DE102015200078A1 - A method for increasing the strength properties of a splice for a tread of a vehicle tire - Google Patents

A method for increasing the strength properties of a splice for a tread of a vehicle tire Download PDF

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Abstract

Um Verfahren zu schaffen, mit dem die Festigkeitseigenschaften der Spleissverbindung des Laufstreifens verbessert werden, wird folgendes Verfahren mit folgenden Schritten vorgeschlagen: a) Bereitstellen einer unvulkansierten Laufstreifen-Materiallage (1) aus einem Elastomer, b) Bestrahlung der Laufstreifen-Materiallage (1) mit einem Elektronen-Strahl-Verfahren, wobei zumindestens eine der beiden Spleissoberflächen (6, 7) der Laufstreifen-Materiallage (1) mit dem Elektronen-Strahl-Verfahren bestrahlt wird, wobei auf die Laufstreifen-Materiallage (1) eine Strahlendosis von ca. 20 Kilo Gray bis 100 Kilo Gray und eine Energiedichte von ca. 50 bis 1600 Kilo Elektronen-Volt aufgebracht wird, c) Adsorption der Elektronenstrahl-Energie durch die Laufstreifen-Materiallage (1), wodurch die Klebrigkeit und Klebkraft der Spleissoberfläche (6, 7) der Laufstreifen-Materiallage (1) um mindestens 10 % des Ausgangswertes erhöht wird, d) Aufwickeln der Laufstreifen-Materiallage (1) auf einer Reifenbautrommel, wobei auf der Reifenbautrommel das vordere und hintere Materialende der Laufstreifen-Materiallage mit der vorderen und hinteren Spleissoberfläche (6, 7) zusammen gespleisst werden, d) Vervollständigen eines Reifenrohlings mit der zusammen gespleissten Laufstreifen-Materiallage (1) mit weiteren Herstellungsschritten, e) Vulkanisieren des Reifenrohlings mit einem Vulkanisationsverfahren, f) Fertigstellen des vulkanisierten Fahrzeugreifens mit weiteren Schritten.To provide methods to improve the strength properties of the tread splice, the following method is proposed, comprising the steps of: a) providing an unvulcanized tread material layer (1) of elastomer, b) irradiating the tread material layer (1) an electron beam method, wherein at least one of the two splice surfaces (6, 7) of the tread material layer (1) is irradiated with the electron beam method, wherein on the tread material layer (1) a radiation dose of about 20 Kilo Gray is applied to 100 kilograms of gray and an energy density of about 50 to 1600 kilograms electron volts, c) adsorption of the electron beam energy through the tread material layer (1), whereby the stickiness and adhesion of the splice surface (6, 7) the tread material layer (1) is increased by at least 10% of the initial value, d) winding the tread material layer (1) on a Reifenba utrommel, wherein on the tire building drum, the front and rear material end of the tread material layer with the front and rear splice surface (6, 7) are spliced together, d) completing a green tire with the together spliced tread material layer (1) with further manufacturing steps, e ) Vulcanizing the green tire with a vulcanization process, f) completing the vulcanized vehicle tire with further steps.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften einer Spleissverbindung für einen Laufstreifen eines Fahrzeugreifens. The invention relates to a method for increasing the strength properties of a splice connection for a tread of a vehicle tire.

Bei der herkömmlichen Herstellung von Neureifen werden Vormaterialien bzw. bestimmte Reifenaufbauteile vorkonfektioniert. Zu diesen vorkonfektionierten Bauteilen gehört insbesondere der unvulkanisierte Laufstreifen. Bei der Reifenherstellung kann unter anderem das Problem auftreten, dass die Spleissfestigkeit des zusammengesetzten Laufstreifens keine ausreichende Fertigungsqualität besitzt. In the conventional production of new tires, materials or certain tire components are prefabricated. In particular, the unvulcanized tread belongs to these prefabricated components. One of the problems that may arise in tire manufacture is that the splice strength of the composite tread does not have sufficient manufacturing quality.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Festigkeitseigenschaften der Spleissverbindung des Laufstreifens verbessert werden. The invention has for its object to provide a method by which the strength properties of the splice of the tread are improved.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruchs 1 mit einem Verfahren mit folgenden Schritten:

  • a) Bereitstellen einer unvulkansierten Laufstreifen-Materiallage aus einem Elastomer,
  • b) Bestrahlung der Laufstreifen-Materiallage mit einem Elektronen-Strahl-Verfahren, wobei zumindestens eine der beiden Spleissoberflächen der Laufstreifen-Materiallage mit dem Elektronen-Strahl-Verfahren bestrahlt wird, wobei auf die Materiallage eine Strahlendosis von ca. 20 Kilo Gray bis 100 Kilo Gray und eine Energiedichte von ca. 50 bis 1600 Kilo Elektronen-Volt aufgebracht wird,
  • c) Adsorption der Elektronenstrahl-Energie durch die Laufstreifen-Materiallage, wodurch die Klebrigkeit und Klebkraft der Spleissoberfläche der Laufstreifen-Materiallage um mindestens 10 % des Ausgangswertes erhöht wird,
  • d) Aufwickeln der Laufstreifen-Materiallage auf einer Reifenbautrommel, wobei auf der Reifenbautrommel das vordere und hintere Materialende der Laufstreifen-Materiallage mit der vorderen und hinteren Spleissoberfläche zusammen gespleisst werden,
  • d) Vervollständigen eines Reifenrohlings mit der zusammen gespleissten Laufstreifen-Materiallage mit weiteren Herstellungsschritten,
  • e) Vulkanisieren des Reifenrohlings mit einem Vulkanisationsverfahren,
  • f) Fertigstellen des vulkanisierten Fahrzeugreifens mit weiteren Schritten.
The object is achieved according to claim 1 with a method comprising the following steps:
  • a) providing an unvulcanized tread material layer of an elastomer,
  • b) irradiation of the tread material layer with an electron beam method, wherein at least one of the two splice surfaces of the tread material layer is irradiated by the electron beam method, wherein on the material layer a radiation dose of about 20 kilos of gray to 100 kilos Gray and an energy density of about 50 to 1600 kilos electron volts is applied,
  • c) adsorbing the electron beam energy through the treadstock layer, thereby increasing the tackiness and bond strength of the splice surface of the treadstock layer by at least 10% of the initial value;
  • d) winding the treadstock layer on a tire building drum, wherein on the tire building drum the leading and trailing material ends of the treadstock sheet are spliced together with the front and rear splice surfaces,
  • d) completing a green tire with the together spliced tread material layer with further manufacturing steps,
  • e) vulcanizing the green tire with a vulcanization process,
  • f) completing the vulcanized vehicle tire with further steps.

Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das Verfahren die Klebrigkeit der Spleissoberflächen des unvulkanisierten Laufstreifens wesentlich erhöht wird. Dadurch wird die Spleissfestigkeit des zusammengesetzten Laufstreifens wesentlich verbessert und erhöht. Die Elektronen-Bestrahlung führt zu einer Bildung von unlöslichen Molekülanteilen bzw. zu mit Radikalen behafteten Langkettenverzweigungen in den Polymeren. Durch diesen sogenannten Schwelleffekt an den Spleissoberflächen wird die Klebkraft zwischen den beiden gegenüber liegenden Spleissenden wesentlich verbessert. Nach der Reifenvulkanisation besitzt der Laufstreifen eine besonders hohe Spleissfestigkeit, die insbesondere mit Versuchen festgestellt werden konnte. Die Steigerung der Klebkraft an den Spleissoberflächen ist eine überraschende Wirkung, da die Klebrigkeit durch eine entsprechende Elektronenbestrahlung unter normalen Umständen verringert werden kann. Die umgekehrte Wirkung insb. bei der Vorgabe von speziellen Bestrahlungsintensitäten war bislang nicht bekannt. An advantage of the invention is to be seen in particular in that the process significantly increases the stickiness of the splicing surfaces of the uncured tread. This significantly improves and increases the splice strength of the composite tread. The electron irradiation leads to the formation of insoluble molecular fractions or to radical-afflicted long-chain branches in the polymers. Due to this so-called threshold effect on the splice surfaces, the bond strength between the two opposing splice ends is substantially improved. After the tire vulcanization of the tread has a particularly high splice resistance, which could be found in particular with experiments. The increase in the bond strength at the splice surfaces is a surprising effect, since the tackiness can be reduced by a corresponding electron irradiation under normal circumstances. The reverse effect esp. When specifying special irradiation intensities was not yet known.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt b) auf die Laufstreifen-Materiallage eine Strahlendosis von ca. 30 bis 70 Kilo Gray aufgebracht wird. Bei dieser Strahlendosis wird die Klebkraft der bestrahlten Spleissoberfläche in einem hohen Maße gesteigert. In an advantageous development of the invention, it is provided that, in step b), a radiation dose of approximately 30 to 70 kilograms of gray is applied to the tread material layer. At this radiation dose, the adhesive strength of the irradiated splicing surface is increased to a high degree.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laufstreifen-Materiallage bei Schritt b) auf einem Förderband verfahren wird und die Vorrichtung zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung stationär über der Laufstreifen-Materiallage angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Spleissoberfläche gleichmäßig und mit einem hohen Wirkungsgrad bestrahlen. In a further advantageous development of the invention, it is provided that the tread material layer is moved on a conveyor belt in step b) and the device for generating the electron radiation is arranged stationarily above the tread material layer. In this way, the splice surface can be irradiated uniformly and with high efficiency.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung mit einer Energiedichte von ca. 500 bis 700 Kilo Elektronen-Volt betrieben wird. Bei dieser Energiedichte, die an der Elektronenstrahlvorrichtung eingestellt wird, lässt sich eine besonders hohe Klebrigkeit an der Spleissoberfläche erzielen. In a further advantageous development of the invention, it is provided that the device for generating the electron radiation is operated with an energy density of approximately 500 to 700 kilo electron volts. At this energy density, which is set at the electron beam device, a particularly high tack at the splicing surface can be achieved.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klebrigkeit der Spleissoberfläche der Laufstreifen-Materiallage bei Schritt c) um ca. 30 % des Ausgangswertes erhöht wird, wobei auf die Materiallage eine Strahlendosis von mindestens 40 Kilo Gray aufgebracht wird. Bei diesem Wert der Erhöhung der Klebrigkeit lassen sich besonders gute Festigkeitseigenschaften für die Spleissverbindung am Laufstreifen erzielen. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the tackiness of the splicing surface of the tread material layer is increased by approximately 30% of the initial value in step c), wherein a radiation dose of at least 40 kilograms of gray is applied to the material layer. At this level of stickiness, particularly good strength properties for the splice connection on the tread can be achieved.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen: Reference to an embodiment of the invention will be explained in more detail. Show it:

1: ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren 1 : an embodiment of the method

2: den Laufstreifen auf einem Servicer in einer Seitenansicht 2 : the tread on a servicer in a side view

3: ein Diagramm mit Versuchswerten 3 : a diagram with experimental values

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Der Laufstreifen 1 ist in einer Querschnittansicht dargestellt. Er liegt auf einem nicht dargestellten Förderband an und wird auf seiner Oberseite mit einer Elektronenstrahlung 2 beaufschlagt. Die Elektronenstrahlung 2 dringt in die oberste Materialschicht 3 ein und führt dort zu einer Reaktion des unvulkanisierten Gummimaterials. Durch die Bestrahlung wird eine physikalische und chemische Reaktion in der obersten Materialschicht 3 hervorgerufen, die eine Erhöhung der Klebrigkeit und Klebkraft der obersten Materialschicht zur Folge hat. The 1 shows an embodiment of the method. The tread 1 is shown in a cross-sectional view. It rests on a conveyor, not shown, and is on its top with an electron beam 2 applied. The electron radiation 2 penetrates the top layer of material 3 and leads there to a reaction of the unvulcanized rubber material. The irradiation causes a physical and chemical reaction in the uppermost material layer 3 caused an increase in the stickiness and adhesion of the uppermost material layer result.

Die 2 zeigt den Laufstreifen 1 auf einem Servicer 4 in der Seitenansicht. Der Laufstreifen 1 wird in Förderrichtung 5 zu einer nicht dargestellten Reifenbautrommel gefördert. Am vorderen Materialende des Laufstreifens 1 befindet sich die schräge vordere Spleissoberfläche 6. Am hinteren Materialende des Laufstreifens 1 befindet sich die hintere schräge Spleissoberfläche 7. Das Zusammensetzen der vorderen Spleissoberfläche 6 und der hinteren Spleissoberfläche 7 erfolgt auf der Reifenaufbautrommel, auf die der Laufstreifen 1 aufgewickelt wird. Der Laufstreifen 1 wird im Normalfall auf einer Gürteltrommel aufgewickelt, auf der sich bereits das Gürtelpaket des Fahrzeugreifens befindet. Die Vorrichtung 9 zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung stationär über der Laufstreifen-Materiallage 1 angeordnet The 2 shows the tread 1 on a servicer 4 in the side view. The tread 1 is in the conveying direction 5 promoted to a tire building drum, not shown. At the front material end of the tread 1 there is the oblique front splice surface 6 , At the rear material end of the tread 1 is the rear oblique splice surface 7 , The assembly of the front splice surface 6 and the rear splice surface 7 takes place on the tire building drum on which the tread 1 is wound up. The tread 1 is usually wound on a belt drum on which the belt package of the vehicle tire is already located. The device 9 for generating the electron radiation stationarily over the tread material layer 1 disposed

Die 3 zeigt ein Diagramm einer Messreihe 8. Auf der Y-Achse bzw. Ordinate ist die Klebrigkeit in Newton aufgetragen. Die Klebrigkeit stellt ein Maß dafür da, mit welcher Kraft ein Metallteil an der Oberfläche des Gummimaterials haften bleibt. Die Klebrigkeit wird mit entsprechenden Laborversuchen bestimmt. Auf der X-Achse bzw. Abzisse ist die Strahlendosis in Kilo Gray aufgetragen. Die Strahlendosis ist ein Maß dafür, wie lange das Gummimaterial einer bestimmten Strahlenintensität ausgesetzt ist. Dem Diagramm ist entnehmbar, dass die Klebrigkeit bis zu einer Strahlendosis von ca. 60 Kilo Gray kontinuierlich zunimmt. Das Maximum der Klebrigkeit von ca. 20 Newton wird bei einer Strahlendosis von ca. 60 Kilo Gray erreicht. Bei einer weiteren Erhöhung der Strahlendosis erfolgt eine Reduzierung der Klebrigkeit. Bei einer Ausgangsklebrigkeit von ca. 15 Newton wird die Klebrigkeit maximal um mehr als um 30% erhöht. Bei dieser Messreihe wurde eine Energiedichte von ca. 600 keV an der Elektronenstrahl-Vorrichtung eingestellt. Festigkeitsversuche am fertig ausvulkanisierten Fahrzeugreifen zeigen eine erhebliche Verbesserung der Dauerhaltbarkeit der Spleissverbindung am Laufstreifen. The 3 shows a diagram of a series of measurements 8th , On the y-axis or ordinate the tack is applied in Newtons. Tackiness is a measure of how much force a metal part adheres to the surface of the rubber material. The stickiness is determined with appropriate laboratory tests. On the x-axis or abscissa the radiation dose is plotted in kilo gray. The radiation dose is a measure of how long the rubber material is exposed to a certain radiation intensity. The diagram shows that the stickiness increases continuously up to a radiation dose of approx. 60 kilos of gray. The maximum stickiness of about 20 Newtons is achieved with a radiation dose of about 60 kilos of gray. If the radiation dose is further increased, the stickiness is reduced. At a starting tack of about 15 newtons, the tackiness is increased by a maximum of more than 30%. In this series of measurements, an energy density of about 600 keV was set at the electron beam device. Strength tests on finished vulcanized vehicle tires show a significant improvement in the durability of the splice on the tread.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Materiallage in Form eines Laufstreifens Material layer in the form of a tread
2 2
Elektronen-Strahlung Electron radiation
3 3
oberste Materialschicht top material layer
4 4
Servicer für Laufstreifen Servicer for treads
5 5
Förderrichtung conveying direction
6 6
vordere Spleissoberfläche des Laufstreifens front splice surface of the tread
7 7
hintere Spleissoberfläche des Laufstreifens rear splice surface of the tread
8 8th
Messreihe measurement series
9 9
Vorrichtung zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung Device for generating the electron radiation

Claims (5)

Verfahren zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften einer Spleissverbindung für einen Laufstreifen eines Fahrzeugreifens mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer unvulkansierten Laufstreifen-Materiallage (1) aus einem Elastomer, b) Bestrahlung der Laufstreifen-Materiallage (1) mit einem Elektronen-Strahl-Verfahren, wobei zumindestens eine der beiden Spleissoberflächen (6, 7) der Laufstreifen-Materiallage (1) mit dem Elektronen-Strahl-Verfahren bestrahlt wird, wobei auf die Laufstreifen-Materiallage (1) eine Strahlendosis von ca. 20 Kilo Gray bis 100 Kilo Gray und eine Energiedichte von ca. 50 bis 1600 Kilo Elektronen-Volt aufgebracht wird, c) Adsorption der Elektronenstrahl-Energie durch die Laufstreifen-Materiallage (1), wodurch die Klebrigkeit und Klebkraft der Spleissoberfläche (6, 7) der Laufstreifen-Materiallage (1) um mindestens 10 % des Ausgangswertes erhöht wird, d) Aufwickeln der Laufstreifen-Materiallage (1) auf einer Reifenbautrommel, wobei auf der Reifenbautrommel das vordere und hintere Materialende der Laufstreifen-Materiallage mit der vorderen und hinteren Spleissoberfläche (6, 7) zusammen gespleisst werden, d) Vervollständigen eines Reifenrohlings mit der zusammen gespleissten Laufstreifen-Materiallage (1) mit weiteren Herstellungsschritten, e) Vulkanisieren des Reifenrohlings mit einem Vulkanisationsverfahren, f) Fertigstellen des vulkanisierten Fahrzeugreifens mit weiteren Schritten. Method for increasing the strength properties of a splicing connection for a tread of a vehicle tire, comprising the following steps: a) providing an unvulcanized tread material layer ( 1 ) made of an elastomer, b) irradiation of the tread material layer ( 1 ) with an electron beam method, wherein at least one of the two splice surfaces ( 6 . 7 ) of the tread material layer ( 1 ) is irradiated with the electron beam method, wherein the tread material layer ( 1 ) a radiation dose of about 20 kilograms of gray to 100 kilograms of gray and an energy density of about 50 to 1600 kilograms electron volts is applied, c) adsorption of electron beam energy through the tread material layer ( 1 ), whereby the stickiness and adhesion of the splice surface ( 6 . 7 ) of the tread material layer ( 1 ) is increased by at least 10% of the initial value, d) winding the tread material layer ( 1 ) on a tire building drum, wherein on the tire building drum the front and rear material ends of the tread material layer with the front and rear splice surface ( 6 . 7 splicing together a tire blank with the tiled tread material layer spliced together ( 1 ) with further manufacturing steps, e) vulcanizing the green tire with a vulcanization process, f) completing the vulcanized vehicle tire with further steps. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt b) auf die Laufstreifen-Materiallage (1) eine Strahlendosis von ca. 30 bis 70 Kilo Gray aufgebracht wird. A method according to claim 1, characterized in that at step b) on the tread material layer ( 1 ) a radiation dose of about 30 to 70 kilos of gray is applied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifen-Materiallage (1) bei Schritt b) auf einem Förderband (4) verfahren wird und die Vorrichtung (9) zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung stationär über der Laufstreifen-Materiallage (1) angeordnet ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the tread material layer ( 1 ) at step b) on a conveyor belt ( 4 ) and the device ( 9 ) for generating the electron radiation stationarily over the tread material layer ( 1 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (9) zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung mit einer Energiedichte von ca. 500 bis 700 Kilo Elektronen-Volt betrieben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 9 ) is operated to produce the electron radiation with an energy density of about 500 to 700 kilo electron volts. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebrigkeit der Spleissoberfläche (6, 7) der Laufstreifen-Materiallage (1) bei Schritt c) um ca. 30 % des Ausgangswertes erhöht wird, wobei auf die Laufstreifen-Materiallage (1) eine Strahlendosis von mindestens 40 Kilo Gray aufgebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stickiness of the splicing surface ( 6 . 7 ) of the tread material layer ( 1 ) is increased by approximately 30% of the initial value at step c), wherein the tread material layer ( 1 ) a radiation dose of at least 40 kilos of gray is applied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3424691A1 (en) * 2017-06-21 2019-01-09 Continental Reifen Deutschland GmbH Device for transporting and selectively pre-cross-linking a material web extruded from a rubber composition

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