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Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von vulkanisierbarem Kautschuk.
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Die Herstellung von vulkanisierbarem Kautschuk wie er für die Produktion von Gummi verwendet wird, d.h. von Kautschuk, der mit Zusatzstoffen versehen ist, die unter Hitzeeinwirkung eine Umwandlung des plastisch verformbaren Kautschuks in elastisch verformbaren Gummi bewirken, ist an sich bekannt. Hierbei wird eine Kautschukmasse mit Zusatzstoffen versehen, die für die Vulkanisierbarkeit notwendig sind. Bei der Ausgangsmasse kann es sich um einen beliebigen Kautschuk, z.B. Natur- oder Synthetikkautschuk, handeln. Typischerweise zugesetzte Chemikalien sind Schwefel, schwefelspendenden Stoffe wie z. B. Dischwefeldichlorid (S2Cl2), Katalysatoren (zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit) wie etwa 2-Mercaptobenzothiazol, Tetramethylthiuramdisulfid, Zinkoxid oder Fettsäuren. Andere Beispiele für verwendbare Chemikalien können Peroxide oder Metalloxide sein, wie z.B. MgO, ZnO oder PbO. Als Katalysator kann auch Ethylenthioharnstoff eingesetzt werden. Es können aber auch andere Zusatzstoffe verwendet werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Die für die Erzeugung der Vulkanisierbarkeit zugesetzten Chemikalien liegen zumeist als Pulver oder niederviskose Flüssigkeit vor, während die verwendeten Kautschuke im thermoplastischen Zustand als hochviskose Flüssigkeiten angesehen werden können. Dadurch ist eine für eine homogene Vulkanisation notwendige homogene Durchmischung von Kautschuk und Chemikalien nicht einfach zu erreichen. Vielmehr gelingt diese nur unter großen Aufwand in Innenmischern und Walzwerken.
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Da derartige Innenmischer und Walzwerke in der Einrichtung und im Betrieb teuer sind, ist die Herstellung von hochwertigem vulkanisierbarem Kautschuk auf vergleichsweise wenige Hersteller und Produktionsstätten beschränkt. Da die Errichtung von Innenmischern und Walzwerken technisch und wirtschaftlich komplex ist, gibt es Regionen in denen keine oder nur wenige Kapazitäten vorhanden sind, die hochwertigen vulkanisierbaren Kautschuk produzieren können.
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Da vulkanisierbarer Kautschuk nicht über weitere Strecken transportiert werden kann, ohne seine Eignung zur Herstellung von hochwertigem Gummi aufgrund von Hitzeeintrag und Erschütterungen während des Transports einzubüßen, ist es ohne das Vorhandensein zumindest eines Walzwerkes in der näheren Umgebung nicht möglich, hochwertige Gummiprodukte herzustellen. Eine Versorgung mit derartigen Gummiprodukten ist in solchen Regionen also nur über den Import, nicht aber mittels eigener Herstellung möglich.
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Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen vulkanisierbarer Kautschuk in einfacher und kostengünstiger Weise, d.h. insbesondere ohne Walzwerk, aus ohne Qualitätsverlust transportablen Materialien hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Eine Vorrichtung zum Herstellen eines vulkanisierbaren Kautschuks kann einen Mischextruder und eine Mehrzahl von Dosierextrudern aufweisen, die geeignet sind jeweils eine nicht vulkanisierbare Kautschukmasse dosiert in den Mischextruder einzuspeisen. Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen ersten Dosierextruder, der geeignet ist, eine erste nicht vulkanisierbare Kautschukmasse dosiert in den Mischextruder einzuspeisen und einen zweiten Dosierextruder auf, der geeignet ist, eine zweite nicht vulkanisierbare Kautschukmasse dosiert in den Mischextruder einzuspeisen. Hierbei ist der Mischextruder geeignet, in einem Mischabschnitt ein Gemisch aus den nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen herzustellen, wobei das Gemisch aus den nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen vulkanisierbar ist.
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Vulkanisierbarer Kautschuk wird also nicht dadurch hergestellt, dass Rohkautschuk (wobei Kautschuk hierbei jede thermoplastische Masse bezeichnen soll, die sich unter Beimischung von Zusatzstoffen, Erhitzung und/oder weiteren Verfahrensschritten in eine elastische Masse umwandelt) mit sämtlichen für die Vulkanisierbarkeit notwendigen Zusatzstoffen in einem Schritt vermengt wird. Vielmehr wird eine Kautschukmasse mit einem Teil der für die Vulkanisierbarkeit notwendigen Chemikalien in einem vorgelagerten Schritt in einem Walzwerk vermengt. Andere Teile der für die Vulkanisierbarkeit notwendigen Chemikalien werden weiteren Kautschukmassen beigefügt.
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Da die Kautschukmassen nur einen Teil der für die Vulkanisierbarkeit notwendigen Chemikalien aufweisen, sind sie im produktionsüblichen Sinn nicht vulkanisierbar. Keine der Kautschukmassen wandelt sich also unter Hitzeeinwirkung in Gummi oder eine ähnliche elastische Masse um. Dadurch ist es möglich, die Kautschukmassen separiert voneinander über weitere Strecken zu transportieren, insbesondere zu verschiffen.
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Vulkanisierbarkeit des Kautschuks stellt sich erst ein, wenn die in den nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen enthaltenen Chemikalien zusammen in homogener Mischung in dem Kautschuk vorliegen. Hierzu müssen die nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen miteinander vermischt werden. Im Gegensatz zum Einmischen von Pulver und/oder Flüssigkeiten in Kautschuk, das nur in einem Walzwerk mit genügend hoher Qualität vorgenommen werden kann, lassen sich die Kautschukmassen relativ leicht miteinander vermischen, da sie (in etwa) die gleiche Viskosität aufweisen. Es entsteht also ein homogenes Gemisch, das vulkanisierbar ist.
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Die Mischung der Kautschukmassen geschieht im Mischabschnitt des Mischextruders, der im Wesentlichen aus dem Bereich besteht, in dem Extrudat von der Extruderschnecke durchmischt, erhitzt und gefördert wird. Dieser Mischabschnitt ist in jedem gängigen Mischextruder geeignet, eine Mehrzahl von Kautschukmassen, insbesondere zwei Kautschukmassen, zu einem homogenen Kautschukgemisch zu durchmischen. Damit werden auch die in den Kautschukmassen enthaltenen Chemikalien homogen in dem Gemisch verteilt, wodurch der Kautschuk vulkanisierbar wird und die zur Vulkanisation erforderlichen Bestandteile gemäß der Rezepturvorgabe und mit den darin enthaltenen zulässigen Gewichtstoleranzen von vorzugsweise unter 3 Prozent homogen in der Mischung verteilt werden. Der Stoffgehalt der verschiedenen Chemikalien variiert im fertigen Gemisch also um weniger als 3 Prozent.
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Insbesondere ist es nicht notwendig, dem Gemisch weitere Zusatzstoffe hinzuzufügen, um die Vulkanisierbarkeit herbeizuführen. Bereits das allein aus den nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen bestehende Gemisch ist vulkanisierbar.
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Ein einfaches Einfüllen der beiden Kautschukmassen in den Mischextruder, z.B. durch kontinuierliche Zugabe der Kautschukmassen in Streifenform oder dergleichen, würde aber wegen des durch die Drehung der Extruderschnecke stattfindenden Selbsteinzuges zu einem ständig variierenden Verhältnis der Kautschukmassen und damit der jeweiligen Zusatzstoffe im gemischten Kautschuk führen. Damit wären nicht tolerierbare Qualitätsschwankungen verbunden.
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Aus diesem Grund erfolgt die Zuführung der Kautschukmassen jeweils über einen Dosierextruder, der geeignet ist, Extrudat (in diesem Fall also nicht vulkanisierbare Kautschukmasse) mit einer bestimmten Rate auszugeben. Auf diese Weise gelangt eine kontrollierbare Menge jeder Kautschukmasse in den Mischextruder, wodurch vulkanisationsfähiger Kautschuk mit Eigenschaften hergestellt werden kann, die zeitlich konstant sind.
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Durch die Auftrennung der die Vulkanisierbarkeit auslösenden Chemikalien in wenigstens zwei Komponenten und die separate Vermischung dieser Komponenten mit Kautschukmassen, durch das Verwenden von Dosierextrudern zum kontrollierten Einfüllen dieser nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen in einen Mischextruder und durch die Verwendung des Mischextruders für die Durchmischung der Kautschukmassen und damit für die Herstellung von vulkanisiertem Kautschuk wird es ermöglicht, auch in Regionen, in denen keine Walzwerke zur Verfügung stehen, hochqualitativen vulkanisierbaren Kautschuk zu produzieren. Dies ist zunächst der Transportfähigkeit der nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen geschuldet, die eine Belieferung mit Ausgangsstoffen für die Produktion von vulkanisierbarem Kautschuk ermöglichen. Zum anderen ist aber auch der einfache Aufbau der Mischanlage aus handelsüblichen Dosier- und Mischextrudern ausschlaggebend, die wesentlich günstiger und einfacher zu bedienen sind, als ein Walzwerk.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung zwei Dosierextruder zum Zuführen von zwei mit entsprechenden Chemikalien versetzten Kautschukmassen auf. Dies ist ausreichend, um eine Trennung der Chemikalien zur Erzeugung von nicht vulkanisierbaren und deshalb transportfähigen Kautschukmassen zu ermöglichen. Zudem ist bei der Verwendung von nur zwei Dosierextrudern der Aufbau der Vorrichtung relativ einfach.
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Die Dosierextruder können geeignet sein, die nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen kontinuierlich in den Mischextruder einzuspeisen. Der Mischextruder kann geeignet sein, das Gemisch durch Mischen der nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen kontinuierlich herzustellen. Die Vorrichtung kann also in einfacher Weise im Endlosbetrieb betrieben werden. Dies garantiert eine hohe Produktionsrate von vulkanisierbarem Kautschuk.
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Zumindest einer der Dosierextruder kann eine volumetrische Pumpe, vorzugweise eine Zahnradpumpe, aufweisen, die geeignet ist, ein vorgegebenes Volumen der jeweiligen nicht vulkanisierbaren Kautschukmasse pro Zeiteinheit in den Mischextruder einzuspeisen. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei unterschiedlichen Füllraten der Dosierextruder von diesen stets das gleiche Volumen an Kautschukmasse pro Zeit in den Mischextruder eingespeist wird. Insbesondere eignen sich am Auslass der Dosierextruder angeordnete Zahnradpumpen dazu, kontrolliert vorgegebene Volumina von Extrudat der Dosierextruder auch unter Druck in den Mischextruder einzupressen, ohne dass die Dosierextruder diesem Druck ausgesetzt sind. Dadurch wird ein Mischen der Kautschukmassen unter Druckbedingungen ermöglicht, ohne dass eine aufwändige Anpassung der Dosierextruder notwendig ist.
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Die Verfahrenslänge der Dosierextruder kann zwischen dem 3-fachen und 10-fachen (mit volumetrischer Pumpe) oder dem 6-fachen und 14-fachen (ohne volumetrische Pumpe) eines Schneckendurchmessers der Dosierextruder liegen. Die Dosierextruder können also besonders kurz ausgebildet werden, was die Anschaffungskosten der Vorrichtung zum Herstellen von vulkanisiertem Kautschuk verringert. Die Dosierextruder können beispielsweise auch Verfahrenslängen bzw. Förderstrecken zwischen dem 1-fachen und 20-fachen, dem 5-fachen und 15-fachen, oder dem 8-fachen und 12-fachen des Schneckendurchmessers aufweisen.
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Eintrittsstellen für die Kautschukmassen in den Mischabschnitt des Mischextruders können derart nah aneinander angeordnet sein, dass der durch das Mischen erfolgte Wärmeeintrag in die Kautschukmassen gleich ist. Die Eintrittsstellen können z.B. einander gegenüberliegend bzw. entlang des gleichen Umfangs um den Mischabschnitt angeordnet sein. Der Abstand kann weniger als das 3-fache, 5-fache oder 7-fache des (mittleren) Schneckendurchmessers des Mischextruders betragen. Eine benachbarte Anordnung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Kautschukmassen beim Einfüllen in den Mischextruder in etwa die gleiche Viskosität aufweisen. Bei gleichem Wärmeeintrag bleibt die Viskosität der Kautschukmassen auch während des Mischens (in etwa) gleich, wodurch der Mischprozess vereinfacht wird.
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Die Eintrittsstellen für die Kautschukmassen in den Mischabschnitt des Mischextruders können aber auch derart voneinander beabstandet sein, dass durch das Mischen ein unterschiedlicher Wärmeeintrag in die Kautschukmassen erfolgt. Der Abstand kann mehr als das 3-fache, 5-fache oder 7-fache des (mittleren) Schneckendurchmessers des Mischextruders betragen. Dies ist dann von Vorteil, wenn die Kautschukmassen, z.B. wegen unterschiedlicher Zusatzstoffe oder wegen unterschiedlicher Verfahrenslängen der Dosierextruder beim Einfüllen in den Mischextruder unterschiedliche Viskosität aufweisen. Dann kann durch eine unterschiedlich lange Verweildauer im Mischabschnitt, der durch die beabstandeten Eintrittsstellen verursacht ist, die Viskosität durch unterschiedlichen Wärmeeintrag angepasst werden. Hierdurch wird der Mischprozess erleichtert.
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Eintrittsstellen für die Kautschukmassen in den Mischabschnitt des Mischextruders können einander gegenüberliegend oder gleichseitig angeordnet sein. Auch können Schneckenachsen der Dosierextruder parallel zueinander angeordnet sein oder einen Winkel einschließen. Hierdurch kann die Vorrichtung optimal an Platzbedürfnisse angepasst werden.
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Zumindest einer der Dosierextruder kann ein Einschneckenextruder sein. Der Mischextruder kann ein gleichsinnig oder gegensinnig drehender Zweischneckenextruder sein und eine Verfahrenslänge des 6-fachen bis 34-fachen des mittleren Schneckendurchmessers der Schnecken des Zweischneckenextruders aufweisen. Der Mischextruder kann aber auch ein Einschneckenextruder mit einer Verfahrenslänge des 6-fachen bis 24-fachen des Schneckendurchmessers sein und kann vorzugsweise als Stift-Extruder, Convert-Extruder, Stift-Convert-Extruder, Stift-Convert-Vakuumextruder oder Vakuumextruder ausgebildet sein. Der Mischextruder kann auch ein Planetwalzenextruder, ein Mehrschneckenextruder oder ein Ringextruder sein. Sowohl die Dosierextruder als auch die Mischextruder können also prinzipiell bekannte Extruder verschiedenster Ausgestaltung sein. Einzig ausschlaggebend ist hierbei die Eignung der Dosierextruder die Kautschukmassen dosiert in den Mischextruder einfüllen zu können und die Eignung des Mischextruders allein aus diesen nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen durch Mischen einen vulkanisierbaren Kautschuk zu erzeugen.
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Es kann sich bei einer ersten der nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen um mit Schwefel und einem Aktivator, vorzugsweise Zinkoxid, versetzten Kautschuk, vorzugsweise Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, EPDM, handeln. Bei einer zweiten der nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen kann es sich um den mit einem Beschleuniger, vorzugsweise mit 2-Mercaptobenzothiazol, versetzten Kautschuk handeln. Die nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen können also aus handelsüblichen Substanzen hergestellt werden.
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Ein Verfahren zum Erzeugen eines vulkanisierbaren Kautschuks aus einer Mehrzahl von nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen, vorzugsweise aus einer ersten nicht vulkanisierbaren Kautschukmasse und einer zweiten nicht vulkanisierbaren Kautschukmasse kann umfassen: dosiertes Einspeisen der nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen durch eine Mehrzahl von Dosierextrudern in einen Mischextruder; und Herstellen eines Gemischs aus den nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen in einem Mischabschnitt des Mischextruders, wobei das Gemisch aus den nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen vulkanisierbar ist.
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Mit einem derartigen Verfahren lässt sich vulkanisierbarer Kautschuk in großer räumlicher Entfernung von einem Walzwerk herstellen.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Es versteht sich aber von selbst, dass die Erfindung hierdurch nicht eingeschränkt wird. Die Erfindung ist vielmehr nur durch die Ansprüche definiert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen von vulkanisierbarem Kautschuk; und
- 2 ein schematisches Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Herstellen von vulkanisierbarem Kautschuk.
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In der 1 ist schematisch eine Vorrichtung 100 zum Herstellen von vulkanisierbarem Kautschuk aus zwei nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen gezeigt. Die Beschränkung auf zwei Kautschukmassen dient hier nur der Vereinfachung der Beschreibung. Es versteht sich von selbst, dass auch Vorrichtungen denkbar sind, die mehr als zwei nicht vulkanisierbare Kautschukmassen verwenden. Das Zusetzen von weiteren Komponenten während des Mischvorgangs, ist aber in keinem Fall notwendig, um aus den nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen den vulkanisierbaren Kautschuk zu erzeugen.
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Der Begriff „vulkanisierbar“ bezeichnet hierbei die Eigenschaft einer Masse mittels einer der bekannten, produktionsüblichen Vulkanisationsmethoden wie der Schwefelvulkanisation, einer Vulkanisation mit Peroxiden oder Metalloxiden oder bloßem Hitzeeintrag von einem plastisch verformbaren Zustand in einen elastischen Zustand gebracht zu werden. „Vulkanisierbarer Kautschuk“ bezeichnet in diesem Sinne jede plastisch verformbare Masse, die durch einen vorgegebenen Prozess in eine elastisch verformbare Masse umgewandelt werden kann. Weder „vulkanisierbar“ noch „Kautschuk“ sollen deshalb als Einschränkung auf ein bestimmtes Verfahren oder eine bestimmte Materialklasse verstanden werden. Umgekehrt wird mit „nicht vulkanisierbar“ zum Ausdruck gebracht, dass eine produktionsübliche Vulkanisation noch nicht durchgeführt werden kann, weil die Masse die für die Vulkanisationseignung notwendigen Zusatzstoffe noch nicht vollständig enthält.
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Die nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen, die als Ausgangsstoffe für die Herstellung von vulkanisierbarem Kautschuk dienen, enthalten hierbei jeweils einen Anteil der die Vulkanisation ermöglichenden Zusatzstoffe bzw. Chemikalien, der für sich allein genommen aber keine Vulkanisation erlaubt. Dass eine derartige Aufteilung möglich ist, ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiele für derartige Mischungen könnte eine schwefelvernetzende Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) Mischung sein, welche in zwei Teilmischungen aufgeteilt wird, wobei die eine Teilmischung Schwefel und den Aktivator Zinkoxid, nicht jedoch den Beschleuniger 2-Mercaptobenzothiazol enthält, während die andere Teilmischung den Beschleuniger 2-Mercaptobenzothiazol, nicht jedoch den Aktivator und den Schwefel enthält.
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Die Vorrichtung 100 weist einen Mischextruder 110, einen ersten Dosierextruder 120 und einen zweiten Dosierextruder 130 auf. Eine erste nicht vulkanisierbare Kautschukmasse wird in den ersten Dosierextruder 120 eingefüllt und von diesem über eine erste Eintrittsstelle 114 in einen Mischabschnitt 112 des Mischextruders 110 ausgegeben. In gleicher Weise gibt ein zweiter Dosierextruder 120 eine zweite nicht vulkanisierbare Kautschukmasse über eine zweite Eintrittsstelle 116 in den Mischabschnitt 112 ab.
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Die Dosierextruder 120, 130 können hierbei beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Extruder sein, z.B. Einschneckenextruder, die geeignet sind, die Kautschukmassen in dosierter Form, d.h. mit einer vorgegebenen oder vorgebbaren Ausstoßrate auszugeben. Die Ausgabe erfolgt hierbei vorzugsweise kontinuierlich, um die Vorrichtung 100 im Endlosbetrieb betreiben zu können.
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Die Förderung kann z.B. allein durch die Bewegung der Extruderschnecke geschehen, wenn der Ausstoß im Mischextruder 110 ausreichend schnell abgeführt wird bzw. die Viskosität der Massen im Mischabschnitt 112 ausreichend gering ist, um den Eintritt von Kautschukmasse nicht zu behindern.
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Die Dosierextruder 120, 130 können aber auch mit volumetrischen Pumpen versehen sein, die ein exakt definierbares Volumen der Kautschukmassen pro Zeit aus den Dosierextrudern 120, 130 ausstoßen. Hierzu eignen sich insbesondere Zahnradpumpen, die ein durch die Drehgeschwindigkeit der Zahnräder definiertes Volumen pro Zeit ausstoßen. Hierdurch wird ein zeitlich variierendes Massenvolumen am Eingang der Pumpe zwischengepuffert und in einen zeitlich konstanten Volumenstrom umgewandelt. Dies empfiehlt sich vor allem dann, wenn die nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen gegen Druck in den Mischabschnitt 112 eingebracht werden müssen, der z.B. aufgrund der Verdrängung von hochviskoser Masse im Mischabschnitt 112 durch neu einströmende Masse aufgebaut wird. Durch die Zahnradpumpe wird dennoch weiter ein konstanter Volumenstrom eingespeist.
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Verfahrenslängen der Dosierextruder 120, 130 können hierbei vergleichsweise kurz ausgebildet sein, da sie hauptsächlich der dosierten Zuführung der Kautschukmassen, nicht aber der Aufbereitung der Kautschukmassen dienen. Verfahrenslängen können z.B. zwischen dem 1-fachen und 20-fachen, dem 5-fachen und 15-fachen, oder dem 8-fachen und 12-fachen des Schneckendurchmessers liegen. Für Dosierextruder 120, 130, die mit Zahnradpumpe laufen, empfiehlt sich eine Verfahrenslänge zwischen dem 3-fachen und 10-fachen eines Schneckendurchmessers der Dosierextruder für solche ohne Zahnradpumpe zwischen dem 6-fachen und 14-fachen. Die Verwendung einer Zahnradpumpe erlaubt es also auch, die Dosierextruder 120, 130 kompakter auszugestalten.
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Die Positionen der Eintrittsstellen 114, 116, über die die Kautschukmassen in den Mischabschnitt 112 des Mischextruders 110 eingebracht werden, können entsprechend der räumlichen Gegebenheiten, der Funktionsweise der Dosierextruder 120, 130 und/oder der Eigenschaften der nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen gewählt werden. So ist es z.B. wie gezeigt möglich, die Eintrittsstellen 114, 116 einander gegenüberliegend anzuordnen. Alternativ ist es aber auch möglich, die Eintrittsstellen 114, 116 nebeneinander oder an beliebigen Stellen des Mischextruders 110 vorzusehen.
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Durch den Abstand zwischen den Eintrittsstellen 114, 116 entlang der Verfahrenslänge des Mischextruders 110 kann aber auch die Viskosität der nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen im Mischabschnitt 112 beeinflusst werden. Liegen die Eintrittsstellen 114, 116 benachbart zueinander, z.B. näher als das 5-fache des Schneckendurchmessers des Mischextruders 110 zueinander, d.h. speisen sie die Kautschukmassen in etwa an der gleichen Stelle entlang der Verfahrenslänge des Mischextruders 110 ein, so wird beiden Kautschukmassen beim Durchlaufen des Mischabschnitts 112 die gleiche, aufgrund des Mischvorgangs entstehende Wärmemenge zugeführt. Hierdurch ändert sich aufgrund der thermoplastischen Eigenschaften der Kautschukmassen die Viskosität beider Massen in etwa gleich. Bei gleicher Viskosität beim Eintritt in den Mischabschnitt 112 bleibt die Viskosität also in etwa gleich, wodurch das Mischen vereinfacht wird.
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Ist andererseits die Viskosität der Kautschukmassen bei Austritt aus den Dosierextrudern 120, 130 unterschiedlich, so kann sie durch entlang der Verfahrenslänge beabstandet angebrachte Eintrittsfenster 114, 116 angeglichen werden, indem die festere Kautschukmasse zuerst in den Mischextruder 110 gegeben wird und die weichere Kautschukmasse später zugeführt wird. Hierdurch haben beide Massen beim Mischen in etwa die gleiche Viskosität, wodurch das Mischen vereinfacht wird.
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In der 1 sind die Dosierextruder 120, 130 als derart angeordnet gezeigt, dass die Achsen ihrer Schnecken einen spitzen Winkel einschließen. Die Dosierextruder 120, 130 können aber in beliebiger Weise an den Mischextruder 110 angeschlossen sein, z.B. mit paralleler oder antiparalleler Schneckenausrichtung. Die Dosierextruder 120, 130 können zum Beispiel auch senkrecht an den Mischextruder 110 angeschlossen sein. Die exakte Ausgestaltung der Vorrichtung 100 kann deshalb an die jeweiligen Räumlichkeiten angepasst werden.
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Der Mischextruder 110 ist geeignet, die in ihn eingebrachten, nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen zu einem homogenen Gemisch zu vermischen. Dadurch werden auch die in den Kautschukmassen enthaltenen Zusatzstoffe bzw. Chemikalien homogen im Gemisch verteilt, wodurch der resultierende Kautschuk vulkanisierbar wird.
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Der Mischextruder 110 kann dabei ein beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter Extruder sein, der in der Lage ist, diese Durchmischung durchzuführen. Zum Beispiel kann der Mischextruder 110 ein gleichsinnig oder gegensinnig drehender Zweischneckenextruder sein und eine Verfahrenslänge des 6-fachen bis 34-fachen des mittleren Schneckendurchmessers der Schnecken des Zweischneckenextruders aufweisen. Der Mischextruder 110 kann aber auch ein Einschneckenextruder mit einer Verfahrenslänge des 6-fachen bis 24-fachen des Schneckendurchmessers sein und kann vorzugsweise als Stift-Extruder, Convert-Extruder, Stift-Convert-Extruder, Stift-Convert-Vakuumextruder oder Vakuumextruder ausgebildet sein. Der Mischextruder 110 kann auch ein Planetwalzenextruder, ein Mehrschneckenextruder oder ein Ringextruder sein.
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Das von dem Mischextruder 110 ausgegebene Extrudat, d.h. der vulkanisierbare Kautschuk, kann dabei direkt in Form gebracht und vulkanisiert werden. Dadurch wird die Herstellung von Gummiprodukten im Endlosbetrieb direkt im Anschluss an die Produktion des vulkanisierbaren Kautschuks ermöglicht. Der vulkanisierbare Kautschuk kann aber auch über kürzere Strecken transportiert werden, die seine Eigenschaften nicht beeinträchtigen, um an einem anderen Ort in Form gebracht und vulkanisiert zu werden.
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Die 2 ist eine Darstellung eines schematischen Ablaufdiagrams eines Verfahrens, wie es zur Herstellung von vulkanisierbarem Kautschuk aus nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen, wie sie oben beschrieben wurden, verwendet werden kann.
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Bei S110 wird eine erste nicht vulkanisierbare Kautschukmasse durch einen ersten Dosierextruder in einen Mischextruder auf dosierte Weise eingespeist. Bei S120 wird eine zweite nicht vulkanisierbare Kautschukmasse durch einen zweiten Dosierextruder in den Mischextruder auf dosierte Weise eingespeist.
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Bei S130 wird in einem Mischabschnitt des Mischextruders ein Gemisch aus der ersten nicht vulkanisierbaren Kautschukmasse und aus der zweiten nicht vulkanisierbaren Kautschukmasse hergestellt. Dieses Gemisch ist bereits ohne den Zusatz weiterer Komponenten vulkanisierbar.
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Durch die oben beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren ist es also bei Bereitstellung der entsprechenden nicht vulkanisierbaren Kautschukmassen möglich, vulkanisierbaren Kautschuk in einfacher und relativ kostengünstiger Weise herzustellen. Da die benötigten nicht vulkanisierbaren Kautschuke über weite Strecken transportfähig sind, wird dadurch die weltweite Herstellung von hochwertigem vulkanisierbarem Kautschuk ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung zum Herstellen von vulkanisierbarem Kautschuk
- 110
- Mischextruder
- 112
- Mischabschnitt
- 114
- Erste Eintrittsstelle
- 116
- Zweite Eintrittsstelle
- 120
- Erster Dosierextruder
- 130
- Zweiter Dosierextruder
