Verfahren zur Herstellung von Luftreifen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Luftreifen.
Nach den bisherigen üblichen Methoden werden Luftreifen auf die Weise hergestellt, dass zunächst ein kontinuierliches breites zylindrisches Band aus Wulstteilen, Litze, Seitenwänden und Laufdecke gefertigt wird, dass dieses Rohband dann durch geeignete Verformung die angenäherte Gestalt eines Reifens erhält und dass schliesslich dieses vorgeformte Band in einer Vulkanisierungspresse expandiert und vulkanisiert wird. Durch eine in der USA-Patentschrift Nr. 2495 663 beschriebene Vorrichtung konnte dieses übliche Verfahren verbessert werden; in dieser Vorrichtung wird das Band in einem Arbeitsgang mit Hilfe eines flexiblen und expandierbaren Diaphragmas geformt, expandiert und vulka nisiert; das Diaphragma wird dabei durch zwei zusammenarbeitende Pressformhälften verformt.
Zur Erzeugung des Reifenprofils auf der Laufdecke sind die Formen üblicher Vulkanisierungspressen mit der gewünschten Profilierung versehen.
Die Fliessgeschwindigkeit des elastomeren Reifenmaterials in bestimmte Abschnitte der Profilform ist jedoch bisweilen so ungleichförmig, dass der Reifenunterbau, die sogenannte Karkasse, in ungleichmässiger Weise verformt und damit der Reifen unbrauchbar wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde ein Verfahren beschrieben, nach welchem das Reifenprofil zunächst nach einem Formpress- oder Spritzgussprozess geformt wird und dann mit der unabhängig hergestellten und geformten Karkasse in einer Vulkanisierungsform zum fertigen Reifen vereinigt wird. Dieses Verfahren jedoch birgt die Gefahr, dass Lufteinschlüsse entstehen und dass eine Laufdecke nicht konstanter Dichte gebildet wird.
Nach einem weiteren verbesserten Verfahren wird der Luftreifen mit einer nicht dehnbaren zylindrischen Verstärkungseinlage ausgerüstet, die zwischen der Laufdecke und dem Aussenumfang der Karkasse angeordnet ist. Die Verwendung einer derartigen Einlage soll die Lebensdauer der Laufdecke erhöhen.
Auch dieses Verfahren hat jedoch gewisse Nachteile. Wegen der verwendeten nicht dehnbaren Einlage ist es nämlich nicht möglich, den mit dieser Einlage versehenen Luftreifen in einer Vulkandsie- rungspresse unter Benutzung eines flexiblen und expandierbaren Diaphragmas zu formen und zu vulkanisieren. Aus diesem Grunde wurden bereits eine besondere Vorrichtung und ein Prozess vorgeschlagen. Mit dieser Vorrichtung lässt sich jedoch nur die rohe, kreisringförmige Gestalt des Reifens herstellen, während anschliessend diese Rohform in einem getrennten Arbeitsgang in einer üblichen Vulkanisierungspresse expandiert und vulkanisiert werden muss.
Alle erwähnten bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Reifenherstellung erfordern einen getrennten Arbeitsgang zum Zusammenheften des aus Verstärkungseinlage und Laufdecke bestehenden Teils mit der Karkasse; andernfalls bestünde nämlich die Gefahr, dass während der Verformung des Rohreifens zu einer kreisringförmigen Gestalt eine Verschiebung dieser Teile stattfindet, was die Qualität des Reifens wesentlich beeinträchtigen, wenn nicht gar den ganzen Reifen unbrauchbar machen würde.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Verstärkungseinlage versehenen Reifens und hat es sich zur Aufgabe gesetzt, die erläuterten -Nachteile der genannten Ver fahren zu vermeiden. Insbesondere wird durch die Erfindung ein Verfahren geschaffen, das es auf einfache Weise ermöglicht, einen mit einer Verstär kungseinlage versehenen Luftreifen in einer mit einem flexiblen und expandierbaren Diaphragma arbeitenden Vulkanisierungspresse zu formen und zu vulkanisieren, wobei die Notwendigkeit entfällt, das aus Verstärkungseinlage und Laufdecke bestehende Teil zuvor mit der Karkasse durch Heften zu verbinden.
Das V erfahren nach der Erfindung ist durch folgende Verfahrensstufen gekennzeichnet: Herstellung eines ersten zusammengesetzten Teils durch Einbetten von Litzen in einen ringförmigen Körper aus einem elastomeren Material zur Bildung einer Reifenverstärkungseinlage und durch Aufbringen einer Schicht aus einem weiteren elastomeren Material auf dem Aussenumfang der Einlage zur Bildung der Laufdecke; Herstellung der Reifenkarkasse als zweites Teil;
Anordnung des zweiten Teils innerhalb des ersten zusammengesetzten Teils und Anwendung entgegengesetzt wirkender radialer Drücke gegen den Innenumfang der Karkasse einerseits und den Aussenumfang des ersten zusammengesetzten Teils anderseits unter gleichzeitiger Zuführung von Wärme, so dass beide Teile zu einem Gesamtreifen vereinigt werden und die Einlage mit der Laufdecke radial nach aussen gepresst wird, wobei auf dem Aussenumfang der Laufdecke ein Rei fenprofil gebildet wird; Aushärtung des so gebildeten Luftreifens bei erhöhter Temperatur während einer geeigneten Zeit.
Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die untere Form 1 einer Vulkanisierungspresse mit einer darin angeordneten Verstärkungseinlage 2 und einer Laufdecke 3, die bereits ein erstes zusammengesetztes Teil bilden.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die untere und die obere Form der Vulkanisierungspresse, in der sich bereits die Karkasse 4 befindet, vor dem Zusammenpressen der beiden Formen.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die teilweise geschlossene Gesamtform nach Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die beiden Hälften der Gesamtform nach Fig. 3 in geschlossenem Zustand, in weichem der geformte und expandierte Reifen für die Vulkanisierung bereit ist.
Bei dem Prozess nach der Erfindung werden vorzugsweise die Verstärkungseinlage 2 und die Laufdecke 3 als kontinuierlicher Reifenkörper auf einer einfachen Trommelvorrichtung hergestellt, wobei der Aussendurchmesser der Laufdecke genau die Grösse des kleinsten Durchmessers hat, den die üblichen, die Reifenprofilrillen formenden Rippen der Reifenpressform aufweisen. Gewöhnlich wird dabei zunächst ein aus zwei oder mehreren Schichten bestehender Körper gebildet, auf dessen äusseren Umfang dann eine die Laufdecke bildende elastomere Schicht aufgetragen wird.
Die Karkasse, d. h. der Reifenunterbau, wird in üblicher Weise auf einer bekannten Vorrichtung zur Reifenherstellung gefertigt. Wie auf Fig. 2 zu sehen, bildet die Karkasse 4 ein zusammengesetztes Teil üblicher Bauart, das aus einer Litze 5, Seitenwänden 6 und 7, Randwulsten 8 und 9 sowie Wulstschutzstreifen 10 und 11 besteht. Das expandierbare Diaphragma der Presse ist mit 12 und die obere Pressform mit 13 bezeichnet.
Auf Fig. 4 ist der mit Hilfe des expandierten Diaphragmas 12 geformte Reifen dargestellt; die beiden Pressformen 1 und 13 sind geschlossen. Als Druckmittel für die Expansion des Diaphragmas wird vorzugsweise Dampf verwendet. Während der Aushärtung des zusammengesetzten Reifens können entweder Dampf, Heisswasser oder ein inertes Glas verwendet werden. Weitere zu beachtende Faktoren während des Aushärtungsvorganges sind die Aufrechterhaltung üblicher Drücke im Bereich von 7 bis 35 kg/cm2 und Temperaturen zwischen 120 und 2000 C während der Aushärtungszeiten zwischen 12 und 120 Minuten. Die Aushärtung von Reifen für Personenkraftwagen wird vorzugsweise bei einem Druck von etwa 8,4kg/cm2 und einer Temperatur von etwa 1760 C während einer Zeit von etwa 17 Minuten durchgeführt.
Reifen für Lastkraftwagen werden vorzugsweise unter den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen während einer Zeit von etwa 45 Minuten ausgehärtet.
Die sowohl für die Verstärkungseinlage als auch für die Karkasse verwendeten Litze kann aus Textilfasern, wie Baumwolle, Flachs, Kunstseide, Polyamidgarnen und Polyestergarnen, oder auch aus Me talldrähten bestehen. Die Litzen können entweder dehnbar oder auch nicht dehnbar sein.
Die in der Karkasse verwendeten Litzen können entweder radial angeordnet sein, d. h. die einzelnen Litzenstränge liegen in zur Rotationsachse radialen Ebenen, oder sie können auch in schräger Lage angeordnet werden, d. h. die einzelnen Litzenstränge bilden mit der Äquatorialebene des Reifens (auf Fig. 4 mit p-p bezeichnet) einen spitzen Winkel; dieser Winkel, der Karkassenscheitelwinkel, liegt üblicherweise im Bereich von etwa 25 bis etwa 450.
Die für die Einlage verwendeten Litzen weisen häufig eine Richtung auf, die mit der Äquatorialebene des Reifens einen Winkel zwischen 15 und 200 einschliesst; allgemein können sie jedoch auch unter einen Winkel von 0-450 angeordnet werden.
Bei einer bevorzugten Durchführungsform nach der Erfindung wird zunächst auf einer nicht dargestellten rotierbaren Trommel ein kontinuierliches, die Verstärkungseinlage 2 bildendes Band hergestellt, das aus vier Schichten von in einem elastomeren Material eingebetteten Nylonlitzen besteht, wobei jede Litze in der Äquatorialebene p-p des Reifens liegt. Auf den Aussenumfang dieses Bandes wird die aus einem ebenfalls elastomeren Material bestehende Laufdecke aufgebracht und mit der Verstärkungseinlage unter Verwendung einer üblichen Heftmaschine zusammengeheftet. Die Einlage hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 4 mm, und die Laufdecke ist etwa zwischen 9,5 und 10 mm stark.
Der Aussendurchmesser des aus Verstärkungseinlage und Laufdecke zusammengesetzten Teils beträgt etwa zwischen 750 und 760mm, während die Breite einen Wert von etwa 120 bis 130 mm hat.
Die Karkasse 4 besteht aus zwei Schichten aus radial gerichteten Nylonlitzen 5, aus Seitenwänden 6 und 7 aus einem elastomeren Material, aus Randwulsten 8 und 9 sowie aus Wulstschutzstreifen 10 und 11; die Karkasse wird auf einer üblichen, nicht gezeigten Vorrichtung hergestellt. Die Karkasse 4 und das aus Verstärkungseinlage und Laufdecke zusammengesetzte Teil werden in eine Reifenpresse bekannter Bauart eingelegt, die mit einem flexiblen und expandierbaren Diaphragma 12 im Innern der Pressform ausgerüstet ist.
Die Karkasse 4 wird um das Diaphragma 12 herum angeordnet, und das aus Verstärkungseinlage und Laufdecke zusammengesetzte Teil 2 und 3 wird mit dicht schliessendem Passsitz in die untere Pressform 1 derart eingelegt, dass beim Schliessen der Gussform der Aussenumfang der Laufdecke entsprechend den Profihlilen der Gussform ausgerichtet wird. Die verwendete Pressform hat einen maximalen Innendurchmesser von 77,06 cm, und die Laufdeckenfläche hat eine Breite von 12,59 cm.
Anschliessend wird Dampf in das Innere des Diaphragmas 12 geleitet, so dass sich dieses Diaphragma ausdehnt; dann wird die obere Pressform 13 auf die untere Pressform 1 abgesenkt, so dass die Karkasse 4 eine kreisringförmige Gestalt anzunehmen beginnt; diese Verformung der Karkasse wird so lange fortgesetzt, bis die Aquatorialebene der Karkasse mit der Äquatorialebene des aus Einlage und Laufdecke zusammengesetzten Teils bei Berührung zwischen diesem Teil und der Karkasse zusammenfällt. Bis zu dem Augenblick, an dem diese Berührung stattfindet, verbleibt das aus Einlage und Laufdecke bestehende Teil unverändert in seiner ursprünglichen Lage.
Wenn die beiden Pressformhälften 1 und 13 geschlossen sind, wird der Innenraum mit Druck und Hitze beaufschlagt, wobei die radial nach aussen wirkenden Kräfte den zusammengesetzten Reifenkörper radial nach aussen drücken und auf diese Weise - dem Reifenkörper die gewünschte Reifengestalt und das gewünschte Reifenprofil verleihen. Anschliessend wird in üblicher Weise die Vulkanisierung durchgeführt, beispielsweise mit Hilfe von zwischen 180 und 1900 C heissem Dampf, der unter einem Druck von 14,9 bis 15kg/cm2 steht und während einer Zeitdauer von etwa 23 Minuten einwirkt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass nach dem letztgenannten Prozess Reifen hergestellt werden können, die einwandfreie Profile und gut sitzende Reifenelemente aufweisen; gleichzeitig ist nach einem solchen Prozess die Vulkanisierung vollständig durchgeführt.
Der auf die Weise fertig hergestellte und vulkanisierte Luftreifen wird aus der Reifenpresse durch geeignete Methoden entfernt, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 2961670 beschrieben worden sind.
Druch den Prozess nach der Erfindung wird die Einlage 2 keinerlei starken Dehnungsbeanspruchungen unterworfen, da der Umfang der Einige nur in dem Masse zunehmen muss, wie er gezwungen ist, der elastomeren Laufdecke bei ihrer Verformung durch Auffüllung der Profilnuten der Pressform unter der Wirkung des sich ausdehnenden Diaphragmas zu folgen; diese Ausdehnung beträgt ungefähr 2,0 bis 2, 5 % des Umfanges der Roheinlage, und zwar sowohl bei Reifen für Personenkraftwagen als auch für Lastkraftwagen. Darüber hinaus behält die Laufdecke während des Prozesses ihre konstante Dichte bei, so dass die Bildung von selbst kleinen Rissen auf der Lauffläche mit Sicherheit verhindert wird.
Dieses Ergebnis ist besonders wichtig und wünschenswert, da bekanntlich eines der Hauptreifenprobleme darin besteht, die Zerstörung der Litzen infolge des Eindringens von Wasser durch derartige Risse in der Laufdecke zu verhindern.
Die Möglichkeit, die den fertigen Luftreifen bildenden Reifenelemente gleichzeitig herstellen zu können, sowie das Fortfallen der Notwendigkeit, das aus Einlage und Laufdecke zusammengesetzte Teil durch Heften mit der Karkasse verbinden zu müssen, machen den Prozess nach der Erfindung wesentlich wirtschafflicher als die bisher bekanntgewordenen Methoden zur Reifenhersteilung.
Selbstverständlich liegt es im Bereich des Fachmanns, das beschriebene Verfahren nach Wunsch zu variieren, ohne dabei vom Erfindungsgedanken abzuweichen, so dass die Erfindung keineswegs auf das beschriebene Durchführungsbeispiel beschränkt ist.
Process for the manufacture of pneumatic tires
The invention relates to a method for manufacturing pneumatic tires.
According to the usual methods up to now, pneumatic tires are manufactured in such a way that first a continuous, wide, cylindrical band is manufactured from bead parts, braid, sidewalls and tread, that this raw band is then given the approximate shape of a tire by suitable deformation and that finally this preformed band is in a vulcanizing press is expanded and vulcanized. A device described in US Pat. No. 2,495,663 has improved this conventional method; In this device, the tape is formed, expanded and vulka nized in one operation with the aid of a flexible and expandable diaphragm; the diaphragm is deformed by two cooperating mold halves.
To produce the tire profile on the tread, the molds of conventional vulcanizing presses are provided with the desired profile.
However, the flow rate of the elastomeric tire material in certain sections of the profile shape is sometimes so uneven that the tire casing, the so-called carcass, is deformed in an uneven manner and the tire is thus unusable. In order to avoid this disadvantage, a method has been described according to which the tire profile is first shaped by a compression molding or injection molding process and then combined with the independently produced and shaped carcass in a vulcanization mold to form the finished tire. However, this process harbors the risk of air inclusions and the formation of a tire with a non-constant density.
According to a further improved method, the pneumatic tire is equipped with a non-stretchable cylindrical reinforcing insert which is arranged between the tread and the outer circumference of the carcass. The use of such an insert is intended to increase the service life of the tread.
However, this method also has certain disadvantages. Because of the non-stretchable insert used, it is namely not possible to shape and vulcanize the pneumatic tire provided with this insert in a vulcanizing press using a flexible and expandable diaphragm. For this reason, a specific apparatus and process have been proposed. With this device, however, only the raw, circular shape of the tire can be produced, while this raw shape then has to be expanded and vulcanized in a separate operation in a conventional vulcanizing press.
All of the previously known methods of tire manufacture mentioned require a separate operation for stitching together the part consisting of reinforcing insert and tread with the carcass; otherwise there would be the risk that these parts would shift during the deformation of the green tire into a circular shape, which would significantly impair the quality of the tire, if not make the entire tire unusable.
The invention relates to a method for producing a tire provided with a reinforcing insert and has set itself the task of avoiding the disadvantages of the above-mentioned process. In particular, the invention provides a method which makes it possible in a simple manner to form and vulcanize a pneumatic tire provided with a reinforcement insert in a vulcanizing press working with a flexible and expandable diaphragm, the need for the reinforcement insert and tread cover being eliminated Before joining the part with the carcass by tacking.
The process according to the invention is characterized by the following process steps: Production of a first composite part by embedding strands in an annular body made of an elastomeric material to form a tire reinforcement insert and by applying a layer of a further elastomeric material to the outer circumference of the insert to form it the tread; Producing the tire carcass as a second part;
Arrangement of the second part within the first composite part and application of opposing radial pressures against the inner circumference of the carcass on the one hand and the outer circumference of the first composite part on the other hand with simultaneous supply of heat, so that both parts are combined to form a total tire and the insert with the tread is pressed radially outwards, a tire profile being formed on the outer circumference of the tread; Curing of the pneumatic tire thus formed at an elevated temperature for a suitable time.
The method according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 shows a cross section through the lower mold 1 of a vulcanization press with a reinforcing insert 2 arranged therein and a running cover 3, which already form a first assembled part.
Fig. 2 shows a cross section through the lower and the upper mold of the vulcanizing press, in which the carcass 4 is already located, before the two molds are pressed together.
FIG. 3 shows a cross section through the partially closed overall shape according to FIG. 2.
FIG. 4 shows a cross section through the two halves of the overall mold according to FIG. 3 in the closed state, in which the molded and expanded tire is ready for vulcanization.
In the process according to the invention, the reinforcement insert 2 and the tread 3 are preferably produced as a continuous tire body on a simple drum device, the outer diameter of the tread being exactly the size of the smallest diameter that the usual ribs of the tire mold that form the tire profile grooves have. Usually, a body consisting of two or more layers is formed first, on the outer circumference of which an elastomeric layer forming the tread is then applied.
The carcass, d. H. the tire casing is manufactured in the usual way on a known device for tire production. As can be seen in FIG. 2, the carcass 4 forms a composite part of conventional design, which consists of a strand 5, side walls 6 and 7, edge beads 8 and 9 and anti-chafer strips 10 and 11. The expandable diaphragm of the press is denoted by 12 and the upper die with 13.
4 shows the tire formed by means of the expanded diaphragm 12; the two molds 1 and 13 are closed. Steam is preferably used as the pressure medium for the expansion of the diaphragm. Either steam, hot water or an inert glass can be used during the curing of the assembled tire. Other factors to be considered during the curing process are the maintenance of normal pressures in the range from 7 to 35 kg / cm2 and temperatures between 120 and 2000 C during the curing times between 12 and 120 minutes. The curing of tires for passenger cars is preferably carried out at a pressure of about 8.4 kg / cm 2 and a temperature of about 1760 ° C. for a time of about 17 minutes.
Truck tires are preferably cured under the same pressure and temperature conditions for a time of about 45 minutes.
The braid used both for the reinforcement insert and for the carcass can consist of textile fibers such as cotton, flax, rayon, polyamide yarns and polyester yarns, or also of metal wires. The strands can be either stretchable or non-stretchable.
The strands used in the carcass can either be arranged radially, i. H. the individual strand strands lie in planes that are radial to the axis of rotation, or they can also be arranged in an inclined position, i. H. the individual strands of strand form an acute angle with the equatorial plane of the tire (designated p-p in FIG. 4); this angle, the carcass apex angle, is usually in the range from about 25 to about 450.
The strands used for the insert often have a direction which includes an angle between 15 and 200 with the equatorial plane of the tire; in general, however, they can also be arranged at an angle of 0-450.
In a preferred embodiment according to the invention, a continuous band, which forms the reinforcing insert 2 and which consists of four layers of nylon strands embedded in an elastomeric material, with each strand lying in the equatorial plane p-p of the tire is first produced on a rotatable drum (not shown). The tread, which is also made of an elastomeric material, is applied to the outer circumference of this band and stitched together with the reinforcement insert using a conventional stitching machine. The insert preferably has a thickness of approximately 4 mm and the tread is approximately between 9.5 and 10 mm thick.
The outer diameter of the part made up of reinforcement insert and tread is between 750 and 760 mm, while the width has a value of 120 to 130 mm.
The carcass 4 consists of two layers of radially directed nylon strands 5, of side walls 6 and 7 made of an elastomeric material, of edge beads 8 and 9 and of anti-chafing strips 10 and 11; the carcass is made on a conventional device, not shown. The carcass 4 and the part made up of the reinforcement insert and the tread are placed in a tire press of a known type, which is equipped with a flexible and expandable diaphragm 12 in the interior of the mold.
The carcass 4 is arranged around the diaphragm 12, and the parts 2 and 3, which are made up of reinforcement insert and tread, are inserted into the lower mold 1 with a tight fit so that when the mold is closed, the outer circumference of the tread is aligned with the profile of the mold becomes. The die used has a maximum inner diameter of 77.06 cm and the tread surface has a width of 12.59 cm.
Steam is then passed into the interior of the diaphragm 12, so that this diaphragm expands; then the upper die 13 is lowered onto the lower die 1 so that the carcass 4 begins to assume an annular shape; this deformation of the carcass is continued until the equatorial plane of the carcass coincides with the equatorial plane of the part composed of the insert and the tread when this part and the carcass come into contact. Until the moment when this contact takes place, the part consisting of the insert and the tread remains unchanged in its original position.
When the two mold halves 1 and 13 are closed, the inner space is subjected to pressure and heat, the forces acting radially outwards pushing the assembled tire body radially outwards and in this way - giving the tire body the desired tire shape and profile. The vulcanization is then carried out in the usual way, for example with the aid of hot steam between 180 and 1900 C, which is under a pressure of 14.9 to 15 kg / cm2 and acts for a period of about 23 minutes. Experience has shown that the last-mentioned process can be used to produce tires that have perfect profiles and well-fitting tire elements; at the same time, after such a process, the vulcanization is completely carried out.
The thus finished and vulcanized pneumatic tire is removed from the tire press by suitable methods such as those described in US Pat. No. 2961670, for example.
Through the process according to the invention, the insert 2 is not subjected to any strong stretching stresses, since the circumference of the some only has to increase to the extent that it is forced to deform the elastomeric outer surface by filling the profile grooves of the press mold under the effect of the expanding Diaphragms to follow; this expansion is approximately 2.0 to 2.5% of the circumference of the raw insert, both in the case of tires for passenger cars and for trucks. In addition, the tread maintains its constant density during the process, so that the formation of even small cracks on the tread is certainly prevented.
This result is particularly important and desirable since it is known that one of the main problems with tires is to prevent the breakage of the strands due to the ingress of water through such tears in the tread.
The possibility of being able to produce the tire elements forming the finished pneumatic tire at the same time, as well as the elimination of the need to connect the part composed of the insert and tread to the carcass by stitching, make the process according to the invention much more economical than the previously known methods for Tire manufacturing.
It goes without saying that it is within the range of the person skilled in the art to vary the method described as desired without deviating from the inventive concept, so that the invention is in no way limited to the exemplary embodiment described.