DE69319729T2

DE69319729T2 - Verfahren und vorrichtung zum mischen von russ und polymermaterial

Info

Publication number: DE69319729T2
Application number: DE69319729T
Authority: DE
Inventors: Colin Millars Pace Cro Holroyd; Eric Arley End High Le Holroyd
Original assignee: Holroyd Associates Ltd
Current assignee: Holroyd Associates Ltd
Priority date: 1992-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2013-05-21
Also published as: ES2121085T3; EP0642406A1; ATE168317T1; GB9210720D0; WO1993023230A1; JPH07506544A; GB9310405D0; KR100267598B1; AU4082293A; EP0642406B1; US5626806A; DE69319729D1; GB2267092B; GB2267092A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf den Einbau von Ruß, normlerweise zusammen mit anderen Füllstoffen, in eine polymeres Material wie natürliches und synthetisches Gummi als Teil der Verbindungsprozedur.
Wie viele Jahre bekannt ist, muss natürliches oder synthetisches Gummi einer intensiven Bearbeitung ausgesetzt werden, um es vor der Vulkanisierung weicher und geschmeidiger zu machen. Es ist auch viele Jahre bekannt, dass, um seine Merkmale zu verbessern, insbesonders seine Zugfestigkeit, und um es für die Herstellung von Gegenständen wie pneumatischen Reifen geeignet zu machen, Füllstoffe in der Mischung eingebaut und verteilt werden müssen, wobei der Hauptfüllstoff betreffs des benutzten Gewichtsanteils und der wichtigste betreffs seiner Wirkung auf die Merkmale der Verbindung Ruß ist.
Hergestellter teilchenförmiger Ruß nimmt die Gestalt von Gruppen von verschmolzenen Teilchen an, die als "Primäraggegat" bekannt sind. Die Gruppen sind in Ketten auch loser miteinander verbunden, die "Struktur" des Füllstoffs genannt werden. Erfolgreicher Einbau erfordert, dass ein so hoher Anteil wie möglich der Leerräume, die zwischen den Teilchen einer Gruppe bestehen, mit Polymer gefüllt wird, und erfolgreiches Vermischen erfordert, dass die Ketten wenigstens bis auf ein gewisses Ausmaß aufgebrochen sind, um eine Verteilung der Gruppen oder der aufgebrochenen Ketten in dem Körper des Polymers zu erreichen, die so gleichmässig wie möglich ist. Zur gleichen Zeit sollte die Behandlung nicht so sein, dass sie einen hohen Anteil der Gruppierungen von Teilchen zerstört, da man annimmt, dass die Verschmelzung oder Schweißungen zwischen diesen die notwendige Verstärkung der Veibindung liefert.
Bisher sind die Verfahren des Füllstoffeinbaus, der Vermischung und der Homogenisierung, und der Mischung oder Knetung gleichzeitig durchgeführt worden indem die heterogene Mischung von Polymerteilchen, Ruß und anderen erwünschten Füllstoffen einer intensiven Bearbeitung ausgesetzt wurde, z.B. durch Geben davon zwischen gegenüberliegende, sich entgegengesetzt drehenden Walzen einer Mühle oder durch Drängen davon durch speziell geformte Schnecken. Die intensive Bearbeitung der Mischung erzeugt beträchtliche Wärme - typischerweise mehr als 170 Grad Celsius - ausreichend, um das Polymer zu plastifizieren. Die erkannte Lösung betreffs schlechten Einbaus oder Verteilung ist, das Mischverfahren zu wiederholen, wobei derselbe Satz der Mischung wiederholt einer intensiven Bearbeitung ausgesetzt wird, so dass die Mischung einer längeren Mischungsprozedur ausgesetzt wird. Dieses führt selbstverständlich zu einem hohen Energieverbrauch.
Die vorliegende Erfindung schreitet von der Erkenntnis aus, dass Plastifizieren des Polymers dem Ziel des Füllstoffeinbaus und der gleichförmigen Füllstoffverteilung entgegenwirkt. Nach der vorliegenden Erfindung sind die Schritte des Füllstoffeinbaus und der -verteilung von nachfolgenden Behandlungen der Mischung wie Vermischen Mahlen, oder Auswalzen getrennt und werden bei viel tieferen Temperaturen durchgeführt. Folglich bleiben die Polymerteilchen wenigstens bei der Stufe des Einbaus relativ hart, und ihre Härte wird in dem Einbauverfahren benutzt, indem eine Quetschwirkung zwischen den Polymerteilchen und dem Füllstoffprimäraggregat verusacht wird. Das Phänomen der Quetschung wird umso weniger auftreten, je näher die Polymerteilchen bei ihrer Plastifizierungstemperatur liegen. Man glaubt, dass dieses der Grund ist, warum bestehende Mischungsprozeduren für das Erreichen von ausreichendem Einbau und Verteilung der Füllstoffe relativ unwirksam sind, und warum einfaches Wiederholen oder Verlängern der Mischungsprozedur von der optimalen Lösung weit entfernt und auch energieverschwendend ist.
Ein weiterer bedeutender Vorteil des Durchführens des Einbaus des Rußes und anderer Füllstoffe bei Temperaturen, die ziemlich unter der Plastifizierungstemperatur des Polymers liegen, ist das Vermeiden der Verschlechterung oder Anvulkanisierung des Polymers, das in konventionellen Verfahren auftreten kann, und insbesonders das Vermeiden der Schrumpfüng, die auftritt, wenn eine Polymervorform oder ein Gegenstand mit hoher Temperatur abgekühlt wird. Dieses Phänomen der Schrumpfüng macht hohe Qualitätskontrolle in konventionellen Verfahren sehr schwierig, und da man annimmt, dass Schrumpfüng dem Temperaturunterschied proportional ist, dem das Polymer ausgesetzt ist, nimmt man an, dass die Tieftemperaturprozedur sie im wesentlichen beseitigen wird.
Weiterhin nimmt man an, dass die relative niedrige Energieanforderung für Tiefiemperatureinbau, oder Tieftemperatureinbau und nachfolgender Desagglomeration eine relativ verringerte Herstellungsrate mehr als ausgleichen wird. Dieses kann durch die Benutzung von zusätzlichen Maschinen ausgeglichen werden, ohne dass die Gesamtenergieanforderung einer konventionellen Mischmaschine wie einem Banbury-Mischer oder einem kontinuierlichen Mischer überschritten wird.
Daher liefert die vorliegende Erlindung in einem ihrer Gesichtspunkte ein Verfahren zum Einbau eines Primäraggegats aus Ruß in ein polymeres Material, das umfasst, eine lose, voher nicht bearbeitete Zumischung des Rußes und der Kügelchen aus Polymer einer Scher- und Quetschwirkung zwischen sich relativ bewegenden Hammer- und Ambosskomponenten atiszu setzen, so dass der Ruß in das Polymer unter Bedingungen eingebaut wird, die so gesteueil sind, dass das Polymer während der Einbauprozedur im wesentlichen unter seiner Plastifizierungstemperatur bleibt.
Da das Polymer relativ hart bleibt, wird eine Quetschwirkung zwischen ihm und dem Ruß ermöglicht. Im Gegensatz dazu, wenn das Polymer von Wärme erweicht wird, dann wird die Quetschwirkung nicht wirksam auftreten.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren Herstellen einer Strömung der leicht zusammengedrückten Zumischung an einer Ambossoberfläche vorbei, die schräg zu der Strömungsrichtung liegt, und relatives Bewegen eines stumpfen Hammerwerkzeugs quer zu der Strömungsrichtung in der Nähe der Ambossoberfläche, so dass die Zumischung zwischen dem Hammerwerkzeug und der Ambossoberfläche gequetscht wird.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise Herstellen einer Strömung der Zumischung entlang eines Schneckentransportgeräts und Quetschen der Zumischung zwischen Endflächen eines Mahlwerkzeugs, das sich mit der Schnecke dreht, und ortsfesten Gliedern, die neben den Endflächen in einer peripher beabstandeten Reihe um die Schneckenwelle angeordnet sind.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise den weiteren Schritt des Aussetzens der gequtschten Mischung auf eine zweite, desaggiomerierende Quetschwirkung zwischen sich relativ bewegenden Hammer- und Ambosskomponenten unter Bedingungen, die so gesteuert sind, dass das Polymer während der Desagglomerationsprozedur unter seiner Plastifizierungstemperatur bleibt.
Eine Strömung der eingebauten Mischung wird vorzugsweise hergestellt, um an einer Ambossoberfläche, die schräg zu der Strömungsrichtung ist, entlanzugehen, und das Verfahren umfasst vorzugsweise, ein stumpfes Hammerwerkzeug quer relativ zu der Strömungsrichtung in der Nähe der Ambossoberfläche zu bewegen, so dass die eingebaute Mischung zwischen dem Hammerwerkzeug und der Ambossoberfläche gequetscht wird.
Die Strömung der eingebauten Mischung hat vorzugsweise ungefähr die halbe Geschwindigkeit der Strömung der Ticht eingebauten Zumischung.
Zwei Strömungen der nicht eingebauten Zumischung können in der eingebauten Mischung verbunden werden.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise, die desagglomerierte Mischung einer letzten Quetschwirkung zwischen sich relativ bewegenden Hammer- und Ambosskomponenten nach der Zugabe von letzten Zugabestoffen zu der desagglomerierten Mischung auszusetzen.
Die desagglomerierte Mischung kann zerkleinert werden, um Ausgangsmaterial herzustellen. Andererseits kann die desagglomerierte Mischung zu Auswalzmühlen gegeben werden, und danach zu einer Vorrichtung für die Extrusion und Vulkanisierung von polymeren Gegenständen.
Die Vorrichtung zur Benutzung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ein Schneckengehäuse mit einem im allgemeinen zylindrischen Gefäß, das im wesentlichen von einer einzigen Einbauschnecke gefüllt ist, die sich ihm entlang erstreckt, einen Fülltrichter in dem Gebiet eines Endes des Schneckengehäuses, und in dem Gebiet seines anderen Endes eine Einbauscher- und -quetschanordnung, die eine Reihe von Scher- und Quetschwerkzeugen umfasst, die in dem Weg des Materials angeordnet sind, welches an dem Schneckengefäß entlanggeht, wobei die Schnecke eine Mahlwerkzeugkomponente neben den Werkzeugen hat, und die Anordnung derart ist, dass die Zumischung zwischen benachbarten Oberflächen des Mahlwerkzeugs und der Werkzeuge, die sich relativ zueinander in einer Richtung quer zu der Strömungsrichtung der Zumischung entlang des Schneckengefäßes bewegen, gequetscht wird, wobei das Mahlwerkzeug vorzugsweise Zähne hat, die in einem peripher beabstandeten Verhältnis von der Schneckenwelle hervorragen, um dazwischen parallele Kanäle zu definieren, die mit Bezug auf die Achse der Welle schräg sind, wobei die Zähne jeweils an ihrem Stromabende Haupt- und Nebenendflächen haben, die einen stumpfen Winkel miteinander bilden und spitze Winkel mit einer Ebene, zu der die Achse der Welle senkrecht ist, wobei jedes Werzeug im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt hat, um den Hauptendoberflächen der Zähne eine Ecke zu zeigen, während die letztgenannten sich dem Werkzeug nähern, wobei die Anordnung derart ist, dass die Zumischung in den sich fortschreitend verringernden Spalt zwischen einer Werkkzeugecke und einer Hauptmahlwerkzeugendoberfläche, die sich ihr nähert, gequetscht wird, während das Mahlwerkzeug sich mit der Schneckenwelle dreht.
Eine zweite, ähnliche Mahlwerkzeuganordnung kann vorgesehen werden, die sich mit der Schneckenwelle auf der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugreihe zu der zuerst genannten Mahlwerkzeuganordnung dreht.
Eine Desagglomerationsschnecke kann über dem Ausgabeende der Einbauschnecke angeordnet sein, um die von der letztgenannten hergestellte Quetschmischung aufzunehmen, wobei die Desagglomerationsschnecke an einer Stelle, die stromab von der Verbindung mit der Einbauschnecke beabstandet ist, eine Desagglomerationsscher- und -quetschanordnung hat, die Hammer- und Ambosskomponenten ähnlich wie die der Einbauscher- und -quetschanordnung umfasst.
Dieselbe Desagglomerationsschnecke kann über den Ausgabeenden von zwei ähnlichen Einbauschnecken angeordnet sein, wobei alle Schnecken Gefäße mit ähnlichen Durchmessern haben, und Antriebsmittel für die Schnecken können so angeordnet sein, dass die Desagglomerationsschnecke sich mit der halben Geschwindigkeit von jeder Einbauschnecke dreht.
Die Desagglomerationsscher - und -quetschanordnung kann zwei Reihen der Werkzeuge umfassen, die von einer doppelendigen Mahlwerkzeugkomponente getrennt sind.
Eine letzte Scher- und quetschanordnung kann stromab von der Desagglomerationsscher- und -quetschanordnung angeordnet sein, und ein Einspritzgerät für letzte Zugabestoffe kann zwischen der Desagglomerationsscher- und -quetschanordnung und der letzten Scher- und Quetschanordnung angeordnet sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielsweise mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen;
Figur 1 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist,
Figur ein Schnittaufriss entlang der Linie II-II von Figur 1 ist,
Figur 3 das Gebiet III der Ausrüstung von Figur 1 in größerem Maßstab und mit fortgeschnittenen Teilen zeigt,
Figur 4 eine Ansicht entlang Linie IV-IV von Figur 3 ist, und
Figur 5 eine Ansicht entlang Linie V-V von Figur 3 ist.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung umfasst zwei ähnliche Einbauschnecken 10 und 10A, die mit rechten Winkeln in eine Desagglomerationsschnecke 12 speisen. Die Einbauschneckenanordnungen 10 und 10A haben entsprechenden Fülltrichter über Öffnungen 14 und 14A an Stellen entfernt von der Desagglomerationsschnecke 12. Der Fülltrichter der Schnecke 10 wird bei 13 in Figur 2 gezeigt, und es wird klar sein, dass die Einbauschnecke 10A einen ähnlichen Fülltrichter über ihrer Öffnung 14A hat.
Jede Einbauschnecke 10 und 10A hat an Stellen näherbei der Desagglomerationsschnecke 12 hat eine entsprechende Scher- und Quetschanordnung 15 und 15A. Auf ihr Stromabende hinzu hat die Desagglomerationsschnecke 12 zuerst eine doppelte Scher- und Quetschanordnung 16 und dann eine letzte, halbe Scher- und Quetschanordnung 17. Jede dieser Scher und Quetschanordnungen 15, 15A, 16 und 17 ist aus ähnlichen Hammer- und Ambosskomponenten hergestellt, wobei die dei Anordnung 16 am deutlichsten in Figuren 3, 4 und 5 dargestellt sind.
Jede der Schnecken 10, 10A und 12 hat eine entprechende Antriebsanordnung 18, 19, 20 an ihrem Stromaufende. Die Desagglomerationsschnecke 12 entlässt an ihrem Stromabende zu Maschinen 21 für die weitere Verarbeitung der Mischung wie Auswalzmühlen und Extruder. Andererseits kann das Produkt der Deasagglomerationsschnecke 12 zerkleinert werden, um ein Ausgangsmaterial für einen konventionellen Mischer wie einen Banbury-Mischer herzustellen.
Eine lose Zumischung von "rohen" (d.h. nicht vorher einer Bearbeitung wie Zerknetung ausgesetzt) nicht vulkanisierten Polymerkügelchen und Rußprimäraggregat in ungefähr gleichen Gewichtsverhältnissen wird in den Fülltrichter 13 eingeführt. Ein sich drehendes Füllgerät 22 hilft der Schwerkraft dabei, die Zumischung durch die Öffnung 14 zu der Schnecke 10 zu geben. Der konstante Steigungsgang 23 der Schnecke 10 und die konstanten Ausmessungen des Raums 24 zwischen der Welle 25 der Schnecke und der internen Bohmng 26 des Gehäuses 27 der Schnecke sind gestaltet, um sicherzustellen, dass die Zumischung nur leicht verdichtet und zusammengedrückt wird, während sie von der Schnecke transportiert wird, und folglich, dass wenigstens stromab von der Scher- und Quetschanordnung 15 die Temperatur der Zumischung sich nicht sehr viel über die Umgebungstemperatur erhöht. Dieses kann weiterhin durch den Durchgang von Kühlwasser durch Mäntel 28 sichergestellt werden, die das Schneckengehäuse 27 umgeben. Das Gehäuse 29 der Desagglomerationsschnecke 12 kann ähnlich mit Längsbohrungen 30 für den Durchgang von Kühlwasser versehen werden.
Nach Durchgang durch die Scher- und Quetschanordnungen 15 und 15A werden die Ausgaben der Mischungen von den Schnecken 10 und 10A von der Desagglomerationssclinecke 12 aufgenommen und durch die doppelte Scher- und - quetschanordnung 16 gegeben. Öle, Teere, und Wachse werden bei 31 eingespritzt, und danach wird die Mischung der letzten, halben Scher- und Quetschanordnung 17 ausgesetzt, bevor sie von der Schnecke 12 austritt.
Das Verfahren des Einbaus, das von den Schnecken 10 und 10A durchgeführt wird, tritt mit der Hälfte der Geschwindigkeit des Verfahrens der Desagglomeration auf, die von der Schnecke 12 durchgeführt wird. Deswegen wird die einzige Desagglomerationsschnecke 12 von zwei ähnlichen Einbauchnecken gespeist. Die Schnecken 10 und 10A werden von ihren Getrieben 18 und 19 mit derselben Geschwindigkeit gedreht, die die Hälfte derjenigen ist, mit der die Schnecke 12 von ihrem Getriebe 20 gedreht wird.
Wie vorher angedeutet wurde, sind alle Scher- und Quetschanordnungen 15, 15A, 16 und 17 aus ähnlichen Komponenten hergestellt. Nur die Scher- und Quetschanordnung 16 ist dargestellt und wird genau beschrieben, aber man wird verstehen, dass die anderen dieselben Merkmale haben. Im wesentlichen umfasst jede Scher- und Quetschanordnung ein stromauf liegendes Mahlwerkzeug 32, das als ein Amboss wirkt, der sich neben einer Reihe von peripher beabstandeten Stiften 34 dreht, die jeweils als ein Hammer wirken. Alle Stifte 34 von jeder Reihe 33 davon sind in derselben Ebene, zu der die Achse der zugeordneten Schnecke senkrecht ist. Das innere, arbeitende Ende 35 von jedem Stift 34 hat eine geringe Verjüngung in ihrem Längsschnitt, ist aber in ihrem Querschnitt rechteckig, um dem benachbarten, sich relativ drehenden Mahlwerkzeug 32 oder den Mahlwerkzeugen zwischen einer flachen Fläche 36, die dem Mahlwerkzeug gezeigt wird, und einer flachen Fläche 37, die der Mischung gegenüberliegt, die von dem Mahlwerkzeug extrudiert wird oder in es eintritt, eine Ecke zu zeigen.
Die doppelte Desagglomerationsschnecke 12 umfasst ein erstes stromauf liegendes Mahlwerkzeug 32, ein mittleres, doppelendiges Mahlwerkzeug 38 und ein stromab liegendes Mahlwerkzeug 39. Jede einer Reihe 33 von Stiften gezeigte Mahlwerkzeugfläche ist ähnlich, und die folgende Beschreibung der Mahlwerkzeuge 38 und 39 der Desagglomerationsschnecke 12 bezieht sich gleichermaßen auf alle anderen Mahlwerkzeuge 32. Jedes Mahlwerkzeug wie 38 ist ein Teil der zugeordneten Schnecke, in der der Gang von Kanälen 40 ersetzt wird, die sägezahnartige Zähne 41 trennen, die sich von der Welle der Schnecke erstrecken und sich damit drehen. Die Zähne 41 sind so gestaltet, dass die Kanäle 40, die mit Bezug aufeinander parallel sind, mit einem spitzen Winkel zu Ebenen liegen, die die Achse der Welle enthalten. Jeder Zahn 41 hat an seinem Ende näher an der zugeordneten Reihe 33 von Stiften eine schräge Hauptfläche 42 und eine schräge Nebenfläche 43, diese schrägen Flächen stellen spitze Winkel mit einer Ebene her, zu der die Achse der Schneckenwelle senkrecht ist. Die schräge Hauptfläche 42 von jedem Zahn 41 ist in dem Drehungssinn der Schnecke die vorangehende, und die Nebenfläche ist die nachfolgende. So wird von jedem Kanal 40 austretendes Material zwischen einer schrägen Hauptfläche 42 eines Zahns 41 und der Ecke zwischen Flächen 35 und 36 des Stifts 34, der die Mischung als nächstes antrifft, gequetscht, während das Mahlwerkzeug sich dreht. Das gequetschte Material geht dann zwischen den Stiften entlan. In allen Fällen außer der halben Scher- und Quetschanordnung 17 trifft das Material dann entweder ein stromab liegendes Mahlwerkzeug 39 an, oder, in dem Fall der Scher- und Quetschanordnung 16, zunächst ein doppelendiges mittleres Mahlwerkzeug 38, gefolgt von einer zweiten Reihe 33 von Stiften. Material, das von einer Stiftreihe 33 stromab zu einem mittleren oder stromab liegenden Mahlwerkzeug 38 oder 39 geht, wird derselben Quetschwirkung zwischen schrägen Hauptflächen des Mahlwerkzeugs und den Ecken der Stifte ausgesetzt, wie wenn es von einem Mahlwerkzeug zu den Stiften geht, d.h. den Stiftecken, die als "Hämmer" wirken, die die Mischung gegen die schrägen Hauptflächen, die "Ambosse" darstellen, quetschen.
Man wird zu schätzen wissen, dass irgendeine ausgewählte Kombination von Mahlwerkzeugen und Stiftreihen wo auch immer erwunscht entlang der Länge von jeder Schnecke 10, 10A und 12 angeordnet werden kann. Die dargestellten Kombinationen sollen den notwendigen Einbau und die Desagglomeration erreichen, ohne die Mischung einer Bearbeitung auszusetzen, wie ihre Teperatur unannehmbar zu erhöhen. Man findet, dass die Mischung eine Maximaltemperatur von ungefähr 40 Grad Celsius erreicht, während die Einbauscher- und quetschanordnungen 15 und 15A durchquert werden. Die Temperatur der Mischung kann sich auf 60 bis 70 Grad Celsius erhöhen, während sie die Scher- und Quetschanordnungen 16 und 17 der Desagglomerationsschnecke 12 durchquert, dieses ist aber für die schon eingebaute Mischung akzeptierbar, und liegt immer noch gut unter der Temperatur, bei der das Polymer plastifizieren würde oder Wärmeverschlechterung erleiden würde.
Während des Durchgangs durch die anfänglichen Einbauscher- und quetschanordnungen 15 und 15A der Binbauschnecken 10 und 10A wird die Struktur von vereinigten Gruppierungen von Rußteilchen bis auf ein Ausmaß zerbrochen, sie bleibt aber größtenteils intakt, während die Quetschwirkung die Durchdringung des Polymers in die Leerräume der verbleibenden vereinigten Gruppierungen von Rußteilchen ergibt. In der Mischung auf der Stromabseite von jeder Scher- und Quetschanordnung 15 und 15A gibt es sehr wenig freies, nicht eingebautes Ruß, die Verteilung des Rußes durch den Polymerkörper, insbesonders freie Rußteilchen in der Gestalt von Staub, ist aber noch nicht ausreichend glatt oder gleichförmig. Die Wirkung der Desagglomerationsschnecke 12 ist der Vermischung gleich, da das weitere Scheren und Quetschen der eingebauten Mischung eine weitere Verringerung der Rußstruktur verursacht, aber wiederum, ohne sie zu zerstören. Wichtiger ist, dass Rußstaub gleichförmig durch die Mischung verteilt wird, um schwache Stellen zu vermeiden.
Es wird offensichtlich sein, dass die Anordnungen von Mahlwerkzeugen und Stiften, die jede Scher- und Quetschanordnung bilden, beträchtlich verändert werden können, während sie denselben Zweck erfüllen. Individuelle Stifte 34 werden bevorzugt, da sie zum Reinigen und zur Ausbesserung individuell entfernt werden können, es ist aber klar, dass feste Anschlagstellen auf dem Inneren der Bohrung der zugeordneten Schnecke gleichermaßen dienlich sein würden. Andererseits kann jede Reihe 33 von Stiften von einer "Hammer"anordnung ersetzt werden, die sich neben einer "Amboss"mahlwerkzeuganordnung dreht, die sich nicht mit der Welle der Schnecke dreht, aber in dem Schneckengehäuse ortsfest ist. Zur Scherung und Quetschung der Mischung an den angezeigten Stellen, oder irgendeiner anderen ausgewählten Stelle kann irgendein Werkzeug benutzt werden, das eine stumpfe Arbeitsfläche quer zu der Strömungsrichtung der Mischung durch die Schnecke in Kombination mit einer benachbarten "Amboss"fläche zeigt, wobei die "Hammer-" und "Amboss"flächen sich relativ in eine Richtung quer zu der Strömungsrichtung der Zumischung oder Mischung bewegen und gestaltet sind, um die erwünschte Quetsch- (im Gegensatz zu Schneid) wirkung zu erreichen.

Claims

1. Verfahren zum Einbau eines Primäraggegats aus Ruß in ein polymeres Material, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst, eine lose, voher nicht bearbeitete Zumischung des Rußes und der Kügelchen aus Polymer einer Scher- und Quetschwirkung zwischen sich relativ bewegenden Hammer- (34) und Amboss- (32) komponenten auszusetzen, so dass der Ruß in das Polymer unter Bedingungen eingebaut wird, die so gesteuert sind, dass das Polymer während der Einbauprozedur im wesentlichen unter seiner Plastifizierungstemperatur bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Herstellen einer Strömung der leicht zusammengedrückten Zumischung an einer Ambossoberfläche (42) vorbei, die zu der Strömungsrichtung schräg ist und ein stumpfes Hammerwerkzeug (34) quer relativ zu der Richtung der Strömung in die Nähe der Ambossoberfläche (42) bewegt, so dass die Zumischung zwischen dem Hammerwerkzeug (34) und der Ambossoberfläche (42) gequetscht wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Herstellen einer Strömung der Zumischung entlang einem Schneckentransportgerät (10, 10A) und Quetschen der Zumischung zwischen Endflächen eines Mahlwerkzeugs (32), das sich mit der Schnecke (25) und ortsfesten Gliedern (34) dreht, die neben den Endflächen in einer peripher beabstandeten Reihe (33) um die Schneckenwelle (25) angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass es den weiteren Schritt umfasst, die gequetschte Mischung einer zweiten, desagglomerierenden Quetschwirkung zwischen sich relativ bewegenden Hammer- (32) und Amboss- (34) komponenten unter Bedingungen auszusetzen, die so gesteuert sind, dass das Polymer während der Desagglomerationsprozedur im wesentlichen unter seiner Plastifizierungstemperatur bleibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst, eine Strömung der eingebauten Mischung an einer Ambossoberfläche (42) vorbei herzustellen, die zu der Strömungsrichtung schräg ist und ein stumpfes Hammerwerkzeug (34) quer zu der Strömungsrichtung in der Nähe der Ambossoberfläche (42) relativ bewegt, so dass die eingebaute Mischung zwischen dem Hammerwerkzeug (34) und einer Ambossoberfläche (42) gequetscht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrate der eingebauten Mischung bei ungefähr der Hälfte der Strömungsrate der nicht eingebauten Zumischung liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Strömungen dei nicht eingebauten Zumischung in der eingebauten Mischung verbunden sind.

8. Verfahren nach einem der Anspruche 4 - 7 und dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst, die desagglomerierte Mischung einer letzten Quetschwirkung zwischen sich relativ bewegenden Hammer- (32) und Amboss- (34) komponenten nach der Zugabe von letzten Zugabestoffen zu der desagglomerierten Mischung auszusetzen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 8, dadurch gekennzeichnet dass es umfasst, die desagglomerierte Mischung zu zerkleinern, um Ausgangsmaterial herzustellen.

10. Verfahren nach einem der Anspruche 4 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst, die desagglomerierte Mischung zu Auswalzmühlen (21) zu geben, und danach zu einer Vorrichtung zur Extrusion und Vulkanisierung von polymeren Gegenständen.

11. Vorrichtung zur Benutzung des Verfahrens, das in einem der vorhergehenden Anspruche beansprucht wird, gekennzeichnet durch ein Schneckengehäuse mit einem im allgemeinen zylindrischen Gefäß (26), das im wesentlichen von einer einzigen Einbauschnecke (10, 10A) gefüllt ist, die sich ihm entlang erstreckt, einen Fülltrichter (13) in dem Gebiet eines Endes des Schneckengehäuses, und in dem Gebiet seines anderen Endes eine Einbauscher- und -quetschanordnung (15, 15A), die eine Reihe (33) von Scher- und Quetschwerkzeugen (34) umfasst, die in dem Weg des Materials angeordnet sind, welches an dem Schneckengefäß (26) entlanggeht, wobei die Schnecke eine Mahlwerkzeugkomponente (32) neben den Werkzeugen (34) hat, und die Anordnung derart ist, dass ein wesentliches Teil der Zumischung zwischen benachbarte Oberflächen (42) des Mahlwerkzeugs (32) und der Werkzeuge (36,37), die sich relativ zueinander in einer Richtung quer zu der Strömungsrichtung der Zumischung entlang des Schraubgefäßes (26) bewegen, gequetscht wird, wobei das Mahlwerkzeug (32) Zähne (41) hat, die in einem peripher beabstandeten Verhältnis von der Schneckenwelle (25) hervorragen, um dazwischen parallele Kanäle (40) zu definieren, die mit Bezug auf die Achse der Welle (25) schräg sind, wobei die Zähne (41) jeweils an ihrem Stromabende Haupt- (42) und Neben- (43) endflächen haben, die einen stumpfen Winkel miteinander bilden und spitze Winkel mit einer Ebene, zu der die Achse der Welle senkrecht ist, wobei jedes Werzeug (34) im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt hat, um den Hauptendoberflächen (42) der Zähne (41) eine Ecke (36,37) zu zeigen, während die letztgenannten sich dem Werkzeug (34) näherr, wobei die Anordnung derart ist, dass die Zumischung in den sich fortschreitend verringernden Spalt zwischen einer Werkkzeugecke (36,37) und einer Hauptmahlwerkzeugendoberfläche (42), die sich ihr nähert, gequetscht wird, während das Mahlwerkzeug (32) sich mit der Schneckenwelle (25) dreht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 und gekennzeichnet dadurch, dass sie eine zweite, ähnliche Mahlwerkzeuganordnung (39) umfasst, die sich mit der Schneckenwelle (25) auf der gegenüberliegenden Seite der Werkzeugreihe (33) von der zuerst erwähnten Fräswerkzeuganordnung (32) dreht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass sie eine Desagglomerationsschnecke (12) umfasst, die über dem Ausgabeende der Einbauschnecke (10) angeordnet ist, um die von der letztgenannten hergestellte gequetschte Mischung aufzunehmen, wobei die Desagglomerationsschnecke (12) an einer Stelle, die stromab von der Verbindung mit der Einbauschnecke (10) beabstandet ist, eine desagglomerierende Scher- und Quetschanordnung (16) hat, die Hammer- (32) und Amboss- (34) komponenten ähnlich wie diejenigen der Einbauscher- und quetschanordnung (10) hat.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Desagglomerationsschnecke (12) über den Ausgabeenden von zwei ähnlichen Einbauschnecken (10, 10A) angeordnet ist, wobei alle Schnecken Gefäße (26) mit ähnlichen Durchmessern haben, und ein Antriebsmittel (18,19,20) für die Schnecken (10,10A,12) so angeordnet ist, dass die Desagglomerationsschnecke (12) sich mit der halben Geschwindigkeit von jeder Einbauschnecke (10,10A) dreht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Desagglomerationsschnecken- (12) scher- und quetschanordnung (16) zwei Reihen (33) der Werkzeuge (34) umfasst, die von einer doppelendigen Mahlwerkzeugkomponente (38) getrennt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Anspruche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine letzte Scher- und Quetschanordnung (17) stromab von der Desagglomerationsscher- und -quetschanordnung (16) angeordnet ist, und ein Einspritzgerät für letzte Zugabestoffe zwischen der Desagglomerationsscher und -Quetschanordnung (16) und der letzten Scher- und Quetschanordnung (17) angeordnet ist.