Compoundier-Technologie für Rubber Compounds

Neben den Thermoplasten und den Duroplasten werden die Elastomere als die dritte wichtige Hauptgruppe der Kunststoffe bezeichnet. Elastomere sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe, deren Glasübergangspunkt sich unterhalb der Raumtemperatur befindet. Die Kunststoffe können sich bei Zug-, Scher- und Druckbelastung verformen, kehren aber danach wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück.

Chemisch gesehen handelt es sich bei Elastomeren um Makromoleküle, welche lediglich durch wenige weitmaschige Vernetzungsbrücken miteinander unumkehrbar verbunden sind. Bei thermoplastischen Elastomeren lassen sich diese Vernetzungsbrücken unter Einfluss von Wärme aufheben, so dass sie ein thermoplastisches Verhalten zeigen. Durch Modifikationen von Rubber Compounds lassen sich Elastomere in massgeschneiderten Härtegraden, Vernetzungsdichten, Einsatztemperaturen herstellen.

Anforderungen an die Compoundierung

Aufgrund von Ausgrabungen in Guatemala ist bekannt, dass schon im 3. Jahrhundert die Maya Kautschuk als Werkstoff kannten. Seitdem 18.Jahrhundert werden immer mehr Anwendungen beschrieben. Das Finden des sogenannten Vulkanisations-Prozess durch Charles Goodyear im 1839 ermöglichte stabile elastische Eigenschaften bei Kälte und Wärme und damit den Durchbruch auch in technischen Anwendungen. Am Anfang des 20. Jahrhunderts gelang deutschen Chemikern das Herstellen von synthetischen Kautschuken.

Die traditionelle Herstellungsmethode für Elastomere ist das Aufbereiten auf Innenmischern oder Walzwerken. Diese etablierten Verfahren bieten Vorteile wie höchste Flexibilität, präzises Offline-Dosieren auch minimalster Rezepturanteile sowie variable Verweil- und Mischzeiten. Limitierungen wie hohe spezifische Energien, Zwischenlagerzeiten und auch Eigenschaftsschwankungen zwischen einzelnen Chargen erlauben jedoch kontinuierlichen Verfahren in der Compoundier-Maschine ihre Vorteile auszuspielen: Uniforme Prozessbedingungen, enge Verweilzeitverteilung und die Integration von Verfahrensschritten gehören zum typischen Stärkenprofil. Die BUSS Rubber Compounds und insbesondere der BUSS Ko-Kneter kann mit einer präzisen Temperaturführung, der Möglichkeit auch hohe Füllstoffanteile exzellent und zugleich schonend zu vermischen sowie flüssige Rezepturanteile wie Weichmacheröle oder auch Reagenzien an der optimalen Position direkt in den Prozessraum einzuspritzen noch zusätzlich punkten.

Der breite Einsatz des BUSS Ko-Kneters als Aufbereitungssystem bei Silikon- und Fluorelastomeren ist schon seit Jahrzehnten bekannt und von den Anwendern hochgeschätzt. In jüngster Zeit ist eine breite Palette von weiteren Anwendungsfeldern in der BUSS Compoundier-Technologie hinzugekommen: Dabei spielen die Integration von Verfahrensschritten, die Erweiterung von Anforderungsprofilen sowie der Einsatz von alternativen Rezepturkomponenten die Hauptrollen.

Nahaufnahme eines Autoreifens als Beispiel die Verwendung von Rubber Compounds

Mit ausgeklügelten Verfahren werden diese hohen Ansprüche aufgenommen und umgesetzt. Im BUSS Technikum können die Verfahren entwickelt, optimiert und auch die ersten Scale-up Schritte mit einem Durchsatz-Faktor von 10 realisiert werden. Gegebenenfalls können zwei BUSS Ko-Kneter Stufen kombiniert werden. Der Druckaufbauschritt wird dabei konsequent vom Aufbereitungsprozess entkoppelt. So können die Verfahrensschritte unabhängig voneinander optimiert werden. Als Druckaufbauorgan wird dabei meist ein angeflanschter Austragsextruder für die Granulierung oder Weiterverarbeitung verwendet. Das aufklappbare Gehäuse des BUSS Ko-Kneters sichert zudem einen schnellen Zugang und hohe Verfügbarkeit des Compoundier-Systems. Der modulare und dadurch anpassbare Aufbau der ganzen Anlage und die breit abgestützte BUSS Verfahrensexpertise machen das BUSS Ko-Kneter System zu einer exzellenten Wahl für das Compoundieren von Elastomeren und Rubber Compounds.

Typisches Compoundier-Anlagenlayout für Rubber Compounds

Typisches Anlagenlayout für Das Aufbereiten von Rubber Compounds

BUSS Compoundiersysteme bieten folgende spezifische Vorteile

  • Hohe Zahl an Mischzyklen
    Auf den mehrflügeligen BUSS Ko-Knetern in der Compoundier-Maschine wird eine hohe Zahl an Mischzyklen erzielt. Die neuen, einzigartigen Schneckengeometrien ermöglichen eine maximale Teilung und Neufaltung der Compounds, mit zahllosen Umschichtungen und hervorragendem Mischen über eine sehr kurze Verfahrenslänge.

  • Hohe Füllgrade erzielbar
    Die BUSS Compoundier-Technologie erlaubt Füllstoffanteile von bis zu 90%, durch das Aufteilen auf 2-3 Zuführpositionen, nutzen von Einspeiseorganen wie Seitenzuführschnecken, gravimetrischer Zuführung von Füllstoffen, Rückwärtsentlüftung und einer hervorragenden Fördereffizienz. Die moderaten Scherraten des Ko-Kneters erlauben eine mühelose Handhabung der hohen Viskositäten, die bei hohen Füllstoffgraden entstehen.

  • Gleichförmige, moderate Scherraten
    Gleichförmige Scherraten ermöglichen ein kontrolliertes Mischen bei tieferen Temperaturen, während nur die erforderliche Scherenergie für die anliegende Verfahrensaufgabe eingeleitet wird. Die enge Scherratenverteilung, im Vergleich zu alternativen Compoundier-Systemen, gewährleistet gleichförmige Scherverläufe für jedes einzelne Partikel. Dies führt zu einer hochwertigen Aufbereitung bei geringerer Energieeinleitung.

  • Enges Temperaturspektrum
    Mit dem BUSS Ko-Kneter kann dank gleichförmiger, moderater Scherraten im ganzen Schneckengang ein enger, definierter Temperaturbereich eingehalten und die Temperaturspitzen anderer Compoundier-Systeme vermieden werden. Dies erlaubt das präzises Einhalten eines engen Temperaturspektrums über die ganze Verfahrenslänge.

  • Entgasung von flüchtigen Bestandteilen
    Flüchtige Stoffe werden in der Regel durch eine Vakuum-Entgasung am Ende des Verfahrensteils oder ergänzend in der Austragseinheit entfernt.  Die hohe Zahl an Mischzyklen, Scherungen und Umschichtungen der BUSS Ko-Kneter-Technologie sorgt für eine kontinuierliche Erneuerung der Compound-Oberfläche. Auf diese Weise können eingetragene Luft oder flüchtige Bestandteile hocheffizient minimiert werden.

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