DE2156968B2 - Verfahren zum Herstellen von Kfz-Reifen im Gießverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kfz-Luftreifen mit Verstärkungseinlagen aus unterschiedlichen Schichten aus gießfähigen zu gummiartigen Elastomeren aushärtenden Kunststoffen und einer Trägerschicht auf Polyurethanbasis, die aus symmetrisches Diisocyanate^ Diolen und/oder Diaminen hergestellt worden ist

Es erfordert bekanntlich einen nicht unerheblichen technischen Aufwand, um die tragende Gürtelverstärkungseinlage eines Reifens, wie z. B. ein textiles Flächengebilde, so exakt in eine Gießform einzusetzen, daß eine reproduzierbare und definierte Lage auch bei der Serienfertigung von Reifen im Gießverfahren zustande kommt

Jede Änderung in der Konstruktion und in der Dimension erfordert nach dem bisherigen Stand der Technik für o«: Festlegung der Gürteleinlage neue Vorrichtungen. Bei gJ<iichzer^:ger Produktion von verschiedenen Reifentypen wird der Produktionsablauf dadurch komplizierter.

Aus der DD-PS 84 268 ist ein Verfahren zum Herstellen von Kfz-Luftreifen aus Gummi im Spritzgußverfahren bekannt. Dazu werden spritzgußfähige Kautschukmischungen verwendet. Nach der Fertigstellung des Rohlings erfolgt eine Vulkanisation. Der Spritzvorgang der Karkasse, der Spritzvorgang des Laufstreifens und das Ausspritzen des Wulstes mit Kern samt Vulkanisation erfolgt in unterschiedlichen nacheinander zu verwendenden Formen. Das für die Karkasse verwendete Vcrstärkungs-Elastomermaterial setzt eine besondere Orientierung und Schichtung des Verstärkungsmaterials voraus.

Dieses Verfahren hat Nachteile in mehrfacher Hinsicht. Die für die Spritzgußfähigkeit der Kautschukmischung erforderliche Fließfähigkeit bei hoher Temperatur schränkt eine Optimierung auf reifentypische und gute Eigenschaften im Fertigmaterial erheblich ein. Die Verwendung von mehreren unterschiedlichen Formen hintereinander erfordert nicht nur einen hohen Investitionsaufwand, sondern setzt auch der Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit enge Grenzen. Dieses bekannte Verfahren hebt sich von der Erfindung auch dadurch entscheidend ab, daß eine vulkanisierbare Gummimischung verwendet wird. Ein realistischer Vergleich ist daher nicht möglich.

Aus der DE-OS 16 04 488 ist ein Verfahren zum Herstellen von Kfz-Luftreifen auf Polyurethanbasis bekannt, bei dem im Schleudergußverfahren in einer rotierenden Form mit reifenförmigen Hohlraum verschiedene Polyurethan-Typen in allmählich sich ändernden Anteilen eingebracht werden. Dadurch wird ein allmählicher Übergang von einer geringen Härte im Laufslreifen zu einer mittleren Härte in den Seitenwänden und zu einer hohen Härte im Reifenwulstbereich geschaffen. Eine derartige Härtenabstufung wird den Anforderungen an einen modernen Reifen nicht gerecht, da die harte Seitenwand im Wulstbereich zu einem erheblich verminderten Fahrkomfort führt Die relativ niedrige Härte in der Ringzone unter dem Laufstreifen reicht aber nicht aus, um das in engen Grenzen zu haltende Wachstum des Reifens unter harten Betriebsbedingungen zu verhindern. Is·, entsprechend dem Vorschlag in dieser OS eine zusätzliche Verstärkungseinlage vorgesehen, so ist nicht ersichtlich, wie diese bei dem beschriebenen Herstellungsvorgang ordnungsgemäß in die richtige Position gelangen soll. Die praktische Ausführung dieses Verfahrens bereitet daher erhebliche Schwierigkeiten und führt in jedem Fall zu einem Reifen mit geringem Fahrkomfort

In der prioritätsälteren DE-OS 21 33 346 wird ein Kfz-Luftreifen beschrieben, der auch im Zentrifugalguß auf Polyurethanbasis in einer Form hergestellt wird.

Infolge der Verwendung von einheitlichem Material für den ganzen Reifen ist es nicht möglich, einen den üblichen Anforderungen entsprechenden Reifen zu schaffen, der gleichzeitig Fahrkomfort, geringes Wachstum, Rutschfestigkeit hohe Laufleistung und andere übliche Anforderungen erfüllt Wird ergänzend hierzu eine Verstärkungseinlage unter dem Laufstreifen vorgesehen, so muß dieser getrennt eingelegt werden. Dadurch wird ein voll mechanisierbarer und einfacherer Zentrifugalguß, der den vollen Herstellungsablauf umfaßt, unmöglich.

Aus der prios-itätsälteren DE-AS 21 41 335 ist ein. Verfahren für die Herstellung eines Kfz-Luftreifen im Zentrifugalguß auf Polyurethanbasis zu entnehmen, bei dem der Laufstreifen vor dem Gießvorgang des Reifenkörpers vorvernetzt wird und der Gießmasse Fasern zugesetzt werden. Hierbei kann zwar ein Reifen mit guten Eigenschaften auf breiter Ebene erhalten werden, es ist aber hinderlich, bei einem zügigen Herstellungsablauf, wenn zwischendurch an einem

•40 Laufstreifen eine Vorvernetzung vorgesehen werden muß. Weiterhin erfordert die Zugabe von Fasermaterial zu der Gießmasse eine ergänzende Einrichtung für diesen Mischvorgang, bei dem eine Umsetzung der Komponenten des Polyurethans noch nicht eintritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber bei dem eingangs genannten Verfahren eine Möglichkeit zu schaffen, nach der bei einem glatten Ablauf des Zentrifugalgusses über den vollen Herstellungsablau? ein Reifen mit einer Gürteleinlage erhalten werden kann, der allen technischen Anforderungen auf hohem Eigenschaftsniveau gerecht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß bei dem eingang; genannten Verfahren darin, daß die Trägerschicht faser- oder folienähnliche Eigenschaften aufweist.

Nach der Erfindung ist es also wesentlich, daß die versteifende und dimensionsstabile Trägerschicht des Reifens in situ aus einem reaktiven, gießfähigen Material mit oder ohne Füllstoffe gegossen wird, wobei das Produkt nach beendeter Polymerisations- und gegebenenfalls Vernelzungsreaktion den Aufbau typischer Textil- bzw. Folienstoffe aufweist. Es ist also vornehmlich aus linearen, symmetrischen Kettenmolekülen zusammengesetzt, die entweder schon gewisse Ordnungszustände aufweisen, mindestens aber durch Verstreckung unter Ausbildung gerichteter Kristallitstrukturen höher verfestigt werden können.
Stoffe dieser Art sind beispielsweise zu erhalten durch

anionisch polymerisierbare Caprolactame, anionisch polymerisierbares Acrylnitril, symmetrische (vorzugsweise lineare) Diisocyanate, die in Reaktion mit niedermolekularen Diolen bzw. Diaminenfaser- bzw. filmbildende Polyurethane bzw. Polyharnstoffe aufzubauen vermögen, ferner anionisch polymerisierbare Isocyanate usf. Den flüssigen Ausgangsstoffen dieser Trägersubstanzen können Tür Erzielung besonderer Effekte zusätzlich fertige Gerüstwerkstoffe wie Fasern, Blättchen, Whiskers in beliebigen Konzentrationen gegebenenfalls auch in Verbindung mit Pulverdispersoiden beigefügt sein.

Die Elastomerschicht besieht aus Vorprodukten, die unter Verarbeitungsbedhigungen flüssig sind und die vorzugsweise kein Lösungsmittel enthalten und bei der Polymerisation keine störenden Nebenprodukte abspalten. Solche Vorprodukte sind zum Beispiel Epoxid-Härter-Systame, anionisch oder kationisch vorpolymerisierte Stoffe (»living polymers«), die sich in der Form zu Homopolymeren oder zu statistischen Copolymeren bzw. segmentierten Block-Copolymeren unter Vernetzung weiter polymerisieren lassen. Weiterhin seien genannt radikalisch polymerisierbare Massen sowie andere reaktive Flüssigkeiten, die sich nach anderen Polymerisationsverfahren als den aufgeführten zu Polymeren mit gummielastischen Werkstoffeigenschaften verarbeiten lassen.

Zwei prinzipielle Verfahrensrnöglichkeiten zur Herstellung von Gießreifen dieser Art sind als Fließschema in A b b. 1 und 2 am Beispiel der Herstellung eines Polyurethan-wReaktionsverbundgusses« dargestellt.

A b b. 1 zeigt eine Methode, bei der das Trägermaterial in einem Polyurethan-Elastomer einheitlicher Zusammensetzung eingebettet wird: Es werden, beginnend mit der Zeit Io zunächst die Komponenten der Elastomerschicht in die Form eingegossen. Der Gießprozeß wird zur Zeit ii etwa durch ein Zeitschaltwerk unterbrochen, wobei die Komponenten des Elastomeransatzes in getrennten Kreisläufen umlaufen und eine Sⁿülvorrichtung während der Förderpause Gießkopf und Ausflußleitung sauberhält. Zur Zeit I2 gleich oder größer t< (kleiner /j) wird nun der trägerbildende Gießansatz, beispielsweise wiederum ober einen Zeitschalter, in die Form eingegossen. DieEer Ansatz kann im vorgerannten Fall beispielsweise aus linearen Diisocyanaten und niedermolekularen Alkoholen und/oder Aminen bestehen (gegebenenfalls mit Vernetzerzusatz), deren stoffliche Beschaffenheit und Mengenverhältnisse so gewählt sind, daß in bekannter Weise lineare Polyurethane und/oder Polyharnstoffe entstehen, wie sie für Fasern, Folien und Borsten Verwendung Finden. Zur Zeit ti wird der Zufluß des trägerbildenden Reaktionsansatzes abgeschlossen (Umlauf der Komponenten, Spülung des Gießkopfes und der Zuleitungen) und es schaltet sich zur Zeit u (gleich größer ti) wieder die erste Anlage ein, um den Gießvorgang der Elastomerschicht zur Zeit i₃ zu beenden. Durch Variation der Zeitspannen fi — £0 und ti — h usf. kann man die Lagen- und Dickendimension des Trägerstoffes nach Wunsch variieren und so eine Vielzahl von Eigenschaften im Endprodukt über die Zeitsteuerung erhalten.

A b b. 2 zeigt grundsätzlich eine analoge Verfahrenstechnik, jedoch ist hier der Gießansatz, in den das Trägermaterial eingebettet werden soll, nicht einheitlich, sondern in seinen Eigenschaften unterschiedlich aufgebaut.

Das wird etwa erreicht durch kontinuierliche Variation des Mischungsverhältnisses der beiden Ansätze (»hart« und »weich«) im zentralen Mischkopf, so daß man zum Beispiel einen laufenden Übergang verschiedener Härtegrade durch entsprechende Dosierung der beiden Ansätze erzielen kann.

Die Auswahl des trägerbildenden Materials — Beispiele dieser stofflichen Zusammensetzung sind oben genannt — richtet sich nach den gewünschten Endeigenschaften des Trägerelementes, vor allem aber nach seiner chemischen Verträglichkeit mit den Nachbarwerkstoffen unter Verarbeitungsbedingungen, wobei der Affinität der Verbundstoffe an ihren Grenzschichten, mit anderen Worten nach der gewünschten Haftfestigkeit der beiden Elemente, Rechnung getragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Luftreifen mit Verstärkungseinlagen aus unterschiedlichen Schichten aus gießfähigen zu gummiartigen Elastomeren aushärtenden Kunststoffen und einer Trägerschicht auf Polyurethanbasis, die aus symmetrischen Diisocyanate^ Diolen und/oder Diaminen hergestellt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht faser- oder folienähnliche Eigenschaften aufweist