DE2162233A1

DE2162233A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von elastischen folien oder bahnen aus irreversibel vernetzten elastomeren

Info

Publication number: DE2162233A1
Application number: DE2162233A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Ambrus
Original assignee: GARDOSI OTTO DIPL ING
Current assignee: GARDOSI OTTO DIPL ING
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1971-12-15
Publication date: 1973-06-28

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von elastischen Folien oder Bahnen aus irreversibel vernetzten Elastomeren Die Erfindung bezieht sich auf ein Herfahren zur lrontinuierlichen Herstellung von elastischen Folien oder Bahnen aus irreversibel vernetzten Elastomeren. Die Erfindung betrifft außerdem nach dem Verfahren hergestellte Folien oder Bahnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für Folien oder Bahnen anzugeben, die sich durch außerordentlich gute Isoliereigenscha,ften gegenüber Schall und Wärme auszeichnen, eine gute Beständigkeit gegenüber mechanischen und chemischen Einflüssen besitzen und trotz dieser erheblichen Anforderungen wirtschaftlich, d.h. aus preiswerten Ausgangsstoffen und mit geringen Produktionskosten herstellbar sind. Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem auf andere Gleise nicht mehr zu verwertende Abfallpro dukte unter Ausnutzung ihrer natürlichen Ei'gerlschaften verarbeitet werden können.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß granuliertes, thernioplastisches Bindemittel mit granuliertem, irreversibel vernetztem Elastomerem im Verhältnis 1 : 10 bis 1 : 2, vorzugsweise 1 : 6 bis 1 : 4, miteinander vermischt, auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels, aber unterhalb der Zersetzungstemperatur des Elastomeren erhitzt, als Film aus einer Breitschlitzdüse extrudiert und zwischen gekühlten Bändern einer Doppelbandpresse auf eine unterhalb des Schmelzpunktes des Bind-emitteis liegende Temperatur abgekühlt wird.
Als thermoplastische Bindemittel kommen hierfür bevorzugt Stoffe aus der Gruppe Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyvinylchlorid und deren Copolymerisate in Frage, Besonders günstige Eigenschaften als Bindemittel hat dabei ein Äthylen-Vinyl-Acetat-Copolymeres mit einem Schmelzindex von 4,5.
Als Elastomere werden in besonders vorteilhafter Weise Stoffe aus der Gruppe bmr. aus den Gruppen Polybutadiene, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Butadien-Acrylnitril, Polyisoprene, Chloroprene, Polyurethane und Nitrilkautschuk eingesetzt. Billige elastomere Ausgangsstoffe liefern die in großen Mengen anfallenden abgefahrenen Autoreifen, deren Beseitigung bekanntlich erhebliche Probleme hinsichtlich der Umweltverschmutzung aufwirft' Durch einfaches Granulieren von Altreifen lassen sich diese für das erfindungsgemäße Verfahren erschließen.
Selbstverständlich lassen sich auch alle anderen elaUtomeren Abfälle, insbesondere aus der gummiverarbeitenden Industrie flir den angegebenen Zweck gleich vorteilhaft einsetzen. In allen Fällen hat sich eine Korngröße der elastomeren Stoffe zwischen 1 und 6 nun als gut geeignet erwiesen. Es versteht sic-h, daß bei den Zerkleinerungsprozessen ein breites Spektrum von Korngrößen anfällt, wobei die Häufigkeit von Korngrößen im mittleren Bereich am höchsten ist. Ein geringer Anteil von Granulat mit Korngrößen oberhalb oder unterhalb des angegebenen Bereichs hat sich nicht als störend erwiesen.
Das Mengenverhältnis von Bindemittel zu Elastomeren kann ebenfalls in relativ weiten Grenzen variiert werden. kischungsverhältnisse zwischen 1 : 10 und 1 : 2 sind dabei durchaus möglich vorzuziehen sind jedoch Mischungsverhältnisse zwischen 1 : : 6 und 1 : 4 wobei Mischungsverhältnisse mit einem höheren Anteil an Bindemittel in dz angegebenen Bereich zu Endprodukten höherer Qualität führen.
Es wurde bereits ausgeführt, daß das innige Gemisch von.Bindemittel und Elastomeren auf eine Temperatur erhitzt werden muß, die oberhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels, aber unterhalb der Zersetzungstemperatur des Elastomeren liegt.
Hierbei schmilzt das Bindemittel und hüllt infolge des fortgesetzten Misch- bzw. Homogenisierungsvorganges das elastomere Granulat allseitig ein. Es entsteht auf diese Weise eine Dispersion, bei der das Bindemittel das Dispersionsmittel und das elastomere Granulat das Dispersum darstellt.Es versteht sich, daß die Schmelztemperatur des Bindemittels von der chemischen Beschaffenheit dieses Bindemittels a-bgängig ist. Die günstigste Temperatur für das jeweils verwendete Bindemittel läßt sich durch relativ einfaches Ausprobieren feststellen. Erfahrungsgemäß hat sich ein Temperaturbereich zwischen - 110° und 1700 C als brauchbar erwiesen, wobei einer Temperatur im mittleren Bereich zvrischen 1400 und 160° C im allgemeinen der Vorzug zu geben ist. Auf jede Fall muß eine thermische Schädigung des Llastomeren unterbleiben, was innerhalb des angegebenen Bereichs auch gewährleistet wird.
Die Dosierung zum Zwecke der Einstellung des korrekten Mengenverhältnisses, unter dem in jedem Fall das Gewichts-Verhältnis zu verstehen ist, erfolgt zweckmäßig mit Hilfe von Dosierschnecken. Die Homogenisierung und das Aufschmelzen des Bindemittels werden zweckmäßig in einem Einschnecken-Extruder durchgeführt, dessen Beheizung so ausgelegt und geregelt wird, daß die Austrittstemperatur der Masse aus dem Extruder die innerhalb der angegebenen Bereiche liegenden Werte annimmt. Dem Extruder ist dabei eine Breitschlitzdüse nachgeschaltet, durch die die gesamte Masse in Form eines flachen Bandes extrudiert und der Doppelbandpresse zugeführt wird.
Die Verwendung einer Doppelbandpresse ist dabei für die kontinuierliche Verfahrensführung von besonderer Bedeutung, Eine Doppelbandpresse besteht aus zwei einander gegenuberliegenden Walzenpaaren, wobei über jedes. Paar ein endloses Metallband geführt wird. Ein Trum des einen Bandes schließt.
mit dem ihm unmittelbar gegenüberliegenden Trum des anderen des einen vorzugsweise einstellbaren Spalt ein. Die Spaltbreite wird- durch eine Reihe von Stützwalzen über die gesamte Länge der Trums konstant gehalten. Zum Zwecke einer raschen Abfuhr der Wärme und Abkühlung der extrudierten Masse werden die mit der Masse in Berührung stehenden Trums der Bänder zweckmäßig von der Rückseite her durcheine Kühlflüssigkeit oder Anblasen mit Luft gekühlt. Die Temperatur, mit der das fertige Band bzw. die fertige Folie die Doppelbandpresse verläßt, muß unbedingt unterhalb der Schme lztemperatur des thermoplastischen Bindemittels liegen. Es ist -dabei anzustreben, daß die Austrittstemperatur sich der Raumtemperatur möglichst nähert.
Durch Verfestigung des Bindemittels entsteht ein zusammenh ängendes sogenanntes Stützgeriist, welches das elastomere Granulat allseitig umschließt. Das Endprodukt zeichnet sich durch eine Vielzahl von hochwertigen Rigenschaften und infolgedessen durch eine Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten aus. Die erzeugten Folien oder Bahnen kennen als Fußboden- und Wandisolierung, für Hochhäuser in konventioneller und Fertigbauweise verwendet werden, wobei die guten Isolationseigenschaften selbst bei-geringer Schichtdicke erreicht werden. Infolge einer außerordentlich guten Abriebfestigkeit eignen sich derartige Bahnen oder Folien besonders gut für öffentliche Bauten mit großem Publikumsverkehr. Aufgrund der besonderen Elastizität des Materials ist eine sehr gute,Eignung auch im Hinblick auf eine Anwendung als Bodenbelag-in Sporthallen vorhanden. Die guten Schallisolations- bzw. Dämpfungseigenschaften schaffen auch die-Voraussetzung für die Verwendung im gesamten Fahrzeugbau, einschließlich Schiff, Flugzeug, Auto-und Bahn. Auch im Arbeitsgeräte- und Maschinenbau ist ein entsprechender Belag ei'nsetzbar, wofür insbesondere die chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Ölen die notwendige Voraussetzung schafft.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können dem Gemisch aus Bindemittel und Elastomerem Farbstoffe zugesetzt werden, so daß optisch ansprechende Endprodukte entstehen. Die Farbstoffe können während der Misch- und/oder Homogenisierungsphase durch eine weitere Dosiervorrichtung zugesetzt werden.
Es empfiehlt sich jedoch in besonders vorteilhafter Weise der Einsatz eines bereits in der Masse eingefärbten Bindemittels. Die erfindungsgemäß hergestellte Folie bzw. Bah läßt sich auf einfache Weise auch mit einer zweiten Bahn zu einer Verbundfolie vereinen. Dies kann beispielsweise durch Verkleben geschehen. Bezüglich des Materials für die zweite Bahn ist wiederum eine breite Skala von Llöglichkeiten gegeben. Die zweite Bahn kann beispielsweise eine Folie aus Polyvlnylchlorid sein, wie sie beispielsweise für Fußbodenbeläge verwendet wird. Als zweite Bahn kann jedoch auch textiles Material, mie Gewebe mit und ohne Flor, eingesetzt erden. Beispielsweise ist die kombination mit einem Teppichboden-Belag denkbar.
Für den Fall, daß eine besondere Rutschfestigkeit, beispielsweise bei Verwendung der Folien im Freien, -erzielt werden soll, empfiehlt sich die Verwendung von Pressbändern mit einer Oberflächenstruktur, durch die der Folie oder Bahn eine reliefartige Musterung aufgeprägt wird. Eine derartige Folie ist ganz besonders gut für die Verwendung in Turnhallen geeignet. Schließlich ist es möglich, die Folie oder Bahn nach Verlassen der Doppelbandpresse zu versiegeln, wofür in vorteilhafter Weise Polyurethan verwendet wird, welches in Form eines dünnen Films auf die Folie oder Bahn auf getragen wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durch-,ührung des erfindungsgemäßen Verfahrens und deren Wirkungsweise seien- anhand der nachfolgenden Figur näher beschrieben, die in schematischer Darstellung eine Seitenansicht der vollständigen Vorrichtung zeigt.
In der Fig. ist mit 1 ein Vorratsbehälter für das thermoplastische Bindemittel bezeichnet, von dem.eine Dosiervorrichtung'2 in Form einer DosierschnecRe zu einem Vormischer 3 führt. In analoger Weise befindet sich oberhalb des Vormischers 3 ein Vorratsbehälter 4 für elastomeres Granulat.
Von diesem Vorratsbehälter führt eine Dosiervorrichtung 5, ebenfalls in Form einer Dosierschnecke zu dem Vormischer 3.
Der Vormischer 3 ist ein Zwangsmischer, der bei Raumtempera tur betrieben wird. Von diesem wird das- Granulatgemisch in einen Einfülltrichter 6 eines Einschneckenextruders 7 gefördert, dessen Äußeres als Maschinengehäuse lediglich schematisch dargestellt ist. Der Einschneckenextruder 7 ist mit einer Breitschlitzdüse 8- baulich vereint, von welcher der extrudierte Film unmittelbar einer Doppelbandpresse 9 zugeführt wird.
Die Doppelbandpresse 9 besteht aus einem Pressenrahmen 10, an dem die Walzenpaare 11a/11b und 12aY12b drehbar befestigt sind. Über ein jedes- Walzenpaar- wird ein endloses Stahlband 13 bzw. -14 geführt. Die beiden einander zugekehrten Trums der Stahlbänder schließen zwischen sich-einen Spalt 15 ein, dessen Weite für die Dicke der zu erzeugenden Folie bzw.
Bahn maßgebend ist. Die Spaltweite wird über die -gesamte Länge der beiden Trums durch je- eine Reihe besonderer Stützwalzen IC bzw. 17 konstant gehalten. Der Abstand der Walzenpaare 11a/11b und 12a/11b einschließlich der ihnen zugeordneten Stützwalzen ist zum Zwecke der Herstellung von Folien unterschiedlicher Dicke yeränderbar- ausgebildet.
Zwischen den beiden unmittelbar benachbarten Trums der endlosen Stahlbänder befindet sich die aus der Breitschlitz düse 8 extrudierte Lasse, der die im Einschneckenextruder 7 zugeführte Wärme zu entziehen ist.- Zu diesem Zweck sind auf die der extrudierten Masse abgekehrten Rückseiten der beiden Trums der endlosen Stahlbänder- Kühlmittelströme gerichtet, deren maschinenseitige Voraussetzungen, wie Pumpe und Auffangbehälter, jedoch der Einfachheit halber fortgelassen sind. Die fertige Folie wird der Doppelbandpresse 9 in Richtung des Pfeiles 18 kontinuierlich entnommen und entweder auf Rollen gewickelt, zu Platten zerscilnitten oder zu Verbundfolien in der oben angegebenen Weise weiterverarbeitet.
Beispiel 1: In einer Vorrichtung gemäß der Figur wurden je Stunde 75 kg Polyäthylen und 425 kg Gummigranulat verarbeitet. Das Polyäthylen hatte eine Korngröße unterhalb 1 mm, das Gummigranulat besaß eine mittlere korngröße zwischen 3 und 6 mm. Aus beiden Ausgangsstoffen wurde in dem kontinuierlichen Zwangs mischer 3 bei Raumtemperatur ein inniges Gemisch hergestellt, welches nachfolgend kontinuierlich einem Einschnecken-Extruder 25-D zugeführt wurde. Der Extruder wurde durch eine Mantelbeheizung so -hoch aufgeheizt, daß die Masse mit dem geschmolzenem Bindemittel aus dem Extruder mit einer Tempera--tur von 1500 C austrat Dem Extruder war eine Breitschlitzdüse von 1400 mm Breite nachgeschaltet. Der aus dieser Bre.itschlitzdüse extrudierte Film wurde unmittelbar der Doppelbandpresse zugeführt, deren umlaufende Bänder so stark gekühlt wurden, daß die Folie die Presse mit einer Temperatur verließ, die etwa der Raumtemperatur entsprach. Die Umfangsgeschwindigkeit der Preßbänder betrug 1 m/min. Der horizontale Abstand der paarweise angeordneten Walzen betrug 500 cm, so daß sich eine Vorweilzeit des extrudierten Filmes innerhalb der Doppelbandpresse von 5 min-ernstellte. Die Spalt weite zwischen den Pressenbändern betrug 9 mm; das Endprodukt besaß eine Breite von 1250 mm.
Messungen ergaben folgende Werte: Trittschallschutzmaß TSM nach DIN 4109 = 12 dB Verbesserungsmaß VM nach DIN 4109 = 23 dB Rückprallelastizität nach. DIN 53512'= 50 Die Folie, war schwer entudlich gemäß der Vorschriften nach DIN 51 960.
Beispiel 2: Das Verfahren gemäß Beispiel wurde wiederholt, jedoch lait dem Unterschied, daß als Bindemittel. je Stunde 100 kg Polyester und 400 kg Gummigranulat mit einer Korngröße zwischen 1 und 3 mm eingesetzt wurden. Das Endprodukt hatte folgende technische Eigenschaften: Trittschallschutzmaß TSM nach DIN 4109 = 12 dB Verbesserungsmaß VM nach DIN 4109 = 23 dB Rückprallelastizität nach DIN 53512 = 35 Die Folie war ebenfalls schwer entzündlich gemäß der Vorschriften nach DIN 51960.
-Ansprüche

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von elastischen Folien oder Bahnen aus irreversibel vernetzten Elastomeren, dadurch gekennzeichnet, daß granuliertes, thermoplastisches Bindemittel riit granuliertem irreversibel vernetztem Elastomerem im Verhältnis 1 : 10 bis 1:2, vorzugsweise 1 : 6 bis 1 : 4, miteinander vermischt,, auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels, aber unterhalb der Zersetzungstemperatut des Elastomeren erhitzt, als Film aus einer Breitschlitzdüse extrudiert und zwischen gekühlten Bändern einer Doppelbandpresse auf eine unterhalb des .Schl,lel3-punktes des Bindemittels liegende Temperatur abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastische Bindemittel Stoffe aus der Gruppe Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyvinylchlorid und deren Copolymerisate verwendet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Äthylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Schmelzindex von 4,5 verwendet wird..
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elastomere Stoffe aus der Gruppe bzw. aus den Gruppen Polybutadiene, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Butadien-Acrylnitril, Polyisoprene, Chloroprene, Polyurethane, Nitrilkautschuk, verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, , daß als Elastomere granulierte Autoreifen verwendet, werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulatgröße des Elastomeren zwischen 1 und 6 mm gewählt. wird.
7. Verfahren nach'Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Bindemittel und Elastomerem zum Zwecke der Plastifizierung auf eine Temperatur zwischen 110 und 1700 C, vorzugsweise zwischen 140 und 1600 C erhitzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus Bindemittel und Elastomerem Farbstoffe zugesetzt werden.
9. Verfahren nach de.n Ansprüchen 1 und 8, dadurch geRennzeichnet, daß in der Masse eingefärbte Bindemittel verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fertige Folie bzw. Bahn mit einer zweiten Bahn zu einer Verbundfolie vereint wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bahn aus einem Polyvinylchlorid besteht, wie es für Bodenbeläge verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10' dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Bahn ein Teppichboden verwendet wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bahnen durch Verkl#bung miteinander vereint werden.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 1.3, dadurch gekennzeichnet, daß der Folie oder Bahn durch Verwendung von Preßbändern mit Oberflächenstruktur eine reliefartige Musterung aufgeprägt wird.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Bahn nach Verlassen der Doppelbandpresse versiegelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15t-dadurch gekennzeichnet, -daß die Versiegelung durch Auftragen einer Polyurethanschicht bewirkt wird.
17. Elastische Bahn oder Folie gekennzeichnet durch ein zusammenhängendes Gerüst-aus einem thermoplastischen Bindemittel mit eingeschlossenem irreversibel vernetstem-Elastomer-Granulat einer. vorzugsweisen Granulatgröße zwischen 1 und 6-mm.