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DE102021209543A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für Fahrzeugreifen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für Fahrzeugreifen Download PDF

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DE102021209543A1 DE102021209543.7A DE102021209543A DE102021209543A1 DE 102021209543 A1 DE102021209543 A1 DE 102021209543A1 DE 102021209543 A DE102021209543 A DE 102021209543A DE 102021209543 A1 DE102021209543 A1 DE 102021209543A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für die Produktion eines Fahrzeugreifens, mit einer ersten und einer zweiten Mischeinrichtung (2, 3), welche jeweils eine Mischkammer und ein Mischaggregat zum Mischen eines sich in der Mischkammer befindenden Materials umfassen, eine Übergabeeinrichtung, mittels welcher die Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung (3) direkt mit Material aus der Mischkammer der ersten Mischeinrichtung (2) beschickbar ist, und eine dritte Mischeinrichtung (4) umfassend eine Mischkammer und ein Mischaggregat, wobei die dritte Mischeinrichtung (4) mit Material aus der Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung (3) beschikbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere mit einer beschriebenen Vorrichtung (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte:- Mischen einer Kautschukmischung mit mindestens einer Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Silika, Hilfsmittel, Silane, Öl und Mastikationshilfsmittel in einer ersten Mischeinrichtung (2) zu einer ersten Mischung,- Überführen der ersten Mischung in eine zweite Mischeinrichtung (3),- Zuführen von mindestens einem Material zur ersten Mischung in die zweite Mischeinrichtung (3), wobei das Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem nachbearbeitetem Kautschukmaterial, Ruß und Hilfschemikalien,- Mischen der zweiten Mischung in der zweiten Mischeinrichtung (3),- Überführen der zweiten Mischung in eine dritte Mischeinrichtung (4) und- Mischen der dritten Mischung in der dritten Mischeinrichtung (4) zu einer Kautschukfertigmischung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für Fahrzeugreifen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für Fahrzeugreifen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung.
  • Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen sind im Stand der Technik bekannt. Die Herstellung einer Kautschukmischung erfolgt in der Regel in zwei Mischstufen, nämlich durch die Herstellung einer Kautschukgrundmischung und einer Kautschukfertigmischung. Die Herstellung der Kautschukgrundmischung umfasst einen Mischprozess, in dem die Bestandteile wie Kautschuke, Füllstoffe, Verarbeitungsmittel, Alterungsschutzmittel, Ozonschutzmittel und weitere übliche Zusatzstoffe mit Ausnahme von Vulkanisationschemikalien (Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger, Harze, etc.) miteinander unter Energieeintrag vermischt werden. Im Anschluss wird die fertige Kautschukgrundmischung abgekühlt und eventuell gelagert. Die Herstellung der Fertigmischung umfasst einen Mischprozess, bei dem die restlichen Zusatzstoffe, wie beispielsweise die Vulkanisationsbestandteile, bei möglichst niedrigen Temperaturen eingemischt werden.
  • Vorliegend betrifft die Erfindung die Herstellung einer Kautschukfertigmischung, wobei diese in einem Prozess hergestellt wird, ohne dass die Kautschukgrundmischung oder ein Zwischenprodukt wesentlich abgekühlt wird. Kautschukfertigmischungen können unter anderem in Tandem-Mischern hergestellt werden, die eine Obermaschine und eine unterhalb der Obermaschine angeordnete Untermaschine umfassen. Solche Tandem-Mischer sind beispielsweise aus der EP 0 618 055 A1 und der WO 2017/097452 A1 bekannt. Im Stand der Technik erfolgt die Herstellung der Kautschukfertigmischung üblicherweise in zwei Prozessschritten: Herstellung der Kautschukgrundmischung in mindestens einem Mischvorgang und die Herstellung der Kautschukfertigmischung in einem zweiten Mischvorgang. Des Weiteren können Kautschukgrund- und Kautschukfertigmischung im Tandem-Mischer in einem Schritt hergestellt werden, wobei die Kautschukgrundmischung im oberen Mischer und die Kautschukfertigmischung im unteren Mischer hergestellt wird. Nachteil des letztgenannten Verfahrens ist, dass die gesamte Ausbeute stark von der notwendigen Misch- und/oder Reaktionszeit der Kautschukgrundmischung abhängt.
  • Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung bereitzustellen, insbesondere für Fahrzeugreifen, durch die die Effizienz verbessert wird. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für Fahrzeugreifen, bereitzustellen, durch das die Kautschukfertigmischung effizienter herstellbar ist.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst sowie die Verwendung der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für die Produktion eines Fahrzeugreifens, mit
    • - einer ersten und einer zweiten Mischeinrichtung, insbesondere einer zweiten diskontinuierlichen Mischeinrichtung, welche jeweils eine Mischkammer und ein Mischaggregat zum Mischen eines sich in der Mischkammer befindenden Materials umfassen, und
    • - eine Übergabeeinrichtung, mittels welcher die Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung direkt mit Material aus der Mischkammer der ersten Mischeinrichtung beschickbar ist,
    und einer dritten Mischeinrichtung umfassend eine Mischkammer und ein Mischaggregat, wobei die dritte Mischeinrichtung mit Material aus der Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung beschikbar ist.
  • Vorteilhafterweise wird die Ausbeute durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erheblich verbessert. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Kautschukfertigmischung in einem Mischdurchgang hergestellt, wobei die Mischung üblicherweise während des Mischdurchgangs nicht abgekühlt wird.
  • Im Sinne der Erfindung weist ein Mischdurchgang zumindest drei Schritte auf, wobei der ersten in der ersten Mischeinrichtung, der zweite Mischschritt in der zweiten Mischeinrichtung und der dritte Mischschritt in der dritten Mischeinrichtung erfolgt. Die drei Mischeinrichtungen können sowohl hintereinander als auch übereinander angeordnet sein. Wesentlich ist, dass in zumindest allen drei Mischeinrichtungen ein Mischprozess erfolgt, der zu einer Kautschukfertigmischung führt. Eine Kautschukfertigmischung weist erfindungsgemäß zumindest Vulkanisationsbestandteile auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Mischeinrichtung in einem Tandemmischer beziehungsweise einem Tandemmischer nachgelagert angeordnet, indem die ersten Mischeinrichtung über der zweiten Mischeinrichtung und die zweite Mischeinrichtung über der dritten Mischeinrichtung angeordnet sind. Vorteilhafterweise erfolgt das Beschicken der Mischeinrichtungen in einen übereinander angeordneten Mischer mithilfe der Schwerkraft.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung besonders zur Herstellung von Kautschukfertigmischungen umfassend Silika und/oder mindestens eine Mehrstufenkautschukmischung geeignet. Vorteilhafterweise führt eine solche Vorrichtung umfassend eine dritte Mischeinrichtung zu einer verbesserten Ausbeute, da die Mischzeiten in den drei Mischeinrichtungen ähnlich lang sind. Es hat sich gezeigt, dass dies insbesondere bei Kautschukfertigmischungen der Fall ist, die Silika oder die mehrere Kautschukmischungsschritte aufweisen. Eine Mehrstufenkautschukmischung ist beispielsweise eine Kautschukmischung, die eine Materialmischung aus der ersten und/oder der zweiten und/oder dritten Mischeinrichtung und/oder eine nachbehandelte Kautschukmischung umfasst.
  • Vorteilhafterweise kann durch das Einmischen einer Mehrstufenkautschukmischung die Zykluszeit (Ausbringung Batch/Zeiteinheit) verkürzt werden, so dass die Ausbeute deutlich verbessert wird.
  • Ferner ist die Übergabeeinrichtung im Sinne der Erfindung so ausgebildet, dass diese Material von der vorherigen Mischeinrichtung in die nachfolgende Mischeinrichtung überführen kann. Beispielsweise kann eine solche Übergabeeinrichtungen eine Klappe umfassen, die im geöffneten Zustand Material durchlässt. Vorteilhafterweise sind die Übergabeeinrichtungen so ausgebildet, dass das Material nicht wesentlich abkühlt.
  • Bevorzugt umfasst die dritte Mischeinrichtung einen Durchlaufmischer oder einen konischen Doppelschneckenmischextruder oder einen Zweiwalzen-Plastifizierer oder einen Planetwalzenextruder. Es hat sich vorteilhafterweise herausgestellt, dass der Durchlaufmischer der Firma Farrel besonders geeignet ist. Ferner hat sich vorteilhafterweise herausgestellt, dass der Zweiwalzen-Plastifizierer der Firma UTH besonders geeignet ist. Der Einsatz eines der beschriebenen Mischaggregate führt vorteilhafterweise zu einer erheblich besseren Effizienz und zu einer verbesserten Ausbeute bei der Herstellung von Kautschukfertigmischungen, insbesondere umfassend Silika oder einer Mehrstufenkautschukmischung.
  • Ferner bevorzugt ist die dritte Mischeinrichtung eine kontinuierliche Mischeinrichtung. Vorteilhafterweise konnte gezeigt werden, dass die Ausbeute der Kautschukfertigmischung verbessert wird, wenn der Mischprozess in der dritten Mischeinrichtung kontinuierlich erfolgt. Dazu ist wesentlich, dass die dritte Mischeinrichtung kontinuierlich mit Material aus der zweiten Mischeinrichtung stammt (vom diskontinuierlichen zu einem kontinuierlichen Mischprozess).
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine zweite Übergabeeinrichtung, mittels welcher die dritte Mischeinrichtung mit Material aus der Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung oder aus einem vor der dritten Mischeinrichtung vorgelagerten Doppelschneckenextruder beschickbar ist. Die zweite Übergabeeinrichtungen verbindet grundsätzlich die zweite Mischeinrichtung mit der dritten Mischeinrichtung oder alternativ die zweite Mischeinrichtung mit einem vorgelagerten Doppelschneckenextruder, wobei der Doppelschneckenextruder lediglich dazu ausgebildet ist, das Material in eine anschließende dritte Mischeinrichtung zu fördern. Ein solcher vorgelagerte Doppelschneckenextruder unterscheidet sich von der dritten Mischeinrichtung dahingehend, dass dieser nicht mischt, sondern das Material lediglich transportiert. Die zweite Übergabeeinrichtungen kann beispielsweise eine Klappe sein, durch die Material hindurch förderbar ist.
  • Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung mindestens eine Zufuhreinrichtung, mit der Material in die erste und/oder zweite und/oder dritte Mischeinrichtung und/oder in die erste und/oder zweite Übergabeeinrichtung zuführbar ist. Die Zufuhreinrichtung kann beispielsweise ein Förderband oder ein Beladeschacht sein. Durch die mindestens eine Zufuhreinrichtung ist die Zufuhr von zusätzlichen Materialien möglich. In die erste Mischeinrichtung erfolgt bevorzugt die Zufuhr mindestens eines Kautschuks und mindestens einer Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Silika, Hilfsmittel, Silane, Öl und was die Mastikationshilfsmittel. In die zweite Mischeinrichtung erfolgt bevorzugt die Zufuhr eines Materials ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem nachbearbeitetem Kautschukmaterial, Ruß und Hilfschemikalien. In die dritte Mischeinrichtung erfolgt bevorzugt die Zufuhr von Vulkanisationsmittel und/oder nachbearbeiteten Kautschukmischungen. Die Zufuhr der zuvor genannten Materialien kann ebenfalls alternativ oder zusätzlich in mindestens eine der Übergabeeinrichtungen erfolgen. Es hat sich vorteilhafterweise gezeigt, dass eine kontrollierte Zufuhr des Materials in die erste und/oder zweite Mischeinrichtung in Zusammenhang mit der dritten Mischeinrichtung, insbesondere mit einer kontinuierlichen dritten Mischeinrichtung, zu einer deutlich verbesserten Ausbeute führt.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Zufuhr der genannten Materialien in die dritte Mischeinrichtung während des Mischvorgangs in der dritten Mischeinrichtung. Es ist ein wesentlicher Vorteil, wenn die Zufuhr während des Mischvorgangs erfolgt, da so die Effizienz und Qualität (Verteilung der Mischung) des gesamten Prozesses gesteigert wird.
  • Weiterhin bevorzugt umfasst die Vorrichtung mindestens eine Steuereinheit zur Steuerung der Verweilzeit des Materials und/oder der Temperatur des Materials in mindestens einer der Mischeinrichtungen und/oder mindestens einer der Übergabeeinrichtungen und/oder mindestens einer der Zufuhreinrichtungen. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, den Prozess dahingehend zu steuern, dass ein kontinuierlicher Mischprozess in der dritten Mischeinrichtung ermöglicht werden kann. Wesentlich ist außerdem, dass das Material zwischendurch nicht abgekühlt, damit der gesamte Mischvorgangs kontinuierlich ablaufen kann. Insbesondere sollte die Temperatur in der dritten Mischeinrichtung nicht die Vulkanisationstemperatur erreichen. Besonders bevorzugt ist die Temperatur in der dritten Mischeinrichtung im Bereich von 100-130 °C.
  • Ferner bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Wiegeeinheit zur Bestimmung des Materialgewichts und/oder einer volumetrische Dosiereinheit in mindestens einer der Mischeinrichtungen und/oder in mindestens einer Übergabeeinrichtungen und/oder in mindestens einer der Zufuhreinrichtungen. Dabei erfolgt die Verwiegung bzw. das volumetrische Dosieren der Materialien außerhalb der Mischkammer. Die Entleerung erfolgt in die Mischkammer oder in der Übergabeeinrichtung Vorteilhafterweise wird das Material vor und während des Zuführens in eine der Mischeinrichtungen abgewogen werden. Denkbar ist, dass die Wiegeeinheit oder die volumetrische und/oder gravimetrische Dosiereinheit mit der Steuereinheit verbunden ist, so dass ein zeitlich gesteuerter Mischvorgang erfolgen kann. Denkbar ist aber auch, dass das Vorbereiten der Materialien manuell (gravimetrisch und/oder volumetrisch) in einem separaten Schritt erfolgt.
  • Weiterhin bevorzugt umfasst die dritte Mischeinrichtung am Ausgang eine Formeinheit zu Finalisierung der Geometrie der Kautschukfertigmischung. Eine solche Formeinheit kann beispielsweise eine Zahnradpumpe sein.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die dritte Mischeinrichtung im Bereich der Eintrittsöffnung eine Einfuhreinheit auf, besonders bevorzugt mindestens einen Stopfer und/oder mindestens ein Zahnradpaar und/oder mindestens einen zwischengeschalteten Doppelschneckenextruder (TSRD), durch welche das Material zusätzlich in die dritte Mischeinrichtung einführbar ist. Eine solche Einfuhreinheit kann zusätzlich vorteilhafterweise einen kontinuierlichen Mischvorgang gewährleisten. Dazu kann die Einfuhreinheit mit der Steuerungseinheit verbunden sein, um die Einfuhr des Materials in die dritte Mischeinheit zu steuern. Denkbar ist ebenfalls, dass die Einfuhreinheit zusätzlich mit der Wiegeeinheit kommunizieren kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für die Produktion eines Fahrzeugreifens,
    • - eine erste und eine zweite Mischeinrichtung, welche jeweils eine Mischkammer und ein Mischaggregat zum Mischen eines sich in der Mischkammer befindenden Materials umfasst,
    • - eine erste Übergabeeinrichtung, mittels welcher die Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung direkt mit Material aus der Mischkammer der ersten Mischeinrichtung beschickbar ist,
    • - eine zweite Übergabeeinrichtung und einen Doppelschneckenextruder, durch den der Doppelschneckenextruder mit Material aus der Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung beschickbar ist,
    • - und eine dritte Mischeinrichtung umfassend eine Mischkammer und ein Mischaggregat, wobei die dritte Mischeinrichtung mit Material aus dem Doppelschneckenextruder beschikbar ist.
  • Denkbar ist, dass in einer solchen Ausführungsform das Material vom Doppelschneckenextruder über ein Förderband in die dritte Mischeinrichtung gefördert wird. Besonders bevorzugt weist eine solche Vorrichtung eine dritte Übergabeeinrichtungen auf, durch welche die dritte Mischeinrichtung beschickbar ist, insbesondere in einem kontinuierlichen Mischprozess.
  • Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung gelöst, insbesondere mit einer beschriebenen Vorrichtung, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    • - Mischen einer Kautschukmischung mit mindestens einer Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Silika, Hilfsmittel, Silane, Öl und Mastikationshilfsmittel in einer ersten Mischeinrichtung zu einer ersten Mischung,
    • - Überführen der ersten Mischung in eine zweite Mischeinrichtung,
    • - Zuführen von mindestens einem Material zur ersten Mischung in die zweite Mischeinrichtung, wobei das Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem nachbearbeitetem Kautschukmaterial, Ruß und Hilfschemikalien,
    • - Mischen der Mischung in der zweiten Mischeinrichtung zu einer zweiten Mischung,
    • - Überführen der zweiten Mischung in eine dritte Mischeinrichtung und
    • - Mischen der Mischung in der dritten Mischeinrichtung zu einer Kautschukfertigmischung, wobei insbesondere kontinuierlich nachgearbeitetes Kautschukmaterial, Vulkanisationsmittel und/oder Hilfsmittel zugesetzt werden.
  • Vorteilhafterweise kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentlich bessere Ausbeute erzielt werden, insbesondere für Kautschukfertigmischungen umfassend Silika und/oder zumindest eine Mehrstufenkautschukmischung. Die Mehrstufenkautschukmischung kann beispielsweise die genannte erste Mischung und/oder zweite Mischung und/oder Kautschukfertigmischung und/oder eine nachbearbeitete Kautschukmischung umfassen. Ein wesentlicher Vorteil bei der Zugabe von nachbearbeiteten Kautschukmischungen ist eine verbesserte Dispersion und/oder Viskosität der Mischung, wodurch sich die Verarbeitbarkeit und letztendlich die Ausbeute verbessert.
  • Hilfsmittel können beispielsweise Weichmacher und/oder Additive und/oder Haftvermittler und/oder andere übliche Hilfsmittel sein. Mastikationshilfsmittel können ferner beispielsweise Oxidationsmittel und/oder Disulfide und/oder Thiophenole und/oder andere sein. Ferner umfassen Hilfschemikalien beispielsweise Alterungsschutzmittel und/oder Vulkanisationsbeschleuniger und/oder -verzögerer.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgen die ersten beiden Verfahrensschritte diskontinuierlich und der dritte Verfahrensschritt kontinuierlich. Dabei wird die Zufuhr von Material in die erste Mischeinrichtung und die zweite Mischeinrichtung so gesteuert, dass die dritte Mischeinrichtung kontinuierlich mit Material beschickt werden kann. Insbesondere bei Kautschukfertigmischungen umfassend Silika und/oder zumindest eine Mehrstufenkautschukmischung ist dies von Vorteil, da die Mischzeiten in den Mischeinrichtungen ähnlich lange sind.
  • Bevorzugt wird Material, das über mindestens eine Zufuhreinrichtung direkt der dritten Mischung in die dritte Mischeinrichtung zugeführt wird, insbesondere Vulkanisationsmittel und/oder nachbearbeite Kautschukmischungen. Wesentlich ist, dass das Material während des Mischvorgangs zugeführt wird. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass die Zufuhr in dosierten Mengen oder Volumen erfolgen kann/sollte, wodurch die Ausbeute verbessert wird. Als Zufuhreinrichtungen können gravimetrische Schnecken- oder Vibrationsdosierer, volumetrisch arbeitende Extruder-Zahnraddosierer etc. dienen.
  • Weiterhin bevorzugt wird die zweite Mischung über eine Einfuhreinrichtung in die dritte Mischeinrichtung eingeführt, bevorzugt über mindestens einen Stopfer und/oder mindestens ein Zahnradpaar und/oder einen zwischengeschalteten Doppelschneckenextruder. Das Einführen von Material über die Einfuhreinrichtung wird besonders bevorzugt so gesteuert, dass die dritte Mischeinrichtung kontinuierlich mischen kann.
  • Ferner bevorzugt erfolgt das Mischen der dritten Mischung zu der Kautschukfertigmischung in einem Durchlaufmischer oder einem konischen Doppelschneckenmischextruder oder einem Zweiwalzen-Plastifizierer oder einem Planetwalzenextruder.
  • Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, wobei die Kautschukfertigmischung Silika oder eine behandelte Kautschukmischung umfasst.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen, die sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beziehen und als solche nicht einschränkend zu verstehen sind. Von der Erfindung mit umfasst sind auch Kombinationen der Merkmale verschiedener Unteransprüche, soweit diese technisch möglich sind, auch wenn sich die Unteransprüche nicht aufeinander beziehen oder wenn diese verschiedenen Anspruchskategorien zugehören. Ferner sind auch Kombinationen von bevorzugten und besonders bevorzugten Ausführungsformen untereinander miteinander kombinierbar, soweit diese technisch möglich sind. Dies gilt auch für die einzelnen Merkmale der nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispiele, soweit diese nicht für den Fachmann als zwingend zueinander gehörig erkennbar sind.
  • Figurenliste
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. In dieser zeigen
    • 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
    • 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer ersten Mischeinrichtung 2, einer zweiten Mischeinrichtung 3 und einer dritten Mischeinrichtung 4, wobei die drei Mischeinrichtungen 2, 3, 4 übereinander angeordnet sind. Die Vorrichtung 1 umfasst außerdem einen ersten Übergabeschacht 5 und einen zweiten Übergabeschacht 6 sowie einen Stempel 7, durch den Material in die erste Mischeinrichtung 2 zuführbar ist und ein Förderband 8, durch welches Material in die zweite Mischeinrichtung 3 zuführbar ist. Die dritte Mischeinrichtung 4 umfasst eine dritte Zufuhreinrichtung 9, durch die Material in den Mischvorgang in die dritten Mischeinrichtung 4 zuführbar ist. Über den Stempel 7 werden mindestens eine Kautschukmischung mit mindestens einer Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Silika, Hilfsmittel, Silane, Öl und Mastikationshilfsmittel in die erste Mischeinrichtung 2 zugeführt. Über das Förderband 8 wird das Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem nachbearbeitetem Kautschukmaterial, Ruß und Hilfschemikalien der zweiten Mischeinrichtung 3 zugeführt. Über eine dritte oder mehrere Zufuhreinrichtung/en 9 werden Vulkanisationsmittel und/oder nachbearbeite Kautschukmischungen in die dritte Mischeinrichtung 4 zugeführt. Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 zwei Stopfer 10, die das Material in die dritte Mischeinrichtung 4 einführen. Die Stopfer 10 sind so ausgebildet, dass diese das Material durch eine Stopfbewegung in die dritte Mischeinrichtung 4 nachschieben. Die Mischeinrichtung 4 weist ferner zwei Walzen auf, durch die das Material am Ende der Mischeinrichtung 4 geformt wird.
  • 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer ersten Mischeinrichtung 2, einer zweiten Mischeinrichtung 3, einem Doppelschneckenextruder 11 und einer dritten Mischeinrichtung 4. Über einen Stempel 7 wird das zu mischende Material in die erste Mischeinrichtung 2 gepresst. Im Anschluss wird die Materialmischung über den ersten Übergabeschacht 5 in die zweite Mischeinrichtung 3 geführt. Über das Förderband 8 können weitere Materialien zugesetzt werden. Im Anschluss der zweiten Mischeinrichtung 3 wird die Materialmischung durch den zweiten Übergabeschacht 6 in den Doppelschneckenextruder 11 geführt. Dieser transportiert die Materialmischung und führt diese auf ein zweites Förderband 12. Vom zweiten Förderband 12 erfolgt die Einspeisung der Materialmischung in die dritte Mischeinrichtung 4 über einen dritten Übergabeschacht 13. Zwei Stopfer 10 fördern das Material zusätzlich in die dritte Mischeinrichtung 4. Während des Mischvorgangs in der dritten Mischeinrichtung 4 werden weitere Zusätze über die dritte Zufuhreinrichtung 9 eingespeist. Dazu zählen beispielsweise Vulkanisationschemikalien und/oder Hilfschemikalien. Am Ende der dritten Mischeinrichtung 4 wird eine Kautschukfertigmischung erhalten.
  • Beispiele für eine Gesamtmisch- und Reaktionszeit einer auf Silika basierten Grundmischung:
    • Beispiel 1: Die Gesamtmisch- und Reaktionszeit einer auf Silika basierten Grundmischung beträgt ca. 360 Sekunden, die aufgeteilt ist auf zwei Mischer mit ca. 200 Sekunden. Die Mischzeit einer Kautschukfertigmischung beträgt ca. 150 Sekunden (kontinuierlich), wobei der Ausstoß für ein Batch somit alle 200 Sekunden erfolgt.
    • Beispiel 2: In einem ersten Schritt zur Herstellung der Kautschukgrundmischung erfolgt die Einarbeitung von Kautschuk, Russ und anderen Zusätzen. Im ersten Mischer beträgt die Mischzeit ca. 150 Sekunden, einem zweiten Schritt zur Herstellung eines Remills im zweiten Mischer ca. 120 Sekunden und die Herstellung einer Kautschukfertigmischung in einem dritten Mischer ca. 150 Sekunden. Der Ausstoß eines Batch erfolgt somit alle 230 Sekunden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    erste Mischeinrichtung
    3
    zweite Mischeinrichtung
    4
    dritte Mischeinrichtung
    5
    erste Übergabeschacht
    6
    zweite Übergabeschacht
    7
    Stempel
    8
    erste Förderband
    9
    dritte Zufuhreinrichtung
    10
    zwei Stopfer
    11
    Doppelschneckenextruder
    12
    zweites Förderband
    13
    dritte Übergabeschacht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0618055 A1 [0003]
    • WO 2017097452 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere für die Produktion eines Fahrzeugreifens, mit - einer ersten und einer zweiten Mischeinrichtung (2, 3), welche jeweils eine Mischkammer und ein Mischaggregat zum Mischen eines sich in der Mischkammer befindenden Materials umfassen, und - eine Übergabeeinrichtung, mittels welcher die Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung (3) direkt mit Material aus der Mischkammer der ersten Mischeinrichtung (2) beschickbar ist, gekennzeichnet durch eine dritte Mischeinrichtung (4) umfassend eine Mischkammer und ein Mischaggregat, wobei die dritte Mischeinrichtung (4) mit Material aus der Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung (3) beschikbar ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Mischeinrichtung (4) einen Durchlaufmischer oder einen konischen Doppelschneckenmischextruder oder einen Zweiwalzen-Plastifizierer oder einen Planetwalzenextruder umfasst.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Mischeinrichtung (4) eine kontinuierliche Mischeinrichtung ist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine zweite Übergabeeinrichtung (6) umfasst, mittels welcher die dritte Mischeinrichtung (4) mit Material aus der Mischkammer der zweiten Mischeinrichtung (3) oder aus einem vor der dritten Mischeinrichtung (4) vorgelagerten Doppelschneckenextruder (11) beschickbar ist.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Zufuhreinrichtung (9) umfasst, mit der Material in die erste und/oder zweite und/oder dritte Mischeinrichtung (2, 3, 4) und/oder in die erste und/oder zweite Übergabeeinrichtung (6) zuführbar ist.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Steuereinheit zur Steuerung der Verweilzeit des Materials und/oder der Temperatur des Materials in mindestens einer der Mischeinrichtungen (2, 3, 4) und/oder mindestens einer der Übergabeeinrichtungen (5, 6, 13) und/oder mindestens einer der Zufuhreinrichtungen (9) umfasst.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Wiegeeinheit zur Bestimmung des Materialgewichts und/oder einer volumetrische Dosiereinheit in mindestens einer der Mischeinrichtungen (2, 3, 4) und/oder in mindestens einer Übergabeeinrichtungen (5, 6, 13) und/oder in mindestens einer der Zufuhreinrichtungen (9) umfasst.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Mischeinrichtung (4) im Bereich der Eintrittsöffnung eine Einfuhreinheit aufweist, insbesondere mindestens einen Stopfer (10) und/oder mindestens ein Zahnradpaar und/oder mindestens ein zwischengeschalteten TSRD, durch welche das Material zusätzlich in die dritte Mischeinrichtung (4) einführbar ist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, insbesondere mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zumindest die folgenden Schritte: - Mischen einer Kautschukmischung mit mindestens einer Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruß, Silika, Hilfsmittel, Silane, Öl und Mastikationshilfsmittel in einer ersten Mischeinrichtung (2) zu einer ersten Mischung, - Überführen der ersten Mischung in eine zweite Mischeinrichtung (3), - Zuführen von mindestens einem Material zur ersten Mischung in die zweite Mischeinrichtung (3), wobei das Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem nachbearbeitetem Kautschukmaterial, Ruß und Hilfschemikalien, - Mischen der zweiten Mischung in der zweiten Mischeinrichtung (3), - Überführen der zweiten Mischung in eine dritte Mischeinrichtung (4) und - Mischen der dritten Mischung in der dritten Mischeinrichtung (4) zu einer Kautschukfertigmischung.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über mindestens eine Zufuhreinrichtung (9) Material direkt der dritten Mischung in die dritte Mischeinrichtung (4) zugeführt wird, insbesondere Vulkanisationsmittel und/oder nachbearbeite Kautschukmischungen.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischen der dritten Mischung zu der Kautschukfertigmischung in einem Durchlaufmischer oder einem konischen Doppelschneckenmischextruder (11) oder einem Zweiwalzen-Plastifizierer oder einem Planetwalzenextruder erfolgt.
  12. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, wobei die Kautschukfertigmischung Silika oder eine behandelte Kautschukmischung umfasst.
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