Continuous mixing of silica based rubber/filler-composites in twin screw extruder

Abstract

Die Fertigungsprozesse von Kautschukmischungen zur Herstellung von Reifenbauteilen beeinflussen wesentlich die Leistung und Qualität der Reifen. Einer der Standardprozesse ist das Mischen von Kieselsäure mit Organosilan und Kautschuk im Innenmischer. Auf Grund der stattfindenden chemischen Reaktion zwischen der Kieselsäure und des Organosilans, durchläuft der Prozess in der Regel mehrere Stufen und ist besonders zeitintensiv. Durch den Einsatz von Rubber/Filler-Composites (RFC) mit silanisierter Kieselsäure und des kontinuierlichen Mischprozess können Mischzeit und Mischenergie deutlich reduziert werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Prinzipien des kontinuierlichen Mischens auf Basis von Versuchen im Doppelschneckenextruder. Es wird dabei das Mischen von RFC basierend auf E-SBR/Kieselsäure/Silan, S-SBR/Kieselsäure/Silan und BR/Kieselsäure/Silan zusammen mit Vernetzungschemikalien untersucht. Es werden die Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern wie Schneckengeometrie, Dosierungsaufbau, Schneckendrehzahl, Durchsatz und Füllgrad und den Mischungs- und Vulkanisateigenschaften (z.B. Füllstoff-Füllstoff Wechselwirkung, Zugfestigkeit und Abrieb) gezeigt. Zum Schluss werden Untersuchungen aus Mischversuchen im Doppelschneckenextruder in einer Kombination mit einem Transfermixextruder und Zahnradpumpe dargestellt. Die zusammengefassten Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das kontinuierliche Mischverfahren eine geeignete und vorteilhafte Technologie zur Herstellung von Kieselsäure gefüllten Kautschukmischungen und Kautschukblends ist. Dabei ist eine Optimierung der Schneckengeometrie und den Verfahrensparametern notwendig. Unter diesen Voraussetzungen kann der kontinuierliche Mischprozess als einstufiger oder zweistufiger Prozess realisiert werden.