DE3301491C2

DE3301491C2 - Form für den Einsatz in einem Ofen mit dielektrischer Erwärmung und Verfahren zum Vulkanisieren von Kautschuk

Info

Publication number: DE3301491C2
Application number: DE3301491A
Authority: DE
Inventors: Masaru Komaki Aichi Itoh
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1983-01-18
Publication date: 1986-03-06
Also published as: US4481159A; DE3301491A1; US4544339A; JPS58124629A

Abstract

Verfahren zum Vulkanisieren von Kautschuk innerhalb einer Form mittels dielektrischen Heizens. Die Form ist aus dielektrischen Materialien wie Keramik- oder Plastikmaterialien hergestellt und das Kautschukmaterial wird innerhalb der Form in einem dielektrischen Heizofen vulkanisiert. Die mit dem Kautschukmaterial in Berührung stehende Oberflächenschicht der Form besteht vorzugsweise aus einem Material mit hohem dielektrischem Verlustfaktor, um das Kautschukmaterial aufzuheizen oder ein Abkühlen des dielektrisch aufgeheizten Kautschukmaterials durch Wärmeleitung in die Form zu verhindern. Die übrigen Teile der Form sind aus einem anderen Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor hergestellt. Die Form ist eine mehrteilige Form. Die Formteile sind in einem Rahmen aus dielektrischem Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Form gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Vulkanisieren von Kautschuk in einer solchen Form.

Durch die US-PS 27 38 406 ist ein Verfahren zum Vulkanisieren eines Kautschukreifens mittels dielektrischer Erwärmung in einer Form bekannt geworden, bei der ein Hochfrequenzgenerator mittels Koaxialkabeln unmittelbar an die Form angekoppelt wird. Zu diesem Zweck wird ein in dem Kautschukreifen vorhandenes Drahtnetz über Metallscheiben mit dem Mittelleiter des Koaxialkabels verbunden. Bei dieser Art der dielektrisehen Erwärmung des Kautschukreifens ist es für eine gleichmäßige Erwärmung wesentlich, Änderungen in der Dicke des Reifens längs des Wellenleiters zu kompensieren, um Änderungen des Spannungsgradienten und damit eine ungleichmäßige Erwärmung zu vermeiden. Dies geschieht durch eine den Reifen umgebende Zwischenlage aus einem Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor.

Durch die US-PS 27 54 546 ist es bekannt geworden, bei einem Verfahren zum Vulkanisieren von Kautschuk mittels dielektrischer Erwärmung für die genannte Form ein Material vorzusehen, das annähernd den gleichen Verlustfaktor aufweist wie der zu verarbeitende Kautschuk. Hierdurch ist gewährleistet, daß das Kautschukmaterial gleichmäßig durchgewärmt wird. Da jedoch die gesamte Form aus Material mit hohem dielektrischem Verlustfaktor besteht, muß bei jedem Heizzyklus eine große Masse erwärmt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Form der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art verfügbar zu machen, mit der sich eine gleichmäßige Durchwärmung des Formteils bei hohem thermischen Wirkungsgrad erzielen läßt. Ziel ist ferner ein Heizverfahren mit kurzer

Vorheizdauer beim Vulkanisieren.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Da nur eine dünne, sich an den Hohlraum der Form anschließende Zone aus Material hohen dielektrischen Verlustfaktors vorhanden ist der Rest der Form jedoch aus einem Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor besteht läßt sich eine gleichmäßige Durchwärmung und Vulkanisierung des Kautschukmaterials bei einem Minimum an Verlusten erreichen.

Die Erfindung wird anhand von 5 Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer typischen Form,

wie sie für das Verfahren benutzt wird,

Fig.2 eine Schnittansicht einer typischen Befestigungsart einer für das Verfahren verwendeten Form,

Fig.3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Befestigungsart,

F i g. 4 eine senkrechte Schnittansicht von F i g. 3,

und

F i g. 5 eine Querschnittansicht von F i g. 3.

Es wird eine Form aus einem dielektrischen Material verwendet um eine Reflexion der elektrischen Wellen an der Oberfläche der Form zu verhindern.

Die Innenschicht der Form ist aus dielektrischem Material mit einem großen dielektrischen Verlustfaktor hergestellt und wird mittels dielektrischer Hochfrequenzerhitzung aufgeheizt, so daß der Kautschuk durch die Erwärmung vulkanisiert wird. Das dielektrische Material kann nichtmetallisches Material, wie Keramik- und Plastikmaterial, sein.

Im Hinblick auf die Eigenschaften, die für die Materialien der Form gefordert werden, wie Festigkeit und thermische Stabilität beim Vulkanisieren, ist für den äußeren Teil der Form solchen Plastikmaterialien wie hoch hitzebeständigen Fluorharzen, hitzchärtbarcn Harzen und durch Glasfasern verstärkten Harzen der Vorzug zu geben. Zum Beispiel werden Fluorharze (Polytetrafluoräthylen) und Siliziumoxidsinterteile bevorzugt, die dielektrische Verlustfaktoren tan ö unter 100 χ IO-⁴aufweisen.

Geeignete Materialien für die den Hohlraum begrenzende Innenschicht der Form sind Epoxyharz, Phenolharz und dergleichen, die funktionell Gruppen aufweisen sowie Alkaligläser. Fluorharze können mit Kohlc- oder Zinkoxidpulvern gemischt werden, um einen höheren dielektrischen Verlustfaktor zu erzielen.

F i g. 1 zeigt in einer Schnittansicht eine sich selbst aufheizende Form, die zusammengesetzt ist aus Schichten, die aus Material mit hohem dielektrischem Verlustfaktor hergestellt sind, und anderen Teilen, die aus einem anderen Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor hergestellt sind. Die in F i g. 1 dargestellte Form ist eine Trennform aus einem oberen Formteil 1 und einem unteren Formteil 2, die einen Hohlraum 3 bilden. Die den Hohlraum 3 umschließenden Innenschichten 11 und 21 der Formteile sind aus einem Material mit hohem dielektrischem Verlustfaktor hergestellt, die übrigen Teile sind aus einem anderen Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor hergestellt. In der Mitte des oberen Formteils 1 befindet sich ein Anguß 12, durch den Kautschukmaterial eingegossen wird. Die Dicke und der dielektrische Verlustfaktor der Schichten 11 und 21 kann im Hinblick auf Einflußgrößen wie den dielektrischen Verlustfaktor des Gummimateiials und die Vulkanisationstemperatur ausgewählt wer-

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den. Es ist nicht erforderlich, daß die Innenschicht eine gleichmäßige Dicke aufweist, vielmehr wird für einen Teil, der speziell erhitzt werden soll, eine größere Dicke bevorzugt. Da die für das Verfahren benutzte Form nicht aus Metallen hergestellt werden kann, sollte der Zusammenhalt zwischen den getrennten Formteilen durch eine besondere Einrichtung sichergestellt werden. So wird z. B, wie in F i g. 2 dargestellt die getrennte Form 10 in einen zylindrischen Formrahmen 4 eingesetzt, und die Teile werden durch ein Befestigungsband 5 um den äußeren Umfang befestigt Der Formrahmen 4 und das Band 5 sollten jeweils aus Materialien mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor hergestellt sein.

Die F i g. 3 bis 5 zeigen ein Beispiel eines Formrahmens 6, der mehrere geteilte Formen 10 enthält F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht, F i g. 4 eine senkrechte Schnittansicht und F i g. 5 eine Querschnittsansicht. Bei diesem Beispiel kann das Kautschukmaterial in die geteilten Formen 10 durch den Formrahmen 5 hindurch eingegossen werden. Der Formrahmen 6 ist an den geteilten Formen mit Kappen 7 befestigt die an beiden Enden des Formrahmens aufgesetzt sind. Um geteilte Formen zu befestigen, können verschiedene andere Einrichtungen als die beschriebenen verwendet werden, wie ein Befestigen mittels Bolzen, Befestigungsmitteln oder Klammern. Das Kautschukmaterial ist nicht besonders vorgeschrieben. Bei Kautschukmaterial mit einem niedrigen dielektrischen Verlustfaktor erfolgt die Aufheizung durch die Innenschicht der Form. Nitrilkautschuk und Neoprenkautschuk mit hohen dielektrischen Verlustfaktoren gehören zu den Materialien, die sich selbst aufheizen. Naturkautschuk, Butylkautschuk und Äthylen-Propylenkautschuk etc. mit niedrigen dielektrischen Verlustfaktoren können zu Materialien mit selbsttätiger Erhitzung gemacht werden, indem Materialien solcher polarer Radikale zugesetzt werden, wie Ruß (carbon black), Stearinsäure, Schwefel und Zinkoxid.

Das Verfahren, einen Hohlraum mit Kautschukmaterial zu füllen, ist nicht begrenzt auf das Eingießen, wie oben beschrieben, sondern es kann auch ein anderes Verfahren angewandt werden, bei dem eine vorgegebene Menge an Kautschukmaterial vorher in den Formhohlraum eingebracht wird und die getrennten Formen eng verbunden werden, so daß das Kautschukmaterial durch Druck eingefüllt werden kann.

Als dielektrischer Heizofen für das Verfahren kann ein üblicher dielektrischer Heizofen verwendet werden. Es eignet sich entweder ein kontinuierlich ode- diskontinuierlich arbeitender Heizofen, das Heizen sollte jedoch gleichmäßig sein. Die Heizzeit ist nicht besonders begrenzt, es ist aber bei der praktischen Anwendung /.weckmäßig, die Temperatur bis zum gewünschten Vulkanisierpunkt in einer bis mehreren Minuten zu erhöhen.

Da bei dem Vulkanisierverfahren das Kautschukmaterial und die Form selbst Hitze erzeugen, ist der thermische Wirkungsgrad beträchtlich höher als bei einem Verfahren, bei dem der ganze Ofen erhim wird. Die Heizzeit zum Vulkanisieren wird ebenfalls verkürzt und die Zeit für das Vorheizen merklich reduziert, wodurch eine einfachere Betriebssteuerung erzielt wird. Da ein gleichmäßiges Heizen möglich ist, wird die Genauigkeit der geschäumten Gummipreßlinge oder dergleichen beträchtlich verbessert. Es sind außerdem bartfreie Preßlinge erzielbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

33 Ol Paten tansp rüche:

1. Form für den Einsatz in einen Ofen mit dielektrischer Erwärmung, die einen Hohlraum aufweist, s der von dielektrischem Material mit hohem dielektrischem Verlustfaktor begrenzt istdadurchgekennzeichnet, daß durch das dielektrische Material mit hohem dielektrischem Verlustfaktor nur eine den Hohlraum begrenzende Innenschicht (11, 21) gebildet ist, der äußere Teil der Form (1,2) hingegen aus dielektrischem Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor besteht

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil der Form aus einem dielektrischen Material mit einem dielektrischen Verlustfaktor (tan S] von weniger als 100 χ 10-⁴ gebildet ist

3. Verfahren zum Vulkanisieren von Kautschuk in eirer Form nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Kautschukmaterial in den Hohlraum der Form eingebracht und innerhalb dieser Form in einem Ofen mit dielektrischer Erwärmung erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Verlustfaktor des Kautschukmaterials größer als 100 χ 10~⁴ ist

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Form in einem Rahmen (4) befestigt wird, der aus einem dielektrischen Material mit niedrigem dielektrischem Verlustfaktor hergestellt ist.