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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens
mit einem Laufstreifen oder einem Laufstreifenteil, beispielsweise einer
Laufstreifencap oder einem Laufstreifencapteil, mit in radialer
Richtung verlaufenden nicht-metallischen Kurzfasern, hergestellt
aus einer Kautschukmischungsbahn, in welcher die Kurzfasern in Längsrichtung
der Bahn orientiert sind.
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Aus
der
EP-B 1 072 446 ist
es bekannt, einen Reifen mit einem Laufstreifen mit in radialer
Richtung orientierten Stapelfasern, welche aus einem nicht-metallischen
anorganischen Material bestehen, herzustellen, indem aus der mit
den Stapelfasern vermischten Kautschukmischung durch Kalandrieren eine
Mischungsbahn mit in Längsrichtung orientierten Fasern
erstellt wird. Diese Mischungsbahn wird anschließend mehrfach
gefaltet, sodass aus dieser gefalteten Bahn ein Laufstreifen erstellt
werden kann, in welchem die Fasern hauptsächlich in radialer
Richtung orientiert sind. Laufstreifen mit in radialer Richtung
orientierten Fasern weisen eine erhöhte Haftreibung zum
Untergrund auf, insbesondere können derartige Laufstreifen
einen wesentlich verbesserten Griff auf schneeigem und eisigem Untergrund
sicherstellen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung
von Laufstreifen mit in radialer Richtung orientierten Fasern zur
Verfügung zu stellen, wobei sämtliche Fasern in
radialer Richtung orientiert sein sollen. Die Herstellung des Laufstreifens
soll auf einfache, vorzugsweise automatische Weise möglich
sein.
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Gelöst
wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,
dass die Mischungsbahn quer zur Orientierungsrichtung der Fasern
in gleich breite Streifen geschnitten wird, deren Breite der erwünschten
Dicke des Laufstreifens oder Laufstreifenteils entspricht, wobei
die Streifen anschließend um 90° gedreht werden
und auf einer Aufbautrommel zum Laufstreifen bzw. Laufstreifenteil
zusammengesetzt werden.
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Durch
das Schneiden der Mischungsbahn in Streifen und deren Drehen um
90° kann aus diesen Streifen ein Laufstreifen erstellt
werden, in welchem sämtliche Fasern in radialer Richtung
orientiert sind.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
die Streifen in Umfangsrichtung zu Stoß an Stoß liegenden
Ringen zusammengesetzt, wodurch sich auf besonders exakte und rationelle Weise
die Laufstreifencap bzw. der Laufstreifen aufbauen lässt.
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Bei
einer anderen, ebenso günstigen Ausführungsvariante
der Erfindung werden die Streifen quer zur Umfangsrichtung und Stoß an
Stoß aufgebracht. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Streifen
bereits in einer Länge erstellt werden, die der erwünschten
Breite des aufzubauenden Laufstreifens oder Laufstreifensteils entspricht.
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Besonders
einfach ist es, wenn die Streifen jenen Teil des Laufstreifens oder
Laufstreifenteils aufbauen, mit welchem der fertige Reifen mit dem Untergrund
in Kontakt tritt. Die Schulterabschnitte, welche eine abgeflachte
Außenkontur aufweisen, lassen sich bei dieser Ausführungsvariante
gesondert aus einer faserfreien Kautschukmischung, beispielsweise
durch Anspritzen derselben, oder durch spiraliges Wickeln eines
Mischungsstreifens aus einer faserfreien Kautschukmischung erstellen.
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Es
ist grundsätzlich auch möglich, die Schulterabschnitte
durch die Streifen mitzubilden. In diesem Fall wird die Mischungsbahn
in einer Breite zur Verfügung gestellt, die der Gesamtbreite
des Laufstreifens inklusive Schulterabschnitte entspricht, wobei
die Streifen vor dem Auflegen schräg zugeschnitten werden,
um derart die Schulterabschnitte zu bilden.
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Soll
gemäß der Erfindung die Laufstreifencap bzw. der
Laufstreifen aus einer Kautschukmischung bestehen, welche als Füllstoff
Kieselsäure und keinen bzw. höchstens einen sehr
geringen Anteil an Ruß enthält, ist der Laufstreifen
bzw. ist die Laufstreifencap elektrisch nicht leitfähig,
sodass durch Passagen aus elektrisch leitfähigem Material, welches
sich zwischen der Laufstreifenbase und der Außenseite der
Laufstreifencap erstrecken muss, sicherzustellen ist, dass eine
elektrostatische Aufladung des Reifens vermieden wird. Bei erfindungsgemäß ausgeführten
Laufstreifen lässt sich in der Mischungsbahn eine in deren
Längserstreckung verlaufende Rille erstellen, in welcher
ein Mischungsstrang aus einer elektrisch leitfähigen Kautschukmischung platziert
werden kann. Jeder aus dieser Mischungsbahn geschnittene Streifen
enthält daher die entsprechenden Mischungsstrangstücke,
welche in regelmäßigen Abständen im fertigen
Reifen elektrisch leitfähige Passagen bilden.
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Die
Mischungsbahn selbst kann gemäß der Erfindung
durch Extrusion oder durch Kalandrieren hergestellt werden, sodass
in der Mischungsbahn die Kurzfasern in erwünschter Weise
orientiert sind. Dabei kann die Mischungsbahn auch aus mehreren Bahnen
durch Doublieren aufgebaut werden.
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Die
verwendeten Fasern können eine Länge von 0,1 mm
bis 5 mm und einen Durchmesser von 1 μm bis 100 μm
aufweisen. Die Fasern können sowohl Einzelfasern als auch
Stapelfasern sein.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, welcher nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand
der Zeichnung, die schematisch mehrere Ausführungsbeispiele
darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 einen
Querschnitt durch den Laufstreifenbereich eines Rohreifens,
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2a, 2b, 2c und 2d Stadien der
Herstellung eines Laufstreifens gemäß einer Ausführungsvariante
der Erfindung
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3a, 3b, 3c sowie 4a und 4b jeweils
Stadien der Herstellung eines Laufstreifens gemäß weiteren
Ausführungsformen der Erfindung.
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1 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch den Laufstreifenbereich eines
noch unvulkanisierten Fahrzeugluftreifens in Radialbauart für
PKW. Der Reifen weist eine Innenschicht 1, eine Radialkarkasse 2,
zwei Gürtellagen 3a, 3b, die durch eine
nicht gezeigte Gürtelbandage abgedeckt sein können
und einen Laufstreifen 4 auf, welcher aus einer unmittelbar
auf dem Gürtelverband 3 befindlichen Laufstreifenbase 6 und
einer Laufstreifencap 5 besteht, welche aus unterschiedlichen
Kautschukmischungen bestehen. In die Laufstreifencap 5 wird
bei der Vulkanisation des Rohreifens in einer Vulkanisationsform eine
Profilierung aus Nuten, Rillen, Einschnitten und dergleichen eingeprägt.
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Die
Laufstreifencap 5 weist zwei Schulterabschnitte 5b und
einen Hauptabschnitt 5a auf, welcher im fertigen Reifen
jenen Laufstreifenbereich einnimmt, der beim Abrollen des Reifens
mit dem Untergrund in Kontakt tritt. Der Hauptabschnitt 5a enthält
in radialer Richtung verlaufende Kurzfasern 7, welche im
Wesentlichen homogen bzw. gleichmäßig verteilt sind.
Die Schulterabschnitte 5b der Laufstreifencap 5 sind
bei der in 1 gezeigten Ausführungsform
aus Kautschukmischungen hergestellt, die keine Fasern enthalten.
Die Kurzfasern 7 können als Faserbündel oder
als Einzelfasern eingebracht sein, ihr Durchmesser beträgt
zwischen 1 μm bis 100 μm, ihre durchschnittliche
Länge zwischen 0,1 mm und 5 mm. Als Material für
die Fasern kommen vor Allem organische und/oder anorganische Materialien
in Frage, beispielsweise Amide, Polyester, Rayon, Hybridmaterialien
aus diesen Materialien, Kohlefasern oder Glasfasern.
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Eine
Ausführungsform der Herstellung einer derartigen Laufstreifencap
wird nun anhand der 2a bis 2d erläutert. 2a zeigt
eine Draufsicht auf eine Mischungsbahn 8 mit in ihrer Längsrichtung
orientierten, eingelagerten Fasern 7. Die Mischungsbahn 8 ist
beispielsweise ein extrudiertes Profil oder eine durch Kalandrieren
einer Kautschukmischung hergestellte Bahn und weist eine Breite von
einigen Zentimetern bis einigen Dezimetern, insbesondere von 15
cm bis 30 cm, auf, ihre Dicke beträgt einige Millimeter
bis einige Zentimeter, insbesondere zwischen 1 cm und 5 cm. Von
der Mischungsbahn 8 werden quer zu ihrer Längserstreckung
gleich breite Streifen 9 abgeschnitten. Die Breite der
geschnittenen Streifen 9 entspricht der erwünschten
Dicke der Laufstreifencap 5. Die geschnittenen Streifen 9 werden
um 90° gedreht, sodass sich gleichermaßen die
Orientierung der Fasern 7 um 90° ändert,
wie es in 2b anhand eines Streifens 9 gezeigt
ist. Wie 2a und 2b zeigen,
ist die Mischungsbahn 8 derart profiliert, dass die um
90° gedrehten geschnittenen Streifen 9 gleichsinnig
abgeschrägte Enden aufweisen. Auf diese Weise lassen sich
die einzelnen Streifen 9, wie es 2c zeigt,
aneinander gereiht und mit überlappenden Enden über den
Umfang einer Hilfstrommel 10 ringförmig auflegen.
Diese Hilfstrommel 10 ist in bekannter Weise segmentiert
ausgeführt, ihre Segmente sind aus- und einfahrbar, sodass
der Außendurchmesser der Hilfstrommel 10 verändert
werden kann. Auf die expandierte Hilfstrommel 10 wird vorerst
die Laufstreifenbase 6 aufgebracht, anschließend
werden die Streifen 9 zu über den Umfang umlaufenden
Ringen zusammengesetzt bis der Hauptabschnitt 5a der Laufstreifencap 5 fertig
aufgebaut ist. Die beiden Schulterabschnitte 5b werden
anschließend durch Anspritzen einer Kautschukmischung oder
durch spiraliges Spulen eines schmalen Streifens aus einer Kautschukmischung
hergestellt. Der fertige Laufstreifen wird bei eingefahrenen Segmenten
der Hilfstrommel 10 entnommen und mit einem bereits aufgebauten
Gürtelverband verbunden.
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Bei
der in 3a bis 3c gezeigten
Ausführungsvariante ist das Ausgangsmaterial für
die Laufstreifencap ebenfalls eine Mischungsbahn 8' aus einer
Kautschukmischung mit in Längsrichtung ausgerichteten Fasern 7.
Die Mischungsbahn 8' kann durch Extrusion oder Kalandrieren
hergestellt sein und weist eine rechteckige Querschnittsfläche
auf. Die Breite der Mischungsbahn 8' entspricht der Breite des
Hauptabschnittes 5a der Laufstreifencap 5, ihre Dicke
kann im Bereich der Dicke der Mischungsbahn 8 liegen. Von
der Mischungsbahn 8' werden im rechten Winkel zur Längserstreckung
der Mischungsbahn 8' gleich breite Streifen 9' abgeschnitten,
deren Breite der erwünschten Dicke der Laufstreifencap 5 entspricht.
Die Streifen 9' werden anschließend um 90° gedreht,
sodass die Orientierung der Fasern 7 ebenfalls um 90° geändert
wird. Die einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden
Streifen 9' werden auf eine Hilfstrommel 10, auf
welche bereits die Laufstreifenbase 6 aufgebracht ist,
quer zur Umfangsrichtung der Hilfstrommel 10 Stoß an
Stoß aufgelegt, bis der Hauptabschnitt 5a der
Laufstreifencap 5 aufgebaut ist. Die Schulterabschnitte 5b können
anschließend durch Anspritzen einer Kautschukmischung oder
durch spiraliges Wickeln eines schmalen, vergleichsweise dünnen
Materialstreifens aus einer Kautschukmischung erstellt werden.
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Die
in 4a und 4b gezeigte
Ausführungsvariante unterscheidet sich von jener gemäß 3a bis 3c dadurch,
dass die nicht gezeigte Mischungsbahn in einer Breite erstellt wird,
die der kompletten Breite der Laufstreifencap 5, inklusive Schulterabschnitten,
entspricht. 5a zeigt einen aus der
Mischungsbahn geschnittenen und um 90° gedrehten Streifen 9''.
Mit Schneidmessern 11 werden die Streifen 9'' an
den seitlichen Enden abgeschrägt, sodass auf diese Weise
die Abschrägungen der Schulterabschnitte gebildet werden.
Anschließend werden die Streifen 9'' auf der Hilfstrommel 10 quer
zur Umfangsrichtung aufgelegt.
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Bei
sämtlichen Ausführungsbeispielen ist es möglich,
die Laufstreifencap aus einer Kautschukmischung zu fertigen, welche
als Füllstoff Kieselsäure oder keinen bzw. höchstens
einen sehr geringen Anteil an Ruß enthält. Eine
derartige Kautschukmischung ist bekannterweise elektrisch nicht
leitfähig, sodass durch Passagen aus elektrisch leitfähigem Material,
welche sich zwischen der Laufstreifenbase und der Außenseite
der Laufstreifencap erstrecken müssen, sicherzustellen
ist, dass eine elektrostatische Aufladung des Reifens vermieden
wird. Bei erfindungsgemäß ausgeführten
Laufstreifen lassen sich elektrisch leitfähige Passagen
auf einfache Weise erstellen, beispielsweise aus einer leitfähigen Kautschukmischung.
Bei der in 2a bis 2d gezeigten
Ausführungsvariante ist es möglich, einen der
umlaufenden Ringe aus Streifen aus einer elektrisch leitfähigen
Kautschukmischung herzustellen. Bei den in 3a bis 3c und 4a und 4b gezeigten
Ausführungsvarianten ist es möglich, in der Mischungsbahn 8',
insbesondere mittig, in Längsrichtung der Bahn eine Rille 12 zu
formen, in welche ein Streifen bzw. einen Strang 14 aus
einer elektrisch leitfähigen Kautschukmischung gelegt wird.
Die aus der Bahn 8' geschnittenen und anschließend
um 90° gedrehten Streifen 9, 9'' enthalten jeweils örtlich
einen Strangabschnitt 14a aus der elektrisch leitfähigen
Kautschukmischung. Im fertig aufgebauten Laufstreifen befinden sich über
den Umfang in regelmäßigen kurzen Abständen
elektrisch leitfähige Passagen.
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Die
Mischungsbahn zum Herstellen der Streifen kann ferner aus zwei oder
mehr aufeinander doublierten Mischungsprofilen hergestellt sein.
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- 1
- Innenschicht
- 2
- Radialkarkasse
- 3a
- Gürtellage
- 3b
- Gürtellage
- 4
- Laufstreifen
- 5
- Cap
- 5a
- Hauptabschnitt
- 5b
- Schulterabschnitt
- 6
- Base
- 7
- Fasern
- 8
- Mischungsbahn
- 9
- Streifen
- 10
- Hilfstrommel
- 11
- Messer
- 12
- Rille
- 14
- Strang
- 14a
- Strangabschnitt
- 8'
- Mischungsbahn
- 9'
- Streifen
- 9''
- Streifen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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