DE1579275A1

DE1579275A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen zylindrischer Laengen aus Gummi oder gummiartigem Material

Info

Publication number: DE1579275A1
Application number: DE19661579275
Authority: DE
Inventors: Borsvold Herbert Hartman
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1965-12-14
Filing date: 1966-12-07
Publication date: 1970-10-01
Also published as: GB1158430A; US3361417A

Description

Dr.-Ing. P.K. Holzhäuser
Dipl.-Ing. H. Strohschänk
Patentanwälte
Offenbach a.M,
Herrnstr. 37.

The B. F. Goodrich Company

500 South Main Street, Akron, Ohio, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen zylindrischer Längen aus Gummi oder gummiartigem Material.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen zylindrischer längen aus Gummi oder gummiartigem Material und insbesondere die Förderung einzelner längen solchen Material durch eine Heizzone.

Beim Herstellen zylindrischer Längen aus Gummi, das nioht durch Formen in einer geschlossenen Form erfolgt, wird eine geeignete Gummiverbindung durch eine Strangpresse mit einer in geeigneter Weise gestalteten Preßform geführt, um eine zylindrische länge, sei sie massiv, sei sie von rohrförmigem Querschnitt, zu bilden. Der stranggepreßte Gummiteil wird dann durch eine Heizkamraer geführt, um das Gummimaterial in den gewünschten vulkanisierten Zustand zu bringen. Wird ein poröses Erzeugnis gewünscht, so wird ein chemisches Blähmittel der Gummiverbindung einverleibt, aodaö beim Hindurchführen der etranggepreßten Länge durch die Eeizzone das ohemlsche Blähmittel veranlaßt wird, sich, zu zersetzen und eine .*. Ausdehnung der ötumniverbindung in eine Zellstruktur zu bewirken. Ob der chemisch aufgetrieben» Gummi eine offene Zellstruktur (Schwamm mit offenen Zellen) hat oder

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aus einer geschlossenen Zellstruktur (Schwamm mit geschlossenen Zellen) besteht, hängt weitgehend von den physikalischen Eigenschaften der Gumiaiverbindung zur Zeit des Aufblähens ab. ¥enn die G-ummiverbindung sehr plastisch ist und geringe Festigkeit hat, wenn sie aufgebläht wird, wird üblicherweise eine offene Zellstruktur gebildet. Beim Herstellen eines durch Gas aufgeblähten Gummis mit geschlossener Zellstruktur wird der Gimmi gewöhnlich teilweise vulkanisiert (bei einer Temperatur unterhalb der, bei welcher sich das Blähmittel zersetzt), ehe die G-ummiverbindung gedehnt wird, um den Gummi zu verstärken und einem Zerreißen der Zellwände beim Aufblähen des Gummi vorzubeugen. Ob nun die Gummimischung beim Durchgang durch die Heizzone teilweise vulkanisiert wird oder nicht, ist sie noch genügend plastisch, ehe sie völlig getrocknet ist, sodaß sie nicht beim Durchgang durch die Heizzone von einer unnachgiebigen Piaehe getragen werden kann, ohne allein durch ihr Gewicht verformt zu werden. Wenn das in Längen unterteilte Material beim Fördern durch die Heizzone in eine Zellstruktur gedehnt werden soll, hindert außerdem die Reibungsberührung der Gummilänge mit einer nicht flüssigen Oberfläche die Gummimischung an einer gleichmäßigen Ausdehnung in allen Richtung, was eine zusätzliche Verformung der Gummilänge bedeutet.

In der noch schwebenden Anmeldung Nr. 475 219 von Talalay und Borsvold vom 27.7»1965» auf die hier Bezug genommen wird, wurde vorgeβoblagen, das Längenmaterial während dea ganzen Durchgangs duroh die Heizzone von einem Luft« kissen tragen zu lassen. Dieses Tragen des Materials auf einem Luftkissen, wird, wie in der genannten Anmeldung

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eingehend beschrieben ist, dadurch bewirkt, daß man das Iiängenmaterial in eine längliche Heizkammer (die in einen oberen und einen unteren Teil durch eine durchgehende Platte geteilt ist, die sich in Querrichtung zwischen den Seitenwänden und in der Längsrichtung zwischen "Vorder- und Rückwand der Heizkammer erstreckt) und auf ein luftkissen schickt, das von luft gebildet wird, welche unter Druck aus dem unteren Teil der Heizkammer durch eng nebeneinandersKitzende Löcher in der durchgehenden Platte in den oberen Teil der Heizkammer strömt. Das Material wird durch die Heizkammer geführt, indem diese schräg angeordnet wird, sodaß das Heizkammerende, der das Material zugeführt wird, höher als das Auslaßende der Heizkammer liegt} diese Schräglage läßt das Material buchstäblich auf dem Luftkissen, von dem es getragen wird, zum Auslaß der Heizkammer hin gleiten.

Bei der Herstellung einzelner Längen zylindrisch geformten Materials hat es sich als wünschenswert erwiesen, zusätzlich zu dem Tragen und Fördern des Längenmaterials auf einem Luftkissen entsprechend der Erfindung gemäß der erwähnten Anmeldung das zylindrische Längenmaterial sich um seine Längsachse drehen zu lassen. Dementsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Herstellung einzelner Längen aus zylindrischem Material, bei der das Material nicht nur durch eine Heizkammer auf einem Luftkissen getragen und geführt, sondern auch gleichzeitig um seine Längsachse gedreht wird. Die Drehung des Längenmaterials um seine Achse wird bewirkt, indem ein tangentialer Luftdruck an dem Material entlang bei dem Tragen und Fördern durch die Heizkammer auf dem Luftkissen ausgeübt wird.

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Das Wesen der Erfindung ergibt sich aus der folgenden, genauen Beschreibung einer Ausführungsform im Zusammenhang mit der Zeichnung; in dieser ist

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Heizkammer nach, der Erfindung mit we_e:gebrochenen und geschnittenen Teilen,

Pig. 2 ein vergrößerter Schnitt nach Linie 2-2 der Pig. 1 und

Pig. 3 eine Aufsicht auf die gelochte, in der Heizkammer nach Pig. 1 verwendete Druckluftplatte.

Pig. 1 zeigt eine längliche Heizkammer 10, die aus Seitenwändeni1, einer Decke 12 (die abnehmbar gezeigt ist, um das Innere der Kammer 10 zugänglich zu machen), einer Bodenplatte 13, einer Vorderwand 14 und einer Rückwand 15 besteht, die alle mit einem genügenden Wärmedämm-Mittel versehen sind, um einen unerwünschten Wärmeverlust durch die 'wände der Kammer hindurch zu verhindern. Die Vorderwand 14 ist mit einer Öffnung 17 versehen, durch welche das Material 18, das zuvor geformt und in ausgewählte Längen geschnitten ist, in die Heiz-

1 5 kammer 10 eingebracht wird. Die Rückwand ist ebenso mit einer öffnung 19 versehen, durch welche das Material 18 hindurchgeht und aus der Heizkammer 10 entfernt wird. Die Heizkammer ist in Längsrichtung in einen oberen und einen unteren Teil durch eine quer angeordnete, gelochte Druckluftplatte 20 geschieden. Die Löcher 21 in der Druckluftplatte 20 lassen in den unteren Teil der Heizkammer 10 unter Druck eingeführte Heißluft in den oberen Teil der Heizkammer 10 austreten und die ganze Länge des Materials 18, die sich in der Heizkammer befindet, auf einem Luftkissen tragen.

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Die Heizkammer 10 wird auf die gewünschte Temperatur (oder Temperaturen) durch eine oder mehrere Heizanlagen gebracht. G-ewünsentenfalls kann die Heizkammer 10 in verschiedene Abteilungen durch senkrechte Trennwände unterteilt werden, Heizzonen verschiedener Temperaturen zu haben, durch welche das Material 18 geführt wird, wenn es die Heizkammer 10 durchläuft; dabei sind die Trennwän-r de alle mit einer Öffnung versehen, um dem Material den Durchtritt von einer in die nächste Abteilung zu ermöglichen. Wenn die Heizkammer 10 durch solche Trennwände in verschiedene Abteilungen unterteilt ist, ist für jede Abteilung eine besondere Heizanlage vorzusehen, sodaß die Temperatur in jeder Abteilung verschieden sein kann. Auch wenn die Heizkammer 10 (durch Verwendung senkrechter Trennwände) nicht in mehr als eine Abteilung unterteilt ist, ist es trotzdem wünschenswert, verschiedene Heizanlagen längs der Ausdehnung der Heizkammer 10 zu verwenden, um eine ziemlich gleiche Temperatur an allen Stellen der Kammer zu sichern. Die Heißluft wird stetig unter Druck in den unteren Teil der Kammer 10 durch eine Leitung 22 zugeführt und aus dem oberen Teil der Kammer 10 durch eine Leitung 23 abgesaugt.

Die Lochungen 21 öind in dem mittleren, längs verlaufenden Teil 24 der Druckluftplatte 20 angeordnet, der unter dem gewünschten Förderweg in der Kammer 10 liegt, über welchen das Längenmaterial 18 geführt wird. Die Lochingen 21a in den Seitenrändern des genannten Mittelteils 24 sind größer als die übrigen Lochungen 21 in der Druckluftplatte 20 , um das Länenmaterial 18 sich um seine Längsachse drehen zu laesen, wie nachstehend im einzelnen erläutert wird. Der erwähnte Mittelteil 24

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der L'ruckluft platte 20 ist zweckmäßig nach unten gewölbt, wie Fig. 2 deutlich zeigt, um das Längenmaterial 18 über dem relochten Mittelteil 24 zentriert zu halten. Der Kittelteil 24 hat ein gleichmäßiges Muster von eng "benachbarten Löchern 21 , um eine ,'ieichmäßige Hebekraft (die" von der unter Druck durch die Löcher 21 aufsteigenden Heißluft stammt) su schaffen, welche das Material 18 auf einem Luftkissen hält,statt es in !Berührung mit der Druckluftplatte 20 kommen zu lassen. Us ergibt sich, daß das Längenmaterial 18 infolgedessen nicht durch eine Reibungsberührung mit einer nicht flüssigen Tragfläche verformt wird und sich unbehindert ausdehnen kann, wenn der Mischung ein·- Treibmittel zugesetzt wurde, asus welcher --'as Material geformt ist. Die grosseren Löcher 21a längs der Ränder des kittelstreifens 24 der Druckluftplatte 20 lassen eine größere Menge Luft durch die Platte 20 je QuadratZentimeter Oberfläche.an dieser Stelle als die kleineren Löcher 21 aufsteigen. Infolgedssen wird eine größere, aufwärts gerichtete Kraft tangential an einer Seite des materials 18 übertragen, während es durch die Kammer 10 geführt wird; das läßt das Längenmaterial 18sich uu: seine Längsachse drehen, während es gleichzeitig von dem ivissen aus Luft gehalten wird, die unter seine fläche durch die Locher 21 aufsteigend gerichtet ist. Der Mittelteil 24 der Druckluftplatte 20 hat mit Ausnahme der Rand^one, in der sich die Löcher 21a befinden, zweckmäßig eine Leerzone von 1 - 10 $ " (die "Leerzone" ist die Zone des Mittelteils 24 der Druckluftplatte 20, die von den Löchern 21 gegenüber der Zone desselben Teils der Druckluftplattο dargestellt wird, wenn sio nicht gelocht wäre), obwohl zu berucksich-

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tigen ist, daß der Vomhundertsatz Leerzone, die zum Tragen des Materials 18 erforderlich ist, etwas von der Querschnittsgröße und dem Gewicht je Längeneinheit des Materials, das durch die Kammer 10 geführt wird, sowie von der Druckdifferenz der Heißluft zwischen oberem und unterem Q? eil der Kammer 10 beiderseits der Druckluft platte 20 abhängt»

Das hintere -t-nde der Heizkammer 10 sitzt schwenkbar quf einem Halter 25, während das Vorderende der Kammer 10 auf einer Hebevorrichtung 26 sitzt, welche das Vorderende der Kammer 10 über ihr Hinterende anheben läßt, wodurch die Kammer 10 und infolgedessen die Druckluftplatte 20 sich abwärts nach hinten neigen. Der Grund für die Schräglage der Kammer 10 und damit der Druckluftplatte 20 nach hinten zum Auslaßende der Kammer 10 ist, das Längenmaterial 18 durch die Heizkammer 10 ohne Erfordernis eines Ziehens oder Drückens durch die Kammer wandern zu lassen. \Jemxi die Druckluft platte 20, wie beschrieben, geneigt ist, kann die auf das Material ausgeübte Schwerkraft mit einer waagerechten Komponente gedacht werden,, welche das Material auf dem es tragenden Luftkissen zum Auslaß der Kammer gleiten und so das Material durch die Kammer wandern läßt. Das Maß der Neigung der Kammer 10 kann je nach der gewünschten Geschwindigkeit, mit der das Material die Heizkammer durchlaufen soll, geändert werden, obwohl normalerweise die Neigung zur Waagerechten zwischen 0,1 und 6° beträgt.

Soll die Heizkammer in Betrieb genommen werden, wird zylindrisches Material 1ö von gewünschter Länge durch die öffnung 17 in der Vorderwand 14 in die Zone unmittelbar

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oberhalb der Löcher 21 in der Druckluftplatte 20 und auf das Luftkissen gebracht» das von dem ständigen Durch tritt von Heißluft aus dem unteren Seil u in den oberen Teil der Heizkammer 10 durch die Löcher 21 der Druckluftplatte 20 stammt. Das Längenmaterial 18 wird anschließend auf dem Luftkissen gehalten und um seine Längsachse infolge der aufwärts gerichteten, tangentialen Kraft gedreht, welche längs einer Seite des Längenmaterials 18 durch die Luftmenge übertragen wird, die nach oben durch die Löcher 21a mit größerem Durchmesser als die Löcher 21 der Druckluftplatte 20 hindurchtritt. Das Längenmaterial 18 wandert zum Auslaß der Heiakammer 10 infolge der Abwärtsneigung der Platte 20 und tritt aus der Heizkammer 10 durch die Öffnung 19 in der Rückwand 15 der Kammer aus.

Die anzuwendende Temperatur (oder Temperaturen) in der Heizkammer 10 schwanken natürlich je nach dem Vorgang (oder den Vorgängen), die sich in der Kammer 10 abspielen. Wenn z.B. das Material 18 teilweise zu vulkanisieren, zu dehnen und dann weiter in der Kammer zu vulkanisieren ist, sollte die Kammer in drei Abteilungen (durch senkrechte Querwände) unterteilt sein. Die erste Abteilung der Kammer 10, in welche das Längenmaterial eingebracht wird, wäre auf einer Temperatur zu halten, die hdch genug ist, um die Q-ummimischung, aus der das Material 18 geformt ist, teilweise zu vulkanisieren, während es durch die Abteilung bewegt wird, die aber nicht ausreicht, um das Blähmittel (Treibmittel) in der Gummimisohung zu zersetzen. Die Temperatur in der nächsten Abteilung würde zu einer Zersetzung des Treibmittels ausreichen, um die G-ummimischung, aus der das Mate-

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rial 18 geformt ist, sich in eine Zellstruktur dehnen zu lassen. Die Temperatur in der letzten Abteilung würde hoch genug gehalten werden, um die gedehnte Gummimischung bis zu dem gewünschten Grad zu vulkanisieren. Beispielsweise könnte die Temperatur in der Abteilung, in welcher eine teilweise Vulkanisation erfolgt, 120 G sein (vorausgesetzt, es wird ein Treibmittel verwendet, das sich nicht bei 120' G oder darunter zersetzt). Die Temperatur in der mittleren Abteilung könnte etwa 138 C sein (wenn ein Treibmittel verwendet wird, das sich zwischen 120 und 138 C zersetzt), und die Temperatur in der letzten abteilung wäre 150° C.

Die Größe und der Abstand der Löcher 21 und/oder die Drücke in dem oberen und unteren Teil der Kammer können sich naturgemäß je nach dem Gewicht deg Materials ändern, das durch die Kammer 10 geführt werden soll. Löcher 21 von 0,8 mm Durchmesser an Einsenkungen von 3,2 mm sind zum Tragen von Material geeignet, das nach Fertigstellung rohrförmige Erzeugnisse mit geschlossener Zellstruktur bildet, die von Rohren mit einer lichten Weite von 12,7 mm mit einer Wandstärke von 6,4 mm bis zu Rohren mit einer lichten Weite von 22,2 mm und einer Wandstärke von 6,4 mm reichen.

Um ein Drehen des Längenmateriale beim Wandern durch die Kammer sicherzustellen, müssen die Löcher 21a einen wenigstens um 25 $> größeren Durchmesser als die Löcher 21 und können einen doppelt so großen oder auch noch größeren Durchmesser al3 diese haben.

Die ITerweilzeit in der Heizkammer 10 hängt naturgemäß von der Länge der Kammer und der Geschwindigkeit ab, mit

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der das Material 18 auf dem Luftkissen bei der ./änderung durch die Kammer gleitet. Die vJandergeschwindigkeit des Materials 13 in der Kammer kann erhöht werden, indem man das vordere Kammerende anhebt, um die Neigung der Kammer zur Waagerechten zu vergrößern.

Während bei der beschriebenen und gezchienten AustYlirungsform der Erfindung die Löcher 21 (mit Ausnahme der Löcher 21a) gleich groß und in gleichem Abstand angeordnet auf der Platte 20 gezeigt sind, können wohlverstanden dieseLöcher auch ungleich gro3 nein und verschiedenen Abstand haben, um das gewünschte Schwimmen des durch die Kammer wandernden Materials zu erreichen. So können Löcher 21 veränderlicher G-röße und mit veränderlichem Abstand in der Druckluftplatte verwendet werden, solange die ganze Zone der Druckluftplatte unterhalb des gewünschten Wanderweges des Längenmaterials ausreichend gelocht ist, um das für das Tragen des Materials wichtige Luftkissen ohne Berührung mit der Druckluftplatte beim wandern des Materials durch die deizkammer zu bilden. Bereiche verschiedener Leerzonen können längs der Ausdehnung der Druckluftplatte zum Ausgleich von Schwankungen in der Dichte des Längenmaterials vorgesehen werden, wenn es sich dehnt, oder auch zum Fördern des Materials in verschiedenen Höhen über der Druckluftplatte in verschiedenen Teilen der Heizkammer dienen.

Ebenso können anstatt eines Hebens und Senkens des Yorderendas der Heizkammer 10 andere Anordnungen zum Herbeiführen der gewünschten Neigung der Heizkammer getroffen werden. Beispielsweise kann das Vorderende der Heizkammer drehbar in einer erhöhten Stellung sitzen, und

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es kann eine Einrichtung zum Anheben oder niederdrücken des Hinterendes der Kammer vorgesehen sein»

äbenso ergibt sich, daß die aufwärts gerichtete Kraft zum Herbeiführen einer Drehung des Längenmaterials durch andere Kittel als vergrößerte Öffnungen 21a erzeugt werden kann. Beispxelsweise können die Locher 21a ebenso groß wie die Löcher 21 sein und Luft unter grösserem Druck als in dem unteren Teil der Kammer kann nach oben durch die Löcher 21a von einer besonderen Druckluftquelle gelenkt werden.

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Claims

Ansprüche :

Verfahren zum Herstellen zylindrischer Längen aus Gummi oder gummiartigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das in Längen abgeteilte Material in eine Heizkammer, die in einen oberen und einen unteren Teil durch eine sich quer zwischen den Seitenwänden der Heizkammer und längs zwischen der Vorder- und Hinterwand der Heizkammer erstreckende Druckluftplatte unterteilt ist, in eine Zone unmittelbar über der Oberfläche der Druckluftplatte eingeführt, die gesamte Lange des Materials innerhalb der Heizkammer ständig auf einem Kissen aus Luft gehalten wird, welche unter Druck aus dem unteren Teil der Heizkammer durch eng stehende Löcher in der Druckluftplatte, über deren Länge verteilt, austritt, daß das Material, während es auf dem Luftkissen ruht, gedreht wird, indem Luftdruck nach oben auf nur eine Seite des Materials gerichtet wird, der stärker als der Luftdruck ist, welcher das Material über der Druckluftplatte hält, und daß das Material durch die Heizkammer geführt wird, indem diese und die Druckluftplatte vom Vorderende, in welches das Material eingeführt wird, abwärts zum Hinterende der Heizkammer, aus dem das Material austritt, geneigt werden.
2. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizkammer (10) vorgesehen ist, durch welche,eine einzelne Länge zylindrisch geformten Materials (18) wandelt, in welcher das Material erhitzt wird und welche in einen oberen und ei-

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nen unteren Teil durch eine Druckluftplatte (20) unterteilt ist, die sich quer zwischen den Seitenwänden (11) einer Heizkammer (10) und längs zwischen der Vorderwand (14) und der Rückwand (15) der Kammer erstreckt, daß die förderwand der Heizkammer mit einer Öffnung (17) nahe dem einen Ende der Platte (20) zum Einführen von Material (13) in eine Zone unmittelbar über der Oberfläche der Platte und die Kammerrüskwand mit einer Öffnung (1S) nahe dem andern Ende der Platte (20) versehen ist, durch welche das Material aus der Heizkammer (10) austritt, daß die mittlere, sich längs erstreckende Zone der Platte (20) eng aneinandergesetzte Löcher (21) hat, die sich über die Länge der Platte erstrecken und durch die Luft unter Druck aus dem unteren Teil in den oberen Teil der Heizkammer übertreten kann, daß eine Einrichtung (22) für eine ständige Zufuhr von Heißluft in den unteren Heizkammerteil unter einem Druck vorgesehen ist, der so viel größer als der Druck der Luft im oberen Heizkammerteil ist, daß die Geschwindigkeit der ständig durch die Löcher (21) in der Platte (20) vom unteren Heizkammerteil in den oberen Heizkammerteil übertretenden Luft ausreicht, das Längenmaterial (18) über den Löchern in der Platte und außer Berührung mit dieser Platte zu halten, und daß eine Einrichtung getroffen ist (21a), um einen Luftdruck nach oben länga nur einer 3elte des getragenen Materials von solcher Stärke zu lenken, daß er das Material sich um seine Längsachse drehen läßt, wobei die Heizkaramer (10) und die Platte (20) vom Vor- derende der Kammer, in welches das Material eingeführt wird, zum rückwärtigen Knde der Kammer geneigt 1st, aus dem das·Material austritt, sodaß dae Material von selbst

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zum Austrittsende der Heizkammer fließt, wenn es von dem gebildeten Luftkissen getragen wird.

3» Vorrichtung nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 ■ die Einrichtung zum Lenken eines Luftdrucks auf nur eine Seite des getragenen Materials, der groß genug ist, um das Material sich um seine Längsachse drehen zu lassen, aus Löchern (21a) längs der Randzone nur einer Seite der sich längs erstreckenden Mittelzone der Platte (20) besteht, wobei diese Löcher größeren Durchmesser als die im übrigen Teil der sich längs erstreckenden Kittelzone der Platte haben.

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