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Dokumentenidentifikation DE19707690C2 28.12.2000
Titel Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung
Anmelder ContiTech Elastomer-Beschichtungen GmbH, 30165 Hannover, DE
Erfinder Bartholmei, Peter, Dr., 37154 Northeim, DE;
Riemenschneider, Friedrich, 37154 Northeim, DE;
Fehse, Eberhard, 34497 Korbach, DE;
Schunk, Sibylle, 37154 Northeim, DE;
Uhlmann, Klaus, 37574 Einbeck, DE;
Reißmann, Jürgen, 37154 Northeim, DE;
Schlemme, Wilfried, 37170 Uslar, DE;
Passon-Wesseloh, Barbara, Dr., 37073 Göttingen, DE
DE-Anmeldedatum 26.02.1997
DE-Aktenzeichen 19707690
Offenlegungstag 27.08.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.12.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2000
IPC-Hauptklasse B29B 7/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung durch Herstellen von zumindest zwei getrennten Grundmischungen A und B und anschließendem Zusammenführen der Grundmischungen. Sie betrifft auch eine nach diesem Verfahren hergestellte Kautschukmischung.

Bei der Herstellung einer Kautschukmischung ist von wesentlichem Interesse, daß der Mischprozess in der Art geführt wird, daß die einzelnen Mischungsbestandteile homogen verteilt werden. So erfolgt bisher zuerst die Herstellung einer Grundmischung, in der alle Kautschukkomponenten sowie übliche Füll- und Zusatzstoffe, außer den Vernetzungschemikalien, eingemischt werden. Dieser Vorgang dient der innigen Vermengung der im Mischaggregat befindlichen Stoffe. Daran anschließend erfolgt üblicher Weise ein weiterer Mischvorgang, das sogenannte Fertigmischen in einem weiteren Mischaggregat. Bei diesem Prozess werden weitere Zusatzstoffe, insbesondere die für die Schwefelvernetzung erforderlichen Chemikalien (Schwefel bzw. Schwefelspender, Beschleuniger, Zinkoxid) in die Grundmischung eingebracht. Die Grundmischung muß dazu bereits abgekühlt sein, so daß mit erneutem Energieeintrag ein erfolgreiches Einmischen der Vernetzungschemikalien erfolgen kann. Nach einem daran anschließenden Homogenisierungs- bzw. Plastifizierungsvorgang kann die Kautschukmischung z. B. an einem Kalander weiterverarbeitet werden. Nachteilig ist, daß bisher viele Mischprozesse bzw. Verarbeitungsgänge erforderlich sind, die energie- und zeitaufwendig sind, um eine Mischung in der gewünschten Qualität herzustellen. Eine solche Verfahrensweise zur Herstellung einer Kautschukmischung wird in der DE 37 02 833 A1 beschrieben.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen vorzuschlagen, bei dem durch getrennte Herstellung von Grundmischungen die Mischzeit und der Energieeinsatz verringert werden können, ohne die Mischungsqualität negativ zu beeinflussen.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

  • a) zum Herstellen jeder Grundmischung ein oder mehrere Kautschukkomponenten und/oder übliche Füll- und/oder Zusatzstoffe und Vernetzungschemikalien zugegeben werden,
  • b) die Grundmischungen nahezu gleiche Viskositäten und Dichten aufweisen,
  • c) keine der Grundmischungen alle Vernetzungschemikalien enthält und
  • d) die fertiggemischten Grundmischungen ohne weitere Zugabe von Füll- oder Zusatzstoffen während eines Homogenisier- oder Plastifiziervorganges, unter Ausnutzung der dafür erforderlichen Energie, zusammengeführt werden.

Unter dem Begriff Grundmischung A und B soll in der Anmeldung eine herkömmliche Grundmischung (Bestandteile: Polymer, übliche Füll- und Zusatzstoffe) verstanden werden, zu der Teile der Vernetzungschemikalien zugegeben sind. Die einzelnen Grundmischungen A und B bilden bei deren Zusammenführung eine herkömmliche Fertigmischung.

Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit auf den bisher üblichen Schritt der Herstellung einer Fertigmischung zu verzichten. Durch die Aufteilung der einzelnen Vernetzungschemikalien in die Grundmischungen A und B wird eine Anvulkanisation während der Grundmischungsherstellung vermieden. Nach Fertigstellung der beiden einzelnen Grundmischungen A und B, deren Viskositäten und Dichten bis zu 10% voneinander abweichen können, werden diese Mischungen aus dem Mischaggregat (z. B. Innenmischer) ausgeworfen. Die Mischzeit für die Herstellung der Grundmischungen A und B entspricht im wesentlichen der Herstellungszeit der bisher üblichen einzigen Grundmischung.

Die einzelnen Mischaggregate können vom gleichen Typ (z. B. Innenmischer mit Stempel und ineinandergreifenden Rotoren) oder unterschiedlicher Art sein (z. B. für Grundmischung A: Innenmischer mit Stempel; für Grundmischung B: Innenmischer ohne Stempel). Es ist auch möglich, erst die Grundmischung A herzustellen, diese auszuwerfen und zwischenzulagern und in dem gleichen Mischaggregat zeitlich verschoben die Grundmischung B zu mischen. Die beiden fertiggemischten Grundmischungen A und B werden nun ohne Zugabe von weiteren Substanzen homogenisiert bzw. plastifiziert. Während des Homogenisiervorgangs der z. B. auf größeren Walzwerken durchgeführt wird, werden die Grundmischungen A und B zusammengeführt. Während dieses Homogenisierungsvorganges, der sich im allgemeinen im Stand der Technik nach Fertigstellung der Fertigmischung anschließt, wird Energie eingebracht, die gleichzeitig erfindungsgemäß zum Zusammenführen der beiden Grundmischungen verwendet wird. Nach erfolgtem Homogenisiervorgang kann nun die Fertigmischung weiterverarbeitet werden. So kann sich daran ein Plastifiziervorgang anschließen und die Mischung zum Kautschukfell, z. B. auf Kalandern, ausgezogen werden.

Es ist aber auch möglich, das Zusammenführen der beiden Grundmischungen A und B während des Plastifiziervorganges vorzunehmen. Der Plastifiziervorgang (Vorwärmprozess), der für die Weiterverarbeitung der Kautschukmischung von Bedeutung ist, wird ebenfalls unter Energieeintrag vorgenommen, so daß diese Energie gleichzeitig genutzt werden kann für das Zusammenführen der beiden Grundmischungen A und B. Dieser Plastifiziervorgang kann z. B. auf Walzwerken oder in einem Extruder erfolgen. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Kautschukmischungen bereitgestellt werden, die energie- und zeitsparend hergestellt werden und gleichzeitig den Anforderungen an z. B. Homogenität und Plastizität gerecht werden.

Die Grundmischungen A und B werden z. B. in der Art hergestellt, daß zu ein- oder mehreren Kautschukkomponenten, z. B. Naturkautschuk, synthetisches Polyisopren, Styren- Butadien-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Polybutadien, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer sowie weitere aus dem Stand der Technik schwefelvernetzbare Polymere und Mischungen hieraus in z. B. einen Innenmischer (mit oder ohne Stempel) gegeben werden und übliche Füll- und/oder Zusatzstoffe hinzugemischt werden. Solche Substanzen sind z. B. Ruß, Weichmacher, Alterungsschutzmittel sowie Verarbeitungshilfsmittel. Um ein Anvulkanisieren der einzelnen Grundmischungen A und B zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die Vernetzungschemikalien ihren Bestandteilen entsprechend getrennt hinzugemischt. Unter dem Begriff Vulkanisationschemikalien sollen erfindungsgemäß das Vernetzungsmittel (Schwefel und schwefelspendende Substanzen), Vernetzungsaktivatoren (Metalloxide, wie z. B. Zinkoxid, Fettsäuren), Vulkanisationsbeschleuniger (z. B. Sulfenamide, Mercaptoverbindungen) und Vulkanisationverzögerer verstanden werden.

Prinzipiell ist es aber auch möglich, die einzelnen Füll- und/oder Zusatzstoffe und Vernetzungschemikalien in anderer Reihenfolge in das Mischaggregat zu geben. Die Kombination der einzelnen Substanzen der Grundmischung A und B muß so gewählt sein, daß die Viskosität und die Dichte der fertig gemischten Grundmischungen A und B nahezu gleich sind (Abweichung maximal 10%). Dieses Erfordernis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist notwendig, damit das Zusammenführen der Grundmischungen A und B während des Homogenisierens oder Plastifizierens in ausreichendem Maße erfolgreich stattfindet.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die einzelnen Grundmischungen A und B vor ihrem Zusammenführen zwischengelagert werden können. Die möglichen Zwischenlagerzeiten übersteigen die bisherige Lagerfähigkeit von Fertigmischungen. Somit ist es nunmehr möglich, eine bedarfsgerechtere Herstellung der einzelnen Mischungen zu erzielen.

Vorteilhafterweise sind die Grundmischungen A und B bezüglich ihrer Kautschukkomponenten ihrer Füll- und Zusatzstoffe nahezu gleich (mengenmäßige Abweichungen bis zu 10%), um den Abwiege- und Einfüllvorgang zu vereinfachen.

Vorteilhafterweise können den einzelnen Grundmischungen A und B verschiedenfarbige Füllstoffe (Pigmente, Farbstoffe) zugemischt werden, so daß beim Zusammenführen der einzelnen Mischungen während des Homogenisier- oder Plastifiziervorganges optisch wahrgenommen werden kann, in wieweit sich eine homogene Mischung eingestellt hat.

Anhand einer schematischen Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In einen Innenmischer 1 mit Stempel und ineinandergreifenden Rotoren werden aus einer nichtdargestellten Abwiegevorrichtung bzw. aus Lagerbehältern die Bestandteile der Grundmischung A über die Beschickungseinrichtung in die Mischkammer des Innenmischers 1 gegeben. Parallel oder zeitlich versetzt werden auch die Bestandteile der Grundmischung B in den Innenmischer 2, der im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Innenmischer 1 aufweist, zugeführt. Zusammensetzungen für mögliche Grundmischungen A und B sind in der Tabelle angegeben. Die Auftrennung der Vernetzungschemikalien erfolgt vorteilhafter Weise in der Art, daß in die Grundmischung B Schwefel bzw. Schwefelspender eingemischt werden und zu der Grundmischung A zumindest ein Vulkanisationsbeschleuniger, -aktivator und/oder -verzögerer gegeben werden. Diese Aufteilung hat den Vorteil, daß in die einzelnen Mischvorgänge mehr Mischarbeit eingebracht werden kann, was eine gute Vermischung zur Folge hat, ohne dass dabei Anvulkanisationsvorgänge zu verzeichnen sind.



Die Mischzeit beträgt für jede Grundmischung ca. 3,5 Minuten bei einer Temperatur von 140°C. Danach werden die Grundmischungen A und B aus dem jeweiligen Mischer ausgeworfen. Nach einer eventuellen Lagerung von bis zu 4 Monaten werden beide Grundmischungen auf ein großes Walzwerk 3 für ca. 15 Minuten gegeben und zur Homogenisierung und gleichzeitigen Herstellung der Fertigmischung durchmengt. Dabei wird das entstehende Kautschukfell auf üblicher Art und Weise von jeder Seite ein- bis zweimal geschnitten und diese Abschnitte dem Walzwerk 3 erneut zugefügt. Nach dem Homogenisieren, dessen Endpunkt durch eine gleichmäßige Farbe optisch registriert werden kann, und einer eventuellen weiteren Zwischenlagerung wird die Fertigmischung in einen Extruder 4 gegeben, in dem sie vorgewärmt (auf ca. 80°C) und für die weitere Verarbeitung (z. B. Herstellen einer Kalanderplatte) vorbereitet wird. Anstelle des separaten Homogenisierungsvorganges kann dieser Vorgang direkt als Plastifiziervorgang zum Füttern eines Kalanders genutzt werden.

Die verfahrenstechnisch günstig erzeugten Kautschukmaterialien können z. B. für die Herstellung von Beschichtungen, Reifen-, Luftfeder- und Antriebsriemenrohlingen Verwendung finden. Nach der Vulkanisation werden Gummiprodukte erhalten, die keine negativen Eigenschaften aufgrund mischungstechnischer Einflüsse aufweisen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung einer schwefelvernetzbaren Kautschukmischung durch Herstellen von zumindest zwei getrennten Grundmischungen A und B und anschließendem Zusammenführen der Grundmischungen dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) zum Herstellen jeder Grundmischung ein oder mehrere Kautschukkomponenten und/oder übliche Füll- und/oder Zusatzsstoffe und Vernetzungschemikalien zugegeben werden,
    2. b) die Grundmischungen nahezu gleiche Viskositäten und Dichten aufweisen,
    3. c) keine der Grundmischungen alle Vernetzungschemikalien enthält und
    4. d) die fertiggemischten Grundmischungen ohne weitere Zugabe von Füll- oder Zusatzstoffen während eines Homogenisier- oder Plastifiziervorganges, unter Ausnutzung der dafür erforderlichen Energie, zusammengeführt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fertiggemischten Grundmischungen A und/oder B vor dem Homogenisier- oder Plastifiziervorgang zwischengelagert werden.
  3. 3. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Homogenisiervorgang auf Walzwerken erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Plastifiziervorgang auf Walzwerken oder in einem Extruder erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Grundmischung A Schwefel und/oder eine schwefelspendende Substanz und in die Grundmischung B zumindest ein Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsaktivator und/oder Vulkanisationsverzögerer gegeben werden.
  6. 6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Grundmischungen A und B verschiedenfarbige Füllstoffe gegeben werden.
  7. 7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile der Grundmischungen A und B bis auf die Vernetzungschemikalien und gegebenenfalls verschiedenfarbigen Füllstoffe in nahezu gleicher Menge in das jeweilige Mischaggregat gegeben werden.
  8. 8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kautschukkomponente Naturkautschuk, synthetisches Polyisopren, Styren-Butadien-Copolymer, Acrylnitril- Butadien-Copolymer, Polybutadien und Mischungen hieraus eingesetzt werden.
  9. 9. Kautschukmischung für die Herstellung eines Gummiproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.






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