläufe an verschiedenen Stellen kontinuierlich in die Vorrichtung eingespeist und dort nacheinander in einem kontinuierlichen Prozess in die Masse eingearbeitet. Die fertige Mischung wird kontinuierlich durch eine Extrudierdüse ausgetragen.
Um die Vorbearbeitung einzelner Komponenten vor der Einarbeitung in die Mischung zu ermöglichen, kann die effin- dungsgemässe Vorrichtung so ausgestaltet sein, dass mindestens einem der Einläufe des Knetaggregats ein zusätzlicher Extruder zum Vormastizieren oder Vorbearbeiten von Komponenten vorgeschaltet ist. Ein derartiger Extruder kann unmittelbar als Seitenextruder an das Knetaggregat angebaut sein. Die jeweilige Komponente oder Komponentenmischung kann durch diesen Extruder der erfindungsgemässen Vorrichtung kontinuierlich zugeführt werden, so dass die Kontinuität des gesamten Verfahrensablaufs durch den Seitenextruder nicht gestört ist und eine spezielle Aufbereitung einzelner Komponenten durchführbar ist.
Weitere Besonderheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindungen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema des Ablaufs eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 ein Schema eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Aus Fig. 1 ist der Ablauf eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemässen Verfahrens erkennbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet Kautschuk die hochmolekulare Komponente. Der Kautschuk wird von einem Vorrat K einer Granuliervorrichtung 1 zugeführt und dort zu kleinen Teilchen granuliert und dann einem Silo 2 zugeführt. Das aus der Granuliervorrichtung 1 kommende Granulat wird mit Additiven vermischt. Dieses Gemisch wird in einem Silo 2 aufbewahrt und dort mittels eines Rührwerks gerührt. Von dem Silo 2 wird dieses Gemisch dem eigentlichen Bearbeitungsbereich des erfindungsgemässen Verfahrens zugeführt.
Die eigentliche Bearbeitung findet längs eines Bearbeitungsweges 4 in einer einzigen Vorrichtung 3 statt. Das aus dem Silo 2 kommende Gut wird durch einen Einlauf 5 in einen Mastizierbereich 1 der Vorrichtung 3 eingeführt und dort mastiziert. In der Nähe des Endes des Mastizierbereiches 1 befindet sich ein weiterer Einlauf 6, durch den beispielsweise mittelmolekulare Substanzen, wie beispielsweise Polybuten oder Polyisobutylen in die Vorrichtung 3 eingespeist werden können. Diese mittelmolekularen Substanzen können in einem Silo 7 aufbewahrt werden. Der Silo 7 kann erwärmt sein und ein Rührwerk aufweisen.
In dem Silo 7 kann sich auch eine Mischung aus mehreren mittelschweren Komponenten, die von einzelnen Vorratsbehältern her zugeführt worden sind, befinden. Beispielsweise können auch Kunstharze in dieser Mischung vorhanden sein. In der Bearbeitungsphase II der Vorrichtung 3 werden die durch den Einlass 6 neu eingeführten Komponenten mit den in der Phase I mastizierten Komponenten vermischt und zumindest teilweise homogenisiert. An einem Einlass 8 werden weitere Komponenten in die Vorrichtung 3 eingeführt, beispielsweise niedermolekulare Substanzen oder aufgeschmolzene Harze und Zusatzstoffe, wie Liner und Stabilisatoren. Diese Komponenten werden mit den vorher bereits in der Vorrichtung befindlichen Komponenten in der Phase III gemischt. In der Phase III wird die Homogenisierung und Plastifizierung der Masse vervollkommnet.
Durch den Einlass 9 kann aus dem Silo 10 beispielsweise ein Gemisch aus Vulkanisiermitteln und Vulkanisierbeschleunigern in die Vorrichtung 3 eingeführt werden. In dieses Gemisch wird in der Phase IV das übrige Gemisch eingearbeitet. Am Ende des Gesamtarbeitsverlaufes des Verfahrens tritt die fertige, homogenisierte und plastifizierte Masse aus dem Auslauf 11 der Vorrichtung 3 und kann nunmehr vor ihrer Ausvulkanisierung endgültig verarbeitet werden. Aus dem in Fig. 1 dargestellten schematischen Ablauf ist zu erkennen, dass die einzelnen Komponenten an längs des Bearbeitungsweges 4 nacheinanderliegenden Stellen in die Vorrichtung 3 eingeführt werden und die nach jeder Einführungsstelle in der Vorrichtung vorhandene Komponentenzusammensetzung im darauffolgenden Bearbeitungsweg die entsprechende erforderliche Bearbeitung erfährt.
Die Zuführung aller Komponenten kann kontinuierlich erfolgen und auch die Verarbeitung in der Vorrichtung 3 geht kontinuierlich vor sich. Damit ist gewährleistet, dass auch die nachgeschalteten Endverar beitungsvorrichtungen, in denen die mit dem Verfahren hergestellte Mischung verarbeitet wird, kontinuierlich beliefert werden können. Die bei den bisher bekannten Chargenverfahren bestehenden Nachteile, die eingangs dargelegt wurden, sind damit vollständig beseitigt.
In Fig. 2 ist der Aufbau eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch dargestellt. Die Vorrichtung ist als Mehrwellenknetextruder 12 ausgebildet, welcher mehrere Eingänge 13, 14, 15, 16 und einen als Schlitzdüse 17 ausgebildeten Ausgang aufweist. Der Mehrwellen-Knetextruder weist in seinem Innern mehrere Knetschnecken auf. An diesen Knetschnecken sind im vordersten, hinter dem Einlauf 13 liegenden Bereich spezielle breite oder schmale, links und rechts versetzte, schraubenlinienförmig angeordnete Knetelemente vorgesehen, die dreieckig oder quadratisch mit jeweils abgerundeten Ecken bzw. exzentrisch ausgebildet sind.
Man kann auch Elemente von verschiedenen Formen auf eine Welle aufreihen. Mittels dieser Knetelemente ist in dem zwischen den Einläufen 13 und 14 liegenden Bereich des Mehrwellen-Knetaggregats eine gute Mastizierung der durch den Einlauf 13 eingeführten hochmolekularen Komponenten möglich. In den nachfolgenden Bereichen werden weitere Komponenten zugeführt. Die Masse wird mittels der Knetbzw. Förderschnecken innerhalb der Knetvorrichtung in Richtung auf den Auslauf zu weitertransportiert und dabei homogenisiert und plastifiziert. Die Vorrichtung 12 kann bereichsweise erwärmt oder gekühlt werden, um die Masse jeweils auf der günstigsten Temperatur zu halten. Der Vorrichtung 12 können an den einzelnen Einläufen Aggregate vorgeschaltet werden, in denen einzelne Komponenten beim Zulauf zu der Vorrichtung 12 kontinuierlich vorbearbeitet werden.
Beispielsweise können an den Einläufen Extruder 18 bzw. 19 vorgeschaltet sein, mittels der eine Vormastizierung einzelner, der Vorrichtung 12 zuzuführenden Komponenten erfolgen kann. Auch Aufschmelzvorrichtungen und Granuliervorrichtungen, wie beispielsweise die in Fig. 2 mit 20 bezeichnete, können vorgeschaltet sein. Die aus der Vorrichtung 12 tretende Masse kann verschiedenen Endverarbeitungsvorrichtungen durch verschieden geformte Düsen zugeleitet werden.
Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren noch an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert.
Verwendete Komponenten: a) hochmolekulare Substanzen, insbesondere natürlicher und/oder synthetischer und/oder teilvulkanisierter Kautschuk, b) mittel- und niedermolekulare Substanzen, insbesondere Materialien mit den gleichen oder ähnlichen Kohlenwasserstoffgruppen, jedoch mit mittlerem oder niedrigem Molekulargewicht, c) Additive und Füllstoffe, insbesondere Zinkoxyd (ZnO), Russe, Mastiziermittel, Stabilisatoren, Vernetzungs mittel, beispielsweise Schwefelperoxyde und Vulkanisationsbeschleuniger.
Zur eigentlichen Herstellung der Mischung werden die einzelnen Komponenten an nacheinanderfolgenden Stellen dem Verfahrens-Arbeitsablauf zugeführt. Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird ein Mehrwellen-Knet extruder mit mehreren entlang des Bearbeitungsweges angeordneten Einläufen und einem Ausgang verwendet. Die hochmolekularen Substanzen, die Stabilisatoren und weitere Additive werden dosiert und anschliessend durch den ersten Knetextruder-Einlauf in den Knetextruder eingeführt. In dem hinter dem ersten Einlauf liegenden Bereich des Knetextruders werden die eingeführten hochmolekularen Substanzen und die anderen zugegebenen Materialien mittels Knetelementen mastiziert. Bei dem nachgeschalteten Einlauf werden vorgewärmte, mittelmolekulare Substanzen in den Knetextruder eingeführt und in die mastizierte Mischung einhomogenisiert.
Diese Homogenisierung erfolgt längs eines Teilabschnitts des Knetextruders. Am Ende dieses Teilabschnittes werden die niedermolekularen Substanzen durch einen weiteren Einlauf in die Vorrichtung eingeführt, beispielsweise eingespritzt, und im weiteren Verlauf in die Mischung einhomogenisiert. Durch einen nachgeschalteten Einlauf werden dann vorgeschmolzene Harze in die Knetvorrichtung eingespritzt und in die vorbearbeitete Mischung einhomogenisiert.
In einem letzten Bereich der Vorrichtung wird dann die vollständige Homogenisierung und Plastifizierung der Gesamtmischung durchgeführt, und die fertige Mischung tritt dann durch den geeigneten Auslauf aus.
Die Mischung kann dann unmittelbar Vorrichtungen zugeführt werden, in denen die Mischung zu Gegenständen verarbeitet wird. Grundsätzlich ist es möglich, die hergestellte Mischung direkt aus dem Knetaggregat in eine Konfektionierungsanlage zu überführen. Hierfür sind nur verschiedene Zwischenelemente, wie beispielsweise Breitschlitzdüsen, Rohrdüsen u. dgl. erfordedich. Um ein schnelles Überführen ohne Energieverlust zu erreichen, muss das Knetaggregat über der Konfektionierungsanlage stehen. Die eigentliche Verarbeitung der Komponenten zu einer Mischung in dem kontinuierlichen erfindungsgemässen Verfahren erfolgt in einem Knetaggregat, das entweder als Mehrwellen-Knetextruder ausgebildet ist, oder als kontinuierlich arbeitender Schaufelkneter mit Kneten- und Austrittsförderung.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens der Kautschukanteil in der herzustellenden Mischung über 50% beträgt, kann anstelle der Aufteilung der Verarbeitung in drei Zonen in dem Knetaggregat eine Aufteilung in vier oder mehr Zonen erfolgen. Das Knetaggregat ist dann entsprechend länger und weist dementsprechend mehr Einläufe auf, durch welche einzelne Komponenten nacheinanderfolgend in das Knetaggregat eingespeist werden.
Wenn ein derartiges Knetaggregat zu lang würde, ist es möglich, einzelnen Einläufen Extruder vorzuschalten, in welchen einzelne Komponenten der Mischung vor ihrer Einführung in das Hauptknetaggregat kontinuierlich vorbearbeitet, beispielsweise vormastiziert werden können.
Ein derartiges Knetaggregat zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist baukastenartig aufgebaut und kann daher durch Vorschaltung jeweils erforderlicher Aggregate an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden und hat somit unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten.
Die Reihenfolge der Beimischung der einzelnen Komponenten in die Gesamtmischung ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren den verschiedenen Rezepturen anzupassen.
Die vorstehend beschriebene Reihenfolge ist daher nur ein Beispiel und kann beliebig abgeändert werden. Unveränderlich ist jedoch bei diesem Beispiel die Forderung, dass als die ersten Komponenten die hochmolekularen Komponenten in den Arbeitsablauf des erfindungsgemässen Verfahrens eingeführt werden müssen und die Vulkanisationsmittel und Vulkanisationsbeschleuniger erst in den letzten Bereich des Arbeitsverlaufes des Verfahrens eingeführt werden dürfen.
Die Erfindung ist nicht auf das ausgeführte Beispiel beschränkt. Anstelle der in dem Beispiel angegebenen Komponentenzusammensetzungen sind auch andere Komponentenzusammensetzungen möglich, insbesondere die in der Kunststoff-, Kautschuk- und Gummi-Industrie üblichen Zusammensetzungen.
For the production of compositions for the rubber processing industry, only batch processes are known to date. These batch processes are linked to different means of transport in individual processing phases, but processing is still carried out in batches. The high molecular weight substances are mixed with low molecular weight substances and additives in mixing devices. These mixtures are then homogenized in batches in roller or internal mixers.
After the addition of vulcanizing agents and accelerators, the material is fed in batches to the end fixture operations (e.g. the calenders).
Such batch processes, in which the components of the mixture have to be transferred in batches from one processing device to the next, consume enormous amounts of energy. Because in the intermediate phases of processing. In which the state of aggregation also changes, energy is constantly and quickly lost, it has to be supplied again and again. The physical state changed in this way and the consistency of the newly created product require repeated corrections of the chemical and physical material properties, which are often very undesirable. Because a finishing device, for example a calender, has to be continuously supplied, it is necessary to connect preparation units in parallel in order to be able to supply the finishing device alternately.
This requires high investment costs and also the personnel costs rise sharply.
Viewed as a whole, in the known processes, a homogenization of the high molecular weight substances with low molecular weight substances and additives is only possible discontinuously. The invention is therefore based on the object of creating a method and a device for carrying out the method which are simple and economical and which ensure a homogeneous mixture of the components in a continuous mode of operation and the production of further processable mixtures even in large throughputs.
The method according to the invention for the continuous production of rubber, rubber-like or plastic mixtures, in which a mixture of the components of this mixture is produced continuously, processed in a processing device and finally discharged continuously through a nozzle for further processing, is characterized in that the components are each individually dosed, prepared and mixed with other components, and that the mixing of all components then together with masticating or
Plasticizing, homogenizing and extruding operations take place in a single device, in which the mixture is fed along a processing path to an extrusion nozzle, the individual components being introduced into the device at points one after the other along the processing path, and those present after each introduction point into the device Component composition in the subsequent processing path is subjected to the corresponding processing at regulated temperatures.
In the method according to the invention, there is no need to transport the individual batches of mass from one device to the next, and there is also no need to provide individual processing devices connected in parallel to one another in order to achieve a quasi-continuous supply of processing units. The method according to the invention can be carried out in one workflow in a small space. The individual components can be continuously added to the workflow.
In the method according to the invention, all the problems associated with batch processes with regard to the transport of the batches, the change in the batches between the individual processing phases and the limitation of throughput quantities are eliminated. Viewed overall, the method according to the invention is extremely simple and economical in terms of structure and implementation and enables continuous production of masses in any desired throughput.
The method according to the invention is advantageously designed in such a way that individual components are granulated before they are introduced into the device. By granulating individual components, in particular high molecular weight substances, the incorporation of these components into the total mass is made easier and can be precisely dosed. The continuity of the process according to the invention is not disturbed by this preparation of individual components, since the granulate can be fed continuously to the process sequence.
It is also advantageous if individual components are warmed up before they are introduced into the device. This facilitates the feeding and incorporation of individual components into the mixture by increasing the flowability of the components and, if necessary, also by activating the chemical reactivity.
The method according to the invention can also be designed in such a way that individual components are melted before they are introduced into the device. For example, resin components can be preprocessed in this way so that they can be quickly incorporated into the mixture after introduction in the actual process sequence, and in order to increase the plasticization of the mixture.
If necessary, the method according to the invention can also be carried out in such a way that individual components or component mixtures are kept in silos before they are introduced into the device. In these silos, they can optionally be subjected to preprocessing processes, for example heated or stirred. From the silos they can be fed to the actual process continuously and can also be precisely dosed.
The device for carrying out the method according to the invention is designed according to the invention in such a way that a kneading unit is provided in which the material is continuously moved from an inlet to an outlet during processing, so that several inlets are provided along the processing path at intervals, through which individual components or component mixtures can be fed into the device and that an extrusion nozzle is provided. The kneading unit can advantageously be designed as a multi-screw kneading extruder with several inlets provided at a distance along the processing path. The kneading unit can also be designed as a continuously operating paddle kneader with screw conveyor with several inlets provided at a distance along the processing path.
In order to be able to process the high molecular weight components in the device according to the invention, it is advantageous if kneading elements are provided for mastication in the area of the kneading unit behind the first inlet.
In the device according to the invention, in contrast to the devices known up to now, individual batches of component mixtures do not have to be introduced and processed in batches, but the individual components are continuously fed into the device through different inlets at different points and worked into the mass there one after the other in a continuous process . The finished mixture is continuously discharged through an extrusion nozzle.
In order to enable the preprocessing of individual components prior to incorporation into the mixture, the device according to the invention can be designed in such a way that at least one of the inlets of the kneading unit is preceded by an additional extruder for premastizing or preprocessing components. Such an extruder can be attached directly to the kneading unit as a side extruder. The respective component or component mixture can be fed continuously through this extruder to the device according to the invention, so that the continuity of the entire process sequence is not disturbed by the side extruder and a special preparation of individual components can be carried out.
Further features and advantages emerge from the following description of exemplary embodiments of the invention in conjunction with the drawing. Show it:
1 shows a diagram of the sequence of an exemplary embodiment of the method according to the invention,
2 shows a diagram of an exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
The sequence of an exemplary embodiment of a method according to the invention can be seen from FIG. In this embodiment, rubber forms the high molecular weight component. The rubber is fed from a supply K to a granulating device 1, where it is granulated into small particles and then fed to a silo 2. The granulate coming from the granulating device 1 is mixed with additives. This mixture is stored in a silo 2 and stirred there by means of a stirrer. This mixture is fed from the silo 2 to the actual processing area of the method according to the invention.
The actual machining takes place along a machining path 4 in a single device 3. The material coming from the silo 2 is introduced through an inlet 5 into a mastication area 1 of the device 3 and masticated there. In the vicinity of the end of the masticating area 1 there is another inlet 6 through which, for example, medium-molecular substances such as polybutene or polyisobutylene can be fed into the device 3. These medium-molecular substances can be stored in a silo 7. The silo 7 can be heated and have an agitator.
In the silo 7 there can also be a mixture of several medium-weight components that have been supplied from individual storage containers. For example, synthetic resins can also be present in this mixture. In the processing phase II of the device 3, the components newly introduced through the inlet 6 are mixed with the components masticated in phase I and at least partially homogenized. Further components are introduced into the device 3 at an inlet 8, for example low molecular weight substances or melted resins and additives such as liners and stabilizers. These components are mixed with the components already in the device in phase III. In phase III the homogenization and plasticization of the mass is perfected.
A mixture of vulcanizing agents and vulcanizing accelerators, for example, can be introduced into the device 3 from the silo 10 through the inlet 9. The remaining mixture is incorporated into this mixture in phase IV. At the end of the overall course of the process, the finished, homogenized and plasticized mass emerges from the outlet 11 of the device 3 and can now be finally processed before it is fully vulcanized. From the schematic sequence shown in Fig. 1 it can be seen that the individual components are introduced into the device 3 at points one after the other along the processing path 4 and that the component composition present in the device after each insertion point undergoes the necessary processing in the subsequent processing path.
The supply of all components can take place continuously and the processing in the device 3 is also continuous. This ensures that the downstream end-processing devices in which the mixture produced using the method is processed can also be continuously supplied. The disadvantages that existed in the previously known batch processes and were set out at the beginning are thus completely eliminated.
In Fig. 2 the structure of an embodiment of a device for performing the method according to the invention is shown schematically. The device is designed as a multi-shaft kneading extruder 12, which has several inlets 13, 14, 15, 16 and an outlet designed as a slot nozzle 17. The multi-shaft kneading extruder has several kneading screws inside. On these kneading screws in the foremost area behind the inlet 13 there are special wide or narrow kneading elements arranged in a helical manner, offset to the left and right, which are triangular or square with rounded corners or eccentric.
You can also line up elements of different shapes on a shaft. By means of these kneading elements, a good masticating of the high molecular weight components introduced through the inlet 13 is possible in the region of the multi-shaft kneading unit lying between the inlets 13 and 14. Further components are supplied in the following areas. The mass is by means of the kneading or. Conveyor screws within the kneading device in the direction of the outlet to be transported and thereby homogenized and plasticized. The device 12 can be heated or cooled in certain areas in order to keep the mass at the most favorable temperature. The device 12 can be preceded by units at the individual inlets, in which individual components are continuously pre-processed as they are fed to the device 12.
For example, extruders 18 or 19 can be connected upstream of the inlets, by means of which individual components to be fed to the device 12 can be premastered. Melting devices and granulating devices, such as the one designated by 20 in FIG. 2, can also be connected upstream. The mass emerging from apparatus 12 can be directed to various finishing apparatus through variously shaped nozzles.
The method according to the invention is explained in detail below using a preferred exemplary embodiment.
Components used: a) high molecular weight substances, in particular natural and / or synthetic and / or partially vulcanized rubber, b) medium and low molecular weight substances, in particular materials with the same or similar hydrocarbon groups, but with a medium or low molecular weight, c) additives and fillers, in particular zinc oxide (ZnO), carbon black, masticating agents, stabilizers, crosslinking agents, for example sulfur peroxides and vulcanization accelerators.
For the actual production of the mixture, the individual components are fed into the process workflow at successive points. A multi-shaft kneading extruder with several inlets arranged along the processing path and an outlet is used as the device for carrying out the process. The high molecular weight substances, the stabilizers and other additives are dosed and then introduced into the kneading extruder through the first kneading extruder inlet. In the area of the kneading extruder behind the first inlet, the introduced high molecular weight substances and the other added materials are masticated by means of kneading elements. At the downstream inlet, preheated, medium-molecular substances are introduced into the kneading extruder and homogenized into the masticated mixture.
This homogenization takes place along a section of the kneading extruder. At the end of this subsection, the low molecular weight substances are introduced into the device through another inlet, for example injected, and then homogenized into the mixture. Pre-melted resins are then injected into the kneading device through a downstream inlet and homogenized into the pre-processed mixture.
In a last area of the device, the complete homogenization and plasticization of the total mixture is carried out, and the finished mixture then exits through the suitable outlet.
The mixture can then be fed directly to devices in which the mixture is processed into objects. In principle, it is possible to transfer the mixture produced directly from the kneading unit into a packaging system. For this purpose, only various intermediate elements, such as slot nozzles, tubular nozzles and the like are required. like. required you. In order to achieve fast transfer without energy loss, the kneading unit must be above the packaging system. The actual processing of the components into a mixture in the continuous process according to the invention takes place in a kneading unit which is designed either as a multi-shaft kneading extruder or as a continuously operating paddle kneader with kneading and outlet conveyors.
If, in this exemplary embodiment of the method, the rubber content in the mixture to be produced is more than 50%, the processing can be divided into four or more zones instead of dividing the processing into three zones in the kneading unit. The kneading unit is then correspondingly longer and accordingly has more inlets through which individual components are fed one after the other into the kneading unit.
If such a kneading unit would be too long, it is possible to add extruders upstream of individual inlets, in which individual components of the mixture can be continuously preprocessed, for example pre-masticated, before being introduced into the main kneading unit.
A kneading unit of this type for carrying out the method according to the invention is constructed in the manner of a modular system and can therefore be adapted to the respective purpose by connecting the units required in each case and thus has unlimited possible uses.
In the process according to the invention, the sequence in which the individual components are added to the overall mixture must be adapted to the various recipes.
The sequence described above is therefore only an example and can be changed as required. In this example, however, the requirement that the high molecular weight components must be introduced as the first components in the workflow of the method according to the invention and that the vulcanizing agents and vulcanization accelerators may only be introduced in the last area of the operating sequence of the method cannot be changed.
The invention is not restricted to the example given. Instead of the component compositions given in the example, other component compositions are also possible, in particular the compositions customary in the plastics, rubber and rubber industries.