DE3146051C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel und seine Verwendung zum Beschichten einer Reifenvulkanisationsblase.
In herkömmlicher Weise werden pneumatische Kautschukfahrzeugreifen durch Formen und Vulkanisieren eines grünen oder nichtvulkanisierten oder nichtgeformten Reifens in einer Formpresse, in welcher der grüne Reifen nach außen gegen eine Formoberfläche mittels einer Blase, die durch ein inneres Fluid expandiert wird, hergestellt. Auf diese Weise wird der grüne Reifen von der äußeren Formoberfläche ausgeformt, die das Laufflächenmuster des Reifens und die Konfiguration der Seitenwände ausformt. Durch Einwirkenlassen von Wärme wird der Reifen vulkanisiert. Im allgemeinen wird die Blase durch einen inneren Druck expandiert, der durch ein Fluid zur Verfügung gestellt wird, beispielsweise durch ein heißes Gas, heißes Wasser und/oder Wasserdampf, wobei dieses Fluids auch an der Wärmeübertragung zum Härten oder Vulkanisieren teilnehmen. Man läßt den Reifen dann in der Form etwas abkühlen, wobei manchmal kaltes oder kühleres Wasser der Blase zugeführt wird. Dann wird die Form geöffnet und die Blase durch Entspannen des Innendrucks zusammenfallen gelassen, worauf der Reifen aus der Reifenform entnommen wird. Die Verwendung der Reifenvulkanisationsblasen ist bekannt.
Es erfolgt eine erhebliche relative Bewegung zwischen der äußeren kontaktierenden Oberfläche der Blase und der inneren Oberfläche des Reifens während der Expansionsphase der Blase vor dem vollständigen Vulkanisieren des Reifens. Ferner erfolgt eine beträchtliche relative Bewegung zwischen der äußeren kontaktierenden Oberfläche der Blase und der vulkanisierten inneren Oberfläche des Reifens nach der Ausformung und Vulkanisation des Reifens während des Zusammenfallens und des Abziehens der Blase von dem Reifen.
Sofern nicht für eine ausreichende Schmierung zwischen der Blase und der inneren Oberfläche des Reifens gesorgt wird, neigt die Blase zu einem Knicken oder zu einer Faltenbildung, was eine unerwünschte Verformung des Reifens in der Form sowie eine übermäßige Abnutzung und Aufrauhung der Blasenoberfläche selbst bedingt. Ferner neigt die Blasenoberfläche zu einem Kleben an der inneren Oberfläche des Reifens nach der Vulkanisation des Reifens und während des Zusammenfallens der Blase im Verlaufe des Reifenvulkanisationszyklus. Ferner können Luftblasen zwischen der Blase und den Reifenoberflächen eingeschlossen werden und Reifenvulkanisationsdefekte infolge eines nicht ausreichenden Wärmeübergangs bedingen.
Aus diesem Grunde ist es herkömmliche Praxis, die innere Oberfläche des grünen oder nichtvulkanisierten Reifens mit einem Schmiermittel zu überziehen, um eine Schmierung zwischen der äußeren Blasenoberfläche und der inneren Reifenoberfläche während der Reifenausformung zu gewährleisten. Manchmal wird das Schmiermittel als Auskleidungsmittel (lining cement) bezeichnet. In herkömmlicher Weise wird die innere Oberfläche des grünen Reifens, der in typischer Weise aus einem Kautschukmaterial besteht, einfach in einer ventilierten Sprühkammer mit einem Schmiermittel besprüht, das beispielsweise auf einem Silikonpolymeren basieren kann. Andere Additive können ebenfalls in herkömmlicher Weise in einer Schmiermittelzubereitung verwendet werden, wie Glimmer, polymere Polyole, Celluloseether, Ton, wie Bentonitton. Einige Schmiermittel werden auf Lösungsmittelbasis und andere auf Wasserbasis hergestellt. Oft werden wäßrige Seifenlösungen verwendet. Viele Schmiermittel sind für diese Zwecke bekannt.
Das herkömmliche Sprühbeschichten der inneren Oberfläche des grünen Reifens mit einem Schmiermittel bedingt einen intensiven Arbeitsaufwand, der sich in einem erheblichen Umfange auf den Gestehungskosten des Reifens niederschlägt.
Der Reifen muß in die Sprühkammer transportiert und von dieser wieder wegtransportiert werden, außerdem muß er zum Trocknen des aufgesprühten Sprühmittels stehen gelassen werden.
Es besteht daher der Bedarf an einem verbesserten Schmiersystem zur Ausformung und Vulkanisation von grünen Reifen.
Diese Aufgabe wird durch das Schmiermittel des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die DE-OS 24 55 377 beschreibt Trennmittelgemische der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung. Gegenüber diesen bekannten Gemischen unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Schmiermittel aufgrund der Tatsache, daß wenigstens eines der Polymethylsiloxane (B) und (C), insbesondere das Polydimethylsiloxan (B), Hydroxylendgruppen aufweist.
Dadurch kommt das erfindungsgemäße Schmiermittel ohne organische Lösungsmittel aus, was erhebliche wirtschaftliche sowie physiologische und ökologische Vorteile bedingt. Außerdem erlauben die erfindungsgemäßen Schmiermittel mehr Vulkanisations- Zyklen als die bekannten.
Die Zubereitung zur Aufbringung auf die Blasenoberfläche ist eine wäßrige Emulsion oder Dispersion der Bestandteile. Beispielsweise kann die aufzubringende Zubereitung außerdem (G) ungefähr 500 bis ungefähr 1500 und vorzugsweise ungefähr 600 bis ungefähr 800 Gew.-Teile Wasser enthalten, das nach der Aufbringung auf die Blase durch Abdampfen weggetrocknet wird. Man kann auch mehr Wasser verwenden, wobei jedoch eine weitere Verdünnung der Zubereitung den Wirkungsgrad seiner Auftragung vermindert.
Vorzugsweise besteht die Komponente (D) aus Polypropylenglykol mit dem angegebenen Molekulargewicht.
Durch die Erfindung wird eine expandierbare Kautschukreifenvulkanisationsblase mit einem Überzug, wie er vorstehend beschrieben worden ist, insbesondere nach der Entfernung von Wasser, zur Verfügung gestellt. Der Kautschuk für die Blase ist in typischer Weise ein Butyl- oder Butyltypkautschuk (Copolymeres aus Isopren und Isobutylen). Unter dem Begriff "Butyltyp" sind verschiedene modifizierte Grundbutylkautschuke zu verstehen, wie halogensubstituierte Butylkautschuke, die beispielsweise aus Chlorbutylkautschuk oder Brombutylkautschuk bestehen können.
Im einzelnen besteht ein Verfahren zur Ausformung eines pneumatischen oder halbpneumatischen Reifens aus folgenden Stufen:
  • (A) Herstellung oder Aufbauen eines grünen Reifens mit Komponenten, die seine äußere Lauffläche, die den Boden kontaktiert, zwei in einem Abstand angebrachte nicht ausdehnbare Wülste, Seitenwände, die sich radial nach außen von den Wülsten erstrecken und sich mit der Lauffläche verbinden, eine stützende Karkasse mit Verstärkungselementen und eine innere Oberfläche aus einem Kautschukmaterial bilden werden;
  • (B) Einsetzen des grünen Reifens in eine Reifenformpresse und Positionieren einer gemäß vorliegender Erfindung beschichteten Reifenvulkanisationsblase in das Inndere des grünen Reifens, wobei die Blase mit einem inneren Abschnitt der Reifenpresse verbunden ist;
  • (C) Schließen der Reifenform und Expandieren der beschichteten Reifenvulkanisationsblase durch ein inneres erhitztes Fluid nach außen gegen die innere Gummioberfläche des Reifens, wodurch der Reifen nach außen unter der Einwirkung von Wärme und Druck gepreßt wird, wobei der Reifen ausgeformt und vulkanisiert wird;
  • (D) Öffnen der Reifenform, Zusammenfallenlassen der Blase und Entfernen des vulkanisierten Reifens mit einer im allgemeinen toroidalen Form.
Unter dem Begriff "pneumatische Reifen" sind Reifen zu verstehen, die sich eines inneren Fluids, wie beispielsweise Luft, unter Druck in ihrem Reifenhohlraum für ihre Funktionsweise bedienen, wenn sie auf einer Felge montiert sind, während unter dem Begriff "halbpneumatische Reifen" Reifen zu verstehen sind, die ein inneres Fluid, wie Luft, in ihrem Hohlraum enthalten, sich jedoch nicht vollständig auf den Druck dieses Fluids bei einer Montage auf einer Felge für ihre Funktionsweise verlassen müssen.
Verschiedene Schmiermittelmischungen oder Zubereitungen wurden schon als Beschichtungen für Reifenblasen untersucht.
So wurden beispielsweise Schmiermittel untersucht, die Silikonverbindungen in organischen Lösungsmitteln enthalten. Dabei wurden jedoch Schwierigkeiten festgestellt, die offensichtlich darauf zurückzuführen sind, daß das organische Lösungsmittel in der Zubereitung die Kautschukoberfläche der Blase selbst zerstört oder verschlechtert. Das organische Lösungsmittel selbst ist im Hinblick auf seine Entflammbarkeit und Toxizität gefährlich. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß die untersuchten Beschichtungsmassen auf organischer Lösungsmittelbasis nur ungefähr 4 bis 6 Reifenvulkanisationszyklen überdauerten, bis es als erforderlich angesehen wurde, die Blasenoberfläche erneut zu beschichten. Eine derartige Häufigkeit einer erneuten Beschichtung ist wirtschaftlich nachteilig, insbesondere auch unter Berücksichtigung der damit verbundenen Gefahren.
Zur Durchführung der Erfindung in der Praxis kann die wäßrige Emulsion oder Dispersion der Schmiermittelzubereitung in zweckmäßiger Weise nach einer Methode hergestellt werden, die aus folgenden Stufen besteht:
  • (A) Unter hohen Schermischbedingungen werden 10 bis 40 und vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-Teile Bentonitton mit einer solchen Teilchengröße, daß die Teilchen durch Siebe mit Sieböffnungen zwischen 0,03 mm und 0,15 mm und insbesondere 0,04 mm und 0,07 mm hindurchgehen, mit 500 bis 1500 und vorzugsweise 600 bis 800 Gew.-Teilen Wasser bei einer Temperatur zwischen 20 und 95°C, wobei das Wasser vorzugsweise auf 50 bis 85°C vorerhitzt wird, vermischt, bis die Mischung eingedickt zu sein scheint.
  • (B) Dann werden unter hohen Schermischbedingungen 15 bis 45 und vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-Teile eines Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität zwischen 15 und 25 Millionen mm²/s bei 25°C sowie 3 bis 25 Gew.-Teile eines grenzflächenaktiven Mittels für das Polydimethylsiloxan zugemischt,
  • (C) anschließend werden 15 bis 45 und vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-Teile eines Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität zwischen 40 000 bis 120 000 und vorzugsweise 50 000 bis 70 000 mm²/s bei 25°C, 12 bis 36 und vorzugsweise 20 bis 30 Gew.-Teile Polyethylenglykol und/oder -propylenglykol mit einem Molekulargewicht zwischen 1500 und 2500 und vorzugsweise 1800 und 2200 sowie 4 bis 10 Gew.-Teile eines grenzflächenaktiven Mittels für das Polydimethylsiloxan und Poly(alkylenglykol) zugemengt, wobei wenigstens eines der Polydimethylsiloxane (B) und (C), insbesondere das Polydimethylsiloxan (B), Hydroxylendgruppen aufweist.
  • (D) Gegebenenfalls werden 2 bis 10 Gew.-Teile eines weiteren grenzflächenaktiven Mittels für eine verminderte Reibung zwischen Blasen und Reifen zugesetzt;
  • (E) gegebenenfalls werden 2 bis 8 Gew.-Teile eines Korrosionsinhibitors zugemischt;
  • (F) gegebenenfalls werden 0,2 bis 1,0 Gew.-Teile eines Entschäumungsmittels zugegeben; und
  • (G) gegebenenfalls werden 2 bis 10 Gew.-Teile eines Stabilisierungsmittels eingemischt.
Verschiedene bekannte Entschäumungsmittel sowie verschiedene Stabilisierungsmittel können zur Durchführung der Erfindung eingesetzt werden.
Die wäßrige Emulsion oder Dispersion wird einfach auf die Blase aufgebracht, beispielsweise durch Sprühbeschichtung, und durch Eindampfen bei einer Temperatur von beispielsweise ungefähr 20 bis ungefähr 110°C getrocknet. Vorzugsweise liegt die Blase zu ungefähr 80 bis ungefähr 150% ihres Reifenvulkanisationsexpansionszustandes für diesen Beschichtungszweck vor (d. h. sie ist nicht zusammengefallen), wobei dies jedoch nicht als notwendig erachtet wird und auch Blasen in erfolgreicher Weise in etwas zusammengefallenem Zustand erfolgreich beschichtet worden sind.
Verschiedene wäßrige Emulsionen oder Dispersionen auf der Basis von Silikonen oder Siloxan wurden bisher als Vulkanisationsblasenbeschichtungen formuliert und untersucht. Derartige Zubereitungen wurden bisher mit dem viskosen Polydimethylsiloxanfluid (C) eingesetzt. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß dann, wenn eine Blase mit einem daraus hergestellten Überzug verwendet wurde, nur ungefähr 6 bis 9 Reifen unter Einsatz einer derartigen Blase ausgeformt werden konnten (6 bis 9 Reifenhärtungszyklen), da dann eine übermäßige Haftung zwischen der äußeren Oberfläche der Blase und der inneren Oberfläche des Reifens festgestellt wurde, was sich daraus zu erkennen gab, daß die Blase nach der Vulkanisation des Reifens beim Zusammenfallen übermäßig stark an dem Reifen anhaftete. Nach der Zugabe des viskosen Organopolysiloxanpolymeren zu der Mischung wurde festgestellt, daß ungefähr 10 bis ungefähr 15 Reifen mit der Blase (10 bis 15 Zyklen) geformt werden konnten, bevor eine übermäßige Haftung (Kleben) zwischen den Oberflächen festgestellt wurde.
Ein wesentliches Merkmal der Schmiermittelzubereitung ist natürlich das Vorliegen beider Typen der Polydimethylsiloxanpolymere (B und C), die sowohl ein hochviskoses Polymeres als auch ein etwas viskoses Fluid umfassen. Ein Überzug aus diesen Materialien ist jedoch etwas fettig, sofern nicht der Bentonitton verwendet wird, der nicht nur das fettige Aussehen der beschichteten Blasenoberfläche beseitigt, sondern auch merklich eingeschlossene Luft aus der Oberfläche herausdrückt. Eine gegebenenfalls zusätzlich zugesetzte Seife oder ein grenzflächenaktives Mittel kann günstig sein, da es offensichtlich die Schlüpfrigkeit zwischen Blase und Reifen erhöht.
Das gegebenenfalls zugesetzte Entschäumungsmittel kann aus einer Dimethylpolysiloxanemulsion in Wasser bestehen und verhindert oder unterdrückt eine Schaumbildung während des Vermischens.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Sofern nicht anderes angegeben ist, beziehen sich alle Teil- und Prozentangaben auf das Gewicht.
Beispiel 1
Eine Schmiermittelzubereitung wird entsprechend dem Ansatz in der folgenden Tabelle I hergestellt.
Tabelle I
Die wäßrige Emulsionsdispersion wird nach folgender Methode hergestellt:
  • (A) Das Wasser wird auf eine Temperatur von ungefähr 60°C erhitzt und der Ton zugegeben. In einem Cowles-Mischer wird mit 2500 Upm ungefähr 2 bis 5 min gemischt, bis die Mischung einen offensichtlich eingedickten Zustand erreicht hat.
  • (B) Unter einer Scherwirkung (2500 Upm) wird die Organopolysiloxanpolymermischung zur Gewinnung einer Wasseremulsion zugegeben.
  • (C) Unter hohen Schermischbedingungen wird die viskose fluide Mischung aus Organopolysiloxan und Polyglykol zugesetzt.
  • (D) Weiters grenzflächenaktives Mittel wird zugegeben.
  • (E) Der Rostinhibitor wird zum Schutz der Auftragungsvorrichtung zugegeben.
  • (F) Das Silikonentschäumungsmittel wird zugesetzt.
  • (G) Das Stabilisierungsmittel wird in einer Menge von 10%, bezogen auf die Gesamtmenge des Siloxanpolymeren und des Siloxankonzentrats (B und C), zugegeben.
Die Mischung wird auf die äußere Oberfläche der Kautschukreifenvulkanisationsblase in expandiertem Zustand aufgesprüht. Man läßt die Beschichtung bei ungefähr 65°C trocknen. Dann wird erneut die Beschichtung nach ungefähr 4 Reifenvulkanisationszyklen aufgebracht, wobei maximal ungefähr 4 h zwischen den Beschichtungen verstreichen.
Die Beschichtung wird ungefähr 1 min auf der heißen (65°C) Blasenoberfläche getrocknet, wodurch ein Schmiermittelüberzug gebildet wird.
Die Blase selbst besteht aus einem Butylkautschuktypmaterial mit einer im allgemeinen toroidalen Form mit einem Durchmesser in expandiertem Zustand von ungefähr 975 mm und einem Durchmesser von ungefähr 250 mm. Die Oberfläche ist durch Waschen mit einem Kohlenwasserstofflösungsmittel und anschließendes Trocknen zur Entfernung von Ölen vorbehandelt worden.
Ein Radialreifen mit einer Abmessung von 11 R 22,5 wird hergestellt.
Der Reifen wird in eine Reifenformpresse eingesetzt und die beschichtete Blase, die mit der Form verbunden ist, in das Innere des Reifens eingesetzt. Die Form wird dann geschlossen und die Blase mittels Wasserdampf mit einer Temperatur von ungefähr 190°C expandiert, wodurch sie gegen die innere Oberfläche des Reifens gedrückt wird und die äußere Oberfläche des Reifens auf die Form gepreßt wird, wodurch der Reifen in der gewünschten Form geformt und vulkanisiert wird.
Die Form wird dann geöffnet, die Blase entspannt und der Reifen entfernt. Nach dieser Methode können ungefähr 10 bis ungefähr 15 Reifen unter Verwendung der Blase während einer Zeitspanne von ungefähr 8 bis 13 h (Härtungszyklen) gefomrt werden, bevor es notwendig wird, erneut die Blase mit dem Schmiermittel zu beschichten.
Im allgemeinen wird eine erneute Beschichtung als notwendige erachtet, wenn die Blase übermäßig stark an der inneren Oberfläche des vulkanisierten Reifens beim Zusammenfallen nach dem Vulkanisieren anhaftet.
Die innere Oberfläche des Reifens besteht in typischer Weise aus einem gemischten Kautschukmaterial, das aus verschiedenen Kautschuken oder Mischungen davon bestehen kann, beispielsweise Naturkautschuk, cis-1,4-Polyisopren, cis-1,4- Polybutadien, Butadien/Styrol-Copolymere, Butylkautschuk, Halogenbutylkautschuk, wie Chlorbutyl- und Brombutylkautschuk, sowie EPDT (Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymerem, wobei das Dien in einer kleineren Menge vorliegt).
Das vorliegende Beispiel wurde im Zusammenhang mit der Herstellung eines Radialreifens erläutert. Die Erfindung ist zwar besser geeignet für die Herstellung von Radialreifen als für die Herstellung von Diagonalreifen, da die Blasen im allgemeinen bei der Herstellung von Diagonalreifen während des Vulkanisationszyklus stärker expandiert werden müssen, so daß die Oberflächenbeschichtungen der Blasen stärkeren Spannungen ausgesetzt werden, dennoch ist die Erfindung jedoch auch auf die Herstellung von Diagonalreifen anwendbar.
Der gemäß dem beschriebenen Beispiel hergestellte Reifen wurde dadurch erzeugt, daß die beschichtete Blase direkt gegen die innere Gummioberfläche des Reifens gedrückt wurde, wodurch der Reifen nach außen unter der Einwirkung von Wärme und Druck zur Ausformung und Vulkanisation des Reifens gepreßt wurde. Die beschichtete Blase ermöglicht daher die Herstellung des Reifens ohne Einsatz eines Schmierüberzugs oder Auskleidungsmittels auf der inneren Oberfläche des grünen Reifens. Dies ist eine wesentliche Tatsache, da auf diese Weise deutlich demonstriert wird, daß die erfindungsgemäße beschichtete Blase eine ausreichende Schmierung während einer Reihe von Reifenvulkanisationszyklen unter der Einwirkung von Wärme und Druck sowie eine Expansion und Kontraktion ohne ein herkömmliches Reifenauskleidungsmittel (liner cement) oder Schmiermittel ermöglicht, das zuvor auf die Oberfläche des Reifens aufgebracht wird. Dies bedingt eine erhebliche Arbeits- und Materialeinsparung bei der Herstellung eines pneumatischen Reifens. Dennoch kann man eine Schmiermittelvorbeschichtung auf der inneren Oberfläche des grünen Reifens gewünschtenfalls in Verbindung mit der beschichteten Blase vorsehen, wobei jedoch das vorliegende Beispiel gezeigt hat, daß dies nicht erforderlich ist.

Claims (5)

1. Schmiermittel aus
  • (A) 10 bis 40 Gew.-Teilen Bentonitton, dessen Teilchen durch Siebe mit Sieböffnungen zwischen 0,03 und 0,15 mm hindurchgehen,
  • (B) 15 bis 45 Gew.-Teilen Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität zwischen 15 und 25 Millionen mm²/s bei 25°C,
  • (C) 15 bis 45 Gew.-Teilen eines Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität zwischen 40 000 bis 120 000 mm²/s bei 25°C,
  • (D) 12 bis 31 Gew.-Teilen Poly(ethylenglykol) und/oder -propylenglykol mit einem Molekulargewicht zwischen 1500 und 2500,
  • (E) 10 bis 25 Gew.-Teilen grenzflächenaktiver Mittel für die Polydimethylsiloxane und das Poly(alkylenglykol), und
  • (F) gegebenenfalls 4 bis 12 Gew.-Teilen eines Stabilisierungsmittels,
bei welchem wenigstens eines der Polydimethylsiloxane (B) und (C), Hydroxylendgruppen aufweist.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, bei welchem es in Form einer wäßrigen Emulsion vorliegt, die 500 bis 1500 Gew.-Teile Wasser enthält.
3. Schmiermittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, bei welchem die Bentonitton-Teilchen durch Siebe mit Sieböffnungen zwischen 0,04 und 0,07 mm hindurchgehen.
4. Verwendung eines Schmiermittels gemäß den Ansprüche 1 bis 3 zum Beschichten einer Reifenvulkanisationsblase.
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