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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Klebrigkeitseigenschaften eines an einem Reifenrohling angeordneten unvulkanisierten Laufstreifens.
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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 und Teile der Seitenschalen 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.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Herstellung von Reifen verbessert wird.
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Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruchs 1 mit einem Verfahren mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen eines Reifenrohlings mit einem unvulkanisierten Laufstreifen und unvulkanisierten Seitenwänden aus einem Elastomer in einer Halte-Vorrichtung,
- b) Bestrahlung des Laufstreifens und zumindestens von oberen Teilbereichen der Seitenwand mit einer Elektronen-Strahl-Vorrichtung,
wobei auf den Laufstreifen eine Strahlendosis von mindestens 20 Kilo Gray und ein Energieintensität von mindestens 100 Kilo Elektronenvolt aufgebracht wird,
wobei der Laufstreifen eine Relativbewegung zur Elektronen-Strahl-Vorrichtung durchführt,
wobei Teilbereiche der Seitenwand über eine Streustrahlung bestrahlt werden
- c) Adsorption der Elektronenstrahl-Energie durch den Laufstreifen und durch obere Teilbereiche der Seitenwand,
wodurch eine Vorvernetzung der obersten Materialschicht des Laufstreifens und von oberen Teilbereichen der Seitenwand erreicht und dabei die Oberflächenstruktur des Gummimaterials beeinflusst wird,
- d) Entnahme des Reifenrohlings aus der Halte-Vorrichtung ,
- e) Vulkanisieren des Reifenrohlings mit einem Vulkanisationsverfahren,
- f) Fertigstellung des Fahrzeugreifens mit weiteren Schritten.
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Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das Verfahren die Oberflächenstruktur des unvulkanisierten Laufstreifens beeinflusst wird. Dadurch kommt es u.a. 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 Materialviskosität der Materialoberfläche des unvulkanisierten Laufstreifens positiv beeinflusst. Auf diese Weise wird mit einer einfachen und schnellen Methode das Anhaften von Gummimaterial während des Vulkanisationsprozesses weitestgehend vermieden.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass durch die Nutzung von Streustrahlung ebenfalls Teilbereiche der Seitenwand mit Elektronenstrahlen behandelt werden. Zumindestens die oberen Teilbereiche der Seitenwand werden bestrahlt und dadurch die Oberflächenstruktur der Seitenwände wesentlich verbessert. Diese Verbesserung betrifft insbesondere das Entformen des fertig vulkanisierten Reifens aus der Vulkanisierform. Durch die Elektronenstrahlbehandlung der Seitenwände bilden sich ebenfalls keine Gummiaustriebe im Bereich der Seitenwände und im Bereich des Laufstreifens. Der fertig ausvulkanisierte Fahrzeugreifen besitzt eine homogene und gleichmäßige Reifenoberfläche. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das neue Verfahren ebenfalls eine matte Reifenoberfläche erzielt werden kann. Bei herkömmlichen Herstellungsmethoden besitzt der Reifen im Allgemeinen eine glänzende Reifenoberfläche, die normalerweise nicht gewünscht ist. Weiterhin wird durch das neue Herstellungsverfahren die Anzahl von so genannten Schwindstellen auf der Reifenoberfläche wesentlich reduziert. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass sowohl die Seitenschalen als auch die Profilsegmente beim Vulkanisieren weniger verschmutzt werden. Dadurch besitzen die jeweiligen Formsegmente eine höhere Standzeit. Dadurch, dass die Fahrzeugreifen nach der Vulkanisation eine matte Reifenoberfläche aufweisen, lassen sich spezielle Fahrzeugreifen einfacher mit Reifenspikes versehen. Die automatisierte Bespikungsvorrichtung erkennt die Aussparungen im Laufstreifen besser und kann anschließend die Spikes besser in diese Aussparungen einsetzen.
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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.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt b) der Reifenrohling vor der Elektronenstrahl-Vorrichtung geneigt wird,
wobei jeweils die gesamte Oberfläche der Seitenwände mit Streustrahlung von der Elektronenstrahl-Vorrichtung beaufschlagt wird.
Dadurch lassen sich sowohl die oberen Teilbereiche der Seitenwand als auch die übrigen Bereiche der Seitenwand mit Elektronenstrahlen behandeln. Es wird dadurch gewährleistet, dass auch die Seitenschalen der Vulkanisationsvorrichtung nach der Vulkanisation einfacher entformt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf beiden Seiten des Reifenrohlings jeweils zusätzlich eine linke und rechte Elektronenstrahl-Vorrichtung angeordnet ist, die die beiden Seitenwände von der Seite bestrahlen.
Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in der 1 dargestellt. Die beiden optionalen seitlichen Elektronenstrahlvorrichtungen bestrahlen die Seitenwände des Fahrzeugreifens von der Seite. Dadurch wird sichergestellt, dass ebenfalls die unteren Teilbereiche der Seitenwand mit Elektronenstrahlen behandelt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fahrzeugreifen durch die Elektronenstrahl-Behandlung eine matte Oberflächenstruktur erhält.
Dadurch lassen sich Reifenspikes einfacher in Aussparungen im Laufstreifen einsetzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifenrohling bei Schritt b) mit einer maximalen Rotations-Geschwindigkeit von bis zu 90 Umdrehungen pro Minute, an der Elektronen-Strahl-Vorrichtung vorbei rotiert.
Dadurch kann die Strahlendosis mit einer hohen Schnelligkeit und hohen Effektivität auf den unvulkanisierten Laufstreifen aufgebracht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen Elektronen-Strahl-Vorrichtung und Oberfläche des Laufstreifens maximal ca. 100 mm beträgt.
Dadurch kann der Laufstreifen des Reifenrohlings mit einer optimalen Strahlendosis beaufschlagt werden.
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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 die Elektronen-Strahl-Vorrichtung stationär über dem rotierenden Reifenrohling angeordnet ist.
Eine Rotation des Reifenrohlings lässt sich in der Haltevorrichtung auf eine einfache Weise umsetzen.
Auf diese Weise wird die Prozessgeschwindigkeit zur Vorbehandlung der Reifenrohlinge wesentlich beschleunigt.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
- 1: ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Der Laufstreifen 1 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 bzw. die Materialviskosität 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 1 zeigt den Reifenrohling 8 mit dem Laufstreifens 1 in einer Aufsicht. Der Reifenrohling 8 wird zunächst in einer entsprechenden Haltevorrichtung zur Vorbehandlung des Reifenrohlings 8 eingesetzt. Über dem Reifenrohling 8 ist die Elektronen-Strahl-Vorrichtung 7 angeordnet, der die Oberfläche des Laufstreifens 1 mit einer Elektronenstrahlung beaufschlagt. Die Elektronen-Strahl-Vorrichtung ist ortsfest, wohingegen den Reifenrohling mit einer vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit um seine eigene Achse 5 rotiert. Der Abstand zwischen der Elektronen-Strahl-Vorrichtung 7 und der Oberfläche des Laufstreifens 1 beträgt maximal ca. 100 mm, wodurch eine optimale Strahlendosis auf den Laufstreifen aufgebracht wird.
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Der Übergangsbereich 13 zwischen dem oberen Teilbereich 6 der beiden Seitenwände und der restlichen Seitenwände ist mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet.
Der Übergangsbereich 13 liegt dort auf der Seitenwand, wo die Krümmung der Seitenwand, aus der Richtung der Reifenschulter her, aufhört und in etwa vertikal zur axialen Achse des Fahrzeugreifens verläuft. Die Elektronen-Strahl-Vorrichtung 7 strahlt ebenfalls eine diffuse Streustrahlung aus, mit der die oberen Teilbereiche 6 der beiden Seitenwände mitbestrahlt werden. Die Streustrahlung kann sich auch durch eine Reflektion an Wänden der Bestrahlungskammer 12 ergeben. Die Streustrahlung führt dazu, dass ebenfalls die Oberflächenstruktur der oberen Teilbereiche 6 der Seitenwände positiv beeinflusst wird. Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann sich Reifenrohling seitlich zur Vorrichtung 7 bewegen. Bei dieser Ausführung wird sichergestellt, dass ebenfalls die unteren Teilbereiche der Seitenwände mit Elektronenstrahlen bestrahlt werden.
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Bei der dritten Ausführungsvariante ist in der Bestrahlungskammer 12 eine zweite und dritte Elektronen-Strahl-Vorrichtung angeordnet. Beide Elektronen-Strahl-Vorrichtungen 9 und 10 sind seitlich zu den Seitenwänden 3 und 4 des Reifenrohlings angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird ebenfalls gewährleistet, dass auch die unteren Teilbereiche der Seitenwände 3 und 4 mit Elektronenstrahlen bestrahlt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass alle Oberflächen des Reifenrohlings nach der Reifenvulkanisation eine homogene Materialoberfläche aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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(ist Teil der Beschreibung)
- 1
- Laufstreifen des Reifenrohlings
- 2
- Elektronen-Strahlung
- 3
- Linke Seitenwand
- 4
- Rechte Seitenwand
- 5
- Axiale Achse des Reifenrohlings (Rotationsachse)
- 6
- Oberer Teilbereich der Seitenwand
- 7
- Elektronen-Strahl-Vorrichtung bzw. Elektronen-Strahl-Scanner
- 8
- Reifenrohling
- 9
- Zweite Elektronen-Strahl-Vorrichtung (optional)
- 10
- Dritte Elektronen-Strahl-Vorrichtung (optional)
- 11
- Bewegungsrichtung des Reifenrohlings
- 12
- Bestrahlungskammer
- 13
- Übergangsbereich zwischen dem oberen Teilbereich der Seitenwand und der restlichen Seitenwand
