DE3716041A1 - Verfahren zur herstellung eines vulkanisierbaren materialkoerpers zur herstellung von gummiformteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von An­ spruch 1.

Ein solches Verfahren ist aus der DE- OS 23 33 928 bekannt. Dabei wird der eingesetzte Rohkautschuk zunächst mit vulkanisations­ neutralen Zuschlagstoffen vermischt und in die Form kleinstückiger Teile überführt. Diese werden vor dem Aufbringen der Vulkanisations­ hilfsmittel mit einer ihre gesamte Oberfläche bedeckenden, viskosen Flüssigkeit benetzt, beispielsweise mit einem Öl, welches u.a. der Anbindung der nachträglich in einem weiteren Mischvorgang zuge­ setzten Vulkanisationshilfsmittel dient. Die Teile haben jedoch eine bisweilen stark voneinander abweichende Größe, wodurch der prozentuale Gehalt eines jeden Teiles der Vulkanisationshilfsmittel starken Schwankungen ausgesetzt sein kann. Diese Unregelmäßigkeiten sind ebensowenig befriedigend, wie der inhomogene Aufbau der schließlich erhaltenen Materialkörper, welche im Inneren aus­ schließlich aus nichtvulkanisierbarer Gummimischung und an der Oberfläche ausschließlich aus Vulkanisationshilfsmitteln bestehen. Die Überführung in die Gestalt eines fertigen Formteiles erfordert dementsprechend eine intensive Durchmischung beider Substanzen, die in einem Extruder wegen der sich dort zwangsläufig ergebenden, an der Oberfläche der Teile beginnenden Erwärmung zum vorzeitigen Einsetzen der Vulkanisation und damit zu einer Zerstörung des Werk­ stoffes führen kann.

Aus der US PS 38 22 177 ist es bekannt, ein Gemisch aus thermo­ plastischen Partikeln und max. 30 Gew.% Glasfasern unter Verwendung einer Brikettiermaschine gleichmäßig zu durchmischen und in die Gestalt von pellets zu überführen. Bezogen auf das insgesamt ver­ arbeitete Volumen ist dieser Gehalt an Glasfasern äußerst gering, wobei die Glasfasern infolge ihrer großen Elastizität während der Durchführung des Verfahrens keine Zerstörung erfahren können und folglich eine Steigerung der Eigenfestigkeit der erhaltenen pellets bewirken.

Aus der DE- OS 26 19 605 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines rieselfähigen Gemenges aus Kautschuk und festen und flüssigen Zuschlagstoffen bekannt. Die festen Zuschlag­ stoffen werden auch in diesem Falle im wesentlichen unter Zu­ hilfenahme flüssiger Zuschlagstoffe an die Außenseite der aus nicht vulkanisierbarem Material bestehenden Kautschukpartikel angeklebt, welche einen statistisch variierenden Durchmesser von einem µm bis 10 mm haben. Die erhaltenen Materialkörper sind dement­ sprechend weder von ausgeglichener Zusammensetzung noch von homogenem Aufbau. Die Oberfläche ist klebrig und wenig stabil, was neben Entmischungsvorgängen während der Lagerung und des Transportes zu einer Beeinträchtigung der Fließfähigkeit führen kann. Auch ist das Schüttgewicht mit einer maximalen Dichte von nur etwa 0,3 g/cm³ zu gering für eine unmittelbare Überführung entsprechender Materialkörper in einem Verarbeitungsextruder. Es muß daher eine vorausgehende Verdichtung in einem zusätzlichen Mischextruder vorgenommen werden. Die sich insgesamt ergebenden Probleme sind somit äußerst vielfältig . Sie haben dazu geführt, daß sich das beschriebene Verfahren bis zum heutigen Tage nicht in nennenswertem Umfange hat durchsetzen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Her­ stellung eines vulkanisierbaren Materialkörpers zur Herstellung von Gummiformteilen zu zeigen, bei dem die vorgenannten Schwie­ rigkeiten und Probleme nicht mehr auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichenden Merk­ malen in Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelangen ausschließlich feste Ausgangssubstanzen in Pulverform zur Anwendung, welche gleichmäßig durchmischt und unmittelbar an­ schließend in einem pressend wirkenden Werkzeug so weitgehend verpreßt werden, daß die das Gemenge bildenden Teilchen den vorhandenen Freiraum des Werkzeugs mit ihrem Festkörpervolumen im wesentlichen ausfüllen und in eine gegenseitige, temporäre Bindung treten. Die erhaltenen Materialkörper sind dementsprechend von großer Dichte. Sie lassen sich unmittelbar in einen Extru­ der überführen, der dem verwendeten Formwerkzeug zur Bildung und Vulkanisierung der gewünschten Formteile vorgeschaltet ist. Entmischungsvorgänge während der Lagerung und während des Transportes der Materialkörper sind nicht mehr zu befürchten. Der Verarbeitungsextruder und die Einrichtung zur Erzeugung der Materialkörper können folglich räumlich und durch Lager­ einrichtungen voneinander getrennt sein, was es begünstigt, das verarbeitende Material schnell und unter weitgehender Vermeidung von Abfällen gegen ein anderes zu tauschen.

Auch hinsichtlich der Zusammensetzung der eingesetzten Gummi­ mischung sind keine grundsätzlichen Beschränkungen vorhanden. Überrraschenderweise können selbst Gummimischungen in ausge­ zeichneter Weise verarbeitet werden, welche, bezogen auf den eingesetzten Kautschuk,bis zu 95 Gew.% Fremdstoffe enthalten und hierunter gegebenenfalls einen erheblichen Gehalt an Ruß­ und /oder Kieselsäurefüllstoff. Insbesondere bei diesen Materialien handelt es sich bekanntermaßen um Substanzen, die sich nur mit größten Schwierigkeiten gleichmäßig in Kautschuk­ mischungen verteilen lassen. Für den diesbezüglichen Vorgang gelangen daher in aller Regel Innenmischer zur Anwendung, deren Betrieb in einer gebräuchlichen Baugröße Antriebsleistungen von mehr als 1000 kW erfordert. Man hatte wahrscheinlich aus diesem Grunde bisher auch nicht versucht, unter Verzicht auf die Verwendung ahäsive wirkender Flüssigkeiten die gleichmäßige Einbindung entsprechender Materialien in eine Kautschukmatrix auf anderem Wege zu versuchen.

Die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Materialkörpers verwendeten, pulverförmigen Substanzen können unter Verwendung eines Schnellmischers vermischt werden. Der eigentliche Misch­ vorgang erfordert in diesem Falle nur wenige Minuten, was im Hinblick auf die Bereitsstellung eines homogenen Gemenges von großem Vorteil ist. Diese wird zur Vermeidung von Entmischungs­ vorgängen unmittelbar anschließend zu dem in der Endverarbeitung einsetzbaren Materialkörpers verdichtet. Hierbei ist darauf zu achten, daß Entmischungsvorgänge während des Verdichtungsvor­ ganges vermieden werden. Das läßt sich besonders günstig er­ reichen durch Verwendung eines Verdichtungswerkzeuges, welches ein Walzwerk und eine Verdichtungsschnecke umfaßt, wobei das Walzwerk und die Verdichtungsschnecke eine übereinstimmende Förderrichtung haben. Die Verdichtungsschnecke ist dem Walzen­ spalt zweckmäßig in senkrechter Richtung von oben zugeordnet, wobei sie eine Fördergeschwindigkeit aufweist, die geringfügig größer ist als die Fördergeschwindigkeit des Walzwerkes. Beide Fördergeschwindigkeiten sollten sich im Walzenspalt der­ art überlagern, daß eine weitestgehend porenfreie Verdichtung des verarbeitenden Pulvergemenges resultiert. Zur Erreichung dieses Zweckes kann eine Variation der jeweiligen Fördergeschwindig­ keiten sowie deren gegenseitige Abstimmung erforderlich sein, beispielsweise im Hinblick auf die Verarbeitung von unterschiedlich zusammengesetzten Pulvergemengen. Durch einfache Beobachtung oder Messung der Eigenfestigkeit des erhaltenen Materialkörpers lassen sich in dieser Hinsicht jedoch geeignete Werte leicht er­ mitteln. Sie bedürfen in der vorliegenden Anmeldung keiner be­ sonderen Erläuterung.

Falls ein Werkzeug der vorgenannten Art zur Anwendung gelangt, be­ steht die Möglichkeit Walzen zu verwenden die einen Abstand von­ einander haben, wobei der durch den Abstand gebildete Spalt zu­ gleich für die Erzeugung eines streifenförmigen Materialkörpers verwendet wird. Dieser läßt sich in einer Trommel ablegen oder unmittelbar anschließend in den Fertigverarbeitungsextruder überführen.

Variationen sind ebenfalls möglich und beispielsweise die Verwendung von Walzen, welche unmittelbar aneinander anliegen, wobei wenigstens eine der Walzen mit Eintiefungen versehen ist, die die gesamte Oberfläche in engen Abständen unterbrechen und die der Erzeugung stückiger Materialkörper dienen, zweckmäßig der Erzeugnung von Materialkörpern, welche tablettenähnlich gestaltet sind. In Fällen, in denen beide Walzen mit entsprechenden Eintiefungen versehen sind, ist darauf zu achten, daß diese den Walzenspalt unmittelbar einander gegenüberliegend passieren und von gleicher Größe sind. Die er­ haltenen Materialkörper haben in diesem Falle beispielsweise eine linsenförmige Gestalt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend durch ein angenommenes Beispiel verdeutlicht:

In der ersten Arbeitsstufe werden in einen Schnellmischer wie beispielsweise in der DE- OS 26 19 605 beschrieben eingegeben 40 Gew.% Kautschuk eines mittleren Teilchendurchmessers von 1,2 mm
50 Gew.% Kieselsäurefüllstoff eines mittleren Teilchendurchmessers von 0,4 mm
10 Gew.% Alterungsschutzmittel eines mittleren Teilchendurch­ messers von 0,8 mm.

Die vorgenannten Substanzen wurden innerhalb von zwei Minuten gleichmäßig durchmischt und in den Aufnahmetrichter eines Kom­ paktors überführt. Dieser war dem Walzenspalt zweier gegen­ sinnig umlaufenden Walzen oberseitig zugeordnet und umschloß zugleich eine Verdichtungsschecke angepaßten Profils. Die Achse der Verdichtungsschnecke war folglich dem zwischen den beiden Walzen gebildeten Spalt senkrecht zugeordnet.

Die Verdichtungsschnecke hatte eine geringfügig größere Förder­ geschwindigkeit als die Walzen, wodurch sich im Walzenspalt eine hochgradige Verdichtung des eingefüllten Gemenges zu einem homogenen Materialköper von streifenförmiger Gestalt ergab. Dieser wurde auf eine Spule aufgewickelt und in die Bereitstel­ lung für die Endbearbeitung überführt.

Bei einer alternativen Verarbeitungsweise wurde das vorstehend beschriebene Gemenge in den Spalt zweier Walzen eingeführt, welche eng benachbarte und im Walzenspalt einander gegenüber­ liegende, kalottenförmig begrenzete Oberflächenausnehmungen gleicher Größe aufwiesen. Die erhaltenen Materialkörper waren in diesem Falle von linsenförmiger Gestalt und wurden in einem Behälter für die Weiterverarbeitung gesammelt.

Die Antriebsleistung betrug in beiden Fällen insgesamt nur etwa 6 kW.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierbaren Materialkörpers zur Herstellung von Gummiformteilen, bei dem die Ausgangssub­ stanzen zusammengelagert und adhäsiv verklebt werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ausschließlich feste Ausgangssubstanzen in Pulverform verwendet und gleichmässig durchmischt werden und daß das so erhaltende Gemenge unmittelbar anschließend in einem im wesentlichen pressend wirkenden Werkzeug so weitgehend ver­ preßt wird, daß die das Gemenge bildenden Teilchen den Freiraum des Werkzeuges mit ihrem Festkörpervolumen im wesentlichen aus­ füllen und in eine gegenseitige, temporäre Bindung treten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssubstanzen unter Verwendung eines Schnellmischers vermischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug ein mit einer Verdichtungsschnecke versehenes Werkzeug verwendet wird und daß die Verdichtungsschnecke und das Walzwerk eine übereinstimmende Förderrichtung haben.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug ein Walzwerk mit einen Abstand von einander aufwei­ senden Walzen verwendet wird und daß der durch den Abstand gebildete Spalt für die Erzeugung eines streifenförmigen Materialkörpers verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug ein Walzwerk mit aneinander anliegenden Walzen ver­ wendet wird, von denen wenigstens die eine mit Eintiefungen versehen ist, welche ihre gesamte Oberfläche in dichten Ab­ ständen unterbrechen und daß die Eintiefungen für die Er­ zeugung stückiger Materialkörper verwendet werden.