DE102012105730A1

DE102012105730A1 - Verfahren zur Reduzierung der Klebrigkeitseigenschaften eines an einem Reifenrohling angeordneten unvulkanisierten Laufstreifens

Info

Publication number: DE102012105730A1
Application number: DE201210105730
Authority: DE
Inventors: Joharsyah Ciptokusumo; Magnus Hasselloef; Marko Drews; Frank Butterweck
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-02

Abstract

Um ein Verfahren zu schaffen, mit dem Gummianhaftungen an der Vulkanisationsform bei der Reifenvulkanistion weitestgehend vermieden werden, wird folgendes Verfahren mit folgenden Schritten vorgeschlagen: a) Bereitstellen eines Reifenrohlings (8) mit einem unvulkanisierten Laufstreifen (1) aus einem Elastomer in einer Halte-Vorrichtung, b) Bestrahlung des Laufstreifens (1) mit einem Elektronen-Strahl-Scanner (7), wobei auf den Laufstreifen (1) eine Strahlendosis von mindestens 40 Kilo Gray aufgebracht wird, wobei der Laufstreifen (1) eine Relativbewegung zum Elektronen-Strahl-Scanner (7) durchführt, c) Adsorption der Elektronenstrahl-Energie durch den Laufstreifen (1), wodurch eine Vorvernetzung der obersten Materialschicht (3) des Laufstreifens (1) erreicht und dabei die Klebrigkeit der Oberfläche der Materiallage (1) um mindestens 10 % des Ausgangswertes reduziert wird, d) Entnahme des Reifenrohlings (8) mit dem vorbehandelten Laufstreifen (1) aus der Halte-Vorrichtung, e) Vulkanisieren des Reifenrohlings (8) mit einem konventionellen Vulkanisationsverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Klebrigkeitseigenschaften eines an einem Reifenrohling angeordneten unvulkanisierten Laufstreifens.
Bei der herkömmlichen Herstellung von Neureifen werden Vormaterialien bzw. bestimmte Reifenaufbauteile vorkonfektioniert. Zu diesen vorkonfektionierten Bauteilen gehört insbesondere der unvulkanisierte Laufstreifen. Ein Problem bei der Reifenvulkanisation besteht in der Verschmutzung der Vulkanisationsformen. Aufgrund der hohen Klebrigkeit des unvulkanisierten Gummimaterials kommt es zu Anhaftungen von Gummiteilen an der Vulkanisationsform. Weiterhin kann unvulkanisiertes Gummimaterial in die Entlüftungsventile von den Vulkansiationsformen dringen, wobei diese Ablagerung später über ein aufwendiges Reinigungsverfahren wieder entfernt werden müssen. Die Profilsegmente der Vulkanisationsform sind von dieser Art der Verschmutzung und Gummianhaftung im Allgemeinen am meisten betroffen. Mit den Profilsegmenten wird im unvulkanisierten Laufstreifen der entsprechende Reifenprofilabdruck erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Gummianhaftungen an der Vulkanisationsform bei der Reifenvulkanistion weitestgehend vermieden werden.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruchs 1 mit einem Verfahren mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellen eines Reifenrohlings mit einem unvulkanisierten Laufstreifen aus einem Elastomer in einer Halte-Vorrichtung,
b) Bestrahlung des Laufstreifens mit einem Elektronen-Strahl-Scanner, wobei auf den Laufstreifen eine Strahlendosis von mindestens 40 Kilo Gray aufgebracht wird, wobei der Laufstreifen eine Relativbewegung zum Elektronen-Strahl-Scanner durchführt,
c) Adsorption der Elektronenstrahl-Energie durch den Laufstreifen, wodurch eine Vorvernetzung der obersten Materialschicht des Laufstreifens erreicht und dabei die Klebrigkeit der Oberfläche der Materiallage um mindestens 10 % des Ausgangswertes reduziert wird,
d) Entnahme des Reifenrohlings mit dem vorbehandelten Laufstreifen aus der Halte-Vorrichtung,
e) Vulkanisieren des Reifenrohlings mit einem konventionellen Vulkanisationsverfahren.

Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das Verfahren die Klebrigkeit der Materialoberfläche des unvulkanisierten Laufstreifens wesentlich reduziert wird. Dadurch kommt es nicht mehr zu den ungewünschten Gummimaterialanhaftungen an den Profilsegmenten der Vulkanisationsform. Durch das Elektronenstrahlverfahren erfolgt auf einfache Weise eine sogenannte Vorvernetzung der obersten Materialschicht des unvulkanisierten Laufstreifens. Diese Vorvernetzung ist ausreichend das Anhaften von Gummimaterial an den Profilsegmenten effektiv zu vermeiden. Bei dem genannten minimalen Wert für die Strahlendosis wird die Klebrigkeit der Materialoberfläche des unvulkanisierten Laufstreifens erheblich reduziert. Auf diese Weise wird mit einer einfachen und schnellen Methode das Anhaften von Gummimaterial während des Vulkanisationsprozesses weitestgehend vermieden. Die Bestrahlung des Laufstreifens in der Haltevorrichtung für Reifenrohling hat den Vorteil, dass der Bestrahlungsvorgang mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit erfolgen kann. Außerdem ist dadurch das Verfahren auf eine einfache Weise für unterschiedliche Reifendimensionen einsetzbar. Das Verfahren kann außerdem auf eine einfache Weise in bestehende Prozesse zur Vorbehandlung von Reifenrohlingen integriert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt b) auf den Laufstreifen eine Strahlendosis von mindestens 72 Kilo Gray, vorzugsweise 100 bis 150 Kilo Gray, aufgebracht wird.
Bei diesem Wert für die Strahlendosis wird ein minimaler Wert für die Klebrigkeit der Materialoberfläche des unvulkanisierten Laufstreifens erzielt. Dieser Wert bzw. Wertebereich stellt somit eine optimale Strahlendosis dar, mit der der unvulkanisierte Laufstreifen behandelt werden sollte.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Laufstreifen bei Schritt b) mit einer maximalen Tangential-Geschwindigkeit von bis zu 50 Meter/Minute, vorzugsweise 10 bis 15 Meter/Minute, am Elektronen-Strahl-Scanner vorbei rotiert. Dadurch kann die Strahlendosis mit einer hohen Schnelligkeit und hohen Effektivität auf den unvulkanisierten Laufstreifen aufgebracht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen Elektronen-Strahl-Scanner und Oberfläche des Laufstreifens ca. 150 bis 300 mm beträgt. Dadurch kann der Laufstreifen des Reifenrohlings mit einer optimalen Strahlendosis beaufschlagt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Laufstreifen bei Schritt b) mit dem Reifenrohling um seine eigene Achse mit einer konstanten Tangential-Geschwindigkeit rotiert und der Elektronen-Strahl-Scanner stationär über dem rotierenden Reifenrohling angeordnet ist. Eine Rotation des Reifenrohlings lässt sich in der Haltevorrichtung auf eine einfache Weise umsetzen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Laufstreifen bei Schritt b) mit dem Reifenrohling mindestens zwei Mal um seine eigene Achse mit einer konstanten Tangential-Geschwindigkeit rotiert und der Elektronen-Strahl-Scanner dabei die Oberfläche des Laufstreifens mindestens 2 Mal mit einem Elektronen-Strahl bestrahlt. Dadurch wird eine gleichmäßige Bestrahlung der Materialoberfläche des Laufstreifens erzielt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung mit einer Energie von ca. 500 bis 1500 Kilo Elektronen-Volt betrieben wird. Mit dieser Leistung kann die Bestrahlung mit einer hohen Effektivität auf den Laufstreifen aufgebracht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klebrigkeit der Materiallage bei Schritt b) um ca. 50 % des Ausgangswertes reduziert wird. Bei dieser Klebrigkeit wird ein Anhaften von Gummimaterial an den Profilsegmenten weitestgehend ausgeschlossen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Haltevorrichtung 2 bis 3 Reifenrohlinge nebeneinander angeordnet sind, wobei der Elektronen-Strahl-Scanner die einzelnen Laufstreifen der Reifenrohlinge gleichzeitig bestrahlt. Auf diese Weise wird die Prozessgeschwindigkeit zur Vorbehandlung der Reifenrohlinge wesentlich beschleunigt.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
1: ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren
2: ein Diagramm mit Versuchswerten
3: das Ausführungsbeispiel in der 1 in der Seitenansicht.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Der Laufstreifen 1 ist in einer Querschnittansicht dargestellt. Er ist mit einem nicht dargestellten Reifenrohling verbunden und wird auf seiner Oberseite mit einer Elektronenstrahlung 2 beaufschlagt. Die Elektronenstrahlung 2 dringt in die oberste Materialschicht 3 ein und führt dort zu einer Vorvernetzung des unvulkanisierten Gummimaterials. Durch die Bestrahlung wird eine physikalische und chemische Reaktion in der obersten Materialschicht 3 hervorgerufen, die eine Vorvernetzung bzw. Vorvulkanisation der obersten Materialschicht zur Folge hat.
Durch die Vorvernetzung wird die Klebrigkeit der Materialoberfläche des unvulkanisierten Laufstreifens erheblich reduziert. Durch die Reduzierung der Klebrigkeit wird das Anhaften von Gummimaterial in den Profilsegmenten der Vulkanisationsform weitestgehend unterbunden. Das hat wiederum den Vorteil, dass das aufwendige Reinigen der Vulkanisationsformen weitestgehend entfallen kann. Die Tangentialgeschwindigkeit V, mit der der Laufstreifen 1 relativ zum Elektronen-Strahl-Scanner bewegt wird, ist in der 1 schematisch dargestellt. Der unvulkanisierte Laufstreifen 1 ist auf seiner Unterseite 7 mit einem nicht dargestellten Reifenrohling verbunden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel liegt der Laufstreifen 1 direkt auf einem Förderband an, welches mit der Tangentialgeschwindigkeit V bewegt wird. Dabei ist beispielsweise denkbar, dass der Laufstreifen 1 direkt über einen Extruder vorkonfektioniert wird. Der auf dem Förderband anliegende Laufstreifen 1 wird anschließend mit einem stationären Elektronen-Strahl-Scanner bestrahlt. Dadurch wird ebenfalls eine Vorvernetzung der obersten Materialschicht 3 des Laufstreifens 1 erfolgen. Anschließend wird der vorbehandelte Laufstreifen 1 mit einem Reifenrohling zusammengeführt, i.a. über das Aufwickeln auf einer Reifenaufbautrommel.
Die 2 zeigt ein Diagramm von mehreren Messreihen. Auf der Y-Achse bzw. Ordinate ist die Klebrigkeit in Newton aufgetragen. Die Klebrigkeit stellt ein Maß dafür da, mit welcher Kraft ein Metallteil an der Oberfläche des Gummimaterials haften bleibt. Die Klebrigkeit wird mit entsprechenden Laborversuchen bestimmt. Auf der X-Achse bzw. Abzisse ist die Strahlendosis in Kilo Gray aufgetragen. Die Strahlendosis ist ein Maß dafür, wie lange das Gummimaterial einer bestimmten Strahlenintensität ausgesetzt ist. Dem Diagramm ist entnehmbar, dass die Klebrigkeit bis zu einer Strahlendosis von ca. 40 Kilo Gray kontinuierlich und linear abfällt. Das Minimum der Klebrigkeit von ca. 0,5 Newton wird bei einer Strahlendosis von ca. 72 Kilo Gray erreicht. Trotz einer weiteren Erhöhung der Strahlendosis erfolgt keine weitere Reduzierung der Klebrigkeit mehr. Bei einer Ausgangsklebrigkeit zwischen 1,2 und 1,5 Newton wird die Klebrigkeit mehr als um 50% reduziert. Mit der erzielten Klebrigkeit wird das Anhaften von Gummimaterial in den Profilsegmenten der Vulkanisationsform weitestgehend verhindert.
Die 3 zeigt den Reifenrohling 8 mit der Oberfläche 9 des Laufstreifens in einer Seitenansicht. Der Reifenrohling 8 wird zunächst in einer entsprechenden Haltevorrichtung zur Vorbehandlung des Reifenrohlings 8 eingesetzt. Über dem Reifenrohling 8 ist der Elektronen-Strahl-Scanner 7 angeordnet, der die Oberfläche 9 des Laufstreifens mit einer Elektronenstrahlung beaufschlagt. Der Elektronen-Strahl-Scanner ist ortsfest, wohingegen den Reifenrohling mit einer vorgegebenen kostanten Geschwindigkeit um seine eigene Achse rotiert. Der Pfeil V zeigt schematisch die Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche des Laufstreifens 9, die bis zu 50 Meter pro Minute beträgt. Der Abstand H zwischen dem Elektronen-Strahl-Scanner 7 und der Oberfläche 9 des Laufstreifens beträgt zwischen 150 und 300 mm, wodurch eine optimale Strahlendosis auf den Laufstreifen aufgebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Laufstreifen des Reifenrohlings
2: Elektronen-Strahlung
3: oberste Materialschicht mit Vorvernetzung
4: erste Messreihe
5: zweite Messreihe
6: Unterseite des Laufstreifens, die mit dem Reifenrohling verbunden ist
7: Elektronen-Strahl-Scanner
8: Reifenrohling
9: Oberfläche des Laufstreifens
V: Tangential-Geschwindigkeit

Claims

Verfahren zur Reduzierung der Klebrigkeitseigenschaften eines an einem Reifenrohling (8) angeordneten unvulkanisierten Laufstreifens (1) mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Reifenrohlings (8) mit einem unvulkanisierten Laufstreifen (1) aus einem Elastomer in einer Halte-Vorrichtung, b) Bestrahlung des Laufstreifens (1) mit einem Elektronen-Strahl-Scanner (7), wobei auf den Laufstreifen (1) eine Strahlendosis von mindestens 40 Kilo Gray aufgebracht wird, wobei der Laufstreifen (1) eine Relativbewegung zum Elektronen-Strahl-Scanner (7) durchführt, c) Adsorption der Elektronenstrahl-Energie durch den Laufstreifen (1), wodurch eine Vorvernetzung der obersten Materialschicht (3) des Laufstreifens (1) erreicht und dabei die Klebrigkeit der Oberfläche der Materiallage (1) um mindestens 10 % des Ausgangswertes reduziert wird, d) Entnahme des Reifenrohlings (8) mit dem vorbehandelten Laufstreifen (1) aus der Halte-Vorrichtung, e) Vulkanisieren des Reifenrohlings (8) mit einem konventionellen Vulkanisationsverfahren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt b) auf den Laufstreifen (1) eine Strahlendosis von mindestens 72 Kilo Gray, vorzugsweise 100 bis 150 Kilo Gray, aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufstreifen (1) bei Schritt b) mit einer maximalen Tangential-Geschwindigkeit (V) von bis zu 50 Meter/Minute, vorzugsweise 10 bis 15 Meter/Minute, am Elektronen-Strahl-Scanner (7) vorbei rotiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (H) zwischen Elektronen-Strahl-Scanner (7) und Oberfläche (9) des Laufstreifens ca. 150 bis 300 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufstreifen (1) bei Schritt b) mit dem Reifenrohling (8) um seine eigene Achse mit einer konstanten Tangential-Geschwindigkeit (V) rotiert und der Elektronen-Strahl-Scanner (7) stationär über dem rotierenden Reifenrohling (8) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufstreifen (1) bei Schritt b) mit dem Reifenrohling (8) mindestens zwei Mal um seine eigene Achse mit einer konstanten Tangential-Geschwindigkeit (V) rotiert und der Elektronen-Strahl-Scanner (7) dabei die Oberfläche (9)des Laufstreifens (1) mindestens 2 Mal mit einem Elektronen-Strahl bestrahlt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung der Elektronen-Strahlung mit einer Energie von ca. 500 bis 1500 Kilo Elektronen-Volt betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebrigkeit des Laufstreifens (1) bei Schritt b) um ca. 50 % des Ausgangswertes reduziert wird, wobei auf den Laufstreifen (1) eine Strahlendosis von mindestens 60 Kilo Gray aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Haltevorrichtung 2 bis 3 Reifenrohlinge nebeneinander angeordnet sind, wobei der Elektronen-Strahl-Scanner (7) die einzelnen Laufstreifen der Reifenrohlinge gleichzeitig bestrahlt.