DE102017215858A1 - Method for producing spikes and pneumatic vehicle tires with such spikes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spikes, welche jeweils einen Spikepin (4) und einen Spikekörper (5) aufweisen, mit folgenden nacheinander ablaufenden Schritten:
a) Ausformen von zumindest jeweils einen Hinterschnitt (3a) aufweisenden Spikelöchern (1) im Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens während der Vulkanisation des Fahrzeugluftreifens in einer Vulkanisationsform,
b) Entnehmen des Fahrzeugluftreifens aus der Vulkanisationsform,
c) Einfüllen eines durch Erhitzen verflüssigten thermoplastischen Vulkanisates in zumindest ein Spikeloch (1) und partielles Befüllen des Spikelochs (1),
d) Positionieren eines Spikepins (4) im thermoplastischen Vulkanisat,
e) Anfüllen des Spikeloches (1) mit dem verflüssigten thermoplastischen Vulkanisat während der Spikepin (4) in seiner Position gehalten wird,
f) Freigeben des Spikepins (4),
g) Wiederholen der Schritte c) bis f) bis sämtliche Spikelöcher (1) des Laufstreifens mit Spikes versehen sind.
The invention relates to a method for producing spikes, each having a spike pin (4) and a spike body (5), with the following successive steps:
a) forming at least in each case an undercut (3a) having spike holes (1) in the tread of a pneumatic vehicle tire during the vulcanization of the pneumatic vehicle tire in a vulcanization mold,
b) removing the pneumatic vehicle tire from the vulcanization mold,
c) filling a liquefied by heating thermoplastic Vulkanisates in at least one Spikeloch (1) and partial filling of the Spikelochs (1),
d) positioning a spike pin (4) in the thermoplastic vulcanizate,
e) filling the spike hole (1) with the liquefied thermoplastic vulcanizate while keeping the spike pin (4) in position,
f) releasing the spike pin (4),
g) repeating steps c) to f) until all of the stud holes (1) of the tread are provided with spikes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spikes, welche jeweils einen Spikepin und einen Spikekörper aufweisen.The invention relates to a method for producing spikes, each having a spike pin and a spike body.
Spikes werden üblicherweise durch eine Kombination aus Formschluss und Klemmung in den Spikelöchern des Laufstreifens von Fahrzeugluftreifen gehalten. Herkömmliche Spikes bestehen üblicherweise aus einem Spikekörper aus Aluminium oder Stahl, in welchem der über die Laufstreifenoberfläche vorstehende Spikepin, der aus Hartmetall besteht, gehalten ist.Spikes are usually held by a combination of positive engagement and clamping in the Spikelöchern the tread of pneumatic vehicle tires. Conventional spikes usually consist of a spike body made of aluminum or steel, in which the over the tread surface protruding spike pin, which consists of hard metal is held.
Werden Steine des Straßenbelags und insbesondere Splitt von Streugut in der Nähe eines konventionellen Spikes vom Reifen überrollt, so verformt sich das Profil im Laufstreifen sehr stark und „weicht“ zur Seite aus. Der fixierte, starre Spike kann dieser „Ausweichbewegung“ nicht folgen. Dadurch bildet sich ein Spalt zwischen Spike und Gummi, welcher somit die Ober- und Mantelfläche des Spikekörpers dem abrasiven Angriff der Steine aussetzt. Da Steine im Straßenbelag und Splitt üblicherweise eine höhere Härte als Aluminium und sogar als Stahl aufweisen, wird der Spikekörper sehr stark abgeschliffen, wodurch sich die Spikekörperhöhe und der Durchmesser des Spikekörpers verringern. Dies führt dazu, dass die Spikelochkanten einem schneidenden Abrieb ausgesetzt sind. Sie erodieren, wodurch sich der Spalt zwischen Spike und umliegender Gummimatrix vergrößert. Dies begünstigt das Eindringen von Sand und kleineren Steinen, wodurch der Spikekörperabrieb weiter beschleunigt wird. Als Folge davon reduzieren sich die seitlichen Haltekräfte auf den Spike, was zu einer Reduktion der Wintereigenschaften durch starkes Verkippen, im schlimmsten Fall zum Spikeverlust, führtIf stones of the road surface and in particular grit of spreading material are rolled over by the tire in the vicinity of a conventional spike, then the profile deforms very much in the tread and "deviates" to the side. The fixed, rigid spike can not follow this "evasive movement". This creates a gap between spike and rubber, which thus exposes the top and lateral surface of the spike body to the abrasive attack of the stones. Since stones in the road surface and grit usually have a higher hardness than aluminum and even as steel, the spike body is very sharply ground, thereby reducing the spike height and the diameter of the spike body. This leads to the fact that the Spikelochkanten are exposed to a cutting abrasion. They erode, increasing the gap between the spike and the surrounding rubber matrix. This favors the penetration of sand and smaller stones, which further accelerates spike body abrasion. As a result, the lateral holding forces on the spike are reduced, which leads to a reduction of the winter properties due to heavy tilting, in the worst case to spike loss
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, Spikekörper aus nicht-metallischen Materialien zu fertigen. Aus der
Aus der
Aus der
Spikes, bei welchen der Spikepin und/oder der Fußflansch zumindest abschnittsweise in einen Gummimantel bzw. in Gummimaterial integriert ist bzw. sind, sind beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Spikes zur Verfügung zu stellen, mit welchem Spikes aus nicht-metallischen Spikekörpern herstellbar sind, die die Vorteile von Spikekörpern aus Gummi aufweisen und welches eine besonders dauerhaltbare Verankerung der Spikes im Laufstreifen von Fahrzeugluftreifen sicherstellt.The invention has for its object to provide a simple method for the production of spikes, with which spikes of non-metallic spiky bodies can be produced, which have the advantages of spiky bodies made of rubber and which is a particularly durable anchorage of the spikes in the tread of pneumatic vehicle tires ensures.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches folgende nacheinander ablaufende Schritte aufweist:
- a) Ausformen von jeweils zumindest einen Hinterschnitt aufweisenden Spikelöchern im Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens während der Vulkanisation des Fahrzeugluftreifens in einer Vulkanisationsform,
- b) Entnehmen des Fahrzeugluftreifens aus der Vulkanisationsform,
- c) Einfüllen eines durch Erhitzen verflüssigten thermoplastischen Vulkanisates in zumindest ein Spikeloch und partielles Befüllen des Spikeloches,
- d) Positionieren eines Spikepins im thermoplastischen Vulkanisat,
- e) Anfüllen des Spikelochs mit dem verflüssigten thermoplastischen Vulkanisat während der Spikepin in seiner Position gehalten wird,
- f) Freigeben des Spikepins,
- g) Wiederholen der Schritte c) bis f) bis sämtliche Spikelöcher des Laufstreifens mit Spikes versehen sind.
- a) molding of each at least one undercut having bead holes in the tread of a pneumatic vehicle tire during vulcanization of the pneumatic vehicle tire in a vulcanization mold,
- b) removing the pneumatic vehicle tire from the vulcanization mold,
- c) filling a liquefied by heating thermoplastic Vulkanisates in at least one Spikeloch and partial filling of the Spikeloches,
- d) positioning a spike pin in the thermoplastic vulcanizate,
- e) filling the spike hole with the liquefied thermoplastic vulcanizate while keeping the spike pin in position,
- f) releasing the spike pin,
- g) repeating steps c) to f) until all the stud holes of the tread have spikes.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Spikekörper der Spikes direkt in den Spikelöchern des Laufstreifens erstellt werden. Dies erfolgt gemäß den Schritten c) bis f), bei welchen die Spikelöcher mit einem thermoplastischen Vulkanisat aufgefüllt werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren bilden die Spikelöcher daher Formkavitäten für das verflüssigte thermoplastische Vulkanisat, wodurch die Spikekörper in einer auf das jeweilige Spikeloch abgestimmten, optimalen und passgenauen Endform erstellt werden. Das thermoplastische Vulkanisat geht infolge seiner Zusammensetzung eine besonders dauerhaltbare Verbindung mit dem umgebenden Gummimaterial des Laufstreifens ein, sodass gemäß der Erfindung hergestellte Spikes auf besonders haltbare Weise im Laufsteifen verankert sind. Spikekörper aus diesem Material haben zu Spikekörpern aus Gummi sehr ähnliche Eigenschaften und weisen daher auch die Vorteile der Gummi-Spikekörper auf. Zusätzlich fallen bei der Fertigung der Spikekörper keine oder kaum Materialreste an. Die gemäß Schritt a) eingeformten Spikelöcher können durch einfachen Austausch der sogenannten Moldpins, welche an der Innenseite der Vulkanisationsform verankerte Stifte zum Ausformen der Spikelöcher sind, variabel verändert werden, wodurch die Gestalt des nachfolgend gefertigten Spikekörpers entsprechend gewählt werden kann. Dadurch ist es auch möglich, die Gestalt des Spikekörpers auf die Materialeigenschaften des jeweils eingesetzten thermoplastischen Vulkanisates abzustimmen und derart den Spikesitz weiter zu verbessern.A special feature of the method according to the invention is that the spike bodies of the spikes are created directly in the spikelet holes of the tread. This is done according to steps c) to f), in which the spike holes are filled with a thermoplastic vulcanizate. In the method according to the invention, the spike holes therefore form mold cavities for the liquefied thermoplastic vulcanizate, as a result of which the spike bodies are created in an optimum and accurately fitting final shape adapted to the respective spike hole. Due to its composition, the thermoplastic vulcanizate forms a particularly durable connection with the surrounding rubber material of the tread, so that spikes made according to the invention are anchored in the running stiffener in a particularly durable manner. Spiked bodies made of this material have very similar properties to rubber spiked bodies and therefore also have the advantages of rubber spike bodies. In addition, no or hardly any remnants of material accumulate during the production of the spiked bodies. The molded according to step a) Spikelöcher can be varied by simply replacing the so-called Moldpins, which are anchored to the inside of the vulcanization mold pins for forming the Spikelöcher, whereby the shape of the subsequently manufactured spike body can be selected accordingly. As a result, it is also possible to match the shape of the spike body to the material properties of the thermoplastic vulcanizate used in each case and thus to further improve the spike seat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird in Schritt a) der zumindest eine Hinterschnitt an einer rillenartig umlaufenden Verbreiterung des Spikelochs ausgebildet. Durch solche Hinterschnitte wird ein besonders fester Formschluss zwischen dem gebildeten Spikekörper und dem Spikeloch erzielt, wodurch eine besonders haltbare Verankerung des Spikes im Laufstreifen sichergestellt istt.According to a preferred embodiment variant, in step a), the at least one undercut is formed on a groove-like widening of the spikelet hole. By such undercuts, a particularly tight fit between the spike body formed and the Spikeloch is achieved, whereby a particularly durable anchoring of the spike is ensured in the tread.
Es ist bevorzugt, wenn die Schritte c) bis f) an mehreren Spikelöchern des Laufstreifens gleichzeitig durchgeführt werden. Die Produktivität des Verfahrens wird dadurch deutlich erhöht. Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante werden die Schritte c) bis f) an Spikelöchern des Laufstreifens nacheinander durchgeführt.It is preferred if steps c) to f) are performed simultaneously on a plurality of body holes of the tread. The productivity of the process is thereby significantly increased. According to an alternative embodiment, steps c) to f) are carried out successively on the sprocket holes of the tread.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das thermoplastische Vulkanisat, welches in Schritt c) in zumindest ein Spikeloch gefüllt wird, zumindest ein Thermoplast aus der Gruppe Polyurethan, Polypropylen, Polystyrol, Polyamid oder Acrylnitril-Butadien-StyrolCopolymer aufweist. Diese Thermoplaste zeigen eine sehr gute Verträglichkeit mit dem Gummimaterial des Laufstreifens, sodass das thermoplastische Vulkanisat mit dem Laufstreifen eine sehr gute Verbindung eingehen kann.It is particularly preferred if the thermoplastic vulcanizate, which is filled in step c) in at least one Spikeloch, at least one thermoplastic from the group polyurethane, polypropylene, polystyrene, polyamide or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer. These thermoplastics show a very good compatibility with the rubber material of the tread, so that the thermoplastic vulcanizate with the tread can make a very good connection.
In diesem Zusammenhang ist besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante das thermoplastische Vulkanisat, welches in Schritt c) in zumindest ein Spikeloch gefüllt wird, ein Elastomer aufweist, welchem eine Kautschukmischung zu Grunde liegt, die als Kautschuk(e) zumindest einen der Kautschuke aus der Gruppe Naturkautschuk, synthetisches Polyisopren, Polybutadien, Styrol-Butadien-Kautschuk und Nitril-Butadien-Kautschuk enthält.In this context, it is particularly advantageous if, according to a further preferred embodiment variant, the thermoplastic vulcanizate which is filled in at least one spike hole in step c) comprises an elastomer which is based on a rubber mixture containing at least one of the rubbers as rubber (e) from the group of natural rubber, synthetic polyisoprene, polybutadiene, styrene-butadiene rubber and nitrile-butadiene rubber.
Das Verfahren erfolgt auf besonders rationelle Weise, wenn das Positionieren des Spikepins gemäß Schritt d) und das Halten des Spikepins gemäß Schritt e) von derselben Setzeinrichtung ausgeführt werden.The method is carried out in a particularly rational manner if the positioning of the spike pin according to step d) and the holding of the spike pin according to step e) are carried out by the same setting device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante weist der Spikepin, welcher in Schritt d) positioniert wird, zumindest ein, insbesondere ein ihn umlaufendes, vorsprungartig ausgeführtes Verankerungselement auf. Solche Spikepins werden im Zuge des Verfahrens besonders fest im aushärtenden thermoplastischen Vulkanisat verankert.According to a further preferred embodiment variant, the spike pin, which is positioned in step d), has at least one anchoring element, in particular a circumferential, protrusion-like design. Such spike pins are anchored particularly firmly in the curing thermoplastic vulcanizate in the course of the process.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das zumindest eine Verankerungselement des Spikepins, welcher in Schritt d) positioniert wird, aus Metall, insbesondere aus Aluminium, oder aus Hartmetall besteht. Spikes mit Spikepins mit Verankerungselementen aus Aluminium weisen gegenüber Splikepins mit Verankerungselementen aus Hartmetall ein geringeres Gewicht auf.It is also advantageous if the at least one anchoring element of the spike pin, which is positioned in step d), consists of metal, in particular of aluminum, or of hard metal. Spike spikes with aluminum anchoring elements have a lower weight compared to splike pins with cemented carbide anchoring elements.
Dabei ist es ferner auch von Vorteil, wenn der Spikepin, welcher in Schritt d) positioniert wird, mit, insbesondere umlaufenden, Einkerbungen versehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Spikepin, welcher in Schritt d) positioniert wird, zumindest abschnittsweise eine wellen- oder zickzackförmige Außenkontur aufweisen.It is also advantageous if the spike pin, which is positioned in step d), is provided with, in particular circumferential, notches. Alternatively or additionally, the spike pin, which is positioned in step d), at least in sections have a wave-shaped or zigzag-shaped outer contour.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens wird der Spikepin vor Schritt d) mit einem Haftvermittler beschichtet. Dadurch ist der Halt des Spikepins im aushärtenden thermoplastischen Vulkanisat zusätzlich verbessert.According to a further preferred variant of the method, the spike pin is coated with an adhesion promoter before step d). This is the stop of the spike pin in the curing thermoplastic vulcanizate additionally improved.
Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen mit Spikelöchern, welche mit erfindungsgemäß hergestellten Spikes bestückt sind. Die aus einem thermoplastischen Vulkanisat bestehenden Spikekörper weisen eine besonders gute Abriebbeständigkeit auf. Insbesondere ist die Abriebbeständigkeit des Spikekörpers zu jener des Gummimaterials des Laufstreifens sehr ähnlich, sodass Laufstreifen und Spikekörper in ähnlichem Ausmaß abreiben.The invention further relates to a pneumatic vehicle tire having a tread with spikelöchern which are equipped with spikes made according to the invention. The existing of a thermoplastic vulcanizate spike body have a particularly good abrasion resistance. In particular, the abrasion resistance of the spike body is very similar to that of the rubber material of the tread, so that treads and spiked bodies rub off to a similar extent.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigenFurther features, advantages and details of the invention will now be described with reference to the drawing, which schematically illustrates an embodiment of the invention. Show
Die Figuren zeigen einen Teilquerschnitt eines Laufstreifens mit einem radialen Längsschnitt eines Spikelochs
Wie der Pfeil
Während die erwähnte Setzeinrichtung den Spikepin
Das thermoplastische Vulkanisat ist ein Blend aus zumindest einem Thermoplast und einem Elastomer, wobei der Thermoplast eine kontinuierliche Phase und das Elastomer eine in diesem fein verteilte disperse Phase bildet. In einem thermoplastischen Vulkanisat sind daher Elastomerpartikel vom Thermoplast umgeben. Bei der Herstellung von thermoplastischen Vulkanisaten wird zumindest ein Kautschuk mit einem Thermoplast reaktiv compoundiert, wobei die sich bildende Kautschukmischung phasenselektiv vernetzt wird, sodass sich aus dieser das Elastomer bildet. Die Herstellung erfolgt bevorzugter Weise in einem Scherfeld („dynamische Vulkanisation“). Der die kontinuierliche Phase bildende Thermoplast ist schmelzbar, sodass das thermoplastische Vulkanisat beispielsweise mittels Spritzguss verarbeitbar ist.The thermoplastic vulcanizate is a blend of at least one thermoplastic and one elastomer, wherein the thermoplastic forms a continuous phase and the elastomer forms a finely dispersed disperse phase therein. In a thermoplastic vulcanizate therefore elastomer particles are surrounded by the thermoplastic. In the production of thermoplastic vulcanizates, at least one rubber is reactive compounded with a thermoplastic, wherein the forming rubber mixture is crosslinked in a phase-selective manner, so that the elastomer is formed from this. The preparation is preferably carried out in a shear field ("dynamic vulcanization"). The continuous phase forming thermoplastic is meltable, so that the thermoplastic vulcanizate is processable for example by injection molding.
Der Thermoplast ist bzw. enthält insbesondere zumindest ein Thermoplast aus der Gruppe Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyamid (PA) oder AcrylnitrilButadien-Styrol-Copolymer (ABS). Die Kautschukmischung des Elastomers enthält als Kautschuk zumindest einen Kautschuk aus der Gruppe Naturkautschuk (NR), synthetisches Polyisopren (IR), Polybutadien (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR).The thermoplastic is or contains in particular at least one thermoplastic from the group polyurethane (PU), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyamide (PA) or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS). The rubber composition of the elastomer contains at least one rubber from the group of natural rubber (NR), synthetic polyisoprene (IR), polybutadiene (BR), styrene-butadiene rubber (SBR) and nitrile-butadiene rubber (NBR).
Die Erfindung ist auf das beschriebene Ausführungsbeispiel nicht beschränkt.The invention is not limited to the embodiment described.
Vorzugsweise wird der Spikepin vor dem Einsetzen in das in das Spikeloch gefüllte thermoplastische Vulkanisat mit einem Haftvermittler, beispielsweise mit Chemosil ®, beschichtet. Solche Beschichtungen verbessern in bekannter Weise die Verbindung des Spikepins
Ferner können die in den Laufstreifen eingeformten Spikelöcher einen von dem beschriebenen Längsschnitt abweichenden Längsschnitt aufweisen sowie vor allem mit mehreren in radialer Richtung übereinander ausgebildeten Hinterschnitten, beispielsweise an rillenartig umlaufenden Verbreiterungen und dergleichen, versehen sein. Der Spikepin kann mehrere, vorzugsweise ihn umlaufende, Verankerungselemente aufweisen, ferner mit einer Vielzahl ringförmig umlaufender Einkerbungen oder dergleichen versehen sein sowie abschnittsweise eine wellen- oder zickzackförmige Außenkontur aufweisen. Die Verankerungselemente bestehen insbesondere aus dem Material des Spikepins oder einem anderen Metall, vorzugsweise Aluminium.Furthermore, the molded into the tread spikelet may have a deviating from the described longitudinal section longitudinal section and especially with a plurality in the radial direction formed one above the other Undercuts, for example, on groove-like circumferential broadening and the like, be provided. The spike pin may have a plurality of, preferably encircling, anchoring elements, further provided with a plurality of annular circumferential notches or the like as well as sections having a wave or zigzag outer contour. The anchoring elements consist in particular of the material of the spike pin or another metal, preferably aluminum.
Bevorzugter Weise werden sämtliche im Laufstreifen eines Fahrzeugreifens ausgebildete Spikelöcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Spikes versehen.Preferably, all spikelet holes formed in the tread of a vehicle tire are provided with spikes according to the method of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- SpikelochSpike hole
- 22
- Lochabschnitthole section
- 33
- Verbreiterungwidening
- 3a3a
- Hinterschnittundercut
- 44
- SpikepinSpikepin
- 4a4a
- Verankerungselementanchoring element
- 55
- SpikekörperSpike body
- P1 P 1
- Pfeilarrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2202373 A1 [0004]DE 2202373 A1 [0004]
- DE 1579111 A1 [0005]DE 1579111 A1 [0005]
- DE 102010015939 A1 [0006]DE 102010015939 A1 [0006]
- WO 2017/088995 A1 [0007]WO 2017/088995 A1 [0007]
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-
2017
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