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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischung. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und die Verwendung der Vorrichtung.
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Aufgrund der momentanen Entwicklungen in der Kautschukindustrie - insbesondere bei der Reifenherstellung - die Herstellungsprozesse vollständig zu automatisieren, wachsen die Qualitätsanforderungen an das jeweilige Kautschukprodukt ständig. Insbesondere von Bedeutung sind das Gewicht und geometrische Maße der extrudierten Kautschukmischung, welche häufig in Form eines Endlos-Streifens als sogenanntes Kautschukprofil vorliegt. Bei der Extrusion wird eine angemischte Kautschukmischung beispielsweise mittels der Schnecken in einem Zweischnecken-Extruders extrudiert und anschließend mittels einer Formeinheit wie beispielsweise einer Vor- und Endschablone zu einem Kautschukprofil ausgeformt.
Abweichungen von den geometrischen Maßen oder zu große Schwankungen beim Gewicht des Kautschukprofils führen häufig dazu, dass ein großer Teil des Kautschukprofils verworfen werden muss und somit die Umwelt unnötig belastet oder den Produktionsprozess verlängert.
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Eine primäre Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht daher darin, ein Verfahren zum Herstellen einer extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischung bereitzustellen, welches die vorstehend beschriebenen bekannten Nachteile nicht aufweist und ein automatisiertes Extrudieren einer Kautschukmischung zu einem Kautschukprofil ermöglicht. Insbesondere war es eine Aufgabe, Kautschukmischungen zu extrudieren, sodass sich ihr vorbestimmtes Gewicht oder ihre vorbestimmten Maße genauer einstellen lassen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischung, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- A) Herstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mittels eines Mischers oder Bereitstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung,
- B) Kontaktloses Temperieren der in Schritt a. hergestellten oder bereitgestellten schwefelvernetzbaren Kautschukmischung in einer Temperiereinheit auf mindestens 40 °C,
- C) Optionales Messen der Temperatur der in Schritt B) temperierten Kautschukmischung, bevorzugt in der Temperiereinheit,
und
- D) Zufüttern der in Schritt B) temperierten und in Schritt C) gemessenen schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mit einer Temperatur von 35°C oder mehr in eine Extrusionseinheit und Extrudieren der zugefütterten Kautschukmischung in der Extrusionseinheit.
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Es ist eine große Leistung der vorliegenden Erfindung festgestellt zu haben, dass durch eine Erhöhung der Temperatur einer Kautschukmischung vor dem Extrudieren in einer Extrusionseinheit insbesondere die Metergewichtsschwankungen des mittels der Extrusionseinheit hergestellten Kautschukprofils reduziert werden können. Dabei können die Abweichungen vom anvisierten Sollwert des Metergewichts durch das Erwärmen auf mindestens 40 °C vor der Extrusionseinheit in Schritt B) eines erfindungsgemäßen Verfahrens halbiert werden. Eine solche Halbierung der Abweichungen von dem Sollwert des Metergewichts resultiert in einer Erhöhung der Produktivität von mindestens 5 % im Vergleich zu nicht erfindungsgemäßen verfahren ohne Temperieren wie in Schritt B) und somit zu einer erheblichen Entlastung der Umwelt. Eine Temperiereinheit, die dazu ausgelegt, ist eine sich in der Temperiereinheit befindliche schwefelvernetzbare Kautschukmischung auf mindestens 60 °C oder gar über 80 °C zu erwärmen, verkleinert die besagten Abweichungen noch weiter.
Zusätzlich können aufgrund des Temperieren in Schritt B) nicht nur die Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts reduziert werden, sondern überraschenderwiese auch die in der Extrusionseinheit auftretenden Drücken und Druckschwankungen der Kautschukmischung oder die Antriebsleistung der zur Extrusion der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit verwendete Extruderschnecke der Extrusionseinheit in einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie nachstehend als bevorzugt beschrieben. Die Druckreduktion führt zu Energieeinsparungen und geringen Temperaturschwankungen und somit zu gleichmäßigeren geometrischen Maßen. Zusätzlich können die Abweichungen der geometrischen Maße vom anvisierten Querschnitt des Kautschukprofils reduziert werden. Zur Einstellung besonderer geometrischer Maße umfasst eine in der Kautschukindustrie übliche Extrusionseinheit eine Ausformkomponente, beispielsweise eine Endschablone, welche die extrudierte Kautschukmischung in die gewünschte geometrische Form mit den entsprechend geometrischen Maßen ausformt. Die so entstandene extrudierte und ausgeformte Kautschukmischung ist ein Kautschukprofil. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst daher standardgemäß eine Extrusionseinheit eine vorstehend beschriebene Ausformkomponente, sodass das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines ausgeformten Kautschukprofil ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „schwefelvernetzbare Kautschukmischung“ insbesondere eine schwefelvernetzbare Kautschukfertigmischung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „kontaktloses Temperieren einer Mischung“, dass die Mischung über Wärmestrahlung, beispielsweise in einem Ofen, erhitzt wird. Eine andere Erwärmungsart über Wärmeleitung oder Konvektion ist auch möglich, jedoch umfasst der Ausdruck „Kontaktloses Temperieren“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung zumindest ein Temperieren mittels Wärmestrahlung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „eine der Einheit A nachgeschaltete Einheit B“, dass die Kautschukmischung zur Herstellung des Kautschukprofils erst die Einheit A passiert und dann die Einheit B. Besonders bevorzugt ist es, wenn sich die Extrusionseinheit in einer nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung direkt an die Temperiereinheit anschließt, damit die Temperatur der Kautschukmischung zwischen der Temperier- und der Extrusionseinheit nicht sinkt, insbesondere nicht um 5 °C sinkt.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „Temperieren einer Kautschukmischung“ jegliche Handlung, welche eine signifikante Abweichung des natürlichen Abkühlverhaltens einer Kautschukmischung bei einer gegebenen Umgebungstemperatur von 25°C bewirkt, hierzu gehört sowohl ein Heizen, beispielsweise mittel Heizelementen, als auch ein gegenüber dem natürlichen Abkühlverhalten verlangsamtes Abkühlen der Kautschukmischung, bevorzugt jedoch ein Heizen. Ein natürliches Abkühlverhalten einer Kautschukmischung ist hierbei insbesondere die Temperaturanpassung einer erhitzten Kautschukmischung an die Umgebungstemperatur aufgrund des thermodynamischen Gleichgewichts. Der Ausdruck „Temperieren einer Kautschukmischung“ umfasst somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht das Erwärmen einer Kautschukmischung, welche eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist, bis hin zu Umgebungstemperatur.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „Herstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung“ bevorzugt insbesondere das Herstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukfertigmischung.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt E) umfasst und wobei der Schritt E) bevorzugt mittels einer Regelungseinheit wie nachstehend für eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben durchgeführt wird:
- E) Regeln der Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und/oder
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und/oder
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und/oder
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass diese Regelung eine ständig hohe Qualität des extrudierten Kautschukprofils nach der Extrusionseinheit bietet. Dies ist nachstehend in größerem Detail beschrieben.
Durch die Temperaturmessung in Schritt C) wird sichergestellt, dass die Kautschukmischung ausreichend erhitzt wurde, damit die vorbestimmte Temperatur von mindestens 40 °C erreicht wurde. Die Temperaturmessung wird daher bevorzugt in der Temperiereinheit durchgeführt.
Aufgrund der Regelung in Abhängigkeit der vorstehend beschriebenen Parameter braucht nur die Oberfläche der Kautschukmischung ermittelt werden, was einen erheblichen prozesstechnischen Vorteil bei der Automatisierung und dem Erreichen der gewünschten Gewichts- und Formschwankungen darstellt. Der Einsatz der Temperaturmessung als Regelgröße für die Senkung der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit stellt somit eine große Leistung der vorliegenden Erfindung dar.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt E) umfasst und wobei der Schritt E) bevorzugt mittels einer Regelungseinheit wie nachstehend für eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben durchgeführt wird:
- E) Regeln der Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit oder
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit oder
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit oder
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die Regelungseinheit während der Extrusion ständig und vollautomatisch sicherstellen kann, dass die Kautschukmischung oder deren Oberfläche beim Eintritt in die Extrusionseinheit 40 °C oder einen gewünschten höheren Temperaturwert aufweist, damit die besagte Antriebsleistung, der Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit, die Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit oder die Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung reduziert wird. Eine entsprechende Regelungseinheit weist die im Stand der Technik bekannten Komponenten einer Standard- Regelungseinheit auf und ermöglicht somit eine vollständige Automatisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei verbesserter Qualität des Gewichts und der Geometrie des entstehenden Kautschukprofils wie vorstehend beschrieben.
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Die Kautschukmischung, deren Temperatur in Schritt C) gemessen wird und wie vors- oder nachstehend beschrieben geregelt wird, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt die Kautschukmischung in der Temperiereinheit oder die Kautschukmischung unmittelbar vor dem Zufüttern in die Extrusionseinheit oder nachstehend beschriebene Zuführeinheit.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt E) umfasst und wobei der Schritt E) bevorzugt mittels einer Regelungseinheit wie nachstehend für eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben durchgeführt wird:
- E) Regeln der Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt E) umfasst und wobei der Schritt E) bevorzugt mittels einer Regelungseinheit wie nachstehend für eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben durchgeführt wird:
- E) Regeln der Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene Regelung der Regelungseinheit alle Reglungsparameter zur Vermeidung einer zu hohen Temperatur in der Extrusionseinheit umfasst. Lokale Temperaturerhöhungen in der Extrusionseinheit von über 120 °C werden somit aufgrund des Temperierens in Schritt B) vermieden. Dies reduziert die Abweichungen des Metergewichts oder der Form des Kautschukprofils erheblich.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt E) umfasst und wobei der Schritt E) bevorzugt mittels einer Regelungseinheit wie nachstehend für eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben durchgeführt wird:
- E) Regeln der Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene Regelung der Regelungseinheit alle Reglungsparameter zur Verringerung der Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts des extrudierten Kautschukprofils umfasst.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt E) umfasst und wobei der Schritt E) bevorzugt mittels einer Regelungseinheit wie nachstehend für eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben durchgeführt wird:
- E) Regeln der Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit.
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Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die in Schritt B) temperierte schwefelvernetzbare Kautschukmischung in der Temperiereinheit zumindest teilweise eine Temperatur im Bereich von 40°C bis 150°C aufweist, bevorzugt im Bereich von 50°C bis 110°C.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass insbesondere bei diesen Temperaturen besonders geringe Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts wie vorstehend beschrieben auftritt.
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Besonders bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben oder insbesondere wie vorstehend als besonders bevorzugt beschrieben, wobei die in Schritt D) zugefütterte schwefelvernetzbare Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zumindest teilweise eine Temperatur im Bereich von 20 °C bis 150 °C aufweist, bevorzugt im Bereich von 30 °C bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 40 °C bis 80 °C, und/oder einen Druck im Bereich von 5 bis 150 bar aufweist, bevorzugt im Bereich von 70 bis 110 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 105 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 93 bis 100 bar.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass insbesondere bei diesen Temperaturen und Drücken besonders geringe Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts wie vorstehend beschrieben auftritt.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei
- - die schwefelvernetzbare Kautschukmischung beim Messen in Schritt C) eine Mooney-Viskosität [ML1+4 bei 100°C] im Bereich von 40 MU bis 150 MU aufweist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die Temperiereinheit auch Kautschukmischungen wie vorstehend beschrieben zu einem Kautschukprofil mit einer hohen Qualität und Formstabilität wie vorstehend beschrieben extrudiert werden können.
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Bevorzugt ist Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Temperiereinheit und/oder die Extrusionseinheit Messsensoren umfasst, wobei einer oder mehrere der Messsensoren die Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Schritt C) ermittelt und/oder in einem weiteren Verfahrensschritt die Temperatur und den Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit ermittelt.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist nachstehend in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren den folgenden Schritt A0) umfasst, welcher zeitlich vor dem Schritt A) durchgeführt wird:
- A0) Herstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mittels eines Mischers zum Herstellen von schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen aufweist, welcher der Temperiereinheit vorgeschaltet ist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist nachstehend in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der Schritt D) des Verfahrens lautet:
- D) Zufüttern der in Schritt C) gemessenen schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mit einer Temperatur von 35°C oder mehr mittels einer Zuführeinheit in eine Extrusionseinheit und Extrudieren der in die Extrusionseinheit zugefütterten Kautschukmischung in der Extrusionseinheit, wobei die Zuführeinheit ein Walzwerk oder einen Extruder umfasst, wobei die Zuführeinheit bevorzugt der Temperiereinheit nachgeschaltet ist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist nachstehend in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.
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Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischung gelten auch für sämtliche Aspekte einer nachstehend beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben oder wie nachstehend als Aspekt beschrieben und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Vorrichtungen zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben oder wie nachstehend als Aspekt beschrieben gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Verfahren.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben oder wie nachstehend als Aspekt beschrieben, umfassend
- - mindestens eine Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen
und
- - mindestens eine der Temperiereinheit nachgeschalteten Extrusionseinheit,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Temperiereinheit dazu ausgelegt, ist eine sich in der Temperiereinheit befindliche schwefelvernetzbare Kautschukmischung auf mindestens 40 °C zu erwärmen.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung Messsensoren umfasst, wobei einer oder mehrere der Messsensoren dazu ausgebildet und angeordnet sind, die Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit und/oder die Temperatur und/oder den Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zu ermitteln.
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Bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung Messsensoren umfasst, wobei einer oder mehrere der Messsensoren dazu ausgebildet und angeordnet sind, die Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit zu ermitteln und bevorzugt zudem die Temperatur oder den Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zu ermitteln.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass somit die Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit ständig von einem Mitarbeiter überwacht werden kann, um die vorstehend beschriebenen Vorteile des resultierenden Kautschukprofils der vorliegenden Erfindung sicherzustellen.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung Messsensoren umfasst, wobei einer oder mehrere der Messsensoren dazu ausgebildet und angeordnet sind, die Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit und die Temperatur und den Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zu ermitteln.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch das Überwachen der Temperatur oder des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zusätzlich sichergestellt werden kann, dass die Kautschukmischung in der Extrusionseinheit nicht eine zu hohe Temperatur erfährt und somit bereits an- oder vorvulkanisiert. An- oder vorvulkanisierte Kautschukmischung müssen ebenfalls verworfen werden und reduzieren somit die Effizienz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Regelungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit oder
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit oder
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit oder
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit
zu regeln.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die Regelungseinheit während der Extrusion ständig und vollautomatisch sichergestellt werden kann, dass die Kautschukmischung beim Eintritt in die Extrusionseinheit 40 °C oder einen gewünschten höheren Temperaturwerte aufweist, damit die besagte Antriebsleistung, der Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit, die Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit oder die Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung reduziert wird. Eine entsprechende Regelungseinheit weist die im Stand der Technik bekannten Komponenten einer Standard- Regelungseinheit auf und ermöglicht somit eine vollständige Automatisierung bei verbesserter Qualität des Gewichts und der Geometrie des entstehenden Kautschukprofils wie vorstehend beschrieben.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Temperiereinheit und/oder die Extrusionseinheit Messsensoren umfasst, wobei einer oder mehrere der Messsensoren die Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Schritt C) ermitteln kann und/oder in einem weiteren Verfahrensschritt die Temperatur und den Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit ermitteln kann.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebenen Regelparameter der vorstehend beschriebenen Regeleinheit erfasst werden können.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren den folgenden Schritt A0) umfasst, welcher zeitlich vor dem Schritt A) durchgeführt wird:
- A0) Herstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mittels eines Mischers zum Herstellen von schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen aufweist, welcher der Temperiereinheit vorgeschaltet ist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung in Bezug zu dem Mischer ist nachstehend beschrieben.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der Schritt D) des Verfahrens lautet:
- D) Zufüttern der in Schritt C) gemessenen schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mit einer Temperatur von 35°C oder mehr mittels einer Zuführeinheit in eine Extrusionseinheit und Extrudieren der in die Extrusionseinheit zugefütterten Kautschukmischung in der Extrusionseinheit, wobei die Zuführeinheit ein Walzwerk oder einen Extruder umfasst, wobei die Zuführeinheit bevorzugt der Temperiereinheit nachgeschaltet ist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zuführienheit ist nachstehend beschrieben.
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Bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Regelungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zu regeln.
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Bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Regelungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zu regeln.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene Regelung der Regelungseinheit alle Reglungsparameter zur Vermeidung einer zu hohen Temperatur in der Extrusionseinheit umfasst.
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Bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Regelungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit zu regeln.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene Regelung der Regelungseinheit alle Reglungsparameter zur Verringerung der Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts des extrudierten Kautschukprofils umfasst.
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Bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Regelungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit
zu regeln.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung einen Mischer zum Herstellen von schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen aufweist, welcher der Temperiereinheit vorgeschaltet ist, wobei räumlich zwischen dem Mischer und der Temperiereinheit eine Lagerungseinheit angeordnet ist, wobei die Lagerungseinheit dazu eingerichtet ist, eine in dem Mischer hergestellte Kautschukmischung auf unter 40 °C oder gar unter 30 °C abzukühlen. Eine solche Lagerungseinheit könnte beispielsweise eine Eineuro-Palette sein.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass insbesondere zuvor gelagerte Kautschukmischungen, welche eine Temperatur unter 40 °C oder gar unter 30 °C aufweisen besonders hohem Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts nach einer im Stand der Technik bekannten Extrusion aufweisen. Der Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei solchen Kautschukmischungen ist daher besonders vorteilhaft.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei anstelle der mindestens einen Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen eine Temperiereinheit ohne Mischwerkzeuge, wie zum Beispiel
- - Zahnräder zum Extrudieren von Kautschukmischungen,
- - Walzwerke
oder
- - Extruderschnecke,
aufweist, wobei die Temperiereinheit ohne Mischwerkzeuge bevorzugt zusätzlich zu einer vorstehend oder nachstehend beschriebenen Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen vorliegt
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass eine schnellere und kostengünstigere Erwärmung der Kautschukmischung vor dem Extrudieren in einer besagten Temperiereinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt wird im Vergleich zu erfindungsgemäßen Vorrichtungen, bei denen eine vorstehend beschriebene Temperiereinheit die besagten Mischwerkzeuge umfasst. Insbesondere haben die vorstehend beschriebene Temperiereinheiten ohne die besagten Mischwerkzeuge den Vorteil, dass sie die Ketten der Kautschukmoleküle nicht verkürzen, was die chemischen und physikalischen Eigenschaften der später resultierenden Reifen überproportional verbessert. Ohne an eine wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen ist der technische Effekt hierbei auf die neue Kombination aus kontaktlosem Temperieren und anschließender Regelung mit der Temperaturmessung der temperierten Kautschukmischung oder deren Oberfläche zurückzuführen.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, welche zur Extrusion von zur Herstellung von Reifen vorgesehenen Kautschukmischungen eingerichtet ist.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung anstelle der mindestens eine Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen mindestens einen Ofen oder mindestens eine Heizeinheit zum Heizen mittels Mikrowellen umfasst und bevorzugt dazu ausgelegt, ist eine sich auf der Zuführeinheit befindliche schwefelvernetzbare Kautschukmischung auf mindestens 70 °C zu erwärmen. Die Temperiereinheit kann auch ausschließlich oder zusätzlich einen IR-Strahler umfassen.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich zur Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren mindestens einen Ofen oder mindestens eine Heizeinheit zum Heizen mittels Mikrowellen umfasst und bevorzugt dazu ausgelegt, ist eine sich auf der Zuführeinheit befindliche schwefelvernetzbare Kautschukmischung auf mindestens 70 °C zu erwärmen.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die Abweichungen vom anvisierten Sollwert des Metergewichts durch das Erwärmen auf mindestens 50 °C vor der Extrusionseinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gedrittelt werden. Eine solche Drittelung der Abweichungen von dem Sollwert des Metergewichts resultiert in einer Erhöhung der Produktivität von mindestens 7 % im Vergleich zu nicht erfindungsgemäßen Vorrichtungen und somit zu einer erheblichen Entlastung der Umwelt. Hierbei werden nicht nur die Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts reduziert, sondern auch die in der Extrusionseinheit auftretenden Drücken und Druckschwankungen der Kautschukmischung oder die Antriebsleistung der zur Extrusion der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit verwendete Extruderschnecke der Extrusionseinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie nachstehend als bevorzugt beschrieben
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich mindestens eine Zuführeinheit zum Zuführen von Kautschukmischungen in die nachgeschaltete Extrusionseinheit umfasst, wobei die Zuführeinheit ein Walzwerk oder einen Extruder mit einer oder mit zwei Extruderschnecken oder eine andere dem Fachmann bekannte Vorrichtung zum Extrudieren einer Kautschukmischung umfasst, wobei die Zuführeinheit bevorzugt der Temperiereinheit nachgeschaltet ist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebene Verwendung einer zusätzlichen Zuführeinheit zu einer weiteren Reduktion der Abweichungen vom Sollwert des Metergewichts des extrudierten Kautschukprofils führen.
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In besonders hohem Maße bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, umfassend:
- - mindestens eine Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen
und
- - mindestens eine der Temperiereinheit nachgeschalteten Extrusionseinheit,
dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Vorrichtung zusätzlich mehrere Messsensoren umfasst und
- - die Temperiereinheit dazu ausgelegt, ist eine sich eine sich in der Temperiereinheit befindliche schwefelvernetzbare Kautschukmischung auf mindestens 50 °C zu erwärmen,
wobei
- - die mehreren Messsensoren dazu ausgebildet und angeordnet sind, die Temperatur und den Druck der Kautschukmischung in der Temperiereinheit und die Temperatur und den Druck der Kautschukmischung der Extrusionseinheit zu ermitteln,
- - die Vorrichtung zusätzlich eine Regelungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit zu regeln,
- - die Vorrichtung einen Mischer zum Herstellen von schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen aufweist, welcher der Temperiereinheit vorgeschaltet ist,
- - die Temperiereinheit keine Mischwerkzeuge wie Zahnräder zum Extrudieren von Kautschukmischungen, Walzwerke oder Extruderschnecke aufweist
- - die Temperiereinheit mindestens einen IR-Strahler oder mindestens einen Ofen oder mindestens eine Heizeinheit zum Heizen mittels Mikrowellen umfasst.
und
- - die Zuführeinheit ein Walzwerk oder einen Extruder umfasst, wobei die Zuführeinheit der Temperiereinheit nachgeschaltet ist.
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Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben oder wie nachstehend als Aspekt beschrieben und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischung gelten auch für sämtliche Aspekte einer nachstehend beschriebenen Verwendung und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verwendungen gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben oder wie nachstehend als Aspekt beschrieben und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischung.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben zum Senken der Schwankungen des Metergewichts von extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen.
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Die Erfindung ist nachstehend in weiteren Ausführungsformen in Form von Aspekten beschrieben:
- 1. Vorrichtung zur Extrusion von schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen, umfassend
- - mindestens eine Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen
und
- - mindestens eine der Temperiereinheit nachgeschalteten Extrusionseinheit,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Temperiereinheit dazu ausgelegt ist, eine sich in der Temperiereinheit befindliche schwefelvernetzbare Kautschukmischung auf mindestens 40 °C zu erwärmen. - 2. Vorrichtung nach Aspekt 1, wobei die Vorrichtung Messsensoren umfasst, wobei einer oder mehrere der Messsensoren dazu ausgebildet und angeordnet sind, die Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit und die Temperatur und den Druck der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zu ermitteln.
- 3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Regelungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, die Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit und/oder
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und/oder
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und/oder
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit
zu regeln. - 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei die Vorrichtung einen Mischer zum Herstellen von schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen aufweist, welcher der Temperiereinheit vorgeschaltet ist.
- 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei die Vorrichtung zusätzlich mindestens eine Zuführeinheit zum Zuführen von Kautschukmischungen in die nachgeschaltete Extrusionseinheit umfasst, wobei die Zuführeinheit ein Walzwerk oder einen Extruder umfasst, wobei die Zuführeinheit bevorzugt der Temperiereinheit nachgeschaltet ist.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei anstelle der mindestens eine Temperiereinheit zum kontaktlosen Temperieren einer schwefelvernetzbaren Kautschukmi schungen
- - eine Temperiereinheit ohne Mischwerkzeuge wie Zahnräder zum Extrudieren von Kautschukmischungen, Walzwerke oder Extruderschnecke aufweist
und/oder
- - die Vorrichtung mindestens einen Ofen oder mindestens eine Heizeinheit zum Heizen mittels Mikrowellen umfasst und bevorzugt dazu ausgelegt, ist eine sich auf der Zuführeinheit befindliche schwefelvernetzbare Kautschukmischung auf mindestens 70 °C zu erwärmen.
- 7. Verwendung einer Vorrichtung wie in einem der vorangehenden Aspekte definiert zum Senken der Schwankungen des Metergewichts von extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischungen.
- 8. Verfahren zum Herstellen einer extrudierten, schwefelvernetzbaren Kautschukmischung, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- A) Herstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mittels eines Mischers oder Bereitstellen einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung, wobei die Temperatur der schwefelvernetzbaren Kautschukmischung weniger als 35 °C beträgt,
- B) Temperieren der in Schritt a. hergestellten oder bereitgestellten schwefelvernetzbaren Kautschukmischung in einer Temperiereinheit auf mindestens 40 °C,
- C) Messen der Temperatur der Kautschukmischung in der Temperiereinheit und
- D) Zufüttern der in Schritt C) gemessenen schwefelvernetzbaren Kautschukmischung mit einer Temperatur von 35°C oder mehr in eine Extrusionseinheit und Extrudieren der zugefütterten Kautschukmischung in der Extrusionseinheit.
- 9. Verfahren nach einem der Aspekte 8 bis 10, wobei das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt E) umfasst:
- E) Regeln der Temperatur einer Kautschukmischung in der Temperiereinheit in Abhängigkeit
- - der Antriebsleistung zum Drehen einer Schnecke der Extrusionseinheit
und/oder
- - des Druckes der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit und/oder
- - der Druckschwankungen der Kautschukmischung in der Extrusionseinheit
und/oder
- - der Metergewichtsschwankungen der extrudierten Kautschukmischung nach der Extrusionseinheit.
- 10. Verfahren nach einem der Aspekte 8 bis 10, wobei die in Schritt B) temperierte schwefelvernetzbare Kautschukmischung in der Temperiereinheit zumindest teilweise eine Temperatur im Bereich von 40°C bis 150°C aufweist, bevorzugt im Bereich von 50°C bis 110°C.
- 11. Verfahren nach einem der Aspekte 8 bis 10, wobei die in Schritt D) zugefütterte schwefelvernetzbare Kautschukmischung in der Extrusionseinheit zumindest teilweise eine Temperatur im Bereich von 20 °C bis 150 °C aufweist, bevorzugt im Bereich von 40 °C bis 80 °C, und/oder einen Druck im Bereich von 5 bis 150 bar aufweist, bevorzugt im Bereich von 70 bis 110 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 105 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 93 bis 100 bar.