DE2653211C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Schlauches aus einer wärmegelierbaren wäßrigen Dispersion eines Elastomeren oder Plastomeren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schlauches aus einer wärmegelierbaren wäßrigen Dispersion eines Elastomeren oder Piastomeren, bei dem die Dispersion zwischen zwei konzentrische Wände einer Formgebungseinrichtung gegossen und bei ihrer Fortbewegung zwischen den beiden Wänden zur Einleitung der Gelierung von außen erwärmt und der Schlauchrohling nach seinem Austritt aus der Formgebungseinrichtung vollständig geliert, getrocknet und vulkanisiert wird, wobei der Schlauchrohling nach dem Austritt aus der Formgebungseinrichtung an seiner Innenseite mit einem Warmluftstrom beaufschlagt wird, nach Patent P 25 03 645; sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Vorratsbehälter für die wäßrige Dispersion, der mit einer Formgebungseinrichtung aus einem Außenrohr und einem konzentrischen inneren Kern verbunden ist, einer dem Außenrohr zugeordneten Heizvorrichtung und nachgeordneten Trocken- und Vulkanisiervorrichtungen, wobei der Kern aus einem Rohr besteht, in dem zur Zuführung eines Warmluftstromes ein sich im wesentlichen bis zum Ausgang der Formgebungseinrichtung erstreckendes Innenrohr thermisch isoliert angeordnet ist, nach Patentanspruch 7 des Patents P 25 03 645. Das Verfahren und die Vorrichtung des Hauptpatents sind als FR-PS 22 13 845 vorveröffentlicht.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach dem Hauptpatent ermöglichen das kontinuierliche Herstellen qualitativ hochwertiger Schläuche durch Extrudieren und Gelieren einer wäßrigen Dispersion, eines Elastomeren oder Piastomeren, indem die bei derartigen, von wäßrigen Dispersionen ausgehenden Extrudierverfahren bisher bestehenden Probleme im Zusammenhang mit der Abfuhr des bei der Gelierung und Schrumpfung des gebildeten Schlauchrohlings insbesondere auch an der Innenseite austretenden Restwassers durch die Warmluftbeaufschlagung von der Innenseite her in Verfahrens- und vorrichtungsmäßig einfacher und zugleich wirksamer Weise gelöst werden.

Der Erfindung liegt als Aufgabe eine weitere Verbesserung der nach dem Hauptpatent auf der Grundlage wäßriger Dispersionen erhaltenen Schläuc^; im Sinn einer noch weitergehenden Erhöhung der Undurchlässigkeit bei gleichzeitiger Erhaltung oder Verbesserung der guten mechanischen Allgemein-Eigenschaften, insbesondere hoher Festigkeit, zugrunde.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art nach dem Hauptpatent gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen dem Austritt aus der Formgebungseinrichtung und der Beaufschlagung mit dem Warmluftstrom auf die Innenfläche des Schlauchrohlings ein kontinuierlicher Füm aus einem Butyl-Latex unter Druckausübung aufgebracht wird, der gemeinsam mit dem Schlauchrohling getrocknet und vulkanisiert wird; und entsprechend bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art nach dem Hauptpatent gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß mit beidseitigem radialen Abstand und wärmeisoliert zwischen dem Rohr und dem Innenrohr wenigstens ein Zufuhrrohr für den Butyl-Latex angeordnet ist.

Indem nach dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung auf den nach dem Hauptpatent hergestellten Schlauchrohling unmittelbar nach seinem Austritt aus der Formgebungseinrichtung ein noch nasser Film aus dem Butyl-Latex unter den angegebenen Bedingungen aufgebracht wird, kommt es zu einer Vermischung des nassen Films aus Butyllatex mit dem noch nicht vollständig gelierten Werkstoff des Schlauchrohlings in der Grenzschicht und damit zu einer mechanischen Verklammerung der beiden Elastomere, wodurch nach der völligen Gelierung des Schlauchrohlings und der gemeinsamen Trocknung und Vulkanisation beider Schichten eine sehr hohe Haftfestigkeit zwischen den beiden Schichten erreicht wird. Auf diese Weise wird eine außerordentlich hohe Undurchlässigkeit in Verbin· dung mit guter mechanischer Festigkeit erzielt. Erfindungsgemäß hergestellte Schläuche eignen sich daher bevorzugt als Luftschläuche, die aufgrund ihrer hohen Festigkeit mit verhältnismäßig hohem Druck belastbar sind und infolge ihrer hohen Undurchlässigkeit diesen Druck ohne Nachpumpen über eine längere Zeitdauer aufrechterhalten.

Aus der französischen Patentschrift 13 24 008 ist das Einleiten von Warmluft in das Schlauchinnere beim Herstellen eines Schlauches aus Kunststoff bekannt. Dieses bekannte Verfahren betrifft jedoch nicht das Herstellen eines mit einer Innenauskleidung aus Butyl-Latex versehenen Schlauches aus einem Elastomeren, sondern vielmehr das Herstellen eines durch ein Metall- oder ein Textilgewebe verstärkten Schlauches aus Kunststoff durch Imprägnieren des vorgefertigten Verstärkungsgewebes mit einem viskosen Material, beispielsweise Latex. Der so hergestellte bekannte Schlauch ist daher einschichtig ausgebildet, wobei das Verstärkungsgewebe eingelagert ist. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Verstärkungsgewebe durch die mit einem Latex gefüllte Formgebungseinrichtung hindurchgezogen und so mit dem Latex getränkt, was im Effekt etwa einem Streichvorgang entspricht, im Gegensatz zu der Gattung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem der die Außenlage des herzustellenden Schlauches bildende Schlauchrohling aus dem Vorratsbehälter durch das Eigengewicht des Latex gebildet wird, was in etwa einem Gießvorgang entspricht.

Aus der französischen Patentschrift 12 25 114 ist das gleichzeitige Vulkanisieren mehrschichtiger Fahrzeugreifen bekannt, wobei im Fall der Ausbildung als schlauchloser Reifen die Innenschicht aus Butylkautschuk bestehen kann. In jedem Fall werden dabei die einzelnen Schichten des Reifens einschließlich der Innenschicht aus Butylkautschuk zunächst vorgefertigt, mittels Klebschichten miteinander verbunden und dann gemeinsam vulkanisiert. Abgesehen davon, daß es sich hierbei nicht um Schläuche mit geschlossenem Querschnitt handelt und daß die einzelnen Schichten nicht ausgehend von wäßrigen Dispersionen hergestellt sind, ist hieraus auch nicht das Aufbringen eines Films aus Butyl-Latex auf einen nocht nicht (vollständig) gelierten Schlauchrohling bekannt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgehend von einer Vorrichtung nach Patentanspruch 7 des Hauptpatents P 25 03 645, mit einem Vorratsbehälter für die wäßrige Dispersion, der mit einer Formgebungseinrichtung aus einem Außenrohr und einem konzentrischen inneren Kern verbunden ist, einer dem Außenrohr zugeordneten Heizvorrichtung und nchgeordneten Trocken- und Vulkanisiervorrichtungen, wobei der Kern aus einem Rohr besteht, in dem zur Zuführung eines Warmluftstroms ein sich im wesentlichen bis zum Ausgang der Formgebungseinrichtung erstreckendes Innenrohr thermisch isoliert angeordnet ist, ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, daß mit beidseitigem radialem Abstand und wärmeisoliert zwischen dem Rohr und dem Innenrohr wenigstens ein Zufuhrrohr für den Butyl-Latex angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche sich vorteilhaft zur Aufbringung der Butyl-Latex-Auskleidung in Pulverform eignet, kann vorgesehen sein, daß zwei Zufuhrrohre für den Butyl-Latex vorgesehen sind, die an ihren Austrittsenden mit einer zentrierten ringförmigen, zu hin- und hergehenden Rotations- und/oder Längsbewegungen antreibbaren Sprühvorrichtung verbunden sind.

Die künstliche Butyl-Latex-Emulsion, deren Zufuhrmenge genau regelbar ist, tritt aus dem bzw. den Zufuhrrohr(en) aus und verbreitet sich durch Schwerkraftwirkung über den oberen Teil einer Halbkugel bzw. Kugel, die ihrerseits mit einem einen Vorratsraum für den Butyl-Latex bildenden Staukragen versehen ist, von welchem sich das überlaufende Butyl-Latex in dünner gleichmäßiger Schicht entlang der Innenoberfläche des bereits teilweise erstarrten Schlauchrohlings aus Natur-Latex ergießt, dessen Durchmesser sich nach seinem Austritt aus der Formgebungseinrichtung zunächst verringert und sodann zur Überwindung des maximalen Durchmessers der Halbkugel bzw. Kugel wieder erweitert, wobei der sich erweiternde Schlauchrohling durch Reibung eine geringe Menge des Butyl-Latex mitnimmt.

Es sei betont, daß die Zufuhr des Butyl-Latex auf einem über der Zufuhrstelle des Natur-Latex liegenden Niveau erfolgt; zu diesem Zweck erstreckt sich das Innenrohr der Formgebungseinrichtung über den ringförmigen Sammelraum hinaus, aus welchem der Formraum zwischen den zwei konzentrischen Rohren mit dem Natur-Latex gespeist wird, nach oben.

Falls man durch das innere Luftzufuhrrohr Kaltluft statt Warmluft zuführt, wodurch sich, wie im Hauptpatent erläutert, der Erstarrungsprozeß des Naturlatex-Schlauchs verlangsamt, braucht selbstverständlich keine Kühlwasserzirkulation zur Verhinderung einer vorzeitigen DeStabilisierung des Butyl-Latex im Inneren der Zufuhrrohre vorgesehen zu werden; vielmehr kann in diesem Fall der Raum zwischen den beiden Stopfen einfach mit Luft mit Umgebungstemperatur gefüllt sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der schematischen Zeichnung beschrieben.

Eine Zufuhrleitung 2a für den natürlichen Latex

mündet in einen Ringraum 18 um ein inneres Rohr 51a einer Formgebungseinrichtung, von wo der natürliche Kautschuk unter Schwerkraftwirkung in den Raum zwischen dem Rohr 5a und einem Außenrohr Aa fließt. Das Rohr 5a erstreckt sich über die Zufuhrstelle des natürlichen Latex ninaus nach oben.

Ein Innenrohr 15a zum Zuführen von Warmluft, zwei symmetrisch angeordnete Zufuhrrohre 19 für Butyl-Latex sowie zwei Leitungen 20 und 21 für den Zu- und Austritt von Kühlwasser eines Kühlkreislaufs in einem Kühlwasser-Ring-Raum 24 werden durch zwei Stopfen 22 und 23 in ihrer vertikalen Lage gehalten.

Die durch das Innenrohr 15a zugeführte Warmluft tritt durch eine halbkugelförmige Erweiterung 25 aus, um die Erstarrung eines geformten Schlauchrohlings Sb aus dem Naturkautschuk sowie die Trocknung eines Films 26 aus dem Butylkautschuk an der Innenfläche des Schlauchrohlings 8b zu Ende zu führen.

Eine mit einer nicht dargestellten Heizstromquelle verbundene ringförmige Heizvorrichtung 27 legt den Beginn der Erstarrung des Schlauchrohlings 8fcfest.

Wie oben bereits erwähnt, beginnt der Schlauchrohling fib sich zunächst zusammenzuziehen, wird jedoch anschließend wieder aufgeweitet durch Gleiten über das Profil der halbkugeligen Erweiterung 25, wobei er Butyl-Latex, der durch Schwerkraftwirkung zwischen der Erweiterung 25 und dem Schlauchrohling Sb nach unten fließt, zur Erzeugung des Films 26 mitnimmt.

Der durch die Zufuhrrohre 19 zugeführte Butyl-Latex erfüllt zunächst einen Ringraum 28 zwischen der Erweiterung 25 und einem Staukragen 29. Nachdem der Butyl-Latex diesen Ringraum 28 ausgefüllt hat, fließt er in einer dünnen Schicht über den oberen Rand des Staukragens 29 und gelangt von da in den dünnen Zwischenraum zwischen der Erweiterung 25 und dem Schlauchrohling Sb.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Film 26 eine wesentlich geringere Dicke als der Schlauchrohling Sb hat und daß in der Zeichnung aus Gründen der Einfachheit und der Übersichtlichkeit diese Dicken nicht maßstabsgetreu dargestellt sind.

Es kann eine sorgfältig gegenüber der Warmluftzufuhrleitung wärmeisolierte, jedoch im Inneren dieser Warmluftzufuhrleitung verlaufende Butyl-Latex-Zufuhrleitung vorgesehen werden, welche in eine Emulsions-Sprüh- bzw. Zerstäubervorrichtung mündet; in diesem Fall müssen jedoch, um eine vollkommen kontinuierliche Polyisobutylenauskleidung zu erhalten, Stabilisatoren in die Emulsion eingeführt werden und

ίο der Sprüh- bzw. Zerstäuberkopf muß zu einer hin- und hergehenden Dreh- oder Längsbewegung angetrieben werden.

Die Dicke des Films 26 aus Polyisobutylen kann von etwa 0,03 mm bis maximal 0,25 mm im trockenen Endprodukt reichen; vorzugsweise wird sie zwischen 0,05 mm und 0,15 mm gewählt.

Der Film 26 vulkanisiert gleichzeitig mit dem Schlauchrohling Sb; zu diesem Zweck werden dem Butyl-Latex einige Polyisoprenmoleküle und bekannte Vulkanisiermittel zugesetzt.

Vergleichsversuche mit Luftschläuchen aus Butylkautschuk mit einer Dicke von 0,50 mm, die im Strangpreßverfahren unter Zugabe von 50% Kohlenstoffruß und 20% ölen hergestellt waren, haben ergeben, daß man mit einem Polyisobutylenfilm mit einer Trockenfilmdichte in der Größenordnung von etwa 0,1 mm, d. h. einem Fünftel der im Strangpreßverfahren hergestellten Butylkautschuk-Luftschläuche, eine Wasserdampfdurchlässigkeit in 24 Stunden in der Größenordnung von 0,24 g pro etwa 650 cm² Oberfläche erhält, d.h. ungefähr eine 415fach geringere Wasserdampfdurchlässigkeit, als sie mit den erwähnten im Strangpreßverfahren hergestellten Luftschläuchen erhalten würde, die in der Größenordnung von 100 g liegt, bei gleichen Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen. Selbstverständlich gelten im wesentlichen die gleichen Verhältnisse wie vorstehend für die Wasserdampfdurchlässigkeit angegeben auch für die Luftdurchlässigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Schlauches aus einer wärmegelierbaren wäßrigen Dispersion eines Elastomeren oder Piastomeren, bei dem die Dispersion zwischen zwei konzentrische Wände einer Formgebungseinrichtung gegossen und bei ihrer Fortbewegung zwischen den beiden Wänden zur Einleitung der Gelierung von außen erwärmt und der Schlauchrohling nach seinem Austritt aus der Formgebungseinrichtung vollständig geliert, getrocknet und vulkanisiert wird, wobei der Schlauchrohling nach dem Austritt aus der Formgebungseinrichtung an seiner Innenseite mit einem Warmluftstrom beaufschlagt wird, nach Patent P 2503645, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Austritt aus der Formgebungseinrichtung und der Beaufschlagung mit dem Warmluftstrom auf die Innenfläche des Schlauchrohlings ein kontinuierlicher Film aus einem Butyl-Latex unter Druckausübung aufgebracht wird, der gemeinsam mit dem Schlauchrohling getrocknet und vulkanisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus einem Polyisobutylen und eine Anzahl von Polyisoprenmolekülen enthaltenden Butyl-Latex aufgebracht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Films durch Sprühen erfolgt und dem Butyl-Latex stabilisierende Zusätze gegen eine Verstopfung der Sprühvorrichtung beigefügt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Films mit einer Schichtdicke im Bereich von 0,03 mm bis 0,25 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,15 mm erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Vorratsbehälter für die wäßrige Dispersion, der mit einer Formgebungseinrichtung aus einem Außenrohr und einem konzentrischen inneren Kern verbunden ist, einer dem Außenrohr zugeordneten Heizvorrichtung und nachgeordneten Trocken- und Vulkanisiervorrichtungen, wobei der Kern aus einem Rohr besteht, in dem zur Zuführung eines Warmluftstromes ein sich im wesentlichen bis zum Ausgang der Formgebungseinrichtung erstreckendes Innenrohr thermisch isoliert angeordnet ist, nach Patentanspruch 7 des Patentes P 25 03 645, dadurch gekennzeichnet, daß mit beidseitigem radialen Abstand und wärmeisoliert zwischen dem Rohr (5a) und dem Innenrohr (15a,) wenigstens ein Zufuhrrohr (19) für den Butyl-Latex angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zufuhrrohre (19) für den Butyl-Latex vorgesehen sind, die an ihren Austrittsenden mit einer zentrierten ringförmigen, zu hin- und hergehenden Rotations- und/oder Längsbewegungen antreibbaren Sprühvorrichtung verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Innenrohrs (15a) halbkugelförmig erweitert ist und mit seiner konvexen Außenseite gegenüber der Innenfläche des Schlauchrohlings einen Ringraum zur Bildung des Butyl-Latex-Films begrenzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der konvexen Außenseite der halbkugelförmigen Erweiterung (25) des Inn^nrohrs (15a) ein Staukragen (29) angeordnet ist

&. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (\5a) und das bzw. die Zufuhrrohr(e) (19) mittels zweier Stopfen (22, 23) zentriert sind, durch die ein zwischen dem Rohr (5a) und dem Innenrohr (15a,) gebildeter Kühlwasser-Ringraum (24) axial begrenzt wird, wobei der obere Stopfen (22) je eine Leitung (20, 21) für den Zu- und Austritt von Kühlwasser aufweist

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des unteren Stopfens (23) im wesentlichen in der Ebene des oberen Endes der dem Außenrohr (Aa)zugeordneten Heizvorrichtung (27) liegt.