DE10148721A1

DE10148721A1 - Elastomermischungen für die Gummiherstellung

Info

Publication number: DE10148721A1
Application number: DE10148721A
Authority: DE
Inventors: Federico Innerebner; Erhard Krumpholz
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elastomermischungen (Elastomercompounds) für die Gummiherstellung, bei dem mindestens ein zur Herstellung der Elastomermischung zu verarbeitendes Elastomer in einen Mischextruder eindosiert und während seines Durchtritts durch den Mischextruder gemischt und plastifiziert und/oder mastifiziert ("aufgeschmolzen") wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer beim Eindosieren in den Mischextruder in gleichmäßig verteilter Form in einem ersten Fluidmedium vorliegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elastomermischungen (Elastomercompounds) für die Herstellung von Gummiartikeln, bei dem mindestens ein zur Herstellung der Elastomermischung zu verarbeitendes Elastomer in einen Mischextruder eindosiert und während seines Durchtritts durch den Mischextruder gemischt und plastifiziert und/oder mastifiziert ("aufgeschmolzen") wird.
Elastomermischungen, die aus einer kontinuierlichen Elastomermatrix und einem in die Elastomermatrix eingearbeiteten Füllstoff bestehen, sind Ausgangsprodukte für die Gummiherstellung. Das Elastomer kann z. B. Naturkautschuk oder synthetischer Kautschuk, wie z. B. Nitrylkautschuk sein. Als Füllstoff können z. B. Russpartikel oder Silikatpartikel verwendet werden. Es hat sich gezeigt, dass der Verteilungsgrad und Zerteilungsgrad (Dispersionsgrad) auf die gummitechnischen Eigenschaften einen beachtlichen Einfluss hat. Bei bekannten kontinuierlichen Verfahren zur Herstellung derartiger Elastomermischungen erfolgt dieses dispersive und distributive Mischen sowie das Plastifizieren und/oder Mastifizieren des Füllstoffes bzw. des Elastomers mit Hilfe von Innenmischern.
Um die Herstellung von Elastomermischungen für die Gummiindustrie zu vereinfachen, wurde versucht, die traditionellen Darbietungsformen des Natur- oder Synthesekautschuks, wie z. B. die Ballenform, durch flüssiges oder pulverförmiges Elastomer als Rohmaterial zu ersetzen. Zudem ist die partikulierte Darbietungsform die Voraussetzung für eine kontinuierliche Kautschukmischungsherstellung.
Die Verwendung flüssiger Elastomere wurde bisher nur ansatzweise entwickelt, da dies ein Umdenken und beträchtliche Investitionen seitens der Gummiindustrie erfordert. Elastomere in Pulverform scheinen sich jedoch als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Elastomermischungen sowohl im diskontinuierlichen als auch im kontinuierlichen Verfahren zu bewähren. Dies wiederum machte es notwendig, Verfahren für die Herstellung von Pulverkautschuk bereit zustellen. So wurden Verfahren zum Sprühtrocknen und Gefriertrocknen von Nitrylkautschuk oder natürlichem Kautschuk entwickelt. Auch das Verfahren der Blitzverdampfung oder Mahlverfahren wurden verwendet, um kleinere Teilchen zu erzeugen. Ein Nachteil all dieser Verfahren besteht jedoch in der Klebrigkeit und der Kaltfliesseigenschaft der erzeugten Kautschukteilchen. Dennoch wurden Pulverprodukte hergestellt, indem man die Teilchen mit sehr feinen organischen und anorganischen Pulvern einstaubte, um die Kohäsionskräfte zu deaktivieren. Leider wurden durch diese Massnahmen immer wieder ungewollte Verunreinigungen in die hergestellten Teilchen eingetragen.
Folglich wurde ein Verfahren zur Herstellung von Kautschuk/Füllstoff-Mischungen in Pulverform entwickelt. Hierbei wird zuerst eine stabile Kautschuk/Wasser-Emulsion unabhängig von der Art und dem Zustand des Kautschuks gebildet (z. B. Lösungs- oder Emulsions-Polymerisate, Naturkautschuk oder Nitrylkautschuk). Dieser Emulsion wird Füllstoff (Russ oder Silikat) zugefügt, dessen Teilchengrössen-Verteilung zuvor genau eingestellt wurde und der sich zusammen mit verschiedenen Additiven in einer wässrigen Suspension befindet. Die Latex-Emulsion und die Füllstoff-Suspension werden in einem Mischbehälter durch intensives Rühren homogenisiert. Anschliessend wird der Fällungsvorgang bei ständigem Rühren in einem Reaktionsbehälter abgeschlossen, und das gewonnene Fällungsprodukt wird zur weiteren Verarbeitung in einen Homogenisierungsbehälter überführt. Ein Grossteil des Wassers wird dann in einer Zentrifuge entfernt, woraufhin die feinverteilte Mischung bis auf einen Restwassergehalt von weniger als 1% getrocknet wird. Die so gewonnenen Kautschuk/Füllstoff-Mischungen in Pulverform sind nach dem Trocknen rieselfähig und eignen sich für die Herstellung von Gummiprodukten in einem kontinuierlichen Verfahren.
Zur Gummiherstellung bzw. zur Herstellung von Gummiartikeln werden dann die so gewonnen pulverförmigen Kautschuk/Füllstoff-Mischungen in einem Doppelwellenextruder zusammen mit Weichmachern und anderen Beimischungen plastifiziert und/oder mastifiziert ("aufgeschmolzen"), wodurch eine kontinuierliche flüssige Polymermatrix mit in ihr suspendierten Füllstoffteilchen entsteht. Durch Hinzugabe eines Vulkanisationsmittels werden zwischen den Elastomermolekülen zusätzliche Vernetzungen geschaffen, so dass die anschliessend abgekühlte "Masse" die gewollten gummielastischen Eigenschaften aufweist. Je nach der Art des verwendeten Elastomers, der Art, der Grösse und dem Gehalt der Füllstoffteilchen lassen sich somit massgeschneiderte Gummimischungen herstellen. Hierfür benötigt man mindestens zwei unterschiedliche pulverförmige Kautschuk/Füllstoff-Mischungen, aus denen man wiederum durch deren geeignetes Mischungsverhältnis untereinander eine grosse Bandbreite von Gummimischungen gewinnen kann.
Ein derartiges Verfahren zur Herstellung pulverförmiger, frei fliessender Kautschuk- Füllstoff-Mischungen (Kautschuk/Füllstoff-Batches) ist in der EP-1035155 A1 offenbart. Über eine Suspension mit dem entsprechenden Kautschuk und Russ wird durch Koagulation der Kautschuk und der Russ zu "Granulaten" (Pulverkautschuk) ausgefällt. Der Pulverkautschuk besitzt eine rundliche Form mit einem Durchmesser von 1 bis 3 mm, wobei der Russ das Polymer umgibt. Der Russ liegt bereits in einer vorverteilten Form vor. Der Russ ermöglicht eine einfache Handhabung, insbesondere eine einfache Lagerung und Dosierung.
Grundsätzlich lassen sich mit diesem Verfahren alle wichtigen Kautschuke (natürliche oder künstliche) zu Granulat herstellen. Diverse Zuschlagsstoffe und Weichmacher können in das Granulat eingebaut werden, und vereinfachen dadurch das Zudosieren der Komponenten in das Mischaggregat.
Es hat sich jedoch auch gezeigt, dass die Gummiherstellung ausgehend von pulverförmigen Kautschuk/Füllstoff-Mischungen auch Nachteile besitzt. Betrachtet man nämlich die gesamte Energiebilanz ausgehend vom Naturkautschuk oder künstlichem Kautschuk bis zum Gummi-Endprodukt, so erkennt man, dass diese Art der Gummiherstellung energieintensiv ist. Da das Wasser schon bei der Herstellung des Pulverkautschuks (Kautschuk/Füllstoff-Gemisches) entfernt wird und anschliessend in einem Doppelwellenextruder dieser Pulverkautschuk zusammen mit Vulkanisationsmittel und anderen Beimischungen "aufgeschmolzen" wird, muss für das Aufschmelzen und Einarbeiten der Füllstoffe sehr viel Energie aufgebracht werden. Neben den hohen Energiekosten muss hierbei auch stets darauf geachtet werden, dass die Temperatur des Produktes im Extruder nicht über eine kritische Temperatur ansteigt, da sonst das Elastomer beschädigt werden kann. Die Elastomer-Polymerketten werden dabei durch die hohe Temperatur in kleinere Bruchstücke zerlegt bzw. chemisch modifiziert, und/oder weitere organische Bestandteile, insbesondere Weichmacher werden zersetzt, und/oder in Gegenwart von Vulkanisationsmittel kann eine verfrühte Vernetzung eingeleitet werden.
Ausgehend von diesen Unzulänglichkeiten des Stands der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Elastomermischungen für die Gummiherstellung bereit zustellen, bei dem die oben genannten Probleme des Stands der Technik beseitigt oder zumindest verringert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass bei dem eingangs genannten Verfahren zur Herstellung von Elastomermischungen für die Gummiherstellung das Elastomer beim Eindosieren in den Mischextruder in gleichmässig verteilter Form in einem ersten Fluidmedium vorliegt.
Das Vorliegen des Elastomers in gleichmässig verteilter Form in einem ersten Fluidmedium bewirkt eine geringere Viskosität, solange noch ausreichend viel Fluidmedium in dem zu verarbeitenden Produkt enthalten ist und sorgt durch die Anwesenheit des Fluids, vorzugsweise Wasser, gleichzeitig für eine wesentlich bessere Kühlung als bei dem "trockenen" Verfahren des Standes der Technik.
Je nach der Art des Elastomers (Naturkautschuk, Synthesekautschuk) etc. kann das erste Fluidmedium ein Lösungsmittel sein, in dem das Elastomer in gelöster Form vorliegt, oder das Elastomer kann als Emulsion einer Elastomerlösung in einer mit dem Lösungsmittel nicht mischbaren Flüssigkeit vorliegen. Bei Bedarf kann das Elastomer auch als Suspension von Elastomerteilchen in einer Flüssigkeit oder als gelartiger Verbund in einem Lösungsmittel vorliegen.
Zweckmässigerweise verwendet man bei dem erfindungsgemässen Verfahren als Mischextruder einen dichtkämmenden, gleichsinnig drehenden Mehrwellenextruder, insbesondere einen Ringextruder. Vorteile des Ringextruders sind z. B. seine höhere Entgasungsleistung, sein engeres Verweilzeitspektrum, seine kürzere Baulänge sowie sein höherer erzielbarer Dispergierungsgrad. Somit können dieselben Ergebnisse wie mit einem Doppelwellenextruder effizienter erzielt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden dem in dem ersten flüssigen Medium gleichmässig verteilten Elastomer vor dem Eindosieren in den Mischextruder Verstärkungsstoffe, insbesondere Russe oder Silikate zugeführt. Die Einarbeitung der für die Gummiherstellung notwendigen weiteren Komponenten erfolgt somit zu einem Zeitpunkt, bei dem das zu verarbeitende Produkt auf Grund des noch vorhandenen ersten Fluidmediums noch eine relativ geringe Viskosität hat. Dies ermöglicht es auch, die notwendige Viskosität einzustellen, denn für die Zerteilung der Komponenten wird eine gewisse Scherenergie benötigt. Diese wird unter anderem durch die Viskosität beeinflusst. Die Idee besteht darin, eine möglichst geringe Viskosität einzustellen, die noch notwendig ist, damit genügend Scherenergie eingetragen wird. Somit kann man die geringe bzw. für die jeweilige Verfahrensstufe eingestellte Viskosität ausnutzen, um schon vor dem Entwässern und Entgasen eine ideale Verteilung und Zerteilung der Komponenten im Produkt zu erzielen.
Alternativ können die Verstärkungsstoffe, insbesondere die Russe oder die Silikate, auch durch direktes Eindosieren in den Mischextruder dem in dem ersten flüssigen Medium gleichmässig verteilten Elastomer zugeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die dem Elastomer zugeführten Verstärkungsstoffe als Suspension in einem zweiten Fluidmedium vorliegen. Dieses zweite Fluidmedium trägt dann ebenfalls zur Verringerung der Viskosität bzw. zu einer Kühlung des im Mischextruder zu verarbeitenden Produktes bei.
Zweckmässigerweise werden die dem Elastomer zugeführten Verstärkungsstoffe vor dem Eindosieren in den Mischextruder in einer Vorrichtung durch Nassvermahlung aufbereitet. Auf diese Weise wird vermieden, dass die für die Verteilung und Zerteilung der Verstärkungsstoffe verwendete und zum Teil in Wärme umgewandelte Energie nicht unmittelbar dem Elastomer zugeführt wird, dieses also thermisch geschont wird.
Als Vorrichtung für die Nassvermahlung wird vorzugsweise eine Rührwerksmühle, insbesondere eine konische Rührwerksmühle, oder eine Zentrifugalmühle verwendet. Vorzugsweise sind sowohl die konische Rührwerkskugelmühle als auch die Zentrifugalmühle als Stiftmühlen ausgebildet, die bei Bedarf auch noch zusätzliche Kollisionskörper enthalten.
Zweckmässigerweise werden bei dem erfindungsgemässen Verfahrenen weitere Komponenten für die Elastomermischung zur Gummiherstellung mindestens teilweise in den Extruder eindosiert. Bei den weiteren Komponenten für die Elastomermischung handelt es sich z. B. um weitere Verstärkungsstoffe bzw. Füllstoffe, Additive, Vulkanisationsmittel, Beschleuniger, Weichmacher und Hilfsmittel.
Zweckmässigerweise wird bei Zudosierung von Vulkanisationsmittel in das Produkt die Produkttemperatur im Mischextruder zumindest förderabseitig von der Zudosierungsstelle unterhalb der Vulkanisationstemperatur gehalten. Dadurch wird verhindert, dass eine Vulkanisation der Elastomermischung schon bei deren Mischungsherstellung erfolgt.
Während die Komponenten und die Verstärkungsstoffe im Mischextruder in das Elastomer eingearbeitet und/oder zerteilt und/oder verteilt werden, wird das Produkt im Mischextruder zweckmässigerweise nach und nach entgast.
Vorzugsweise wird dabei auch das erste und/oder das zweite Fluidmedium zumindest teilweise in mindestens einem Entwässerungsschritt aus dem Produkt während seines Durchlaufs durch den Mischextruder entfernt. Auf diese Weise wird zu Beginn des Mischvorgangs, wenn noch viele Komponenten in die Elastomermischung eingearbeitet werden müssen, für eine niedrige Viskosität gesorgt, während gegen Ende des Mischvorgangs auf Grund der Entwässerung und der Entgasung eine Zunahme der Viskosität erfolgt, die aber zu diesem Zeitpunkt akzeptabel ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Entfernung des ersten und/oder des zweiten Fluidmediums durch Entgasen bzw. Entwässern vor dem Eindosieren des Vulkanisationsmittels erfolgt. Oft beeinflusst die Gegenwart von Wasser die Reaktivität des Vulkanisationsmittels. Zudem muss am Ende die Mischung wasserfrei vorliegen. Für die Vulkanisation (die je nach der Formgebung eingeleitet wird) werden typischerweise Temperaturen deutlich über 100°C gefahren. Sollte noch Wasser vorhanden sein, führt dies zur Aufschäumung der Gummimasse.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Entfernung des ersten und/oder des zweiten Fluidmediums in mehreren Entwässerungsschritten während des Durchlaufs des Produktes durch den Mischextruder, wobei insbesondere auch das Einarbeiten von Füllstoff in mehreren Einarbeitungsschritten während des Durchlaufs des Produktes durch den Mischextruder erfolgt.
Besonders zweckmässig ist es, wenn die Einarbeitungsschritte und die Entwässerungsschritte abwechselnd aufeinanderfolgen, wobei vorzugsweise während eines Entwässerungsschrittes von dem ersten und/oder dem zweiten Fluidmedium jeweils nur so viel aus dem Produkt entfernt wird, dass für den jeweils nachfolgenden Einarbeitungsschritt eine optimale Einarbeitung gewährleistet wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgen der eine bzw. die mehreren Entwässerungsschritte an einer bzw. an mehreren seitlichen Öffnungen entlang der Produkt-Durchlaufrichtung entlang des Mischextruders, wobei an der mindestens einen seitlichen Öffnung des Mischextruders jeweils ein weiterer in diese Öffnung mündender und zu dieser Öffnung hin fördernder Seitenextruder angeordnet ist. Dieser Seitenextruder ermöglicht es freiwerdendem Wasser, aus dem Produkt entgegen der Förderrichtung des Seitenextruders zu entweichen, wo hingegen das Elastomermaterial durch den Seitenextruder im Mischextruder stets zurückgehalten wird.
Bei Bedarf kann dem Produkt bei den erfindungsgemässen Verfahren auch ein Koagulationsmittel zugeführt werden. Dies ist besonders zweckmässig, wenn das Produkt beim Austreten aus dem Mischextruder geformt wird, um z. B. anschliessend granuliert zu werden. Auf diese Weise erhält man ein unter geeigneten Bedingungen umformbares und noch nicht vulkanisiertes Ausgangsprodukt, das nach seiner Umformung in einem letzten Schritt vulkanisiert werden kann. Auf diese Weise kann eine seit vielen Jahren herbeigesehnte Analogie zwischen der Elastomerverarbeitung und der Thermoplastverarbeitung hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn für die Herstellung von Gummilangwaren das aus dem Mischextruder austretende Produkt entlang einer Vulkanisationsstrecke derart temperiert wird, dass eine kontinuierliche Vernetzung der Polymere stattfindet. Für den speziellen Fall der Gummilangwaren, wie. z. B. Profile, verfügt man somit über einen vollständigen kontinuierlichen Prozess ausgehend von den Rohstoffen Latex und Füllstoff mit anfänglich viel Wasser bzw. Lösungsmittel bis zu dem fertig geformten, entwässerten und schliesslich vernetzten Gummilangwaren-Endprodukt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen der vorliegenden Erfindung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen der vorliegenden Erfindung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine Anlage zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel. Ein Mischextruder 1, bei dem es sich vorzugsweise um einen Mehrwellen-, insbesondere einen Ringextruder handelt, weist entlang seiner Produktdurchlaufrichtung mehrere Bereiche 1a, 1b, 1d und 1e auf, die jeweils verschiedenen Verfahrenschritten entsprechen. Im Bereich 1a werden Verstärkungsstoffe eindosiert, im Bereich 1b werden Additive und Hilfsmittel eindosiert, im Bereich 1d findet eine Entgasung des Produktes statt, und im Bereich 1e wird Vulkanisationsmittel eindosiert. Eine Austragspumpe 3 und ein Formwerkzeug 4 sind dem Mischextruder nachgeschaltet. Ein Vorratsbehälter 7 für Latexemulsion oder Latexsuspension ist über eine Leitung 7a mit dem Bereich 1a des Mischextruders 1 verbunden, in dem sowohl Elastomer als auch Verstärkungsstoffe eindosiert werden. Die Eindosierung des Elastomers bzw. der Latexemulsion oder der Latexsuspension erfolgt über eine Dosierpumpe 5, während die Verstärkungsstoffe über eine Dosierwaage 9 dem Mischextruder 1 in seinem Bereich 1a zugeführt werden. Ähnlich wie die Verstärkungsstoffe werden weitere Hilfsmittel und Additive dem Mischextruder 1 in seinem Bereich 1b mittels einer Dosierwaage 10 zugeführt. Ein Vorratsbehälter 8 für Weichmacher ist mit einer Leitung 8a mit dem Bereich 1d des Mischextruders 1 verbunden. Im Bereich 1d findet somit einerseits eine Entgasung des Produktes und andererseits die Zugabe von Weichmacher statt. Der Weichmacher wird aber vorzugsweise schon vorher eindosiert, z. B. im Bereich 1b. Sobald nämlich das Fluidmedium entgast wird, steigt die Viskosität dramatisch und muss mit dem Weichmacher gesenkt werden. Der Verdampfungspunkt der Weichmacher liegt deutlich über 100°C. Der Weichmacher wird über eine Dosierpumpe 6 durch die Leitung 8a gepumpt, in der sich stromab von der Dosierpumpe 6 auch noch ein Wärmetauscher 13 befindet. Die im Bereich 1d auch stattfindende Entgasung erfolgt über eine Leitung 12a, die den Bereich 1d des Mischextruders 1 mit einer Vakuumkammer 12 verbindet. Im Bereich 1e des Mischextruders 1 wird schliesslich Vulkanisationsmittel mittels einer Dosierwaage 11 eindosiert.
Ausgehend von der im Vorratsbehälter 7 gelagerten Latexemulsion bzw. Latexsuspension sowie den nach und nach in den Mischextruder 1 eindosierten Verstärkungsstoffen, Additiven, Hilfsmitteln, Weichmacher und letztendlich dem Vulkanisationsmittel erhält man am Ende des Extruders ein bahnartiges oder strangartiges Produkt, das aus einer kontinuierlichen Elastomermatrix besteht, in der die Verstärkungsstoffe gleichmässig verteilt eingearbeitet sind. Neben den Verstärkungsstoffen enthält dieses Produkt 14 auch noch gleichmässig verteiltes Vulkanisationsmittel.
Bei der Bearbeitung des Produktes während seines Durchlaufs durch den Mischextruder 1 muss stets darauf geachtet werden, dass die Temperatur des Produktes keine kritische Temperatur des Produktes übersteigt, ab der die Polymerketten des Elastomermaterials geschädigt und abgebaut werden. Nach der Eindosierung des Vulkanisationsmittels, das heisst hinter dem Bereich 1e des Mischextruders 1, muss zusätzlich beachtet werden, dass man stets unter der Vulkanisationstemperatur für das betreffende Elastomer und Vulkanisationsmittel bleibt. Dadurch wird gewährleistet, dass das am Extruderende austretende bahnartige oder strangartige Produkt genügend lange Polymerketten aufweist, die jedoch durch das Vulkanisationsmittel noch nicht miteinander vernetzt sind. Dieses Ausgangsprodukt 14 für die Herstellung von Gummiartikeln kann bei Bedarf durch das Formwerkzeug 4 granuliert werden. Das so gewonnene granulierte Produkt 14 kann dann aufgeschmolzen und zu verschiedenen Gummiartikeln z. B. durch Spritzgiessen, Streckblasen oder kontinuierliches Profilformen und ähnliche Formgebungsverfahren zu Endprodukten aus Gummi weiter verarbeitet werden. Bei dieser letzten Weiterverarbeitung des Ausgangsproduktes 14 für die Gummiherstellung kann dann das Ausgangsprodukt 14 auf seine Vulkanisationstemperatur erhitzt werden, so dass die Vulkanisation nach der Formgebung stattfinden kann. Nach der Formgebung kann dann für die Herstellung von Gummilangwaren (Profile, etc.) über eine Vulkanisationsstrecke nach den verschiedenen bekannten Verfahren eine Kalibrierung und Vernetzung der Elastomere durchgeführt werden.
Die durch das erfindungsgemässe Verfahren gewonnene Elastomermischung 14 als Ausgangsprodukt für die Gummiherstellung bildet eine Grundlage, auf der man beliebige Gummiartikel ähnlich herstellen kann wie es schon heute bei der Verarbeitung von Thermoplasten üblich ist.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man während des Durchlaufs des Produktes durch den Mischextruder 1 das vorzugsweise stark wasserhaltige oder lösungsmittelhaltige Produkt nicht sofort, sondern erst nach und nach entwässert. Auf diese Weise hat das zu verarbeitende Produkt eine optimale Viskosität, wodurch die für die Verarbeitung des Produktes einzutragende mechanische Energie optimal gehalten werden kann, was wiederum zu einer weniger starken Aufwärmung des Produktes führt. Ausserdem wird durch die Anwesenheit grösserer Mengen Wasser oder Lösungsmittel in dem Produkt auf Grund der hohen Wärmekapazität des Wasser ebenfalls die Temperatur des zu verarbeitenden Produktes im Mischextruders 1 moderiert. Vorzugsweise sind die (nicht gezeigten) Entwässerungsbereiche des Mischextruders 1 über dessen gesamte Länge verteilt.
Fig. 2 zeigt eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Anlage von Fig. 2 unterscheidet sich von der Anlage der Fig. 1 dadurch, dass in dem Mischextruder 1 ein Bereich 1c für die Entwässerung des im Mischextruder 1 zu verarbeitenden Produkts vorgesehen ist. Die Entwässerung im Bereich 1c erfolgt mittels einer Entwässerungsvorrichtung. Die Entgasung kann übrigens auch mehrmals stattfinden.
Vorzugsweise findet vor dem Eindosieren der Verstärkungsstoffe über die Dosierwaage 9 eine Nassvermahlung der z. B. durch Russ oder Silikate gebildeten Verstärkungsstoffe statt. In diesem Fall muss der anstelle des abgebildeten Feststoffdosiergerätes eine Flüssigdosierwaage verwendet werden. Besonders vorteilhaft erweist sich dabei die Verwendung einer konischen Rührwerkskugelmühle oder Zentrifugalmühle (nicht gezeigt). Anstelle der in Fig. 2 gezeigten Entwässerungsvorrichtung 2 für die Produktentwässerung verwendet man vorzugsweise einen Seitenextruder (nicht gezeigt), der in den für die Entwässerung bestimmten Bereich 1c des Mischextruders 1 mündet und zu dem Mischextruder 1 hin fördert. Auf diese Weise wird Elastomermaterial, das ggf. in den Seitenextruder (nicht gezeigt) austritt, sofort in den Mischextruder 1 zurückgefördert, während zusammen mit dem Elastomermaterial in den Seitenextruder austretendes Wasser zwischen den Schneckenelementen des Seitenextruders und dem Gehäuse des Seitenextruders gegen die zum Mischextruders 1 gerichtete Förderrichtung des Seitenextruders hindurchtreten kann. Auf diese Weise wird eine saubere Abscheidung von Wasser im Bereich 1c des Mischextruders 1 erzielt. Vorzugsweise sind sämtliche über die gesamte Länge des Mischextruders 1 verteilt angeordneten Entwässerungsbereiche mit einem derartigen Seitenextruder ausgestattet. Bezugszeichenliste 1 Mischextruder
2 Entwässerungsvorrichtung
3 Austragspumpe
4 Formwerkzeug
5 Dosierpumpe
6 Dosierpumpe
1a Bereich zur Eindosierung von Verstärkungsstoff bzw. Füllstoff
1b Bereich zur Eindosierung von Additiven, Hilfsmitteln
1c Bereich zur Entwässerung
1d Bereich zur Entgasung
1e Bereich zur Eindosierung von Vulkanisationsmittel
7 Behälter für Latexsuspension
7a Leitung für Latexsuspension
8 Behälter für Weichmacher
8a Leitung für Weichmacher
9 Dosierwaage für Verstärkungsstoff/Füllstoff
10 Dosierwaage für Additiv/Hilfsmittel
11 Dosierwaage für Vulkanisationsmittel
12 Vakuumkammer
12a Vakuumleitung
13 Wärmetauscher
14 bahnartiges/strangartiges Produkt

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Elastomermischungen (Elastomercompounds) für die Gummiherstellung, bei dem mindestens ein zur Herstellung der Elastomermischung zu verarbeitendes Elastomer in einen Mischextruder eindosiert und während seines Durchtritts durch den Mischextruder gemischt und plastifiziert und/oder mastifiziert ("aufgeschmolzen") wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer beim Eindosieren in den Mischextruder in gleichmässig verteilter Form in einem ersten Fluidmedium vorliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluidmedium ein Lösungsmittel ist, in dem das Elastomer in gelöster Form vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer als Emulsion einer Elastomerlösung in einer mit dem Lösungsmittel nicht mischbaren Flüssigkeit vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer als Suspension von Elastomerteilchen in einer Flüssigkeit vorliegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer als gelartiger Verbund in einem Lösungsmittel vorliegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischextruder ein dichtkämmender, gleichsinnig drehender Mehrwellenextruder ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem in dem ersten flüssigen Medium dispergierten Elastomer vor dem Eindosieren in den Mischextruder Verstärkungsstoffe, insbesondere Russe oder Silikate, zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsstoffe, insbesondere Russe oder Silikate, durch Eindosieren in den Mischextruder dem in dem ersten flüssigen Medium dispergierten Elastomer zugeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die dem Elastomer zugeführten Verstärkungsstoffe als Suspension in einem zweiten Fluidmedium vorliegen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Elastomer zugeführten Verstärkungsstoffe vor dem Eindosieren in den Mischextruder in einer Vorrichtung durch Nassvermahlung aufbereitet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nassvermahlung der suspendierten Verstärkungsstoffe in einem Zwischenraum zwischen zwei koaxialen Drehelementen erfolgt, die relativ zueinander um ihre gemeinsame Achse gedreht werden und in dem Zwischenraum zwischen den koaxialen Drehelementen ein Scherfeld erzeugen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden koaxialen Drehelemente jeweils ein Zylinder und ein Konus sind oder jeweils ein Konus sind, dergestalt dass sich der Zwischenraum zwischen den koaxialen Drehelementen in der Produkt-Förderrichtung verjüngt oder erweitert.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Drehelemente ein Rotor und das andere ein Stator ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Oberfläche des jeweiligen Drehelements stiftartige Erhebungen in den Zwischenraum erstrecken, die sich während der Drehung der Drehelemente aneinander vorbei bewegen und mit den suspendierten Partikeln der Verstärkungsstoffe kollidieren.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Zwischenraum Kollisionskörper befinden, die während der relativen Drehung der Drehelemente mit der Oberfläche und/oder den stiftartigen Erhebungen der Drehelemente sowie mit den suspendierten Partikeln der Verstärkungsstoffe kollidieren.

16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nassvermahlung mittels einer Zentrifugalmühle erfolgt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Komponenten für die Elastomermischung mindestens teilweise in den Extruder eindosiert werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Komponenten aus der Füllstoffe, Additive, Vulkanisationsmittel, Beschleuniger, Weichmacher und Hilfsmittel aufweisenden Gruppe ausgewählt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Zudosierung von Vulkanisationsmittel in das Produkt die Produkttemperatur im Mischextruder zumindest förderabseitig von der Zudosierungsstelle unterhalb der Vulkanisationstemperatur gehalten wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten und die Verstärkungsstoffe im Mischextruder in das Elastomer eingearbeitet und/oder zerteilt und/oder verteilt werden.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt im Mischextruder entgast wird.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Fluidmedium zumindest teilweise in mindestens einem Entwässerungsschritt aus dem Produkt während seines Durchlaufs durch den Mischextruder entfernt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung des ersten und/oder des zweiten Fluidmediums vor dem Eindosieren des Vulkanisationsmittels erfolgt.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung des ersten und/oder des zweiten Fluidmediums in mehreren Entwässerungsschritten während des Durchlaufs des Produktes durch den Mischextruder erfolgt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Einarbeiten von Füllstoff in mehreren Einarbeitungsschritten während des Durchlaufs des Produktes durch den Mischextruder erfolgt.

26. Verfahren nach Anspruch 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Einarbeitungsschritte und die Entwässerungsschritte abwechselnd aufeinander folgen.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Entwässerungsschrittes von dem ersten und/oder dem zweiten Fluidmedium nur so viel aus dem Produkt entfernt wird, dass für den jeweils nachfolgenden Einarbeitungsschritt eine optimale Einarbeitung erreicht wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der eine bzw. die mehreren Entwässerungsschritte an einer bzw. mehreren seitlichen Öffnungen entlang der Produkt-Durchlaufrichtung entlang des Mischextruders erfolgen, wobei an der mindestens einen seitlichen Öffnung des Mischextruders jeweils ein weiterer in diese Öffnung mündender und zu dieser Öffnung hin fördernder Seitenextruder angeordnet ist.

29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt mit einem Koagulationsmittel versetzt wird.

30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt beim Austreten aus dem Mischextruder geformt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Produkt granuliert wird.

32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Produkt entlang einer Vulkanisationsstrecke derart temperiert wird, dass eine kontinuierliche Vernetzung der Polymere stattfindet.