EP4626692A1 - System zur herstellung von gummierten festigkeitsträgern und verfahren - Google Patents

System zur herstellung von gummierten festigkeitsträgern und verfahren

Info

Publication number
EP4626692A1
EP4626692A1 EP23821503.2A EP23821503A EP4626692A1 EP 4626692 A1 EP4626692 A1 EP 4626692A1 EP 23821503 A EP23821503 A EP 23821503A EP 4626692 A1 EP4626692 A1 EP 4626692A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
textile material
temperature
textile
tempering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23821503.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hilke Wolf
Mihail Holodenko
Stephan Reinhold
Petr HLAVÁ
Erik Hattemer
Philipp Schreinemacher
Richard Sacha
Detlef Riethmueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Reifen Deutschland GmbH
Original Assignee
Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Reifen Deutschland GmbH filed Critical Continental Reifen Deutschland GmbH
Publication of EP4626692A1 publication Critical patent/EP4626692A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D30/00—Producing pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • B29D30/06—Pneumatic tyres or parts thereof (e.g. produced by casting, moulding, compression moulding, injection moulding, centrifugal casting)
    • B29D30/38—Textile inserts, e.g. cord or canvas layers, for tyres; Treatment of inserts prior to building the tyre
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/06—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
    • B29B15/125—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex by dipping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D30/00—Producing pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • B29D30/06—Pneumatic tyres or parts thereof (e.g. produced by casting, moulding, compression moulding, injection moulding, centrifugal casting)
    • B29D30/38—Textile inserts, e.g. cord or canvas layers, for tyres; Treatment of inserts prior to building the tyre
    • B29D2030/381—Textile inserts, e.g. cord or canvas layers, for tyres; Treatment of inserts prior to building the tyre the inserts incorporating reinforcing parallel cords; manufacture thereof

Definitions

  • the invention relates to a system for rubberizing a web-shaped textile material, a method for producing a rubberized textile material using a corresponding system and a method for producing a rubber product based thereon. Also disclosed is a vulcanized rubber product produced using the corresponding method and a use for a temperature booster unit for reducing or avoiding temperature adjustments when setting material-specific temperature requirements for different material types when rubberizing textile materials.
  • the aspect of bond strength between the different materials i.e. in particular the textile reinforcements and the surrounding rubber material, is of particular importance.
  • the different physical and chemical properties of these materials in particular the different mechanical properties, ensuring sufficient bond strength between the textile reinforcements and the rubber material is regularly a major challenge, particularly since this bond strength must be maintained even under strong mechanical loads, so that undesirable detachment of the rubber coating from the reinforcements must be reliably prevented.
  • a particular problem that can adversely affect the rubber coating of reinforcements is residual moisture in the textile materials used, whereby evaporation of the remaining moisture during downstream processing, in particular during rubber coating or the subsequent vulcanization of the vulcanizable rubber mixture, can lead to undesirable defects.
  • the temperature in the tempering unit is increased so early that the tempering unit is already at the desired temperature when the rayon enters, large parts of the previously tempered plastic reinforcements are dried at temperatures that are too high, which in the case of PET or nylon can lead to contraction of the reinforcements, which makes it difficult to maintain a constant tension of the reinforcements in the production line. If, on the other hand, the temperature increase is delayed so long that the temperature increase only begins when the rayon enters the tempering unit, the inertia of the system when heating up the tempering unit means that significant parts of the viscose-based material cannot be dried at the necessary drying temperatures.
  • the systems and processes known from the state of the art therefore always result in a phase in which the system for producing rubberized reinforcements produces non-optimally rubberized reinforcements because they are either insufficiently dried and/or insufficiently preheated, or because, on the contrary, the drying temperature was too high, so that the physico-chemical properties and/or process parameters of the reinforcements are outside the tolerance range during calendering, for example because the tensions of the reinforcements actually intended for rubberizing cannot be precisely adjusted.
  • Temperature booster unit can be increased, and wherein the system is designed so that the temperature booster unit can be activated or deactivated and/or the radiation power can be controlled depending on the material type of the textile material.
  • the system according to the invention is intended for rubberizing web-shaped textile materials and can be formed in particular by a production line.
  • the concept of rubberizing reinforcements and the devices which are in principle suitable for this purpose and which can be used in systems according to the invention are well known to those skilled in the art in the rubber processing industry.
  • the term "web-shaped textile materials” is used to classify the textile materials which are also regularly used in rubberizing processes in the prior art. In addition to textile webs of parallel textile reinforcements, this also includes other web-shaped textile fabrics, for example woven or knitted fabrics made of several textile reinforcements, which are subsequently to be rubberized.
  • web-shaped textile fabrics for example woven or knitted fabrics made of several textile reinforcements, which are subsequently to be rubberized.
  • the person skilled in the art will understand that the term “web-shaped” is used in the context of the present invention because in practice, rubberized reinforcements are produced in the vast majority of cases with a certain production width, so that even in the case of textile reinforcements that are not connected to one another, a web-shaped combination of several reinforcements will be processed together.
  • the supply unit can also comprise other, more complex devices.
  • the use of storage loops is particularly advantageous in this case, in which the running length of the textile material can be increased or reduced in a given space in order to be able to keep a supply of textile material ready, which can be used in the event of a roll change in order to maintain a continuous process in the downstream devices of the system according to the invention, wherein the storage unit can rebuild the length of material released in this way by a material output that is slower than the material intake after inserting a new material roll inside.
  • a cooling unit can also be provided behind the rubberizing unit, with which the freshly rubberized reinforcements can be cooled in a controlled manner.
  • a system according to the invention is preferred for this process, additionally comprising: v) a cooling unit for cooling a textile material rubberized in the rubberizing unit.
  • the system according to the invention comprises a temperature booster unit.
  • This temperature booster unit comprises one or more heat radiators which, in accordance with the expert's understanding, emit electromagnetic radiation.
  • the maximum intensity of the emission for these heat radiators is at a wavelength in the range of 780 nm to 50,000 nm, which means that, in accordance with the expert's understanding, they are IR heat radiators.
  • IR heat radiators in particular proved to be particularly advantageous for heating the material, the The maximum intensity of the emission is at a wavelength in the range of 780 to 1400 nm, since the corresponding radiation penetrates deep into the materials to be heated and allows uniform heating.
  • IR heat radiators have proven to be particularly advantageous for drying, with the maximum intensity of the emission at a wavelength in the range of 2000 to 4000 nm, preferably in the range of 2500 to 3500 nm.
  • the system according to the invention is designed so that the temperature of the textile material, which is in principle influenced by the temperature control unit, can be increased by the temperature booster unit if necessary.
  • the heat radiators of the temperature booster unit can be arranged particularly preferably within the temperature control unit, i.e., for example, inside a heating tower.
  • a system according to the invention is also preferred, wherein the system is set up so that the temperature of the tempered textile material between the material inlet and the material outlet of the tempering unit can be increased by the temperature booster unit, and/or wherein the system is set up so that the temperature of the tempered textile material between the tempering unit and the rubberizing unit can be increased by the temperature booster unit.
  • a system according to the invention is therefore preferred for particularly simple embodiments, wherein the system is set up so that the temperature booster unit can be activated or deactivated depending on the type of textile material, preferably automatically, particularly preferably by an electronic control unit.
  • a system according to the invention is preferred, wherein the system is set up so that the Temperature booster unit in which the radiation output can be controlled, preferably automatically, particularly preferably by an electronic control unit.
  • the inventors have recognized that, for example, the heating of viscose with typical IR heat radiators based on a temperature control unit operated at around 100 °C should take place at every point on the web-shaped textile material for a time of 10 s or more, preferably 15 s or more, particularly preferably 20 s or more.
  • the invention also relates to a method for producing a rubberized textile material using a system according to the invention, comprising the method steps: a) providing a web-shaped textile material in the provision unit, b) tempering the provided textile material in the tempering unit to obtain a tempered textile material, and c) embedding the tempered textile material in a rubber mixture in the rubberizing unit to obtain the rubberized textile material, wherein the temperature booster unit is activated or deactivated depending on the material type of the textile material and/or is controlled in terms of the radiation power in order to increase the temperature of the tempered textile material between the material inlet and the material outlet of the tempering unit and/or between the tempering unit and the Rubberizing unit depending on the material type of the textile material.
  • textile materials which comprise a substantially pure fiber material, which consists for example exclusively of polyethylene terephthalate (PET) or rayon, so that corresponding textile materials are also preferred.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the fiber materials it is also possible for the fiber materials to comprise other components in addition to their main components, for example fillers or typical plastic additives.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the web-shaped textile material consists of 90% or more, preferably 95% or more, particularly preferably 99% or more, of the fiber material, based on the mass of the textile material.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the contribution made by the temperature booster unit to the heat energy required to reach the maximum temperature is 10% or less, preferably 5% or less, particularly preferably 1% or less, wherein the contribution made can be determined, for example, by calorimetric measurements with and without activation of the temperature booster unit. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the method is carried out in such a way that the textile material provided would be tempered to a maximum temperature in the range from 70 to 120 °C, preferably in the range from 80 to 110 °C, particularly preferably in the range from 85 to 105 °C, before embedding without the use of the temperature booster unit.
  • the temperature booster unit makes a significant contribution to the overall temperature.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the method is carried out in the rubber coating of textile materials made of viscose in such a way that the textile material provided is tempered to a maximum temperature of 120 °C or more, preferably 125 °C or more, particularly preferably 130 °C or more, before embedding.
  • a method according to the invention is particularly preferred, wherein the tempering takes place using the temperature booster unit, and/or wherein the contribution made by the temperature booster unit to the heat energy required to achieve the maximum temperature is 15% or more, preferably 20% or more, particularly preferably 25% or more.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the method is carried out in such a way that the textile material provided without the use of the temperature booster unit would be tempered to a maximum temperature in the range of 80 to 110 °C, preferably in the range of 90 to 105 °C, particularly preferably in the range of 95 to 100 °C, before embedding.
  • the method according to the invention and the system according to the invention are not limited with regard to the rubberizing units used.
  • the method according to the invention is also suitable for processing essentially all typical rubber mixtures that are used for typical rubberizing.
  • the rubber mixture will usually be vulcanizable rubber mixtures, i.e. rubber mixtures that can be converted into a rubber material by subsequent vulcanization.
  • the term "rubber mixture” expresses that the rubber mixture comprises at least one rubber, whereby the method according to the invention is classified as a method in the rubber processing industry.
  • the rubber mixture is a vulcanizable rubber mixture.
  • the rubber mixture comprises at least one diene rubber, wherein the diene rubber is particularly preferably selected from the group consisting of natural polyisoprene (NR), synthetic polyisoprene (IR), butadiene rubber (BR), solution-polymerized styrene-butadiene rubber (SSBR) and emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (ESBR).
  • NR natural polyisoprene
  • IR synthetic polyisoprene
  • BR butadiene rubber
  • SSBR solution-polymerized styrene-butadiene rubber
  • ESBR emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber
  • the vulcanizable rubber compound is vulcanized using the process commonly used in the tire industry, for example by sulfur-based crosslinking.
  • a vulcanized rubber product is also disclosed, in particular a vehicle tire, preferably a Pneumatic vehicle tire, manufactured or producible by the process according to the invention for producing a rubber product.
  • Fig. 1 is a simplified schematic representation of an exemplary system according to the invention in a preferred embodiment.
  • Fig. 1 shows a simplified schematic representation of a system 10 according to the invention for rubberizing a web-shaped textile material in a preferred embodiment, wherein corresponding production lines in practice can, for example, have a total length of 30 m or more.
  • the system 10 also includes a temperature booster unit 24 with two schematically drawn heat radiators 26a, 26b.
  • the first heat radiator 26a is arranged within the tempering unit 14 such that the temperature of a textile material fed into the tempering unit 14 can be increased by the heat radiator 26a after it has entered through the material inlet 16 and before it exits through the material outlet 18.
  • the second heat radiator 26b is arranged between the material outlet 18 of the tempering unit 14 and the rubberizing unit 22 such that the temperature of the tempered textile material output from the tempering unit 14 can be further increased.
  • the heat radiators 26a-b are designed as infrared lamps in the example shown.
  • the temperature booster unit 24 shown can be automatically activated or deactivated via an electronic control unit (not shown) depending on the type of textile material.
  • the radiation output of the temperature booster unit 24 can be controlled by the electronic control unit.
  • the system 10 shown is set up, for example, to be operated in two different operating states in such a way that the optimal temperature control of two different textile materials is possible, namely, for example, with and without the temperature booster unit 24 being switched on.
  • a web-shaped textile material for example a web-shaped assembly of textile reinforcements made of polyester or viscose running side by side, which is output from the supply unit 12 of the system shown, first passes through the tempering unit 14, for example at a web speed of about 40 m/min.
  • the textile material is guided via the material inlet 16 and the heated guide elements 20, whereby an increase in the temperature in the case of viscose is not only brought about by the heated guide elements 20, but also additionally by the heat radiator 26a of the temperature booster unit 24 in order to be able to reach the temperature required for viscose despite the lower temperature of the tempering unit 14.
  • the second heat radiator 26b of the Temperature booster unit 24 further increases the temperature if necessary.
  • Selected strength members dried according to the invention were then rubberized.
  • the bond strength of the resulting composite materials was qualitatively determined on 25 mm samples using an internal evaluation method that was designed based on ASTM D885MA, DIN 53530, DIN ISO 6133 and ISO 36.
  • the separation resistance (in N) determined in this way was within the desired specification range for the strength members rubberized using the method according to the invention and, within the accuracy of the measurement method, was comparable to the separation resistances determined on conventionally dried rubberized rayon strength members.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials, umfassend: i) eine Bereitstellungseinheit (12) zur Bereitstellung eines bahnförmigen textilen Materials, ii) eine Temperiereinheit (14) zur Temperierung des von der Bereitstellungseinheit (12) bereitgestellten textilen Materials, umfassend einen Materialeinlass (16) und einen Materialauslass (18) sowie zwischen dem Materialeinlass (16) und dem Materialauslass (18) eine Vielzahl von beheizbaren Führungselementen (20) zur Führung des textilen Materials, iii) eine Gummierungseinheit (22) zur Einbettung des von der Temperiereinheit (14) temperierten textilen Materials in einer Kautschukmischung, und iv) eine Temperaturboostereinheit (24), umfassend ein oder mehrere Wärmestrahler (26a, 26b), deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt, wobei das System (10) dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass (16) und dem Materialauslass (18) der Temperiereinheit (14) und/oder zwischen der Temperiereinheit (14) und der Gummierungseinheit (22) durch die Temperaturboostereinheit (24) erhöht werden kann, und wobei das System (10) dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit (24) in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert und/oder in der Strahlungsleistung gesteuert werden kann.

Description

Beschreibung
System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und Verfahren
Die Erfindung betrifft ein System zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials, ein Verfahren zur Herstellung eines gummierten textilen Materials mit einem entsprechenden System und ein daran anknüpfendes Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes. Offenbart werden zudem ein mit dem entsprechenden Verfahren hergestelltes vulkanisiertes Kautschukprodukt und eine Verwendung für eine Temperaturboostereinheit zur Verringerung oder Vermeidung von Temperaturanpassungen bei der Einstellung von materialspezifischen Temperierungserfordernissen verschiedener Materialtypen bei der Gummierung textiler Materialien.
An die Eigenschaften und Leistungscharakteristika moderner Fahrzeugreifen werden stetig steigende Anforderungen gestellt, insbesondere für den Einsatz in Hochleistungsbereichen, wobei ein Bedürfnis danach besteht, die Roll- und Fahreigenschaften aber auch die sonstigen Eigenschaften zu optimieren. Einen wesentlichen Beitrag zu der Einstellung der Fahreigenschaften liefern bei modernen Fahrzeugluftreifen die Reifenkarkasse sowie die zwischen der Reifen karkasse und dem Laufstreifen angeordneten Verstärkungslagen.
Moderne Reifenkarkassen von Fahrzeugluftreifen bestehen aus einer oder mehreren Karkasslagen. Ebenso wie zahlreiche der zwischen der Reifen karkasse und dem Laufstreifen zum Einsatz kommenden Verstärkungslagen umfassen diese Karkasslagen regelmäßig eine Vielzahl von textilen Festigkeitsträgern, welche in einer sogenannten Gummierung eingebettet sind, sodass die entsprechenden Lagen als Verbundmaterialien angesehen werden können.
Angesichts der großen Bedeutung, die den entsprechenden Lagen aus gummierten textilen Festigkeitsträgern mit Blick auf die Leistungseigenschaften von Fahrzeugluftreifen zukommen, besteht im Bereich der Technik ein stetes Interesse daran, leistungsfähige gummierte Festigkeitsträger zu entwickeln und die zur Herstellung verwendeten Verfahren zu optimieren.
Bei der Herstellung gummierter textiler Festigkeitsträger kommt dem Aspekt der Verbundfestigkeit zwischen den unterschiedlichen Materialien, d.h. insbesondere den textilen Festigkeitsträgern und dem umgebenden Gummiwerkstoff, eine besondere Bedeutung zu. Angesichts der unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften dieser Materialien, insbesondere der unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, stellt die Gewährleistung einer hinreichenden Verbundfestigkeit zwischen den textilen Festigkeitsträgern und dem Gummiwerkstoff regelmäßig eine große Herausforderung dar, insbesondere da diese Verbundfestigkeit auch unter starken mechanischen Belastungen erhalten bleiben soll, sodass ein unerwünschtes Ablösen der Gummierung von den Festigkeitsträgern zuverlässig verhindert werden muss.
Insoweit wurden in der Vergangenheit verbesserte Verfahren zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern entwickelt, wobei die hierfür aus verschiedenen Vorrichtungen zusammengestellten Systeme stetig komplexer werden und in vielen Fällen die Form von aufwendigen Fertigungsstraßen annehmen.
Ein besonderes Problem, welches die Gummierung von Festigkeitsträgern nachteilig beeinflussen kann, ist eine Restfeuchte der eingesetzten textilen Materialien, wobei insbesondere eine Verdampfung der verbliebenen Feuchtigkeit während der nachgelagerten Bearbeitung, insbesondere während der Gummierung oder der anschließenden Vulkanisation der vulkanisierbaren Kautschukmischung zu unerwünschten Defekten führen kann. Vor diesem Hintergrund ist es im Stand der Technik bekannt, die zu gummierenden textilen Festigkeitsträger vor der Einbettung in die Kautschukmischung in geeigneten Temperiereinheiten, beispielsweise in sogenannten Heiztürmen, zu trocknen. Da es zudem bekannterweise vorteilhaft ist, wenn die textilen Festigkeitsträger vor dem Gummierungsschritt eine erhöhte Temperatur aufweisen, wird der notwendige Trocknungsschritt in entsprechenden Systemen zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern zumeist unmittelbar vor der Gummierungseinheit durchgeführt, sodass die getrockneten Festigkeitsträger unmittelbar vor der Gummierung vorgewärmt werden.
Aus dem Stand der Technik ist zudem bekannt, dass unterschiedliche textile Festigkeitsträger in Abhängigkeit der eingesetzten Materialien unter unterschiedlichen Bedingungen getrocknet werden sollten. So erfordert das Trocknen von zahlreichen Kunststoffen, wie beispielsweise Polyestern oder Polyamiden, regelmäßig niedrigere Temperaturen als die Trocknung von Viskose-basierten Festigkeitsträgern. Da es nicht nur aus ökonomischen und ökologischen Erwägungen unzweckmäßig ist, kunststoffbasierte Festigkeitsträger bei den für Viskose geeigneten Temperaturen zu trocknen, sondern bei diesen erhöhten Temperaturen zudem auch unerwünschte Materialveränderungen in den Kunststoffen auftreten können, ist es regelmäßig nicht zielführend, textile Festigkeitsträger aus unterschiedlichen Materialien bei einer einheitlichen, hohen Temperatur zu trocknen, die so gewählt wird, dass sie für die am schwersten zu trocknenden Festigkeitsträger ausreichend wäre.
Vielmehr wird in der Praxis beim Wechsel des Materials an textilen Festigkeitsträgern in der Fertigungsstraße auch die Temperatur der Temperiereinrichtungen verändert, sodass Festigkeitsträger aus Kunststoffmaterialien beispielsweise bei Temperaturen von etwa 100 °C getrocknet werden, wohingegen die Temperiereinheiten der eingesetzten Systeme vor der Verarbeitung von Viskose-basierten Festigkeitsträgern aufgeheizt werden, beispielsweise auf Temperaturen von etwa 130 °C. Dieses Vorgehen funktioniert zumindest in der Theorie gut und ermöglicht nach Einstellung der jeweiligen optimalen Temperaturen die Herstellung von leistungsfähigen gummierten Festigkeitsträgern.
In der Praxis wird das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren jedoch häufig auch als nachteilig empfunden. Der Hauptgrund hierfür ist, dass es sich bei entsprechenden gummierten Festigkeitsträgern und den entsprechenden Reifenlagen regelmäßig um Halbzeuge handelt, welche im Bereich der Reifenfertigung in großen Mengen benötigt werden. Aus Gründen der Zeit- und Kosteneffizienz sowie angesichts der Komplexität der eingesetzten Fertigungsstraßen ist es regelmäßig nicht erwünscht, die zur Herstellung verwendeten Systeme während der notwendigen Aufheizoder Abkühlphase stillzulegen, um vor der weiteren Verarbeitung anderer textiler Festigkeitsträger eine ausreichende Temperaturanpassung vorzusehen.
In den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Fertigungsstraßen kommt es im Falle eines Materialwechsels daher meist zu einem nahtlosen Übergang zwischen den unterschiedlichen textilen Festigkeitsträgern, wobei die eingesetzten bahnförmigen Materialien beispielsweise unter Einsatz sogenannter Speicherschleifen während des kontinuierlichen Betriebs der Fertigungsstraßen gewechselt werden können.
Dieser Materialwechsel im laufenden Betrieb führt in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen Bedarf an unterschiedlichen optimalen Trocknungstemperaturen jedoch zwangsläufig zu einer Übergangsphase, in der die Temperatur der Temperiereinheit -je nach der zeitlichen Steuerung- am Ende der ersten Materialbahn entweder schon von den optimalen Bedingungen abweicht, und/oder am Anfang der neuen Materialbahn noch nicht der optimalen Trocknungstemperatur entspricht, die eigentlich für das neu eingebrachte Material benötigt würde. Beispielsweise kann so bei einem Materialwechsel von Festigkeitsträgern aus PET oder Nylon, welche regelmäßig im Bereich von 90 °C bis 110 °C getrocknet werden, auf Viskosefasern, welche auch als Rayon bezeichnet werden und eine Trocknung bei etwa 130 °C erfordern, die folgende Problematik auftreten. Wird die Temperatur in der Temperiereinheit so früh erhöht, dass die Temperiereinheit beim Eintreten des Rayons bereits auf der gewünschten Temperatur ist, erfahren große Teile der zuvor temperierten Kunststofffestigkeitsträger eine Trocknung bei zu hohen Temperaturen, was bei PET oder Nylon zu einem Kontrahieren der Festigkeitsträger führen kann, durch welches das Beibehalten einer konstanten Spannung der Festigkeitsträger in der Fertigungsstraße erschwert wird. Wird mit der Temperaturerhöhung hingegen so lange gewartet, dass die Temperaturerhöhung erst mit Eintritt des Rayons in die Temperiereinheit begonnen wird, so führt die Trägheit des Systems beim Aufheizen der Temperiereinheit dazu, dass signifikante Teile des Viskosebasierten Materials nicht bei den notwendigen Trocknungstemperaturen getrocknet werden können.
Je nach der Temperatursteuerung beim Materialwechsel kommt es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen und Verfahren somit in jedem Fall zu einer Phase, in der mit dem System zur Herstellung gummierter Festigkeitsträger nicht-optimal gummierte Festigkeitsträger erhalten werden, weil diese entweder unzureichend getrocknet und/oder unzureichend vorgewärmt sind, oder weil die Temperatur der Trocknung im Gegenteil zu hoch war, sodass die physikalisch-chemischen Eigenschaften und/oder Verfahrensparameter der Festigkeitsträger beim Kalandrieren außerhalb des Toleranzbereiches liegen, beispielsweise weil die für das Gummieren eigentlich vorgesehenen Spannungen der Festigkeitsträger nicht präzise eingestellt werden können.
Diese Problematik führt zu einer unerwünschten Variation in der Qualität der hergestellten gummierten Festigkeitsträger, mit der Gefahr zur Herstellung von Verbundmaterialien, die die gestellten Anforderungen nicht erfüllen können. Insbesondere angesichts der hohen Sicherheitsrelevanz von Fahrzeug reifen kann diese Variation in den Eigenschaften in schweren Fällen dazu führen, dass die in der Übergangsphase hergestellten gummierten Festigkeitsträger nicht weiterverwendet werden können und vielmehr als Ausschuss anfallen.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest zu verringern.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und ein darauf aufbauendes Verfahren anzugeben, mit denen beim Materialwechsel der verarbeiteten textilen Festigkeitsträger das Auftreten von Übergangsphasen, in denen die Trocknungsbedingungen für die Festigkeitsträger von den optimalen Trocknungsbedingungen abweichen, trotz unterschiedlicher Anforderungen an die Trocknungsbedingungen möglichst weitgehend reduziert werden können.
Insoweit war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, mit dem insbesondere in einer kontinuierlichen Verfahrensführung gummierte Festigkeitsträger ausgehend von verschiedenen textilen Materialien mit unterschiedlichen Trocknungsanforderungen zuverlässig und in hoher Qualität hergestellt werden können.
Hierbei war es wünschenswert, dass mit dem anzugebenen System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und dem entsprechenden Verfahren ein deutlich schnellerer Wechsel der Trocknungsbedingungen zwischen verschiedenen Betriebsmodi möglich sein sollte.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebene System und das entsprechende Verfahren die Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern in einer besonders zeit- und kosteneffizienten Art und Weise ermöglichen sollten.
Darüber hinaus war es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die mit dem anzugebenden System und dem entsprechenden Verfahren hergestellten gummierten Festigkeitsträger über ausgezeichnete physikalisch-chemische sowie mechanische Eigenschaften verfügen sollten und sich ausgezeichnet für den Einsatz in modernen Fahrzeugluftreifen eignen sollten, insbesondere auch für Hochleistungsanwendungen.
Darauf aufbauend war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierten Kautschukproduktes, insbesondere eines Fahrzeugluftreifens, anzugeben.
Es war eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zudem ein mit dem entsprechenden Verfahren herstellbares vulkanisiertes Kautschukprodukt sowie eine Verwendung für eine Temperaturboostereinheit zur Verringerung oder Vermeidung von Temperaturanpassungen bei der Einstellung von materialspezifischen Temperierungserfordernissen verschiedener Materialtypen bei der Gummierung textiler Materialien anzugeben.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben ausgehend von typischen Systemen zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern lösen lassen, wenn neben der Bereitstellungseinheit zur Bereitstellung des bahnförmigen textilen Materials, der regulären Temperiereinheit zur Temperierung dieser Materialien sowie der für die Gummierung eingesetzten Gummierungseinheit zusätzlich eine auf IR-Strahlung basierende Temperaturboostereinheit vorgesehen wird, mit welcher die Temperatur der verarbeiteten textilen Materialien bei Bedarf zusätzlich erhöht werden kann, wie es in den Ansprüchen definiert ist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Temperiereinheit kontinuierlich auf einer vergleichsweise niedrigen Temperatur zu betreiben, die beispielsweise ausreichend ist, um PET- oder Nylon-Festigkeitsträger zu trocknen, sodass beispielsweise der eingesetzte Heizturm konstant auf der gleichen Temperatur gefahren werden kann. Beim Materialwechsel auf ein Material, welches zur Trocknung beziehungsweise Vorwärmung höhere Temperaturen erfordert, beispielsweise Viskose, wird statt einer langsamen Temperaturerhöhung in der Temperiereinheit vielmehr die Temperaturboostereinheit zugeschaltet, die unter Einsatz von Infrarotstrahlung die zusätzliche nötige Wärmeenergie in die textilen Festigkeitsträger einbringen kann. Anstatt einer trägen Anpassung der Temperatur in der Temperiereinheit, welche mit der vorstehend beschriebenen Übergangsphase verbunden wäre, lässt sich hierdurch in vorteilhafter Weise eine schnelle Umstellung der Trocknungsbedingungen erreichen, sowohl von niedrigeren Temperaturen zu höheren Temperaturen als auch umgekehrt, wobei der Einsatz von IR-Strahlung einen sehr präzise zu steuernden Energieeintrag ermöglicht, wodurch die Dauer der Übergangsphasen stark reduziert werden kann, wobei im besten Fall eine nahezu unmittelbare Umstellung der Temperatur möglich wird.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden entsprechend durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Verfahren, vulkanisierter Kautschukprodukte und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Systeme.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein System zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials, umfassend: i) eine Bereitstellungseinheit zur Bereitstellung eines bahnförmigen textilen Materials, ii) eine Temperiereinheit zur Temperierung des von der Bereitstellungseinheit bereitgestellten textilen Materials, umfassend einen Materialeinlass und einen Materialauslass sowie zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass eine Vielzahl von beheizbaren Führungselementen zur Führung des textilen Materials, iii) eine Gummierungseinheit zur Einbettung des von der Temperiereinheit temperierten textilen Materials in einer Kautschukmischung, und iv) eine Temperaturboostereinheit, umfassend ein oder mehrere Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass der Temperiereinheit und/oder zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit durch die
Temperaturboostereinheit erhöht werden kann, und wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert und/oder in der Strahlungsleistung gesteuert werden kann. Das erfindungsgemäße System ist dazu vorgesehen, bahnförmige textile Materialien zu gummieren und kann insbesondere durch eine Fertigungsstraße gebildet werden. Das Konzept der Gummierung von Festigkeitsträgern und die hierfür prinzipiell geeigneten Vorrichtungen, welche in erfindungsgemäßen Systemen zum Einsatz kommen können, sind dem Fachmann im Bereich der kautschukverarbeitenden Industrie umfassend bekannt.
In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis wird der Festigkeitsträger beim Gummieren zunächst mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung umgeben, die durch nachfolgende Vulkanisation in einen Gummiwerkstoff überführt werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „bahnförmige textile Materialien“ verwendet, um die textilen Materialien zu klassifizieren, welche auch im Stand der Technik regelmäßig in Gummierungsprozessen eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich neben Textilbahnen von parallel verlaufenden textilen Festigkeitsträgern auch um andere bahnförmige textile Flächengebilde, beispielsweise Gewebe oder Gewirke aus mehreren textilen Festigkeitsträgern, welche anschließend gummiert werden sollen. Der Fachmann versteht insoweit, dass der Ausdruck „bahnförmig“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung deshalb verwendet wird, da gummierte Festigkeitsträger in der Praxis in der weit überwiegenden Zahl der Fälle mit einer gewissen Produktionsbreite hergestellt werden, so dass auch bei untereinander nicht verbundenen textilen Festigkeitsträgern eine bahnförmige Zusammenstellung mehrerer Festigkeitsträger gemeinsam verarbeitet werden wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck bahnförmig dabei breit zu verstehen und umfasst entsprechend auch bandförmige und strangförmige Materialien, wie beispielsweise einzelne Festigkeitsträger oder einzelne Korde aus mehreren miteinander verdrehten Festigkeitsträgern. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis ist das Kriterium für die bahnförmigen, bandförmigen oder strangförmigen textilen Materialien lediglich, dass diese in einer Dimension, d. h. der Bahnrichtung, erheblich länger sind als in den anderen Raumrichtungen, sodass sie als Bahn, Band oder Strang durch das System zur Gummierung geführt werden können. Wegen der hohen wirtschaftlichen Relevanz sind jedoch flächige bahnförmige textile Materialien bevorzugt, wodurch ausgedrückt wird, dass das textile Material ein bahnförmiges textiles Material im engeren Sinne ist.
Das erfindungsgemäße System umfasst zunächst eine Bereitstellungseinheit, auf welcher das bahnförmige textile Material bereitgestellt werden kann. Typischerweise wird es sich hierbei wegen der vorteilhaften Handhabungseigenschaften um optional angetriebene Rollenaufnahmen zur Aufnahme von Materialrollen handeln, auf denen das zu gummierende textile Material aufgerollt ist. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes System, wobei die Bereitstellungseinheit eine oder mehrere Materialrollen mit dem aufgerollten textilen Material umfasst.
Darüber hinaus kann die Bereitstellungseinheit jedoch auch weitere, komplexere Vorrichtungen umfassen. Nach Einschätzung der Erfinder ist hierbei insbesondere der Einsatz von Speicherschleifen vorteilhaft, in denen die Lauflänge des textilen Materials in einem vorgegebenen Raum erhöht oder verringert werden kann, um insoweit einen Vorrat an textilem Material bereithalten zu können, der im Falle eines Rollenwechsels genutzt werden kann, um in den nachgelagerten Vorrichtungen des erfindungsgemäßen Systems eine kontinuierliche Verfahrensführung aufrechtzuerhalten, wobei die Speichereinheit die hierbei freigegebene Strecke an Material durch eine gegenüber der Materialaufnahme langsameren Materialausgabe nach Einsetzen einer neuen Materialrolle im Inneren wieder aufbauen kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes System, wobei die Bereitstellungseinheit eine oder mehrere Speicherschleifen umfasst, wobei die Speicherschleife dazu eingerichtet ist, dass die Bahnlänge eines in der Speicherschleife geführten bahnförmigen textilen Materials reversibel und zerstörungsfrei verändert werden kann, so dass eine kontinuierliche Entnahme von textilem Material aus der Speicherschleife möglich ist, wenn vorrübergehend kein textiles Material in die Speicherschleife eingeführt wird.
Nach Einschätzung der Erfinder lässt sich das erfindungsgemäße System insbesondere in solchen Ausgestaltungen besonders effizient umsetzen, bei denen die Temperiereinheit durch einen sogenannten Heizturm oder eine Heizstraße ausgebildet wird, wobei es nach Einschätzung der Erfinder in allen Fällen vorteilhaft ist, wenn die Temperiereinheit eine möglichst große Zahl an beheizbaren Führungselementen umfasst, die bevorzugt als Führungswalzen ausgeführt werden können. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit ein Heizturm oder eine Heizstraße, bevorzugt ein Heizturm, ist, wobei die Führungselemente bevorzugt versetzt zueinander angeordnet sind, so dass ein in der Temperiereinheit geführtes bahnförmigen textiles Material Zickzack-förmig verläuft. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit 6 oder mehr, bevorzugt 8 oder mehr, besonders bevorzugt 10 oder mehr, beheizbare Führungselemente umfasst. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes System, wobei die Führungselemente Führungswalzen sind.
Auch wenn es prinzipiell denkbar ist, die Temperiereinheit mit separaten Heizelementen auszurüsten, welche beispielsweise in den Wandungen eines Heizturms angeordnet werden können, ist es nach Einschätzung der Erfinder bevorzugt, wenn der von der Temperiereinheit geleistete Temperatureintrag möglichst weitgehend über die beheizbaren Führungselemente eingebracht wird. Hinsichtlich der Beheizung der Führungselemente ist es nach Einschätzung der Erfinder besonders vorteilhaft, dampfbeheizte Führungselemente einzusetzen. Durch die vorteilhafte Kombination mit der nachfolgend weiter beschriebenen Temperaturboostereinheit ist es in vorteilhafter Weise möglich, auch höhere Trocknungstemperaturen zu erreichen, ohne dass die Temperiereinheit notwendigerweise über 100 °C, d. h. der üblichen Verdampfungstemperatur von Wasser, geheizt werden müsste. Hierdurch wird eine Dampfbeheizung der Führungselemente in besonders effizienter Weise möglich. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes System, wobei die Führungselemente elektrisch beheizte Führungselemente sind, oder wobei die Führungselemente mit Dampf beheizte Führungselemente sind, bevorzugt mit Dampf beheizte Führungselemente.
Der Fachmann versteht, dass es zweckmäßig ist, die bahnförmigen textilen Materialien für eine hinreichende Zeit zu trocknen. Hierfür sollte die Aufenthaltszeit der textilen Materialien in der Temperiereinheit hinreichend lang sein, was bei einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit, die typischerweise in der Größenordnung von 30 bis 50 m/min liegt, vor allem durch die Lauflänge des Materials in der Temperiereinheit eingestellt werden kann. Bevorzugt ist nach Einschätzung der Erfinder insoweit ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit so ausgelegt ist, dass ein in der Temperiereinheit zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass geführtes bahnförmiges textiles Material eine Bahnlänge von 20 m oder mehr, bevorzugt 30 m oder mehr, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 m, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 70 m, aufweist.
Im Lichte der vorstehenden Erläuterung zu der vorliegenden Erfindung versteht der Fachmann, dass mit dem erfindungsgemäßen System in vorteilhafter Weise auch solche textilen Materialien verarbeitet werden können, die zum Trocknen vergleichsweise hohe Temperaturen erfordern, ohne dass die Temperiereinheit diese Trocknungstemperaturen allein liefern müsste. Im Lichte der zur Trocknung typischer textiler Kunststoffmaterialien bevorzugter Temperaturen schlagen die Erfinder vor, dass das erfindungsgemäße System hinsichtlich der Temperiereinheit auf die Erreichung von Temperaturen abgestimmt werden kann, mit denen ohne Zuschaltung der Temperaturboostereinheit eine effiziente Gummierung von Kunststoff-basierten textilen Materialien möglich ist. Bevorzugt ist hierfür ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit dazu eingerichtet ist, ein in der Temperiereinheit geführtes bahnförmiges textiles Material zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 105 °C, zu temperieren, und/oder wobei die Führungselemente dazu eingerichtet sind, auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 105 °C, temperiert zu werden.
Das erfindungsgemäße System umfasst eine der Temperiereinheit nachgelagerte Gummierungseinheit, d. h. eine Vorrichtung, in der das zuvor getrocknete bzw. vorgewärmte textile Material in eine vulkanisierbare Kautschukmischung eingebettet wird. Entsprechende Gummierungseinheiten sind dem Fachmann dabei bekannt und kommerziell erhältlich sowie in den meisten kautschukverarbeitenden Unternehmen ohnehin in verschiedenen Ausgestaltungen verfügbar, wobei vorteilhafterweise in erfindungsgemäßen Systemen keine Modifikation an den bestehenden Gummierungseinheiten nötig ist. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes System, wobei die Gummierungseinheit einen Walzenkalander umfasst.
Mit Blick auf eine möglichst effiziente Verfahrensführung schlagen die Erfinder vor, dass hinter der Gummierungseinheit auch eine Kühleinheit vorgesehen werden kann, mit der die frisch gummierten Festigkeitsträger kontrolliert abgekühlt werden können. Bevorzugt ist für diese Verfahrensführung ein erfindungsgemäßes System, zusätzlich umfassend: v) eine Kühleinheit zur Kühlung eines in der Gummierungseinheit gummierten textilen Materials. Das erfindungsgemäße System umfasst eine Temperaturboostereinheit. Diese Temperaturboostereinheit umfasst dabei ein oder mehrere Wärmestrahler, welche in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis elektromagnetische Strahlung emittieren. Das Intensitätsmaximum der Emission liegt für diese Wärmestrahler dabei bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm, wodurch es sich in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis um IR- Wärmestrahler handelt.
Auch wenn es prinzipiell denkbar ist, den gegebenenfalls benötigten zusätzlichen Energieeintrag durch lediglich einen, beispielsweise sehr groß und flächig ausgeführten IR-Wärmestrahler zu leisten, ist es nach Einschätzung der Erfinder für im Wesentlichen Ausführungsformen bevorzugt, in der Temperaturboostereinheit eine Vielzahl von Wärmestrahlern vorzusehen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperaturboostereinheit zwei oder mehr, bevorzugt vier oder mehr, besonders bevorzugt sechs oder mehr, Wärmestrahler umfasst, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt.
Nach Einschätzung der Erfinder eignet sich für die typischerweise bei der Gummierung von textilen Materialien eingesetzten Materialien Infrarotstrahlung besonders gut, um bei Bedarf den gewünschten zusätzlichen Energieeintrag zu liefern. Nach Einschätzung der Erfinder ist hierbei vor allen Dingen solche elektromagnetische Strahlung vorteilhaft, welche im nahen Infrarotbereich liegt. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes System, wobei das Intensitätsmaximum der Emission der Wärmestrahler bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 bis 3000 nm, bevorzugt im Bereich von 780 bis 1400 nm, liegt.
In den Versuchen der Erfinder, welche mit textilen Festigkeitsträgern aus Rayon (2440 dtex x2) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 9 % durchgeführt wurden, haben sich für die Aufheizung des Materials insbesondere IR-Wärmestrahler als besonders vorteilhaft erwiesen, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 bis 1400 nm liegt, da die entsprechende Strahlung tief in die zu erwärmenden Materialien eindringt und eine gleichmäßige Erwärmung erlaubt. Für die Trockung haben sich dabei zusätzlich oder alternativ IR- Wärmestrahler als besonders vorteilhaft erwiesen, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 2000 bis 4000 nm, bevorzugt im Bereich von 2500 bis 3500 nm, liegt. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen gehen die Erfinder davon aus, dass diese vorteilhafte Trocknungswirkung darauf beruht, dass das Absorptionsmaximum von Wasser bei etwa 3000 nm liegt, so dass ein besonders effizienter Energieeintrag möglich ist. Nach Einschätzung der Erfinder ist es besonders bevorzugt, die entsprechenden IR- Wärmestrahler in der Temperaturboostereinheit zu kombinieren, so dass die Temperaturboostereinheit ein oder mehrere erste IR-Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 bis 1400 nm liegt, sowie ein oder mehrere zweite IR- Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 2000 bis 4000 nm liegt, umfasst. Hierdurch wird eine möglichst schnelle und gleichmäßige Aufheizung mit einer vorteilhaften Trocknungsleistung kombiniert.
Die vorstehende Definition der Wärmestrahler über das Intensitätsmaximum der Emission ist dabei in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis zweckmäßig, da viele Strahlungsquellen, beispielsweise übliche Leuchten, in ihrem Emissionsspektrum auch Anteile im infraroten Bereich aufweisen, wobei insbesondere auch heiße Gegenstände entsprechende Emissionsanteile aufweisen können. Der Fachmann versteht im Lichte der vorstehenden Definition jedoch zwanglos, dass es sich bei den Wärmestrahlern der Temperaturboostereinheit um IR-Wärmestrahler handelt, deren Emissionsspektrum elektromagnetische Strahlung im Bereich des Infraroten nicht nur als Nebenbestandteil umfasst, sondern vielmehr die maximale Intensität der Emission bei dieser Wellenlänge aufweist, sodass insbesondere weder die beheizbaren Führungselemente noch etwaige Beleuchtungen der Werkshalle als Wärmestrahler einer Temperaturboostereinheit zu verstehen sind. Vor diesem Hintergrund versteht der Fachmann auch, dass die entsprechenden Wärmestrahler bevorzugt dezidierte Infrarotlampen bzw. Infrarot-LED sind, wobei letztere insbesondere bevorzugt sind. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System, wobei die Wärmestrahler ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Infrarotlampen und Infrarot-LED.
Bevorzugt sind nach Einschätzung der Erfinder Wärmestrahler mit einer Leistung im Bereich von 0,5 bis 5 kW, bevorzugt 0,75 bis 3,5 kW. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von sogenannten „schnell reagierenden“ (fast responding) Wärmestrahlern, die lediglich wenige Sekunden, bspw. 1 bis 2 s, bis zum Erreichen der angestrebten Heizleistung benötigen.
Das erfindungsgemäße System ist dazu eingerichtet, dass die Temperatur des textilen Materials, welche prinzipiell durch die Temperiereinheit beeinflusst wird, bei Bedarf durch die Temperaturboostereinheit erhöht werden kann. Zur Umsetzung der entsprechenden Eignung schlagen die Erfinder vor, dass die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit besonders bevorzugt innerhalb der Temperiereinheit, d. h. bspw. im Inneren eines Heizturms, angeordnet werden können. Zusätzlich oder alternativ ist es nach Einschätzung der Erfinder zudem möglich die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit oder einen Teil dieser Wärmestrahler entlang der Bahnrichtung zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit anzuordnen, sodass die in der Temperiereinheit temperierten textilen Materialien vor dem Eintritt in die Gummierungseinheit durch die Temperaturboostereinheit eine zusätzliche Temperaturerhöhung erfahren können, sofern dies in Abhängigkeit von den zu gummierenden textilen Materialien notwendig ist. Nach Einschätzung der Erfinder ist dabei die Anordnung der Wärmestrahler im Inneren der Temperiereinheit in vielen Fällen besonders energieeffizient, wohingegen die Anordnung zwischen der Temperier- und der Gummierungseinheit insoweit vorteilhaft ist, dass dadurch in vielen Fällen eine besonders leichte Umrüstbarkeit bestehender Systeme zur Gummierung erreicht werden kann, da eine entsprechende Anordnung der Wärmestrahler in vielen Fällen leichter umzusetzen ist als beispielsweise die Nachrüstung eines bestehenden Heizturms. Bevorzugt ist somit zunächst ein erfindungsgemäßes System, wobei die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit im Inneren der Temperiereinheit und/oder im Bereich zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit, bevorzugt im Inneren der Temperiereinheit, angeordnet sind. Bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass der Temperiereinheit durch die Temperaturboostereinheit erhöht werden kann, und/oder wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit durch die Temperaturboostereinheit erhöht werden kann.
In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis werden die Wärmestrahler so ausgerichtet, dass die emittierte erlektromagnetische Strahlung auf das textile Material auftrifft. Bevorzugt ist nach Einschätzung der Erfinder ein erfindungsgemäßes System, wobei der Abstand der Wärmestrahler von der späteren Laufstrecke des textilen Materials einen Abstand im Bereich von 30 bis 500 mm, bevorzugt im Bereich von 40 bis 250 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 125 mm aufweist. Besonders bevorzugt ist es dabei, die Wärmestrahler so anzuordnen, dass sie auf gegenüberliegenden Seiten der späteren Laufstrecke des textilen Materials liegen, so dass ein im System verarbeitetes textiles Material im erfindungsgemäßen Verfahren beidseitig mit der entsprechenden elektromagnetischen Strahlung der Wärmestrahler beaufschlagt werden kann. Zusätzlich der alternativ ist es zudem möglich, im Bereich der Temperaturboostereinheit reflektierende Elemente vorzusehen, die die Teile der elektromagnetischen Strahlung, die nicht auf das textile Material auftreffen, auf das textile Material zurück zu reflektieren, um dadurch eine verbesserte beidseitige Erwärmung und/oder eine verbesserte Energieeffizienz zu erreichen.
Das erfindungsgemäße System ist dazu eingerichtet, dass die Temperaturboostereinheit aktivierbar und deaktivierbar beziehungsweise in ihrer Strahlungsleistung steuerbar ist. Dadurch ist es möglich, den Energieeintrag in das textile Material, welcher durch die Temperaturboostereinheit geleistet wird, materialabhängig zu steuern. Insoweit schlagen die Erfinder vor, dass sich die einfachsten Verfahrensführungen in vielen Fällen dadurch realisieren lassen, dass die Temperaturboostereinheit vollständig zu- oder weggeschaltet werden kann. In diesem Fall ist das erfindungsgemäße System zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, dass die Temperiereinheit alleine die notwendige Temperatur bereitstellen kann, die zur Trocknung der textilen Materialien mit der niedrigsten Trocknungstemperatur benötigt wird. Alternativ ist es jedoch ebenfalls möglich, auch für die Materialien mit den niedrigsten Trocknungstemperaturen einen Beitrag zum Erreichen der gewünschten Trocknungstemperatur über die Temperaturboostereinheit zu leisten, was deshalb vorteilhaft sein kann, weil die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit hinsichtlich der Leistung häufig besser zu steuern sind als die beheizbaren Führungselemente der Temperiereinheit, sodass bei Einsatz der Temperaturboostereinheit auch bei textilen Materialien mit niedrigeren Trocknungstemperaturen ein aktiveres Temperaturmanagement möglich ist, beispielsweise zum Ausgleich von Temperaturschwankungen. Bevorzugt ist somit für besonders einfache Ausgestaltungen ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert werden kann, bevorzugt automatisch, besonders bevorzugt durch eine elektronische Steuereinheit. Bevorzugt ist alternativ ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit in der Strahlungsleistung gesteuert werden kann, bevorzugt automatisch, besonders bevorzugt durch eine elektronische Steuereinheit.
Der Fachmann versteht, dass bei der Ausgestaltung über eine Aktivierung beziehungsweise Deaktivierung der Temperaturboostereinheit eine Ausgestaltung mit zwei Zuständen bezeichnet ist, wobei jedoch der Zustand der Deaktivierung der Temperaturboostereinheit nicht bedeuten muss, dass die Wärmestrahler (vollständig) ausgeschaltet sind. Vielmehr ist der deaktivierte Zustand der Temperaturboostereinheit ein Zustand, bei dem die Temperatur des textilen Materials durch die Temperaturboostereinheit unter Berücksichtigung der praxisrelevanten Temperaturänderungen im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Dies bedeutet in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis, dass beispielsweise ein schwaches Glimmen der Wärmestrahler im deaktivierten Zustand möglich ist, wenn dieses im Wesentlichen keine Temperaturerhöhung in dem textilen Material bedingt. Gleichzeitig kann im Sinne der Erfindung eine Deaktivierung der Temperaturboostereinheit auch bei voller Leistung der Wärmestrahler erreicht werden, wenn diese beispielsweise durch Sichtblenden abgeschirmt oder vom textilen Material weggerichtet werden, auch wenn solche Ausgestaltungen nach Einschätzung der Erfinder in der Praxis regemäßig weniger Relevanz haben dürften. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand zur Temperierung eines ersten textilen Materials und in einem zweiten Betriebszustand zur Temperierung eines zweiten textilen Materials betrieben zu werden, wobei das System bevorzugt dazu eingerichtet ist, automatisch zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand zu wechseln, wobei das System besonders bevorzugt dazu eingerichtet ist, bei Registrierung eines Wechsels des textilen Materials automatisch zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand zu wechseln. Bei dem Einsatz im Wesentlichen stationärer Wärmestrahler der für im Wesentlichen alle Ausführungsformen bevorzugt ist, bestimmt sich der Eintrag an Wärmeenergie in die textilen Materialien zum einen aus der Wellenlänge und der Leistung der Wärmestrahler und zum anderen aus der Zeit, die die textilen Materialien von den Wärmestrahlern bestrahlt werden. Bei Annahme einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit des textilen Materials im späteren Gummierungsverfahren lässt sich die zur Bestrahlungszeit über die Länge des Bereiches festlegen, in dem die Bestrahlung erfolgt. Hierbei haben die Erfinder in eigenen Experimenten erkannt, dass beispielsweise die Aufheizung von Viskose mit typischen IR- Wärmestrahlern aufbauend auf einer auf etwa 100 °C betriebenen Temperiereinheit, an jedem Punkt des bahnförmigen textilen Materials für eine Zeit von 10 s oder mehr, bevorzugt 15 s oder mehr, besonders bevorzugt 20 s oder mehr, erfolgen sollte.
Der Fachmann versteht, dass die Erfindung zudem ein Verfahren zur Herstellung eines gummierten textilen Materials mit einem erfindungsgemäßen System betrifft, umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines bahnförmigen textilen Materials in der Bereitstellungseinheit, b) Temperieren des bereitgestellten textilen Materials in der Temperiereinheit zum Erhalt eines temperierten textilen Materials, und c) Einbetten des temperierten textilen Materials in eine Kautschukmischung in der Gummierungseinheit zum Erhalt des gummierten textilen Materials, wobei die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert und/oder in der Strahlungsleistung gesteuert wird, um die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass der Temperiereinheit und/oder zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials zu beeinflussen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr das erfindungsgemäße System verwendet, um gummierte textile Materialien herzustellen. Hierfür wird das zu gummierende bahnförmige textile Material in der Bereitstellungseinheit bereitgestellt, in der Temperiereinheit temperiert und anschließend in der Gummierungseinheit in einer Kautschukmischung eingebettet, sodass das gummierte Material erhalten werden kann. In Übereinstimmung mit den vorstehenden Ausführungen wird die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps verwendet, um die Temperatur des textilen Materials bei Bedarf über die Temperatur hinaus zu erhöhen, die durch die Temperiereinheit eingestellt wird. Nach Einschätzung der Erfinder eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für die Gummierung von textilen Materialien, die auf Kunststoffen, insbesondere Polyestern und Polyamiden, oder Viskose basieren, wobei letztere Materialien auch unter dem Begriff „Rayon“ bekannt sind. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material ein Fasermaterial umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, insbesondere PET (Polyethylenterephthalat), Polyamiden, insbesondere PA6 (Polycaprolactam) und PA6.6 (Poly-Hexamethylenadipamid), und Viskose. Bevorzugt ist insoweit auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material zwei oder mehr verschiedene Fasermaterialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyestern und Polyamiden, bevorzugt in der Form eines Mischgewebes.
In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis werden in der Praxis zumeist textile Materialien eingesetzt werden, die ein im Wesentlichen reines Fasermaterial umfassen, welches beispielsweise ausschließlich aus Polyethylenterephthalat (PET) oder Rayon besteht, sodass entsprechende textile Materialien auch bevorzugt sind. Gleichzeitig versteht der Fachmann, dass es ebenfalls möglich ist, dass die Fasermaterialien neben ihren Hauptbestandteilen auch noch weitere Komponenten umfassen können, beispielsweise Füllstoffe oder typische Kunststoffadditive. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material zu 90 % oder mehr, bevorzugt 95 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 99 % oder mehr, aus dem Fasermaterial besteht, bezogen auf die Masse des textilen Materials.
Nach Einschätzung der Erfinder ergeben sich mit Blick auf die wichtigsten Materialien bei der Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern im erfindungsgemäßen Verfahren vor allen Dingen zwei unterschiedliche besonders vorteilhafte Verfahrensführungen.
In der ersten vorteilhaften Verfahrensführung handelt es sich bei dem textilen Material um ein textiles Material aus Kunststoff, insbesondere PET oder Nylon, wobei vergleichsweise niedrige Anforderungen an die Trocknungstemperatur gestellt werden. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material ein Fasermaterial umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, insbesondere PET, Polyamiden, insbesondere PA6 und PA6.6 und Mischungen dieser Fasermaterialien.
In diesen Ausgestaltungen ist es nach Einschätzung der Erfinder besonders vorteilhaft, die zur Trocknung notwendige Temperatur im erfindungsgemäßen Verfahren möglichst weitgehend, bevorzugt im Wesentlichen vollständig über das Temperieren in der Temperiereinheit zu ermöglichen, d. h. den Beitrag der Temperaturboostereinheit zu der Trocknungsenergie möglichst gering zu halten. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren bei der Gummierung von textilen Materialien aus Kunststoffen, bevorzugt aus Polyestern, insbesondere PET und/oder aus Polyamiden, insbesondere PA6 und PA6.6, so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 105 °C, temperiert wird. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der von der Temperaturboostereinheit geleistete Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie 10 % oder weniger, bevorzugt 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 1 % oder weniger, beträgt, wobei der geleistete Beitrag beispielsweise durch kalorimetrische Messungen mit und ohne Zuschaltung der Temperaturboostereinheit bestimmt werden kann. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material ohne den Einsatz der Temperaturboostereinheit vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur im Bereich von 70 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 80 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 105 °C, temperiert würde.
Die alternative Verfahrensführung mit hoher industrieller Relevanz ist die Verarbeitung von viskosebasierten Materialien, welche höhere Trocknungstemperaturen erfordern. Es handelt sich somit zunächst um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material ein Fasermaterial umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Viskose.
In diesem Fall ist es im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungen bevorzugt, wenn die Temperaturboostereinheit einen signifikanten Beitrag zu der Gesamttemperatur leistet. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren bei der Gummierung von textilen Materialien aus Viskose so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur von 120 °C oder mehr, bevorzugt 125 °C oder mehr, besonders bevorzugt 130 °C oder mehr, temperiert wird. Besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Temperieren unter Einsatz der Temperaturboostereinheit erfolgt, und/oder wobei der von der Temperaturboostereinheit geleistete Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie bei 15 % oder mehr, bevorzugt 20 % oder mehr, besonders bevorzugt 25 % oder mehr, beträgt. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material ohne den Einsatz der Temperaturboostereinheit vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur im Bereich von 80 bis 110 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 105 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 100 °C, temperiert würde.
Der Fachmann versteht, dass sich die größten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens an der Stelle zeigen, in der das erfindungsgemäße System von der Gummierung einer ersten Art von textilen Festigkeitsträgern auf die Gummierung einer zweiten Art von textilen Festigkeitsträgern umgestellt wird, die andere Anforderungen an die Trocknungstemperatur stellen, da eine Umstellung des Materials und der Trocknungsbedingungen im laufenden Betrieb möglich wird, ohne dass es zu einer ausgedehnten Übergangsphase kommt, in der die textilen Materialien unter suboptimalen Bedingungen gummiert würden. Der Fachmann versteht insoweit, dass ein besonders bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren dann erhalten wird, wenn das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, um nacheinander solche unterschiedlichen textilen Materialien zu gummieren. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren mit dem gleichen System hintereinander bei der Gummierung von textilen Materialien aus Kunststoffen, bevorzugt aus Polyestern, insbesondere PET und/oder aus Polyamiden, insbesondere PA6 und PA6.6 und bei der Gummierung von textilen Materialien aus Viskose eingesetzt wird, wobei die Temperatur in der Temperiereinheit zwischen den Verfahren bevorzugt um 5 °C oder weniger, besonders bevorzugt um 2 °C oder weniger, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen gar nicht, verändert wird. Es kann als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass dieses durch die Eliminierung der Übergangsphase und die fehlende Notwendigkeit einer Temperaturanpassung in der Temperiereinheit besonders effizient als kontinuierliches Verfahren geführt werden kann, sodass es nach Einschätzung der Erfinder auch besonders vorteilhaft ist, eine entsprechende Verfahrensführung zu realisieren, insbesondere auch trotz zwischenzeitlich erfolgter Materialwechsel, wie es beispielsweise durch den Einsatz von Speicherschleifen möglich wird. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren ein kontinuierliches oder halbkontinuierliches, bevorzugt kontinuierliches, Verfahren ist.
Wie vorstehend erläutert, sind das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System hinsichtlich der eingesetzten Gummierungseinheiten nicht beschränkt. In gleicherweise ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Verarbeitung im Wesentlichen sämtlicher typischer Kautschukmischungen geeignet, welche für typische Gummierungen eingesetzt werden. Der Fachmann versteht insoweit, dass es sich im Lichte der typischen Verfahrensführung in der kautschukverarbeitenden Industrie bei der Kautschukmischung regelmäßig um vulkanisierbare Kautschukmischungen handeln wird, d. h. um Kautschukmischungen, welche durch anschließende Vulkanisation in einen Gummiwerkstoff überführt werden können. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis drückt der Ausdruck „Kautschukmischung“ dabei aus, dass die Kautschukmischung zumindest einen Kautschuk umfasst, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren als Verfahren der kautschukverarbeitenden Industrie klassifiziert ist.
Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Kautschukmischung eine vulkanisierbare Kautschukmischung ist. Beispielhaft ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Kautschukmischung wenigstens einen Dienkautschuk umfasst, wobei der Dienkautschuk besonders bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Butadien-Kautschuk (BR), lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien- Kautschuk (SSBR) und emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien- Kautschuk (ESBR).
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gummierten textilen Materialien, welche in einer vulkanisierbaren Kautschukmischung eingebettet sind, können zumindest theoretisch durch direkte Vulkanisation der entsprechenden bahnförmigen Materialien in ein vulkanisiertes Kautschukprodukt überführt werden. Die weit größere Praxisrelevanz haben jedoch solche Ausgestaltungen, in der die gummierten Textilmaterialien im Rahmen von weiteren Verarbeitungsschritten, beispielsweise typischen Reifenaufbauverfahren, zu einem Kautschukrohling, beispielsweise einem Fahrzeugreifenrohling verarbeitet werden, der das gummierte textile Material umfasst, sodass das gummierte textile Material zusammen mit den weiteren Bestandteilen des Kautschukrohlings vulkanisiert werden kann, beispielsweise um als vulkanisiertes Kautschukprodukt einen Fahrzeugluftreifen zu erhalten.
Die Erfindung betrifft folglich auch ein Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierten Kautschukproduktes, umfassend die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines gummierten textilen Materials, sowie den Verfahrensschritt: iv) Vulkanisieren des gummierten textilen Materials oder eines Kautschukrohlings umfassend das gummierte textile Material unter Vulkanisation der Kautschukmischung zum Erhalt eines vulkanisierten Kautschukprodukts.
Hierbei wird die vulkanisierbare Kautschukmischung nach dem in der Reifenindustrie üblichen Verfahren vulkanisiert, beispielsweise durch eine schwefel basierte Vernetzung.
Offenbart wird hierauf aufbauend auch ein vulkanisiertes Kautschukprodukt, insbesondere ein Fahrzeug reifen, bevorzugt ein Fahrzeugluftreifen, hergestellt oder herstellbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes.
Offenbart wird abschließend auch die Verwendung einer Temperaturboostereinheit, umfassend ein oder mehrere Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt, zur Erwärmung von in einer Temperiereinheit temperierten textilen Materialien vor der Einbettung in eine Kautschukmischung zur Verringerung oder Vermeidung von Temperaturanpassungen in der Temperiereinheit bei der Einstellung von materialspezifischen Temperierungserfordernissen verschiedener Materialtypen des textilen Materials.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Systems in einer bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems 10 zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials in einer bevorzugten Ausführungsform, wobei entsprechende Fertigungsstraßen in der Praxis beispielsweise eine Gesamtlänge von 30 m oder mehr aufweisen können.
Das System 10 umfasst im gezeigten Beispiel eine Bereitstellungseinheit 12, welche dazu eingerichtet ist, ein bahnförmiges textiles Material (nicht gezeigt) bereitzustellen, welches auf einer Materialrollen 28 bereitgestellt wird. Die Bereitstellungseinheit 12 umfasst zusätzlich zu der Materialrolle 28 eine Speicherschleife 30, welche dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Menge an textilem Material durch Variation der Bahnlänge vorzuhalten, sodass eine kontinuierliche Entnahme von textilem Material aus der Speicherschleife 30 möglich ist, selbst wenn temporär keine Zufuhr von textilem Material in die Speicherschleife 30 erfolgen sollte, beispielsweise aufgrund eines Wechsels der Materialrollen 28.
Das gezeigte System 10 umfasst zudem eine als Heizturm ausgebildete Temperiereinheit 14 mit einem Materialeinlass 16, einem Materialauslass 18 sowie versetzt zueinander angeordnet zwölf mit Dampf beheizbaren Führungselementen 20, welche als Führungswalzen ausgeführt sind. Die gezeigte Temperierienheit 14 ist dazu eingerichtet, ein in ihr geführtes bahnförmiges textiles Material zwischen dem Materialeinlass 16 und dem Materialauslass 18 auf eine für typische Kunststoff-basierte Festigkeitsträger geeignete Temperatur im Bereich von 95 bis 105 °C zu temperieren.
Das System 10 umfasst überdies eine Gummierungseinheit 22 mit einem Walzenkalander zur Einbettung des von der Temperiereinheit 14 temperierten textilen Materials in eine Kautschukmischung.
Das System 10 umfasst zudem eine Temperaturboostereinheit 24 mit zwei schematisch eingezeichneten Wärmestrahlern 26a, 26b. Der erste Wärmestrahler 26a ist innerhalb der Temperiereinheit 14 so angeordnet, dass die Temperatur eines in die Temperiereinheit 14 eingegebenen textilen Materials nach einem Eintritt durch den Materialeinlass 16 und vor einem Austritt durch den Materialauslass 18 von dem Wärmestrahler 26a erhöht werden kann. Der zweite Wärmestrahler 26b ist zwischen dem Materialauslass 18 der Temperiereinheit 14 und der Gummierungseinheit 22 derart angeordnet, dass die Temperatur des aus der Temperiereinheit 14 ausgegebenen temperierten textilen Materials weiter erhöht werden kann. Die Wärmestrahler 26a-b sind im gezeigten Beispiel als Infrarotlampen ausgebildet. In den Versuchen der Erfinder kamen als Wärmestrahler IR-Lampen, insbesondere schnell reagierende IR-Lampen mit einer Aufheizzeit von weniger als 2 s, zum Einsatz, deren Intensitätsmaximum der Emission bei etwa 980 nm, 1200 nm, 1600 nm, 2000 nm und 2600 nm lag, wobei insbesondere bei der Kombination von IR-Lampen mit einem Emissionsmaximum bei 1200 nm mit IR-Lampen mit einem Emissionsmaximum bei 2600 nm, ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden konnten.
Die gezeigte Temperaturboostereinheit 24 kann in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials über eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) automatisch aktiviert bzw. deaktiviert werden. Alternativ kann im gezeigten Beispiel die Strahlungsleistung der Temperaturboostereinheit 24 durch die elektronische Steuereinheit gesteuert werden. Insofern ist das gezeigten System 10 beispielsweise dazu eingerichtet, in zwei verschiedenen Betriebszuständen derart betrieben zu werden, dass die optimale Temperierung zweier verschiedener textiler Materialien ermöglicht wird, nämlich beispielsweise mit und ohne Zuschaltung der Temperaturboostereinheit 24.
Zusätzlich umfasst das gezeigte System 10 eine als Kühlturm ausgeführte Kühleinheit 32 zur Kühlung eines zuvor in der Gummierungseinheit 22 gummierten textilen Materials.
Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines gummierten textilen Materials wird ein aus der Bereitstellungseinheit 12 des gezeigten Systems ausgegebenes bahnförmiges textiles Material, beispielsweise eine bahnförmige Zusammenstellung nebeneinander verlaufender textiler Festigkeitsträger aus Polyester oder aus Viskose, zunächst die Temperiereinheit 14 durchlaufen, beispielsweise mit einer Bahngeschwindigkeit von etwa 40 m/min. In der Temperiereinheit 14 wird das textile Material über den Materialeinlass 16 und die beheizten Führungselemente 20 geleitet, wobei eine Erhöhung der Temperatur im Falle von Viskose nicht nur durch die beheizten Führungselemente 20, sondern auch zusätzlich durch den Wärmestrahler 26a der Temperaturboostereinheit 24 bewirkt wird, um trotz der niedrigeren Temperatur der Temperiereinheit 14 die für Viskose notwendige Temperatur erreichen zu können. Nach Verlassen des Heizturms über den Materialauslass 18 bewirkt der zweite Wärmestrahler 26b der Temperaturboostereinheit 24 bei Bedarf eine weitere Erhöhung der Temperatur.
Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend möglich bei gleichbleibender Temperatur in der Temperiereinheit 14, beispielsweise bei einer Temperierung des textilen Materials auf etwa 100 °C, verschiedene textile Materialien im gleichen System 10 direkt hintereinander zu verarbeiten. Ein Fasermaterial aus Polyester, beispielsweise Nylon, PA6, würde im Rahmen dieses Verfahrens ohne die Notwendigkeit der Temperaturboostereinheit 24 auf die gewünschten 100 °C temperiert, wohingegen textile Festigkeitsträger aus Viskose unter Einsatz der Temperaturboostereinheit 24 auf etwa 130 °C temperiert würde, sodass von der Temperaturboostereinheit 24 ein signifikanter Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie geleistet wird.
Ein derart optimal temperiertes textiles Material kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nachfolgend in der Gummierungseinheit 22 in eine vulkanisierbare Kautschukmischung eingebettet und schließlich in der Kühleinheit 32 derart abgekühlt werden, dass es anschließend weiterverarbeitet werden kann, beispielsweise zu einem Fahrzeugreifenrohling, aus welchem mittels Vulkanisation ein vulkanisierter Fahrzeugreifen erhalten werden kann.
Mit einem erfindungsgemäßen System 10, welches hinsichtlich des Aufbaus dem vorstehend beschriebenen System 10 entspricht, wurden in einem erfindungsgemäßen Verfahren textile Festigkeitsträger aus Viskose (Rayon) verarbeitet. Hierbei wurde das Rayon-Material ausgehend von einem Heizturm, welcher auf die Trocknung von Festigkeitsträgern aus PET oder Nylon ausgelegt war und die Festigkeitsträger entsprechend auf eine Trocknungstemperatur von ca. 100 °C temperiert, durch den Einsatz einer Temperaturboostereinheit 24 getrocknet. Eine Messung der Restfeuchte der resultierenden Materialien vor der Gummierungseinheit 22 ergab, dass die Restfeuchte für alle Proben zuverlässig unter die vorgegebenen Grenzwerte gebracht werden konnten, die auch für die herkömmliche Verarbeitung mit einem auf 130 °C temperierten Heizturm angestrebt werden.
Ausgewählte dieser erfindungsgemäß getrockneten Festigkeitsträger wurden anschließend gummiert. Hierbei wurde die Verbundfestigkeit der resultierenden Verbundmaterialien mit einem internen Bewertungsverfahren, welches in Anlehnung an ASTM D885MA, DIN 53530, DIN ISO 6133 und ISO 36 konzipiert wurde, an 25 mm Proben qualitativ bestimmt. Der dabei ermittelte Trennwiderstand (in N) lag für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gummierten Festigkeitsträger im gewünschten Spezifikationsbereich und war im Rahmen der Genauigkeit der Messmethode mit den Trennwiderständen vergleichbar, die an herkömmlich getrockneten gummierten Rayon-Festigkeitsträgern ermittelt wurden.
Bezugszeichenliste
10 System
12 Bereitstellungseinheit
14 Temperiereinheit 16 Materialeinlass
18 Materialauslass
20 Führungselement
22 Gummierungseinheit
24 Temperaturboostereinheit 26a-b Wärmestrahler
28 Materialrolle
30 Speicherschleife
32 Kühleinheit

Claims

Ansprüche
1 . System (10) zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials, umfassend: i) eine Bereitstellungseinheit (12) zur Bereitstellung eines bahnförmigen textilen Materials, ii) eine Temperiereinheit (14) zur Temperierung des von der Bereitstellungseinheit (12) bereitgestellten textilen Materials, umfassend einen Materialeinlass (16) und einen Materialauslass (18) sowie zwischen dem Materialeinlass (16) und dem Materialauslass (18) eine Vielzahl von beheizbaren Führungselementen (20) zur Führung des textilen Materials, iii) eine Gummierungseinheit (22) zur Einbettung des von der Temperiereinheit (14) temperierten textilen Materials in einer Kautschukmischung, und iv) eine Temperaturboostereinheit (24), umfassend ein oder mehrere Wärmestrahler (26a, 26b), deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt, wobei das System (10) dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass (16) und dem Materialauslass (18) der Temperiereinheit (14) und/oder zwischen der Temperiereinheit (14) und der Gummierungseinheit (22) durch die Temperaturboostereinheit (24) erhöht werden kann, und wobei das System (10) dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit (24) in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert und/oder in der Strahlungsleistung gesteuert werden kann.
2. System (10) nach Anspruch 1 , wobei die Temperiereinheit (14) ein Heizturm oder eine Heizstraße ist.
3. System (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Temperiereinheit (14) dazu eingerichtet ist, ein in der Temperiereinheit (14) geführtes bahnförmiges textiles Material zwischen dem Materialeinlass (16) und dem Materialauslass (18) auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C zu temperieren.
4. System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Intensitätsmaximum der Emission der Wärmestrahler (26a-b) bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 bis 3000 nm liegt.
5. System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Wärmestrahler (26a-b) der Temperaturboostereinheit (24) im Inneren der Temperiereinheit (14) und/oder im Bereich zwischen der Temperiereinheit (14) und der Gummierungseinheit (22) angeordnet sind.
6. System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das System (10) dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand zur Temperierung eines ersten textilen Materials und in einem zweiten Betriebszustand zur Temperierung eines zweiten textilen Materials betrieben zu werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines gummierten textilen Materials mit einem System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines bahnförmigen textilen Materials in der Bereitstellungseinheit (12), b) Temperieren des bereitgestellten textilen Materials in der Temperiereinheit (14) zum Erhalt eines temperierten textilen Materials, und c) Einbetten des temperierten textilen Materials in eine Kautschukmischung in der Gummierungseinheit (22) zum Erhalt des gummierten textilen Materials, wobei die Temperaturboostereinheit (24) in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert und/oder in der Strahlungsleistung gesteuert wird, um die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass (16) und dem Materialauslass (18) der Temperiereinheit (14) und/oder zwischen der Temperiereinheit (14) und der Gummierungseinheit (22) in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials zu beeinflussen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das bahnförmige textile Material ein Fasermaterial umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden und Viskose.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Verfahren bei der Gummierung von textilen Materialien aus Kunststoffen so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C temperiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der von der Temperaturboostereinheit (24) geleistete Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie 10 % oder weniger beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren bei der Gummierung von textilen Materialien aus Viskose, so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur von 120 °C oder mehr temperiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei der von der Temperaturboostereinheit (24) geleistete Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie 15 % oder mehr beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Verfahren mit dem gleichen System (10) hintereinander bei der Gummierung von textilen Materialien aus Kunststoffen und bei der Gummierung von textilen Materialien aus Viskose eingesetzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Verfahren ein kontinuierliches oder halbkontinuierliches Verfahren ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierten Kautschukproduktes, umfassend die Verfahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung eines gummierten textilen Materials nach einem der Ansprüche 7 bis 14, sowie den Verfahrensschritt: iv) Vulkanisieren des gummierten textilen Materials oder eines Kautschukrohlings umfassend das gummierte textile Material unter Vulkanisation der Kautschukmischung zum Erhalt eines vulkanisierten Kautschukprodukts.
EP23821503.2A 2022-11-29 2023-11-22 System zur herstellung von gummierten festigkeitsträgern und verfahren Pending EP4626692A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022212825.7A DE102022212825A1 (de) 2022-11-29 2022-11-29 System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und Verfahren
PCT/DE2023/200232 WO2024114868A1 (de) 2022-11-29 2023-11-22 System zur herstellung von gummierten festigkeitsträgern und verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4626692A1 true EP4626692A1 (de) 2025-10-08

Family

ID=89168316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23821503.2A Pending EP4626692A1 (de) 2022-11-29 2023-11-22 System zur herstellung von gummierten festigkeitsträgern und verfahren

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4626692A1 (de)
DE (1) DE102022212825A1 (de)
WO (1) WO2024114868A1 (de)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3406954A (en) * 1966-07-06 1968-10-22 Fostoria Fannon Inc Apparatus for web drying
US3590495A (en) * 1969-05-02 1971-07-06 Goodyear Tire & Rubber Dryer or heater with shielding means
US3625493A (en) * 1970-02-20 1971-12-07 Goodyear Tire & Rubber Modular heating unit for processing tire cord fabric

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022212825A1 (de) 2024-05-29
WO2024114868A1 (de) 2024-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4159407B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verarbeiten von kautschukmischungen bei der herstellung von fahrzeugreifen
DE102016116662B4 (de) Verfahren zur herstellung einer endlos-kohlenstofffaser und kohlenstofffaserverbundstoff mit einer solchen endlos-kohlenstofffaser
EP2991816B1 (de) Verfahren zur regelung des dickenprofils von inline gereckten folien
EP3022040B1 (de) Vorrichtung zur herstellung von inline gereckten folien
DE102009008329A1 (de) Preform-Vorrichtung zum Preformen eines Textilhalbzeugs
DE60209900T2 (de) Verbessertes verfahren und system zum herstellen von reifenkorden
DE102015006891A1 (de) Anlage zum Herstellen einer Folienbahn sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage
DE102011017328A1 (de) Bestrahlungsvorrichtung für Faserverbundmaterial
WO2016110537A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verstrecken einer vielzahl von schmelzgesponnenen fasersträngen
WO2024114868A1 (de) System zur herstellung von gummierten festigkeitsträgern und verfahren
DE102014019220A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines bandförmigen Halbzeugs
EP3615319B1 (de) Verfahren zur herstellung eines flächigen gewebeverbundmaterials
DE10160249A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum spiralförmigen Aufwickeln eines Verstärkungselements auf einen Luftreifenrohling
DE102013107106B4 (de) Faserhalbzeug-Fördervorrichtung und Verfahren zum Fördern von Faserhalbzeugen in eine Förderrichtung
EP2829419A1 (de) Fahrzeugluftreifen
EP3724388B1 (de) Hybridcord zur verwendung als festigkeitsträger in einer gürtelbandage eines fahrzeugluftreifens und verwendung
DE2553069A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von folien oder filmen aus polymeren
EP4703151A1 (de) Verstärkungsstreifen für einen fahrzeugreifen, verfahren zur herstellung und fahrzeugreifen
DE102012104691A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Mischungsbahn und Verfahren zur Herstellung einer Materialbahn aus zwei Mischungsbahnen
EP3584059B1 (de) Anlage zur herstellung von bandartigen materialstreifen
EP2567006A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum fibrillieren synthetischer bänder
DE102024207711A1 (de) Antriebsriemen mit erhöhter Verschleißbeständigkeit
DE651693C (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verfeinern von Kautschukfaeden
EP2868462B1 (de) Tragband für Rafflamellenstores, Herstellungsverfahren für ein Tragband sowie Vorrichtung zur Verwendung in einem solchen Herstellungsverfahren
DE102024204897A1 (de) Fahrzeugreifen mit Ringverstärkung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250630

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)