DE1955834C3 - Erhöhung der Absorption elektromagnetischer Wellen bei der Wärmebehandlung gefüllter oder ungefüllter Massen - Google Patents

Erhöhung der Absorption elektromagnetischer Wellen bei der Wärmebehandlung gefüllter oder ungefüllter Massen

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DE1955834C3 DE19691955834 DE1955834A DE1955834C3 DE 1955834 C3 DE1955834 C3 DE 1955834C3 DE 19691955834 DE19691955834 DE 19691955834 DE 1955834 A DE1955834 A DE 1955834A DE 1955834 C3 DE1955834 C3 DE 1955834C3
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Description

Schnur an. nun gefunden, daß bei der Verwendung von Blättchen
Ein neueres Verfahren, das die Rohmischung von mit ungewöhnlich großem Durchmesser und gerin-
innen heraus erwärmt, ist das UHF-Verfahren, das geren Zusatzmengen als üblich eine größere kapazitive
mit Mikrowellen von 2450 MHz arbeitet, die sich als Wirksamkeit erzielt wird.
stehende Wellen in einem Hohlleiter befinden. Durch 40 Erfindungsgegenstand ist die Verwendung von diesen Hohlleiter wird das extrudierte Profil geführt, elektrische Leiter und/oder Halbleiter darstellenden und vermöge der Absorption der Mikrowellen durch Stoffen mit Blättchenstruktur als Zusatz zur Erhöhung die Mischung tritt durch Dipolbewegungen im Ma- der Absorption elektromagnetischer Wellen bei der terial eine Erwärmung auf. Die Vulkanisations- Wärmebehandlung gefüllter oder ungefüllter Massen geschwindigkeit und damit die Wirtschaftlichkeit 45 mittels Mikrowellen, dadurch gekennzeichnet, daß die dieses Verfahrens hängen vom Absorptionsgrad der Blättchen einen solchen Durchmesser besitzen, daß Mikrowellen durch die Kautschukmischung ab. Un- sie ein Sieb von 0,05 mm lichte Maschraweite nicht polare Kautschuke, wie Naturkautschuk, SBR (Styrol- passieren und der Anteil der Blättchen geringer als Butadien-Kautschuk), IIR (Isopren-Isobutylen-Kau- 9,2%, des Gesamtgewichts der Mischung ist.
tschuk), oder EPDM (Äthylen-Propylen-Dien-Kau- 50 Gegenüber den bekannten Teilchengrößen von z. B. tschuk) zeigen im Mikrcwellenfeld praktisch keine kleiner als 10 μ und einer Mindesf.zusatzmenge von Absorption. 10 Gewichtsprozent haben die Blättchen gemäß der Es ist bekannt, daß ein Zusatz von polaren Elasto- Erfindung einen solchen Durchmesser, daß sie ein meren, wie NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) oder Sieb von 0,05 mm lichte Maschenweite nicht passieren CR (Chlor-Butadien-Kautschuk) die Energieaufnahme 55 und die Zusatzmenge der Blättchen geringer als dieser unpolaren Kautschuke so weit verbessert, daß 9,2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt-Miderartige Kautschukmischungen *n einer Mikrowellen- schung, ist.
Anlage vulkanisiert werden können. Weiterhin ist be- Mit diesen Maßnahmen gemäß der Erfindung ist
kannt, daß bestimmte aktive Ruße, wie HAF- (High- die Möglichkeit gegeben, konventionelle, vor allem
abrasion-furnace) oder ISAF-Ruß (Intermediate-super- 60 auch weiche Gummimischungen auf einfache Weise
abrasion-furnace), in der Gummimischung ebenfalls UHF-f-eundlich einzustellen, ohne die mechanischen
die Mikrowellenabsorption erhöhen. Inaktive oder Eigenschaften zu verändern.
halbaktive Ruße, wie MT- (Medium-thermal) oder Für die nachfolgend beschriebenen Versuche, an FT-Ruß (Fine-thermal), haben kaum Einfluß auf die Hand derer die Erfindung in Form mehrerer Aus-Mikrowellenabsorption. 65 führungsbeispiele näher erläutert wird, wurde die Der Nachteil der beiden oben beschriebenen Metho- folgende Grundmischung verwendet:
den, die UHF-Absorption von unpclaren Kautschuk- Crepe, mastifiziert 100
mischuneen zu erhöhen, besteht bei aktiven Ruß- Zinkoxyd RS 5
Stearinsäure 3
Kieselkreide 85
Paraffinöl ·.. 3
Schwefel 2
Tetramethylthiuramdisulfid 0,3
Mercaptobenzthiazol 0,1
Die verschiedenen Zusatzstoffe wurden in Mengen von 4,8, 9,2 und 17 Gewichtsprozent zugemischt. Die Messung der Mikrowellenabsorption erfolgte an Proben von 4 cm Durchmesser und 5 cm Höhe in 5 einem Mikrowellenherd von etwa I kW Leistung bei 2450MHz. ■
1. Zusatz 4,8 Gewichtsprozent, bezogen IS Sekunden auf die UUUU Gesamtmenge 60 Sekunden UUUU Shore-Härte
Füllstoff - 75° C
50° C
45°C
45°C		 30 Sekunden r 45 Sekunden Γ 50
Graphit1) 45°C C 145"C
110°C
6O0C
60° C 		C 51
52
Aluminiumpaste2)
Acetylenspaltruß
Leitfähiger aktiver		 40° C 52
HAF-Ruß • 65CC 155"
150°
65°
W3 		47
Ohne Zusatz .... Ruß 105°
85G
50°
55° 		85°
55° 70°
50°
2. Zusatz 9,2 Gewichtsprozent, bezogen O O O O O
nnnnn 		auf die nnnnn Gesamtmenge 60 Sekunden Shore-Härte
Füllstoff 15 Sekunden 30 Sekunden 45 Sekunden — 53
Graphit1) 110
80
55
60
60		 190° C
1453C
1453C
150°C
150° C		 56
58
Aluminiumpaste2)
Acetylenspaltruß
Leitfähiger aktiver
HAF-Ruß 		160°
100°
70°
70°
90° 		56
Ruß
3. Zusatz 17 Gewichtsprozent, bezoger 1 auf die Gesamtmenge 45 Sekunden 60 Sekunden Shore-Härte
Füllstoff 30 Sekunden 200°C 59
Graphit1) 170°C
145°C
195°C
Aluminiumpaste1)
Acetylenspaltruß
Leitfähiger aktiver
HAF-Ruß 		67
70
Ruß 67
15 Sekunden
120° C
850C
200°C
200°C
150° C
4. Zusatz 9,2 Gewichtsprozent verschiedener Graphitsorten und Siebfraktionen
Füllstoff
Sekunden
Sekunden
45 Sekundcu
Shore-Härte
Zugfestigkeit kp/cm1
Bruchdehnung, Vo
Graphit1) ...
Graphit3) ..
Graphit4) ..
Graphit6) ...
Graphit·) ..
Graphit') ..
Ohne Zusatz
110°C
HO0C
950C
100°C
650C
500C
400C
165°C
145° C
155°C
145°C
1150C
700C
50° C
155°C
9O0C
65°C
53
54
55
55
55
54
47
113 118 130 135 133 135 135
555 530 545 545 525 530 550
') Graphit 90"/,C, Siebanalyse: Größer als 0,4 mm 0,3 °/e, 0,4 bis 0,3 mm 0,5 Vo, 0,3 bis 0,2 mm 7,5 Vo, 0,2 bis 0,1 mm 43,0°/.,
0,1 bis 0,05 mm 44,0 Vo. kleiner als 0,05 mm 4,0 Vo- ') Die Aluminiumpaste lag als 50 Vo Dispersion in Öl vor. Die Zusätze beziehen sich auf Aluminium. Die Härte wurde nicht
angegeben.
·) Graphit 94 Vo C, Siebanalyse 0,3 bis 0,2 mm 100 Vo-') Graphit 92·/ο C, Siebanalyse 0,2 bis 0,1 mrr. 100 Vo-') Graphit 92·/. C, Siebanalyse 0,1 bis 0,05 mm 100'/«- ') Graphit 87·/. C, Siebanalyse kleiner als 0,05 mm. ') Graphit 85·/, C, Siebanalyse kleiner als 0,05 mm.
Aus den Versuchsergebnissen geht hervor, daß bei- Acetylcnspaltruß im gleichen Zeitraum nur von 45 auf
spielsweise mit einer Steigerung des Zusatzes Graphit1) 65 55°C steigt. Ferner ist zu entnehmen, daß bis zu der
von 4,8 auf 9,2 Gewichtsprozent (s. unter 2) die Tem- Zusatzmenge von 9,2 Gewichtsprozent das Optimum
peratur von 75 auf 1100C erhöht wird, wohingegen an Wirkung im Vergleich zu den Rußen erreicht wird,
die Temperatur z. B. durch den gleichen Zusatz die erst bei der fast doppelten Zusatzmenge, nämlich
17 Gewichtsprozent voll wirksam werden. Ein entsprechender Vorteil kann der vorliegenden Erfindung auch gegenüber dem in der deutschen Patentschrift 1 266 967 in Spalte 5 unter »Beispiel« angeführten Versuchsergebnis beigemessen werden, wonach in einem Mikröwellenfeld von 1,6 bis 1,8 kW erst nach einer Heizzeit von 55 Sekunden eine Temperatur von 1300C gemessen wird, wohingegen nach dem Versuch gemäß der Erfindung unter 2 in einem 1 kW starken Mikrowellenfeld die Temperatur bereits nach 30 Sekunden auf 1600C steigt.
Zusammenfassend wird festgestellt, daß bei der Verwendung von Zusatzstoffen mit Blättchenstruktur die GröUe der Teilchen eine für die Heizgeschwindigkeit wesentliche Rolle spielt und daß bei einer Teilchengröße von größer als 0,05 mm, unter gleichzeitiger Verwendung von geringeren Zusatzmengen als üblich, eine größere kapazitive Wirksamkeit erzielt wird. Im übrigen sind die erfindungsgemäßen Zusätze nicht nur für vulkanisierbare Elastomere, wie Kautschukmischungen, geeignet, sondern allgemein zur ίο Erhöhung der Absorption elektromagnetischer Wellen in Werkstoffen, die im Hochfrequenz-Verfahren getrocknet, geschmolzen oder gehärtet werden sollen.

Claims (1)

1 2
zusätzen darin, daß mehr als 15 Gewichtsprozent
Patentanspruch: notwendig sind und damit die Herstellung von weichen Verwendung von elektrische Leiter und/oder Kautschukmischungen sehr erschwert wird. Ein wei-Halbleiter darstellenden Stoffen mit Blättchen- terer Nachteil besteht dann, daß ein Zusatz von NBR struktur als Zusatz zur Erhöhung der'Absorption 5 oder CR zu unpolaren Kautschukmischungen in elektromagnetischer Wellen bei der Wärmebehand- Mengen von etwa 10 Gewichtsprozent in vielen lung gefüllter oder ungefüllter Massen mittels Fällen preislich nicht vertretbar ist.
Mikrowellen, dadurch gekennzeich- Ferner ist durch die deutsche Patentschrift 1 266 967 . net, daß die Blättchen einen solchen Durch- ein Verfahren zur Herstellung von form-und Wärmemesser besitzen, daß sie ein Sieb von 0,05 mm to stabilen Gebilden aus gegebenenfalls elektrisch leitlichte Maschenweite nicht passieren und der fähigen Mischungen bekannt, wonach die unter Anteil der Blättchen geringer als 9,2% des Ge- anderem aus Polyolefinen und mindestens Ki Gesamtgewichts der Mischung ist. wichtsprozent eines aus Kohlenstoff bestehenden
Füllstoffes unter Einwirkung eines Mikrowdlen-
15 strahlenfeides vernetzt werden. Hierbei kann die Leit-
Bei der Herstellung von langgestreckten Gummi- fähigkeit dadurch erhöht werden, daß man zu Rußteilen, z. B. Silikonkautschuk-Profilen, wird schon Grafit-Mischungen übergeht, wobei unter anderem seit geraumer Zeit das Verfahren angewandt, den auch Schuppengrafit wirksam eingesetzt wird,
extrudierten Rohling durch einen mit Infrarot- Einem aus der deutschen OffenlegungSbchrift Strahlern beheizten Kanal zu führen und ihn durch io 1 809 807 bekanntgewordenen, durch elektromagnedie Strahlungswärme zu vulkanisieren. Elastomere tische Strahlung vulkanisierbarem Gemisch zufolge organischer Art werden zur Zeit kontinuierlich in werden dem als Polymer unter anderem zugesetzten Salzbadanlagen vulkanisiert, wobei das extrudierte Naturkautschuk, Butylkautschuk u. dgl. 0,1 bis 18 GeProfil eine auf etwa 2000C geheizte Salzschmelze wichtsteile Metallteilchen (wie z. B. Zinn, Zink. Blei, durchläuft und infolge der Wärmeübertragung ver- as Aluminium), die einen Durchmesser von weniger als netzt. Beide Verfahren, Infrarotheizung und Salzbad- 10 μ aufweisen, beigefügt, um die Absorption der vulkanisation, erwärmen das Gummiprofil von außen Mikrowellen zu erhöhen.
nach innen, und die Wärmeleitfähigkeit der Kautschuk- Ausgehend von dem Vorgang der durch Mikro-
mischung ist maßgebend für den Wärmefiuß durch wellen bewirkten Erwärmung einer Mischung unter
das Profil. Bei konventionellen Kautschukmischungen 30 Verwendung von Zusatzstoffen mit Blättchenstruktur,
ist die Stärke des Profils, das mit einer derartigen wie z. B. Schuppengraphit, wobei zwei Blättchen die
Anlage noch wirtschaftlich hergestellt werden kann, isoliert voneinander liegenden Platten eines im elek-
nach oben begrenzt, denn bekanntlich steigt die Zeit trischen Wechselfeld dauernd umgepolten Konden-
zum Erreichen derselben Temperatur im Kern einer sators bilden, so daß das Dielektrikum infolge der
Rundschnur im Quadrat zum Durchmesser der 35 dielektrischen Verschiebung erwärmt wird, wurde
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FR2555188B1 (fr) * 1983-11-18 1986-10-31 Electricite De France Procede de fabrication d'un materiau composite comprenant une matrice polymere reticulee et des charges conductrices de l'electricite finement divisees
EP0243161B1 (de) * 1986-04-22 1992-06-24 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Mikrowellenabsorbierender Verbund
GB8725110D0 (en) * 1987-10-27 1988-04-27 Thorn Emi Electronics Ltd Radiation absorber & method of making it

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