DE1900269A1 - Verfahren zur Bearbeitung von viskoselastischen Materialien - Google Patents
Verfahren zur Bearbeitung von viskoselastischen MaterialienInfo
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Description
VICKBRS LIMITED,
Vickers House,
Millbank Tower, Millbank,
London S.W. 1 / England
Vickers House,
Millbank Tower, Millbank,
London S.W. 1 / England
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)
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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