Praxis der Kautschukextrusion (eBook)

Lothar Köster, Hans Perz, Georg Tsiwikis (Autoren)

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2007 | 1. Auflage
217 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
9783446411609 (ISBN)

Infos

Köster · Perz · Tsiwikis

Praxis der Kautschukextrusion



Das vorliegende Werk befasst sich vorrangig mit den praktischen Seiten bei der Herstellung von tech-nischen Gummiwaren. Es basiert auf den umfangreichen, über Jahrzehnte gesammelten Erfahrun-gen der Autoren bei der Konzipierung, Auslegung, Inbetriebnahme und Wartung der beschriebenen Einrichtungen zur Kautschukextrusion.



Zusätzlich ?ndet der Leser eine Einführung in die Grundlagen der verschiedenen Extrusionsverfahren mit ihren jeweiligen Merkmalen und Vor- und Nachteilen, sowie die allgemeinen theoretischen Grund-lagen der Kautschukextrusion, insbesondere das Zusammenwirken von Extruder und Extrusionskopf. Mit der Darlegung der elementaren Zusammenhänge bietet das Werk nicht nur die Möglichkeit, das Zusammenwirken der verschiedenen Ein?ussgrößen beim Extrusionsprozess besser zu durchschau-en, sondern es enthält darüber hinaus eine Reihe von praktischen Empfehlungen für den Betreiber, um seine im alltäglichen Betrieb auftretenden Probleme zu lösen oder seine Fertigungsprozesse zu optimieren.



- ,Grundlagen der Kautschukextrusion

- ,Ein?ußgrößen und Betrieb

- ,Werkzeuge und Werkzeuggestaltung

- ,Vulkanisation

- ,Peripherie- und Nachbehandlungseinrichtungen

- ,Extrusionslinien

- ,Extrusion von Reifenkomponenten und Großpro?len

- ,Kautschuksorten und ihr Verarbeitungsverhalten bei der Extrusion

- ,Qualitätssicherung in der Pro?lextrusion

Inhalt

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Grundlagen der Kautschukextrusion 14
1.1 Einleitung 14
1.2 Anforderungen bei der Kautschukextrusion 15
1.3 Extruderbauarten 16
1.4 Der Extrusionskopf 40
1.5 Theoretische Grundlagen/Wirkungsweise 41
1.6 Berechnung der Ausstoßleistung 47
2 Einflussgrößen und Betrieb 52
2.1 Einleitung 52
2.2 Extruderleistung 52
2.3 Ein.uss des Gegendruckes und der Profilabmessungen 59
2.4 Einfluss der Mooney-Viskosität 61
2.5 Auswirkungen der Temperierung 64
2.6 Einfluss der Bestiftung bei Stiftextrudern 74
2.7 Einfluss der Extrudergröße/Hochrechnungen auf andere Extrudergrößen 76
2.8 Sonstige Einflussgrößen 79
3 Werkzeuge und Werkzeuggestaltung 82
3.1 Technische Gummiwaren ( TGW) 82
3.2 Das Extrusionswerkzeug 83
3.3 Bauarten und Aufbau der Extrusionswerkzeuge 87
3.4 Der Scherkopf 99
4 Vulkanisation 102
4.1 Grundlagen 102
4.2 Vulkanisationsverfahren 103
5 Peripherie- und Nachbehandlungseinrichtungen 122
5.1 Liniengeschwindigkeit 122
5.2 Kühlstrecke zum Abkühlen von Gummiprofilen 123
5.3 Be.ockungsanlagen 125
5.4 Fördereinrichtungen 134
5.5 Feuerlöscheinrichtungen und Brandschutzmaßnahmen 135
5.6 Sonstige Peripherie- und Nachbehandlungseinrichtungen 136
6 Extrusionslinien 138
6.1 Auslegung von Extrusionslinien zur Herstellung technischer Gummiwaren ( TGW) 138
6.2 Herstellverfahren 138
6.3 Beispiele von ausgeführten Extrusionslinien 141
6.4 Steuerungs- und Regelungseinrichtungen 151
7 Extrusion von Reifenkomponenten und Großprofilen 152
7.1 Einleitung 152
7.2 Die Extrusionsaggregate 153
7.3 Aufbau der Extrusionslinie 159
7.4 Rollerhead-Anlagen 172
7.5 Auslegung von Extrusionslinien zur Herstellung von Reifenkomponenten und Großprofilen 177
7.6 Regelungskonzepte für Mehrfach- Extrusionsanlagen 178
8 Kautschuksorten und ihr Verarbeitungsverhalten bei der Extrusion 182
8.1 Rohkautschukmischungen 182
8.2 Kautschuksorten 186
8.3 Kurzzeichen ausgewählter Kautschuksorten und Elastomere 197
9 Qualitätssicherung in der Profilextrusion 198
9.1 Grundsätze moderner Qualitätssicherung 198
9.2 Fehlerarten und Normalverteilung der Qualitätsmerkmale 198
9.3 Fähigkeitskennwerte 200
9.4 Richtlinie zur Durchführung von Fähigkeitsuntersuchungen bei Abnahmen 203
9.5 Weitere Qualitätssicherungsmaßnahmen 208
Stichwortverzeichnis 210

Textauszug

4 Vulkanisation ( S. 89)

4.1 Grundlagen
Unter Vulkanisation versteht man die Umwandlung des vorzugsweise plastischen Kautschuks in den elastischen Gummizustand. Diese Umwandlung erfolgt durch die Verbindung der einzelnen Kautschukmolekülketten miteinander zu einem räumlichen Netzwerk unter Zuhilfenahme von als Vulkanisationsmittel bezeichneten Fremdstoffen, die als Bindeglieder zwischen den einzelnen Molekülketten dienen.

Die Verbindung entsteht dadurch, dass die einzelnen Kautschukmoleküle instabile Doppelbindungen enthalten, die unter Temperatureinwirkung aufbrechen und an die sich die Atome des Vulkanisationsmittels anlagern können. Dieser Prozess ist abhängig von der herrschenden Temperatur und der Zeitdauer ihrer Einwirkung, d. h. je höher die Temperatur ist, umso schneller erfolgt die Vernetzung.

Das auch heute noch am häu. gsten zur Vernetzung der meisten Kautschuksorten benutzte Vulkanisationsmittel ist der Schwefel. Bei den besonders im Bereich der technischen Pro. le eingesetzten EPDM-Kautschukmischungen werden statt dessen überwiegend Peroxyde als Vulkanisationsmittel eingesetzt.

Diese können die Vulkanisationsdauer erheblich verkürzen, so dass sie besonders geeignet sind für kontinuierliche Vulkanisationsverfahren, bei denen die zur Verfügung stehende Vulkanisationszeit von der Geschwindigkeit der Extrusionslinie und von der Länge der Vulkanisationseinrichtung abhängt. Daneben gibt es für bestimmte Sonderanwendungen eine Vielzahl weiterer Vulkanisationsmittel.

Um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und damit die Zeitdauer der Vulkanisation zu verkürzen, werden den Kautschukmischungen weitere Fremdstoffe wie z. B. Stearinsäure als Vulkanisationsbeschleuniger und Zinkoxyd als Aktivatoren beigemengt. Die Auswahl der eingesetzten Vulkanisationsbeschleuniger und Aktivatoren sowie der Anteil an der Gesamtmischung richtet sich nach dem Vulkanisationsverfahren und dem jeweiligen Anwendungsfall. Die Gesamtheit aller am Vulkanisationsprozess beteiligten Fremd- und Zusatzstoffe wird als Vulkanisationssystem bezeichnet.

Die Vulkanisationsdauer ist so auf den Anwendungsfall abzustimmen, dass keine Bereiche über- oder untervulkanisiert sind, um Ungleichmäßigkeiten in den Produkteigenschaften zu vermeiden. Besonders bei Profilen mit unterschiedlichen Wanddicken ist darauf zu achten, dass dünnwandige Bereiche wie z. B. Dichtlippen nicht übervulkanisiert werden, während dickwandige Bereiche noch nicht hinreichend vernetzt sind.

Hierdurch würde sich nicht nur ein unterschiedliches Schrumpfverhalten ergeben, das zu Einfallstellen bzw. Verformungen und Dimensionsabweichungen führen kann, sondern es würden sich auch die physikalischen Eigenschaften des fertigen Gummipro. ls wie Flexibilität, Elastizität, Abriebeigenschaften usw. ändern.

4.2 Vulkanisationsverfahren

Die zunehmenden Anforderungen der Kunden speziell aus der Fahrzeug- und Bauindustrie an die Produkteigenschaften und die Produktqualität wie z. B. an Witterungsbeständigkeit, Geräuschdämpfung, Toleranzen und Fähigkeiten usw. führten seitens der kautschukverarbeitenden Industrie und ihrer Zulieferer zur Entwicklung einer Vielzahl individuell auf die Produktanforderungen zugeschnittenen unterschiedlichen Vulkanisationsverfahren.

4.2.1 Diskontinuierliche Vulkanisation im Druckkessel
Die Vulkanisation im Druckkessel mit Dampf als Wärmeträger und Druckerzeuger ist die ursprüngliche Art der Vulkanisation. Sie ist nicht geeignet für kontinuierliche Fertigungsprozesse, spielt jedoch immer noch eine Rolle bei der Herstellung von druckfesten Schläuchen und Kühlerschläuchen für den Kfz-Bereich, da der Zwischenraum solcher Produkte zwischen den Kautschuklagen und den Gewebeeinlagen absolut frei sein muss von Feuchtigkeit und Lufteinschlüssen.

Dieses kann nur durch entsprechenden hohen Druck bei der Vulkanisation gewährleistet werden. Wegen seines hohen Energiegehaltes ist Wasserdampf als Energieträger und Druckvermittler besonders geeignet. Durch die Kondensation des Nassdampfes bei der Wärmeabgabe ergibt sich ein sehr intensiver Wärmeübergang zum Vulkanisationsgut. Nachteilig ist lediglich, dass der für die Ausformung benötigte Druck in einem engen physikalischen Zusammenhang mit der Temperatur steht und deswegen nicht beliebig erhöht werden kann.

4.2.2 Heißluftvulkanisation

Bei der Heißluftvulkanisation hingegen wird die zur Vernetzung benötigte Wärmeenergie mittels turbulenter Heißluft über die Profiloberfläche in das Extrudat eingebracht.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2007
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie
• Themenwelt: Technik
• ISBN-13: 9783446411609 / 9783446411609