Verfahren zur Herstellung von Luftreifen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Luftreifen.
Nach den bisherigen üblichen Methoden werden Luftreifen auf die Weise hergestellt, dass zunächst ein kontinuierliches breites zylindrisches Band aus Wulstteilen, Litze, Seitenwänden und Laufdecke gefertigt wird, dass dieses Rohband dann durch geeignete Verformung die angenäherte Gestalt eines Reifens erhält und dass schliesslich dieses vorgeformte Band in einer Vulkanisierungspresse expandiert und vulkanisiert wird. Durch eine in der USA-Patentschrift Nr. 2495 663 beschriebene Vorrichtung konnte dieses übliche Verfahren verbessert werden; in dieser Vorrichtung wird das Band in einem Arbeitsgang mit Hilfe eines flexiblen und expandierbaren Diaphragmas geformt, expandiert und vulka nisiert; das Diaphragma wird dabei durch zwei zusammenarbeitende Pressformhälften verformt.
Zur Erzeugung des Reifenprofils auf der Laufdecke sind die Formen üblicher Vulkanisierungspressen mit der gewünschten Profilierung versehen.
Die Fliessgeschwindigkeit des elastomeren Reifenmaterials in bestimmte Abschnitte der Profilform ist jedoch bisweilen so ungleichförmig, dass der Reifenunterbau, die sogenannte Karkasse, in ungleichmässiger Weise verformt und damit der Reifen unbrauchbar wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde ein Verfahren beschrieben, nach welchem das Reifenprofil zunächst nach einem Formpress- oder Spritzgussprozess geformt wird und dann mit der unabhängig hergestellten und geformten Karkasse in einer Vulkanisierungsform zum fertigen Reifen vereinigt wird. Dieses Verfahren jedoch birgt die Gefahr, dass Lufteinschlüsse entstehen und dass eine Laufdecke nicht konstanter Dichte gebildet wird.
Nach einem weiteren verbesserten Verfahren wird der Luftreifen mit einer nicht dehnbaren zylindrischen Verstärkungseinlage ausgerüstet, die zwischen der Laufdecke und dem Aussenumfang der Karkasse angeordnet ist. Die Verwendung einer derartigen Einlage soll die Lebensdauer der Laufdecke erhöhen.
Auch dieses Verfahren hat jedoch gewisse Nachteile. Wegen der verwendeten nicht dehnbaren Einlage ist es nämlich nicht möglich, den mit dieser Einlage versehenen Luftreifen in einer Vulkandsie- rungspresse unter Benutzung eines flexiblen und expandierbaren Diaphragmas zu formen und zu vulkanisieren. Aus diesem Grunde wurden bereits eine besondere Vorrichtung und ein Prozess vorgeschlagen. Mit dieser Vorrichtung lässt sich jedoch nur die rohe, kreisringförmige Gestalt des Reifens herstellen, während anschliessend diese Rohform in einem getrennten Arbeitsgang in einer üblichen Vulkanisierungspresse expandiert und vulkanisiert werden muss.
Alle erwähnten bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Reifenherstellung erfordern einen getrennten Arbeitsgang zum Zusammenheften des aus Verstärkungseinlage und Laufdecke bestehenden Teils mit der Karkasse; andernfalls bestünde nämlich die Gefahr, dass während der Verformung des Rohreifens zu einer kreisringförmigen Gestalt eine Verschiebung dieser Teile stattfindet, was die Qualität des Reifens wesentlich beeinträchtigen, wenn nicht gar den ganzen Reifen unbrauchbar machen würde.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Verstärkungseinlage versehenen Reifens und hat es sich zur Aufgabe gesetzt, die erläuterten -Nachteile der genannten Ver fahren zu vermeiden. Insbesondere wird durch die Erfindung ein Verfahren geschaffen, das es auf einfache Weise ermöglicht, einen mit einer Verstär kungseinlage versehenen Luftreifen in einer mit einem flexiblen und expandierbaren Diaphragma arbeitenden Vulkanisierungspresse zu formen und zu vulkanisieren, wobei die Notwendigkeit entfällt, das aus Verstärkungseinlage und Laufdecke bestehende Teil zuvor mit der Karkasse durch Heften zu verbinden.
Das V erfahren nach der Erfindung ist durch folgende Verfahrensstufen gekennzeichnet: Herstellung eines ersten zusammengesetzten Teils durch Einbetten von Litzen in einen ringförmigen Körper aus einem elastomeren Material zur Bildung einer Reifenverstärkungseinlage und durch Aufbringen einer Schicht aus einem weiteren elastomeren Material auf dem Aussenumfang der Einlage zur Bildung der Laufdecke; Herstellung der Reifenkarkasse als zweites Teil;
Anordnung des zweiten Teils innerhalb des ersten zusammengesetzten Teils und Anwendung entgegengesetzt wirkender radialer Drücke gegen den Innenumfang der Karkasse einerseits und den Aussenumfang des ersten zusammengesetzten Teils anderseits unter gleichzeitiger Zuführung von Wärme, so dass beide Teile zu einem Gesamtreifen vereinigt werden und die Einlage mit der Laufdecke radial nach aussen gepresst wird, wobei auf dem Aussenumfang der Laufdecke ein Rei fenprofil gebildet wird; Aushärtung des so gebildeten Luftreifens bei erhöhter Temperatur während einer geeigneten Zeit.
Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die untere Form 1 einer Vulkanisierungspresse mit einer darin angeordneten Verstärkungseinlage 2 und einer Laufdecke 3, die bereits ein erstes zusammengesetztes Teil bilden.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die untere und die obere Form der Vulkanisierungspresse, in der sich bereits die Karkasse 4 befindet, vor dem Zusammenpressen der beiden Formen.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die teilweise geschlossene Gesamtform nach Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die beiden Hälften der Gesamtform nach Fig. 3 in geschlossenem Zustand, in weichem der geformte und expandierte Reifen für die Vulkanisierung bereit ist.
Bei dem Prozess nach der Erfindung werden vorzugsweise die Verstärkungseinlage 2 und die Laufdecke 3 als kontinuierlicher Reifenkörper auf einer einfachen Trommelvorrichtung hergestellt, wobei der Aussendurchmesser der Laufdecke genau die Grösse des kleinsten Durchmessers hat, den die üblichen, die Reifenprofilrillen formenden Rippen der Reifenpressform aufweisen. Gewöhnlich wird dabei zunächst ein aus zwei oder mehreren Schichten bestehender Körper gebildet, auf dessen äusseren Umfang dann eine die Laufdecke bildende elastomere Schicht aufgetragen wird.
Die Karkasse, d. h. der Reifenunterbau, wird in üblicher Weise auf einer bekannten Vorrichtung zur Reifenherstellung gefertigt. Wie auf Fig. 2 zu sehen, bildet die Karkasse 4 ein zusammengesetztes Teil üblicher Bauart, das aus einer Litze 5, Seitenwänden 6 und 7, Randwulsten 8 und 9 sowie Wulstschutzstreifen 10 und 11 besteht. Das expandierbare Diaphragma der Presse ist mit 12 und die obere Pressform mit 13 bezeichnet.
Auf Fig. 4 ist der mit Hilfe des expandierten Diaphragmas 12 geformte Reifen dargestellt; die beiden Pressformen 1 und 13 sind geschlossen. Als Druckmittel für die Expansion des Diaphragmas wird vorzugsweise Dampf verwendet. Während der Aushärtung des zusammengesetzten Reifens können entweder Dampf, Heisswasser oder ein inertes Glas verwendet werden. Weitere zu beachtende Faktoren während des Aushärtungsvorganges sind die Aufrechterhaltung üblicher Drücke im Bereich von 7 bis 35 kg/cm2 und Temperaturen zwischen 120 und 2000 C während der Aushärtungszeiten zwischen 12 und 120 Minuten. Die Aushärtung von Reifen für Personenkraftwagen wird vorzugsweise bei einem Druck von etwa 8,4kg/cm2 und einer Temperatur von etwa 1760 C während einer Zeit von etwa 17 Minuten durchgeführt.
Reifen für Lastkraftwagen werden vorzugsweise unter den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen während einer Zeit von etwa 45 Minuten ausgehärtet.
Die sowohl für die Verstärkungseinlage als auch für die Karkasse verwendeten Litze kann aus Textilfasern, wie Baumwolle, Flachs, Kunstseide, Polyamidgarnen und Polyestergarnen, oder auch aus Me talldrähten bestehen. Die Litzen können entweder dehnbar oder auch nicht dehnbar sein.
Die in der Karkasse verwendeten Litzen können entweder radial angeordnet sein, d. h. die einzelnen Litzenstränge liegen in zur Rotationsachse radialen Ebenen, oder sie können auch in schräger Lage angeordnet werden, d. h. die einzelnen Litzenstränge bilden mit der Äquatorialebene des Reifens (auf Fig. 4 mit p-p bezeichnet) einen spitzen Winkel; dieser Winkel, der Karkassenscheitelwinkel, liegt üblicherweise im Bereich von etwa 25 bis etwa 450.
Die für die Einlage verwendeten Litzen weisen häufig eine Richtung auf, die mit der Äquatorialebene des Reifens einen Winkel zwischen 15 und 200 einschliesst; allgemein können sie jedoch auch unter einen Winkel von 0-450 angeordnet werden.
Bei einer bevorzugten Durchführungsform nach der Erfindung wird zunächst auf einer nicht dargestellten rotierbaren Trommel ein kontinuierliches, die Verstärkungseinlage 2 bildendes Band hergestellt, das aus vier Schichten von in einem elastomeren Material eingebetteten Nylonlitzen besteht, wobei jede Litze in der Äquatorialebene p-p des Reifens liegt. Auf den Aussenumfang dieses Bandes wird die aus einem ebenfalls elastomeren Material bestehende Laufdecke aufgebracht und mit der Verstärkungseinlage unter Verwendung einer üblichen Heftmaschine zusammengeheftet. Die Einlage hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 4 mm, und die Laufdecke ist etwa zwischen 9,5 und 10 mm stark.
Der Aussendurchmesser des aus Verstärkungseinlage und Laufdecke zusammengesetzten Teils beträgt etwa zwischen 750 und 760mm, während die Breite einen Wert von etwa 120 bis 130 mm hat.
Die Karkasse 4 besteht aus zwei Schichten aus radial gerichteten Nylonlitzen 5, aus Seitenwänden 6 und 7 aus einem elastomeren Material, aus Randwulsten 8 und 9 sowie aus Wulstschutzstreifen 10 und 11; die Karkasse wird auf einer üblichen, nicht gezeigten Vorrichtung hergestellt. Die Karkasse 4 und das aus Verstärkungseinlage und Laufdecke zusammengesetzte Teil werden in eine Reifenpresse bekannter Bauart eingelegt, die mit einem flexiblen und expandierbaren Diaphragma 12 im Innern der Pressform ausgerüstet ist.
Die Karkasse 4 wird um das Diaphragma 12 herum angeordnet, und das aus Verstärkungseinlage und Laufdecke zusammengesetzte Teil 2 und 3 wird mit dicht schliessendem Passsitz in die untere Pressform 1 derart eingelegt, dass beim Schliessen der Gussform der Aussenumfang der Laufdecke entsprechend den Profihlilen der Gussform ausgerichtet wird. Die verwendete Pressform hat einen maximalen Innendurchmesser von 77,06 cm, und die Laufdeckenfläche hat eine Breite von 12,59 cm.
Anschliessend wird Dampf in das Innere des Diaphragmas 12 geleitet, so dass sich dieses Diaphragma ausdehnt; dann wird die obere Pressform 13 auf die untere Pressform 1 abgesenkt, so dass die Karkasse 4 eine kreisringförmige Gestalt anzunehmen beginnt; diese Verformung der Karkasse wird so lange fortgesetzt, bis die Aquatorialebene der Karkasse mit der Äquatorialebene des aus Einlage und Laufdecke zusammengesetzten Teils bei Berührung zwischen diesem Teil und der Karkasse zusammenfällt. Bis zu dem Augenblick, an dem diese Berührung stattfindet, verbleibt das aus Einlage und Laufdecke bestehende Teil unverändert in seiner ursprünglichen Lage.
Wenn die beiden Pressformhälften 1 und 13 geschlossen sind, wird der Innenraum mit Druck und Hitze beaufschlagt, wobei die radial nach aussen wirkenden Kräfte den zusammengesetzten Reifenkörper radial nach aussen drücken und auf diese Weise - dem Reifenkörper die gewünschte Reifengestalt und das gewünschte Reifenprofil verleihen. Anschliessend wird in üblicher Weise die Vulkanisierung durchgeführt, beispielsweise mit Hilfe von zwischen 180 und 1900 C heissem Dampf, der unter einem Druck von 14,9 bis 15kg/cm2 steht und während einer Zeitdauer von etwa 23 Minuten einwirkt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass nach dem letztgenannten Prozess Reifen hergestellt werden können, die einwandfreie Profile und gut sitzende Reifenelemente aufweisen; gleichzeitig ist nach einem solchen Prozess die Vulkanisierung vollständig durchgeführt.
Der auf die Weise fertig hergestellte und vulkanisierte Luftreifen wird aus der Reifenpresse durch geeignete Methoden entfernt, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 2961670 beschrieben worden sind.
Druch den Prozess nach der Erfindung wird die Einlage 2 keinerlei starken Dehnungsbeanspruchungen unterworfen, da der Umfang der Einige nur in dem Masse zunehmen muss, wie er gezwungen ist, der elastomeren Laufdecke bei ihrer Verformung durch Auffüllung der Profilnuten der Pressform unter der Wirkung des sich ausdehnenden Diaphragmas zu folgen; diese Ausdehnung beträgt ungefähr 2,0 bis 2, 5 % des Umfanges der Roheinlage, und zwar sowohl bei Reifen für Personenkraftwagen als auch für Lastkraftwagen. Darüber hinaus behält die Laufdecke während des Prozesses ihre konstante Dichte bei, so dass die Bildung von selbst kleinen Rissen auf der Lauffläche mit Sicherheit verhindert wird.
Dieses Ergebnis ist besonders wichtig und wünschenswert, da bekanntlich eines der Hauptreifenprobleme darin besteht, die Zerstörung der Litzen infolge des Eindringens von Wasser durch derartige Risse in der Laufdecke zu verhindern.
Die Möglichkeit, die den fertigen Luftreifen bildenden Reifenelemente gleichzeitig herstellen zu können, sowie das Fortfallen der Notwendigkeit, das aus Einlage und Laufdecke zusammengesetzte Teil durch Heften mit der Karkasse verbinden zu müssen, machen den Prozess nach der Erfindung wesentlich wirtschafflicher als die bisher bekanntgewordenen Methoden zur Reifenhersteilung.
Selbstverständlich liegt es im Bereich des Fachmanns, das beschriebene Verfahren nach Wunsch zu variieren, ohne dabei vom Erfindungsgedanken abzuweichen, so dass die Erfindung keineswegs auf das beschriebene Durchführungsbeispiel beschränkt ist.