DE19707690C2

DE19707690C2 - Process for the preparation of a rubber mixture

Info

Publication number: DE19707690C2
Application number: DE1997107690
Authority: DE
Inventors: Peter Bartholmei; Friedrich Riemenschneider; Eberhard Fehse; Sibylle Schunk; Klaus Uhlmann; Juergen Reismann; Wilfried Schlemme; Barbara Passon-Wesseloh
Original assignee: ContiTech Elastomer Beschichtungen GmbH
Current assignee: ContiTech Elastomer Beschichtungen GmbH
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: DE19707690A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung durch Herstellen von zumindest zwei getrennten Grundmischungen A und B und anschließendem Zusammenführen der Grundmischungen. Sie betrifft auch eine nach diesem Verfahren hergestellte Kautschukmischung.The invention relates to a method for producing a sulfur-crosslinkable rubber mixture by producing at least two separate basic mixtures A and B and then merging the basic mixtures. she also relates to one made by this process Rubber compound.

Bei der Herstellung einer Kautschukmischung ist von wesentlichem Interesse, daß der Mischprozess in der Art geführt wird, daß die einzelnen Mischungsbestandteile homogen verteilt werden. So erfolgt bisher zuerst die Herstellung einer Grundmischung, in der alle Kautschukkomponenten sowie übliche Füll- und Zusatzstoffe, außer den Vernetzungschemikalien, eingemischt werden. Dieser Vorgang dient der innigen Vermengung der im Mischaggregat befindlichen Stoffe. Daran anschließend erfolgt üblicher Weise ein weiterer Mischvorgang, das sogenannte Fertigmischen in einem weiteren Mischaggregat. Bei diesem Prozess werden weitere Zusatzstoffe, insbesondere die für die Schwefelvernetzung erforderlichen Chemikalien (Schwefel bzw. Schwefelspender, Beschleuniger, Zinkoxid) in die Grundmischung eingebracht. Die Grundmischung muß dazu bereits abgekühlt sein, so daß mit erneutem Energieeintrag ein erfolgreiches Einmischen der Vernetzungschemikalien erfolgen kann. Nach einem daran anschließenden Homogenisierungs- bzw. Plastifizierungsvorgang kann die Kautschukmischung z. B. an einem Kalander weiterverarbeitet werden. Nachteilig ist, daß bisher viele Mischprozesse bzw. Verarbeitungsgänge erforderlich sind, die energie- und zeitaufwendig sind, um eine Mischung in der gewünschten Qualität herzustellen. Eine solche Verfahrensweise zur Herstellung einer Kautschukmischung wird in der DE 37 02 833 A1 beschrieben.In the manufacture of a rubber compound is of essential interest that the mixing process in Art is performed that the individual components of the mixture homogeneous be distributed. So far, the production is done first a basic mixture in which all rubber components as well usual fillers and additives, except for Crosslinking chemicals to be mixed in. This process serves the intimate mixing of those in the mixing unit Fabrics. This is usually followed by another Mixing process, the so-called final mixing in another Mixing unit. In this process, other additives, especially those required for sulfur crosslinking Chemicals (sulfur or sulfur donors, accelerators, Zinc oxide) is introduced into the basic mixture. The basic mix must already have cooled down so that with another A successful mixing in of energy Crosslinking chemicals can be done. After one of them subsequent homogenization or plasticization process can the rubber mixture z. B. on a calender to be processed further. The disadvantage is that so far many Mixing processes or processing operations are required are energy and time consuming to mix in the to produce the desired quality. Such a practice for the production of a rubber mixture is described in DE 37 02 833 A1.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen vorzuschlagen, bei dem durch getrennte Herstellung von Grundmischungen die Mischzeit und der Energieeinsatz verringert werden können, ohne die Mischungsqualität negativ zu beeinflussen.The invention has for its object a method of manufacture of rubber mixtures to propose by separating Production of basic mixes the mixing time and the Energy use can be reduced without that To negatively influence the quality of the mixture.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
In connection with the preamble of claim 1, this object is achieved in that

a) one or more to produce each basic mixture Rubber components and / or usual filling and / or Additives and crosslinking chemicals are added,
b) the basic mixtures almost the same viscosities and densities exhibit,
c) none of the base mixes any crosslinking chemicals contains and
d) the ready-mixed basic mixtures without further addition of fillers or additives during a homogenization or plasticizing process, taking advantage of that required energy to be merged.

Unter dem Begriff Grundmischung A und B soll in der Anmeldung eine herkömmliche Grundmischung (Bestandteile: Polymer, übliche Füll- und Zusatzstoffe) verstanden werden, zu der Teile der Vernetzungschemikalien zugegeben sind. Die einzelnen Grundmischungen A und B bilden bei deren Zusammenführung eine herkömmliche Fertigmischung.Under the term basic mix A and B in the application a conventional basic mixture (components: polymer, usual fillers and additives) are understood, to which Parts of the crosslinking chemicals are added. The single ones Basic mixtures A and B form a when they are combined conventional ready mix.

Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit auf den bisher üblichen Schritt der Herstellung einer Fertigmischung zu verzichten. Durch die Aufteilung der einzelnen Vernetzungschemikalien in die Grundmischungen A und B wird eine Anvulkanisation während der Grundmischungs herstellung vermieden. Nach Fertigstellung der beiden einzelnen Grundmischungen A und B, deren Viskositäten und Dichten bis zu 10% voneinander abweichen können, werden diese Mischungen aus dem Mischaggregat (z. B. Innenmischer) ausgeworfen. Die Mischzeit für die Herstellung der Grundmischungen A und B entspricht im wesentlichen der Herstellungszeit der bisher üblichen einzigen Grundmischung.The method according to the invention opens up the possibility the usual step of producing a To dispense with the ready mix. By dividing the individual crosslinking chemicals in the basic mixtures A and B becomes a scorch during the basic mix manufacturing avoided. After completing the two individual basic mixtures A and B, their viscosities and Densities up to 10% may differ from each other, these will Mixtures from the mixing unit (e.g. internal mixer) ejected. The mixing time for making the Basic mixtures A and B correspond essentially to that Production time of the previously used only basic mixture.

Die einzelnen Mischaggregate können vom gleichen Typ (z. B. Innenmischer mit Stempel und ineinandergreifenden Rotoren) oder unterschiedlicher Art sein (z. B. für Grundmischung A: Innenmischer mit Stempel; für Grundmischung B: Innenmischer ohne Stempel). Es ist auch möglich, erst die Grundmischung A herzustellen, diese auszuwerfen und zwischenzulagern und in dem gleichen Mischaggregat zeitlich verschoben die Grundmischung B zu mischen. Die beiden fertiggemischten Grundmischungen A und B werden nun ohne Zugabe von weiteren Substanzen homogenisiert bzw. plastifiziert. Während des Homogenisiervorgangs der z. B. auf größeren Walzwerken durchgeführt wird, werden die Grundmischungen A und B zusammengeführt. Während dieses Homogenisierungsvorganges, der sich im allgemeinen im Stand der Technik nach Fertigstellung der Fertigmischung anschließt, wird Energie eingebracht, die gleichzeitig erfindungsgemäß zum Zusammenführen der beiden Grundmischungen verwendet wird. Nach erfolgtem Homogenisiervorgang kann nun die Fertigmischung weiterverarbeitet werden. So kann sich daran ein Plastifiziervorgang anschließen und die Mischung zum Kautschukfell, z. B. auf Kalandern, ausgezogen werden.The individual mixing units can be of the same type (e.g. Internal mixer with stamp and interlocking rotors) or of different types (e.g. for basic mixture A: Internal mixer with stamp; for basic mixture B: internal mixer without stamp). It is also possible to mix basic A first manufacture, eject and store and in the same mixing unit postponed the Mix basic mixture B. The two mixed together Basic mixes A and B are now made without adding any more Homogenized or plasticized substances. During the Homogenizing the z. B. on larger rolling mills is carried out, the basic mixtures A and B merged. During this homogenization process, the generally in the state of the art after completion energy is added to the finished mixture at the same time according to the invention for merging the two Basic mixes are used. After that The ready mix can now be homogenized to be processed further. So you can do it Connect the plasticizing process and mix the Rubber skin, e.g. B. on calenders.

Es ist aber auch möglich, das Zusammenführen der beiden Grundmischungen A und B während des Plastifiziervorganges vorzunehmen. Der Plastifiziervorgang (Vorwärmprozess), der für die Weiterverarbeitung der Kautschukmischung von Bedeutung ist, wird ebenfalls unter Energieeintrag vorgenommen, so daß diese Energie gleichzeitig genutzt werden kann für das Zusammenführen der beiden Grundmischungen A und B. Dieser Plastifiziervorgang kann z. B. auf Walzwerken oder in einem Extruder erfolgen. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Kautschukmischungen bereitgestellt werden, die energie- und zeitsparend hergestellt werden und gleichzeitig den Anforderungen an z. B. Homogenität und Plastizität gerecht werden.But it is also possible to merge the two Basic mixtures A and B during the plasticizing process to make. The plasticizing process (preheating process), which for the processing of the rubber mixture is important is also under energy input, so that this energy can be used simultaneously for the Merging the two basic mixtures A and B. This Plasticizing process can e.g. B. on rolling mills or in one Extruder done. By using the invention Process rubber mixtures can be provided which are produced in an energy and time-saving manner and at the same time the requirements for z. B. Homogeneity and Do justice to plasticity.

Die Grundmischungen A und B werden z. B. in der Art hergestellt, daß zu ein- oder mehreren Kautschukkomponenten, z. B. Naturkautschuk, synthetisches Polyisopren, Styren- Butadien-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Polybutadien, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer sowie weitere aus dem Stand der Technik schwefelvernetzbare Polymere und Mischungen hieraus in z. B. einen Innenmischer (mit oder ohne Stempel) gegeben werden und übliche Füll- und/oder Zusatzstoffe hinzugemischt werden. Solche Substanzen sind z. B. Ruß, Weichmacher, Alterungsschutzmittel sowie Verarbeitungshilfsmittel. Um ein Anvulkanisieren der einzelnen Grundmischungen A und B zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die Vernetzungschemikalien ihren Bestandteilen entsprechend getrennt hinzugemischt. Unter dem Begriff Vulkanisationschemikalien sollen erfindungsgemäß das Vernetzungsmittel (Schwefel und schwefelspendende Substanzen), Vernetzungsaktivatoren (Metalloxide, wie z. B. Zinkoxid, Fettsäuren), Vulkanisationsbeschleuniger (z. B. Sulfenamide, Mercaptoverbindungen) und Vulkanisationverzögerer verstanden werden.The basic mixtures A and B are z. B. in Art produced that to one or more rubber components, e.g. B. natural rubber, synthetic polyisoprene, styrene Butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, Polybutadiene, ethylene-propylene-diene terpolymer and others from the prior art sulfur-crosslinkable polymers and Mixtures of these in e.g. B. an internal mixer (with or without Stamp) and the usual filling and / or Additives are added. Such substances are e.g. B. Carbon black, plasticizers, anti-aging agents and Processing aids. To vulcanize the individual Avoiding basic mixtures A and B are invented the cross-linking chemicals according to their components mixed separately. Under the term Vulcanization chemicals according to the invention Crosslinking agents (sulfur and sulfur donors), Crosslinking activators (metal oxides, e.g. zinc oxide, Fatty acids), vulcanization accelerators (e.g. sulfenamides, Mercapto compounds) and vulcanization retarders understood become.

Prinzipiell ist es aber auch möglich, die einzelnen Füll- und/oder Zusatzstoffe und Vernetzungschemikalien in anderer Reihenfolge in das Mischaggregat zu geben. Die Kombination der einzelnen Substanzen der Grundmischung A und B muß so gewählt sein, daß die Viskosität und die Dichte der fertig gemischten Grundmischungen A und B nahezu gleich sind (Abweichung maximal 10%). Dieses Erfordernis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist notwendig, damit das Zusammenführen der Grundmischungen A und B während des Homogenisierens oder Plastifizierens in ausreichendem Maße erfolgreich stattfindet.In principle, however, it is also possible to and / or additives and crosslinking chemicals in others Place the sequence in the mixing unit. The combination of the so individual substances of the basic mixture A and B must be chosen be that the viscosity and density of the finished mixed Basic mixtures A and B are almost the same (maximum deviation 10%). This is the requirement of the method according to the invention necessary so that the basic mixtures A and B during homogenizing or plasticizing in sufficiently successful.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die einzelnen Grundmischungen A und B vor ihrem Zusammenführen zwischengelagert werden können. Die möglichen Zwischenlagerzeiten übersteigen die bisherige Lagerfähigkeit von Fertigmischungen. Somit ist es nunmehr möglich, eine bedarfsgerechtere Herstellung der einzelnen Mischungen zu erzielen.Another advantage of the method according to the invention is to see that the individual basic mixtures A and B before their merging can be stored temporarily. The possible interim storage times exceed the previous one Shelf life of ready mixes. So now it is possible, a more tailored production of the individual To achieve mixtures.

Vorteilhafterweise sind die Grundmischungen A und B bezüglich ihrer Kautschukkomponenten ihrer Füll- und Zusatzstoffe nahezu gleich (mengenmäßige Abweichungen bis zu 10%), um den Abwiege- und Einfüllvorgang zu vereinfachen.The basic mixtures A and B are advantageously related their rubber components, their fillers and additives equal (quantitative deviations up to 10%) in order to and simplify filling process.

Vorteilhafterweise können den einzelnen Grundmischungen A und B verschiedenfarbige Füllstoffe (Pigmente, Farbstoffe) zugemischt werden, so daß beim Zusammenführen der einzelnen Mischungen während des Homogenisier- oder Plastifiziervorganges optisch wahrgenommen werden kann, in wieweit sich eine homogene Mischung eingestellt hat.The individual basic mixtures A and B different colored fillers (pigments, dyes) be mixed so that when merging the individual Mixtures during homogenization or Plasticizing process can be perceived optically, in to what extent a homogeneous mixture has set.

Anhand einer schematischen Zeichnung soll ein Ausführungs beispiel näher erläutert werden.Based on a schematic drawing, an execution example will be explained in more detail.

In einen Innenmischer 1 mit Stempel und ineinandergreifenden Rotoren werden aus einer nichtdargestellten Abwiegevorrichtung bzw. aus Lagerbehältern die Bestandteile der Grundmischung A über die Beschickungseinrichtung in die Mischkammer des Innenmischers 1 gegeben. Parallel oder zeitlich versetzt werden auch die Bestandteile der Grundmischung B in den Innenmischer 2, der im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Innenmischer 1 aufweist, zugeführt. Zusammensetzungen für mögliche Grundmischungen A und B sind in der Tabelle angegeben. Die Auftrennung der Vernetzungschemikalien erfolgt vorteilhafter Weise in der Art, daß in die Grundmischung B Schwefel bzw. Schwefelspender eingemischt werden und zu der Grundmischung A zumindest ein Vulkanisationsbeschleuniger, -aktivator und/oder -verzögerer gegeben werden. Diese Aufteilung hat den Vorteil, daß in die einzelnen Mischvorgänge mehr Mischarbeit eingebracht werden kann, was eine gute Vermischung zur Folge hat, ohne dass dabei Anvulkanisationsvorgänge zu verzeichnen sind. The components of the basic mixture A are fed into the mixing chamber of the internal mixer 1 from an unillustrated weighing device or from storage containers into an internal mixer 1 with a punch and intermeshing rotors. At the same time or at different times, the constituents of the basic mixture B are also fed into the internal mixer 2 , which has essentially the same structure as the internal mixer 1 . Compositions for possible basic mixtures A and B are given in the table. The crosslinking chemicals are advantageously separated in such a way that sulfur or sulfur donors are mixed into the basic mixture B and at least one vulcanization accelerator, activator and / or retarder is added to the basic mixture A. This division has the advantage that more mixing work can be introduced into the individual mixing processes, which results in good mixing without the occurrence of scorching processes.

Die Mischzeit beträgt für jede Grundmischung ca. 3,5 Minuten bei einer Temperatur von 140°C. Danach werden die Grundmischungen A und B aus dem jeweiligen Mischer ausgeworfen. Nach einer eventuellen Lagerung von bis zu 4 Monaten werden beide Grundmischungen auf ein großes Walzwerk 3 für ca. 15 Minuten gegeben und zur Homogenisierung und gleichzeitigen Herstellung der Fertigmischung durchmengt. Dabei wird das entstehende Kautschukfell auf üblicher Art und Weise von jeder Seite ein- bis zweimal geschnitten und diese Abschnitte dem Walzwerk 3 erneut zugefügt. Nach dem Homogenisieren, dessen Endpunkt durch eine gleichmäßige Farbe optisch registriert werden kann, und einer eventuellen weiteren Zwischenlagerung wird die Fertigmischung in einen Extruder 4 gegeben, in dem sie vorgewärmt (auf ca. 80°C) und für die weitere Verarbeitung (z. B. Herstellen einer Kalanderplatte) vorbereitet wird. Anstelle des separaten Homogenisierungsvorganges kann dieser Vorgang direkt als Plastifiziervorgang zum Füttern eines Kalanders genutzt werden.The mixing time for each basic mixture is approx. 3.5 minutes at a temperature of 140 ° C. The basic mixtures A and B are then ejected from the respective mixer. After a possible storage of up to 4 months, both basic mixtures are placed on a large rolling mill 3 for about 15 minutes and mixed for homogenization and simultaneous preparation of the finished mixture. The resulting rubber sheet is cut once or twice from each side in the usual manner and these sections are added to the rolling mill 3 again. After homogenization, the end point of which can be optically registered by a uniform color, and a possible further intermediate storage, the finished mixture is placed in an extruder 4 , in which it is preheated (to approx. 80 ° C.) and used for further processing (e.g. . Manufacture of a calender plate) is prepared. Instead of the separate homogenization process, this process can be used directly as a plasticizing process for feeding a calender.

Die verfahrenstechnisch günstig erzeugten Kautschukmaterialien können z. B. für die Herstellung von Beschichtungen, Reifen-, Luftfeder- und Antriebsriemenrohlingen Verwendung finden. Nach der Vulkanisation werden Gummiprodukte erhalten, die keine negativen Eigenschaften aufgrund mischungstechnischer Einflüsse aufweisen.The rubber materials produced in terms of process engineering can e.g. B. for the production of coatings, tires, Air spring and drive belt blanks are used. To Vulcanization gives rubber products that do not negative properties due to mixing technology Have influences.

Claims

1. A method for producing a sulfur-crosslinkable rubber mixture by producing at least two separate basic mixtures A and B and then combining the basic mixtures, characterized in that

a) one or more rubber components and / or customary fillers and / or additives and crosslinking chemicals are added to produce each basic mixture,
b) the basic mixtures have almost the same viscosities and densities,
c) none of the base mixtures contains all crosslinking chemicals and
d) the ready-mixed basic mixtures are brought together without further addition of fillers or additives during a homogenizing or plasticizing process, using the energy required for this.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ready-mixed basic mixtures A and / or B before Homogenizing or plasticizing process temporarily stored become.

3. The method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the Homogenization process takes place on rolling mills.

4. The method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the Plasticizing process on rolling mills or in an extruder he follows.

5. The method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that in the basic mixture A sulfur and / or a sulfur donor and in the basic mixture B at least one vulcanization accelerator, vulcanization activator and / or Vulcanization retarders are given.

6. The method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that in the Basic mixtures A and B different colored fillers are given.

7. The method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the components of the Basic mixtures A and B except for the cross-linking chemicals and optionally different colored fillers in almost the same amount in the respective mixing unit are given.

8. The method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that as Rubber component natural rubber, synthetic Polyisoprene, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile Butadiene copolymer, polybutadiene and mixtures thereof be used.

9. rubber mixture for the production of a rubber product, characterized in that according to the method produced at least one of the preceding claims is.