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Stand der Technik
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Kautschukprofile werden in der Regel bei Temperaturen in einem Bereich zwischen 150 °C und 250 °C vernetzt beziehungsweise vulkanisiert. Eine kontinuierliche Vernetzung von Kautschukprofilen kann unter Anderem mittels Heißluftvulkanisation, Salzbadvulkanisation, Infrarotstrahlenvulkanisation, Mikrowellenvulkanisation und Fluid-Bed-Vulkanisation bewirkt werden. Während die Heißluftvulkanisation zum Eintragen von Wärme in das Kautschukprofil die Luftkonvektion nutzt, wird die Wärmeübertragung bei der Salzbad-Vulkanisation und der Fluid-Bed-Vulkanisation durch ein flüssiges beziehungsweise festes Medium bewirkt. Die Infrarotstrahlenvulkanisation und die Mikrowellenvulkanisation nutzen hierfür hingegen elektromagnetische Strahlung beziehungsweise ein hochfrequentes elektrisches Feld.
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Wischgummis für Scheibenwischeranlagen werden überwiegend in einem kontinuierlichen Extrusionsprozess hergestellt. Dabei werden meistens Naturkautschuk (NR), Chloroprenkautschuk (CR) oder in jüngster Vergangenheit auch Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) verwendet.
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Beim Extrusionsprozess ist das Extrusionswerkzeug, insbesondere die Extrusionsdüse, das entscheidende formgebende Element, das sämtliche Komplexitäten der Profilgeometrie abbildet. Beim Austritt aus dem Extrusionswerkzeug weisen Elastomer- beziehungsweise Kautschukkomponenten in der Regel eine Temperatur von circa 90 °C bis 120 °C auf, bei der deren Viskosität und damit auch deren Formstabilität besonders niedrig sind. Daher treten nach dem Austritt aus dem Extrusionswerkzeug häufig schwerkraftbedingte plastische Verformungen des extrudierten Profils auf. Derartige Verformungen werden während des Vernetzens beziehungsweise der Vulkanisation des Materials beibehalten, so dass auch das vernetzte beziehungsweise vulkanisierte Wischgummi eine derartige Verformung aufweist, welche sich wiederum nachteilig auf dessen Wischqualität auswirken kann.
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Im Gegensatz zu Naturkautschuk und Chloroprenkautschuk, die ein auf Schwefel basierendes Vernetzungssystem benötigen, werden bei Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) auch peroxydisch vernetzende Systeme verwendet. Zur Wischgummiherstellung erfordert dies jedoch eine Vernetzung unter Ausschluss von Sauerstoff, da ansonsten klebrige Oberflächen und damit qualitativ minderwertige Wischgummis entstehen können.
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Bisher werden Kautschuke häufig in Salzbädern mit einer Temperatur von circa 200 °C bis 230 °C vernetzt. Die verwendeten Salzbäder werden dabei in Abhängigkeit der Abzugsgeschwindigkeit dimensioniert und weisen bei einer Abzugsgeschwindigkeit von circa 20 m/min eine Länge von circa 20 m auf. Neben dem energieintensiven Betrieb der Salzbäder ist die Salzrückgewinnung sowohl kostenintensiv als auch anlagentechnisch aufwendig.
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Die Druckschrift
EP 0 870 595 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für Fahrzeugreifen.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Wischgummis, insbesondere für Scheibenwischer, beispielsweise für (Kraft-)Fahrzeugscheibenwischer.
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Dabei wird in einem Verfahrensschritt a) ein Wischgummigrundkörper mit einem Wischlippenabschnitt und einem Befestigungsabschnitt aus mindestens einer Elastomerkomponente ausgebildet.
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Erfindungsgemäß wird in einem Verfahrensschritt b) zumindest ein Teilbereich des Wischlippenabschnitts des Wischgummigrundkörpers mit Plasma behandelt.
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Unter Plasma können dabei insbesondere durch Gasentladung entstandene Teilchen verstanden werden. Die Gasentladung kann dabei beispielsweise durch Anlegen einer Wechselspannung oder Gleichspannung gezündet werden. Als Gas oder Gasgemisch können dabei beispielsweise Luft, Edelgase, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak oder Mischungen davon eingesetzt werden.
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Zum Einen kann durch die Plasmabehandlung in Verfahrensschritt b), insbesondere aufgrund der vorherrschenden Temperaturen und der energetisch hochaufgeladenen Teilchen, eine Oberflächenvernetzung der Elastomerkomponente bewirkt werden. Mit anderen Worten, die Elastomerkomponente kann in Verfahrensschritt b) in dem oder den plasmabehandelten Teilbereich/en zumindest an der Oberfläche vernetzt beziehungsweise vulkanisiert werden. Die Plasmabehandlung wird dabei vorzugsweise so lange durchgeführt, bis die, insbesondere gegenüber schwerkraftbedingter plastischer Verformung, empfindlichen Bereiche, beispielsweise Wischlippenabschnitt/e, ausreichend vernetzt sind und der Einfluss der Schwerkraft keine bleibende Verformung mehr zur Folge hat. Insbesondere kann die Elastomerkomponente in Verfahrensschritt b) in dem oder den plasmabehandelten Teilbereich/en zumindest an der Oberfläche schockvernetzt beziehungsweise schockvulkanisiert werden. Dabei kann unter schockvernetzt beziehungsweise schockvulkanisiert insbesondere verstanden werden, dass die Vernetzung beziehungsweise Vulkanisation sehr schnell, beispielsweise in weniger als 1 s, erfolgen kann. Durch die mit der Plasmabehandlung erzielte Oberflächenvernetzung kann wiederum vorteilhafterweise, insbesondere besonders schnell, eine ausreichende Formstabilität der Elastomerkomponente des Wischgummigrundkörpers erreicht werden, so dass schwerkraftbedingte plastische Verformungen verringert oder sogar vermieden und dadurch die Formstabilität und damit die Wischqualität des Wischgummis verbessert werden kann.
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Neben der Oberflächenvernetzung kann während der Plasmabehandlung zudem mithilfe von Plasmadüsen ein Art „Schwebekissen“ erzeugt werden, durch das die, insbesondere gegenüber schwerkraftbedingter plastischer Verformung, empfindlichen Bereiche, beispielsweise Wischlippenabschnitt/e, gestützt werden. So kann vorteilhafterweise dem sonstigen Einfluss der Schwerkraft entgegengewirkt werden. Vorzugsweise wird dafür in Verfahrensschritt b) das Plasma beziehungsweise mindestens eine Plasmadüse derart ausgerichtet, dass zumindest der oder die plasmabehandelte/n Teilbereich/e durch das Plasma gegenüber der Schwerkraft abgestützt und/oder in Schwebe gehalten werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Plasma beziehungsweise eine oder mehrere Plasmadüsen gezielt in einer zur Schwerkraft entgegen gesetzten Richtung ausgerichtet werden.
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Insgesamt ermöglicht so die Plasmabehandlung in Verfahrensschritt b) den Einfluss der Schwerkraft auf die viskose oder sogar niederviskose Elastomerkomponente unmittelbar nach der Ausbildung des Wischgummigrundkörpers in Verfahrensschritt a), beispielsweise unmittelbar nach dem Austritt des Wischgummigrundkörpers aus einer Extrusionsdüse eines Extruders, zu unterdrücken und dadurch schwerkraftbedingte plastische Verformungen, insbesondere des Wischlippenabschnitts, zu vermeiden. Insbesondere kann so vorteilhafterweise bei Wischgummidoppelprofilen in Form von zwei über die Wischlippen verbundenen Wischgummiprofilen eine schwerkraftbedingte plastische Verformung, welche sich ansonsten durch ein Durchhängen des Wischlippenbereichs (siehe 1) äußern kann, vermieden werden.
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Darüber hinaus kann durch eine Plasmabehandlung eine Oberflächenmodifizierung bewirkt werden, welche sich vorteilhaft auf die Wischeigenschaften des Wischgummis auswirken kann.
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Insgesamt können so mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wischgummis eine bessere Wischqualität aufweisen als mit herkömmlichen Verfahren hergestellte Wischgummis.
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Der Wischgummigrundkörper kann in Verfahrensschritt a) insbesondere durch Extrusion ausgebildet werden. Während Verfahrensschritt a) wird dabei die Form des Wischgummigrundkörpers durch das den Wischgummigrundkörper ausbildende Werkzeug, insbesondere Extrusionswerkzeug, vorgegeben und aufrechterhalten. Schwerkraft bedingte Verformungen können daher erst dann eintreten, wenn der Wischgummigrundkörper das ausbildende Werkzeug verlässt. Um die positiven Effekte der Plasmabehandlung direkt nutzen zu können, wird daher Verfahrensschritt b) vorzugsweise unmittelbar nach Verfahrensschritt b) durchgeführt. Beispielsweise kann ein aus einem Extrusionswerkzeug, zum Beispiel einer Extrusionsdüse, austretender Wischgummigrundkörper bereits beim Austreten beziehungsweise direkt nach dem Austreten aus der Extrusionsdüse mit Plasma behandelt werden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird daher Verfahrensschritt b) unmittelbar nach Verfahrensschritt a) durchgeführt.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird der Wischgummigrundkörper in Verfahrensschritt a) durch Extrusion ausgebildet. Beispielsweise kann der Wischgummigrundkörper in Verfahrensschritt a) durch Extrusion einer Elastomerkomponente oder durch Co-Extrusion von zwei oder mehr Elastomerkomponenten ausgebildet werden. Insbesondere kann dafür in Verfahrensschritt a) ein Extruder mit einer Extrusionsdüse eingesetzt werden. Durch Extrusion können zum Einen sehr hohe Stückzahlen in kurzer Zeit hergestellt werden. Zum Anderen ist Extrusion ein kontinuierliches Verfahren, was den Vorteil bietet, die Plasmabehandlung und die damit einhergehenden Oberflächenvernetzung in Verfahrensschritt b) „inline“, also ebenfalls kontinuierlich und insbesondere direkt im Anschluss an Verfahrensschritt a) durchzuführen. Durch eine „inline“ Durchführung der Verfahrensschritte a) und b) kann wiederum vorteilhafterweise die durch die Extrusion in Verfahrensschritt a) erzielbare hohe Stückzahlrate auch während der Plasmabehandlung in Verfahrensschritt b) beibehalten werden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden daher die Verfahrensschritte a) und b) kontinuierlich, insbesondere unmittelbar im Anschluss aneinander, durchgeführt.
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Mehr oder weniger weisen alle zur Ausbildung von Wischgummis geeigneten Elastomerkomponenten, wie Naturkautschuk, Chloroprenkautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk enthaltende Elastomerkomponenten, zwischen dem Ausbilden des Wischgummikörpers und der vollständigen Vernetzung eine niedrige Viskosität auf, so dass sich eine erfindungsgemäße Plasmabehandlung grundsätzlich bei allen zur Wischgummiherstellung geeigneten Elastomerkomponenten vorteilhaft auswirkt.
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Verglichen mit Naturkautschuk und Chloroprenkautschuk weisen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) jedoch zwischen der Formgebung und der Vulkanisation eine besonders geringere Viskosität und damit auch eine besonders geringere Formstabilität auf. Daher sind Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk- und Ethylen-Propylen-Kautschuk-Profile im unvernetzten Zustand auch anfälliger gegenüber schwerkraftbedingten plastischen Verformungen als Naturkautschuk- und Chloroprenkautschuk-Profile. Aus diesen Gründen kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft zur Herstellung von Wischgummis aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Kautschuk umfassenden Elastomerkomponenten eingesetzt werden und ermöglicht es so auch aus diesen kostengünstigen Elastomerkomponenten Wischgummis mit einer hohen Wischqualität herzustellen.
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Im Rahmen einer Ausführungsform wird daher in Verfahrensschritt a) mindestens eine Elastomerkomponente eingesetzt, welche Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Kautschuk umfasst. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt a) der Wischgummigrundkörper, insbesondere der beziehungsweise die Wischlippenabschnitte des Wischlippengrundkörpers, zumindest teilweise, gegebenenfalls vollständig, aus einer oder mehreren Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Ethylen-Propylen-Kautschuk umfassenden Elastomerkomponente ausgebildet werden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird in Verfahrensschritt b) ein Atmosphärendruckplasma eingesetzt. Beim Atmosphärendruckplasma erfolgt die Gasentladung bei Atmosphärendruck. Dies hat den Vorteil, dass die Anlage einfacher ausgestaltet werden kann als beispielsweise Niederdruck- und Hochdruckanlagen. Beispielsweise kann die Plasmabehandlung mittels Lichtbogen- und/oder Korona-Entladung erfolgen. Geeignete Plasmaanlagen werden beispielsweise von der Firma Plasmatreat vertrieben.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird in Verfahrensschritt a) der Wischgummigrundkörper in Form eines Wischgummidoppelprofils ausgebildet, dessen Querschnittsform der Querschnittsform von zwei Wischgummis entspricht, die jeweils einen Wischlippenabschnitt aufweisen und die über die beiden Wischlippenabschnitte miteinander verbunden sind. Eine Herstellung von Wischgummis mittels eines Wischgummidoppelprofils hat den Vorteil, dass das Wischgummidoppelprofil am Ende des Prozesses durch einen Schneidprozess in eine doppelt so hohe Anzahl von einzelnen Wischgummis getrennt werden kann als ein einfaches Wischgummiprofil und auf diese Weise die mit dem Herstellungsverfahren erzielbare Stückzahlrate deutlich erhöht werden kann.
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Insbesondere kann das Wischgummidoppelprofil in Verfahrensschritt a) derart ausgebildet werden, dass die beiden Wischlippenabschnitte nebeneinander angeordnet sind. Dadurch kann vorteilhafterweise eine symmetrische Auflagefläche erzielt werden, durch welche die Prozessierung des Wischgummidoppelprofils, beispielsweise mittels Transportbändern, vereinfacht werden kann.
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Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird das Plasma in Verfahrensschritt b) auf den Verbindungsbereich der beiden Wischlippenabschnitte des Wischgummidoppelprofils ausgerichtet.
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Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird dabei zumindest eine untere Plasmadüse auf die Unterseite des Verbindungsbereiches zwischen den beiden Wischlippenabschnitten des Wischgummidoppelprofils ausgerichtet. Durch eine derartige Plasmabehandlung wird auf die Wischlippenabschnitte von unten ein Druck ausgeübt, durch welchen die Wischlippenabschnitte vorteilhafterweise von unten abgestützt und der Einfluss der Schwerkraft aufgehoben werden kann.
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Gegebenenfalls kann dabei zusätzlich zumindest eine obere Plasmadüse auf die Oberseite des Verbindungsbereiches zwischen den beiden Wischlippenabschnitten des Wischgummidoppelprofils ausgerichtet werden. Dies bietet den Vorteil, dass beidseitig eine Oberflächenvernetzung bewirkt und so eine ausreichende Formstabilität schneller erreicht werden kann. Insbesondere kann dabei die zumindest eine obere Plasmadüse gegenüberliegend zu einer unteren Plasmadüse angeordnet werden. Durch die einander gegenüberliegenden Plasmadüsen kann so vorteilhafterweise auf den damit behandelten Bereich beidseitig ein Druck ausgeübt und der behandelte Bereich in Schwebe gehalten werden. Zudem können so auch plasmadruckbedingte plastische Verformung ausgeschlossen werden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird in Verfahrensschritt b) eine Plasmavorrichtung mit einer Vielzahl von, insbesondere in Reihe angeordneten, Plasmadüsen eingesetzt. So können vorteilhafterweise – unter Beibehaltung einer ausreichenden Wechselwirkungszeit des Plasmas mit der Elastomerkomponente – sehr hohe Abzugsgeschwindigkeiten und damit Stückzahlraten realisiert werden. Insbesondere kann dabei die Plasmavorrichtung eine Vielzahl von, insbesondere in Reihe angeordneten, unteren Plasmadüsen und/oder einer Vielzahl von, insbesondere in Reihe angeordneten, oberen Plasmadüsen aufweisen. Die unteren und oberen Plasmadüsen können dabei insbesondere derart angeordnet sein, dass eine Art „Plasmaschwebekissen“ ausgebildet wird.
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Um auch die anderen Bereiche des Wischgummigrundkörpers, beispielsweise die plasmaunbehandelten und gegebenenfalls innen liegenden Bereiche des Wischgummigrundkörpers, zu vernetzen beziehungsweise auszuvulkanisieren, umfasst das Verfahren vorzugsweise noch einen weiteren Verfahrensschritt. Grundsätzlich ist es möglich dies durch eines der in der Einleitung genannten Vulkanisationsverfahren zu bewirken. Die Mikrowellenvulkanisation hat sich hierbei jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, da bei der Mikrowellenvulkanisation die Elastomerkomponente im Gegensatz zu den anderen genannten Vulkanisationsverfahren auch von innen heraus erwärmt wird und dadurch Effekte, welche gegebenenfalls durch eine schlechte Wärmeleitung des bereits mittels Plasmabehandlung vernetzten beziehungsweise vulkanisierten Materials hervorgerufen werden könnten, umgangen werden können.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren daher weiterhin den Verfahrensschritt b1): Bestrahlen des Wischgummigrundkörpers, insbesondere des Wischgummidoppelprofils, mit Mikrowellenstrahlung. Insbesondere können dafür Dezimeterwellen (UHF: Ultra High Frequency) eingesetzt werden, deren Wellenlänge beispielsweise in einem Bereich von ≥ 1 dm bis ≤ 10 dm liegt.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird Verfahrensschritt b) und gegebenenfalls Verfahrensschritt b1) unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt. So können vorteilhafterweise Nebenreaktionen, welche beispielsweise zur Ausbildung von klebrigen Bereichen führen könnten, vermieden werden und dadurch eine höhere Wischgummiqualität erzielt werden. Dies wirkt sich insbesondere bei der Vernetzung von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und/oder Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) vorteilhaft aus, welche vorzugsweise in einer sauerstofffreien Atmosphäre durchgeführt werden sollte.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden die Verfahrensschritt b) und gegebenenfalls Verfahrenschritt b1) in einer Vernetzungsanlage durchgeführt, welche eine Wasserfalle aufweist. Durch eine Wasserfalle kann auf besonders einfache Art und Weise in einem Inline-Prozess ein Abdiffundieren von Schutzgas verhindert werden. Insbesondere kann dabei der Wischgummigrundkörper, insbesondere das Wischgummidoppelprofil, durch die Wasserfalle hindurch aus der Vernetzungsanlage herausgeführt werden. Auf diese Weise kann die Wasserfalle zusätzlich zur Kühlung des Wischgummigrundkörpers genutzt werden.
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Durch eine Abdichtung der Vernetzungsanlage zur Extrusionsdüse hin kann verhindert werden, dass das Schutzgas in Richtung des Extruders aus der Vernetzungsanlage entweicht kann. Insbesondere kann die Extrusionsdüse des Extruders dafür nach Außen abgedichtet in die Vernetzungsanlage münden.
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Durch die Vernetzungsanlage kann der Wischgummigrundkörper beispielsweise mittels Transportbändern hindurchgeführt werden.
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Darüber hinaus kann das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt c):
Schneiden des Wischgummigrundkörpers, insbesondere des Wischgummidoppelprofils, in einzelne Wischgummis, umfassen.
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Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit den Figuren und der Figurenbeschreibung verwiesen.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wischgummi welches durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist.
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Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Wischgummis wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, den Figuren und der Figurenbeschreibung verwiesen.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Wischerblatt, welches ein erfindungsgemäßes Wischgummi umfasst.
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Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Wischerblatts wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, den Figuren und der Figurenbeschreibung verwiesen.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
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1 einen schematischen Querschnitt durch ein Wischgummidoppelprofil zur Veranschaulichung einer bei herkömmlichen Herstellungsverfahren auftretenden, schwerkraftbedingten Verformung;
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2 einen schematischen Querschnitt durch ein Wischgummidoppelprofil, welches gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens derart einseitig mit Plasma behandelt wird, dass das Wischgummidoppelprofil durch das Plasma gegenüber der Schwerkraft abgestützt wird;
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3 einen schematischen Querschnitt durch ein Wischgummidoppelprofil, welches gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens derart zweiseitig mit Plasma behandelt wird, dass das Wischgummidoppelprofil durch das Plasma gegenüber der Schwerkraft in Schwebe gehalten wird;
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4a eine schematische Draufsicht auf eine Anlage zur Durchführung der in 3 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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4b eine schematische Seitenansicht der in 4a gezeigten Anlage;
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5 eine schematische Seitenansicht einer Anlage zur Durchführung einer speziellen Ausgestaltung der in 3 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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6 einen schematischen Ausschnitt einer mit einer Wasserfalle ausgestatteten Anlage zur Durchführung einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein Wischgummidoppelprofil 20, dessen Querschnittsform der Querschnittsform von zwei Wischgummis 10a, 10b beziehungsweise Wischgummiprofilen entspricht, die jeweils einen Wischlippenabschnitt 11a, 11b und einen Befestigungsabschnitt 12a, 12b aufweisen und die über die beiden Wischlippenabschnitte 11a, 11b miteinander verbunden sind. Um einzelne Wischgummis 10a, 10b zu erhalten, können derartige Wischgummidoppelprofile 20 an der Schnittkante S sowie in Längsrichtung des Profils 20 zerteilt werden, was mit dem Vorteil einher geht, dass in kurzer Zeit große Stückzahlen von Wischgummis 10a, 10b hergestellt werden können.
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1 illustriert, dass derartige Wischgummidoppelprofile 20 herkömmlicherweise in einer horizontalen Extrusionsrichtung, also derart extrudiert werden, dass die beiden Wischlippenabschnitte 11a, 11b nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist das Extrusionswerkzeug das entscheidende formgebende Element, das sämtliche Komplexitäten der Profilgeometrie abbildet. Die Elastomer- beziehungsweise Kautschukmischung weist beim Austritt aus dem Werkzeug in der Regel eine Temperatur von circa 90 °C bis 120 °C auf, bei der die Viskosität besonders niedrig ist. Die gestrichelte gebogene Linie veranschaulicht, dass dabei die Schwerkraft g nach dem Austritt des extrudierten Profils 20 aus dem Extrusionswerkzeug einen besonders hohen Einfluss auf die Form des Profils hat, was aufgrund der niedrigen Viskosität des Elastomermaterials in der Regel zu schwerkraftbedingten plastischen Verformungen, beispielsweise einem Durchhängen des Verbindungsbereiches der Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummidoppelprofils 20, führt. Derartige Verformungen werden während des Vernetzens beziehungsweise der Vulkanisation des Elastomermaterials beibehalten, so dass auch das vernetzte beziehungsweise vulkanisierte Wischgummi eine derartige Verformung aufweist, welche sich wiederum nachteilhaft auf dessen Wischqualität auswirkt.
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Die 2 und 3 zeigen schematische Querschnitte durch derartige Wischgummidoppelprofile 20, während der Durchführung von zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Die 2 und 3 veranschaulichen, dass in Verfahrensschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest ein Teilbereich des Wischlippenabschnitts beziehungsweise der Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummigrundkörpers, insbesondere Wischgummidoppelprofils 20, mit Plasma 2a, 2b wird. Durch das Plasma 2a, 2b wird dabei zum Einen die Elastomerkomponente des Wischgummigrundkörpers, insbesondere Wischgummidoppelprofils 20, in dem oder den plasmabehandelten Teilbereich/en 11a, 11b zumindest an der Oberfläche vernetzt, insbesondere schockvernetzt. Zum Anderen kann durch das Plasma 2a, 2b zumindest der oder die plasmabehandelte/n Teilbereich/e durch das Plasma gegenüber der Schwerkraft abgestützt und/oder in Schwebe gehalten werden.
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Die 2 und 3 zeigen, dass das Abstützen gegenüber der Schwerkraft dadurch erfolgt, dass Teilbereiche der Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummidoppelprofils 20 mittels mindestens einer auf die Unterseite des Verbindungsbereichs der beiden Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummidoppelprofils 20 ausgerichteten unteren Plasmadüse mit Plasma 2a behandelt wird. Da durch das Plasma 2a auf den bestrahlten Bereich von unten ein Druck erzeugt wird, kann der Einfluss der Schwerkraft durch das Plasma 2a der unteren Plasmadüse aufgehoben werden.
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Um zu vermeiden, dass durch den von der unteren Plasmadüse 2a ausgeübten Druck in Kombination mit der geringen Viskosität des Elastomers beziehungsweise Kautschukes zu einer Verformung nach oben kommen kann, kann es sinnvoll sein den betreffenden Bereich auch von oben mit Plasma 2b aus einer oberen Plasmadüse zu behandeln. Im Rahmen der in 3 gezeigten Ausführungsform werden daher die Teilbereiche der Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummidoppelprofils 20 zusätzlich zu einer unteren Plasmadüse 2a mit einer dazu gegenüberliegenden oberen Plasmadüse 2b behandelt, welche auf die Oberseite des Verbindungsbereichs der beiden Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummidoppelprofils 20 ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann der behandelte Bereich zwischen dem Plasma 2a, 2b der unteren und oberen Plasmadüse in Schwebe, und insbesondere in der in Verfahrensschritt a) ursprünglich ausgebildeten Ausformung, gehalten werden. Darüber hinaus kann dadurch auch eine Vernetzung, insbesondere Schockvernetzung, von oben stattfinden und die gewünschte Formstabilität noch schneller erreicht werden.
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Die 4a und 4b zeigen eine Ausführungsform einer zur Durchführung einer Inline-Plasma-Oberflächenvernetzung geeignete Anlage. Die 4a und 4b zeigen, dass in einem Verfahrensschritt a) ein Wischgummigrundkörper in Form eines Wischgummidoppelprofils 20 mittels eines Extruders 1 extrudiert wird. Direkt nach dem Austritt aus dem Extruder 1, insbesondere der Extrusionsdüse des Extruders 1, wird dabei das extrudierte Wischgummidoppelprofil 20 in eine Vernetzungsanlage geführt, welche eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Paaren von feststehenden Atmosphärendruckplasmadüsen 2a, 2b aufweist. Dabei weist jedes Atmosphärendruckplasmadüsenpaar 2a, 2b eine untere 2a und eine obere 2b, einander gegenüberliegend angeordnete Atmosphärendruckplasmadüse auf. Durch die Vielzahl von Atmosphärendruckplasmadüsenpaaren 2a, 2b können zum Einen – unter Beibehaltung einer ausreichenden Wechselwirkungszeit des Plasmas 2a, 2b mit der Elastomerkomponente des Wischgummidoppelprofils 20 – hohe Abzugsgeschwindigkeiten realisiert werden. Zum Anderen sind die Atmosphärendruckplasmadüsenpaare 2a, 2b dabei so positioniert, dass sie ein „Schwebekissen“ erzeugen, welches den gegenüber schwerkraftbedingter Deformation besonders empfindlichen mittleren Bereich des extrudierten Wischgummidoppelprofils 20, insbesondere die Wischlippenabschnitte 11a,11b, stützt beziehungsweise in Schwebe hält und gleichzeitig die Elastomerkomponente, aus welcher das Wischgummidoppelprofil 20 extrudiert ist, an der Oberfläche schockvernetzt. So kann sowohl ein Einfluss der Schwerkraft auf die niedrigviskose Elastomer- beziehungsweise Kautschukmasse unmittelbar nach dem Austritt des Doppelwischgummiprofils 20 aus der Extrusionsdüse des Extruders 1 vermieden als auch durch die Oberflächenvernetzung möglichst schnell eine ausreichende Formstabilität des Wischgummidoppelprofils 20 erreicht werden. Diese Plasmavernetzung findet dabei vorzugsweise so lange statt, bis die empfindlichen Profilbereiche 11a, 11b ausreichend vernetzt sind und der Schwerkrafteinfluss keine bleibende Verformung mehr zur Folge hat.
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Die 4a und 4b veranschaulichen weiterhin, dass das Wischgummidoppelprofil 20 mittels zwei Transportbändern 3 durch die Vielzahl von Atmosphärendruckplasmadüsenpaaren 2a, 2b hindurchgeführt wird. Um eine beidseitige Plasmabehandlung der Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummidoppelprofils 20 durch die Atmosphärendruckplasmadüsenpaaren 2a, 2b zu gewährleisten, liegen dabei die beiden Befestigungsabschnitte 12a, 12b des Wischgummidoppelprofils 20 jeweils auf einem der beiden Transportbänder 3 auf, so dass die sich dazwischen 12a, 12b erstreckenden Wischlippenabschnitte 11a, 11b des Wischgummidoppelprofils 20 beidseitig zugänglich sind.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer zur Durchführung einer Inline-Plasma-Oberflächenvernetzung geeignete Anlage. 5 zeigt, dass die Anlage einen Extruder 1 und eine Vernetzungsanlage 4 umfasst. Dabei umfasst die Vernetzungsanlage 4 neben einem Plasmatunnel aus einer Vielzahl von in Reihe angeordneten, feststehenden Atmosphärendruckplasmadüsenpaaren 2a, 2b einen Mikrowellentunnel 5.
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Innerhalb der Vernetzungsanlage 4 liegt dabei eine Schutzgasatmosphäre 4a vor, weshalb die Vernetzungsanlage 4 auch als Schutzgasvernetzungstunnel bezeichnet werden kann. Die Extrusionsdüse des Extruders 1 mündet dabei direkt in Vernetzungsanlage 4. Um ein Entweichen von Schutzgas aus der Vernetzungsanlage 4 und ein Eindringen von Sauerstoff in die Vernetzungsanlage 4 zu verhindern, ist die Vernetzungsanlage 4 an ihrem einen Ende mit einer Dichtung zur Abdichtung gegenüber der Extrusionsdüse des Extruders 1 ausgestattet. An ihrem anderen Ende kann die Vernetzungsanlage 4 durch eine in 6 gezeigte, in 5 nicht dargestellte Wasserfalle abgedichtet werden.
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5 veranschaulicht, dass mittels einer derartig ausgestalteten Anlage in Verfahrensschritt a) ein Wischgummidoppelprofil 20 direkt aus der Extrusionsdüse des Extruders 1 in den Plasmatunnel 2a, 2b der Vernetzungsanlage 4 hinein extrudiert werden kann, um die Plasmabehandlung von Verfahrensschritt b) durchzuführen. Nach dem Durchlaufen des Plasmatunnels 2a, 2b kann das bereits oberflächenvernetzte und damit ausreichend formstabile Wischgummidoppelprofil 20 dann in den Mikrowellentunnel 5 überführt werden, um das Wischgummidoppelprofil 20 in einem Verfahrensschritt b1) mit Mikrowellen zu bestrahlen und auszuvulkanisieren. Eine Mikrowellenvulkanisation ist dabei besonders vorteilhaft, da diese eine Erwärmung der innen liegenden nach der Plasmabehandlung gegebenenfalls noch unvernetzten Bereiche ermöglicht ohne dabei wie andere Vulkanisationsprozesse auf eine Wärmeleitung von Außen nach Innen über die bereits durch die Plasmabehandlung vernetzten, in der Regel schlecht Wärme leitenden Materialbereiche angewiesen zu sein.
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6 zeigt eine Wasserfalle 7 mit der die in den 4a bis 5 gezeigten Anlagen an ihrem Ausgangsende ausgestattet werden können, um ein Inline-Vernetzungsanlage 4 unter Schutzgasatmosphäre 4a zu realisieren. 6 zeigt, dass das Wischgummiprofil 20 nach der Plasmabehandlung und gegebenenfalls Mikrowellenbestrahlung mittels Transportrollen 3a transportiert werden kann. 6 zeigt, dass dabei die Wasserfalle derart ausgestaltet ist, dass das Wischgummiprofil 20 mittels einer Umlenkrolle 7a um eine das Schutzgas 4a einschließende Wandung der Vernetzungsanlage 4 direkt aus dem mit Schutzgas 4a gefüllten Raum der Vernetzungsanlage 4 in ein tiefer liegendes Wasserbecken 7b der Wasserfalle 7 hinein und wieder herausgeführt werden kann, wobei das Wasserbecken 7b der Wasserfalle 7 ein Entweichen des Schutzgases 4a aus der Vernetzungsanlage 4 verhindert. Vorteilhafterweise kann durch die Wasserfalle 7 zudem eine Kühlung des Wischgummidoppelprofils realisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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