ES2216198T3 - Proceso de marcacion de neumaticos usando una composicion acuosa. - Google Patents

Proceso de marcacion de neumaticos usando una composicion acuosa.

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ES2216198T3
ES2216198T3 ES98106916T ES98106916T ES2216198T3 ES 2216198 T3 ES2216198 T3 ES 2216198T3 ES 98106916 T ES98106916 T ES 98106916T ES 98106916 T ES98106916 T ES 98106916T ES 2216198 T3 ES2216198 T3 ES 2216198T3
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Ramendra Nath Majumdar
Robert Calevich (Nmn)
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Goodyear Tire and Rubber Co
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Goodyear Tire and Rubber Co
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Abstract

EL ALCOHOL POLIVINILICO UTILIZADO EN COMBINACION CON UN COMPUESTO MARCADOR QUE INCLUYE UN COLORANTE O PIGMENTO FLUORESCENTE PUEDE UTILIZARSE PARA IDENTIFICAR LA UBICACION DE LAS VARIACIONES, P. EJ., LAS VARIACIONES RADIALES, DE UN NEUMATICO, DE MODO QUE EL NEUMATICO PUEDE COMBINARSE Y ADAPTARSE CON PRECISION A OTROS COMPONENTES, TALES COMO LLANTAS, QUE PUEDEN TENER VARIACIONES RADIALES COMPENSATORIAS. EL MARCADOR FLUORESCENTE PUEDE INCLUIR ALCOHOL POLIVINILICO O APLICARSE ALTERNATIVAMENTE EN FORMA DE OTRA CAPA SOBRE UN REVESTIMIENTO PROTECTOR A BASE DE ALCOHOL POLIVINILICO, EN CUYO CASO, EL COMPUESTO MARCADOR FLUORESCENTE NO NECESITA CONTENER ALCOHOL POLIVINILICO.

Description

Proceso de marcación de neumáticos usando una composición acuosa.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un proceso de marcación de al menos un sector de la superficie de un neumático y a un neumático que presenta dichos marcadores.
Antecedentes
Los fabricantes suelen recubrir las paredes laterales de los neumáticos nuevos con pinturas o revestimientos protectores solubles en agua, en particular cuando las paredes laterales del neumático tienen un color (por ejemplo, blanco) que contrasta con el negro habitual del resto del neumático. Estas pinturas protectoras incluyen a menudo un aglutinante como el alcohol poli(vinílico), como se expone en las patentes US-A- 4 911 218 y 5 149 591. El objetivo general de dicha capa o pintura protectora es impedir o prevenir la migración de productos químicos desde la superficie de un neumático adyacente de color negro hacia la composición decorativa de caucho del neumático de pared blanca. Sin pintura protectora, estos productos químicos tenderían a manchar y por lo tanto a decolorar el caucho de pared blanca.
La patente US-A- 4 670 289 expone un dispositivo de marcación utilizado junto con una máquina de inspección de neumáticos con el fin de permitir la marcación de un neumático en los sitios donde los medios de inspección de neumáticos detectan irregularidades.
La patente US-A-5 058 648 expone un neumático que tiene al menos un sector marcado con un marcador para facilitar el ensamblaje con los otros componentes de la rueda, con el fin de minimizar las variaciones totales en la rueda, dicho neumático incluyendo un revestimiento, una pared lateral y una banda de rodadura del neumático, y dicho marcador siendo un marcador fluorescente sobre dicho neumático que identifica un sector diferente del resto del neumático, dicho marcador fluorescente siendo aplicada sobre un revestimiento basado en alcohol poli(vinílico), y dicho revestimiento habiendo sido aplicado previamente sobre dicho neumático.
Los neumáticos generalmente son ensamblados a partir de una multitud de pliegues, capas, cordones, etc. Los componentes son ensamblados con cuidado y pegados entre sí en una máquina de ensamblaje de neumáticos. La cubierta no vulcanizada es eliminada de la máquina de ensamblaje de neumáticos y los componentes de caucho son vulcanizados en una prensa de vulcanización para neumáticos. El neumático vulcanizado en la prensa de vulcanización de neumáticos es evaluado según las variaciones dimensionales, variaciones de peso, variaciones en el inflado del neumático y variaciones detectadas durante el movimiento de rotación del neumático. Los fabricantes de neumáticos determinan y marcan estas variaciones detectables como parte de su programa de control de calidad. Los datos obtenidos a partir de estas evaluaciones son utilizados por los fabricantes de neumáticos para realizar los ajustes apropiados en el equipamiento y en el procesamiento.
Los fabricantes de automóviles se dieron cuenta de que los marcadores usados por los fabricantes de neumáticos para la localización y determinación de las variaciones menores entre neumáticos podría servir para ajustar, de una forma compensada, los neumáticos según las variaciones de otros componentes del automóvil, como las llantas de los neumáticos. Por lo que solicitaron que los neumáticos enviados permaneciesen marcados. Los fabricantes de automóviles solicitaron marcaciones fluorescentes dispuestas en el substrato de los neumáticos, ya que éstas pueden ser leídas y ajustadas mecánicamente mediante máquinas, como las máquinas de instalación de neumáticos en las llantas. Los materiales de revestimiento fluorescentes disponibles comercialmente usados en aplicaciones relacionadas requieren disolventes orgánicos para ser eliminados. Además, los revestimientos a base de solventes no mantienen la fluorescencia suficiente para ser detectada después del envejecimiento. Los solventes orgánicos suponen un riesgo para el medio ambiente y la salud de los trabajadores. Los fabricantes de automóviles evaluaron el uso de etiquetas fluorescentes incluyendo un marcado fluorescente, un soporte y un adhesivo sensible a la presión. Las etiquetas de adhesivos sensibles a la presión, además de poseer un coste de producción elevado, presentan un coste adicional puesto que dichas etiquetas y adhesivos se deben eliminar manualmente, ya que no se eliminan durante un lavado normal del vehículo. A menudo, con el fin de mejorar la adhesión, se elimina cualquier pintura o revestimiento de protección de la pared lateral del neumático antes de la aplicación de marcadores o etiquetas fluorescentes.
El término armónicos hace referencia a una variedad de componentes sinusoidales que producen un sonido musical. Si la primera frecuencia de sonido es de 440 Hz, la segunda será generalmente de 880 Hz y la tercera de 1320 Hz. La medida de un neumático cuando gira una revolución puede ser a menudo sinusoidal. Si la medida produce un valor mínimo y un valor máximo por rotación, presentará características sinusoidales con una frecuencia de 1. De esta manera, un marcador del primer armónico de un neumático en rotación indica habitualmente un valor mínimo o máximo determinado en un sector del neumático en una prueba concreta.
Resumen de la invención
La presente invención presenta un proceso de marcación de al menos un sector del neumático según la reivindicación 1, el uso de un proceso según la reivindicación 1 y según la reivindicación 7, y un neumático según la reivindicación 9. El proceso implica la detección de una variación radial en al menos un sector del neumático, la aplicación de un marcador fluorescente sobre dicho sector [marcador que es aplicado sobre un revestimiento de alcohol poli(vinílico) o que contiene alcohol poli(vinílico) o ambos casos], y el secado del marcador fluorescente. La invención será descrita en relación a una desviación radial (es decir, desplazamiento de una porción de la banda rodadura), aunque también se puede hacer referencia a las variaciones de peso y similares. Cuando se instala el neumático en una llanta, se puede detectar el marcador fluorescente, seleccionar una llanta para el neumático marcado, girar el neumático con respecto a la llanta para minimizar la desviación total del neumático y de la llanta, y así poder instalar el neumático en la llanta. Posteriormente, se puede eliminar el marcador fluorescente del neumático con agua. El marcador fluorescente puede incluir un pigmento o colorante fluorescente si se aplica sobre un revestimiento de alcohol poli(vinílico), o puede incluir un pigmento o colorante fluorescente, alcohol poli(vinílico) y un plastificante.
Descripción detallada de la invención
De acuerdo con esta invención, la composición del marcador comprende al menos un pigmento o colorante fluorescente, si es aplicado sobre un revestimiento de alcohol poli(vinílico) (PVA), o de forma alternativa, comprende al menos un pigmento o colorante fluorescente y alcohol poli(vinílico).
También según esta invención, se provee un neumático que tiene uno o más marcadores separados según la invención, preferiblemente en al menos una de sus paredes laterales.
Resulta particularmente beneficioso utilizar una composición de revestimiento de base alcohol poli(vinílico) para marcar al menos una de las paredes laterales de una cubierta de caucho, preferiblemente una cubierta neumática. El alcohol poli(vinílico) provee un aglutinante polar resistente a la coloración que mantiene la actividad fluorescente del pigmento o colorante fluorescente durante días y preferiblemente durante meses.
En la práctica de esta invención, se entiende que el revestimiento de PVA incluye generalmente un plastificante apropiado para PVA, como la glicerina, el sorbitol, y/o otros polioles utilizados habitualmente con el PVA para hacer el PVA más flexible. También es posible la plastificación del acetato poli(vinílico). Otros plastificantes de PVA incluyen pequeñas cantidades de alquil diaril fosfatos y sulfonamidas. Aunque la elección del plastificante no es absolutamente determinante, éste debería ser un plastificante que no degrade sustancialmente la resistencia del PVA a la migración de los materiales de coloración desde el neumático. Para lograr dicho objetivo normalmente se utilizan glicerina y/o polioles. No obstante, si se desea, el plastificante puede incluir una pequeña cantidad de polioxialquileno, preferiblemente poli(etileno) glicol, siendo la cantidad utilizada proporcional al efecto de retardo de la coloración deseado. Los expertos en la materia conocen suficientemente este tipo de materiales con este propósito. Normalmente, el revestimiento de PVA consiste en entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20 y hasta aproximadamente 30 partes en peso del plastificante anterior por 100 partes en peso de PVA. Los expertos en la técnica conocen bien este tipo de composiciones de revestimiento.
El PVA puede también incluir grandes cantidades de acetato poli(vinílico). Por ejemplo, algunos revestimientos solubles en agua comprenden desde aproximadamente 1 ó 10 hasta aproximadamente 90 ó 99, y más preferiblemente desde aproximadamente 50 ó 75 hasta aproximadamente 85 partes en peso de acetato poli(vinílico) y desde aproximadamente 1 ó 10 hasta aproximadamente 90 ó 99, y más preferiblemente desde aproximadamente 10 ó 15 hasta aproximadamente 25 ó 50 partes en peso de alcohol poli(vinílico). De esta manera, el acetato poli(vinílico) puede estar presente en cantidades desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 900 partes en peso con 100 partes en peso de alcohol poli(vinílico). Aunque el acetato poli(vinílico) no se considera soluble en agua, sí es dispersible en agua, especialmente cuando se mezcla con alcohol poli(vinílico). Se puede usar acetato poli(vinílico) en cantidades más importantes que otros plastificantes ya que actúa como aglutinante y flexibiliza el alcohol poli(vinílico). El acetato poli(vinílico) es un polímero bastante polar (con muchas unidades pequeñas dobles de éster) que puede actuar como barrera para retener los compuestos que pueden migrar y evitar la desactivación del material fluorescente.
De este modo y según esta invención, se provee un neumático de caucho vulcanizado que tiene al menos una de sus superficies marcadas con la composición fluorescente de esta invención, que puede ser un marcador de una sola capa o un laminado de una o más capas que forman un marcador fluorescente y que conserva la actividad fluorescente después del envejecimiento.
El alcohol poli(vinílico) puede describirse generalmente por ser aproximadamente de un 80 a un 99.5 por ciento de acetato poli(vinílico) hidrolizado (PVAc). Por lo que el PVA, como sabrán los expertos en la técnica, contiene una pequeña cantidad, por ejemplo de aproximadamente un 0.5 a un 20 por ciento de unidades repetidas no hidrolizadas de acetato vinílico, por ejemplo poli(alcohol vinílico-co-vinil acetato), aunque convencionalmente también se denomina (como se hace aquí), alcohol poli(vinílico) (PVA). Habitualmente éste posee un peso molecular promedio en número entre aproximadamente 20,000 y aproximadamente 250,000, y preferiblemente entre aproximadamente 84,000 y aproximadamente 110,000. Aunque estos valores no se consideran determinantes, son los deseables. A veces se usa un peso molecular de un rango inferior para el PVA si se desea un revestimiento más flexible o plegable. Otros polímeros hidrosolubles o hidrófilos como la carboximetil celulosa de metal alcalino y la goma de xantano pueden ser utilizados solos o en combinación con el alcohol poli(vinílico). El alcohol poli(vinílico) está presente preferiblemente en cantidades de al menos el 5, 10, 15 ó 20 por ciento en peso, preferiblemente en al menos un 30, 40 ó 50 y más, preferiblemente en al menos un 65 por ciento en peso del marcador seco o de un revestimiento seco sin agua presente entre dicho marcador fluorescente y dicho neumático. Preferiblemente, el acetato poli(vinílico) está presente en cantidades de al menos un 10, 20, 30, ó 40 por ciento en peso de dicho revestimiento o revestimientos secos cuando el alcohol poli(vinílico) está presente en cantidades de menos del 30 por ciento en peso de dicho revestimiento seco.
El acetato poli(vinílico) puede variar de manera importante en cuanto a la composición y al peso molecular, puesto que es añadido con el fin de ablandar el alcohol poli(vinilico), de tal manera que éste se vuelve más resistente a las fisuras. El acetato poli(vinílico) puede incluir pequeñas cantidades de otros monómeros, por ejemplo, preferiblemente menos del 50 por ciento en peso de otros monómeros y más preferiblemente menos entre el 10 o el 20 por ciento en peso de monómeros distintos del acetato vinílico. El acetato vinílico es conocido por poder ser copolimerizado con monómeros como el etileno.
Aunque que en una forma de realización el alcohol poli(vinílico) es un aglutinante primario del marcador fluorescente, el alcohol poli(vinílico) no tiene porqué formar parte de la composición de base acuosa del marcador. Un revestimiento aplicado previamente de alcohol poli(vinílico) o un revestimiento que contiene una mezcla de alcohol poli(vinílico) y un plastificante como el acetato poli(vinílico) (como el utilizado durante el almacenamiento para proteger las paredes laterales blancas de los neumáticos), puede proteger una composición de marcador fluorescente de la migración de los productos químicos del neumático. De esta forma, un marcador fluorescente de larga duración puede incluir un revestimiento de alcohol poli(vinílico) y una composición fluorescente de base acuosa, en forma de un marcador de un componente o un marcador de dos o más capas.
El pigmento o colorante fluorescente es utilizado preferiblemente en una cantidad aproximadamente entre 1 y 50 partes en peso por 100 partes en peso de la composición de marcador seco, y más preferiblemente aproximadamente entre 1 y 40. Preferiblemente, la cantidad de pigmento o colorante fluorescente se sitúa aproximadamente entre 1 y 30 partes en peso. La fluorescencia es definida como un material que puede emitir luz cuando es excitado por otra fuente de energía, por ejemplo, por una radiación. Es un caso diferente a la luz reflectante. Habitualmente muchos materiales fluorescentes absorben la luz ultravioleta (luz a alta frecuencia y de gran de energía) y vuelve a emitir una luz visible (de frecuencia inferior). La diferencia con la fosforescencia es que la fluorescencia es remitida en un periodo de tiempo corto (por ejemplo aproximadamente de 10-8 segundos o menos tras la excitación) una vez eliminada la luz incidente. En la fosforescencia, la energía vuelve a ser admitida durante un período de tiempo más largo tras la excitación. Los minerales a menudo muestran fluorescencia. El bombardeo de electrones también puede servir como fuente de energía para inducir emisiones fluorescentes de luz. Esta tecnología es la utilizada en las pantallas de televisión.
El pigmento o colorante fluorescente puede incluir Rodamina, que se define como un colorante orgánico que exhibe emisiones fluorescentes. También se puede obtener la fluorescencia con un material mineral fluorescente como la fluorita. Existen otros minerales que exhiben fluorescencia como la autunita, calcita, hialita, escapolita, scheelita y willemita. La cantidad de fluorescencia y el color de la fluorescencia dependen en gran medida de la presencia de determinados elementos químicos. Por lo tanto, ligeras variaciones de composición pueden cambiar la cantidad de fluorescencia o el color percibido de la fluorescencia de un pigmento o colorante fluorescente.
Como se puede ver en los ejemplos, los materiales fluorescentes están disponibles en forma de polvos y dispersiones de base acuosa. Están comercialmente disponibles por DayGlo Color Corporation en Cleveland, Ohio. Los materiales fluorescentes preferidos son materiales fluorescentes primarios y opcionalmente agua o solvente, a menudo incluyendo cantidades menores de agentes de dispersión y aglutinantes. Este tipo de productos están diseñados para ser formulados con soluciones o dispersiones poliméricas cuando se necesitan aglutinantes. Además, las composiciones fluorescentes de esta descripción contienen preferiblemente menos del 50 por ciento en peso, con respecto al peso del revestimiento seco, de aglutinantes distintos del alcohol poli(vinílico) y el acetato poli(vinílico). Como se muestra en la Tabla II, se pueden utilizar otros aglutinantes sobre una capa de base alcohol poli(vinílico), pero es preferible utilizar un aglutinante de base alcohol poli(vinílico) o aplicar el material fluorescente como una dispersión, con una cantidad muy pequeña de aglutinante sobre un revestimiento de base alcohol poli(vinílico).
La composición del marcador fluorescente puede incluir abrillantadores fluorescentes (agentes de blanqueamiento óptico) como el Uvitex™ OB utilizado en la Tabla II y posteriormente. Dicho producto está disponible por Ciba-Geigy Corporation, en Ardsley, Nueva York. El Uvitex™ OB forma parte de la familia química de los derivados de bis(benzoxazolil). Algunos agentes de blanqueamiento como el Tinopal™ SFP de Ciba-Geigy Corporation (agente de blanqueamiento de tipo ácido estilbeno-2,2'-disulfonico) puede ser el pigmento o colorante fluorescente como el que aparece en la última Tabla de esta solicitud. Otros agentes de blanqueamiento fluorescente están descritos en Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 4, 3ª Edición, publicado por Juan Wiley & Sons copyright 1978, páginas 213-226.
Los productos de relleno, que incluyen talco, mica, sílice, TiO_{2}, etc., puede ser utilizados en el revestimiento del alcohol poli(vinílico) o en la composición del marcador fluorescente, siempre que no se reduzca la cantidad de fluorescencia por debajo de la cantidad requerida necesaria para la detección de los marcadores, por ejemplo, actualmente 30 unidades Sick a 3 pulgadas de distancia. Los productos de relleno como el talco y la mica pueden evitar que la migración de los compuestos de coloración del neumático se introduzcan y decoloren o desactiven la fluorescencia del revestimiento fluorescente. Los productos de relleno se pueden usar en cantidades aproximadamente entre 1 y 200 partes en peso por 100 partes en peso de revestimiento seco o marcador seco. En algunas formas de realización será necesario tener menos productos de relleno ya que éstos pueden absorber parte de la fuente de radiación, o la emisión fluorescente del revestimiento, lo que ocasiona una disminución en la cantidad de luz fluorescente emitida por el revestimiento.
Se pueden usar otros polímeros en la composición del marcador. Otros aglutinantes dispersibles en agua adecuados están descritos en otras patentes como en la Patente U.S. 5,149,591 incorporada a la presente como referencia. Esta patente expone poliuretanos no hidrosolubles que incrementan la tolerancia de la composición del revestimiento a la humedad. En general, los uretanos se definen como productos reactivos de uno o más poliisocianatos y de uno o más productos finales intermedios de hidróxilo. Los productos intermedios pueden ser casi cualquier polímero final de hidróxilo, aunque habitualmente se usan poliéteres y poliésteres. Los productos intermedios contienen habitualmente un peso molecular promedio en número entre aproximadamente 700 y aproximadamente 25,000. Se pueden usar poliuretanos dispersibles en agua en cantidades de entre aproximadamente 2 y aproximadamente 30 partes en peso por 100 partes en peso de alcohol poli(vinílico) o de alcohol poli(vinílico) y acetato poli(vinílico), cuando haya acetato poli(vinílico). Se usan más preferiblemente poliuretanos en cantidades de entre 3 y 25 partes en peso y preferiblemente entre 4 y 20 partes en peso. Las composiciones de poliuretano dispersibles en agua son conocidas en este campo y están comercialmente disponibles.
La composición del marcador comprende preferiblemente un pigmento o colorante fluorescente, un aglutinante, y opcionalmente productos de relleno, plastificantes y conservantes. Según una forma de realización preferida, al menos un 25, 50 ó 75 por ciento en peso del aglutinante es alcohol poli(vinílico). El plastificante es añadido para aumentar la flexibilidad de la composición de revestimiento. Se utilizan biocidos para prevenir la actividad microbiana de la composición del marcador de base acuosa y, por lo tanto, de las películas de la misma. Un biocido preferido es el GIV-GARD DXN™ de Givaudan-Roure Corporation en Teaneck, Nueva Jersey. Se añaden conservantes para lograr el mantenimiento íntegro del revestimiento durante su envejecimiento. Algunos conservantes absorben la luz ultravioleta y pueden ser inapropiados para esta composición debido a su efecto reductor de la fluorescencia.
La composición del marcador fluorescente preferida es una composición del marcador de base acuosa. Además, resulta deseable que la composición del marcador se convierta en una película fácilmente hidrosoluble, de modo que pueda ser eliminada con agua o jabón a través de un proceso de lavado con agua o mediante la pulverización de agua a alta presión con o sin jabón o un agente tensioactivo. Por esta razón, el aglutinante de la composición de revestimiento es preferiblemente un alcohol poli(vinílico) o cualquier material similar.
Resulta deseable que el marcador fluorescente mantenga la suficiente fluorescecia (por ejemplo aproximadamente en 30 unidades Sick o más a una distancia de 7.6 cm (3 pulgadas aproximadamente) o más) para que pueda ser leído con un detector de fluorescencia (por ejemplo un detector que utiliza una fuente de luz y un receptor, como el LUT 1-4) después de 4 u 8 meses de envejecimiento en forma de revestimiento seco a 25\pm5°C, y más preferiblemente el mantenimiento de una fluorescencia suficiente durante 12 ó 16 meses o más, en las mismas condiciones.
El alcohol poli(vinílico) se puede dispersar en agua fría, por ejemplo a 16°C, luego el alcohol poli(vinílico) y la dispersión acuosa pueden ser calentados a 82°C, con agitación hasta formar una solución homogénea. Este procedimiento y estas temperaturas no son determinantes para la invención pero facilitan la preparación de la dispersión de alcohol poli(vinílico). Una vez que el alcohol poli(vinílico) está en el agua, se pueden añadir el resto de aditivos, el pigmento o colorante fluorescente, los productos de relleno, los antioxidantes, antiozonantes, biocidos y plastificantes, de manera individual o combinada. De forma alternativa, se podrían añadir estos aditivos al agua y después añadir y dispersar el alcohol poli(vinílico). También se pueden añadir algunos agentes humectantes, como agentes tensioactivos y dispersantes, para facilitar la interacción de los materiales no solubles en agua o para facilitar la interacción del revestimiento con el neumático. La cantidad de agentes tensioactivos y dispersantes también puede afectar la facilidad de eliminación del revestimiento fluorescente del ensamblaje de la rueda ensamblada.
Cuando el aglutinante del marcador fluorescente o de una pintura o revestimiento protector es un mezcla de alcohol poli(vinílico) y acetato poli(vinílico), puede resultar adecuado mezclar el alcohol poli(vinílico) y el acetato poli(vinílico) y opcionalmente otros componentes, y después dispersar esta mezcla en agua y añadir el resto de los componentes opcionales. Se pueden añadir dispersantes. El alcohol poli(vinílico) actuará como agente de dispersión. Dichas dispersiones de base acuosa con alcohol poli(vinílico) y acetato poli(vinílico) son conocidas en la técnica.
El marcador fluorescente es aplicado a un neumático. En general, un neumático incluye una carcasa, dos paredes laterales y una zona de rodadura. Un componente importante del neumático es una composición de caucho vulcanizado con un relleno de negro de carbón que incluye habitualmente aceite extendedor, antioxidantes y antiozonantes. Los antioxidantes y antiozonantes son a menudo compuestos colorantes, por ejemplo, aminas, aminas aromáticas y compuestos fenólicos. Se sabe que estos antioxidantes y antiozonantes migran en el neumático y desde el neumático. Pueden colorear los materiales con los que están en contacto durante un período de tiempo largo y parecen tener un efecto de reducción de la fluorescencia de las pinturas fluorescentes.
Si el neumático presenta una pared lateral blanca puede tener un revestimiento o pintura de protección, por ejemplo un revestimiento de alcohol poli(vinílico) sobre la pared lateral blanca para evitar que los materiales de coloración coloreen la pared lateral blanca durante el almacenamiento de los neumáticos en almacenes. El marcador fluorescente puede ser aplicado directamente sobre este tipo de revestimiento o pintura. Puesto que los marcadores fluorescentes descritos aquí son relativamente polares, no es necesario eliminar el revestimiento o pintura de protección para obtener una buena adhesión, como se hacía en la técnica precedente. Como la pintura ya contiene PVA, el marcador fluorescente no precisa PVA.
Los neumáticos son fabricados generalmente a partir de una amplia variedad de componentes. Los componentes particulares y las materias primas de los componentes son seleccionados según el tipo de neumático, por ejemplo de aviones, camiones, turismos, etc. Los materiales utilizados incluyen fibras de módulo elevado, hilos, etc. dispuestos de manera precisa dentro de una matriz de caucho. Inicialmente, la matriz de caucho no está vulcanizada, por lo tanto es deformable y puede ser moldeada durante la preparación de los componentes y el ensamblaje del neumático. Después del ensamblaje final del neumático, la matriz de caucho es reticulada en una fase final del proceso de producción de neumáticos.
En general la reticulación de los neumáticos se realiza con una máquina de vulcanización para neumáticos. La máquina de vulcanización de neumáticos para neumáticos de automóviles, suele comprender un molde con varias secciones para la parte externa del neumático y una cámara hinchable que prensa el neumático no vulcanizado en el interior del molde de metal para formar la parte externa del neumático. El molde de metal y la cámara de aire hinchable son calentados a menudo con un fluido, por ejemplo con vapor, para acelerar el proceso de vulcanización del neumático.
Después de la vulcanización se prueba el neumático en varias máquinas, como una máquina de compresión. La finalidad de la máquina de compresión y otros equipamientos es asegurar que el neumático tiene el tamaño, la forma, el peso, la uniformidad, etc. apropiados. Además de servir de control de calidad final, estas medidas se pueden utilizar para ajustar o modificar la máquina de fabricación de neumáticos (máquina de ensamblaje de neumáticos), la máquina de vulcanización de neumáticos (prensa), y el tamaño, la forma y la composición de los componentes del neumá-
tico.
Con la máquina de compresión y su equipamiento correspondiente se pueden detectar variaciones entre los sectores del neumático que son demasiado pequeñas para tener un efecto sobre el rendimiento y que son aceptables para el consumidor final. Existen variaciones similares en otras partes del ensamblaje de las ruedas, tales como la llanta, los tapacubos, los cojinetes, los discos de freno, etc. Si se ensamblan todos los componentes de la rueda de forma aleatoria, entonces algunas ruedas serán ensambladas sumando las variaciones de los componentes de manera que se forma una rueda con una mayor deformación, un menor equilibrio, etc. que cualquiera de los componentes individuales de la rueda. Los responsables del ensamblaje de ruedas, al darse cuenta de esto, están interesados en que los fabricantes de componentes de las ruedas identifiquen las variaciones detectables, de tal forma que algunos componentes de las ruedas, como el neumático y la llanta, puedan ser girados de forma selectiva uno respecto al otro. De esta manera la variación añadida de dos o más componentes en el ensamblaje, es inferior a la variación más elevada de un único componente. Dicha operación se denomina mezcla y equilibrado de las variaciones, o montaje equilibrado en el caso de un neumático y una llanta. Estos procedimientos de mezcla y equilibrado contribuyen a formar un ensamblaje de rueda más uniforme.
El marcador fluorescente resulta útil para marcar artículos de caucho que contienen aditivos que disminuyen las propiedades fluorescentes con el tiempo. Los neumáticos marcados con marcadores fluorescentes sirven como componentes para el ensamblaje de ruedas que pueden ser ensambladas de forma compensada para minimizar así la variación total entre los sectores del ensamblaje de ruedas.
Las ventajas de esta invención están descritas de manera más detallada en el siguiente ejemplo en el que las partes y porcentajes están indicados en peso a menos que se indique lo contrario.
Ejemplos Determinación de la fluorescencia
Se aplicaron etiquetas fluorescentes (incluyendo un soporte fluorescente, un material de refuerzo y un adhesivo) y marcadores fluorescentes sobre un compuesto de pared lateral de un neumático vulcanizado de 15.2 x 15.2 x 0.064 cm (6 pulgadas x 6 pulgadas x 0.025 pulgadas). Se retiró una película protectora de mylar del compuesto de pared lateral vulcanizado justo antes de la aplicación de las etiquetas/marcadores armónicos. Se aplicaron dos etiquetas de soporte adhesivo de control de MPI Label Systems en Sebring, Ohio y de Bollin Label Systems en Toledo, Ohio. Además, se aplicaron dos marcadores comerciales (DPI-613 y DPI614) de Dell Marking Systems Inc. en Ferndale, Michigan. Uno de los marcadores comerciales tenía una base solvente y otro una base acuosa. El DPI-613 es una tinta verde fluorescente orgánica elaborado con una base solvente. El DPI-614 es una tinta fluorescente verde claro de base acuosa.
Como aparece en la Tabla I, el marcador Dell de base acuosa no conserva la fluorescencia como los ejemplos de la invención. Esta diferencia en el envejecimiento de la fluorescencia se debe a los aglutinantes utilizados en los mismos.
Los ejemplos A y B eran formulaciones de base alcohol poli(vinílico). El ejemplo A eran 22.8 g de Spraylat™ ZR5576, un revestimiento protector de alcohol poli(vinílico)/acetato poli(vinílico) para paredes laterales de neumáticos disponible por Spraylat Corporation, Monte Vernon, Nueva York, y 15.2 g de EPX 13 (Glo-Sperse Rocket Red™ Day-Glo Color Corporation, en Cleveland, Ohio). El aglutinante incluido en Spraylat™ se cree que es una mezcla de alcohol poli(vinílico) y acetato poli(vinílico) con una cantidad más importante de acetato poli(vinílico) basada en el peso. El ejemplo B consistía en 33.1 g de Spraylat™ ZR5576 y 24 g de EPX 17 (Glo-Sperse Saturn Yellow™ de Corporation Color Day-Glo). Tanto el Spraylat™ como los componentes fluorescentes son soluciones o dispersiones solubles en agua. Las soluciones o dispersiones fluorescentes contienen normalmente al menos un componente fluorescente y una resina. El EPX 13 (Glo-Sperse Rocket Red™) incluye Rojo Básico Cl, Amarillo Potomac, y Amarillo Sierra.
El marcador fluorescente de uretano de base acuosa consistía en 14.6 g de Sancure™ 776 y 14.6 g de EPX 13 (Glo-Sperse Rocket Red). El Sancure™ 776 es un polímero de uretano alifático de solución acuosa producido por B.F. Goodrich Company, en Brecksville, Ohio.
Se aplicaron los marcadores mediante una esponja fijada a una vara. Se midió la fluorescencia en unidades Sick a través de un escáner Lut 1-4 de luminiscencia. Se dispusieron las etiquetas/marcadores a una distancia de 7,6 cm (3 pulgadas aproximadamente) de la lente del equipamiento utilizada para medir la fluorescencia. Si los valores eran superiores a 100 unidades Sick, entonces se realizaron otras medidas a una distancia más larga de 10,2 cm (4 pulgadas aproximadamente) y/o de 12,7 cm (5 pulgadas aproximadamente). Los valores de fluorescencia, medidos con las etiquetas/marcadores recién aplicados, y medidos de nuevo después de 5 y 12 días de envejecimiento a una temperatura ambiente (23\pm2°C), están ilustrados en la Tabla I. Al menos un fabricante de automóviles requería al menos 30 unidades Sick a 7,6 cm de distancia (3 pulgadas aproximadamente) necesarias para la lectura mecanizada en el montaje equilibrado de neumáticos.
La fluorescencia puede medirse con facilidad a través de un detector de fluorescencia como el escáner de luminiscencia LUT 1-4 fabricado por Sick Optic-Electronic, Inc., Eden Prairie, Minnesota. El LUT 1-4 emite una luz modulada ultravioleta (UV-A) con una longitud de onda de 365 nm. Reacciona a la luz de la misma frecuencia modulada de 450 a 750 nm. Según el fabricante, el equipamiento está diseñado para detectar sustancias luminiscentes, que emiten una luz de longitud de onda más larga cuando son activadas por la luz ultravioleta, y que poseen un tiempo de decadencia de aproximadamente de 10is. Los marcadores fluorescentes son detectables a través de este equipamiento LUT en casi cualquier superficie, incluyendo la madera, el metal oxidado y las láminas reflectoras.
El LUT 1-4 contiene un emisor y un receptor. Su fuente es una luz modulada de alta presión. Usando filtros ópticos, la luz ultravioleta se transmite únicamente a 365 nm a través de la lente hacia el material escaneado. El receptor reacciona únicamente a luz de la misma frecuencia modulada (una longitud de onda de aproximadamente 450 a 750 nm). De esta manera, el receptor es relativamente insensible a la luz ambiente.
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TABLA I
1
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Los valores de fluorescencia recientes y envejecidos están indicados en la Tabla I. El ensamblaje automático equilibrado de neumáticos requiere actualmente unos valores de fluorescencia superiores a 30 unidades Sick. Después de sólo 5 días de envejecimiento a temperatura ambiente, los valores de fluorescencia de los marcadores fluorescentes comerciales Dell DPI-613 (de base solvente) y DPI-614 (de base acuosa) y el marcador fluorescente de uretano de base acuosa, sufren un deterioro en niveles inaceptables (como se indica en la Tabla I) y no son recomendables para realizar evaluaciones posteriores. Además, el marcador DPI-614 está basado en disolventes orgánicos y no resulta adecuada para aplicaciones en las que el solvente podría generar ciertos problemas de salud y seguridad. Las etiquetas de control MPA y Bollin presentan buenos valores de fluorescencia iniciales y envejecidos muy por encima de los requisitos. No obstante, estas etiquetas no son fáciles de eliminar con un lavado con agua. Los valores de fluorescencia recientes y envejecidos son aceptables para los marcadores experimentales de los Ejemplos A y B. Puesto que los valores de fluorescencia se degradan lentamente con el tiempo, se pueden requerir valores de fluorescencia iniciales más elevados. Esto puede lograrse probablemente mediante el uso de una concentración más elevada de pigmentos fluorescentes en las formulaciones y/o de revestimientos más espesos.
Se examinó la composición del marcador armónico de solución acuosa líquida del Ejemplo B después de 8 meses de envejecimiento a 23±2°C. La composición era homogénea sin sedimentos. Cuando se aplicó la composición líquida envejecida a una pieza de prueba de pared lateral negra vulcanizada, el marcador seco presentó una lectura de fluorescencia de 96 unidades Sick medida a 7.6 cm de distancia (3 pulgadas aproximadamente). Como se indica en la Tabla I, la lectura de la fluorescencia inicial de la composición del marcador no envejecida era de 99 unidades Sick. Por lo tanto, la composición líquida del marcador presenta una buena estabilidad en el almacenamiento.
También se evaluó la pieza revestida de prueba (es decir, el marcador seco fluorescente de solución acuosa del Ejemplo B dispuesto sobre una composición de pared lateral negra vulcanizada) después de 8 meses de envejecimiento como un revestimiento seco a una temperatura de 23\pm2°C. Presentó un valor de fluorescencia de 55 unidades Sick tras el envejecimiento. Se cree que la reducción de la fluorescencia se debe a la migración de los ingredientes de coloración desde la pared lateral negra hacia la película del marcador armónico recién desarrollada. Aunque se produce una cierta reducción de la fluorescencia tras 8 meses (99-55=44 unidades Sick), dicho revestimiento conserva una fluorescencia aceptable (por ejemplo superior a 30 unidades Sick) durante los 8 meses, lo que demuestra que el aglutinante de alcohol poli(vinílico) consigue esencialmente un mejor mantenimiento de la fluorescencia, en comparación con los marcadores fluorescentes disponibles comercialmente, como los marcadores Dell, cuyos valores de fluorescencia son inaceptables tras 5 días.
Marcador fluorescente sobre pintura de PVA
Se añadieron pigmentos/tintas/colorantes fluorescentes a dispersiones de poliuretano en solución acuosa, y los resultados se indican en la Tabla II. En la Tabla II, el solicitante utilizó el Sancure™ 776, que se define como un poliuretano alifático en solución acuosa. Aunque los polímeros de uretano en solución acuosa son fácilmente disponibles comercialmente, no resultan tan eficaces con respecto al mantenimiento de la fluorescencia en una pared lateral negra de neumático como el alcohol poli(vinílico) (ver Tabla I). En algunos casos, también se añadió un agente de blanqueamiento óptico. Se revistió con la solución/dispersión una sección de la pared lateral blanca de un neumático, que incluye una pintura protectora utilizada para proteger las paredes laterales blancas de neumáticos nuevos durante su almacenamiento. Los datos de la Tabla II ilustran la capacidad de los intensificadores fluorescentes para mejorar la fluorescencia y exponen un grupo más amplio de pigmentos y colorantes fluorescentes. Con una comparación entre los Ejemplos 3 y 4 y los Ejemplos 5 y 6 se ilustra el efecto de los agentes de blanqueamiento óptico. Se midió la fluorescencia en unidades Sick, y los resultados aparecen en la Tabla
II.
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TABLA II
2
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Las paredes laterales negras de neumáticos revestidas con una composición protectora de alcohol poli(vinílico) para paredes laterales blancas comercial producida por H.B. Fuller representan los substratos para la Tabla III. Se considera que el protector comercial es una mezcla de acetato poli(vinílico) y de alcohol poli(vinílico) siendo más importante la cantidad en peso de acetato poli(vinílico). Se aplicó EPX 13 (Glo-Sperse Rocket Red, un material fluorescente de base acuosa disponible por Day-Glo Color Corporation). En otro sitio se aplicó EPX 17 (Glo-Sperse Saturn Yellow™, un material fluorescente de base acuosa disponible por Day-Glo Color Corporation). En ese momento, la lectura fluorescente fue muy superior al mínimo requerido de 30 unidades Sick a 7.6 cm de distancia. Se volvieron a determinar las lecturas de fluorescencia después de 8 meses y medio de envejecimiento, los resultados se indican a continuación:
TABLA III
3
La Tabla III muestra que el pigmento o colorante fluorescente se puede aplicar sobre un revestimiento de alcohol polivinilico y exhibir una fluorescencia suficiente después de un envejecimiento de 8 meses y medio. La lectura de fluorescencia indicó cantidades mucho más elevadas que las requeridas (30 unidades Sick a 7.6 cm de distancia), incluso después de 8 meses y medio de envejecimiento, cuando se aplicaron EPX 13 (Glo-Sperse Rocket Red) y EPX 17 (Glo-Sperse Saturn Yellow) de Day-Glo Color Corporation directamente sobre la pared lateral negra revestida con pintura protectora de base PVA. Estos ejemplos muestran que el revestimiento fluorescente no necesita contener PVA si se aplica sobre PVA o sobre un revestimiento protector de PVA/PVAc.
Las piezas de prueba de pared lateral negra, con unas dimensiones 15,2 x 15,2 x 0,25 cm, fueron el substrato para la Tabla IV. Se aplicó un protector comercial de PVA para paredes laterales blancas fabricado por H.B.Fuller. Encima del protector, se aplicaron marcadores fluorescentes de Day-Glo de base acuosa. Las lecturas de fluorescencia reciente y envejecida (4 días) fueron las siguientes:
TABLA IV
4
Las piezas de pared lateral blanca, con unas dimensiones de 15,2 x 15,2 x 0,064 cm (6 pulgadas x 6 pulgadas x 0,025 pulgadas), son el substrato para la Tabla V. Se aplicó al substrato un protector comercial de PVA para paredes laterales blancas fabricado por H.B. Fuller. Encima de la pintura, se aplicaron unos marcadores fluorescentes DayGlo de base acuosa. Las lecturas de fluorescencia reciente y envejecida (4 días) fueron las siguientes:
TABLA V
5
La Tabla IV indica que se pueden obtener unos buenos valores de fluorescencia sobre un revestimiento de alcohol poli(vinílico) aplicado a una pared lateral negra con distintos materiales fluorescentes. La Tabla V indica que se puede obtener la misma fluorescencia con un revestimiento de alcohol poli(vinílico) aplicado a una pared lateral blanca. Cuando hay un revestimiento de PVA, no se necesita ningún aglutinante adicional para mantener la fluorescencia. No obstante, este revestimiento se fisura con facilidad bajo flexión (como se indica a continuación).
Se utilizaron treinta gramos de un protector comercial de base PVA/PVAc para paredes laterales producido por H.B. Fuller, como aglutinante para los marcadores de la Tabla VI. Se añadió un material o materiales fluorescentes para preparar los marcadores fluorescentes compuestos 1-10. Se aplicaron estos marcadores con un contenido de PVA/PVAc a piezas de prueba de pared lateral negra. Se realizaron lecturas fluorescentes recientes, y después de 4 y 15 días de envejecimiento, y los resultados fueron los siguientes:
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TABLA VI
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7
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Glo-Sperse Invisible Blue (EP594), Glo-Sperse Saturn Yellow (EPX 17) y Glo-Sperse Rocket Red (EPX 13) son marcadores de base acuosa fabricados por Day-Glo Color Corporation. Horizon Blue A19 es un polvo azul fluorescente fabricado por Day-Glo Color Corporation. Uvitex OB es un agente de blanqueamiento fluorescente fabricado por Ciba-Geigy Corporation.
La Tabla VI fue añadida para mostrar el efecto de diferentes cantidades de compuestos fluorescentes y de agentes de blanqueamiento óptico sobre los valores de fluorescencia. La diferencia de fluorescencia entre los marcadores 3 y 4 se atribuye a un compuesto más fluorescente. La pequeña diferencia entre el marcador 1 y 3 indica que, por cualquier motivo, el blanqueador óptico produjo un efecto mínimo.
Se evaluaron los marcadores fluorescentes con un espesor variable sobre una pared lateral negra para ver el efecto del espesor del revestimiento sobre la fluorescencia. Se preparó el marcador mezclando 30 g de una pintura protectora para paredes laterales blancas de base PVA/PVAc de H. B. Fuller con 2 g de pigmento Horizon Blue A-19 y 1 g de Uvitex OB (Ciba). Se aplicaron espesores diferentes de revestimiento húmedo de dicho material sobre piezas de prueba de paredes laterales negras, y se midió la fluorescencia después del secado. En general, la fluorescencia aumenta en una pared lateral de neumático negra a medida que aumenta el espesor del revestimiento. Los resultados son los
siguientes:
TABLA VII
8
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Se aplicaron cuatro revestimientos fluorescentes diferentes sobre una capa protectora seca de PVA/PVAc (con un espesor húmedo de 0.15 mm (6 mil)) sobre una pared lateral negra de neumático y una pared lateral blanca de neumático, para estudiar el efecto del color del substrato en los valores de fluorescencia. Las cuatro pinturas armónicas fueron revestidas (0.15 mm o 6 mil de espesor húmedo) y después secadas. Posteriormente se midió la fluorescencia y los resultados aparecen en la Tabla VIII.
TABLA VIII
9
La fluorescencia es significativamente superior en la pared lateral blanca que en la negra. Esto se debe al hecho de que el marcador (pintura) es bastante translúcido. Por lo tanto, la radiación incidente reflejada desde el substrato o desde un material opaco interviniente (pigmento o material de refuerzo) puede aumentar la fluorescencia determinada. Además, se observó que los revestimientos fluorescentes se fisuraban (sin aglutinante de PVA/PVAc). Las fisuras se atribuyeron al hecho dé que faltaba una cantidad de aglutinante flexible suficiente en los tres primeros revestimientos disponibles comercialmente.
Un agente de blanqueamiento hidrosoluble, Tinopal™ SFP, disponible por Ciba Additives, Ciba-Geigy Corporation en Hawthorne, Nueva York, (ácido 4,4'-bis-2-dietilamino-4-(2,5-disulfofenilamino)-s-triazinil-6-amino-stilbeno-2,2' disulfónico, sal sódica) fue comparado con los materiales fluorescentes en la siguiente Tabla IX. Puesto que el Tinopal™ SFP es hidrosoluble en lugar de dispersible en agua, parece producirse un marcador húmedo más liso y homogéneo. Este agente de blanqueamiento tiene la fluorescencia requerida necesaria para poder ser usado sólo como material fluorescente. Los revestimientos húmedos de la Tabla IX fueron realizados con 30 g de pintura de PVA/PVAc (H.B. Fuller) y aplicados como revestimientos húmedos con un espesor de 9.5 (0.24 mm).
TABLA IX
11

Claims (12)

1. Proceso de marcación de al menos un sector de la superficie de un neumático con el objetivo de identificar la posición de una variación determinable en dicho neumático, la cual puede ser detectada cuando el neumático es girado alrededor de su eje de rotación, el cual implica la medida y la marcación de una variación en un sector del neumático, dicho proceso implicando una combinación de etapas que comprenden:
a) la medición de una variación en al menos un sector del neumático,
b) la aplicación posterior un marcador fluorescente sobre dicho sector de dicho neumático para marcar la posición de dicha variación, dicho marcador fluorescente incluyendo alcohol poli(vinílico) o siendo aplicado sobre un revestimiento de alcohol poli(vinílico) previamente aplicado sobre la superficie del neumático, y
c) secado posterior de dicho marcador fluorescente.
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que dicho marcador fluorescente incluye alcohol poli(vinílico) y es aplicado sobre un revestimiento de alcohol poli(vinílico) previamente aplicado sobre la superficie del neumático.
3. Proceso según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que dicho marcador fluorescente incluye a la vez alcohol poli(vinílico) y acetato poli(vinílico) o es aplicado sobre un revestimiento que incluye alcohol poli(vinílico) y acetato poli(vinílico).
4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicho marcador incluye un agente de blanqueamiento óptico.
5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicho marcador fluorescente incluye al menos un 10% en peso de alcohol poli(vinílico) basado en al peso del marcador en estado seco.
6. Proceso según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que dicho marcador fluorescente incluye al menos un 10% en peso de alcohol poli(vinílico) y al menos un 10% en peso de acetato poli(vinílico) basado en el peso del marcador en estado seco.
7. Uso del proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para la localización de un marcador, en el que dicha localización del marcador incluye las etapas adicionales de:
a) aplicación de una fuente de energía capaz de generar emisiones fluorescentes desde el marcador fluorescente, y
b) localización de dicho marcador y dicha variación en dicho neumático mediante la detección de dichas emisiones fluorescentes.
8. Uso según la reivindicación 7 que incluye la etapa adicional de:
c) eliminación posterior de dicho marcador fluorescente mediante el lavado del neumático con agua.
9. Neumático que tiene al menos un sector marcado con un marcador para facilitar el ensamblaje con otros componentes de la rueda para minimizar las variaciones totales en la rueda, dicho neumático incluyendo una carcasa de neumático, una pared lateral de neumático y una banda de rodadura de neumático, y dicho marcador siendo un marcador fluorescente sobre dicho neumático que identifica un sector que varía con respecto al resto del neumático, y dicho marcador fluorescente no siendo una etiqueta adhesiva, y dicho marcador fluorescente,
a) o bien incluyendo alcohol poli(vinílico),
b) o bien siendo aplicado sobre un revestimiento de base alcohol poli(vinílico), dicho revestimiento habiendo sido aplicado previamente sobre dicho neumático.
10. Neumático según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicho marcador fluorescente que incluye alcohol poli(vinílico) contiene de 1 a 50 partes en peso de pigmento o colorante fluorescente por 100 partes en peso de dicho marcador en estado seco, y dicho marcador incluyendo al menos un 10% en peso de alcohol poli(vinílico) basado en el peso del marcador en estado seco.
11. Neumático según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicho marcador fluorescente es aplicado sobre un revestimiento protector de base alcohol poli(vinílico).
12. Neumático según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicho marcador fluorescente incluye alcohol poli(vinílico) y acetato poli(vinílico) o es aplicado sobre un revestimiento que incluye alcohol poli(vinílico) y acetato polivinilico.
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