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Gummi-Verbundprodukte werden üblicherweise konfektioniert und anschließend vulkanisiert. Für die Konfektion wird die Kautschukmischung, die sich üblicherweise in einer Trennfolie befindet um Anklebungen mit sich selbst zu verhindern, vom Wickelbock der Konfektionsanalage abgewickelt und mit anderen Verbundteilen (wie zum Beispiel anderen Kautschukmischungen oder Festigkeitsträgern) konfektioniert. Hierfür reicht häufig das kalte Verpressen (bei Raumtemperatur) der verschiedenen Konfektionsschichten zu einem Verbund. Dies kann zum Beispiel über Dublierwalzen erfolgen.
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Es gibt allerdings spezielle Kautschukmischungen (wie zum Beispiel Mischungen auf Kautschukbasis EPDM-(Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke) und EPM und andere Mischungen mit geringer Eigenklebrigkeit bei Raumtemperatur), die sich aufgrund ihrer geringen Eigenklebrigkeit nur schwer konfektionieren lassen.
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Die Konfektionsfähigkeit wird daher bei entsprechenden Problemmischungen üblicherweise durch Wärmetische oder Heizstrahler ermöglicht; die gezogene Platte einer Kautschukmischung oder Kunststoffmischung verbleibt dann auf diesen Vorrichtungen einige Zeit zur Erwärmung. Dies kostet allerdings stets Zeit und benötigt Raum und ist somit aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig.
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Aufgabe dieser Erfindung ist die Lösung dieses Fertigungsnachteils.
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Die Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu verwenden, die beispielsweise eine noch im Speicher der Konfektionsanlage befindliche Kautschukmischung auf die für die Konfektion erforderliche Temperatur erwärmt und somit konfektionsklebrig macht. Diese Erwärmung wird erreicht durch Verwendung eines flachen Heizelementes, das eine planare Form aufweist und sich zwischen den einzelnen Lagen der aufgewickelten gezogenen Kautschukmischungsplatte befindet.
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Das planare Heizelement besteht aus einer Heizfolie, die durch elektrischen Strom erwärmt wird, sowie einem Festigkeitsträger, der die Längsdimensionsstabilität gewährleistet. Dies ist wichtig, damit die gezogene Kautschukmischungsplatte sich nicht längt und dadurch eine Dickenänderung erfährt. Der Begriff Platte beinhaltet auch weitere Formen, wie z. B. Fäden, Gewebe oder weitere Geometrien.
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Diese Erfindung betrifft ein vorzugsweise flexibles aber in Längsrichtung kaum dehnbares planares Heizelement, das auch im aufgerollten Zustand zum Erhitzen einer gezogenen Platte (zum Beispiel einer Kautschukmischung oder eines Thermoplasten) befähigt ist.
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Typischerweise werden zur Platte gezogene Kautschukmischungen auf Trägerfolien oder Geweben verwendet.
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Neu ist bei dieser Erfindung, dass die Trennfolie des Standes der Technik durch ein planares Heizelement ersetzt oder auch damit kombiniert wird. Sie kann Teil der Abwickelvorrichtung einer Konfektionsanlage sein, von wo aus die Energiezufuhr zu diesem Heizelement gewährleistet werden kann. Zusätzlich kann dieses planare Heizelement auch noch mit einer Oberfläche ausgestattet sein, die abweisend auf die Kautschukmischung wirkt und damit der Adhäsion entgegenwirkt. Eine gewisse Anhaftung ist jedoch von Vorteil. Somit lässt sich die Kautschukmischungsplatte später leichter abwickeln.
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Somit ist die Aufgabe dieser Erfindung die Bereitstellung eines flexiblen aber in Längsrichtung kaum dehnbaren planaren Heizelementes, das auch im aufgerollten Zustand zum Erhitzen einer gezogenen Platte (beispielsweise einer Kautschukmischung oder eines Thermoplasten) befähigt ist, um eine optimal vorgewärmte und damit konfektionsfähige Platte beispielsweise aus dem Konfektionsspeicher in die Dubliereinheit einer Konfektionsanlage einfließen zu lassen und hierdurch einen stabil-haftend konfektionierten Werkstoffverbund zu gewährleisten. Insbesondere ist eine hinreichende Länge des Heizelementes wichtig, da hierdurch Prozesszeiten in der Produktion verkürzt werden können. Des Weiteren soll das Heizelement bevorzugt eine wenig haftende Oberfläche besitzen, um Anklebungen der gezogenen Platte am planaren Heizelement zu verhindern.
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Heizelemente, häufig Heizfolien, werden in verschiedenen Bereichen der Technik verwendet. (Beispiele sind Sitzheizungen im Pkw-Bereich, Fußbodenheizungen in Wohnungen oder gar in Frühbeeten innerhalb von Gewächshäusern oder im Freien, beheizbare Kfz-Spiegel, usw.).
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Aus der
DE 199 39 174 ist ein Heizelement mit einer Heizfolie bekannt, wobei die Heizfolie eine Trägerschicht und eine Leitschicht aufweist und für Fahrzeugsitze Anwendung findet.
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Aus der
DE 199 39 175 ist eine Heizfolie bekannt, wobei auf eine Trägerschicht, insbesondere eine Polyester-, Polyimid-, Polyamid, Polypropylen- oder Polycarbonatfolie eine Leitschicht aus Metall abgeschieden ist.
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Aus der
DE 10 2011 003 012 ist eine Heizfolie bekannt, die einen positiven Temperatureffekt aufweist, wodurch kühlere Bereiche der Heizfolie schneller erwärmen als bereits warme Bereiche, und somit ein gleichmäßigeres Aufwärmen erfolgt.
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Gegenstand dieser Erfindung ist daher ein flexibles aber in Längsrichtung kaum dehnbares zugbelastbares planares Heizelement, das auch im aufgerollten Zustand zum Erhitzen einer gezogenen Platte (beispielsweise einer Kautschukmischung oder eines Thermoplasten) befähigt ist. Eine geringe Dehnung wird dadurch erreicht, dass sich ein Festigkeitsträger im Heizelement befindet. Die Erwärmung der gezogenen Platte findet erfindungsgemäß bevorzugt im aufgerollten Zustand der zwei Lagen aus planarem Heizelement und Kautschukmischungs- oder Kunststoff-Platte im Konfektionsspeicher der Konfektionsanlage statt. Hierdurch können Prozesszeiten in der Produktion verkürzt werden, da ein separater Vorwärmschritt (zum Beispiel auf einem Wärmetisch) entfällt. Die Länge des planaren Heizelementes ist erfindungsgemäß bevorzugt größer als 15 m, (besonders bevorzugt größer 30 m). Des Weiteren besitzt das erfindungsgemäße planare Heizelement bevorzugt eine wenig haftende Oberfläche.
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Diese Eigenschaft kann z. B. durch eine dünne Kunststofffolie (z. B. aus PE, PI, PP, MOPP, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC oder ähnlichem) erreicht werden wie bereits in
WO2004049763 beschrieben.
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In einer ersten Ausführungsform (1) besteht das flexible planare Heizelement aus einer handelsüblichen Heizfolie, in diesem Fall des Herstellers Calorique. Die Heizfolie wurde bei einer Spannung von 220–240 Volt, bei einer Leistungsdichte von 450 Watt/m2 betrieben. Die Dimensionen waren 5 Meter Länge und 0,5 m Breite. Die Heizungselemente bestanden aus Karbon-Paste und Silber bei Leitungsschienen aus verzinntem Kupfer. Die Elemente sind mit einer Polyesterfolie beidseitig laminiert. Der Aufbau ist grafisch in 1 dargestellt. Auf ein tragendes Element (4) ist zwischen zwei isolierenden Schichten (1) und (3) ein beheizbares Element (2) eingebracht, das an den Außenseiten durch die Leiterbahn (5) mit elektrischem Strom versorgt wird.
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In einer zweiten Ausführungsform (2) besteht das flexible Heizelement (7) ebenfalls aus der bereits beschriebenen Heizfolie, auf der das plangezogene Polymer (6) aufliegt. Dabei wurden allerdings Versuche mit längeren Folien durchgeführt, um auf die in der Kautschukindustrie üblichen Folienlängen von 50 Metern oder mehr zu gelangen. Es ist darauf zu achten, dass die Leitfähigkeit der Leitungsschienen ausreichend ist. Für größere Längen ist ein Kaskadenaufbau gewählt worden, bei dem mehrere Heizelemente parallel geschaltet wurden. Dazu wurden die Kaskaden der Heizfolien auf einem flexiblen aber in Längsrichtung kaum dehnbaren Polymergewebe bzw. Folie fixiert.
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Eine dritte Ausführungsform (
3) wird gebildet aus der Kombination eines flexiblen planaren Heizelementes (
7) und einem beheizbaren Kern (
8), der sich im Abwickler (
9) befindet. Der Vorteil des beheizbaren Kerns (
8) liegt darin, dass ein noch schnelleres und gleichmäßigeres Aufheizen durch zusätzliche Wärmezufuhr vom Inneren her gegeben ist. Die so vorgewärmte Kautschukmischungsplatte (
10) ist nun hinreichend klebrig, um zum Beispiel in Konfektion (
12) verarbeitet zu werden. Das Heizelement (
7) wird dem Aufwickler (
11) zugeführt. Alle Prüfungen wurden im aufgewickelten Zustand durchgeführt. Beim Aufbau ist darauf zu achten, dass der beheizbare Bereich des Heizelementes vollständig mit der Kautschuk-Mischbahn bedeckt ist, um lokale Überhitzungen zu vermeiden. Als Messwerte des Temperatur-Zeitverlaufes ergaben sich folgende Werte (Tabelle 1): Tabelle 1: Temperatur-Zeitverlauf
| t/min | TI/°C | TD/°C | TR/°C | TQ/°C |
| 0 | 18 | 15 | 28 | 19 |
| 1 | 18 | 18 | 30 | 22 |
| 2 | 21 | 22 | 33 | 27 |
| 3 | 24 | 27 | 37 | 32 |
| 4 | 27 | 32 | 41 | 37 |
| 5 | 32 | 36 | 44 | 41 |
| 6 | 36 | 41 | 48 | 46 |
| 7 | 39 | 46 | 51 | 50 |
| 8 | 44 | 50 | 55 | 54 |
| 9 | 47 | 53 | 59 | 57 |
| 10 | 51 | 58 | 63 | 60 |
| 11 | 55 | 61 | 65 | 62 |
| 12 | 58 | 64 | 68 | 65 |
| 13 | 62 | 68 | 71 | 67 |
| 14 | 65 | 70 | 74 | 69 |
mit
- t
- = Zeit,
- TI
- = Temperatur innen zwischen 2 Gummilagen (also 2 mm vom Heizelement entfernt),
- TD
- = Temperatur direkt zwischen Heizelement und Gummi,
- TR
- = Temperatur innen zwischen 2 Gummilagen (also 2 mm vom Heizelement entfernt), an weiterer Messstelle mit anderem Thermoelement
- TQ
- = Temperatur direkt zwischen Heizelement und Gummi an weiterer Messstelle mit anderem Thermoelement
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Als Ergebnis können Heizraten von 3,5 bis 4 Kelvin pro Minute für 2 mm dicke Polymer-Schichten festgehalten werden. Das grundlegende Problem beim Erwärmen von Gummi ist die geringe Wärmeleitfähigkeit bei hoher Wärmekapazität. Von daher können nicht beliebig hohe Heizraten genutzt werden, um eine Schädigung der Heizelemente zu vermeiden.
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Mit dieser Erfindung lässt sich eine gezogene Platte aus Kautschukmischung oder Kunststoffen im aufgerollten Zustand ausreichend erwärmen, um eine hinreichende Eigenklebrigkeit aufzuweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19939174 [0012]
- DE 19939175 [0013]
- DE 102011003012 [0014]
- WO 2004049763 [0016]
