System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und Verfahren

Die Erfindung betrifft ein System zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials, ein Verfahren zur Herstellung eines gummierten textilen Materials mit einem entsprechenden System und ein daran anknüpfendes Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes. Offenbart werden zudem ein mit dem entsprechenden Verfahren hergestelltes vulkanisiertes Kautschukprodukt und eine Verwendung für eine Temperaturboostereinheit zur Verringerung oder Vermeidung von Temperaturanpassungen bei der Einstellung von materialspezifischen Temperierungserfordernissen verschiedener Materialtypen bei der Gummierung textiler Materialien.

An die Eigenschaften und Leistungscharakteristika moderner Fahrzeugreifen werden stetig steigende Anforderungen gestellt, insbesondere für den Einsatz in Hochleistungsbereichen, wobei ein Bedürfnis danach besteht, die Roll- und Fahreigenschaften aber auch die sonstigen Eigenschaften zu optimieren. Einen wesentlichen Beitrag zu der Einstellung der Fahreigenschaften liefern bei modernen Fahrzeugluftreifen die Reifenkarkasse sowie die zwischen der Reifen karkasse und dem Laufstreifen angeordneten Verstärkungslagen.

Moderne Reifenkarkassen von Fahrzeugluftreifen bestehen aus einer oder mehreren Karkasslagen. Ebenso wie zahlreiche der zwischen der Reifen karkasse und dem Laufstreifen zum Einsatz kommenden Verstärkungslagen umfassen diese Karkasslagen regelmäßig eine Vielzahl von textilen Festigkeitsträgern, welche in einer sogenannten Gummierung eingebettet sind, sodass die entsprechenden Lagen als Verbundmaterialien angesehen werden können.

Angesichts der großen Bedeutung, die den entsprechenden Lagen aus gummierten textilen Festigkeitsträgern mit Blick auf die Leistungseigenschaften von Fahrzeugluftreifen zukommen, besteht im Bereich der Technik ein stetes Interesse daran, leistungsfähige gummierte Festigkeitsträger zu entwickeln und die zur Herstellung verwendeten Verfahren zu optimieren.

Bei der Herstellung gummierter textiler Festigkeitsträger kommt dem Aspekt der Verbundfestigkeit zwischen den unterschiedlichen Materialien, d.h. insbesondere den textilen Festigkeitsträgern und dem umgebenden Gummiwerkstoff, eine besondere Bedeutung zu. Angesichts der unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften dieser Materialien, insbesondere der unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, stellt die Gewährleistung einer hinreichenden Verbundfestigkeit zwischen den textilen Festigkeitsträgern und dem Gummiwerkstoff regelmäßig eine große Herausforderung dar, insbesondere da diese Verbundfestigkeit auch unter starken mechanischen Belastungen erhalten bleiben soll, sodass ein unerwünschtes Ablösen der Gummierung von den Festigkeitsträgern zuverlässig verhindert werden muss.

Insoweit wurden in der Vergangenheit verbesserte Verfahren zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern entwickelt, wobei die hierfür aus verschiedenen Vorrichtungen zusammengestellten Systeme stetig komplexer werden und in vielen Fällen die Form von aufwendigen Fertigungsstraßen annehmen.

Ein besonderes Problem, welches die Gummierung von Festigkeitsträgern nachteilig beeinflussen kann, ist eine Restfeuchte der eingesetzten textilen Materialien, wobei insbesondere eine Verdampfung der verbliebenen Feuchtigkeit während der nachgelagerten Bearbeitung, insbesondere während der Gummierung oder der anschließenden Vulkanisation der vulkanisierbaren Kautschukmischung zu unerwünschten Defekten führen kann. Vor diesem Hintergrund ist es im Stand der Technik bekannt, die zu gummierenden textilen Festigkeitsträger vor der Einbettung in die Kautschukmischung in geeigneten Temperiereinheiten, beispielsweise in sogenannten Heiztürmen, zu trocknen. Da es zudem bekannterweise vorteilhaft ist, wenn die textilen Festigkeitsträger vor dem Gummierungsschritt eine erhöhte Temperatur aufweisen, wird der notwendige Trocknungsschritt in entsprechenden Systemen zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern zumeist unmittelbar vor der Gummierungseinheit durchgeführt, sodass die getrockneten Festigkeitsträger unmittelbar vor der Gummierung vorgewärmt werden.

Aus dem Stand der Technik ist zudem bekannt, dass unterschiedliche textile Festigkeitsträger in Abhängigkeit der eingesetzten Materialien unter unterschiedlichen Bedingungen getrocknet werden sollten. So erfordert das Trocknen von zahlreichen Kunststoffen, wie beispielsweise Polyestern oder Polyamiden, regelmäßig niedrigere Temperaturen als die Trocknung von Viskose-basierten Festigkeitsträgern. Da es nicht nur aus ökonomischen und ökologischen Erwägungen unzweckmäßig ist, kunststoffbasierte Festigkeitsträger bei den für Viskose geeigneten Temperaturen zu trocknen, sondern bei diesen erhöhten Temperaturen zudem auch unerwünschte Materialveränderungen in den Kunststoffen auftreten können, ist es regelmäßig nicht zielführend, textile Festigkeitsträger aus unterschiedlichen Materialien bei einer einheitlichen, hohen Temperatur zu trocknen, die so gewählt wird, dass sie für die am schwersten zu trocknenden Festigkeitsträger ausreichend wäre.

Vielmehr wird in der Praxis beim Wechsel des Materials an textilen Festigkeitsträgern in der Fertigungsstraße auch die Temperatur der Temperiereinrichtungen verändert, sodass Festigkeitsträger aus Kunststoffmaterialien beispielsweise bei Temperaturen von etwa 100 °C getrocknet werden, wohingegen die Temperiereinheiten der eingesetzten Systeme vor der Verarbeitung von Viskose-basierten Festigkeitsträgern aufgeheizt werden, beispielsweise auf Temperaturen von etwa 130 °C. Dieses Vorgehen funktioniert zumindest in der Theorie gut und ermöglicht nach Einstellung der jeweiligen optimalen Temperaturen die Herstellung von leistungsfähigen gummierten Festigkeitsträgern.

In der Praxis wird das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren jedoch häufig auch als nachteilig empfunden. Der Hauptgrund hierfür ist, dass es sich bei entsprechenden gummierten Festigkeitsträgern und den entsprechenden Reifenlagen regelmäßig um Halbzeuge handelt, welche im Bereich der Reifenfertigung in großen Mengen benötigt werden. Aus Gründen der Zeit- und Kosteneffizienz sowie angesichts der Komplexität der eingesetzten Fertigungsstraßen ist es regelmäßig nicht erwünscht, die zur Herstellung verwendeten Systeme während der notwendigen Aufheizoder Abkühlphase stillzulegen, um vor der weiteren Verarbeitung anderer textiler Festigkeitsträger eine ausreichende Temperaturanpassung vorzusehen.

In den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Fertigungsstraßen kommt es im Falle eines Materialwechsels daher meist zu einem nahtlosen Übergang zwischen den unterschiedlichen textilen Festigkeitsträgern, wobei die eingesetzten bahnförmigen Materialien beispielsweise unter Einsatz sogenannter Speicherschleifen während des kontinuierlichen Betriebs der Fertigungsstraßen gewechselt werden können.

Dieser Materialwechsel im laufenden Betrieb führt in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen Bedarf an unterschiedlichen optimalen Trocknungstemperaturen jedoch zwangsläufig zu einer Übergangsphase, in der die Temperatur der Temperiereinheit -je nach der zeitlichen Steuerung- am Ende der ersten Materialbahn entweder schon von den optimalen Bedingungen abweicht, und/oder am Anfang der neuen Materialbahn noch nicht der optimalen Trocknungstemperatur entspricht, die eigentlich für das neu eingebrachte Material benötigt würde. Beispielsweise kann so bei einem Materialwechsel von Festigkeitsträgern aus PET oder Nylon, welche regelmäßig im Bereich von 90 °C bis 110 °C getrocknet werden, auf Viskosefasern, welche auch als Rayon bezeichnet werden und eine Trocknung bei etwa 130 °C erfordern, die folgende Problematik auftreten. Wird die Temperatur in der Temperiereinheit so früh erhöht, dass die Temperiereinheit beim Eintreten des Rayons bereits auf der gewünschten Temperatur ist, erfahren große Teile der zuvor temperierten Kunststofffestigkeitsträger eine Trocknung bei zu hohen Temperaturen, was bei PET oder Nylon zu einem Kontrahieren der Festigkeitsträger führen kann, durch welches das Beibehalten einer konstanten Spannung der Festigkeitsträger in der Fertigungsstraße erschwert wird. Wird mit der Temperaturerhöhung hingegen so lange gewartet, dass die Temperaturerhöhung erst mit Eintritt des Rayons in die Temperiereinheit begonnen wird, so führt die Trägheit des Systems beim Aufheizen der Temperiereinheit dazu, dass signifikante Teile des Viskosebasierten Materials nicht bei den notwendigen Trocknungstemperaturen getrocknet werden können.

Je nach der Temperatursteuerung beim Materialwechsel kommt es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen und Verfahren somit in jedem Fall zu einer Phase, in der mit dem System zur Herstellung gummierter Festigkeitsträger nicht-optimal gummierte Festigkeitsträger erhalten werden, weil diese entweder unzureichend getrocknet und/oder unzureichend vorgewärmt sind, oder weil die Temperatur der Trocknung im Gegenteil zu hoch war, sodass die physikalisch-chemischen Eigenschaften und/oder Verfahrensparameter der Festigkeitsträger beim Kalandrieren außerhalb des Toleranzbereiches liegen, beispielsweise weil die für das Gummieren eigentlich vorgesehenen Spannungen der Festigkeitsträger nicht präzise eingestellt werden können.

Diese Problematik führt zu einer unerwünschten Variation in der Qualität der hergestellten gummierten Festigkeitsträger, mit der Gefahr zur Herstellung von Verbundmaterialien, die die gestellten Anforderungen nicht erfüllen können. Insbesondere angesichts der hohen Sicherheitsrelevanz von Fahrzeug reifen kann diese Variation in den Eigenschaften in schweren Fällen dazu führen, dass die in der Übergangsphase hergestellten gummierten Festigkeitsträger nicht weiterverwendet werden können und vielmehr als Ausschuss anfallen.

Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest zu verringern.

Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und ein darauf aufbauendes Verfahren anzugeben, mit denen beim Materialwechsel der verarbeiteten textilen Festigkeitsträger das Auftreten von Übergangsphasen, in denen die Trocknungsbedingungen für die Festigkeitsträger von den optimalen Trocknungsbedingungen abweichen, trotz unterschiedlicher Anforderungen an die Trocknungsbedingungen möglichst weitgehend reduziert werden können.

Insoweit war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, mit dem insbesondere in einer kontinuierlichen Verfahrensführung gummierte Festigkeitsträger ausgehend von verschiedenen textilen Materialien mit unterschiedlichen Trocknungsanforderungen zuverlässig und in hoher Qualität hergestellt werden können.

Hierbei war es wünschenswert, dass mit dem anzugebenen System zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern und dem entsprechenden Verfahren ein deutlich schnellerer Wechsel der Trocknungsbedingungen zwischen verschiedenen Betriebsmodi möglich sein sollte.

Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebene System und das entsprechende Verfahren die Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern in einer besonders zeit- und kosteneffizienten Art und Weise ermöglichen sollten.

Darüber hinaus war es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die mit dem anzugebenden System und dem entsprechenden Verfahren hergestellten gummierten Festigkeitsträger über ausgezeichnete physikalisch-chemische sowie mechanische Eigenschaften verfügen sollten und sich ausgezeichnet für den Einsatz in modernen Fahrzeugluftreifen eignen sollten, insbesondere auch für Hochleistungsanwendungen.

Darauf aufbauend war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierten Kautschukproduktes, insbesondere eines Fahrzeugluftreifens, anzugeben.

Es war eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zudem ein mit dem entsprechenden Verfahren herstellbares vulkanisiertes Kautschukprodukt sowie eine Verwendung für eine Temperaturboostereinheit zur Verringerung oder Vermeidung von Temperaturanpassungen bei der Einstellung von materialspezifischen Temperierungserfordernissen verschiedener Materialtypen bei der Gummierung textiler Materialien anzugeben.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben ausgehend von typischen Systemen zur Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern lösen lassen, wenn neben der Bereitstellungseinheit zur Bereitstellung des bahnförmigen textilen Materials, der regulären Temperiereinheit zur Temperierung dieser Materialien sowie der für die Gummierung eingesetzten Gummierungseinheit zusätzlich eine auf IR-Strahlung basierende Temperaturboostereinheit vorgesehen wird, mit welcher die Temperatur der verarbeiteten textilen Materialien bei Bedarf zusätzlich erhöht werden kann, wie es in den Ansprüchen definiert ist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Temperiereinheit kontinuierlich auf einer vergleichsweise niedrigen Temperatur zu betreiben, die beispielsweise ausreichend ist, um PET- oder Nylon-Festigkeitsträger zu trocknen, sodass beispielsweise der eingesetzte Heizturm konstant auf der gleichen Temperatur gefahren werden kann. Beim Materialwechsel auf ein Material, welches zur Trocknung beziehungsweise Vorwärmung höhere Temperaturen erfordert, beispielsweise Viskose, wird statt einer langsamen Temperaturerhöhung in der Temperiereinheit vielmehr die Temperaturboostereinheit zugeschaltet, die unter Einsatz von Infrarotstrahlung die zusätzliche nötige Wärmeenergie in die textilen Festigkeitsträger einbringen kann. Anstatt einer trägen Anpassung der Temperatur in der Temperiereinheit, welche mit der vorstehend beschriebenen Übergangsphase verbunden wäre, lässt sich hierdurch in vorteilhafter Weise eine schnelle Umstellung der Trocknungsbedingungen erreichen, sowohl von niedrigeren Temperaturen zu höheren Temperaturen als auch umgekehrt, wobei der Einsatz von IR-Strahlung einen sehr präzise zu steuernden Energieeintrag ermöglicht, wodurch die Dauer der Übergangsphasen stark reduziert werden kann, wobei im besten Fall eine nahezu unmittelbare Umstellung der Temperatur möglich wird.

Die vorstehend genannten Aufgaben werden entsprechend durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.

Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Verfahren, vulkanisierter Kautschukprodukte und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Systeme.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein System zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials, umfassend: i) eine Bereitstellungseinheit zur Bereitstellung eines bahnförmigen textilen Materials, ii) eine Temperiereinheit zur Temperierung des von der Bereitstellungseinheit bereitgestellten textilen Materials, umfassend einen Materialeinlass und einen Materialauslass sowie zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass eine Vielzahl von beheizbaren Führungselementen zur Führung des textilen Materials, iii) eine Gummierungseinheit zur Einbettung des von der Temperiereinheit temperierten textilen Materials in einer Kautschukmischung, und iv) eine Temperaturboostereinheit, umfassend ein oder mehrere Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass der Temperiereinheit und/oder zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit durch die

Temperaturboostereinheit erhöht werden kann, und wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert und/oder in der Strahlungsleistung gesteuert werden kann. Das erfindungsgemäße System ist dazu vorgesehen, bahnförmige textile Materialien zu gummieren und kann insbesondere durch eine Fertigungsstraße gebildet werden. Das Konzept der Gummierung von Festigkeitsträgern und die hierfür prinzipiell geeigneten Vorrichtungen, welche in erfindungsgemäßen Systemen zum Einsatz kommen können, sind dem Fachmann im Bereich der kautschukverarbeitenden Industrie umfassend bekannt.

In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis wird der Festigkeitsträger beim Gummieren zunächst mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung umgeben, die durch nachfolgende Vulkanisation in einen Gummiwerkstoff überführt werden kann.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „bahnförmige textile Materialien“ verwendet, um die textilen Materialien zu klassifizieren, welche auch im Stand der Technik regelmäßig in Gummierungsprozessen eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich neben Textilbahnen von parallel verlaufenden textilen Festigkeitsträgern auch um andere bahnförmige textile Flächengebilde, beispielsweise Gewebe oder Gewirke aus mehreren textilen Festigkeitsträgern, welche anschließend gummiert werden sollen. Der Fachmann versteht insoweit, dass der Ausdruck „bahnförmig“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung deshalb verwendet wird, da gummierte Festigkeitsträger in der Praxis in der weit überwiegenden Zahl der Fälle mit einer gewissen Produktionsbreite hergestellt werden, so dass auch bei untereinander nicht verbundenen textilen Festigkeitsträgern eine bahnförmige Zusammenstellung mehrerer Festigkeitsträger gemeinsam verarbeitet werden wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck bahnförmig dabei breit zu verstehen und umfasst entsprechend auch bandförmige und strangförmige Materialien, wie beispielsweise einzelne Festigkeitsträger oder einzelne Korde aus mehreren miteinander verdrehten Festigkeitsträgern. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis ist das Kriterium für die bahnförmigen, bandförmigen oder strangförmigen textilen Materialien lediglich, dass diese in einer Dimension, d. h. der Bahnrichtung, erheblich länger sind als in den anderen Raumrichtungen, sodass sie als Bahn, Band oder Strang durch das System zur Gummierung geführt werden können. Wegen der hohen wirtschaftlichen Relevanz sind jedoch flächige bahnförmige textile Materialien bevorzugt, wodurch ausgedrückt wird, dass das textile Material ein bahnförmiges textiles Material im engeren Sinne ist.

Das erfindungsgemäße System umfasst zunächst eine Bereitstellungseinheit, auf welcher das bahnförmige textile Material bereitgestellt werden kann. Typischerweise wird es sich hierbei wegen der vorteilhaften Handhabungseigenschaften um optional angetriebene Rollenaufnahmen zur Aufnahme von Materialrollen handeln, auf denen das zu gummierende textile Material aufgerollt ist. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes System, wobei die Bereitstellungseinheit eine oder mehrere Materialrollen mit dem aufgerollten textilen Material umfasst.

Darüber hinaus kann die Bereitstellungseinheit jedoch auch weitere, komplexere Vorrichtungen umfassen. Nach Einschätzung der Erfinder ist hierbei insbesondere der Einsatz von Speicherschleifen vorteilhaft, in denen die Lauflänge des textilen Materials in einem vorgegebenen Raum erhöht oder verringert werden kann, um insoweit einen Vorrat an textilem Material bereithalten zu können, der im Falle eines Rollenwechsels genutzt werden kann, um in den nachgelagerten Vorrichtungen des erfindungsgemäßen Systems eine kontinuierliche Verfahrensführung aufrechtzuerhalten, wobei die Speichereinheit die hierbei freigegebene Strecke an Material durch eine gegenüber der Materialaufnahme langsameren Materialausgabe nach Einsetzen einer neuen Materialrolle im Inneren wieder aufbauen kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes System, wobei die Bereitstellungseinheit eine oder mehrere Speicherschleifen umfasst, wobei die Speicherschleife dazu eingerichtet ist, dass die Bahnlänge eines in der Speicherschleife geführten bahnförmigen textilen Materials reversibel und zerstörungsfrei verändert werden kann, so dass eine kontinuierliche Entnahme von textilem Material aus der Speicherschleife möglich ist, wenn vorrübergehend kein textiles Material in die Speicherschleife eingeführt wird.

Nach Einschätzung der Erfinder lässt sich das erfindungsgemäße System insbesondere in solchen Ausgestaltungen besonders effizient umsetzen, bei denen die Temperiereinheit durch einen sogenannten Heizturm oder eine Heizstraße ausgebildet wird, wobei es nach Einschätzung der Erfinder in allen Fällen vorteilhaft ist, wenn die Temperiereinheit eine möglichst große Zahl an beheizbaren Führungselementen umfasst, die bevorzugt als Führungswalzen ausgeführt werden können. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit ein Heizturm oder eine Heizstraße, bevorzugt ein Heizturm, ist, wobei die Führungselemente bevorzugt versetzt zueinander angeordnet sind, so dass ein in der Temperiereinheit geführtes bahnförmigen textiles Material Zickzack-förmig verläuft. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit 6 oder mehr, bevorzugt 8 oder mehr, besonders bevorzugt 10 oder mehr, beheizbare Führungselemente umfasst. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes System, wobei die Führungselemente Führungswalzen sind.

Auch wenn es prinzipiell denkbar ist, die Temperiereinheit mit separaten Heizelementen auszurüsten, welche beispielsweise in den Wandungen eines Heizturms angeordnet werden können, ist es nach Einschätzung der Erfinder bevorzugt, wenn der von der Temperiereinheit geleistete Temperatureintrag möglichst weitgehend über die beheizbaren Führungselemente eingebracht wird. Hinsichtlich der Beheizung der Führungselemente ist es nach Einschätzung der Erfinder besonders vorteilhaft, dampfbeheizte Führungselemente einzusetzen. Durch die vorteilhafte Kombination mit der nachfolgend weiter beschriebenen Temperaturboostereinheit ist es in vorteilhafter Weise möglich, auch höhere Trocknungstemperaturen zu erreichen, ohne dass die Temperiereinheit notwendigerweise über 100 °C, d. h. der üblichen Verdampfungstemperatur von Wasser, geheizt werden müsste. Hierdurch wird eine Dampfbeheizung der Führungselemente in besonders effizienter Weise möglich. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes System, wobei die Führungselemente elektrisch beheizte Führungselemente sind, oder wobei die Führungselemente mit Dampf beheizte Führungselemente sind, bevorzugt mit Dampf beheizte Führungselemente.

Der Fachmann versteht, dass es zweckmäßig ist, die bahnförmigen textilen Materialien für eine hinreichende Zeit zu trocknen. Hierfür sollte die Aufenthaltszeit der textilen Materialien in der Temperiereinheit hinreichend lang sein, was bei einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit, die typischerweise in der Größenordnung von 30 bis 50 m/min liegt, vor allem durch die Lauflänge des Materials in der Temperiereinheit eingestellt werden kann. Bevorzugt ist nach Einschätzung der Erfinder insoweit ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit so ausgelegt ist, dass ein in der Temperiereinheit zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass geführtes bahnförmiges textiles Material eine Bahnlänge von 20 m oder mehr, bevorzugt 30 m oder mehr, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 m, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 70 m, aufweist.

Im Lichte der vorstehenden Erläuterung zu der vorliegenden Erfindung versteht der Fachmann, dass mit dem erfindungsgemäßen System in vorteilhafter Weise auch solche textilen Materialien verarbeitet werden können, die zum Trocknen vergleichsweise hohe Temperaturen erfordern, ohne dass die Temperiereinheit diese Trocknungstemperaturen allein liefern müsste. Im Lichte der zur Trocknung typischer textiler Kunststoffmaterialien bevorzugter Temperaturen schlagen die Erfinder vor, dass das erfindungsgemäße System hinsichtlich der Temperiereinheit auf die Erreichung von Temperaturen abgestimmt werden kann, mit denen ohne Zuschaltung der Temperaturboostereinheit eine effiziente Gummierung von Kunststoff-basierten textilen Materialien möglich ist. Bevorzugt ist hierfür ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperiereinheit dazu eingerichtet ist, ein in der Temperiereinheit geführtes bahnförmiges textiles Material zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 105 °C, zu temperieren, und/oder wobei die Führungselemente dazu eingerichtet sind, auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 105 °C, temperiert zu werden.

Das erfindungsgemäße System umfasst eine der Temperiereinheit nachgelagerte Gummierungseinheit, d. h. eine Vorrichtung, in der das zuvor getrocknete bzw. vorgewärmte textile Material in eine vulkanisierbare Kautschukmischung eingebettet wird. Entsprechende Gummierungseinheiten sind dem Fachmann dabei bekannt und kommerziell erhältlich sowie in den meisten kautschukverarbeitenden Unternehmen ohnehin in verschiedenen Ausgestaltungen verfügbar, wobei vorteilhafterweise in erfindungsgemäßen Systemen keine Modifikation an den bestehenden Gummierungseinheiten nötig ist. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes System, wobei die Gummierungseinheit einen Walzenkalander umfasst.

Mit Blick auf eine möglichst effiziente Verfahrensführung schlagen die Erfinder vor, dass hinter der Gummierungseinheit auch eine Kühleinheit vorgesehen werden kann, mit der die frisch gummierten Festigkeitsträger kontrolliert abgekühlt werden können. Bevorzugt ist für diese Verfahrensführung ein erfindungsgemäßes System, zusätzlich umfassend: v) eine Kühleinheit zur Kühlung eines in der Gummierungseinheit gummierten textilen Materials. Das erfindungsgemäße System umfasst eine Temperaturboostereinheit. Diese Temperaturboostereinheit umfasst dabei ein oder mehrere Wärmestrahler, welche in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis elektromagnetische Strahlung emittieren. Das Intensitätsmaximum der Emission liegt für diese Wärmestrahler dabei bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm, wodurch es sich in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis um IR- Wärmestrahler handelt.

Auch wenn es prinzipiell denkbar ist, den gegebenenfalls benötigten zusätzlichen Energieeintrag durch lediglich einen, beispielsweise sehr groß und flächig ausgeführten IR-Wärmestrahler zu leisten, ist es nach Einschätzung der Erfinder für im Wesentlichen Ausführungsformen bevorzugt, in der Temperaturboostereinheit eine Vielzahl von Wärmestrahlern vorzusehen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes System, wobei die Temperaturboostereinheit zwei oder mehr, bevorzugt vier oder mehr, besonders bevorzugt sechs oder mehr, Wärmestrahler umfasst, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt.

Nach Einschätzung der Erfinder eignet sich für die typischerweise bei der Gummierung von textilen Materialien eingesetzten Materialien Infrarotstrahlung besonders gut, um bei Bedarf den gewünschten zusätzlichen Energieeintrag zu liefern. Nach Einschätzung der Erfinder ist hierbei vor allen Dingen solche elektromagnetische Strahlung vorteilhaft, welche im nahen Infrarotbereich liegt. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes System, wobei das Intensitätsmaximum der Emission der Wärmestrahler bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 bis 3000 nm, bevorzugt im Bereich von 780 bis 1400 nm, liegt.

In den Versuchen der Erfinder, welche mit textilen Festigkeitsträgern aus Rayon (2440 dtex x2) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 9 % durchgeführt wurden, haben sich für die Aufheizung des Materials insbesondere IR-Wärmestrahler als besonders vorteilhaft erwiesen, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 bis 1400 nm liegt, da die entsprechende Strahlung tief in die zu erwärmenden Materialien eindringt und eine gleichmäßige Erwärmung erlaubt. Für die Trockung haben sich dabei zusätzlich oder alternativ IR- Wärmestrahler als besonders vorteilhaft erwiesen, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 2000 bis 4000 nm, bevorzugt im Bereich von 2500 bis 3500 nm, liegt. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen gehen die Erfinder davon aus, dass diese vorteilhafte Trocknungswirkung darauf beruht, dass das Absorptionsmaximum von Wasser bei etwa 3000 nm liegt, so dass ein besonders effizienter Energieeintrag möglich ist. Nach Einschätzung der Erfinder ist es besonders bevorzugt, die entsprechenden IR- Wärmestrahler in der Temperaturboostereinheit zu kombinieren, so dass die Temperaturboostereinheit ein oder mehrere erste IR-Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 bis 1400 nm liegt, sowie ein oder mehrere zweite IR- Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 2000 bis 4000 nm liegt, umfasst. Hierdurch wird eine möglichst schnelle und gleichmäßige Aufheizung mit einer vorteilhaften Trocknungsleistung kombiniert.

Die vorstehende Definition der Wärmestrahler über das Intensitätsmaximum der Emission ist dabei in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis zweckmäßig, da viele Strahlungsquellen, beispielsweise übliche Leuchten, in ihrem Emissionsspektrum auch Anteile im infraroten Bereich aufweisen, wobei insbesondere auch heiße Gegenstände entsprechende Emissionsanteile aufweisen können. Der Fachmann versteht im Lichte der vorstehenden Definition jedoch zwanglos, dass es sich bei den Wärmestrahlern der Temperaturboostereinheit um IR-Wärmestrahler handelt, deren Emissionsspektrum elektromagnetische Strahlung im Bereich des Infraroten nicht nur als Nebenbestandteil umfasst, sondern vielmehr die maximale Intensität der Emission bei dieser Wellenlänge aufweist, sodass insbesondere weder die beheizbaren Führungselemente noch etwaige Beleuchtungen der Werkshalle als Wärmestrahler einer Temperaturboostereinheit zu verstehen sind. Vor diesem Hintergrund versteht der Fachmann auch, dass die entsprechenden Wärmestrahler bevorzugt dezidierte Infrarotlampen bzw. Infrarot-LED sind, wobei letztere insbesondere bevorzugt sind. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System, wobei die Wärmestrahler ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Infrarotlampen und Infrarot-LED.

Bevorzugt sind nach Einschätzung der Erfinder Wärmestrahler mit einer Leistung im Bereich von 0,5 bis 5 kW, bevorzugt 0,75 bis 3,5 kW. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von sogenannten „schnell reagierenden“ (fast responding) Wärmestrahlern, die lediglich wenige Sekunden, bspw. 1 bis 2 s, bis zum Erreichen der angestrebten Heizleistung benötigen.

Das erfindungsgemäße System ist dazu eingerichtet, dass die Temperatur des textilen Materials, welche prinzipiell durch die Temperiereinheit beeinflusst wird, bei Bedarf durch die Temperaturboostereinheit erhöht werden kann. Zur Umsetzung der entsprechenden Eignung schlagen die Erfinder vor, dass die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit besonders bevorzugt innerhalb der Temperiereinheit, d. h. bspw. im Inneren eines Heizturms, angeordnet werden können. Zusätzlich oder alternativ ist es nach Einschätzung der Erfinder zudem möglich die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit oder einen Teil dieser Wärmestrahler entlang der Bahnrichtung zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit anzuordnen, sodass die in der Temperiereinheit temperierten textilen Materialien vor dem Eintritt in die Gummierungseinheit durch die Temperaturboostereinheit eine zusätzliche Temperaturerhöhung erfahren können, sofern dies in Abhängigkeit von den zu gummierenden textilen Materialien notwendig ist. Nach Einschätzung der Erfinder ist dabei die Anordnung der Wärmestrahler im Inneren der Temperiereinheit in vielen Fällen besonders energieeffizient, wohingegen die Anordnung zwischen der Temperier- und der Gummierungseinheit insoweit vorteilhaft ist, dass dadurch in vielen Fällen eine besonders leichte Umrüstbarkeit bestehender Systeme zur Gummierung erreicht werden kann, da eine entsprechende Anordnung der Wärmestrahler in vielen Fällen leichter umzusetzen ist als beispielsweise die Nachrüstung eines bestehenden Heizturms. Bevorzugt ist somit zunächst ein erfindungsgemäßes System, wobei die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit im Inneren der Temperiereinheit und/oder im Bereich zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit, bevorzugt im Inneren der Temperiereinheit, angeordnet sind. Bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass der Temperiereinheit durch die Temperaturboostereinheit erhöht werden kann, und/oder wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit durch die Temperaturboostereinheit erhöht werden kann.

In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis werden die Wärmestrahler so ausgerichtet, dass die emittierte erlektromagnetische Strahlung auf das textile Material auftrifft. Bevorzugt ist nach Einschätzung der Erfinder ein erfindungsgemäßes System, wobei der Abstand der Wärmestrahler von der späteren Laufstrecke des textilen Materials einen Abstand im Bereich von 30 bis 500 mm, bevorzugt im Bereich von 40 bis 250 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 125 mm aufweist. Besonders bevorzugt ist es dabei, die Wärmestrahler so anzuordnen, dass sie auf gegenüberliegenden Seiten der späteren Laufstrecke des textilen Materials liegen, so dass ein im System verarbeitetes textiles Material im erfindungsgemäßen Verfahren beidseitig mit der entsprechenden elektromagnetischen Strahlung der Wärmestrahler beaufschlagt werden kann. Zusätzlich der alternativ ist es zudem möglich, im Bereich der Temperaturboostereinheit reflektierende Elemente vorzusehen, die die Teile der elektromagnetischen Strahlung, die nicht auf das textile Material auftreffen, auf das textile Material zurück zu reflektieren, um dadurch eine verbesserte beidseitige Erwärmung und/oder eine verbesserte Energieeffizienz zu erreichen.

Das erfindungsgemäße System ist dazu eingerichtet, dass die Temperaturboostereinheit aktivierbar und deaktivierbar beziehungsweise in ihrer Strahlungsleistung steuerbar ist. Dadurch ist es möglich, den Energieeintrag in das textile Material, welcher durch die Temperaturboostereinheit geleistet wird, materialabhängig zu steuern. Insoweit schlagen die Erfinder vor, dass sich die einfachsten Verfahrensführungen in vielen Fällen dadurch realisieren lassen, dass die Temperaturboostereinheit vollständig zu- oder weggeschaltet werden kann. In diesem Fall ist das erfindungsgemäße System zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, dass die Temperiereinheit alleine die notwendige Temperatur bereitstellen kann, die zur Trocknung der textilen Materialien mit der niedrigsten Trocknungstemperatur benötigt wird. Alternativ ist es jedoch ebenfalls möglich, auch für die Materialien mit den niedrigsten Trocknungstemperaturen einen Beitrag zum Erreichen der gewünschten Trocknungstemperatur über die Temperaturboostereinheit zu leisten, was deshalb vorteilhaft sein kann, weil die Wärmestrahler der Temperaturboostereinheit hinsichtlich der Leistung häufig besser zu steuern sind als die beheizbaren Führungselemente der Temperiereinheit, sodass bei Einsatz der Temperaturboostereinheit auch bei textilen Materialien mit niedrigeren Trocknungstemperaturen ein aktiveres Temperaturmanagement möglich ist, beispielsweise zum Ausgleich von Temperaturschwankungen. Bevorzugt ist somit für besonders einfache Ausgestaltungen ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert werden kann, bevorzugt automatisch, besonders bevorzugt durch eine elektronische Steuereinheit. Bevorzugt ist alternativ ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, dass die Temperaturboostereinheit in der Strahlungsleistung gesteuert werden kann, bevorzugt automatisch, besonders bevorzugt durch eine elektronische Steuereinheit.

Der Fachmann versteht, dass bei der Ausgestaltung über eine Aktivierung beziehungsweise Deaktivierung der Temperaturboostereinheit eine Ausgestaltung mit zwei Zuständen bezeichnet ist, wobei jedoch der Zustand der Deaktivierung der Temperaturboostereinheit nicht bedeuten muss, dass die Wärmestrahler (vollständig) ausgeschaltet sind. Vielmehr ist der deaktivierte Zustand der Temperaturboostereinheit ein Zustand, bei dem die Temperatur des textilen Materials durch die Temperaturboostereinheit unter Berücksichtigung der praxisrelevanten Temperaturänderungen im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Dies bedeutet in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis, dass beispielsweise ein schwaches Glimmen der Wärmestrahler im deaktivierten Zustand möglich ist, wenn dieses im Wesentlichen keine Temperaturerhöhung in dem textilen Material bedingt. Gleichzeitig kann im Sinne der Erfindung eine Deaktivierung der Temperaturboostereinheit auch bei voller Leistung der Wärmestrahler erreicht werden, wenn diese beispielsweise durch Sichtblenden abgeschirmt oder vom textilen Material weggerichtet werden, auch wenn solche Ausgestaltungen nach Einschätzung der Erfinder in der Praxis regemäßig weniger Relevanz haben dürften. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System, wobei das System dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand zur Temperierung eines ersten textilen Materials und in einem zweiten Betriebszustand zur Temperierung eines zweiten textilen Materials betrieben zu werden, wobei das System bevorzugt dazu eingerichtet ist, automatisch zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand zu wechseln, wobei das System besonders bevorzugt dazu eingerichtet ist, bei Registrierung eines Wechsels des textilen Materials automatisch zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand zu wechseln. Bei dem Einsatz im Wesentlichen stationärer Wärmestrahler der für im Wesentlichen alle Ausführungsformen bevorzugt ist, bestimmt sich der Eintrag an Wärmeenergie in die textilen Materialien zum einen aus der Wellenlänge und der Leistung der Wärmestrahler und zum anderen aus der Zeit, die die textilen Materialien von den Wärmestrahlern bestrahlt werden. Bei Annahme einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit des textilen Materials im späteren Gummierungsverfahren lässt sich die zur Bestrahlungszeit über die Länge des Bereiches festlegen, in dem die Bestrahlung erfolgt. Hierbei haben die Erfinder in eigenen Experimenten erkannt, dass beispielsweise die Aufheizung von Viskose mit typischen IR- Wärmestrahlern aufbauend auf einer auf etwa 100 °C betriebenen Temperiereinheit, an jedem Punkt des bahnförmigen textilen Materials für eine Zeit von 10 s oder mehr, bevorzugt 15 s oder mehr, besonders bevorzugt 20 s oder mehr, erfolgen sollte.

Der Fachmann versteht, dass die Erfindung zudem ein Verfahren zur Herstellung eines gummierten textilen Materials mit einem erfindungsgemäßen System betrifft, umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines bahnförmigen textilen Materials in der Bereitstellungseinheit, b) Temperieren des bereitgestellten textilen Materials in der Temperiereinheit zum Erhalt eines temperierten textilen Materials, und c) Einbetten des temperierten textilen Materials in eine Kautschukmischung in der Gummierungseinheit zum Erhalt des gummierten textilen Materials, wobei die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials aktiviert oder deaktiviert und/oder in der Strahlungsleistung gesteuert wird, um die Temperatur des temperierten textilen Materials zwischen dem Materialeinlass und dem Materialauslass der Temperiereinheit und/oder zwischen der Temperiereinheit und der Gummierungseinheit in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials zu beeinflussen.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr das erfindungsgemäße System verwendet, um gummierte textile Materialien herzustellen. Hierfür wird das zu gummierende bahnförmige textile Material in der Bereitstellungseinheit bereitgestellt, in der Temperiereinheit temperiert und anschließend in der Gummierungseinheit in einer Kautschukmischung eingebettet, sodass das gummierte Material erhalten werden kann. In Übereinstimmung mit den vorstehenden Ausführungen wird die Temperaturboostereinheit in Abhängigkeit des Materialtyps verwendet, um die Temperatur des textilen Materials bei Bedarf über die Temperatur hinaus zu erhöhen, die durch die Temperiereinheit eingestellt wird. Nach Einschätzung der Erfinder eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für die Gummierung von textilen Materialien, die auf Kunststoffen, insbesondere Polyestern und Polyamiden, oder Viskose basieren, wobei letztere Materialien auch unter dem Begriff „Rayon“ bekannt sind. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material ein Fasermaterial umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, insbesondere PET (Polyethylenterephthalat), Polyamiden, insbesondere PA6 (Polycaprolactam) und PA6.6 (Poly-Hexamethylenadipamid), und Viskose. Bevorzugt ist insoweit auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material zwei oder mehr verschiedene Fasermaterialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyestern und Polyamiden, bevorzugt in der Form eines Mischgewebes.

In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis werden in der Praxis zumeist textile Materialien eingesetzt werden, die ein im Wesentlichen reines Fasermaterial umfassen, welches beispielsweise ausschließlich aus Polyethylenterephthalat (PET) oder Rayon besteht, sodass entsprechende textile Materialien auch bevorzugt sind. Gleichzeitig versteht der Fachmann, dass es ebenfalls möglich ist, dass die Fasermaterialien neben ihren Hauptbestandteilen auch noch weitere Komponenten umfassen können, beispielsweise Füllstoffe oder typische Kunststoffadditive. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material zu 90 % oder mehr, bevorzugt 95 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 99 % oder mehr, aus dem Fasermaterial besteht, bezogen auf die Masse des textilen Materials.

Nach Einschätzung der Erfinder ergeben sich mit Blick auf die wichtigsten Materialien bei der Herstellung von gummierten Festigkeitsträgern im erfindungsgemäßen Verfahren vor allen Dingen zwei unterschiedliche besonders vorteilhafte Verfahrensführungen.

In der ersten vorteilhaften Verfahrensführung handelt es sich bei dem textilen Material um ein textiles Material aus Kunststoff, insbesondere PET oder Nylon, wobei vergleichsweise niedrige Anforderungen an die Trocknungstemperatur gestellt werden. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material ein Fasermaterial umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, insbesondere PET, Polyamiden, insbesondere PA6 und PA6.6 und Mischungen dieser Fasermaterialien.

In diesen Ausgestaltungen ist es nach Einschätzung der Erfinder besonders vorteilhaft, die zur Trocknung notwendige Temperatur im erfindungsgemäßen Verfahren möglichst weitgehend, bevorzugt im Wesentlichen vollständig über das Temperieren in der Temperiereinheit zu ermöglichen, d. h. den Beitrag der Temperaturboostereinheit zu der Trocknungsenergie möglichst gering zu halten. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren bei der Gummierung von textilen Materialien aus Kunststoffen, bevorzugt aus Polyestern, insbesondere PET und/oder aus Polyamiden, insbesondere PA6 und PA6.6, so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur im Bereich von 80 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 105 °C, temperiert wird. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der von der Temperaturboostereinheit geleistete Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie 10 % oder weniger, bevorzugt 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 1 % oder weniger, beträgt, wobei der geleistete Beitrag beispielsweise durch kalorimetrische Messungen mit und ohne Zuschaltung der Temperaturboostereinheit bestimmt werden kann. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material ohne den Einsatz der Temperaturboostereinheit vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur im Bereich von 70 bis 120 °C, bevorzugt im Bereich von 80 bis 110 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 105 °C, temperiert würde.

Die alternative Verfahrensführung mit hoher industrieller Relevanz ist die Verarbeitung von viskosebasierten Materialien, welche höhere Trocknungstemperaturen erfordern. Es handelt sich somit zunächst um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das bahnförmige textile Material ein Fasermaterial umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Viskose.

In diesem Fall ist es im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungen bevorzugt, wenn die Temperaturboostereinheit einen signifikanten Beitrag zu der Gesamttemperatur leistet. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren bei der Gummierung von textilen Materialien aus Viskose so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur von 120 °C oder mehr, bevorzugt 125 °C oder mehr, besonders bevorzugt 130 °C oder mehr, temperiert wird. Besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Temperieren unter Einsatz der Temperaturboostereinheit erfolgt, und/oder wobei der von der Temperaturboostereinheit geleistete Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie bei 15 % oder mehr, bevorzugt 20 % oder mehr, besonders bevorzugt 25 % oder mehr, beträgt. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren so durchgeführt wird, dass das bereitgestellte textile Material ohne den Einsatz der Temperaturboostereinheit vor dem Einbetten auf eine maximale Temperatur im Bereich von 80 bis 110 °C, bevorzugt im Bereich von 90 bis 105 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 95 bis 100 °C, temperiert würde.

Der Fachmann versteht, dass sich die größten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens an der Stelle zeigen, in der das erfindungsgemäße System von der Gummierung einer ersten Art von textilen Festigkeitsträgern auf die Gummierung einer zweiten Art von textilen Festigkeitsträgern umgestellt wird, die andere Anforderungen an die Trocknungstemperatur stellen, da eine Umstellung des Materials und der Trocknungsbedingungen im laufenden Betrieb möglich wird, ohne dass es zu einer ausgedehnten Übergangsphase kommt, in der die textilen Materialien unter suboptimalen Bedingungen gummiert würden. Der Fachmann versteht insoweit, dass ein besonders bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren dann erhalten wird, wenn das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, um nacheinander solche unterschiedlichen textilen Materialien zu gummieren. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren mit dem gleichen System hintereinander bei der Gummierung von textilen Materialien aus Kunststoffen, bevorzugt aus Polyestern, insbesondere PET und/oder aus Polyamiden, insbesondere PA6 und PA6.6 und bei der Gummierung von textilen Materialien aus Viskose eingesetzt wird, wobei die Temperatur in der Temperiereinheit zwischen den Verfahren bevorzugt um 5 °C oder weniger, besonders bevorzugt um 2 °C oder weniger, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen gar nicht, verändert wird. Es kann als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass dieses durch die Eliminierung der Übergangsphase und die fehlende Notwendigkeit einer Temperaturanpassung in der Temperiereinheit besonders effizient als kontinuierliches Verfahren geführt werden kann, sodass es nach Einschätzung der Erfinder auch besonders vorteilhaft ist, eine entsprechende Verfahrensführung zu realisieren, insbesondere auch trotz zwischenzeitlich erfolgter Materialwechsel, wie es beispielsweise durch den Einsatz von Speicherschleifen möglich wird. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren ein kontinuierliches oder halbkontinuierliches, bevorzugt kontinuierliches, Verfahren ist.

Wie vorstehend erläutert, sind das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System hinsichtlich der eingesetzten Gummierungseinheiten nicht beschränkt. In gleicherweise ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Verarbeitung im Wesentlichen sämtlicher typischer Kautschukmischungen geeignet, welche für typische Gummierungen eingesetzt werden. Der Fachmann versteht insoweit, dass es sich im Lichte der typischen Verfahrensführung in der kautschukverarbeitenden Industrie bei der Kautschukmischung regelmäßig um vulkanisierbare Kautschukmischungen handeln wird, d. h. um Kautschukmischungen, welche durch anschließende Vulkanisation in einen Gummiwerkstoff überführt werden können. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis drückt der Ausdruck „Kautschukmischung“ dabei aus, dass die Kautschukmischung zumindest einen Kautschuk umfasst, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren als Verfahren der kautschukverarbeitenden Industrie klassifiziert ist.

Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Kautschukmischung eine vulkanisierbare Kautschukmischung ist. Beispielhaft ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Kautschukmischung wenigstens einen Dienkautschuk umfasst, wobei der Dienkautschuk besonders bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Butadien-Kautschuk (BR), lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien- Kautschuk (SSBR) und emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien- Kautschuk (ESBR).

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gummierten textilen Materialien, welche in einer vulkanisierbaren Kautschukmischung eingebettet sind, können zumindest theoretisch durch direkte Vulkanisation der entsprechenden bahnförmigen Materialien in ein vulkanisiertes Kautschukprodukt überführt werden. Die weit größere Praxisrelevanz haben jedoch solche Ausgestaltungen, in der die gummierten Textilmaterialien im Rahmen von weiteren Verarbeitungsschritten, beispielsweise typischen Reifenaufbauverfahren, zu einem Kautschukrohling, beispielsweise einem Fahrzeugreifenrohling verarbeitet werden, der das gummierte textile Material umfasst, sodass das gummierte textile Material zusammen mit den weiteren Bestandteilen des Kautschukrohlings vulkanisiert werden kann, beispielsweise um als vulkanisiertes Kautschukprodukt einen Fahrzeugluftreifen zu erhalten.

Die Erfindung betrifft folglich auch ein Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierten Kautschukproduktes, umfassend die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines gummierten textilen Materials, sowie den Verfahrensschritt: iv) Vulkanisieren des gummierten textilen Materials oder eines Kautschukrohlings umfassend das gummierte textile Material unter Vulkanisation der Kautschukmischung zum Erhalt eines vulkanisierten Kautschukprodukts.

Hierbei wird die vulkanisierbare Kautschukmischung nach dem in der Reifenindustrie üblichen Verfahren vulkanisiert, beispielsweise durch eine schwefel basierte Vernetzung.

Offenbart wird hierauf aufbauend auch ein vulkanisiertes Kautschukprodukt, insbesondere ein Fahrzeug reifen, bevorzugt ein Fahrzeugluftreifen, hergestellt oder herstellbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes.

Offenbart wird abschließend auch die Verwendung einer Temperaturboostereinheit, umfassend ein oder mehrere Wärmestrahler, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 50000 nm liegt, zur Erwärmung von in einer Temperiereinheit temperierten textilen Materialien vor der Einbettung in eine Kautschukmischung zur Verringerung oder Vermeidung von Temperaturanpassungen in der Temperiereinheit bei der Einstellung von materialspezifischen Temperierungserfordernissen verschiedener Materialtypen des textilen Materials.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Systems in einer bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems 10 zur Gummierung eines bahnförmigen textilen Materials in einer bevorzugten Ausführungsform, wobei entsprechende Fertigungsstraßen in der Praxis beispielsweise eine Gesamtlänge von 30 m oder mehr aufweisen können.

Das System 10 umfasst im gezeigten Beispiel eine Bereitstellungseinheit 12, welche dazu eingerichtet ist, ein bahnförmiges textiles Material (nicht gezeigt) bereitzustellen, welches auf einer Materialrollen 28 bereitgestellt wird. Die Bereitstellungseinheit 12 umfasst zusätzlich zu der Materialrolle 28 eine Speicherschleife 30, welche dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Menge an textilem Material durch Variation der Bahnlänge vorzuhalten, sodass eine kontinuierliche Entnahme von textilem Material aus der Speicherschleife 30 möglich ist, selbst wenn temporär keine Zufuhr von textilem Material in die Speicherschleife 30 erfolgen sollte, beispielsweise aufgrund eines Wechsels der Materialrollen 28.

Das gezeigte System 10 umfasst zudem eine als Heizturm ausgebildete Temperiereinheit 14 mit einem Materialeinlass 16, einem Materialauslass 18 sowie versetzt zueinander angeordnet zwölf mit Dampf beheizbaren Führungselementen 20, welche als Führungswalzen ausgeführt sind. Die gezeigte Temperierienheit 14 ist dazu eingerichtet, ein in ihr geführtes bahnförmiges textiles Material zwischen dem Materialeinlass 16 und dem Materialauslass 18 auf eine für typische Kunststoff-basierte Festigkeitsträger geeignete Temperatur im Bereich von 95 bis 105 °C zu temperieren.

Das System 10 umfasst überdies eine Gummierungseinheit 22 mit einem Walzenkalander zur Einbettung des von der Temperiereinheit 14 temperierten textilen Materials in eine Kautschukmischung.

Das System 10 umfasst zudem eine Temperaturboostereinheit 24 mit zwei schematisch eingezeichneten Wärmestrahlern 26a, 26b. Der erste Wärmestrahler 26a ist innerhalb der Temperiereinheit 14 so angeordnet, dass die Temperatur eines in die Temperiereinheit 14 eingegebenen textilen Materials nach einem Eintritt durch den Materialeinlass 16 und vor einem Austritt durch den Materialauslass 18 von dem Wärmestrahler 26a erhöht werden kann. Der zweite Wärmestrahler 26b ist zwischen dem Materialauslass 18 der Temperiereinheit 14 und der Gummierungseinheit 22 derart angeordnet, dass die Temperatur des aus der Temperiereinheit 14 ausgegebenen temperierten textilen Materials weiter erhöht werden kann. Die Wärmestrahler 26a-b sind im gezeigten Beispiel als Infrarotlampen ausgebildet. In den Versuchen der Erfinder kamen als Wärmestrahler IR-Lampen, insbesondere schnell reagierende IR-Lampen mit einer Aufheizzeit von weniger als 2 s, zum Einsatz, deren Intensitätsmaximum der Emission bei etwa 980 nm, 1200 nm, 1600 nm, 2000 nm und 2600 nm lag, wobei insbesondere bei der Kombination von IR-Lampen mit einem Emissionsmaximum bei 1200 nm mit IR-Lampen mit einem Emissionsmaximum bei 2600 nm, ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden konnten.

Die gezeigte Temperaturboostereinheit 24 kann in Abhängigkeit des Materialtyps des textilen Materials über eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) automatisch aktiviert bzw. deaktiviert werden. Alternativ kann im gezeigten Beispiel die Strahlungsleistung der Temperaturboostereinheit 24 durch die elektronische Steuereinheit gesteuert werden. Insofern ist das gezeigten System 10 beispielsweise dazu eingerichtet, in zwei verschiedenen Betriebszuständen derart betrieben zu werden, dass die optimale Temperierung zweier verschiedener textiler Materialien ermöglicht wird, nämlich beispielsweise mit und ohne Zuschaltung der Temperaturboostereinheit 24.

Zusätzlich umfasst das gezeigte System 10 eine als Kühlturm ausgeführte Kühleinheit 32 zur Kühlung eines zuvor in der Gummierungseinheit 22 gummierten textilen Materials.

Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines gummierten textilen Materials wird ein aus der Bereitstellungseinheit 12 des gezeigten Systems ausgegebenes bahnförmiges textiles Material, beispielsweise eine bahnförmige Zusammenstellung nebeneinander verlaufender textiler Festigkeitsträger aus Polyester oder aus Viskose, zunächst die Temperiereinheit 14 durchlaufen, beispielsweise mit einer Bahngeschwindigkeit von etwa 40 m/min. In der Temperiereinheit 14 wird das textile Material über den Materialeinlass 16 und die beheizten Führungselemente 20 geleitet, wobei eine Erhöhung der Temperatur im Falle von Viskose nicht nur durch die beheizten Führungselemente 20, sondern auch zusätzlich durch den Wärmestrahler 26a der Temperaturboostereinheit 24 bewirkt wird, um trotz der niedrigeren Temperatur der Temperiereinheit 14 die für Viskose notwendige Temperatur erreichen zu können. Nach Verlassen des Heizturms über den Materialauslass 18 bewirkt der zweite Wärmestrahler 26b der Temperaturboostereinheit 24 bei Bedarf eine weitere Erhöhung der Temperatur.

Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend möglich bei gleichbleibender Temperatur in der Temperiereinheit 14, beispielsweise bei einer Temperierung des textilen Materials auf etwa 100 °C, verschiedene textile Materialien im gleichen System 10 direkt hintereinander zu verarbeiten. Ein Fasermaterial aus Polyester, beispielsweise Nylon, PA6, würde im Rahmen dieses Verfahrens ohne die Notwendigkeit der Temperaturboostereinheit 24 auf die gewünschten 100 °C temperiert, wohingegen textile Festigkeitsträger aus Viskose unter Einsatz der Temperaturboostereinheit 24 auf etwa 130 °C temperiert würde, sodass von der Temperaturboostereinheit 24 ein signifikanter Beitrag an der zur Erreichung der maximalen Temperatur notwendigen Wärmeenergie geleistet wird.

Ein derart optimal temperiertes textiles Material kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nachfolgend in der Gummierungseinheit 22 in eine vulkanisierbare Kautschukmischung eingebettet und schließlich in der Kühleinheit 32 derart abgekühlt werden, dass es anschließend weiterverarbeitet werden kann, beispielsweise zu einem Fahrzeugreifenrohling, aus welchem mittels Vulkanisation ein vulkanisierter Fahrzeugreifen erhalten werden kann.

Mit einem erfindungsgemäßen System 10, welches hinsichtlich des Aufbaus dem vorstehend beschriebenen System 10 entspricht, wurden in einem erfindungsgemäßen Verfahren textile Festigkeitsträger aus Viskose (Rayon) verarbeitet. Hierbei wurde das Rayon-Material ausgehend von einem Heizturm, welcher auf die Trocknung von Festigkeitsträgern aus PET oder Nylon ausgelegt war und die Festigkeitsträger entsprechend auf eine Trocknungstemperatur von ca. 100 °C temperiert, durch den Einsatz einer Temperaturboostereinheit 24 getrocknet. Eine Messung der Restfeuchte der resultierenden Materialien vor der Gummierungseinheit 22 ergab, dass die Restfeuchte für alle Proben zuverlässig unter die vorgegebenen Grenzwerte gebracht werden konnten, die auch für die herkömmliche Verarbeitung mit einem auf 130 °C temperierten Heizturm angestrebt werden.

Ausgewählte dieser erfindungsgemäß getrockneten Festigkeitsträger wurden anschließend gummiert. Hierbei wurde die Verbundfestigkeit der resultierenden Verbundmaterialien mit einem internen Bewertungsverfahren, welches in Anlehnung an ASTM D885MA, DIN 53530, DIN ISO 6133 und ISO 36 konzipiert wurde, an 25 mm Proben qualitativ bestimmt. Der dabei ermittelte Trennwiderstand (in N) lag für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gummierten Festigkeitsträger im gewünschten Spezifikationsbereich und war im Rahmen der Genauigkeit der Messmethode mit den Trennwiderständen vergleichbar, die an herkömmlich getrockneten gummierten Rayon-Festigkeitsträgern ermittelt wurden.

Bezugszeichenliste

10 System

12 Bereitstellungseinheit

14 Temperiereinheit 16 Materialeinlass

18 Materialauslass

20 Führungselement

22 Gummierungseinheit

24 Temperaturboostereinheit 26a-b Wärmestrahler

28 Materialrolle

30 Speicherschleife

32 Kühleinheit