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DE1900269A1 - Verfahren zur Bearbeitung von viskoselastischen Materialien - Google Patents

Verfahren zur Bearbeitung von viskoselastischen Materialien

Info

Publication number
DE1900269A1
DE1900269A1 DE19691900269 DE1900269A DE1900269A1 DE 1900269 A1 DE1900269 A1 DE 1900269A1 DE 19691900269 DE19691900269 DE 19691900269 DE 1900269 A DE1900269 A DE 1900269A DE 1900269 A1 DE1900269 A1 DE 1900269A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tablets
oil
viscous
solid particles
elastic material
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
DE19691900269
Other languages
English (en)
Inventor
Halliwell James Arthur
Paul Meyer
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.)
Vickers Ltd
Original Assignee
Vickers Ltd
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 Vickers Ltd filed Critical Vickers Ltd
Publication of DE1900269A1 publication Critical patent/DE1900269A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/203Solid polymers with solid and/or liquid additives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/12Making granules characterised by structure or composition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2021/00Use of unspecified rubbers as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/16Fillers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

VICKBRS LIMITED,
Vickers House,
Millbank Tower, Millbank,
London S.W. 1 / England
Patentanmeldung
Verfahren zur Bearbeitung von viskos-elastischen Materialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von viskos-elastischem Material, insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, Verfahren zur Bearbeitung von Gummi.
Die Herstellung von Reifen oder anderen Gegenständen aus Gummi erfolgt z. Zt. in folgenden Arbeitsstufen:
1. Hauptmischsstufe: Gummi wird zusammen mit Russ oder anderen Füllstoffen gemischt und geknetet und mit Öl oder einem äquivalenten Mittel gestreckt, um ein sogenanntes "master-batch" zu bilden, das ausserdem Pigmente und andere Zusätze enthalten kann. Diese Arbeitsstufe, wird im allgemeinen in Innenmischern, gefolgt von Mahlzügen, Extrudern oder Mischer-Extrudern durchgeführt, um ein "master-batch" in Form von flächen, Streifen oder Tabletten zu erhalten. Dieses "master-batch" wird gekühlt und entweder gelagert oder sofort weiter verarbeitet«
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2. Endmischstufe: Diese erfolgt, um in dem "masterbatch" Hilfsstoffe wie Schwefel, im allgemeinen xn feiner Pulverform, sowie Beschleuniger und dergleichen Zusätze zu dispergieren. Diese bewirken "bzw. beeinflussen die Geschwindigkeit der Vulkanisierung oder Vernetzung des Gummis. Die Endmischung kann auf denselben Maschinen wie für das "master-batch" oder besonders in Mahlzügen oder Misch-Extrudern durchgeführt v/erden. Die Endmischung führt ebenfalls zu Flächen, Streifen oder Tabletten und wird unmittelbar gekühlt, bevor sie die allgemein als "Mahlraum" bezeichnete Mischeinrichtung verlässt.
3. Verformungsstufe: Sie erfolgt durch Pressen, Kalandieren, Spritzgussverfahren oder Verbundprozesse wie Reifenaufbau.
4. Vulkanisierung: Diese wird gewöhnlich unter geregelter Wärmezufuhr mit oder ohne Druck auf kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Basis durchgeführt.
Bei diesen verschiedenen Arbeitsweisen spielen verschiedene Bedingungen in den einzelnen Stufen eine grosse Rolle. Sie sind verantwortlich für die Aufteilung des Verfahrens in die genannten Stufen. Im Hinblick auf das Kühlen nach der Endvermischung bringt das Endverformen auch ein Mischen wie ein Nebenprodukt des Bemühens zu plastifizieren mit sich, d. h. das Material zu erwärmen und gleichmässig zu bearbeiten.
Die Hauptarbeit besteht in der Verteilung einerseits der im allgemeinen in Pulverform vorliegenden Füllstoffe, andererseits der im allgemeinen ölartigen Streckmittel (extender) und Hilfsstoffe oder anderer Zusätze (im allgemeinen Pulver) in der Gummistruktur, die vielfach im Hinblick auf Pestigkeitserfordemisse im Endprodukt nicht über bestimmte Grenzen hinaus gebrochen werden darf. Im
Gegensatz zu diesen' Verteilungsbedingungen steht die Hitzeempfindlichkeit des Vulkanisierprozesses, der bis nach dem endgültigen Verformen kontrolliert werden muss. Diese gegensätzlichen Bedingungen bedingen die verschiedenen Stufen der Hauptmischung ("master-batch") und der Endmischung, wobei bei beiden eine Kühlung unmittelbar angeschlossen ist. Die Hauptmischung verläuft im allgemeinen bei einer wesentlich höheren Temperatur als die Endmischung (wenn die Hilfsstoffe zuerst zugegeben sind) und als die folgende Verformung vor der Vulkanisierung.
Weiterhin treten Schwierigkeiten in den verschiedenen Stufen wegen der Dosierung der verschiedenen zu vermischenden Stoffe in den Maschinen auf. Es ist dies ein weiterer Grund, die Hauptmischstufe und Endmischstufe getrennt voneinander durchzuführen und diese auf den "Mahlraum" zu beschränken. Das Produkt aus dem Mahlraum (gekühlte Endmischung) wird sonstwo nach Durchführung einer Qualitätskontrolle der Dosierung der Bestandteile geformt. Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass bei der Dosierung Schwierigkeiten auftreten können, a) im Hinblick auf die Fähigkeit des Gummis, in verschiedenen Stadien der Plastifizierung die notwendigen Mengen an feinen Pulvern (z.B. Russ) zu absorbieren, b) im Hinblick auf die Fähigkeit der Gummimischungen, die erforderlichen Mengen an Öl oder anderen Streckmitteln in jedem Fall ohne Versumpfung der Mischung zu absorbieren. Diese Schwierigkeiten treten, hauptsächlich in der Hauptmischstufe auf und haben zur Entwicklung von Vorrichtungen für eine Ohargenproportionierung und -dosierung geführt, die geeignet sind, um verschiedene Mengen der Zusätze in verschiedenen Stadien des Mischprozesses entsprechend dem vorherfestgelegten Programm zuzugeben, weiterhin zur Entwicklung von äusserst kräftigen Konstruktionen und Antrieben mit holier Mlsckerkraft.
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Eine weitere Art von DosierungsSchwierigkeiten tritt bei der Endmischstufe auf, "bei der Hilf s st off β und andere Zusätze im allgemeinen in nur wenigen Gewichtsprozenten der Hauptmischung in Form von feinen Pulvern zugegeben werden. Ein Makrodispersionsgrad (erreicht durch weniger intensives Mischen) der Hilfsstoffe in den Tabletten, der ausreichend ist, um die besten Resultate ausser mit einem wirksamen Misch-Extruder zu erreichen, ist schwierig mit üblichen Vormischmethoden zu erreichen, selbst wenn ein Misch-Extruder verwendet wird, um die erforderliche Mikrodispergierung (erreicht durch intensives Mischen des Materials) des Hilfsstoffpulvers in der Hauptmischung durchzuführen.
Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren zum.Einverleiben von Feststoffteilchen in einem viskos-elastischen Material, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Material tablettiert wird, dass dem tablettierten Material ein Bestandteil zugegeben wird, um die Oberflächen der Tabletten haftend für die einzuverleibenden Feststoffteilchen zu machen, dass die Feststoffteilchen über die haftend gemachten Oberflächen der Tabletten so dispergiert werden, dass sie fest haften, und dass die Tabletten mit den anhaftenden Feststoffteilchen so bearbeitet werden, dass diese in dem viskos-elastischen Material eingearbeitet sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Einverleiben von Feststoffteilchen in einem viskos-elastischen Material, das nach dem Tablettieren aus Tabletten besteht, deren Oberflächen die Feststoffteilchen haftend binden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das viskos-elastische Material tablettiert wird, dass aus den Bestandteilen der Mischung, für die das viskos-elastische Material verwendet werden soll, ein Feststoff in Form feiner Teilchen ausgesucht wird, dass die Feststoffteilchen über die haftenden Oberflächen der Tabletten disper-
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giert werden, und dass die Tabletten zusammen mit den anhaftenden Feststoffteilchen bearbeitet werden, um den Peststoff in den viskos-elastischen Material einzuverleiben.
Zum besseren Verständnis des Wesens des Verfahrens gemäss der Erfindung werden im folgenden einzelne Ausführungsbeispiele näher erläutert.
1. Im Falle der Endmischung der Hauptmisohung ("master-batoh") in Tablettenform, wird vom Original master-batoh-rezept ein kleiner Anteil des Öls oder anderen Streokmittels zurückbehalten. Dieses Öl wird in einen Mischer gegeben, in den gekühlte master-batch-Tablatten eingewogen sind, so dass das Öl über die Oberfläche der Tabletten verteilt wird, wobei die Oberflächen der Tabletten auf diese Weise klebrig werden. Dann werden die Hilfsstoffpulver, vorzugsweise in vorgemisohter Form, zugegeben und gemischt. Auf diese Weise sind die Feststoffteilchen in Form der Hilfsstoffe gleichmässig ausgebreitet und mit der feuchten klebrigen Oberfläche der Tabletten gleichmässig verbunden. Bei dieser Methode besteht die Vormischung aus im wesentlichen trockenen Tabletten, die eine ganz geringe Neigung zum Zusammenbacken haben. Die Mischung ist in den genauen Mengenverhältnissen seiner Bestandteile und in dem Grad der Makrovermisohung der weiteren Behandlung gehalten.
TJm die Vormischung zu erleichtern, kann das öl oder andere Streckmittel vorerwärmt und, wenn erwünscht, auf die umlaufende Masse der Tabletten im Vormisoher gesprüht werden. Die Tabletten werden eine ausreichende Zeit bearbeitet, um eine gleichmässige Vertelung des Netzmittels auf der Tabletteno "torfläche zu gewährleisten. Ähnlich können die Hilfsstoffpulver auf die klebrigen Tabletten aufgebracht werden. Derartige Massnahmen verringern die Vormischzeit.
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2, Nach, einem weiteren Beispiel wird Gummi tablettiert, Öl oder andere Streckmittel so auf die Tabletten verteilt, dass diese klebrig werden, und Feststoffteilchen in Form von Russ oder anderen Füllstoffen zugegeben und bis zur Bildung von im wesentlichen trockenen Tabletten, die für ein "master-batch" geeignet sind, gemischt.
3. Nach einem dritten Beispiel werden zwei Arten von synthetischem Gummi in einem relativ klebrigen Zustand zusammen mit Beschleunigerpulver und einem Teil eines Füllstoffs, d. h. zusammen mit Feststoffteilchen der Bestandteile der Mischung, für die der Gummi verwendet werden soll, tablettiert, um im wesentlichen nicht
^ klebrige Tabletten zu bilden. Anstelle von zwei Arten synthetischen Gummis, können synthetischer und natürlicher Gummi, oder natürlicher Gummi allein, verarbeitet werden. Naoh Durchlauf durch einen Extrudermischer, wird ein Band aus plastifizierter Gummimischung ausgepresst und (mit oder ohne Zwischenkühlung und Tablettierung) in einen zweiten Extrudermischer zusammen mit weiterem Öl und Füllstoff eingegeben. Für Mischungen, die eine stärkere ölstreckung erfordern, kann diese Arbeitsstufe wiederholt werden. Bei diesem Verfahren ist kein Innenmischer vorgesehen. Die Extrudermischer, die an verschiedenen Stellen gebrauoht werden, sind dem erforderlichen Durchsatz grössenmässig angepasst, der für den ersten Extrudermischer
j) klein,, z. B. 20 $, des Endansstosses, sein kann.
Zur Bearbeitung des Gummis wird die Grosse der Tabletten des Ausgangsprodukts weitgehend der Menge und Teilchengrösse der Zusatzstoffe angepasst. Wenn beispielsweise eine grosse Menge Pulver zugesetzt werden soll, werden die Tabletten möglichst klein gehalten, um eiiB grösstmögliche Oberfläche zu bilden. Andererseits können die Tabletten für die Endmischung, bei der im allgemeinen nur
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eine kleine Menge, z.B. 5 #, feines Pulver zugesetzt werden soll, ziemlich gross sein·
Die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Tabletten können irgendeine Form "besitzen.
Jede der im obigen beschriebenen Ausführungsformen führt zu einem ziemlich hohen und gleichmässigen Standard einer Makrodispersion der Bestandteile, bevor sie in einen Intensiv- oder Mikroverteilungsmischer, vorzugsweise einen Mischer-Extruder, gebracht werden. Überdies erreicht man eine derartige Makrodis^ersion einerseits maschinell mit nur einer kleinen Eingangsenergie pro Chargeneinheit, z. B. mit einer Mischtrommel oder Bandmischer oder dgl., andererseits durch Proportionierung der Bestandteile in jeder Stufe und nicht notwendigerweise im Hinblick darauf, dass die genauen Mengenverhältnisse in einer einzigen Vormischung öder einer einzigen intensiven Mischung eingehalten werden.
Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen nur Gummi, verwendet wird, können natürlich auch andere viskos-elastische Stoffe auf im wesentlichen gleiche Weise verarbeitet werden; d. h. Feststoffteilchen können in dem viskos-elastischen Material durch Tablettieren des Materials, Zugabe eines Bestandteils zum Festhalten der Feststoffteilchen an den Tabletten, Verteilen dsr Feststoffteilchen auf der Oberfläche der Tabletten, und Bearbeiten der Tabletten eingearbeitet werden. Jeder Bestandteil, der zugegeben wird, um die Oberfläche haftend für die Feststoffteilchen zu machen, wirkt als Streckmittel. Andererseits gibt es verschiedenes viskos-elastisches Material, bei dem beim Tablettieren die Oberflächen der Tabletten haftend für dl& Feststoffteilchen sind, in welchem Falle der zugegebene; Feststoff aus den Bestandteilen der Mischung gewählt wird, in der die überzogenen Tabletten verwendet werden sollen.
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Soweit die zuzusetzenden Feststoffe nicht bereits in Teilohenform vorliegen, werden sie zunächst entsprechend zu Feststoffteilchen vorbereitet.
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Claims (7)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einarbeiten von Feststoffteilchen in ein viskos-elastisches Material, dadurch gekennzeichnet, dass das viskos-elastische Material tablettiert wird, dass zu dem tablettierten Material ein Bestandteil gegeben wird, um die Oberflächen der Tabletten haftend für die einzuverleibenden !Feststoffteilchen zu machen, dass die Feststoffteilchen so über die Tablettenoberflächen dispergiert werden, dass sie an ihnen anhaften, und dass die Tabletten mit dem anhaftenden Feststoff verarbeitet werden, um den Feststoff in das viskos-elastische Material einzuverleiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das viskos-elastische Material ein masterbatch-Gummi ist, in dem der Bestandteil aus Öl oder einem anderen Streckmittel besteht und in dem die Feststoffteilchen Hilfestoffpulver enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl oder ein anderes Streckmittel zu einem kleinen Anteil des Anfangs-master-batch zurückgehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das öl oder ein anderes Streckmittel erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass das erhitzte Öl oder andere Streckmittel auf die Tabletten aufgesprüht wird, wobei die Tabletten uTngewälzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 2-5» dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsstoffpulver auf die Tabletten aufgesprengt wird.
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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das viskos-elastische Material aus Gummi als Bestandteil eines master-hatch "besteht, dass der zugesetzte Bestandteil Öl oder ein anderes Streckmittel ist und dass die Peststoffteilchen aus Russ oder einem anderen Füllstoff bestehen.
Der Patentanwalt
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DE19691900269 1968-01-04 1969-01-03 Verfahren zur Bearbeitung von viskoselastischen Materialien Pending DE1900269A1 (de)

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BE769455A (fr) 1971-11-16
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