DE102018216542A1

DE102018216542A1 - Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens aufweisend ein Verstärkungsprofil

Info

Publication number: DE102018216542A1
Application number: DE102018216542.4A
Authority: DE
Inventors: Arne Buchholz; Thomas Müller-Wilke; Lutz Finger
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-02

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens (1) aufweisend ein Verstärkungsprofil (5).Aufgabe ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Verstärkungsprofil auf einfachere Weise hergestellt werden kann.Dies wird erreicht durch ein Verfahren aufweisend zumindest die folgenden Schritte:a) Bereitstellen eines vulkanisierten Fahrzeugluftreifens (1) aufweisend zumindest eine einen Reifeninnenraum (100) mitbegrenzende innere Oberfläche (11) einer Innenschicht (2) als eine Trägerfläche (11),b) Aufbereitung der Trägerfläche (11) mit Aufbereitungsmitteln (12),c) Automatisiertes Aufbringen von Füllmaterial (17) auf die Trägerfläche (11) zumindest in einem Bereich einer Seitenwand (3) des Fahrzeugluftreifens,wobei mit einer Aufbringungs-Vorrichtung (9) und dem Füllmaterial (17) eine neue Materialschicht auf die Trägerfläche (11) aufgebaut wird,wobei mit dem Füllmaterial ein Verstärkungsprofil (5) gebildet oder mitgebildet wirdd) Stoffschlüssiges Verbinden des Füllmaterials (17) mit dem kontaktierenden Material der Trägerfläche,e) Fertigstellen des Fahrzeugreifens mit weiteren Schritten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens aufweisend ein Verstärkungsprofil
Ein üblicher Fahrzeugluftreifen, insbesondere in radialer Bauart, weist einen profilierten Laufstreifen, einen mehrlagigen Gürtelverband, eine weitgehend luftundurchlässige Innenschicht, eine zumindest einlagig ausgeführte Karkasse, welche um Wulstkerne und Wulstprofile in Wulstbereichen geführt ist, und Seitenwände auf.
Es ist bekannt, derartige Fahrzeugreifen mit komplexen Reifenbaumaschinen herzustellen. Der Reifenrohling wird zunächst mit Hilfe von Reifenbautrommeln zu einem Reifenrohling vervollständigt. Anschließend erfolgt eine Reifenvulkanisation, bei der das Reifenprofil mit Profilsegmenten in den Laufstreifen geprägt wird.
Bekannt sind Fahrzeugluftreifen, die zumindest im Bereich der Seitenwände zwischen der Innenschicht und der Karkasse jeweils ein Seitenwand-Verstärkungsprofil aufweisen. Derartige Fahrzeugluftreifen sind in der Lage, bei einem plötzlichen Druckverlust auf eine gewisse Zeit bzw. über eine gewisse Laufleistung selbsttragend zu erhalten, so dass eine Weiterfahrt möglich ist.
Allerdings wirkt sich das zusätzliche Verstärkungsprofil auf die gesamte Konstruktion des Reifens aus, wodurch die Herstellung eines solchen Reifens aufwändig und kostenintensiv ist. Zudem ist ein Nachrüsten eines konventionellen Reifens mit einem derartigen Seitenwand-Verstärkungsprofil nicht möglich.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Verstärkungsprofil auf einfachere Weise hergestellt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellen eines vulkanisierten Fahrzeugluftreifens aufweisend zumindest eine einen Reifeninnenraum mitbegrenzende innere Oberfläche einer Innenschicht,
b) Aufbereitung der inneren Oberfläche mit Aufbereitungsmitteln,
c) Automatisiertes Aufbringen von Füllmaterial auf die innere Oberfläche zumindest in einem Bereich einer Seitenwand des Fahrzeugluftreifens, wobei mit einer Aufbringungs-Vorrichtung und dem Füllmaterial eine neue Materialschicht auf die innere Oberfläche aufgebaut wird, wobei mit dem Füllmaterial ein Verstärkungsprofil gebildet oder mitgebildet wird
d) Stoffschlüssiges Verbinden des Füllmateriales mit dem kontaktierenden Material der inneren Oberfläche der Innenschicht,
e) Fertigstellen des Fahrzeugreifens mit weiteren Schritten.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auf einfachere Weise Fahrzeugreifen mit einem Verstärkungsprofil bereitgestellt werden können. Das Verstärkungsprofil kann in einen bereits hergestellten konventionellen Fahrzeugluftreifen nachträglich eingebracht werden. Die Reifenkonstruktion und der Reifenherstellungsprozess an sich müssen hierfür nicht geändert werden. Für das Verfahren kann in Schritt a) ein neuer Fahrzeugluftreifen bereitgestellt werden. Es kann in Schritt a) aber auch ein bereits gefahrener Fahrzeugluftreifen bereitgestellt werden und mit dem Verstärkungsprofil nachgerüstet werden.
Mit dem neuen Verfahren kann das Verstärkungsprofil auch individuell nach bestimmten Kundenwünschen oder Anforderungsprofilen ausgelegt werden.
So kann zum Beispiel vorgegeben werden, für welche Belastungen das Verstärkungsprofil ausgelegt sein soll.
Bei der Herstellung würde dann berücksichtigt, dass das Füllmaterial Materialeigenschaften besitzt, die entsprechend dieser Belastungen ausgelegt sind. Auch die Geometrie und/oder die Anordnung des Verstärkungsprofils kann dahingehend ausgelegt sein. Z.B. würde für ein auf geringe Belastungen ausgelegtes Verstärkungsprofil die innere Oberfläche auf einer geringeren radialen Erstreckung mit einer oder mehreren Materialschichten beaufschlagt werden als bei einem auf größere Belastungen ausgelegtes Verstärkungsprofil.
Zweckmäßig ist es, wenn der Fahrzeugluftreifen auf seinen beiden axialen Seiten ein solches Verstärkungsprofil aufweist.
Das Verfahren kann iterativ erfolgen, so dass mehrere Materialschichten zum Verstärkungsprofil beitragen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass zumindest Schritt c), bevorzugt Schritt b) und c) oder Schritt c) und d), besonders bevorzugt Schritt b) bis d), ein- oder mehrmals wiederholt wird/werden, wobei die Trägerfläche ganz oder teilweise durch eine dem Reifeninnenraum zugewandte Oberfläche von in einem vorangegangenen Schritt c) aufgebrachtem Füllmaterial gebildet wird. Hierdurch ist das Erreichen einer gewünschten Materialstärke ermöglicht. Durch gezielte Positionierung der Materialschichten ist eine gewünschte Variation der Materialstärke, insbesondere in radialer Richtung, ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Schritt e) ein Fahrzeugluftreifen mit einem Verstärkungsprofil bereitgestellt wird, wobei das Verstärkungsprofil radial zwischen einem Wulstkern und einem Gürtelpaket seine größte Materialstärke aufweist. Hierdurch ist eine verbesserte Stützwirkung in diesem im Pannenlauf stark beanspruchten Bereich bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz erwirkt. Das Verstärkungsprofil kann dabei eine sich zu seinen radialen Enden hin verjüngende Form aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt c) das Füllmaterial ein Thermoplast-Material umfasst, wobei das Thermoplast-Material bei Schritt d) erstarrt und sich dem kontaktierenden Material der Trägerfläche, insbesondere dem kontaktierenden Material der inneren Oberfläche, stoffschlüssig verbindet.
Thermoplast-Material eignet sich besonders für ein Verstärkungsprofil im Reifeninnenraum. Das Material lässt sich im fluiden Zustand verarbeiten und härtet anschließend von selber wieder aus.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt c) das Füllmaterial ein Thermoplasthybrid mit Gummipartikeln umfasst, wobei das Thermoplasthybrid mit Gummipartikeln bei Schritt d) erstarrt und sich dem kontaktierenden Material der Trägerfläche, insbesondere dem kontaktierenden Material der inneren Oberfläche, stoffschlüssig verbindet. Das Thermoplasthybrid mit Gummipartikeln weist sehr ähnliche Materialeigenschaften wie das Gummimaterial von Reifenbauteilen auf.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt c) das Füllmaterial ein thermoplastisches Vulkanisat umfasst, wobei das thermoplastisches Vulkanisat bei Schritt d) erstarrt und sich dem kontaktierenden Material der Trägerfläche, insbesondere dem kontaktierenden Material der inneren Oberfläche, stoffschlüssig verbindet. Das thermoplastische Vulkanisat ist unter Temperatureinwirkung verformbar und hierdurch mittels der Aufbringungs- Vorrichtung aufbringbar härtet bei Abkühlung von selbst wieder aus.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt b) ein automatisiertes Aufrauen der Trägeroberfläche, insbesondere der inneren Oberfläche, erfolgt.
Das Aufrauen kann mechanisch oder chemisch erfolgen. Durch das Aufrauen der Oberfläche wird das Anhaften von dem Füllmaterial wesentlich verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt b) ein automatisiertes Auftragen eines Haftvermittlers auf die Trägerfläche, insbesondere die innere Oberfläche, erfolgt. Der Haftvermittler, der beispielsweise ein Lösungsmittel umfasst, verbessert die Haftungseigenschaften des aufzutragenden Füllmaterials.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt b) ein Erhitzen der Trägerfläche erfolgt. Hierdurch ist eine verbesserte Anbindung des Füllmaterials an die Trägerfläche, insbesondere die innere Oberfläche, ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt c) die Aufbringungs-Vorrichtung zumindest eine Vorrichtung zum Erwärmen des Füllmaterials und eine Düse umfasst, durch welche das Füllmaterial gepresst wird. Die Aufbringung des Füllmaterials kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, z.B. tröpfchenweise, erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt c) das Aufbringen des Füllmaterials mit einem Mini-Extruder erfolgt, der mit einem Roboterarm gesteuert wird.
Mit einem Mini-Extruder kann insbesondere unvulkanisiertes Gummimaterial einfach verarbeitet und auf Trägerfläche, insbesondere die innere Oberfläche, aufgetragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt c) das Füllmaterial automatisiert mit Infrarot- oder UV-Strahlung bestrahlt wird.
Bei der Verwendung von Thermoplast-Material wird mit der Infrarot-Strahlung der Aushärtungsprozess beschleunigt.
Wenn es sich bei dem Ausbesserungsmaterial um unvulkanisiertes Gummimaterial handelt, kann mit der Infrarot-Strahlung eine Vulkanisation des Gummimaterials erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vulkanisation in einer Autoklave erfolgt, wobei der Fahrzeugreifen in einem Heizkessel unter Einwirkung von Druck und Wärme vulkanisiert wird.
Dadurch kann der Einsatz einer Heizpresse entfallen.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:

1: ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens
2: einen Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Verstärkungsprofil.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens.
Bei dem schematisch dargestellten Fahrzeugluftreifen 1 handelt es sich um einen vulkanisierten Fahrzeugluftreifen, der eine einen Reifeninnenraum 100 mitbegrenzende innere Oberfläche 11 einer Innenschicht als eine Trägerfläche 11 aufweist. Es kann sich um einen Neureifen oder um einen gebrauchten Reifen handeln. Der Reifen weist einen profilierten Laufstreifen 21, einen mehrlagigen Gürtelverband 22, eine weitgehend luftundurchlässige Innenschicht 2, eine zumindest einlagig ausgeführte Karkasse 23, welche um Wulstkerne 24 in Wulstbereichen geführt ist, und Seitenwände 3 auf.
Die Figur zeigt schematisch die Herstellung des Fahrzeugluftreifens 1 aufweisend das Verstärkungsprofil mit dem neuen Verfahren.
Zunächst wird die innere Oberfläche 11 der Innenschicht 2 mit einer Aufrauvorrichtung 12 bearbeitet, um die Rauigkeit der inneren Oberfläche zu erhöhen und ggf. die oberste Materialschicht abzutragen. Nachfolgend würde ein automatisiertes Auftragen eines Haftvermittlers auf die innere Oberfläche 11 erfolgen. Bei dem Haftvermittler könnte es sich beispielsweise um ein Lösungsmittel handeln, welches die Anbindung des Füllmaterials verbessert.
Danach erfolgt das Auftragen des Füllmaterials auf die innere Oberfläche 11, welche als Trägerschicht 11 fungiert. Das Füllmaterial ist schematisch dargestellt und könnte beispielsweise über eine Dünnschichtextrusion in Form von dünnen Materialschichten aufgetragen werden. Bei der Aufbringungsvorrichtung für das Füllmaterial kann es sich beispielsweise um einen Miniextruder 9 handeln. Die Aufbringungs-Vorrichtung 9 kann auch zumindest eine Vorrichtung zur Erwärmung des Füllmaterials sowie eine Düse umfassen, durch welche das Füllmaterial 17 gepresst wird. Das Füllmaterial 17 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, insbesondere tröpfchenweise, aufgebracht werden.
Die Aufbringungs-Vorrichtung 9 kann mit einem Roboterarm 10 automatisiert über die Trägerschicht 11 verfahren werden. Der Roboterarm 10 ist flexibel in alle Richtungen verfahrbar. Alternativ oder zusätzlich kann der Reifen verfahrbar, schwenkbar und/oder rotierbar, insbesondere rotierbar, gelagert sein.
Das Füllmaterial 17 wird dabei zumindest in einem Bereich der Seitenwand 3, insbesondere radial zwischen dem Gürtelpaket 22 und dem Wulstkern 24, auf die Trägerfläche 11 aufgebracht.
Anschließend erfolgt ein stoffschlüssiges Verbinden des Füllmaterials mit dem kontaktierenden Material der Trägerfläche 11.
Das stoffschlüssige Verbinden könnte beispielsweise mit der Bestrahlungsvorrichtung 13 erfolgen, die das Füllmaterial mit Wärme beaufschlagt.
Denkbar ist beispielsweise das Füllmaterial mit Infrarot- oder UV-Strahlung zu bestrahlen. Für den Fall, dass das Füllmaterial eine Gummimischung ist, könnte mit diesem Vorgang eine Vulkanisation des Gummimaterials erfolgen.
Für den Fall, dass das Füllmaterial ein Thermoplast ist bzw. einen Thermoplasten umfasst, könnte mit der Bestrahlungsvorrichtung 13 das Aushärten des Materials unterstützt werden.
Einzelne oder mehrere Schritte des Verfahrens, insbesondere das Automatisierte Aufbringen von Füllmaterial auf die Trägerfläche 11, können ein oder mehrmals iterativ durchgeführt werden. Hierdurch können mehrere Materialschichten aufgebracht werden und der Querschnitt des Verstärkungsprofils beeinflusst werden.
Die 2 zeigt den Fahrzeugreifen aufweisend jeweils ein Verstärkungsprofil 5 pro Seitenwand in einer Querschnittansicht. Das Verstärkungsprofil 5 wurde jeweils mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Fahrzeugluftreifen 1 eingebracht. Das Verstärkungsprofil 5 ist zumindest in einem Bereich der Seitenwand 3 radial zwischen dem Gürtelpaket 22 und dem Wulstkern 24 angeordnet und weist dort seine größte Materialstärke auf. Der Querschnitt des Verstärkungsprofils 5 kann in Umfangsrichtung U konstant sein.
Bezugszeichenliste
(ist Teil der Beschreibung)

1: Fahrzeugreifen
2: Innenschicht
3: Seitenwand
5: Verstärkungsprofil
9: Aufbringungsvorrichtung für Füllmaterial (insb. Mini-Extruder)
10: Roboterarm
11: Trägerfläche
12: Aufrauvorrichtung
13: Bestrahlungsvorrichtung
17: Füllmaterial
21: Laufstreifen
22: Gürtelpaket
23: Karkasse
24: Wulstkern
100: Reifeninnenraum
rR: radiale Richtung
U: Umfangsrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens (1) aufweisend ein Verstärkungsprofil (5) mit zumindest den Schritten: a) Bereitstellen eines vulkanisierten Fahrzeugluftreifens (1) aufweisend zumindest eine einen Reifeninnenraum (100) mitbegrenzende innere Oberfläche (11) einer Innenschicht (2) als eine Trägerfläche (11), b) Aufbereitung der Trägerfläche (11) mit Aufbereitungsmitteln (12), c) Automatisiertes Aufbringen von Füllmaterial (17) auf die Trägerfläche (11) zumindest in einem Bereich einer Seitenwand (3) des Fahrzeugluftreifens, wobei mit einer Aufbringungs-Vorrichtung (9) und dem Füllmaterial (17) eine neue Materialschicht auf die Trägerfläche (11) aufgebaut wird, wobei mit dem Füllmaterial ein Verstärkungsprofil (5) gebildet oder mitgebildet wird d) Stoffschlüssiges Verbinden des Füllmaterials (17) mit dem kontaktierenden Material der Trägerfläche, e) Fertigstellen des Fahrzeugreifens mit weiteren Schritten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Schritt c), bevorzugt Schritt b) und c) oder Schritt c) und d), besonders bevorzugt Schritt b) bis d), ein- oder mehrmals wiederholt wird, wobei die Trägerfläche (11) ganz oder teilweise durch eine dem Reifeninnenraum zugewandte Oberfläche von in einem vorangegangenen Schritt c) aufgebrachtem Füllmaterial (17) gebildet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt e) ein Fahrzeugluftreifen mit einem Verstärkungsprofil (5) bereitgestellt wird, wobei das Verstärkungsprofil radial zwischen einem Wulstkern (24) und einem Gürtelpaket (22) seine größte Materialstärke aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt c) das Füllmaterial (17) ein Thermoplast-Material umfasst, wobei das Thermoplast-Material bei Schritt d) erstarrt und sich dem kontaktierenden Material der Trägerfläche (11), insbesondere dem kontaktierenden Material der inneren Oberfläche, stoffschlüssig verbindet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt c) das Füllmaterial (17) ein Thermoplasthybrid mit Gummipartikeln umfasst, wobei der Thermoplasthybrid bei Schritt d) erstarrt und sich dem kontaktierenden Material der Trägerfläche (11), insbesondere dem kontaktierenden Material der inneren Oberfläche, stoffschlüssig verbindet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt b) ein automatisiertes Aufrauen der Trägerfläche (11) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt b) ein automatisiertes Auftragen eines Haftvermittlers auf die Trägerfläche (11) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt b) ein Erhitzen der Trägerfläche (11) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt c) die Aufbringungs-Vorrichtung (9) zumindest eine Heizung zur Erwärmung des Füllmaterials und eine Düse umfasst, durch welche das Füllmaterial gepresst wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt c) das Aufbringen des Füllmaterials (17) mit einem Mini-Extruder (9) erfolgt, der mit einem Roboterarm (10) gesteuert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt d) das Füllmaterial (17) automatisiert mit Infrarot- oder UV-Strahlung bestrahlt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vulkanisation in einer Autoklave erfolgt, wobei der Fahrzeugluftreifen in einem Heizkessel unter Einwirkung von Druck und Wärme vulkanisiert wird.