DE10123434A1 - Verfahren zur Herstellung von extrudierten Hybridprodukten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von extrudierten Hybridprodukten

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von extrudierten Hybridprodukten mit einem Extruder, bei dem eine Kautschukmischung und ein thermoplastisches Material (TPE) mit unterschiedlichen Temperaturen getrennt einem gemeinsamen Spritzkopf zugeführt werden und das austretende Extrudat einen Vulkanisierungsprozess durchläuft, wobei dieser durch Zuführung von Heißluft unterstützt wird. Dabei wird das Kautschukmaterial auf dem Weg zum Spritzkopf kontinuierlich derart aufgeheizt, dass die Vulkanisierungstemperatur erst unmittelbar vor dem Austritt aus der Spritzkopfdüse erreicht wird, und dass es dann zusammen mit dem thermoplastischen Material extrudiert wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von extrudierten Hybridprodukten mit einem Extruder, bei dem eine Kautschukmischung und ein thermoplastisches Material (TPE) mit unterschiedlichen Temperaturen getrennt einem gemeinsamem Spritzkopf zugeführt werden und das austretende Extrudat einen Vulkanisierungsprozess durchläuft, wobei dieser durch Zuführung von Heißluft unterstützt wird.
Heutzutage ist die Verarbeitung einer großen Anzahl von elementaren, natürlichen oder synthetischen Kautschuk- Kompounds möglich, wobei sich die Auswahl nach den sich ergebenden Eigenschaften, den technischen Anforderungen an das Endprodukt oder den Herstellungsprozess richtet.
Durch die Entwicklung leicht zu verarbeitender thermoplastischer Materialien mit elastischen Eigenschaften (TPE), die den Eigenschaften des Kautschuks verwandt sind, ist dem herkömmlichen Kautschukmaterial eine ernsthafte Konkurrenz entstanden. TPE ist ein Sammelname für eine Reihe von verschiedenen Produktfamilien, die sich in der Zusammensetzung oder Molekularstruktur voneinander unterscheiden können. Im Vergleich zu Kautschuk verfügt jedes TPE-Mitglied über spezifische Eigenschaften und Vorzüge, so dass bei einigen Anwendungen Kautschuk durch TPE ersetzt werden kann.
Wegen ihrer thermoplastischen Konsistenz lassen sich die TPE Produkte gut schmelzen und anschließend in fast jeder gewünschten Form gestalten, wobei sich hierfür die gängigen Verfahren der Kunststoffverarbeitung, wie Spritzguss- und Blasformverfahren eignen und auch die Extrusion.
Kautschukmaterialien müssen - im Gegensatz zu den thermoplastischen Materialien - vulkanisiert werden, wofür Temperaturen im Bereich von 130°C-180°C üblich sind. Der Vulkanisationsablauf ist abhängig von der Temperatur und der Zeit.
Um diese Temperaturen zu erreichen, setzt man beispielsweise die UHF-Technologie ein oder man sorgt durch Einbringen mechanische Energie, die durch einen Scherkopf erzeugt werden kann, für eine Temperaturerhöhung des zu extrudierenden Materials. Möglich ist auch die Temperaturerhöhung des Materials auf dem Weg zum Spritzkopf durch andere Arten der Wärmedissipation.
Die UHF-Technologie ist allerdings nicht in allen Fällen anwendbar, weil hierfür ein polarer Komponentenanteil im zu verarbeitenden Material vorhanden sein muss.
Neben der getrennten Verarbeitung von Kautschuk oder TPE ist auch die Herstellung und Verarbeitung von Hybridprodukten bekannt, d. h. man setzt hierzu die sog. Zweischritt-Technologie ein. Dabei wird die Kautschuk-Komponente zuerst in einem Kautschukextruder extrudiert und vulkanisiert und anschließend in einen Querspritzkopf eines Kunststoffextruders eingeführt. In diesem zweiten Schritt wird die thermoplastische Komponente dem Kautschuk zugefügt.
Zur Gewährleistung einer guten Verbundwirkung zwischen den Komponenten genügt in den meisten Fällen die Zugabe eines Haftmittels zwischen den Verfahrensschritten. Dadurch entsteht allerdings das Risiko, dass entweder die Oberfläche kontaminiert wird oder das Abweichungen des Adhäsionseffektes entstehen.
Neben dieser Zweischritt-Technologie ist auch eine Ein-Schritt-Technologie in den letzten Jahren bekannt geworden, bei der die verschiedenen Komponenten in ein und demselben Extrusionsspritzkopf extrudiert werden.
Diese Herstellungsmethode ergibt eine größere Freiheit für den Weiterverarbeiter, da die Adhäsion der diversen Komponenten sich während ihrer Schmelzphase in der Düse vollzieht.
Das Hauptproblem bei dieser Ein-Schritt-Technologie ist der Unterschied der Verarbeitungstemperaturen vom thermoplastischen Material und dem Kautschuk.
Bei Kautschukmaterialien, wie beispielsweise EPDM-Syntesekautschuk, liegt die Verarbeitungstemperatur bei etwa 110.°C, weil bei höheren Temperaturen die Vulkanisation verstärkt einsetzt.
Demgegenüber beträgt die Verarbeitungstemperatur bei thermoplastischen Materialien um oder über 200°C.
Bei den bisher bekannten Ein-Schritt-Verfahren musste daher streng darauf geachtet werden, dass die sich in den Materialzuführungen zum Spritzkopf befindlichen Komponenten bis zum letzten Augenblick getrennt und voneinander isoliert gehalten wurden, d. h. die hohe Temperatur des thermoplastischen Materials durfte nicht auf den Kautschuk übertragen werden, da sonst bei diesem bereits im Spritzkopf die Vulkanisation eingesetzt hätte.
Die hierzu notwendigen Isolierungen im Spritzkopf machen dessen Herstellung teuer, weil alle Teile des Spritzkopfes- einschließlich des Einsatzes, der die Verteilung der Materialströme regelt, und der Enddüse - entweder gekühlt oder erhitzt werden müssen.
Andererseits muss bei niedrigerer Arbeitstemperatur das Kautschukmaterialanteil nach dem Austritt aus dem Extruder dann erst auf die für die Vulkanisation notwendige Temperatur gebracht werden. Dies geschieht durch eine nachgeordnete Mikrowelle (UHF-Technologie) und einen Heißluftstrom.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, mit dem in der Ein- Schritt-Technologie Hybridprofile hergestellt werden können, und zwar unter wesentlich verringerten Maschinen- bzw. Anlagekosten.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Kautschukmaterial auf dem Weg zum Spritzkopf kontinuierlich derart aufgeheizt wird, dass die Vulkanisierungstemperatur erst unmittelbar vor dem Austritt aus der Spritzkopfdüse erreicht wird, und dass es dann zusammen mit dem thermoplastischen Material extrudiert wird
Das Aufheizen des Kautschukmaterials kann dabei beispielsweise durch Wärmedissipation erfolgen.
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass keine aufwendige Isolierung gegenüber dem heißeren thermoplastischen Material erfolgen muss, so dass der Spritzkopf einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweisen kann. Wichtig ist dabei aber auch, dass die höhere Temperatur relativ schnell erreicht wird, d. h. der Zeitraum bis zum Erreichen der Vulkanisationtemperatur relativ kurz ist, da sonst - durch die Temperatur/Zeit-Abhängigkeit der Vulkanisation - diese schon beim Temperaturanstieg zunehmend einsetzen würde.
Dies kann durch Anpassung bzw. Erhöhung des Druckes in der Zuführung zum Spritzkopf bzw. im Spritzkopf selbst erreicht werden, weil hierdurch die Temperatur bei gleichzeitiger Verringerung der Verweilzeit erhöht wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass auf den Einsatz der UHF-Technologie zur Erhöhung der Temperatur des Kautschukmaterials nach Austritt aus dem Extruder verzichtet werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von extrudierten Hybridprodukten mit einem Extruder, bei dem eine Kautschukmischung und ein thermoplastisches Material (TPE) mit unterschiedlichen Temperaturen getrennt einem gemeinsamen Spritzkopf zugeführt werden und das austretende Extrudat einen Vulkanisierungsprozess durchläuft, wobei dieser durch Zuführung von Heißluft unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kautschukmaterial auf dem Weg zum Spritzkopf kontinuierlich derart aufgeheizt wird, dass die Vulkanisierungstemperatur erst unmittelbar vor dem Austritt aus der Spritzkopfdüse erreicht wird, und dass es dann zusammen mit dem thermoplastischen Material extrudiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen des Kautschukmaterials durch Wärmedissipation erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kautschukmaterials zusätzlich durch Anpassung und/oder Erhöhung des Druckes im Zuführungskanal oder Spritzkopf erhöht wird, bei gleichzeitiger Verringerung der Verweilzeit im Zuführkanal oder Spritzkopf.
DE10123434A 2001-05-10 2001-05-10 Verfahren zur Herstellung von extrudierten Hybridprodukten Ceased DE10123434A1 (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0033158A1 (de) * 1980-02-01 1981-08-05 HERMANN BERSTORFF Maschinenbau GmbH Vorrichtung zum kontinuierlichen Verarbeiten von vulkanisier- bzw. vernetzbarem Kautschuk, Elastomeren bzw. Kunststoffen
DE69607694T2 (de) * 1995-07-17 2001-02-22 Atochem Elf Sa Verfahren zum Koextrudieren von zwei Materialen mit unterschiedlicher Temperatur

Patent Citations (2)

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