EP2061645A1 - Verfahren zum einbringen von hartstoffen in eine reifenlauffläche - Google Patents

Verfahren zum einbringen von hartstoffen in eine reifenlauffläche

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EP2061645A1
EP2061645A1 EP07801963A EP07801963A EP2061645A1 EP 2061645 A1 EP2061645 A1 EP 2061645A1 EP 07801963 A EP07801963 A EP 07801963A EP 07801963 A EP07801963 A EP 07801963A EP 2061645 A1 EP2061645 A1 EP 2061645A1
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EP
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tire
rubber
tread
hard material
hard
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Withdrawn
Application number
EP07801963A
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Inventor
Reiner Kunz
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Center for Abrasives and Refractories Research and Development CARRD GmbH
Original Assignee
Center for Abrasives and Refractories Research and Development CARRD GmbH
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Publication date
Application filed by Center for Abrasives and Refractories Research and Development CARRD GmbH filed Critical Center for Abrasives and Refractories Research and Development CARRD GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of hard tire particles containing tire treads according to the preamble of claim 1, an apparatus for producing a corresponding tire tread and tires with a tire tread containing tire material, in particular for motor vehicles, aircraft and industrial vehicles, such. Forklift.
  • the usual manufacture of rubber tires for vehicles is to use a rubber compound containing various chemicals, e.g. Plasticizers and aging or light stabilizers, fillers and carbon blacks, as well as different types of rubber, may be extruded into rubber bands in a belt sprayer. These belts are then further processed to be used as sidewalls, treads or other rubberized portions of the tire.
  • various chemicals e.g. Plasticizers and aging or light stabilizers, fillers and carbon blacks, as well as different types of rubber
  • Tires are used as air or solid rubber tires. Although the two types of tire basically differ in tire structure, both tire types have as a common feature a comparable tire tread, which is generally profiled. The durability of the tire tread normally determines the life of a tire for both pneumatic and solid rubber tires.
  • the tire tread to the tire undercarriage is usually the penultimate step in the manufacture of the tire.
  • a pneumatic tire it is previously applied to the fabric substructure, the so-called carcass, which is wrapped around a bead of rubber Drahtringen is laid, a rubberized steel cord belt layer laid on the then the subsequent tread is applied.
  • the unprofiled green tire is then vulcanized in a tire press at about 175 ° C and profiled at the same time.
  • an intermediate layer is applied to a core or tire foot, to which the running surface is then applied.
  • the green tire is also vulcanized in a hot press and in turn profiled.
  • the treads for applying tire treads are generally manufactured by extrusion processes.
  • the thus obtained tapes are applied to the tire casing after extrusion and all the components of the tire are tightly pressed together to form a green tire, which is then vulcanized in the hot press.
  • a rubber mixture is used as granules in the form of a powder, without the use of a forced mixer, for example in a free fall mixer, even with relatively coarse hard particles easily and homogeneously can be mixed while usually tough elastic rubber mixtures are processed at higher temperatures in a kneader and then extruded.
  • the granulate production itself requires an additional step, in which a rubber compound is machined (rough grinding) or cut (granulators), in order subsequently to be present as pulverulent granules.
  • a rubber compound is machined (rough grinding) or cut (granulators), in order subsequently to be present as pulverulent granules.
  • the elasticity of the rubber is reduced for this work and one works in a temperature range below or near the glass transition temperature of the rubber.
  • Another possibility for granule production is to extrude the rubber mass in the form of fibers and then crush with the aid of a rotary granulator. Also in this case it is expedient to cool the mass before crushing.
  • different mixtures of hard material particles are used. no and rubber granules are used, which are pressed, for example, stacked.
  • the compression of the one or more mixtures advantageously takes place in a mold having the dimensions of the desired tread.
  • the mold is advantageously filled with several layers of different compositions of rubber granules and hard materials or intermediate layers of pure rubber granules, which are then then pressed into a tread.
  • the hardness of the rubber granules is varied, whereby the properties of the tire can be adjusted specifically.
  • the mechanical stress due to compressive, tensile and shear stress can be shifted predominantly to the area of the softer base rubber, whereby the overall adhesion of the particles is improved.
  • the compression of the layers takes place under vacuum in a temperature range between room temperature and below the vulcanization temperature.
  • the mixture of rubber granules and hard material particles can also be processed via rollers to form a tread, which is then applied to the tire underbody according to the invention applied and then vulcanized in the hot press.
  • This alternative has the advantage that the productivity is further increased, but in this way no targeted and different distribution of hard particles in the tread can be achieved as in the aforementioned embodiments.
  • ceramic rollers are to be preferred.
  • the production of treads via compression between rolls is preferably carried out at temperatures between 30 and the vulcanization temperature (about 120 0 C).
  • the treadmill produced by pressing rollers is made into suitable treads after the pressing process.
  • a further advantageous embodiment of the present invention is that several treads one above the other or in the production of smaller treads also juxtaposed or staggered placed on the tire substructure.
  • the tread can be structured, with other possible variations in that it uses, for example, treads with different particle inclusions or with different rubber hardnesses.
  • oxides carbides, nitrides, suicides and / or borides can be used. Preferred embodiments provide that corundum or silicon carbide is used.
  • the average particle size of the hard material particles used is between 0.05 mm and 3 mm, preferably between 0.5 mm and 2 mm, and the Mohs hardness should preferably be at least 7.
  • the hard material particles used are abrasive substances that are used in the tread with the time can cut free, it is particularly advantageous if the hard particles have a substantially round grain shape.
  • the adhesion of the adhesive particles in the rubber matrix can be further improved by the use of an adhesion promoter which is applied to the hard materials even before mixing with the rubber granules.
  • adhesion promoter all known in the rubber industry for this purpose known adhesion promoter can be used.
  • the homogeneous distribution of the hard material particles in the raw material mixture is particularly favorable when the average particle size of the rubber granules has less than or at most 3 times the average particle size of the adhesive particles.
  • a preferred embodiment of the present invention provides that the average particle size of the rubber granules is one-sixth to a maximum of the average particle size of the hard material particles.
  • the rubber granules used in the mixture additionally contain fillers, carbon blacks, plasticizers, anti-aging agents and light stabilizers as well as other chemicals which are advantageous for tire production.
  • the amount of hard material used in the mixture is limited and amounts to advantageously between 3 and 50% by volume, preferably between 8 and 30% by volume, based on the total volume of the tread.
  • the mixing amount is selected in the production so that the thickness of the tread after pressing about 1 to 20 mm, preferably about 10 mm.
  • the subject matter of the present invention is also an apparatus for producing a tire tread, which consists essentially of at least one storage and charging container which is filled with the mixture of rubber granules and hard particles.
  • the mold is guided under the outlet of the charging container and filled with at least one layer of the mixture of rubber granules and hard particles.
  • the press is guided under the press die and the rubber granulate-hard material mixture is pressed to the tire tread.
  • a preferred embodiment of the press provides that the pressing of the tread takes place in a vacuum.
  • the tread is cured at temperatures below the vulcanizing temperature, i. between 30 and 120 ° C, compressed.
  • FIG. 1 shows a cross section of a pneumatic tire
  • FIG. 2 is a plan view of a tread
  • Figure 3 is a schematic representation of an apparatus for producing treads and Figure 4 is a cross section of a solid rubber tire.
  • FIG. 1 shows the cross-section of a pneumatic tire 1, which is composed of a carcass 5, which is placed around a bead 12 and has an airtight rubber layer 6 towards the tire interior.
  • the carcass 5 is covered with a steel cord belt 4, over which the tread 2 is arranged. Beyond the profile 3, the entire tread 2 is offset up to the side rubber 7 with hard particles.
  • coarser hard material particles are embedded in the outer region of the tire 1, while finer hard material particles are provided in the central region of the running surface 2.
  • the edge region of the tread 2 which is usually subject to greater wear, are additionally protected by coarser particles being embedded there, which in addition, based on the volume of the tread, occupy a greater proportion than the fine particles in the middle region of the tire tread ,
  • FIG. 3 shows the schematic representation of a device for manufacturing the running surfaces 2 according to the invention.
  • a press mold 13 is displaceably arranged below charging containers 15.
  • the charging containers 15 are filled with different mixtures of raw materials 16, 17, which are filled in layers via an outlet 18 in the mold 13.
  • the mold is alternately filled with a base rubber mixture 17 and a rubber-hard material mixture 16.
  • a base rubber mixture 17 is filled with a rubber-hard material mixture 16.
  • the finished filled mold 13 is pushed under a ram 14, with the help of which then the tire tread 2 is pressed.
  • the pressing takes place under vacuum at elevated temperatures, which is not apparent in this purely schematic representation.
  • FIG. 4 shows the cross section of a solid rubber tire 1 in which the tire substructure, which consists of a steel core reinforced tire core 21 made of hard rubber and an intermediate layer 20 of softer and more elastic rubber, is covered with a profiled running surface 2, embedded in the relatively coarse hard material particles are.
  • the tire substructure which consists of a steel core reinforced tire core 21 made of hard rubber and an intermediate layer 20 of softer and more elastic rubber, is covered with a profiled running surface 2, embedded in the relatively coarse hard material particles are.
  • the use of hard material-containing treads for the production or retreading of industrial tires is one of the preferred fields of use for the method according to the invention, which can be used both for solid rubber and for pneumatic tires.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Reifenlaufflächen zur Verfügung, bei dem eine Kautschukmischung in Granulatform mit Haftstoffpartikeln vermischt zu einem Hartstoffpartikel enthaltenden Laufstreifen verarbeitet wird. Der Laufstreifen wird auf den Reifenunterbau aufgelegt und der so erhaltene Reifenrohling wird in einer Vulkanisierpresse verpresst und dabei profiliert.

Description

Verfahren zum Einbringen von Hartstoffen in eine Reifenlauffläche
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hartstoffpartikel enthaltenden Reifenlaufflächen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Vorrichtung zur Herstellung einer entsprechenden Reifenlauffläche sowie Reifen mit einer Hartstoffpartikel enthaltenden Reifenlauffläche, insbesondere für Kraftfahrzeuge, Flugzeuge und Industriefahrzeuge, wie z.B. Gabelstapler.
Die übliche Herstellung von Gummireifen für Fahrzeuge besteht darin, eine Gummimischung, die verschiedene Chemikalien, wie z.B. Weichmacher und Alterungs- oder Lichtschutzmittel, Füllstoffe und Ruße sowie unterschiedliche Gummisorten enthalten kann, in einer Bandspritzanlage zu Gummibändern zu extrudie- ren. Diese Bänder werden anschließend weiter verarbeitet, um als Seitenwände, Laufflächen oder sonstige mit Gummi versehenen Teile des Reifens eingesetzt zu werden.
Gummireifen werden als Luft- oder Vollgummireifen eingesetzt. Zwar unterscheiden sich die beiden Reifentypen grundsätzlich im Reifenaufbau, allerdings weisen beide Reifentypen als gemeinsames Merkmal eine vergleichbare Reifenlauffläche auf, die in der Regel profiliert ist. Die Haltbarkeit der Reifenlauffläche bestimmt normalerweise sowohl für Luft- als auch für Vollgummireifen die Lebensdauer eines Reifens.
Sowohl beim Vollgummireifen als auch beim Luftreifen ist das Auftragen der Reifenlauffläche auf den Reifenunterbau meist der vorletzte Schritt bei der Herstellung des Reifens. Bei einem Luftreifen wird zuvor auf den Gewebeunterbau, die sogenannte Karkasse, die um einen Wulst aus gummiummantelten Drahtringen gelegt ist, eine gummierte Stahlkordgürtellage aufgelegt, auf die anschließend die spätere Lauffläche aufgetragen wird. Der unprofilierte Reifenrohling wird anschließend in einer Reifenpresse bei ca. 175 ° C vulkanisiert und dabei gleichzeitig profiliert. Bei der Herstellung eines Vollgummireifens wird auf einen Kern oder Reifenfuß eine Zwischenschicht aufgelegt, auf die dann die Lauffläche aufgetragen wird. Der Reifenrohling wird ebenfalls in einer Heizpresse vulkanisiert und dabei wiederum profiliert.
Die Laufstreifen zum Auftragen von Reifenlaufflächen werden allgemein über Extrusionsverfahren hergestellt. Die so erhaltenden Bänder werden nach der Extrusion auf den Reifenunterbau aufgetragen und sämtliche Bauteile des Reifens werden zu einem Reifenrohling fest zusammengepresst, der dann in der Heizpresse vulkanisiert wird.
Um die Lebensdauer des Reifens zu verlängern, hat man Verfahren entwickelt, die Lauffläche von Reifen zu erneuern. Beim Runderneuern von abgefahrenen Reifen wird die alte Lauffläche maschinell aufgeraut oder abgeschält und es wird eine neue Lauffläche aufgelegt und anschließend auf die übliche Weise vulkanisiert. Man hat auch versucht, durch Einbringen von verschleißfesten Partikeln in die Lauffläche deren Lebensdauer selbst zu verlängern.
Eine Kombination aus beiden Verfahren wird in der EP 0 961 696 Bl beschrieben. Dabei wird während des Aufwickeins des extru- dierten Gummilaufflächenbandes auf den vorbehandelten Reifenunterbau Hartstoffgranulat auf einem Teil der Oberfläche des extrudierten Gummillaufflächenbandes verteilt. Die Zufuhreinrichtung für das Hartstoffgranulat befindet sich zwischen dem Extruderaustritt und dem Reifenunterbau, so dass mit dem Auf- rollen der Lauffläche die Hartstoffgranulate in die Lauffläche eingerollt werden und anschließend beim Vulkanisieren des Reifens fest eingebunden werden.
Zwar hat dieses Verfahren gegenüber früheren Methoden, bei denen die Gummimischung bereits vor dem Extrudieren mit den Hartstoffpartikeln vermischt wurden, den Vorteil, dass ein Verschleiss an den Extrudern vermieden wird, jedoch ist es bei der in der EP 0 961 696 Bl geschilderten Methode schwierig, eine gleichmäßige Verteilung des Hartstoffgranulats in der Lauffläche zu erreichen, da die Geschwindigkeit des Bandes dafür sehr genau mit der Granulatzufuhr abgestimmt werden muss. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass beim Aufstreuen der Hartstoffgranulate auf die relativ schmalen Laufstreifen durch seitliches Herunterfallen der Granulate hohe Ausbeuteverluste auftreten. Darüber hinaus muss das Aufwickeln der dünnen Laufflächenstreifen auf den Reifenunterbau relativ langsam vonstatten gehen, damit eine homogene Verteilung der Hartstoffgranulate beim Aufstreuen erreicht werden kann, was wiederum zu einer geringen Produktivität des Verfahrens selber führt.
Es besteht somit weiterhin der Bedarf an Methoden, um auf einfache und wirkungsvolle Weise die Lebensdauer von Reifen zu verlängern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, dass die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und mit dessen Hilfe es möglich ist, eine homogene Verteilung von Hartstoffpartikeln in einer Reifenlauffläche zu verwirklichen, ohne dass die Produktivität bei der Reifenherstellung darunter leidet. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren praktiziert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 20.
Bei der Suche nach einem Verfahren zur homogenen Verteilung von Hartstoffpartikeln in Reifenlaufflächen wurde gefunden, dass durch Vermischen einer Kautschukmischung in Granulatform mit Hartstoffpartikeln und anschließendes Verpressen dieser Mischung zu einem Laufstreifen ein Laufstreifen mit einer gezielten Verteilung der Hartstoffpartikel erhalten werden kann, der dann durch anschließendes Auflegen auf den Reifenunterbau und Weiterbehandlung in der Heizpresse zu einem Gummireifen verarbeitet werden kann, in dessen Lauffläche homogen verteilt Hartstoffpartikel eingelagert sind. Dieses Verfahren kann sowohl für Luftreifen mit einer mit Stahlkordgürteln belegten Karkasse als Reifenunterbau, als auch für Vollgummireifen eingesetzt werden, die beispielsweise einen Kern aus mit Stahlseilen verstärktem Hartgummi besitzen.
Der entscheidende Unterschied zu den üblichen Herstellverfahren von Laufstreifen besteht darin, dass bei der vorliegenden Erfindung eine Kautschukmischung als Granulat in Form eines Pulvers eingesetzt wird, das ohne den Einsatz eines Zwangsmi- schers, beispielsweise in einem Freifallmischer, selbst mit relativ groben Hartstoffpartikeln problemlos und homogen vermischt werden kann, während üblicherweise zähelastische Gummi- mischungen bei höheren Temperaturen in einem Kneter verarbeitet und anschließend extrudiert werden. Das Einbringen von Hartstoffen, insbesondere gröbere Hartstoffe mit mittleren Korngrößen zwischen 0.05 mm und 3 mm, führt beim konventionellen Verfahren zu einem ernormen Verschleiß am Kneter und Extruder und würde beispielsweise innerhalb kürzester Zeit insbesondere das Mundstück des Extruders beschädigen, so dass die für eine sichere Produktion erforderliche Maßgenauigkeit nicht mehr gewährleistet wäre.
Die Granulatherstellung selber erfordert einen zusätzlichen Arbeitsschritt, bei dem eine Kautschukmasse zerspant (Grobschleifen) bzw. zerschnitten (Schneidmühlen) wird, um anschließend als pulverförmiges Granulat vorzuliegen. Vorteilhaft wird für diese Arbeiten die Elastizität des Kautschuks herabgesetzt und man arbeitet in einem Temperaturbereich unterhalb oder nahe der Glastemperatur des Gummis.
Eine weitere Möglichkeit zur Granulatherstellung besteht darin, die Gummimasse in Form von Fasern zu extrudieren und anschließend mit Hilfe einer rotierenden Schneidmühle zu zerkleinern. Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig, die Masse vor dem Zerkleinern abzukühlen.
Mit einem so hergestellten pulverförmigen Granulat ist es nun möglich, eine homogene Gummi/Hartstoff-Mischung herzustellen, die dann nicht mehr im Extruder kontinuierlich zu einem Laufstreifen extrudiert werden kann, sondern beispielsweise in einer statischen Presse diskontinuierlich weiterverarbeitet werden muss.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unterschiedliche Mischungen aus Hartstoffparti- kein und Kautschukgranulaten eingesetzt, die beispielsweise übereinandergeschichtet verpresst werden. Das Verpressen der einen oder mehreren Mischungen erfolgt vorteilhaft in einer Pressform, die die Dimensionen des gewünschten Laufstreifens aufweist. Dabei wird die Pressform vorteilhaft mit mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzungen aus Kautschukgranulat und Hartstoffen oder auch Zwischenschichten aus reinem Kautschukgranulat befüllt, die dann anschließend zu einem Laufstreifen verpresst werden. Bei dieser Anordnung ist es auch möglich, innerhalb einer Schicht die Mischung zu variieren und beispielsweise die Hartstoffpartikel so zu verteilen, dass sich die Partikelgröße innerhalb einer Schicht vom äußeren Bereich der Lauffläche zum Zentrum hin verändert. Ebenso ist es möglich, innerhalb einer Schicht die Mengen an eingelagerten Partikeln zu variieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Härte des Kautschukgranulates variiert, wodurch gezielt die Eigenschaften des Reifens eingestellt werden können. So kann durch Verwendung eines harten Gummis in direktem Kontakt mit den Hart- stoffpartikeln beispielsweise die mechanische Belastung durch Druck-, Zug- und Scherbeanspruchung überwiegend in den Bereich des weicheren Basisgummi verlagert werden, wodurch die Gesamthaftung der Partikel verbessert wird.
Vorteilhaft erfolgt das Verpressen der Schichten unter Vakuum in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und unterhalb der Vulkanisationstemperatur.
Alternativ zur Pressform kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch auch die Mischung aus Kautschukgranulat und Hartstoffpartikeln über Walzen zu einem Laufstreifen verarbeitet werden, der dann erfindungsgemäß auf den Reifenunterbau aufgetragen und anschließend in der Heizpresse vulkanisiert wird. Diese Alternative hat den Vorteil, dass die Produktivität weiter erhöht wird, allerdings kann auf diese Weise keine gezielte und unterschiedliche Verteilung von Hartstoffpartikeln in der Lauffläche erreicht werden wie bei den vorgenannten Ausführungsformen. Zum Schutz der Walzen gegen abrasiven Verschleiß sind beispielsweise Keramikwalzen zu bevorzugen. Auch die Herstellung von Laufstreifen über Verpressen zwischen Walzen wird bevorzugt bei Temperaturen zwischen 30 und der Vulkanisationstemperatur (ca. 1200C) durchgeführt. Das über das Verpressen von Walzen produzierte Laufband wird nach dem Pressvorgang zu passenden Laufstreifen konfektioniert.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass mehrere Laufstreifen übereinander oder bei Herstellung von kleineren Laufstreifen auch nebeneinander oder versetzt angeordnet auf den Reifenunterbau aufgelegt werden. Auf diese Weise kann die Lauffläche strukturiert werden, wobei weitere Variationsmöglichkeiten darin bestehen, dass man beispielsweise Laufstreifen mit unterschiedlichen Partikeleinlagerungen oder auch mit unterschiedlichen Gummi- härten verwendet.
Als Hartstoffpartikel können erfindungsgemäß Oxide, Carbide, Nitride, Suizide und/oder Boride eingesetzt werden. Bevorzugte Ausführungsformen sehen vor, dass Korund oder Siliziumcar- bid eingesetzt wird. Die mittlere Korngröße der eingesetzten Hartstoffpartikel liegt zwischen 0,05 mm und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm und die Mohshärte sollte vorzugsweise mindestens 7 betragen.
Da es sich bei den eingesetzten Hartstoffpartikeln um abrasive Stoffe handelt, die sich beim Einsatz in der Lauffläche mit der Zeit freischneiden können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Hartstoffpartikel eine im Wesentlichen runde Kornform aufweisen. Darüber hinaus kann die Haftung der Haftstoffpartikel in der Gummimatrix weiter durch den Einsatz eines Haftvermittlers verbessert werden, der auf die Hartstoffe noch vor dem Vermischen mit dem Kautschukgranulat aufgetragen wird. Dazu können die sämtliche in der Kautschukindustrie für diesen Zweck einschlägig bekannten Haftvermittler eingesetzt werden.
Es hat sich herausgestellt, dass die homogene Verteilung der Hartstoffpartikel in der Rohstoffmischung dann besonders günstig ist, wenn die mittlere Partikelgröße des Kautschukgranulats kleiner oder maximal den 3-fachen Wert der mittleren Korngröße der Haftstoffpartikel aufweist.
Um eine möglichst homogene und agglomeratfreie Verteilung der Hartstoffpartikel in der Gummimischung zu erhalten, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass die mittlere Partikelgröße der Kautschukgranulate ein Sechstel bis maximal ein Ganzes der mittleren Partikelgröße der Hart- stoffpartikel beträgt. Durch diese einfache Maßnahme in Kombination mit den weiter unten geschilderten Volumenverhältnissen gelingt es, die schwereren, nicht reaktiven Hartstoffpartikel als diskrete Teilchen zusammen mit den leichteren, reaktiven Kautschukpartikeln, die beim nachfolgenden Verpressen und Vulkanisieren eine monolithische Einheit ergeben, zwangsfrei zu vermischen.
Üblicherweise enthalten die in der Mischung eingesetzten Kautschukgranulate zusätzlich Füllstoffe, Ruße, Weichmacher, Alterungsschutzmittel und Lichtschutzmittel sowie andere für die Reifenherstellung vorteilhafte Chemikalien. Die Menge des in der Mischung eingesetzten Hartstoffes ist begrenzt und beträgt vorteilhaft zwischen 3 und 50 Volumen-%, bevorzugt zwischen 8 und 30 Volumen-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Laufstreifens. Die Mischungsmenge wird bei der Herstellung so ausgewählt, dass die Dicke des Laufstreifens nach dem Verpressen ca. 1 bis 20 mm, bevorzugt ca. 10 mm, aufweist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Reifenlauffläche, die im Wesentlichen aus mindestens einem Vorrats- und Chargierbehälter besteht, der mit der Mischung aus Kautschukgranulat und Hart- stoffpartikeln befüllt ist. Die Pressform wird unter den Auslauf des Chargierbehälters geführt und mit mindestens einer Schicht der Mischung aus Kautschukgranulat und Hartstoffpartikeln befüllt. Sobald die Mischung in der Pressform die erstrebte Füllhöhe erreicht hat, wird die Pressform unter den Pressstempel geführt und die Kautschukgranulat-Hartstoff- Mischung wird zur Reifenlauffläche verpresst. Eine bevorzugte Ausführungsform der Presse sieht vor, dass das Verpressen der Lauffläche im Vakuum erfolgt. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Lauffläche bei Temperaturen unterhalb der Vulkanisiertemperatur, d.h. zwischen 30 und 120° C, verpresst .
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Abbildungen ausführlich erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt eines Luftreifens,
Figur 2 eine Draufsicht auf einen Laufstreifen,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Laufflächen und Figur 4 einen Querschnitt eines Vollgummireifens.
In der Figur 1 ist der Querschnitt eines Luftreifens 1 widergegeben, der aufgebaut ist aus einer Karkasse 5, die um einen Wulst 12 gelegt ist und zum Reifeninneren hin eine luftdichte Gummischicht 6 aufweist. Die Karkasse 5 ist mit einem Stahlkordgürtel 4 belegt, über dem die Lauffläche 2 angeordnet ist. Über das Profil 3 hinaus ist die gesamte Lauffläche 2 bis hin zum Seitengummi 7 mit Hartstoffpartikeln versetzt. In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform sind im äußeren Bereich des Reifens 1 gröbere Hartstoffpartikel eingelagert, während in dem mittleren Bereich der Lauffläche 2 feinere Hartstoffpartikel vorgesehen sind. Dadurch kann beispielsweise der Randbereich der Lauffläche 2, der üblicherweise einem stärkeren Verschleißt unterliegt, zusätzlich geschützt werden indem dort gröbere Teilchen eingelagert sind, die darüber hinaus, bezogen auf das Volumen der Lauffläche, einen größeren Anteil einnehmen als die feinen Teilchen im mittleren Bereich der Reifenlauffläche .
Diese Belegung der Reifenlauffläche mit unterschiedlich großen Teilchen ist besonders deutlich in der Draufsicht eines Ausschnitts einer Reifenlauffläche 2 in Figur 2 zu erkennen.
Die Figur 3 zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Fertigung der erfindungsgemäßen Laufflächen 2. Dabei ist eine Pressform 13 verschiebbar unterhalb von Chargierbehältern 15 angeordnet. Die Chargierbehälter 15 sind mit unterschiedlichen Rohstoffmischungen 16, 17 befüllt, die über einen Auslass 18 in die Pressform 13 schichtweise eingefüllt werden. Bei der in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform ist die Pressform abwechselnd mit einer Basisgummimischung 17 und einer Kautschuk-Hartstoff-Mischung 16 befüllt. Dabei werden die beiden äußeren Schichten durch eine Basiskautschukmischung gebildet, an die sich jeweils eine Kautschuk-Hartstoff-Mischung 16 anschließt, die wiederum eine Basiskautschukmischung 17 einschließen. Die fertig gefüllte Pressform 13 wird unter einen Pressstempel 14 geschoben, mit dessen Hilfe dann die Reifenlauffläche 2 verpresst wird. Vorteilhaft findet die Pressung unter Vakuum bei erhöhten Temperaturen statt, was jedoch bei dieser rein schematischen Darstellung nicht zu erkennen ist.
Die Figur 4 zeigt den Querschnitt eines Vollgummireifens 1, bei dem der Reifenunterbau, der aus einem mit Stahlseilen verstärkten Reifenkern 21 aus Hartgummi sowie einer Zwischenschicht 20 aus weicherem und elastischerem Gummi besteht, mit einer profilierten Lauffläche 2 belegt ist, in die relativ grobe Hartstoffpartikel eingelagert sind. Die Verwendung von Hartstoff enthaltenden Laufflächen für die Herstellung oder Runderneuerung von Industriereifen ist eines der bevorzugten Einsatzgebiete für das erfindungsgemäße Verfahren, das dabei sowohl für Vollgummi als auch für Luftreifen eingesetzt werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Reifen
2 Lauffläche
3 Profil
4 Stahlkordgürtel
5 Gewebeunterbau (Karkasse)
6 Luftdichte GummiSchicht
7 Seitengummi
8 Ventil
9 Felge
10 Felgenschulter
11 Felgenhorn
12 Wulst
13 Pressform
14 Pressstempel
15 Chargierbehälter
16 Kautschukhartstoffmischung
17 Basiskautschukmischung
18 Auslass
19 Stahlseil
20 Zwischenschicht
21 Kern

Claims

Patentansprüche
I.Verfahren zur Herstellung von Hartstoffpartikel enthaltenden Reifenlaufflächen (2), insbesondere Laufflächen (2) von Gummireifen (1), umfassend die Schritte: a) Herstellung eines Hartstoffpartikel enthaltenden Laufstreifens auf Kautschukbasis, b) Auflegen mindestens eines Laufstreifens auf einen Reifenunterbau, um einen Reifenrohling zu erhalten, und c) Vulkanisieren des Reifenrohlings in einer Vulkanisierpresse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Herstellung des Laufstreifens mindestens eine Kautschukmischung in Granulatform mit Hartstoffpartikeln vermischt wird und diese Kautschukgranulat/Hartstoff- Mischung (16) anschließend zu einem Laufstreifen ver- presst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Gummireifen (1) ein Luftreifen ist und der Reifenunterbau eine mit Stahlkord-Gürteln (4) belegte Karkasse (5) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Gummireifen (1) ein Vollgummireifen ist und der Reifenunterbau den Kern (21) eines Vollgummireifens umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verpressen der mindestens einen Kautschukgranulat/Hartstoff-Mischung in einer Pressform (13) erfolgt, welche die Dimensionen des gewünschten LaufStreifens aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pressform (13) mit mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzungen aus Kautschukgranulat und Hartstoffen und/oder reinem Kautschukgranulat befüllt wird und die Schichten anschließend zu einem Laufstreifen ver- presst werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hartstoffverteilung, der Hartstofftyp, die Partikelgröße des Hartstoffes und die Menge des Hartstoffes innerhalb einer Laufflächenschicht gezielt eingestellt und variiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verpressen unter Vakuum erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verpressen über eine Walze erfolgt, wobei ein Laufband entsteht, das anschließend zu passenden Laufstreifen konfektioniert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verpressen bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und unterhalb der Vulkanisationstemperatur erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Herstellung des Reifenrohlings mehrere Laufstreifen übereinander und/oder nebeneinander auf den Reifenunterbau aufgelegt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Hartstoffpartikel Oxide, Carbide, Nitride, Suizide und Boride, insbesondere Korund und Siliziumcarbid, eingesetzt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hartstoffpartikel eine mittlere Korngröße zwischen 0,05 mm und 3 mm, bevorzugt 0,5 mm und 2 mm, aufweisen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hartstoffe eine Mohs-Härte von mindestens 7 aufweisen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hartstoffpartikel eine im Wesentlichen runde Kornform aufweisen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hartstoffpartikel mit einem Haftvermittler ummantelt sind.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mittlere Partikelgröße des Kautschukgranulats kleiner oder maximal den dreifachen Wert der mittleren Korngröße der Hartstoffpartikel aufweist und bevorzugt unterhalb der mittleren Korngröße der Hartstoffpartikel liegt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kautschukmischung Füllstoffe, Ruße, Weichmacher, Alterungsschutzmittel, Lichtschutzmittel sowie weitere, für die Reifenherstellung vorteilhafte Chemikalien umfasst.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Laufstreifen einen Volumenanteil an Hartstoffen von 3 bis 50 %, bevorzugt 8 bis 30 %, bezogen auf das Gesamtvolumen des Laufstreifens, aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Laufstreifen eine Dicke von 1 bis 20 mm, bevorzugt ca. 10 mm, aufweist.
20. Vorrichtung zur Herstellung einer Reifenlauffläche (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9 bis 19, wobei eine Pressform (13) unterhalb des Auslaufs (18) mindestens eines Vorrats- und Chargierbehälters (15) geführt wird, dabei mit mindestens einer Kautschukgranulat/Hartstoff-Mischung (16) befüllt wird und die Schicht aus Kautschukgranulat und Hartstoffpartikeln anschließend in einer Presse zu einem Laufstreifen verpresst wird.
21. Reifen (1) mit einer Reifenlauffläche (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, insbesondere für Kraftfahrzeuge, Flugzeuge sowie Industriefahrzeuge, wie z.B. Gabelstapler.
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