PROCESS AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OF HOSES OF VULCANIZABLE MIXTURES OF RUBBER

Abstract: 1. A process for the production of mandrel-heated tubes (4) from a vulcanisable rubber mixture, a) in which the mandrels (2) are supplied in a vertical position to the crosshead of an extruder from above, b) are extrusion-coated with the extruded material and c) emerge downwards from the crosshead (18) after the tube has been coated on, and d) in which the tube which is produced is cut into individual sections of tube, characterised in that e) mandrels (2) are heated to at least the vulcanisation temperature of the rubber mixture before being extrusion-coated.

Description: Verfahren zur Herstellung von dorngeheizten Schläuchen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dorngeheizten Schläuchen aus einer vulkanisierbaren Kautschukmischung mittels eines Extruders mit einem Querspritzkopf der das Extrudat auf die Dorne spritzt. Dorngeheizte gerade Schläuche werden in grossen Mengen als Halbzeuge für die Herstellung von geschliffenen oder ungeschliffenen Schlauchringen, von Walzenüberzügen oder ähnlichen technischen Artikeln benötigt. Solche Schläuche werden im allgemeinen diskontinuierlich hergestellt, indem von einer Spritzmaschine ein Schlauch extrudiert wird; dieser Schlauch wird mittels Pressluft auf einen Metalldorn aufgezogen, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des fertig vulkanisierten Schlauches entspricht. Anschliessend werden die auf die Dorne aufgezogenen Schläuche in Heizkesseln oder Autoklaven mit Heizzeiten zwischen 15 und 45 Minuten ausvulkanisiert. Die Heizzeit hängt dabei wesentlich von der Wandstärke des Schlauches und dem Kesseldruck ab. Um das aufwendige Aufziehen der extrudierten Schläuche auf die Dorne einzusparen ist es auch bekannt, Extruder mit Querspritzköpfen zu verwenden, wobei der Schlauch direkt auf den Dorn aufgespritzt wird. Auch bei diesem Verfahren erfolgt dann die Ausvulkanisation der Schläuche chargenweise in einem Autoklaven. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von endlosen, verstärkten Schläuchen durch direktes Aufspritzen auf Dorne ist beispielsweise aus der DE-A-26 08 948 bekannt, bei dem als Material für die Schläuche jedoch ein Thermoplast verwendet wird, so dass die Probleme der anschliessenden Vulkanisation der Schläuche hierbei nicht Åauftreten. Wenn jedoch derartige Schläuche aus elastomerem Material auf den Dornen in einer gesonderten Station ausvulkanisiert werden müssen, so ist wegen des langen Umlaufs eines Dorns eine grosse Anzahl solcher Dorne erforderlich, was u.a. einen erheblichen Kostenfaktor darstellt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine gesonderte Vulkanisationsstation nach dem Aufspritzen der Schläuche auf die Dorne weitgehend entfallen kann und die Vulkanisation selbst erheblich beschleunigt wird, so dass dadurch auch die Anzahl der im Umlauf befindlichen Dorne erheblich verringert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Dorne vor der Umspritzung mindestens auf die Vulkanisationstemperatur der Kautschukmischung aufgeheizt und dem Querspritzkopf in senkrechter Stellung von oben zugeführt werden und anschliessend nach Aufspritzen des Schlauches nach unten aus dem Querspritzkopfaustre- ten. Die Dorne können dabei induktiv aufgeheizt werden. Zweckmässigerweise werden die Dorne anschliessend mit den aufgespritzten Schläuchen in einer ärmekammer temperiert. Bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrenstist vorgesehen, dass oberhalb des Querspritzkopfes eine induktive Heizvorrichtung für die mit den Schläuchen zu umspritzende und den Querspritzkopf von oben zuzuführenden Dornen angeordnet ist. Weitere zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf der folgenden Funktionsweise: Bei der Verwendung eines Querspritzkopfes verlässt die Kautschuk- mischung die Düse mit einer Austrittstemperatur, die im allgemeinen zwischen 80 und 1200C liegt. Bei Verwendung eines sogenannten "Scherspritzkopfes" erfährt die Kautschukmischung eine zusätzliche Temperaturerhöhung, so dass im Scherspalt Austrittstemperaturen bis zu 1600C erreicht werden können, die nahe der Vulkanisationstempe- ratur der Mischung liegen. Durch die senkrechte Führung der Dorne wird darüber hinaus vermieden, dass bei weichen Mischungen ein Abhängen der Schläuche von den Dornen erfolgt. Dem Querspritzkopf werden die zu umspritzenden Dorne von oben zugeführt. Dabei passieren die Dorne während des Einführ-Vorganges eine Induktionsspule, die sie in sehr kurzer Zeit auf gleichmässige Temperaturen von etwa 150 0C bis 200 OC aufheizt. Die über die induktiv zugeführte Energie einzustellende Temperatur richtet sich dabei nach der Gummimischung, der Wandstärke des Schlauches sowie der Wärmekapazität des Domes. Der induktiv erwärmte und auf der angegebenen Temperatur befindliche Dorn wird im Querspritzkopf von der Kautschukmischung umspritzt, so dass er seine gespeicherte Wärme nur durch Wärmedurch- gang durch die Kautschukschicht abführen kann, d.h.., während des folgenden Abkühlvorganges muss die gesamte, im Metalldorn gespeicherte Energie über die Kautschukmischung abfliessen und dadurch den Kautschuk zu Gummi vulkanisieren. Den Abkühlvorgang kann man dadurch verzögern, dass man den umspritzten Dorn etwa 5 bis 10 Minuten lang durch eine Wärmekammer tührt; dadurch lässt sich im kontinuierlichen Betrieb eine vollständige Durchvulkanisation des Kautschuks zu einem Cummischlauch erreichen. Nach Abschluss der Vulkanisationsphase wird der jetzt von vulkanisiertem Gummi ummantelte Dorn zur Abkühlung in ein Wasserbad getaucht, mit Kühlwasser besprüht oder mit Pressluft gekühlt. Dann wird der Schlauch abgezogen, so dass der Dorn in das Einführmagazin zurückgeführt werden kann. Bei einer typischen Verweilzeit eines Dornes von etwa 10 Minuten im Vulkanisationsprozess können somit pro Dorn und Stunde etwa sechs Schläuche erzeugt werden; beim herkömmlichen, diskontinuierlichen Verfahren können nur etwa 1 bis 2 Schläuche pro Dorn und Stunde gefertigt werden. Dies heisst also, dass der "Dorn-Park" auf etwa 1/6 des bisher notwendigen Bestandes verringert werden kann. Über die sehr rasch reagierende, induktive Heizung lässt sich die ulkanisations-Temperatur und damit die Vulkanisationszeit sehr genau den durch die llischung und die Wandstärke des Cummischlauche vorgegebenen Werten anpassen. in weiterer Vorteil ist der geringere Energieverbrauch, d a nur der Kautschuk bzw. Cummi und der Dorn aufgeheizt werden müssen, nicht aber Autoklaven, Ruhmengestelle und ähnliche Vorrichtungen mit grosser Wärmekapazität. Die Warmekammer befindet sich im wesentlichen immer auf der gleichen Temperatur, so dass hier keine ständige Aufheizunc und Abkühlung erforderlich ist. Weiterhin kann, wie auch bei anderen kontinuierlichen Vulkanisationverfahren, die durch Friktion im Extruder erzeugte Wärme vollständig ausgenutzt werden. Bei den herkömmlichen diskontinuierlichen verfahren ist dies nicht der Fall da zunächst der Keutschuk heiss extrudiert dann abgekühlt und anschliessend wieder erwärmt werden muss. Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird also die dem Kautschuk zugeführte Wärmeenergie für den Vulkanisationsprozess genutzt. Zweckmässigerweise ist unter der Austrittsöffnung des Querspritzkopfes eine Fördereinrichtung, beispielsweise ein umlaufendes endloses Förderband, vorgesehen, das die umspritzten Dorne durch die WÄremkammer transportiert. Die Dorne mit dem Cummimantel sollten senkrecht auf der. Fcrder band gehalten werden, damit der in diesem Zustand noch relatiV empfindliche Gummi nicht auf einer Unterlage aufliegt und dadurch vielleicht verformt werden kann Zu diesem Zeck r d e n hohle Dorne verwendet, die auf entsprechende, an der Oberfläche des Förderbandes befestigte Vorsprünge aufgesteckt erzen e r d e n u und dadurch die e Dc r Dorne und d damit auch den Gummi mantel in einer senk- rechten Lage haltern. g e h a 1 t e r n Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erlautcrt, deren einzige Figur das Prinzip der crfindungsgerässen Vorrichtung zeigt. Diese Vorrichtung weist eine als Einführ-Magazin dienende Hängevorrichtung 6 auf, in der hohle Metalldorne 2 an ihrem oberen ade gehalten in eine Induktions-Heizinrichtung 8 eingeführt erden, die schematisch durch die entsprechende Spule angedeutet ist. Diese Spule 6 umgibt den Dorn wendelförmig, wodurch der den 2 induktiv aufgeheizt erden kann. Wie man in der Figur erkennen kann, ist die Hängevorrictung 6 verschiebbar, um die einzelnen Dorne 2 der Induktionsheizeinrichtung 8 zuzuführen. Die Induktionsheizeinrichtung 8 mit dem aufgeheizten Dorn 2 ist genau senkrecht über einem Querspritzkopf 18 eines Extruders 10 angeordnet. Dieser Extruder 10 ist auf einem Ständer 22 ance- bracht und weist das übliche Gehäuse 12, eine Schnecke 14 und einen Einfülltrichter 16 für die Gummischung auf. Die schnecke 1 bringt die Gummischung zu dem Querspritzkopf 18, dem sen k - recht von oben der aufgeheizte Dorn 2 zugeführt wird. Dieser Dorn 2 bewegt sich senkrecht von oben nach unten durch den Querspritz kopf 18 und wird dabei von der geheizten Kautschkmischung um- spritzt. Aus der Austritt öffnung des Querspritzkopfes 1S tritt also senkrecht nach unten ein umspritzer Metalldorn 2 aus An der Austrittsöffnung des Querspritzdorns 18 befindet sich eine nur schematisch angedeutete Abschneidevorrichtung 20, die den anvulkansierten Kautschukmantel am Anfang und am Ende jedes Do abschneidet Der umspritze Dorn 2 gelangt nach unten auf ein endloses, umlaufendes Förderband 26, das auf seiner Oberfläche mit Vorsprügen 34 mit kegelstumprförmiger Spitze 36 verschen ist. Der Aussendurchmesser des Vorsprungs 34 entspricht dem Innendurchmesser der hohlen Metalldorne 2, so dass die Metalldorne 2 mit dem Gummi mantel 4 auf die Vorsprünge 34 aufgesteckt und dadurch in senkrechter Lage auf dem Förderband 26 gehalten werden können, wie in der Figur angedeutet ist. Das Förderband 26 ist über mehrere Stützrollen 30 geführt und verläuft an seinem Anfang bzw. an seinem Ende über Antriebsrollen 28, die durch Ständer 32 gehalten werden. Das Förderband 26 transportiert die einzelnen, mit dem Gummi¯ mantel 4 umspritzten Metalldorne 2 durch eine Wärmekammer, die auf einer gleichmässigen Temperatur gehalten ist. Beim Verlassen der Wärmekammer ist die Gummischicht vollständig ausvulkanisiert, so dass der nunmehr mit vulkanisiertem Gummi ummantelte Dorn zur Abkühlung in ein Wasserbad getaucht, mit Kühlwasser besprüht oder mit Pressluft gekühlt werden kann (nicht dargestellt). Anschliessend wird der Schlauch abgezogen, so dass der Dorn wieder dem Einführmagazin, nämlich der Hängevorrichtung 6, zugeführt werden kann. Wesentlich ist hierbei, dass der Dorn die durch Induktionsheizung zugeführte Wärmeenergie nur über den Wärmedurchgang durch die Gummischicht abführen kann, d.h., die gesamte, im Metalidorn gespeicherte Energie muss über den Gummi abfliessen, so dass diese Wärmeenergie zur Vulkanisation des Gummis ausgenutzt wird. Zusätzlich wird noch die durch Friktion im Extruder erzeugte Wärmeenergie vollständig für die Vulkanisation ausgenutzt, so dass sich insgesamt ein extrem geringer Energieverbrauch ergibt. Die Wärmekammer 38 dient nicht zur Aufheizung des Gummis, sondern nur zur Verzögerung der Abkühlung, so dass der Wärmeverbrauch dieser Wärmekammer ebenfalls nicht sonderlich hoch ist.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von dorngeheizten Schläuchen (4) aus einer vulkanisierbaren Kautschukmischung mittels eines Extruders (10) mit einem Querspritzkopf (18), der das Extrudat auf die Dorne (2) spritzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Dorne (2) vor der Umspritzung mindestens auf die Vulkanisationstemperatur der Xautschukmischung aufgeheizt und dem Querspritzkopf (18) in senkrechter Stellung von oben zugeführt und anschliessend nach Aufspritzen des Schlauches (4) nach unten aus dem Querspritzkopf (18) austreten. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dorne (2) induktiv aufgeheizt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dorne (2) mit den aufgespritzten Schläuchen (4) in einer Wärmekammer (38) nachtemperiert werden. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem einen Querspritzkopf (18) aufweisenden Extruder (10), dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Querspritzkopfes (18) eine induktive Heizvorrichtung (8) für die mit den Schläuchen (4) zu umspritzenden und dem Querspritzkopf (18) von oben zuzuführenden Dornen (2) angeordnet ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Querspritzkopfes (18) eine Fördereinrichtung (24) mit Vorrichtungen (34) zur senkrechten Halterung der aus dem Querspritzkopf (18) nach unten austretenden Dorne (2) angeordnet ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (24) aus einem endlosen Transportband (26) besteht, das Vorsprünge (34) mit kegelstumpfförmiger Spitze (36) zur Fixierung der hohlen Dorne (2) aufweist. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Querspritzkopf (18) eine mit diesem über das Transportband (26) in Verbindung stehende Wärmekammer (38) nachgeschaltet ist.

Inventors: HARTEL, VOLKER, DR., Härtel, Volker, Dr.
Applicants: METZELER KAUTSCHUK GMBH
Application year: 1982
Main classification: B29H7
IPC codes: B29C47, B29D23