DE3302327C2

DE3302327C2 - Process for the production of molded articles by crosslinking chemical substances under the action of heat in a closed mold

Info

Publication number: DE3302327C2
Application number: DE19833302327
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Dr. 3004 Isernhagen Röthemeyer
Original assignee: Continental Gummi Werke AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1983-01-25
Filing date: 1983-01-25
Publication date: 1986-10-09
Also published as: DE3302327A1

Abstract

Die Vulkanisation von Gummiartikeln und ähnliche Vernetzungsprozesse laufen nach vorgegebenen Zeit-Temperaturprogrammen ab. Um den gewünschten Vernetzungsgrad gegen wechselnde Einflüsse äußerer Störgrößen in möglichst enger Annäherung einzuhalten, ist es notwendig, die Zeitdauer nach einer für jeden Artikel kritischen Temperatur zu steuern. Die Erfindung umgeht die mit einem direkten Messen der Temperatur an dem Artikel selbst verbundenen Schwierigkeiten dadurch, daß die Temperatur der Formwandung in Artikelnähe in einem leicht zugänglichen Bereich gemessen und danach mit Hilfe eines Mikroprozessors die für den Vernetzungsablauf relevante Temperatur an der kältesten Stelle des Artikels berechnet wird. welche die Kugel (42) längsverschieblich aber gegen Abheben gesichert aufnimmt.The vulcanization of rubber articles and similar cross-linking processes take place according to specified time-temperature programs. In order to maintain the desired degree of crosslinking against changing influences of external disturbance variables as closely as possible, it is necessary to control the duration according to a temperature that is critical for each article. The invention avoids the difficulties associated with directly measuring the temperature on the article itself by measuring the temperature of the mold wall near the article in an easily accessible area and then using a microprocessor to calculate the temperature relevant for the crosslinking process at the coldest point of the article will. which the ball (42) receives longitudinally displaceable but secured against lifting.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Formartikeln durch Vernetzen chemischer Substanzen unter Wärmeeinwirkung in einer geschlossenen Form, wobei die Zeitdauer der Wärmeeinwirkung in Abhängigkeit von einem an dem Artikel gemessenen Temperaturwert bestimmt wird.The invention relates to processes for the production of molded articles by crosslinking chemical Substances under the action of heat in a closed form, with the duration of the action of heat is determined as a function of a temperature value measured on the article.

Für die qualitative Beschaffenheit solcher Formartikel ist die Zeitdauer der Wärmeeinwirkung neben anderen Einflußgrößen von ausschlaggebender Bedeutung. Insbesondere gilt dies auch für technische Gummiartikel, bei deren Herstellung der Kautschuk während der abschließenden Vulkanisation durch Brückenbildung zwischen den Molekülen aus dem vorwiegend plastischen in den elastischen Zustand überführt wird. Um den fertigen Gummiartikeln die erwünschten physikalischen Eigenschaften zu sichern und sowohl Über- als auch Untervulkanisation zu vermeiden, ist es notwendig, die Wärmebehandlung möglichst genau mit dem Erreichen des vorgesehenen Vernetzungsgrades abzubrechen. For the qualitative nature of such molded articles, the duration of exposure to heat is one of the other factors Influencing factors of decisive importance. In particular, this also applies to technical rubber items, during their manufacture, the rubber is bridged during the final vulcanization between the molecules is transferred from the predominantly plastic to the elastic state. Around to secure the desired physical properties of the finished rubber articles and both over and Also to avoid under-vulcanization, it is necessary to carry out the heat treatment as precisely as possible with the Abort reaching the intended degree of networking.

In der kautschuk- und kunststoffverarbeitenden Industrie sind hierfür in oft langen Versuchsreihen ermittelte Zeitwerte in Gebrauch, die den praktischen Bedürfnissen im allgemeinen auch durchaus genügen. Andererseits kommt es aber immer wieder zum Auftreten von Störgrößen, die das vorgegebene Zeit-Temperaturprogramm unbemerkt verschieben und unter Umständen Fehlfabrikate verursachen können. Hierzu zählen schon Unterschiede in den Öffnungszeiten der Vulkanisierpressen mit der Folge verschiedener Zyklus-Anfangstemperaturen, durch den Ablauf der Jahreszeiten, durch Zugluft oder andere auf die Temperierung der Vulkanisierform sich auswirkende äußere Einflüsse bedingte Unterschiede in der Umgebungstemperatur, Schwankungen im Verarbeitungsverhalten der Substanzen bzw. Mischungen u. a. m. Der bekannte Plateau-Effekt bietet zwar einen gewissen Toleranzspielraum, indem er Qualitätsminderungen der Artikel als Folge von Übervulkanisationen ausschließt. Er ist aber stark von dem jeweils vorliegenden Beschleunigersystem abhängig und infolgedessen nicht beliebig und dazu auch nicht immer in den erwünschten Grenzen anwendbar. Um auf jeden Fall eine vollständige Vernetzung zu gewährleisten, war es bisher üblich, die Reaktionszeit mit einem Sicherheitszuschlag zu bemessen und damit unter Umständen den Nachieil bereichsweiser Übervulkanisation in Kauf zu nehmen.In the rubber and plastics processing industry, this is often determined in long series of tests Current values in use which in general also quite meet practical needs. on the other hand However, disturbance variables that affect the specified time-temperature program occur again and again move unnoticed and possibly cause defective products. This already counts Differences in the opening times of the vulcanizing presses with the consequence of different initial cycle temperatures, through the passage of the seasons, through drafts or other effects on the temperature control of the vulcanizing mold external influences, caused differences in the ambient temperature, fluctuations in the processing behavior of the substances or mixtures, among other things. m. The well-known plateau effect offers although a certain margin of tolerance by reducing the quality of the article as a result of over-vulcanization excludes. However, it is heavily dependent on the accelerator system present and as a result not arbitrarily and also not always applicable within the desired limits. To on everyone In the case of a complete network, it was customary up to now to add a safety margin to the response time to be dimensioned and thus possibly the risk of over-vulcanization in certain areas gain weight.

Der Erfindung liegt demgegenüber als Aufgabe zugrunde, den jeweils erwünschten Vernetzungsgrad unabhängig von äußeren Störeinflüssen einzuhalten undIn contrast, the object of the invention is to independently determine the degree of crosslinking desired in each case to be observed from external interference and

ίο mit optimal bemessener Wärmebehandlungsdauer unter Verzicht auf Zeitzuschläge einen gleichmäßigen Vernetzungszustand in allen Bereichen zu wahren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für Verfahren der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß die Temperatur der Formwandung in einem beliebigen meßtechnisch zugänglichen Bereich, zweckmäßig in einer dem Formenhohlraum zugekehrten Oberflächenschicht, gemessen und davon ausgehend die für den Vernetzungsablauf relevante Temperatur der Substanz nach einem empirisch ermittelten Prozeßmodell errechnet wird, wobei als Zielgröße vorzugsweise die für den stets relativ kältesten Bereich innerhalb der Substanz geltende Temperatur errechnet wird.ίο with optimally dimensioned heat treatment time under Avoidance of time surcharges to maintain a uniform networking status in all areas. These The object is achieved according to the invention for processes of the type described at the outset in that the temperature the mold wall in any metrologically accessible area, expediently in one The surface layer facing the mold cavity, measured and, based on this, that of the crosslinking process relevant temperature of the substance calculated according to an empirically determined process model is, whereby the target variable is preferably that for the always relatively coldest area within the substance applicable temperature is calculated.

Die Erfindung ermöglicht es, jeden störenden Einfluß auf den Ablauf temperaturabhängiger Reaktionen auszugleichen und mit auf ein Optimum verkürzten Reaktionszeiten eine in allen Teilen gleichmäßig hohe Qualität der Enderzeugnisse sicherzustellen. Durch das indirekte Messen der Temperatur an einer leicht zugänglichen Stelle der Formwandungen wird das sonst häufig praktizierte Einführen von Meßsonden in die behandelte Substanz mit unvermeidlichen Beschädigungen der Artikel vermieden. Die als Zielgröße für die Bestimmung der Wärmeeinwirkungsdauer maßgebliche kritisehe Temperatur an der meßtechnisch entweder gar nicht oder nur schwer, auf jeden Fall aber nicht ohne bleibende Folgeschäden zugänglichen stets kältesten Stelle des Artikels kann mit Hilfe bekannter Mikroprozessoren nach einem vorgegebenen Prozeßmodell unter Berücksichtigung der wichtigen Größen wie Anfangstemperatur, Geometrie des Artikels. Temperaturleitzahl, Aktivierungsenergie und gegebenenfalls der im Vulkameter gemessenen Vulkanisationszeit beispielsweise für eine 90%- oder 95%ige Vernetzung der Mischung berechnet werden.The invention makes it possible to compensate for any disruptive influence on the course of temperature-dependent reactions and with response times reduced to an optimum, consistently high quality in all parts of the end products. By measuring the temperature indirectly at an easily accessible In place of the mold walls, the otherwise often practiced introduction of measuring probes into the treated Substance with inevitable damage to the item avoided. The as a target for the determination the critical temperature at the metrological point of view is either even not or only with difficulty, in any case, but not without permanent consequential damage, always accessible coldest Place of the article can with the help of known microprocessors under a predetermined process model Consideration of the important parameters such as the initial temperature and the geometry of the article. Temperature diffusivity, Activation energy and possibly the vulcanization time measured in the vulcanization meter, for example can be calculated for a 90% or 95% crosslinking of the mixture.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht allein auf das Vernetzen von Polymeren beschränkt, sondern es eignet sich grundsätzlich zum Steuern aller temperaturabhängig ablaufenden chemischen Reaktionen.The method according to the invention is not limited to the crosslinking of polymers alone, but rather it is basically suitable for controlling all temperature-dependent chemical reactions.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of molded articles by crosslinking chemical substances under the action of heat in a closed form, the duration of the exposure to heat as a function of is determined by a temperature value measured on the article, characterized in that that the temperature of the mold wall is in any metrologically accessible range measured and, based on this, the temperature of the substance relevant for the crosslinking process is calculated according to an empirically determined process model.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the temperature of the mold wall in a surface layer facing the mold cavity is measured.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the for the always relative coldest area within the substance applicable temperature is calculated.