DE102015218239A1

DE102015218239A1 - Verfahren zur Herstellung eines gummierten Tapes als Festigkeitsträger für den Materialeinsatz bei Fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE102015218239A1
Application number: DE102015218239.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Reese; Thomas Kramer
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Um ein Verfahren zu schaffen, bei dem Materialausschuss bei der Herstellung eines gummierten Tapes als Festigkeitsträgers weitestgehend vermieden wird und eine sehr dünne Gummierungsschicht erzeugt werden kann, wird folgendes Verfahren mit folgenden Schritten vorgeschlagen: a) Bereitstellen eines Tapes in Form eines endlosen Festigkeitsträgers, b) Hindurchführen des Tapes durch ein Tauchbad mit einer Gummilösung, wobei das Tape mit der Gummilösung vollständig benetzt wird, c) Herausführen des Tapes aus dem Tauchbad, wobei die Gummilösung das Tape in Form einer dünnen Materialschicht ummantelt, d) Weiterführung des Tapes zu einer Trocknungsvorrichtung, wobei in der Trocknungsvorrichtung das Lösungsmittel der Gummilösung verdampft wird, e) Weiterführung des gummierten Tapes zu einer Bestrahlungsvorrichtung, wobei mit der Bestrahlungsvorrichtung eine Vorvernetzung der Gummischicht erfolgt, wobei mit der Vorvernetzung die Klebrigkeitseigenschaften der Gummischicht reduziert werden, f) Weiterführung des Tapes zu einer Wickelspule oder direkt zu einer Reifenaufbautrommel, wobei das Tape mit einer dünnen gummierten Materialschicht mit einer Schichtdicke zwischen 0,1 und 200 µm ummantelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gummierten Tapes als Festigkeitsträger für den Materialeinsatz bei Fahrzeugreifen. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, welcher Tapes, hergestellt gemäß dem vorgenannten Verfahren, aufweist.
Bei der herkömmlichen Herstellung von Reifen werden Vormaterialien bzw. bestimmte Reifenaufbauteile vorkonfektioniert. Zu diesen vorkonfektionierten Bauteilen gehört insbesondere auch das Spulbandagenmaterial.
Aus der DE 10 2014 202 131 A1 und der bisher unveröffentlichten DE 10 2014 211 790.9 der Anmelderin ist bekannt, „Tapes“, welche auch „Bänder“ genannt werden, als Festigkeitsträger im Fahrzeugreifen einzusetzen. Tapes zeichnen sich dadurch aus, dass deren Querschnitt der Bedingung h < w entspricht, wobei h die Querschnittshöhe und w die Querschnittsbreite des Bandes definiert. Die Erstreckungsrichtung von w ist dabei in etwa parallel zur flächigen Erstreckung der Festigkeitsträgerlage des Fahrzeugreifens ausgerichtet. Dabei entspricht die Querschnittshöhe h des Bandes der Bedingung 10 µm < h < 1500 µm, vorzugsweise 30 µm < h < 800 µm, bevorzugt 40 µm < h < 400 µm. Die Querschnittsbreite w des Bandes genügt der Bedingung 100 µm < w < 30000 µm, bevorzugt 300 µm < w < 10000 µm und das Verhältnis von Querschnittsbreite w zu Querschnittshöhe h erfüllt die Bedingung 4000 > w/h > 1.5, insbesondere 500 > w/h > 10, insbesondere 200 > w/h > 40. Der Fahrzeugluftreifen, der solche Festigkeitsträger in Festigkeitsträgerlagen der Gürtelbandage und/oder der Karkasse und/oder der Wulstverstärkung aufweist, ist besonders in Bezug auf den Rollwiderstand bei guten übrigen Eigenschaften des Reifens verbessert.
Ein Tape ist somit ein flaches Mulitfilament, ein flaches Monofilament und/oder eine Folie.
Beim Herstellen von beispielsweise Spulbandagenmaterial werden die Festigkeitsträger mit unvulkanisiertem Gummimaterial versehen und anschließend auf Wickelspulen aufgespult. Diese Wickelspulen werden anschließend im Allgemeinen zwischengelagert und dann für die Herstellung von Reifenrohlingen bereitgestellt. Ein Problem beim zum Reifen-Bau notwendigen Abwickeln des Spulbandagenmaterials von den Wickelspulen besteht darin, dass das bandförmige Spulbandagenmaterial aneinanderhaften kann. Dadurch kann es zu einem erheblichen Materialausschuss bei der Herstellung von Spulbandagenmaterial kommen. Weiterhin reduzieren nicht mit gummibedeckte Festigkeitsträger die Haftungseigenschaften und es besteht zusätzlich die Gefahr eines direkten Kontakts zwischen den Festigkeitsträgern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem insb. Materialausschuss bei der Herstellung von Spulbandagenmaterial weitestgehend vermieden wird. Zusätzlich ermöglicht die Erfindung die Herstellung einer sehr dünnen Gummischicht auf den Tapes.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruchs 1 mit einem Verfahren mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellen eines Tapes in Form eines endlosen Festigkeitsträgers,
b) Hindurchführen des Tapes durch ein Tauchbad mit einer Gummilösung, wobei das Tape mit der Gummilösung vollständig benetzt wird,
c) Herausführen des Tapes aus dem Tauchbad, wobei die Gummilösung das Tape in Form einer dünnen Materialschicht ummantelt,
d) Weiterführung des Tapes zu einer Trocknungsvorrichtung, wobei in der Trocknungsvorrichtung das Lösungsmittel der Gummilösung verdampft wird,
e) Weiterführung des gummierten Tapes zu einer Bestrahlungsvorrichtung, wobei mit der Bestrahlungsvorrichtung eine Vorvernetzung der Gummischicht erfolgt, wobei mit der Vorvernetzung die Klebrigkeitseigenschaften der Gummischicht reduziert werden,
f) Weiterführung des Tapes zu einer Wickelspule oder direkt zu einer Reifenaufbautrommel, wobei das Tape mit einer dünnen gummierten Materialschicht mit einer Schichtdicke zwischen 0,1 und 200 µm ummantelt ist.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem Verfahren das Tape mit einer sehr dünnen gummierten Materialschicht versehen wird. Hierdurch wird der Vorteil des an sich schon dünnen Tapes als Festigkeitsträger aufgrund der sehr dünnen Gummierung weiter gesteigert. Zudem wird gegenüber herkömmlicher Gummierung mittels Kalander oder Cap Strip Line Gummierungsmaterial eingespart und der Rollwiderstand des diese Tapes aufweisenden Reifens verbessert. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Tapes nach dem Tauchen übereinander gelegt werden können, ohne die Lagenstärke wesentlich zu erhöhen. Würde dies mit gummierten Tapes passieren, so wäre die Gesamtstärke deutlich höher.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das Verfahren die Klebrigkeit der Materialoberfläche des Spulbandagenmaterials wesentlich reduziert wird. Dadurch kommt es überraschenderweise nicht mehr zu den ungewünschten Gummimaterialablösungen beim Abwickeln von den Wickelspulen. Die optimalen Klebrigkeitseigenschaften an der Oberfläche der Gummischicht werden insb. durch die Vorvernetzung der Gummischicht mit der Bestrahlungsvorrichtung erzielt.
Unter das erfindungsgemäße Verfahren soll ebenfalls ein Gewebe fallen, welches die vorgenannten Tapes als Festigkeitsträger aufweist.
Die Anbindung des Tapes an die übrigen Reifenbauteile findet, wie bekannt, während der Vulkanisation des Reifens statt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt d) die Trocknungsvorrichtung eine beheizbare Kammer umfasst. Dadurch lässt sich das Lösungsmittel mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit von der Gummilösung entfernen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt e) die Bestrahlung mit einem Elektronenstrahlverfahren erfolgt. Mit dem Elektronenstrahlverfahren lässt sich mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit die Vorvernetzung der Gummischicht durchführen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gummilösung unpolare Polymere mit Doppelbindungen umfasst, die mit Schwefel vernetzbar sind. Mit diesen Polymeren lässt sich eine optimale Gummilösung bereitstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gummilösung ein organisches unpolares Lösungsmittel umfasst. Das unpolare Lösungsmittel ist optimal auf die unpolaren Polymere abgestimmt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gummilösung ein Polymergehalt von maximal 40 % aufweist. Dadurch lässt sich an den Tapes eine relativ dünne Materialschicht einstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gummilösung keine Füllstoffe aufweist. Füllstoffe sind in der Regel nicht lösbar und würden daher mit einer inhomogenen Oberflächenbeschichtung einhergehen.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
Als Spulbandagenmaterial wird ein Tape als Festigkeitsträger eingesetzt. Der Festigkeitsträger wird in Form eines endlosen Tapes durch das Tauchbad mit der Gummilösung geführt. Bei diesem Vorgang wird das Tape mit der Gummilösung vollständig benetzt. Anschließend wird das Tape wieder aus dem Tauchbad herausgeführt, wobei die Gummilösung in Form einer dünnen Materialschicht das Tape ummantelt. Das Tape wird danach zu einer Trocknungsvorrichtung weitergeführt, in der das Lösungsmittel von der Gummilösung entfernt wird. Die Trocknungsvorrichtung ist in Form einer Heizkammer ausgeführt, wobei durch Wärmezufuhr das Verdampfen des Lösungsmittels beschleunigt wird. Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt die Weiterführung des gummierten Tapes zu einer Bestrahlungsvorrichtung. Mit der Bestrahlungsvorrichtung wird eine Vorvernetzung an der Gummischicht durchgeführt. Durch die Vorvernetzung der Gummischicht werden die Klebrigkeitseigenschaften der Gummischicht herabgesetzt. Anschließend erfolgt eine Weiterführung des Tapes zu einer Wickelspule, auf die der gummierte Festigkeitsträger aufgewickelt und zwischengelagert wird. Die Wickelspulen werden nach einer Zwischenlagerung an einer Reifenaufbautrommel positioniert, um das Spulbandagenmaterial auf den Reifenrohling aufzuspulen. Durch die relativ dünne Schichtdicke der Gummiummantelung lässt sich eine sehr dünne Schicht realisieren, welche auch viel dünner im Vergleich zu Corden ist. Zu den unpolaren Kautschuken der Gummilösung ist folgendes anzumerken. Der polare oder unpolare Kautschuk ist dabei ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichem Polyisopren und/ oder synthetischem Polyisopren und/ oder Butadien-Kautschuk und/ oder Styrolbutadienkautschuk und/ oder lösungspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk und/ oder emulsionspolymerisierter Styrolbutadienkautschuk und/ oder Flüssigkautschuken und/ oder Isopren-Isobutylen-Copolymer und/ oder Ethylen-Prophylen-Dien-Kautschuk und/ oder Acrylat-Kautschuk und/ oder Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer und/ oder hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk und/ oder Isopren-Butadien-Copolymer und/ oder hydrierter Styrolbutadienkautschuk.
Der Kautschuk, insbesondere der Styrolbutadienkautschuk, mit Hydroxylgruppen und/ oder Epoxygruppen und/ oder Siloxangruppen und/ oder Aminogruppen und/ oder Arminosiloxan und/ oder Carboxylgruppen und/ oder Phtalocyaningruppen modifiziert sein. Es kommen aber auch weitere, der fachkundigen Person bekannte, Modifizierungen, auch als Funktionalisierungen bezeichnet, in Frage. Insbesondere der Butadienkautschuk kann ganz oder teilweise hydriert sein.
Zu den unpolaren Lösungsmitteln der Gummilösung ist folgendes anzumerken. Wesentlich ist, dass das Polymer vollständig darin lösbar ist. Es können reine Substanzen wie beispielsweise Tetrahydrofuran, Cyclohexan sein, oder auch Stoffgemische wie aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe einen Petrolether mit einem Siedebereich zwischen beispielsweise 60–100 °C. Eine Beispiellösung könnte folgende Bestandteile umfassen, wobei sich die Zahlen auf eine Massenprozentangabe beziehen:

– Petrolether 95
– Polyisopren 5
– optional: Alterungsschutzmittel

Außerdem kann für die Lösung ein Zusatz von Alterungsschutzmitteln erfolgen, die in der Kautschukindustrie üblich sind. Als Alterungsschutzmittel kommt beispielsweise ein Mittel aus der Gruppe der Paraphenylendiamine (6PPD, DTPD) in Frage. Eine übliche Konzentration ist z.B. 5 Massenprozent bezogen auf das Polymer. In dem o.g. Beispiel würden das 0,0025 Massenprozent bedeuten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014202131 A1 [0003]
DE 102014211790 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines gummierten Tapes als Festigkeitsträger für den Materialeinsatz bei Fahrzeugreifen, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Tapes in Form eines endlosen Festigkeitsträgers, b) Hindurchführen des Tapes durch ein Tauchbad mit einer Gummilösung, wobei das Tape mit der Gummilösung vollständig benetzt wird, c) Herausführen des Tapes aus dem Tauchbad, wobei die Gummilösung das Tape in Form einer dünnen Materialschicht ummantelt, d) Weiterführung des Tapes zu einer Trocknungsvorrichtung, wobei in der Trocknungsvorrichtung das Lösungsmittel der Gummilösung verdampft wird, e) Weiterführung des gummierten Tapes zu einer Bestrahlungsvorrichtung, wobei mit der Bestrahlungsvorrichtung eine Vorvernetzung der Gummischicht erfolgt, wobei mit der Vorvernetzung die Klebrigkeitseigenschaften der Gummischicht reduziert werden, f) Weiterführung des Tapes zu einer Wickelspule oder direkt zu einer Reifenaufbautrommel, wobei das Tape mit einer dünnen gummierten Materialschicht mit einer Schichtdicke zwischen 0,1 und 200 µm ummantelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) das Tape an einer Vakuumabsaugung vorbei geführt wird, um überschüssige Gummilösung abzusaugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt d) die Trocknungsvorrichtung eine beheizbare Kammer umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt e) die Bestrahlung mit einem Elektronenstrahlverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummilösung unpolare Polymere mit Doppelbindungen umfasst, die mit Schwefel vernetzbar sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummilösung ein organisches unpolares Lösungsmittel umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummilösung ein Polymergehalt von maximal 40 % aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummilösung keine Füllstoffe aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummilösung ein Alterungsschutzmittel umfasst.
Fahrzeugluftreifen, welcher Tapes in Festigkeitsträgerlagen wie Gürtelbandage, Karkasse, Gürtellage und Wulstverstärker aufweist, welche nach einem oder mehreren der vorgenannten Verfahren hergestellt sind.