DE102015200520A1 - Surface modified bladder for molding a tire - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Heizbalgs (14). Der Heizbalg (14) weist zumindest teilweise eine Gummioberfläche auf, mit der ein Rohreifen in einer Heizkammer bzw. Heizform vulkanisierbar und ausformbar ist. Diese Gummioberfläche wird mit Halogenatomen abgesättigt. Eine solche halogenisierte Gummioberfläche haftet nicht an dem Rohreifen. Gleichzeitig haften die Halogenatome sehr gut an dem Heizbalg (14). Die Halogenierung der Gummioberfläche kann unmittelbar durch Zuleitung eines elementaren Halogenstoffes auf die Gummioberfläche des Heizbalgs (14) erfolgen. Der elementare Halogenstoff kann zuvor in einer Plasmakammer (31) erzeugt werden.The invention relates to a method for the surface treatment of a bladder (14). The bladder (14) has, at least partially, a rubber surface with which a green tire can be vulcanized and formed in a heating chamber or heating mold. This rubber surface is saturated with halogen atoms. Such a halogenated rubber surface does not adhere to the green tire. At the same time, the halogen atoms adhere very well to the bladder (14). The halogenation of the rubber surface can be done directly by supplying an elemental halogen substance on the rubber surface of the bladder (14). The elemental halogen substance can be generated beforehand in a plasma chamber (31).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest teilweisen Oberflächenmodifikation eines zumindest teilweise aus Gummi bestehenden Heizbalgs zum Ausformen eines Reifens aus einem Rohreifen. Die Erfindung betrifft weiterhin einen solchen Heizbalg zum Ausformen eines Reifens aus einem Rohreifen.The invention relates to a method for the at least partial surface modification of an at least partially made of rubber bladder for molding a tire from a green tire. The invention further relates to such a bladder for molding a tire from a green tire.
Das Ausformen von Reifen, insbesondere von Kraftfahrzeugreifen, erfolgt in Heizkammern bzw. Heizformen. In eine solche Heizkammer bzw. eine solche Heizform wird ein „Rohreifen“, der im Wesentlichen aus mehreren Gummischichten besteht, eingelegt. Der Rohreifen ist nicht vulkanisiert. Der Rohreifen wird in der Heizkammer bzw. Heizform in seine endgültige Form überführt und dabei vulkanisiert. Hierzu wird in das Innere des Rohreifens ein Heizbalg („Bladder“) eingeführt. In den Heizbalg wird heißes Wasser oder heißer Wasserdampf unter hohem Druck eingeleitet, so dass sich der Heizbalg ausdehnt und den Rohreifen in seine endgültige Form presst. Um dieses Ausdehnen des Heizbalgs zu ermöglichen, besteht der Heizbalg zumindest teilweise aus vulkanisiertem Gummi. The molding of tires, in particular motor vehicle tires, takes place in heating chambers or heating molds. In such a heating chamber or such Heizform a "green tire", which consists essentially of several rubber layers inserted. The green tire is not vulcanized. The green tire is transferred in the heating chamber or heating mold in its final form and vulcanized. For this purpose, a bladder ("Bladder") is introduced into the interior of the green tire. In the bladder hot water or hot steam is introduced under high pressure, so that the bladder expands and presses the green tire in its final form. To allow this expansion of the bladder, the bladder is at least partially made of vulcanized rubber.
Beim Ausdehnen des Heizbalgs kann es zu einem unerwünschten Verkleben des Gummis des Heizbalgs mit dem Gummi des Rohreifens kommen. Ein solches Verkleben kann verhindert werden, wenn zwischen den Heizbalg und den Rohreifen ein Trennmittel, beispielsweise aus Silikon oder Talkum, eingebracht wird. Ein solches Trennmittel weist jedoch den Nachteil auf, dass es nach der Ausformung des Reifens durch aufwändige Waschschritte wieder entfernt werden muss. Weiterhin erschwert ein solches Trennmittel die Anbringung von Sensoren im Inneren des Reifens. When expanding the bladder, it may come to an undesirable sticking of the rubber of the bladder with the rubber of the green tire. Such sticking can be prevented if a release agent, for example made of silicone or talc, is introduced between the bladder and the green tire. However, such a release agent has the disadvantage that it must be removed after the formation of the tire by consuming washing steps again. Furthermore, such a release agent complicates the attachment of sensors inside the tire.
Aus der
Die
Weiterhin ist es aus der
Zur Vermeidung eines Trennmittels wird in der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen Heizbalg bereitzustellen, der besonders ökonomisch nutzbar ist.The object of the present invention, in contrast, is to provide a bladder which is particularly economical to use.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 8 bezeichnen bevorzugte Varianten dieses Verfahrens. This object is achieved by a method according to claim 1.
Die Aufgabe wird somit erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur zumindest teilweisen Oberflächenmodifikation eines zumindest teilweise aus Gummi bestehenden Heizbalgs zum Ausformen eines Reifens aus einem Rohreifen mit den Verfahrensschritten:
- a) Einbringen des Heizbalgs in eine Reaktionskammer;
- b) Einleiten eines Behandlungsstoffes in die Reaktionskammer, wobei in der Reaktionskammer kein Plasma auf der Oberfläche des Heizbalgs gezündet wird und wobei der Behandlungsstoff einen halogenhaltigen Reaktionsstoff aufweist, der in Form eines elementaren Halogenstoffes vorliegt oder in der Reaktionskammer zumindest teilweise selbstständig zu einem elementaren Halogenstoff zerfällt;
- c) Zumindest teilweise Verbindung des elementaren Halogenstoffes mit der Oberfläche des Heizbalgs; gelöst.
- a) introducing the bladder in a reaction chamber;
- b) introducing a treatment substance into the reaction chamber, wherein in the reaction chamber, no plasma is ignited on the surface of the bladder and wherein the treatment agent comprises a halogen-containing reactant, which is in the form of an elemental halogen substance or at least partially decays independently in the reaction chamber to an elemental halogen substance ;
- c) at least partially connecting the elemental halogen substance with the surface of the bladder; solved.
Der Heizbalg wird somit vor seiner Anwendung zum Ausformen eines Reifens in einer Reaktionskammer behandelt. In die Reaktionskammer wird ein Behandlungsstoff eingeleitet. Der Behandlungsstoff umfasst einen halogenhaltigen Reaktionsstoff. Der Behandlungsstoff liegt in Form eines elementaren Halogenstoffes, d.h. in Form von elementarem Fluor, Chlor, Brom, Jod oder Astat vor. Alternativ dazu umfasst der Behandlungsstoff einen Reaktionsstoff, der in der Reaktionskammer zumindest teilweise selbständig zu einem elementaren Halogenstoff, d.h. zu Fluor, Chlor, Brom, Jod oder Astat zerfällt. Als ein solcher Reaktionsstoff kann beispielsweise Sauerstoffdifluorid (OF2) und/oder Chlordioxid (ClO2) eingesetzt werden. Der Behandlungsstoff kann dabei weitere Stoffe, beispielsweise ein Inertgas als Trägergas, umfassen.The bladder is thus treated prior to its application for molding a tire in a reaction chamber. In the reaction chamber, a treatment substance is introduced. The treatment substance comprises a halogen-containing reaction substance. The treatment substance is in the form of an elementary halogen substance, ie in the form of elemental fluorine, chlorine, bromine, iodine or astatine. Alternatively, the treatment substance comprises a reaction substance which decomposes at least partially independently in the reaction chamber to an elementary halogen substance, ie to fluorine, chlorine, bromine, iodine or astatine. As such a reactant, for example, oxygen difluoride (OF 2 ) and / or chlorine dioxide (ClO 2 ) can be used. The treatment substance may comprise further substances, for example an inert gas as the carrier gas.
Der Behandlungsstoff kann in Form einer Flüssigkeit vorliegen. Weiterhin kann der Behandlungsstoff ein Lösungsmittel, insbesondere Wasser, umfassen, wobei in dem Lösungsmittel der Reaktionsstoff bzw. der elementare Halogenstoff gelöst ist.The treatment substance may be in the form of a liquid. Furthermore, the Treating agent include a solvent, in particular water, wherein in the solvent of the reactant or the elemental halogen substance is dissolved.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest der Teil des Heizbalgs in der Reaktionskammer behandelt, der beim Ausformen des Reifens mit dem Reifen in Kontakt kommt. Durch die Einleitung eines elementaren Halogenstoffes bzw. eines Reaktionsstoffes, der zumindest teilweise zu einem elementaren Halogenstoff zerfällt, in die Reaktionskammer kommt es auf dem behandelten Teil der Oberfläche des Heizbalgs zu einer Oberflächenmodifikation. Genauer gesagt werden auf diesem Teil der behandelten Oberfläche Wasserstoffatome des Heizbalggummis durch Halogenatome ersetzt. Mit anderen Worten wird die Oberfläche des Heizbalgs zumindest teilweise halogeniert. Eine Zusatzschicht wird auf den behandelten Teil der Oberfläche des Heizbalgs nicht aufgetragen.With the method according to the invention at least the part of the bladder is treated in the reaction chamber, which comes into contact with the tire during the molding of the tire. By introducing an elemental halogen substance or a reaction substance which at least partially decomposes into an elemental halogen substance, into the reaction chamber, a surface modification occurs on the treated part of the surface of the bladder. More specifically, on this part of the treated surface, hydrogen atoms of the bladder rubber are replaced by halogen atoms. In other words, the surface of the bladder is at least partially halogenated. An additional layer is not applied to the treated part of the surface of the bladder.
Die Behandlung des Heizbalgs in der Reaktionskammer erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von –200°C bis +400°C, insbesondere bei einer Temperatur von –100°C bis +200°C, bevorzugt bei einer Temperatur von 0°C bis +100°C.The treatment of the bladder in the reaction chamber is preferably carried out at a temperature of -200 ° C to + 400 ° C, in particular at a temperature of -100 ° C to + 200 ° C, preferably at a temperature of 0 ° C to + 100 ° C.
Handelt es sich bei dem elementaren Halogenstoff um Chlor, Brom oder Jod, so wird der elementare Halogenstoff vorwiegend an C-Doppelbindungen des Heizbalggummis angelagert. Handelt es sich bei dem elementaren Halogenstoff um Fluor, so ersetzt dieser elementare Halogenstoff vorwiegend Wasserstoffatome der Gummioberfläche des Heizbalgs.If the elementary halogen substance is chlorine, bromine or iodine, the elemental halogen substance is mainly attached to carbon double bonds of the bladder rubber. If the elementary halogen substance is fluorine, then this elementary halogen substance predominantly replaces hydrogen atoms of the rubber surface of the bladder.
Die Halogenatome haften dadurch sehr gut an dem behandelten Teil der Gummioberfläche des Heizbalgs. Der Heizbalg kann somit sehr häufig wiederverwendet werden, ohne ein Trennmittel verwenden zu müssen und ohne eine regelmäßige Plasmabehandlung des Heizbalgs vornehmen zu müssen. The halogen atoms adhere very well to the treated part of the rubber surface of the bladder. The bladder can thus be reused very often, without having to use a release agent and without having to make a regular plasma treatment of the bladder.
Da Fluor von allen Halogenen die höchste Elektronegativität aufweist und somit besonders reaktionsfreudig ist, wird zur Oberflächenmodifikation des Heizbalgs besonders bevorzugt elementares Fluor als Reaktionsstoff eingesetzt. Since fluorine of all halogens has the highest electronegativity and is therefore particularly reactive, it is particularly preferred to use elemental fluorine as the reactant for surface modification of the bladder.
Die Behandlung in der Reaktionskammer kann bei Unterdruck, d.h. bei einem Druck in der Reaktionskammer von weniger als 1 bar, durchgeführt werden. The treatment in the reaction chamber may be carried out under reduced pressure, i. at a pressure in the reaction chamber of less than 1 bar, are performed.
Alternativ dazu kann die Behandlung des Heizbalgs in der Reaktionskammer bei 1 bar oder mehr als 1 bar durchgeführt werden. Alternatively, the treatment of the bladder in the reaction chamber at 1 bar or more than 1 bar can be performed.
Wird die Behandlung bei Überdruck durchgeführt, erfolgt die Oberflächenmodifikation besonders schnell.If the treatment is carried out at overpressure, the surface modification is very fast.
Der Reaktionsstoff kann durch thermische und/oder elektrische Zersetzung eines Eingangsstoffes vor Einleitung in die Reaktionskammer hergestellt werden.The reactant can be prepared by thermal and / or electrical decomposition of an input material prior to introduction into the reaction chamber.
Elementare Halogene, insbesondere elementares Fluor, können nur unter hohem Sicherheitsaufwand gelagert werden. Besonders bevorzugt wird daher ein chemisch stabiler Eingangsstoff verwendet, der erst vor dem Einleiten in die Reaktionskammer in einem Plasma zumindest teilweise in den Reaktionsstoff zersetzt wird. Die Plasmazersetzung erfolgt dabei nicht in der Reaktionskammer, sondern vor der Reaktionskammer. Da das Plasma nicht unmittelbar auf der Oberfläche des Heizbalgs brennt, kann eine Anbindung von Stickstoff-, Kohlenstoff- und/oder Sauerstoff-haltigen Verbindungen vermieden werden. Es werden somit vorzugsweise nur „Downstreamquellen“ verwendet.Elemental halogens, especially elemental fluorine, can be stored only with a high level of security. Particular preference is therefore given to using a chemically stable input substance which is at least partially decomposed into the reaction substance in a plasma before it is introduced into the reaction chamber. The plasma decomposition does not take place in the reaction chamber, but in front of the reaction chamber. Since the plasma does not burn directly on the surface of the bladder, a connection of nitrogen, carbon and / or oxygen-containing compounds can be avoided. Thus, preferably only "downstream sources" are used.
Zusätzlich zu der sicheren Lagermöglichkeit bietet diese Vorgehensweise den weiteren Vorteil, dass der Reaktionsstoff im Plasma aktiviert wird. Ein erst kurz vor dem Einleiten in die Reaktionskammer in einem Plasma zersetzter Reaktionsstoff ist dadurch reaktiver, als ein in die Reaktionskammer eingeleiteter elementarer Halogenstoff. Die Oberflächenmodifikation der Heizbalg-Gummioberfläche erfolgt in diesem Fall besonders gründlich.In addition to the safe storage option, this approach offers the further advantage that the reagent is activated in the plasma. A reactant which is decomposed in a plasma only shortly before it is introduced into the reaction chamber is therefore more reactive than an elementary halogen substance introduced into the reaction chamber. The surface modification of the bladder rubber surface in this case is particularly thorough.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird als Eingangsstoff zumindest ein Stickstoffhalogenid eingesetzt. Stickstoffhalogenide sind leicht lagerbar und können in einem Plasma kurz vor ihrer Auftragung auf den Heizbalg im Plasma zu einem reaktiven elementaren Halogenstoff zersetzt werden. Besonders bevorzugt wird dabei Stickstofftrifluorid (NF3) eingesetzt.In a particularly preferred embodiment of the invention, at least one nitrogen halide is used as the input material. Nitrogen halides are readily storable and can be decomposed in a plasma just prior to their application to the bladder in the plasma to a reactive elemental halogen substance. Particular preference is given to using nitrogen trifluoride (NF 3 ).
Die Oberflächenmodifikation des Heizbalgs kann in einer separaten Reaktionskammer erfolgen. Eine solche Oberflächenmodifikation wird als Offline-Behandlung bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Oberflächenmodifikation des Heizbalgs direkt in der Heizkammer bzw. Heizform zum Ausformen des Reifens angewendet werden. Eine solche Oberflächenmodifikation wird als Inline-Behandlung bezeichnet. Im Falle einer Inline-Behandlung kann auf den Aufbau einer separaten Reaktionskammer verzichtet werden.The surface modification of the bladder can be done in a separate reaction chamber. Such surface modification is referred to as offline treatment. Alternatively or additionally, the surface modification of the bladder may be applied directly in the heating mold for molding the tire. Such surface modification is referred to as inline treatment. In the case of an inline treatment can be dispensed with the construction of a separate reaction chamber.
Hierbei kann eine Heizkammer bzw. Heizform eingesetzt werden, die in Form eines Autoklaven ausgebildet ist. Here, a heating chamber or heating mold can be used, which is designed in the form of an autoclave.
Besonders bevorzugt wird der Heizbalg in der Reaktionskammer in ausgedehntem Zustand behandelt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die gesamte ausgedehnte Oberfläche des Heizbalgs mit Halogenatomen versehen ist und nicht am Inneren des auszuformenden Reifens haftet. Das Ausdehnen des Heizbalgs kann hydraulisch, pneumatisch und/oder mechanisch erfolgen. Particularly preferably, the bladder is treated in the reaction chamber in an expanded state. In this way it can be ensured that the entire extended surface of the bladder is provided with halogen atoms and does not adhere to the interior of the tire auszuformenden. The expansion of the bladder can be done hydraulically, pneumatically and / or mechanically.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst, durch einen Heizbalg zum Ausformen eines Reifens aus einem Rohreifen mit den Merkmalen des Anspruchs 10, wobei der Heizbalg einen zumindest teilweise an die Innenseite eines Reifens anlegbaren Heizbalgkörper aus Gummi aufweist und die Oberfläche des Heizbalgkörpers zumindest teilweise eine unmittelbar halogenisierte Gummioberfläche aufweist. The object of the invention is further achieved by a bladder for molding a tire from a green tire with the features of
Wie eingangs ausgeführt, kann ein solcher Heizbalg mit einer unmittelbar halogenisierten Gummioberfläche vielfach, insbesondere 50- bis 100-fach, eingesetzt werden, ohne dass es zu einem Verkleben des Heizbalgs mit dem Reifeninneren kommt und ohne dass ein Trennmittel eingesetzt werden muss.As stated at the outset, such a bladder with an immediately halogenated rubber surface can be used many times, in particular 50 to 100 times, without the bladder sticking to the inside of the tire and without the need for a release agent.
Der Heizbalg kann vollständig aus Gummi ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Heizbalg einen Heizbalgkörper aufweisen, der an zumindest einer Stirnseite durch eine Platte begrenzt ist.The bladder can be made entirely of rubber. Alternatively, the bladder may have a bladder body bounded on at least one end by a plate.
Besonders bevorzugt weist die Oberfläche des Heizbalgkörpers gemäß Anspruch 11 dabei zumindest teilweise eine unmittelbar fluorierte Gummioberfläche auf. Particularly preferably, the surface of the bladder according to claim 11 at least partially an immediately fluorinated rubber surface.
Zumindest der Teil der Oberfläche des Heizbalgskörpers weist eine unmittelbar halogenisierte Gummioberfläche auf, der beim Ausformen des Reifens mit dem Rohreifen bzw. dem Reifen in Kontakt kommt.At least the part of the surface of the bladder body has an immediately halogenated rubber surface which comes into contact with the green tire when forming the tire.
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt sowie aus den Ansprüchen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of several embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which shows essential to the invention and from the claims.
Die in der Zeichnung dargestellten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein. The features shown in the drawing are shown such that the features of the invention can be made clearly visible. The various features may be implemented individually for themselves or for a plurality of combinations in variants of the invention.
Es zeigen:Show it:
Über den Einlass
Ein Eingangsstoff
Alternativ zu der in
Beispielsweise kann in die Reaktionskammer
Vorzugsweise wird die Belegung mit Halogenatomen, im vorliegenden Fall mit Fluoratomen, mittels eines Fourier-Transform-Infrarot(FTIR)-Spektrometers überwacht.Preferably, the occupancy with halogen atoms, in the present case with fluorine atoms, is monitored by means of a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer.
Zur Darstellung des Unterschiedes der vorliegenden Erfindung zu Verfahren und Vorrichtung gemäß der
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Heizbalgs. Der Heizbalg weist zumindest teilweise eine Gummioberfläche auf, mit der ein Rohreifen in einer Heizkammer bzw. Heizform vulkanisierbar und ausformbar ist. Diese Gummioberfläche wird mit Halogenatomen abgesättigt. Eine solche halogenisierte Gummioberfläche haftet nicht an dem Rohreifen. Gleichzeitig haften die Halogenatome sehr gut an dem Heizbalg. Die Halogenierung der Gummioberfläche kann unmittelbar durch Zuleitung eines elementaren Halogenstoffes auf die Gummioberfläche des Heizbalgs erfolgen. Der elementare Halogenstoff kann zuvor in einer Plasmakammer erzeugt werden.In summary, the invention relates to a method for surface treatment of a bladder. The bladder has at least partially a rubber surface with which a green tire in a heating chamber or heating mold can be vulcanized and formed. This rubber surface is saturated with halogen atoms. Such a halogenated rubber surface does not adhere to the green tire. At the same time, the halogen atoms adhere very well to the bladder. The halogenation of the rubber surface can be done directly by supplying an elemental halogen substance on the rubber surface of the bladder. The elemental halogen substance can be generated beforehand in a plasma chamber.
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
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