DE102006061389A1

DE102006061389A1 - Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens

Info

Publication number: DE102006061389A1
Application number: DE102006061389A
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Sturk
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2006-12-23
Filing date: 2006-12-23
Publication date: 2008-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens in radialer Bauart mit einem Laufstreifen, einer Radialkarkasse und zumindest einer Gürtellage zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse, welche Gürtellage aus einer Kautschukmischung (1) herstellt, welche Kurzfasern (3) oder sonstige längliche Füllstoffe enthält, die in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind. Es wird ein Kautschukmischungsstreifen (2) mit in Längsrichtung orientierten Kurzfasern (3) oder Füllstoffen unter einem Winkel zur Längsrichtung in Streifenabschnitte (2a) definierter Länge entlang parallel zueinander verlaufender Schnittkanten (2c) geschnitten, wobei die Streifenabschnitte (2a) an ihren ungeschnittenen Seiten zusammengefügt und zu einer Gürtellage komplettiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens in radialer Bauart mit einem Laufstreifen, einer Radialkarkasse und zumindest einer Gürtellage zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse, welche Gürtellage aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, welche Kurzfasern oder sonstige längliche Füllstoffe enthält, die in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind.
Aus der DE-C-43 18 825 ist ein Fahrzeugluftreifen, insbesondere ein Reifen für Nutzfahrzeuge, bekannt, welcher eine Radialkarkasse aufweist, die in Wulstbereichen durch Umschlingen von Wulstkernen verankert ist. Der Reifen weist ferner einen Laufstreifen und eine Gürtelverstärkung zwischen Karkasse und Laufstreifen auf. Zur besseren Recyclebarkeit des Reifens wird vorgeschlagen, dass die Karkasse aus einem Aramidkordgewebe besteht, dass die Wulstkerne aus Aramidfäden aufgebaut sind und dass die Gürtelverstärkung sowie die Kernprofile aus kunstfaserverstärktem Gummi bestehen. Die Gürtelverstärkung wird bei der Konfektionierung des Reifens in Form von einer oder mehreren faserverstärkten Gummiplatten aufgelegt, wobei die Fasern in den einzelnen Platten in bestimmter Orientierung vorliegen können. Es sind dieser Druckschrift jedoch keine Angabe darüber zu entnehmen, wie solche Gürtellagen hergestellt werden.
Aus der EP-A-0 372 677 ist ebenfalls ein Fahrzeugluftreifen bekannt, dessen zwischen der Radialkarkasse und dem Laufstreifen befindliche Gürtellagen aus faserverstärktem Gummimaterial bestehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist der Reifen zwei Gürtellagen auf, wobei die Fasern in den beiden Gürtellagen entweder zueinander parallel verlaufen oder in der einen Gürtellage unter einem rechten Winkel zu den Fasern in der anderen Gürtellage orientiert sind. Die Fasern in zumindest einer der Gürtellagen verlaufen in Umfangsrichtung des Gürtels.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem Gürtellagen aus faserverstärkten Kautschukmischungen auf einfache Weise derart aufgebaut werden können, dass die Fasern analog zu Stahlkorden in herkömmlichen Gürtellagen unter beliebigen Winkeln zur Umfangsrichtung des Reifens verlaufen können, wobei die Herstellung dieser Gürtellagen auf besonders rationelle Weise, vorzugsweise in der Vorbereitung der Reifenfertigung möglich sein soll.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass ein Kautschukmischungsstreifen mit in Längsrichtung orientierten Kurzfasern oder Füllstoffen unter einem Winkel zur Längsrichtung in Streifenabschnitte definierter Länge entlang parallel zueinander verlaufender Schnittkanten geschnitten wird, die Streifenabschnitte an ihren ungeschnittenen Seiten zusammengefügt und zu einer Gürtellage komplettiert werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht eine rationelle Herstellung dieser Gürtellagen in der Vorbereitung der Reifenfertigung und gestattet es zudem, auf einfache Weise Gürtellagen mit beliebig zur Umfangsrichtung des Reifens orientierten Fasern auszubilden.
Der Kautschukmischungsstreifen mit in Längsrichtung orientierten Kurzfasern lässt sich auf besonders einfache und kostengünstige Weise durch Extrusion herstellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Streifenabschnitte zu einem Band zusammengefügt, welches entsprechend der Umfangslänge der Gürtellage abgelängt wird. Dieser Bandabschnitt lässt sich analog zu einer herkömmlichen Gürtellage auf einer Gürteltrommel aufbringen und gemeinsam mit weiteren Gürtellagen zu einem Gürtelverband aufbauen.
Alternativ dazu können die Streifenabschnitte selbst auf eine Gürteltrommel, eine Transfertrommel oder auch auf den Reifenrohling aufgebracht und zu einer Gürtellage zusammengefügt werden.
Die erwünschten mechanischen Eigenschaften des Gürtelverbandes bzw. der Gürtellagen bestimmen den Anteil der Fasern in der Kautschukmischung, deren Dimensionen sowie deren Material. Der Anteil an Fasern in der Kautschukmischung beträgt insbesondere 0,5 bis 15 Volumenteile, bezogen auf 100 Volumenteile Kautschukmischung. Es werden insbesondere Fasern eingesetzt, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 1 μm bis 20 μm und ein durchschnittliches Verhältnis ihrer Länge zu ihrem Durchmesser von 100 bis 2000 aufweisen. Als Material für die Fasern kommen sehr unterschiedliche Materialien in Frage, insbesondere können Textilfasern beispielsweise aus Nylon, Polyester, Rayon, Aramid oder Baumwolle, verwendet werden, aber auch Fasern, die Keramik-, Gas-, Kohlenstoff- oder Metallfasern sind.
Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen 1 bis 3 verschiedene Stadien bei der Herstellung von Gürtellagen aus einer faserverstärkten Kautschukmischung.
Die Erfindung gestattet auf einfache Weise eine Herstellung von Gürtellagen für Fahrzeugluftreifen aus faserverstärkten Kautschukmischungen, wobei die in der Kautschukmischung eingebetteten Fasern eine Vorzugsorientierung in eine beliebige Richtung aufweisen können und so ausgerichtet sein können wie die in konventionell hergestellten Gürtellagen enthaltenen Stahlkorde.
Die faserverstärkte Kautschukmischung kann auf kostengünstige Weise mittels eines Extruders hergestellt werden. 1 zeigt schematisch einen Extruderkopf 1, aus welchem ein Streifen 2 definierter Dicke d und Breite b austritt. Im extrudierten Streifen 2 sind bereits Fasern 3 im Wesentlichen homogen eingemischt und durch das beim Extrusionsvorgang wirkende Dehn- und Scherfeld in Extrusionsrichtung, die der Längsrichtung des extrudierten Streifens 2 entspricht, ausgerichtet. Der Streifen 2 wird nun mittels einer geeigneten Schneideinrichtung, die in den Zeichnungsfiguren nicht gezeigt ist, unter einem Winkel α, welcher der erwünschten Winkelung der Fasern 3 in der zu bildenden Gürtellage entspricht, zur Streifenlängsrichtung in Streifenabschnitte 2a definierter Länge geschnitten. 2 zeigt eine bereits erstellte Schnittkante 2c und eine unter einem Winkel α verlaufende Schnittlinie 2'c, entlang welcher der Streifenabschnitt 2a abgeschnitten wird.
Die Streifenabschnitte 2a werden anschließend mittels einer geeigneten Vorrichtung an ihren ungeschnittenen Seiten zu einem Band 4 zusammengefügt. Wie 3 zeigt, bilden die Schnittkanten 2c die Längsseiten des Bandes 4. Die Fasern 3 im Band 4 verlaufen unter dem Winkel α zur Längsachse bzw. Längserstreckung des Bandes 4, welche der Umfangsrichtung des aufzubauenden Rohreifens entspricht.
Durch eine gesondert nicht gezeigte Schneidvorrichtung wird nun das Band 4 abgelängt, sodass der entstehende Bandabschnitt eine Länge aufweist, die dem Umfang einer Gürtellage in dem aufzubauenden Reifen entspricht. Der Bandabschnitt kann nun analog einer herkömmlichen Gürtellage auf eine Gürteltrommel aufgelegt werden und gemeinsam mit zumindest einer weiteren Gürtellage zu einem Gürtelverband aufgebaut werden.
Durch entsprechende Wahl des Schnittwinkels α, die Auswahl der in der Kautschukmischung 1 verwendeten Fasern 3 sowie deren Anteil in der Kautschukmischung ist es möglich, eine Gürtellage zu erzeugen, die in ihren Eigenschaften einer konventionell gefertigten Gürtellage entspricht. Weitere Gürtellagen im Gürtelverband können durch entsprechende Wahl der erwähnten Parameter erzeugt werden. Es ist möglich, die im ersten Schnittvorgang erzeugten Streifenabschnitte 2a unmittelbar auf eine Gürteltrommel einer Aufbaumaschine, auf eine separate Transfertrommel oder direkt auf den bereits vorexpandierten Reifenrohling aufzubringen und dort zu einer kompletten Gürtellage zusammenzusetzen.
Die verwendete Kautschukmischung kann eine der für Gürtellagen üblichen Gürtelaufpressmischungen sein. Der Anteil an Kurzfasern in der Mischung beträgt bevorzugt zwischen 0,5 bis 15 Volumenanteile, bezogen auf 100 Volumenanteile Kautschukmischung.
Der aufgebaute Rohreifen weist ansonsten die für Radialreifen üblichen Bauteile auf, wie Wulstbereiche mit Wulstkernen, eine Radialkarkasse, eine Innenplatte, Seitenwände und einen Laufstreifen. Im Gürtelverband können alle vorgesehenen Gürtellagen erfindungsgemäß hergestellt sein, es ist jedoch auch möglich, nur eine der vorgesehenen Gürtellagen gemäß der Erfindung herzustellen.
Besonders geeignete Kurzfasern sind solche, welche einen durchschnittlichen Durchmesser von 1 μm bis 20 μm und ein durchschnittliches Verhältnis ihrer Länge zu ihrem Durchmesser von 100 bis 2.000 aufweisen. Der bevorzugte Durchmesser der Kurzfasern beträgt zwischen 5 μm und 15 μm, das bevorzugte Verhältnis ihrer Länge zum Durchmesser 400 bis 1.000.
Als Kurzfasermaterial kommen beispielsweise Textilfasern, wie Nylon, Polyester, Rayon, Aramid oder Baumwolle in Frage, ferner Keramik-, Glas-, Kohlenstoff-, oder Metallfasern. Auch die Verwendung von Kohlenstoff in Form von sogenannten Nanotubes ist möglich, wobei diese einen Durchmesser von 10 nm bis 80 nm und ein Verhältnis ihrer Länge zum Durchmesser von 50 bis 1.000 aufweisen.
Die Kurzfasern können ferner mit einem Haftvermittler imprägniert sein, um die Haftung in der Kautschukmischung sicherzustellen.
Alternativ oder in Kombination mit Kurzfasern können längliche, plättchenförmige Füllstoffteilchen, beispielsweise exfolierte Schichtsilikate verwendet werden. Das typische Verhältnis ihrer Länge zur Dicke der Plättchen beträgt 100 bis 1.500.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens in radialer Bauart mit einem Laufstreifen, einer Radialkarkasse und zumindest einer Gürtellage zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse, welche Gürtellage aus einer Kautschukmischung (1) hergestellt ist, welche Kurzfasern (3) oder sonstige längliche Füllstoffe enthält, die in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kautschukmischungsstreifen (2) mit in Längsrichtung orientierten Kurzfasern (3) oder Füllstoffen unter einem Winkel zur Längsrichtung in Streifenabschnitte (2a) definierter Länge entlang parallel zueinander verlaufender Schnittkanten (2c) geschnitten wird, die Streifenabschnitte (2a) an ihren ungeschnittenen Seiten zusammengefügt und zu einer Gürtellage komplettiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschukmischungsstreifen (2) durch Extrusion hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenabschnitte (2a) zu einem Band (4) zusammengefügt werden, welches entsprechend der Umfangslänge der Gürtellage abgelängt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenabschnitte (2a) auf eine Gürteltrommel, eine Transfertrommel oder auf dem Reifenrohling aufgebracht und zu einer Gürtellage zusammengefügt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Fasern (3) in der Kautschukmischung 0,5 bis 15 Volumenteile, bezogen auf 100 Volumenteile Kautschukmischung, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (3) einen durchschnittlichen Durchmesser von 1 μm bis 20 μm und ein durchschnittliches Verhältnis ihrer Länge zu ihrem Durchmesser von 100 bis 2.000 aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (3) Textilfasern, wie Nylon, Polyester, Rayon, Aramid oder Baumwolle sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (3) Keramik-, Glas-, Kohlenstoff- oder Metallfasern sind.
Fahrzeugluftreifen, welcher gemäß dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.