DE102006036508A1

DE102006036508A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung elektrisch leitfähiger Passagen in einem Laufstreifen

Info

Publication number: DE102006036508A1
Application number: DE200610036508
Authority: DE
Inventors: Axel Dr. Neumann; Rob Van Agen
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Gummipassagen in einem Laufstreifen (3) aus einer elektrisch nicht leitenden Kautschukmischung, insbesondere einer Kieselsäure enthaltenden Kautschukmischung. Dabei wird in den Laufstreifen (3) des fertig aufgebauten Rohreifens punktuell elektrisch leitfähige Flüssigkeit injiziert, welche sich unter Bilden elektrisch leitfähiger Passagen in die Polymermatrix einlagert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Gummipassagen in einem Laufstreifen aus einer ansonsten elektrisch nicht leitenden Kautschukmischung, insbesondere einer Kieselsäure enthaltenden Kautschukmischung. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Reifen mit Laufstreifen, die eine geringe oder unzureichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen, besteht das Problem, dass die während des Fahrbetriebes auftretenden elektrostatischen Ladungen nicht abgeleitet werden können, sodass es zu unangenehmen Entladungsvorgängen kommen kann. Insbesondere bei Kieselsäure (Silika) enthaltenden Laufstreifen, die dem Reifen an sich gute Fahreigenschaften, wie einen geringen Rollwiderstand und gute Nassrutsch-Eigenschaften verleihen, ist deren sehr geringe elektrische Leitfähigkeit ein gewisser Nachteil.
Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Vorschläge bekannt, mit welchen die elektrische Leitfähigkeit von Laufstreifen erhöht werden kann. So ist es beispielsweise aus der DE 196 03 441 A1 bekannt, im Laufstreifen radial verlaufende Kanäle vorzusehen, die mit Polymerpfropfen aus Gummi und/oder Kunststoff mit entsprechender elektrischer Leitfähigkeit ausgefüllt sind. Dazu wird beispielsweise eine Injiziervorrichtung verwendet, über welche in den gerade extrudierten Laufstreifen eine geeignete flüssige Polymermischung unter Verwendung einer Kanüle eingespritzt wird. Im fertig vulkanisierten Laufstreifen bilden sich derart zylindrisch geformte Polymerpfropfen aus dieser Mischung aus.
Aus der DE 198 02 088 A1 ist bekannt, das für die Extrusion des Laufstreifens vorgesehene Extruderwerkzeug am ausstoßseitigen Ende derart auszuführen, dass durch zumindest ein stiftartiges Gebilde, welches zumindest eine Öffnung aufweist, die austretende Laufstreifenmischung lokal geöffnet wird, sodass eine aus der Öffnung des stiftartigen Gebildes austretende elektrisch leitfähige Lösung aus Kautschuk und/oder Kunststoff eingebracht werden kann. Nach dem Entfernen des stiftartigen Gebildes werden die vorher entstandenen Trennflächen der Laufstreifenmischung aufgrund des Extrusionsdruckes wieder miteinander verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren und eine einfachere Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der die elektrische Leitfähigkeit von Laufstreifen, insbesondere von Laufstreifen, die durch Spulen eines Kautschukmischungsbandes erstellt werden, gewährleistet werden kann.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass in den Laufstreifen des fertig aufgebauten Rohreifens punktuell eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit injiziert wird, welche sich unter Bilden elektrisch leitfähiger Passagen in die Polymermatrix einlagert.
Bei der Erfindung werden daher im Unterschied zum oben erwähnte Stand der Technik, keine Stellen mit einer Fremdmischung und oder einem Fremdpolymer im Laufstreifen erzeugt. Es wird lediglich durch das punktuelle und lokale Injizieren einer leitfähigen Flüssigkeit der vulkanisierte Laufstreifengummi lokal elektrisch leitfähig, ausreichend um die Ableitung elektrostatischer Aufladungen zu gewährleisten. Das Verfahren ist sehr einfach und arbeitet auf rationelle und kostengünstige Weise.
Besonders geeignet als elektrisch leitfähige Flüssigkeit ist eine Suspension elektrisch leitfähiger Partikel in Öl. Als Öl wird vorzugsweise ein gummifreundliches Öl eingesetzt, insbesondere eines der üblichen, als Weichmacher eingesetzten Öle.
Als suspendierte elektrisch leitfähige Partikel eignen sich vor Allem Ruß- oder Graphitpartikel, aber auch Metallpartikel.
Die elektrische Leitfähigkeit der verwendeten Flüssigkeit sollte mindestens 10^–4 S/m, insbesondere mindestens 10² S/m betragen.
Die elektrisch leitfähige Flüssigkeit lässt sich in den rohen Laufstreifen auf besonders einfache Weise mit einer Vorrichtung einbringen, welche zumindest ein Plättchen oder zumindest eine Lamelle aufweist, welches bzw. welche parallel zu seiner oder ihrer Erstreckungsebene von zumindest einer Bohrung, vorzugsweise von mehreren Bohrungen, durchsetzt ist.
Um das Einsetzen des Plättchens bzw. der Lamelle in den rohen Laufstreifen zu erleichtern, wird die in den Laufstreifen eindringende Kante als eine Art Schneide ausgeführt.
Das Plättchen bzw. die Lamelle weist eine Dicke von 1 mm bis 3 mm auf, sodass Bohrungen eines Durchmessers von 0,5 mm bis 1 mm in der Lamelle bzw. dem Plättchen enthalten sein können.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
1 und 2 das Grundprinzip der Erfindung anhand einer Einrichtung mit einer einzelnen Kanüle und
3 eine bevorzugte Ausführungsform eines Werkzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei Kieselsäure (Silika) enthaltenden Laufstreifen, insbesondere bei so genannten Vollsilikalaufstreifen, die keinen oder nur einen sehr geringen Anteil an Ruß beinhalten, ist der Mangel an elektrischer Leitfähigkeit ein Problem, elektrostatische Ladungen können nicht mehr abgeleitet werden. Insbesondere bei Laufstreifen, die aus einem oder mehreren Kautschukmischungsstreifen durch spiraliges Umwickeln des auf den Rohreifen aufgebrachten Gürtelpaketes erstellt werden, konnte bislang keine zufrieden stellende Lösung zur Erhöhung der Leitfähigkeit aufgefunden werden.
Gemäß der Erfindung wird in den bereits aufgebrachten bzw. aufgespulten Laufstreifen, jedoch vor der Vulkanisation des Reifens, durch ein Injektionsverfahren eine leitfähige Flüssigkeit in den Laufstreifen eingebracht. 1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung anhand einer Einrichtung, die ein dünnes Rohr bzw. eine dünne Kanüle 1 aufweist, welche an einem Träger 2 befestigt ist und über einen Vorratsbehälter 2a mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit versorgt werden kann. Die Kanüle 1, deren Bohrungsdurchmesser zwischen 0,5 mm und 1 mm beträgt, wird, wie es 2 zeigt, in den Laufstreifen 3 des Rohreifens eingestochen, die elektrisch leitfähige Flüssigkeit wird eingespritzt während die Kanüle 1 entfernt wird. Es entstehen derart mit elektrisch leitfähigem Material versehene dünne Kanäle im Laufstreifen. Bei der Vulkanisation des Reifens werden die Kanäle geschlossen, die elektrisch leitfähige Flüssigkeit lagert sich in der vorhandenen Polymermatrix ein und bildet leitfähige Gummipassagen. Diese verbinden den elektrisch leitfähigen Unterbau, beispielsweise eine Laufstreifenbase, mit der Laufstreifenoberfläche und stellen derart die elektrische Leitfähigkeit sicher.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Werkzeuges zur Erzeugung einer Anzahl von elektrisch leitfähigen Passagen zwischen dem Unterbau bzw. der Laufstreifenbase und der Oberfläche des Laufstreifens. Dieses Werkzeug weist ein Plättchen bzw. eine Lamelle 5 auf, welche an ihrer zum Eindringen in den Laufstreifen vorgesehenen Kante in der Art einer Schneide 5a ausgeführt ist. Parallel zur Plättchenebene und senkrecht zur Schneide 5a ist das Plättchen 5 von einer Anzahl von Kanälen 4 durchsetzt, die eine Breite zwischen 0,5 mm und 1 mm aufweisen. Das Plättchen bzw. die Lamelle 5 wird in den Laufstreifen des Rohreifens eingesetzt, durch die Bohrungen 4 wird die elektrisch leitfähige Flüssigkeit, insbesondere auch während des Entfernen des Werkzeuges, eingespritzt.
Die Vorrichtungen zum Injizieren der leitfähigen Flüssigkeit in den rohen Laufstreifen können derart ausgeführt werden, dass sie in einen stehenden oder in ein einen in Rotation versetzten Reifenrohling eindringen können. Über den Umfang des Reifens können gemäß der Erfindung bis zu mehrere tausend elektrisch leitfähige örtlich begrenzte Passagen erzeugt werden.
Als elektrisch leitfähige Flüssigkeit kommen Öle und Suspensionen auf Ölbasis in Frage, insbesondere mit Ölen, die in Kautschukmischungen Verwendung finden, beispielsweise Weichmacher. Die Öle können bereits selbst eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen oder, im Fall von Suspensionen, elektrisch leitfähige Teilchen enthalten, vorzugsweise gummifreundliche Feststoffpartikel, wie Ruß oder Graphit. Auch Metallpulver ist geeignet. Die elektrisch leitfähige Flüssigkeit sollte eine Leitfähigkeit von mindestens 10^–4 S/m, insbesondere mindestens 1 S/m bzw. mindestens 10² S/m aufweisen.

Claims

Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Gummipassagen in einem Laufstreifen (3) aus einer elektrisch nicht leitenden Kautschukmischung, insbesondere einer Kieselsäure enthaltenden Kautschukmischung, dadurch gekennzeichnet, dass in den Laufstreifen (3) des fertig aufgebauten Rohreifens punktuell elektrisch leitfähige Flüssigkeit injiziert wird, welche sich unter Bilden elektrisch leitfähiger Passagen in die Polymermatrix einlagert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Flüssigkeit mittels einer Einrichtung mit einer oder mehrerer Kanüle(n) (1, 4) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Flüssigkeit eine Suspension elektrisch leitfähiger Partikel in Öl ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Partikel ein Ruß-, Graphit- oder Metallpulver sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 10^–4 S/m, vorzugsweise von mindestens 10² S/m, aufweist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest ein Plättchen oder eine Lamelle (5) aufweist, welches bzw. welche parallel zu seiner oder ihrer Ebene von zumindest einer Bohrung (4) durchsetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Laufstreifen eindringende Kante als eine Art Schneide (5a) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen bzw. die Lamelle (5) eine Dicke von 1 mm bis 3 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung(en) (4) einen Durchmesser von 0,5 mm bis 1 mm aufweist bzw. aufweisen.