DE948557C

DE948557C - Verfahren und Vorrichtung zum Erwaermen, insbesondere zum Vorvulkanisieren, Vulkanisieren oder Regenerieren von Kautschukmischungen oder aehnlichen Materialien

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Publication number: DE948557C
Application number: DED4768D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-07-15
Filing date: 1935-07-30
Publication date: 1956-09-06
Also published as: FR804595A; US2129203A; GB472671A; FR808612A; US2163993A; GB472764A; DE685694C; DE684084C; GB495520A; BE414623A; BE425233A; FR49033E

Description

(WiGBl, S. 175)

AUSGEGEBEN AM 6. SEPTEMBER 1956

INTERNAT. KLASSE B29h

D 4768 X /39 a

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen;, insbesondere zum Vorvulkanisieren, Vulkanisieren oder Regenerieren von Kautschukmischungen oder ähnlichen Materialien. Es ist bekannt, welche Schwierigkeit es bereitet, Kautschukmischungen in allen Teilen der Masse möglichst gleichmäßig zu erwärmen. Infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kautschuks kommt es sehr leicht vor, daßeinzelneTeileder Masse bereits überhitzt sind, wenn andere Teile die gewünschte Temperatur noch gar nicht erreicht haben. Dies ist auch, der Grund, weshalb es bislang noch nicht möglich war, Körper beliebig großer Dicke aus Kautschukmischungen durch Vulkanisieren in einem Stück herzustellen, denn bei dickenen Körpern sind die äußeren Schichten des Körpers bereits anvulkanisiert oder gar durch Überhitzung verdorben, bevor die Wärme überhaupt bis in den Kern des Körpers eingedrungen ist.

Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten zum Erwärmen, insbesondere zum Vorvulkanisieren, Vulkanisieren oder Regenerieren von Kautschukmischungen oder ähnlichen Materialien, die Füll- und Zusatzstoffe mit einer Dielektrizitätskonstante

enthalten, die größer ist als die des Kautschuks, dadurch behoben, daß die Kautschukmischung als Dielektrikum zwischen den Elektroden eines Kondensators der Einwirkung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes ausgesetzt wird, dessen Frequenz in der Größenordnung von einer oder mehreren Millionen Perioden in der Sekunde liegt. Bei der Anwendung dieses Verfahrens wird die gesamte zu erhitzende Masse bis in ihren Kern hinein in

ίο einer sehr geringen Zeit und dabei auf einfache und wirksame Weise erhitzt, ohne daß die Eigenschaften des Kautschuks verändert oder beeinflußt werden. Das Verfahren hat für die Anwendung zum Vulkanisieren noch den weiteren Vorteil, daß die Anwendung eines Hochfrequenzfeldes mit 'einer Frequenz von z.B. etwa 20. io^eHz wesentlich schneller zu einer vollkommenen Vulkanisierung führt als beispielsweise die Anwendung von Heißluft, und zwar auch dann, wenn die Vulkanisierungstemperaturen beide Male in etwa· der gleichen Zeit erreicht werden.

Es ist bereits bekannt, Stoffe verschiedener Art durch die Einwirkung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes mit Frequenzen in der Größen-Ordnung von einer oder mehreren Millionen Hertz zu erhitzen. Die Erhitzung wird hierbei dadurch hervorgerufen, daß die Stoffe eine verhältnismäßig hohe Dielektrizitätskonstante haben und somit die Kraftlinien des Hochfrequenzfeldes gut aufnehmen.

Durch die Wechselwirkung zwischen den Feldkraftlinien und den elektrischen Dipolladungen der einzelnen Stoffteilchen tritt eine Erwärmung aller im Feld befindlichen Stoffteilchen ein. In der Regel handelt es sich bei den zu erhitzenden Stoffen um wasserhaltige Stoffe. Wasser hat eine besonders hohe Dielektrizitätskonstante von 81, so daß es die Feldkraftlinien besonders stark anzieht.

Demgegenüber hat aber Kautschuk eine sehr geringe Dielektrizitätskonstante in der Größen-Ordnung von etwa 2,1, so daß eine Erhitzung von Kautschuk im Hochfrequenzfeld von vornherein als aussichtslos erscheinen mußte. Gerade wegen dieser niedrigen Dielektrizitätskonstante ist Kautschuk vorzüglich als ein gut isolierendes Dielektrikum bekannt. Nun wird Kautschuk allerdings gewöhnlich nicht in reiner Form vulkanisiert, sondern es ist üblich, ihm Füll- und Zusatzstoffe, wie z. B. Schwefel, Zinkoxyd oder Ruß, beizumengen. Derartige Füll- und Zusatzstoffe haben zwar praktisch alle eine höhere Dielektrizitätskonstante als Kautschuk, doch ist auch bei ihnen der Absolutwert der Dielektrizitätskonstante so klein, und die Mengen dieser Füll- und Zusatzstoffe sind im Verhältnis zur Menge des Kautschuks so gering, daß man auch durch das Hinzukommen derartiger Stoffe keine nennenswerte Erwärmung der Kautschukmischung im Hochfrequenzfeld erwarten kann.

Der Erfindung liegt nun folgende, höchst überraschende Feststellung zugrunde: Setzt man eine Kautschukmischung, die die üblichen Füll- und Zusatzstoffe mit einer Dielektrizitätskonstante, diegrößer ist als die des Kautschuks, enthält, der Einwirkung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes aus, dessen Frequenz in der Größenordnung von einer oder mehreren Millionen Perioden in der Sekunde liegt, so tritt in der Kautschukmischung nicht etwa eine Wärmebildung in der zu erwartenden geringen Größe auf, die sich durch die Summierung der geringen Wärmebildung in den einzelnen Bestandteilen der Mischung ergibt, sondern es tritt eine ganz erheblich stärkere Erwärmung· und somit auch ein erheblich größerer Temperaturanstieg ein. Die Erwärmung ist so stark, daß Temperaturen von beispielsweise 100 bis 170° C, wie sie zum Vulkanisieren gebraucht werden, oder gar noch höhere Temperaturen mit Leichtigkeit erzielt werden können.

Besonders überraschend ist es, wenn beispielsweise ein Gemisch von 100 Teilen reinen Kautschuks mit 10 Teilen Ruß der Einwirkung eines Hochfrequenzfeldes ausgesetzt werden. Würde man diese beiden Stoffe getrennt voneinander, also jeden für sich, dem Hochfrequenzfeld aussetzen, so würde sich bei einer Einwirkungsdauer des Hochfrequenzfeldes von 15 Minuten praktisch überhaupt keine Erwärmung zeigen. Setzt man die Stoffe aber erfindungsgemäß als Gemisch dem Hochfrequenzfeld aus, so erwärmt sich dieses in der gleichen Zeit von 15 Minuten um etwa 115⁰C.

Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können als Ausgangsstoff Latex, frischer Kautschuk, eingedickter Kautschuk (Krausgummi), geräucherte Gummiblätter, Regeneratgummi usw. dienen. Diesen Ausgangsstoffen können als Füll- und Zusatzstoffe außer den bereits genannten Stoffen, z. B. Schwefel, in üblicher Weise auch Weichmachungsmittel, Beschleuniger oder auch Farbstoffe beigemischt werden. Vor dem Einbringen in das Hochfrequenzfeld kann die Mischung in für das Vulkanisieren bekannter Weise in jede gewünschte Form gebracht werden. Die Kautschukmischung stellt dann zwischen den Kondensatorelektroden des Hochfrequenzfeldes das Dielektrikum des Kondensators dar. Während man sich jedoch bei Kondensatoren im allgemeinen bemüht, Wärmeeffekte im Dielektrikum so weit wie möglich zu vermeiden, um den Wirkungsgrad des Kondensators zu verbessern, wird erfindungsgemäß der Kondensator so ausgebildet, und seine kennzeichnenden Größen werden derart gewählt, daß die Wärmeeffekte bewußt gefördert werden.

Das Verfahren nach der Erfindung befreit die Kautschuk verarbeitende Industrie von allen Beschränkungen, die bei den bekannten Verfahren zum. Erhitzen von Kautschukmischungen durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Kautschuks gegeben sind. Insbesondere kann die zu erhitzende Masse praktisch beliebige Form und Dicke haben. Es können also sowohl dünne Formkörper gleichmäßig durchwärmt und vulkanisiert werden, wie z. B. Kautschukblätter, Platten und Teppiche aus Kautschuk, Kautschukgewebe, als auch beispielsweise dicke Vollgummireifen, rohrförmige Körper größerer Wandstärke, Decken von Fahrzeugluftreifen. Als eine besonders bedeutsame Anwendungsmöglichkeit sei noch das Herstellen von Schwamm- gummikörpem genannt, die infolge ihrer Luft- bzw.

Gaseinschlüsse eine besonders schlechte Wärmeleitfähigkeit haben und daher der Durchwärmung nach bekannten Verfahren, also bei einer Wärmezuführung von außen her, größte Schwierigkeiten entgegenstellen. Außerdem sind Schwammgummikörper von größerer Dicke, wie sie oft erwünscht ist, nach bekannten Verfahren kaum herstellbar. Bei dem Verfahren nach der Erfindung dagegen fallen alle diese Schwierigkeiten fort.

ίο Erwähnt sei noch, daß es im Schrifttum bereits bekannt ist, Kunstharzmassen durch Strornwärme zu erwärmen, die durch Hochfrequenzströme erzielt wird. Dieser bekannte Vorschlag hat aber keinerlei Berührungspunkte mit dem Verfahren naah der Erfindung. Im übrigen ist die Dielektrizitätskonstante von Kunstharzstoffen im allgemeinen wesentlich größer als die Dielektrizitätskonstante von Kautschuk und Kautschukmisehungen, und es treten bei 'einer Erwärmung von Kunstharzmassen in einem Ho>ehfrequenzfeld keinerlei besondere Erscheinungen auf, die auf ein gleichartiges oder auch nur ähnliches Verhalten von Kautschukmischungen in einem Hochfrequenzfeld schließen ließen.

Gemäß der Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung kann der Wärmeeffekt und damit die Wärmebildung in der Kautschukmischung durch verschiedene zusätzliche Maßnahmen sogar noch erhöht oder aber gewünscbtenfalls auch vermindert werden.

Die üblichen Füll- und Zusatzstoffe der Kautschukmischungen wurden bislang ausschließlich unter Gesichtspunkten der Vulkanisation, der Festigkeitswerte und sonstigen Eigenschaften des durch das Vulkanisieren zu gewinnenden Produktes und gegebenenfalls einer Materialersparnis durch Beimengen von Füllstoffen ausgewählt. Da aber die Füll- und Zusatzstoffe bei dem Verfahren nach der Erfindung einen wesentlichen Einfluß auf die Wärmebildung und den Temperaturanstieg haben, so hat es der Fachmann bereits hiermit in der Hand, durch besondere Auswahl dieser Stoffe die Wärmebildung zu steuern. Darüber hinaus können aber der Kautschukmischung erfindungsgemäß außer den an sich erforderlichen oder erwünschten Beimischungen zusätzlich noch solche weitere Substanzen — eigens zur Steuerung der Erwärmung — beigemengt werden, deren Dielektrizitätskonstante entweder größer oder auch kleiner als die des Kautschuks ist. Als derartige zusätzliche Substanzen kommen in Betracht: Kieselsäure, Oxyde, Schwefelverbindungen, Harze, Kasein und andere Protheinstoffe. Diese Zusätze sind teilweise auch bei bekannten Verfahren in der Kautschukindustrie als Beimischung üblich. Durch richtige Auswahl dieser zusätzlichen Substanzen kann aber der thermische Effekt erfindungsgemäß entweder noch erhöht oder auch vermindert und dadurch der Grad der Erwärmung im Hochfrequenzfeld beliebig festgelegt werden. Kieselsäure hat beispielsweise die Wirkung, daß sie die Wärmeentwicklung vermindert, während z. B. Schwefelzink die Wärmeentwicklung erhöht. Die zusätzlichen Substanzen können mit der zu erwärmenden Masse gleichförmig oder auch ungleichförmig vermischt oder in sonstiger Weise in sie eingebettet werden.

Ein anderes in vielen Fällen empfehlenswertes Mittel zur Steuerung der Wärmebildung in der Kautschukmischung besteht erfindungsgemäß darin, daß außer der Erhitzung der Masse, die auf der Wirkung der dielektrischen Verluste im Dielektrikum eines Kondensators beruht, eine auf dem Foucault-Effekt beruhende Erhitzung angewendet wird, indem der zu erhitzenden Kautschukmischung, die die bereits erwähnten Beimengungen haben kann, elektrisch leitende Substanzen beigemischt oder in die Masse eingebettet werden. Als solche Substanzen kommen beispielsweise Metallteilchen (z. B. Aluminiumpulver), pulverisierte Metallsalze (z. B. Karbide, Schwefelverbindungen), Metalloide (Kohlenstoff, Graphit) oder Electrolyte (Ammoniumkarbonat, Natriumkarbonat) in B'etracht. Hiermit hat also der Fachmann ein weiteres Mittel in der Hand, durch entsprechende Auswahl der Beimengungen diejenige Erwärmung der Masse zu erhalten, die für den jeweiligen Zweck erwünscht ist, beispielsweise bei der Vulkanisation eine Erwärmung auf Vulkanisierungstemperaturen von etwa 100 bis 170⁰C.

Die Kautschukmischung kann bei der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung zum Vulkanisieren beispielsweise folgende Zusammensetzung erhalten: 100 Gewichtsteile geräucherte Kautschukblätter, 10 Gewichtsteile Zinkoxyd, 3 Gewichtsteile Schwefel, i- Gewichtsteil Beschleuniger, nach Belieben Farbstoffe.

Wird eine Kautschukmischung von dieser Zusammensetzung erfindungsgemäß als Dielektrikum zwischen zwei plattenförmigen Kondensatorelek-,troden angeordnet, die einen gegenseitigen Abstand von z. B. 3 bis 10 cm haben, und wird zwischen den Elektroden ein Hochfrequenzfeld mit einer Frequenz von 10· io⁶ Hz und einer Leistung von ζ. Β 300 Watt erzeugt, so erhitzt sich die Mischung in einer Zeit von ungefähr 10 Minuten auf etwa 120⁰ C.

Die Wärmebildung in der Kautschukmischung kann aber außer durch Beimengungen erfindungsgemäß noch in einer anderen Weise den jeweiligen Wünschen und Erfordernissen angepaßt werden, und zwar dadurch, daß zur Bildung des Dielektrikums zwischen den Elektroden außer der zu vulkanisierenden Kautschukmischung zusätzlich noch ein oder mehrere andere Dielektrika, z. B. ein synthetisches Harzprodukt, angeordnet werden. Solche zusätzliche Dielektrika werden beispielsweise in Zwischenräumen zwischen der Kautschukmischung und den Elektroden angeordnet. Da sie sich zugleich mit der Kautschukmischung in dem Hochfrequenzfeld befinden, sind sie ebenso wie diese der Einwirkung des Hochfrequenzfeldes ausgesetzt. Je nach der Größe ihrer Dielektrizitätskonstante ziehen sie die Feldkraftlinien stärker oder schwächer in sich hinein und beeinflussen hierdurch die Feldstärke und somit auch den Erwärmungsgrad und die Temperatur in der zu erhitzenden Kautschukmischung. Außerdem erwärmen sich die zusätzlichen Dielektrika durch die Einwirkung des Feldes auch selbst, wobei ihr Erwärmungsgrad je nach der Wahl ihrer

stofflichen Art größer oder auch kleiner als der Erwärmungsgrad der Kautschukmischung sein kann; in beiden Fällen entsteht aber an Berührungsstellen zwischen dem zusätzlichen Dielektrikum und der Kautschukmischung eine Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Massen, die auf Grund folgender Überlegungen noch weiter zur Anpassung der Wärmebildung in der Kautschukmischung nutzbringend angewendet werden kann:
ίο Da bei der Hochfrequenzerhitzung die Wärme unmittelbar innerhalb der behandelten Kautschukmischung erzeugt wird, so kann durch die Berührung der Kautschukmischung mit ihrer Umgebung, beispielsweise mit einer an ihr anliegenden Elektrode oder, falls die Kautschukmischung im Abstand von den Elektroden angeordnet ist, mit der sie umgebenden Luft Wärme von der Kautschukmischung in die Umgebung abfließen. Hierdurchwird die Außenschicht der Kautschukmischung weniger warm als ihr Kern. Dies ist of t unerwünscht, insbesondere dann, wenn dieo Kautschukmischung an allen Stellen ihrer Masse gleichmäßig erhitzt und gleichmäßig vulkanisiert werden soll. Die geringere Wärmebildung in der Außenschicht und so-S5 mit der Wärmeabfruß von der Kautschukmischung zur Umgebung kann aber gelegentlich auch unerwünscht sein, wenn beispielsweise die Außenschicht der Kautschukmischung durch weniger starkes Erwärmen unterschiedlich vulkanisiert werden soll im Gegensatz zu tieferliegenden Schichten oder zu dem Kern der Kautschukmischung. In beiden Fällen kann nun durch die Anwendung eines an der Kautschukmischung anliegenden zusätzlichen Dielektrikums die Wärmebildung in der Kautschukmischung je nach Wunsch gesteigert oder geschwächt werden. Wird beispielsweise als zusätzliches Dielektrikum ein Stoff gewählt, der sich im Hochfrequenzfeld schwächer erwärmt als die zu erhitzende Kautschukmischung, so tritt ein Temperaturgefälle von der Kautschukmischung zu dem zusätzlichen Di-. elcktrikum hin und somit ein Wärmeverlust in der Kautschukmischung ein, der zur Folge hat, daß die äußeren Schichten der Kautschukmischung schwächer erwärmt werden. Ist es dagegen in anderen Fällen erwünscht, daß die äußeren Schichten der zu erhitzenden Kautschukmischung eine höhere Temperatur erreichen als der Kern der Kautschukmischung, so wird als zusätzliches Dielektrikum in dem Hochfrequenzfeld ein solcher Stoff gewählt, der sich stärker erhitzt als die Kautschukmischung, so daß dann das zusätzliche Dielektrikum seine Wärme an die Kautschukmischung abgibt. Die Kautschukmischung erfährt also in dem letzteren Falle statt eines Wärmeverlustes sogar einen Wärmegewinn. Von dem Mittel zusätzlicher Dielektrika kann beispielsweise mit besonderem Vorteil bei Kautschukkörpern von unregelmäßiger Außenform Gebrauch gemacht werden, und zwar derart, daß zusätzliche Dielektrika als Füllkörper in Vertiefungen des Kautchukkörpers angebracht werden, beispielsweise in den Vertiefungen einer unregelmäßigen Radreifenoberfläche oder in den Zwischenräumen von Vorsprüngen der Oberfläche des Radreifens. Die zusätzlichen Dielektrika können aber auch bei Kautschukkörpern von unregelmäßiger Gesamtform vorteilhaft sein, also z. B. bei Radreifen, die infolge ihrer besonderen Form einen unregelmäßigen Abstand von den Kondensatorelektroden haben; hier können die zusätzlichen Dielektrika als Einsatz- oder Füllkörper in den Zwischenräumen zwischen dem 7« Kautschukkörper und den Kondensatorelektroden angeordnet werden. In beiden Fällen beeinflussen die an der Kautschukmischung anliegenden Dielektrika die Erwärmung der Kautschukmischung derart, daß es möglich ist, trotz der unregelmäßigen Form der Körper oder ihrer Oberfläche Kondensatorelektroden zu verwenden, die über ihre gesamte Fläche praktisch gleichen Abstand voneinander haben, und mit diesen eine in allen Teilen gleichförmige Erhitzung der Kautschukmischung zu erzielen.

Der Wärmeabfluß von der zu erhitzenden Kautschukmischung nach außen hin und somit die Temperatur der zu erhitzenden Kautschukmischung, namentlich ihrer Außenschicht, kann auch durch besondere Ausbildung der Kondensatorelektroden beeinflußt werden. Beispielsweise können die Elektroden aus einem Material hergestellt werden, das je nach Bedarf besser oder schlechter wärmeleitend ist als die Kautschukmischung. Ist das Metall besser wärmeleitend als die Kautschukmischung, so wird der Wärmeabfluß aus der Kautschukmischung in die Elektrode hinein begünstigt, und ist das Metall schlechter wärmeleitend als die Kautschukmischung, so wird der Wärmeabfluß aus der Kautschukmischung in die Elektrode hinein gehemmt. Zur Herabsetzung des Wärmeabflusses aus der Kautschukmischung können die Elektroden auch thermisch isoliert, also mit einem schlecht wärmeleitenden Überzug auf ihrer Innen- oder auch Außenseite versehen werden.

Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist nicht nur bei ruhender Anordnung der Kautschukmischung im Hochfrequenzfeld der Kondensatorelektroden durchführbar, sondern die Kautschukmischung kann der Einwirkung des Feldes auch im Durchlauf durch das Feld ausgesetzt werden. Dies ist beispielsweise für das Vulkanisieren von Kautschukumhüllungen von Metalldrähten und Kabeln von Vorteil.

Das Verfahren nach der Erfindung hat durch seine besondere Wirkung auch auf die Dauer der Erhitzung von Kautschukmischungen einen wesentlichen Einfluß. Da sich bei dem Verfahren die Erhitzung der dem Feld ausgesetzten Kautschukmischung im wesentlichen über die gesamte Masse gleichförmig und überall gleichzeitig vollzieht, so ist es ohne weiteres möglich, den Betrieb des Kondensators zu unterbrechen und somit die Wärmebildung bzw. die Erhitzung anzuhalten, sobald die 12; Erhitzung einen für den jeweils vorliegenden Anwendungszweck genügend hohen Grad erreicht hat. Die Vorteile dieser Verfahrensweise seien an folgendem Beispiel erläutert: Beim Vulkanisieren unter Verwendung bekannter Verfahren, bei denen das Aufheizen der Kautschukmischung durch Wärme-

zufuhr von außen her erfolgt, muß die Wärmezufuhr so lange aufrechterhalten werden, bis nicht nur die äußeren Schichten der aufzuheizenden Masse die für den Vulkanisierungsvorgang erforderliche Temperatur erreicht haben, sondern nach tieferem Eindringen der Wärme auch der Kern der Masse. Die Wärmezufuhr zu den äußeren Schichten dauert also noch an, wenn für diese Schichten der Aufheizvorgang bereits beendet und der Vulkanisierungs-Vorgang bereits eingesetzt hat. Bei dem Verfahren nach der Erfindung dagegen, bei dem alle Teile der zu erhitzenden Masse die erstrebte Aufheiztemperatur praktisch gleichzeitig erreichen, kann das Aufheizen in allen Teilen der Masse — und somit insbesondere auch in den äußeren Schichten der Masse — sofort mit dem Ende des Aufheizvorganges abgebrochen werden, so daß Überhitzungen in der Masse vermieden werden. Das Unterbrechen des Kondensatorbetriebes und somit der Aufheizung beim Erreichen eines genügend hohen Erhitzungsgrades ist auch wirtschaftlich von Vorteil, da sich die Anwendung der an sich kostspieligen Hochfrequenzenergie ausschließlich auf das Hochheizen der zu vulkanisierenden Masse beschränken kann, also ausschließlieh auf denjenigen Teilabschnitt des gesamten Behandlungsverfahrens der Kautschukmischung, in welchem die Anwendung der Hochfrequenzenergie den bekannten Verfahren überlegen und somit wirtschaftlich vertretbar ist. Die in der Kautschukmischung, in der sie umgebenden Form und gegenenfalls in den sie berührenden zusätzlichen Dielektriken beim Aufheizen aufgespeicherte Wärme wird zur Aufrechterhaltung der Temperatur bis zur Vollendung des Vulkanisierungsvorganges in vielen Fällen voll ausreichend sein; notfalls kann ein Absinken der Temperatur während des Vulkanisierungsvorganges durch beliebige andere und billigere Wärmeisolierungs- oder Beheizungsmittel in an sich bekannter Weise verhütet werden.

In der Zeichnung ist eine Reihe vorteilhafter Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt.

Die Fig. 1 veranschaulicht eine Anordnung, bei der die erfindungsgemäß zu !erhitzende Kautschukmischung 1 zwischen den beiden ebenen Elektroden 2¹ und 2² angeordnet ist, so daß also die Kautschukmischung das Dielektrikum des von den Elektroden gebildeten Kondensators bildet. Die Elektroden sind mittels der beiden Leitungen 3¹ und 3² an die Klemmen eines Hochfrequenzerzeugers 4 angeschlossen. Wird der Hochfrequenzarzeuger und somit der von den Elektroden gebildete Kondensator in Betrieb gesetzt, so entsteht zwischen den beiden Elektroden ein Hochfrequenzfeld. Die Feldkraftlinien durchdringen die Kautschukmischung und rufen in ihr eine Wärmebildung hervor. Da die Kautschukmischung den Feldraum ganz und allein ausfüllt, ist diese Anordnung besonders wirkungsvoll.

Durch die Ausbildung der Elektroden als ebene und zueinander parallele Platten eignet sich die Anordnung nach Fig. i„ besonders für die Behandlung aller solcher Kautschukkörper, deren ...Seitenflächen ebenfalls im wesentlichen eben und untereinander parallel sind, beispielsweise also für die Behändlung von Kautschukblättern, Platten und Teppichen aus Kautschuk, Sdrwammgummi, auf dem Webstuhl gummierten Geweben usw. Die Größe der Seitenflächen des Kautschukkörpers kann hierbei eine bestimmte oder eine unbestimmte sein; die Seitenflächen des Kautschukkörpers können also auch kleiner oder größer als die Fläche der Kondensatorelektroden sein.

Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die dazu dient, mittels des Verfahrens nach der Erfindung die aus einer Kautschukmischung bestehende Kautschukhülle ι eines Metalldrahtes 2¹ zu vulkanisieren. Der Metalldraht 2¹ bildet in diesem Falle die eine Elektrode, während die Gegenelektrode 2² die Form einer den Metalldraht konzentrisch umgebenden 8c Hülse hat. Die beiden Elektroden sind in der gleichen Weise wie in der Fig. 1 und wie auch in allen folgenden Figuren mittels zweier Leitungen 3¹ und 3² an einen Hochfrequenzerzeuger 4 angeschlossen. Der Draht 2¹ und seine nicht vulkanisierte Hülle 1 erhalten eine allmähliche, in Richtung der Achse der Hülse 2² verlaufende Vorschubbewegung, wobei sie sich in einem mehr oder weniger großen Abstand von der Innenseite der Hülse 2² befinden. Das Dielektrikum des Kondensators wird also im vorliegenden Falle nicht allein von der zu vulkanisierenden Kautschukmischung 1 gebildet, sondern auch von- der Luft, die sich zwischen der Kautschukmischung und der äußeren Elektrode 2² befindet. Da jedoch Luft die Dielektrizitätskonstante 1 hat, so verteilt sich die an den Elektroden anliegende Hochfrequenzspannung in einer solchen Weise auf das Dielektrikum Luft und das Dielektrikum Kautschukmischung, daß die Energieabsorption in der Luft vernachlässigbar gering ist gegenüber der Energieabsorption in der Kautschukmischung.

Bei der Anwendung dieser Anordnung geschieht die Vulkanisation zweckmäßigerweise sogleich nach dem Umhüllen des Drahtes mit der Kautschuk- oder Latexmasse und gegebenenfalls noch einer Stoff umhüllung.

Die Fig. 3 stellt im Längsschnitt und die Fig. 4 im Querschnitt nach, der Linie IV-IV der Fig. 3 eine Anordnung zum Erhitzen, beispielsweise Vulkanisieren, eines hohlzylindrischen Kautschukkörpers dar. In diesem Falle besteht die Elektrode 2¹ aus einem Metallkern, während die Elektrode 2² wie bei der Anordnung nach der Fig. 2 die erste Elektrode koaxial, also mit einem im wesentlichen rings gleichen Abstand umschließt. Die Elektrode 2² bildet im vorliegenden Falle zugleich die Vulkanisierungsform des Kautschukkörpers 1. Der Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden ist seitlich durch nichtmetallische Flansche 5 und 6 abgeschlossen, die auf der Kernelektrode 2¹ befestigt sind und 12c, zusammen mit den Elektroden eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte Vulkanisierungsform bilden. Die Umschließung der Kautschukmischung durch eine Form verhütet, daß die Kautschukmischung beim Erhitzen blasig und porös wird. Außerdem ist, wie. aus Fig. 4 ersichtlich, die Elek-

trode 2² auch in sich aus mehreren Teilen zusammengesetzt und betriebsmäßig auseinandernehmbar.

Die Fig. 5 zeigt die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung eines ringförmigen Kautschukkörpers r, beispielsweise eines vollen Radreifens. Auch hier befindet sich der zu vulkanisierende Körper wie bei Fig. 3 und 4 in einer Vulkanisierungsform, die von den beiden konzentrischen metallischen Elektroden 2¹ und 2² und den seitlichen nichtmetallischen Abschlußflanschen 5 und 6 gebildet wird; unterschiedlich ist jedoch, daß die innere Elektrode 2² nicht massiv, sondern ein Hohlzylinder ist. Außerdem ist die Elektrode 2² im vorliegenden Falle zugleich die Felge, so daß der Radreifen nach dem Vulkanisieren gleich auf der Felge verbleiben kann. An sich kann aber für das Vulkanisieren' des Radreifens 1 als innere Elektrode auch ein anderer Metallkörper verwendet werden.

In der Fig. 5 ist die als Elektrode dienende Felge 2² an ihrer dem Radreifen 1 zugewandten Seite wellig ausgebildet, um die Haftung des Reifens auf der Felge zu erhöhen. Dies ist ein Beispiel dafür, daß die Elektroden bei dem Verfahren nach der Erfindung an ihrer Oberfläche auch Unebenheiten aufweisen können und daß dies ein einfaches Mittel zur Erzielung von Kautschukkörpern mit einer unregelmäßigen, mit Vorsprüngen oder Vertiefungen versehenen Oberfläche ist. Ein anderes, in der Fig. 5 ebenfalls gezeigtes Mittel zur Erreichung des gleichen Zieles besteht darin, daß an der Innenseite der Elektrode ein oder mehrere zusätzliche Körper 7 aus dielektrischem Material, beispielsweise· aus einem synthetischen Harzprodukt, als ein zusätzliches Dielektrikum angebracht werden. In diesem Falle können die Elektroden ihre glatte Oberfläche behalten und, wie Fig. 5 zeigt, auch einen praktisch konstanten gegenseitigen Abstand haben, was für die Homogenität des Hochfrequenzfeldes und somit für die gleichförmige Erhitzung der Kautschukmischung von Vorteil ist. Die Auswahl des Stoffes für die Körper 7 kann unter den bereits geschilderten Gesichtspunkten für die Auswahl leines zusätzlichen Dielektrikums im Hochfrequienzfeld erfolgen,· beispielsweise kann also die Dielektrizitätskonstante dieser Stoße je nach der Höhe der Temperatur, die in den angrenzenden Teilen der Kautschukmischung erzielt werden soll, größer oder kleiner sein als die des Kautschuks. Die Anordnung nach Fig. 6 dient zur Vulkanisierung des Fahrzeugreifens 1. Der Reifen 1 befindet sich hier zwischen den Elektroden 2¹ und 2? und ist auf die ringwulstförmige innere Elektrode 2¹ aufgesteckt, so daß sie auf dieser dicht aufliegt, während die äußere Elektrode 2² den Querschnitt des ringförmigen Radreifens umschließt, und zwar derart, daß die beiden Elektroden in dem gesamten Felderraum einen im wesentlichen gleichen Abstand voneinander haben. Da der zu vulkanisierende Reifen den Feldraum nicht ganz ausfüllt, ist im vorliegenden Falle der Zwischenraum zwischen dem Reifen 1 und der äußeren Elektrode 2² mit Füllkörpern 8 ausgefüllt, die aus einem isolierenden oder dielektrischen Stoff' bestehen. Die Vulkanisierungsform des Reifens 1 wird also hier von den beiden Elektroden zusammen mit den Füllkörpern 8 gebildet.

Die innere Elektrode 2¹ ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, als Wassertasche ausgebildet. Eine solche Ausbildung der inneren Elektrode beim Vulkanisieren des Reifens löst zugleich in einfacher Weise die Aufgabe, den Preßdruck der Vulkanisierung'sform auf den zu vulkanisierenden Reifen auszuüben, ohne hierzu Gelenke oder sonstige mechanisch bewegliche Glieder zu benötigen,· der Druck kann einfach durch Hineinpumpen von Wasser in die Tasche erzeugt werden, wodurch sich diese aufbläht und nicht nur sich selbst als Elektrode fest an den Reifen 1 anlegt, sondern diese auch gegen die Gegenelektrode und die sonstigen die Vulkanisierumgsform bildenden Teile andrückt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erwärmen, insbesondere zum Vorvulkanisieren, Vulkanisieren oder Regenerieren von Kautschukmischungen oder ähnlichen Materialien, die Füll- und Zusatzstoffe mit einer Dielektrizitätskonstante enthalten, die größer ist als die des Kautschuks, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukmischung als Dielektrikum zwischen den Elektroden eines Kondensators der Einwirkung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes ausgesetzt wird, dessen Frequenz in der Größenordnung von einer oder mehreren Mulionen Perioden in der Sekunde liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschukmischung weitere Substanzen beigemengt werden, deren Dielektrizitätskonstante kleiner als die des Kautschuks ist, oder elektrisch leitende Substanzen zugefügt werden, die die elektrischen Eigenschaften des Kondensators verändern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Dielektrikums zwischen den' Elektroden außer der zu vulkanisierenden Kautschukmischung zusätzlich noch ein oder mehrere andere Dielektrika, z. B.

ein synthetisches Harzprodukt, angeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3 zur Anwendung bei Kautschukkörpern von unregelmäßiger Außenform, insbesondere Radreifen,, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrika als Füllkörper (7, 8) in Vertiefungen des Kautschukkörpers oder in Zwischenräumen von Vorsprüngen der Oberfläche eingeschaltet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukmischung im Durchlauf der Einwirkung des Hochfrequenzfeldes ausgesetzt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des Kondensators ganz oder teilweise die Wandung der Vulkanisier- ias form bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einem Metall bestehen, das besser oder schlechter wärmeleitend ist als die Kautschukmischung, oder an ihrer Innen- oder Außenseite mit einem schlecht wärmeleitenden Überzug versehen sind.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch ι und 5 beim Ummanteln von Metalldrähten oder Kabeln mit einer Kautschukumhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht bzw. die Kabelseele die eine der beiden Kondensatorelektroden bildet, während die Gegenelektrode den Draht bzw. das Kabel samt Kautschukumhüllung konzentrisch umgibt und vorzugsweise als Durchlaufhülse zum axialen Hindurchführen des umhüllten Drahtes bzw. des Kabels vorgesehen ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 beim. Vulkanisieren von Radreifen aus Kautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Kondensatorelektroden den Querschnitt des ringförmigen Radreifens umschließt (a² in Fig. 6).

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 beim Vulkanisieren von Vollreifen aus Kautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge des Rades die eine der beiden Kondensatorelektroden bildet (2² in Fig· S)-

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und folgenden beim Vulkanisieren von Luftreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Kondensatorelektroden im Inneren des Luftreifens angeordnet und als Wassertasche ausgebildet ist (2I in Fig. 6).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 542791, 621 466.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen