Kontinuierliche Aufbereitung von Silica gefüllten Kautschukmischungen im Doppelschneckenextruder

Hao, Da; Lehnert, Werner; Haberstroh, Edmund

doi:HT018620416

Kontinuierliche Aufbereitung von Silica gefüllten Kautschukmischungen im Doppelschneckenextruder = Continuous compounding of silica filled rubber in twin screw extruder

Hao, Da

2015

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Da Hao

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2015

UmfangGetr. Zählung : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Haberstroh, Edmund (Thesis advisor) ; Lehnert, Werner (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2015-03-09

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-016612
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/465306/files/465306.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/465306/files/465306.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Doppelschneckenextruder (frei) ; Extruderkaskade (frei) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Kontinuierliche Aufbereitung (frei) ; Payne-Effekt (frei) ; Payne-effect (frei) ; Silanisierung (frei) ; continuous compounding (frei) ; extruder cascade (frei) ; silanisation (frei) ; twin screw extruder (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Im Rahmen der vorgestellten Forschungsarbeit wird die kontinuierliche Aufbereitung von Silicamischungen mit in-situ Silanisierung auf dichtkämmenden gleichlaufenden Doppelschneckenextruder untersucht. Im Hinblick auf die Erzielung eines hohen Dispergier- und Silanisierungsgrades sowie der Entfernung der Kondensationsprodukte aus dem Aufbereitungsprozess weist der Doppelschneckenextruder als alternatives Aufbereitungsaggregat zur Herstellung von Silicamischungen große Vorteile gegenüber dem Innenmischer auf. Für eine vereinfachte Versuchsmischung, die nur Silica aber keinen Ruß als Füllstoff enthält, kann die Frage des vollständigen Ablaufs des Silanisierungsprozesses für den Ø 44 mm-Extruder positiv beantwortet werden. Zeit- und Temperaturführung sind die entscheidenden Einflussfaktoren beim Mischprozess. Die Prozessentwicklung wird stark durch Zielkonflikte bestimmt. Bei der kontinuierlichen Aufbereitung mit Extruderkaskaden sind vollständige Silanisierung und gute Silicadispersion sicherzustellen. Die Reihenfolge der Schritte hat einen starken Einfluss auf die Mischungseigenschaften. Es ist verfahrenstechnisch wichtig, dass die Silanisierungsreaktion am Anfang des Mischprozesses zügig gestartet wird. Eine vollständige Silanisierung ist die Voraussetzung für eine niedrige Viskosität der Silicamischung und für die Ausbildung einer starken Polymer-Füllstoff-Wechselwirkung. Geringere Verweilzeit, niedriger Energiebedarf mit vergleichbaren Mischungseigenschaften sind die ausgeprägten Vorteile des Aufbereitungsprozesses im Doppelschneckenextruder.Im Interesse der vertieften Analyse des praktizierten Aufbereitungsprozesses wurde die Simulationssoftware MOREX eingesetzt. Es kann gezeigt werden, dass Simulationsrechnung als Unterstützung zur Versuchsoptimierung und Reduzierung des Versuchsaufwands sehr hilfreich ist.

In this work, the continuous compounding process of silica-based rubber compounds with in-situ silanization was investigated in co-rotating twin screw extruders. In regards to achieving better silica dispersion and a high degree of silanization as well as the removal of the condensation products from the compounding process, the twin-screw extruder has great advantages as an alternative to the internal mixer for the preparation of silica compounds. For a simplified recipe, which contains only silica and no carbon black as filler, the question of the completeness of the silanization can be answered positively for the Ø 44 mm extruder. Time and temperature control are the crucial factors in the mixing process. The optimization process is strongly determined by trade-offs.In the continuous compounding with extruder cascades, complete silanization and good silica dispersion must be ensured. The sequence of compounding stages has a strong influence on the properties of the mixture. It is technologically important that the silanization reaction begins promptly at the start of the mixing process. A complete silanization is the prerequisite for a low viscosity of the silica compound and for the formation of a strong polymer-filler interaction. Shorter residence time, lower energy consumption and comparable mixture properties are the notable advantages of the compounding process in the twin screw extruder.In order to obtain a better understanding of the continuous compounding process, a simulation program, MOREX, is being employed parallel to the extrusion experiments. It can be shown that simulation calculation is very helpful in optimizing the screw configuration and reducing the experimental effort.

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