DE10210028B4

DE10210028B4 - Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes

Info

Publication number: DE10210028B4
Application number: DE10210028A
Authority: DE
Inventors: Heinz Frosch
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: DE10210028A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes, insbesondere von Bombierbälgen, das mindestens zwei Vulkanisationsstufen umfasst, wobei bestimmte Stellen des Kautschukproduktes in der zweiten Vulkanisationsstufe miteinander verbunden werden, wobei
– mindestens einer der in der zweiten Vulkanisationsstufe zu verbindenden Stellen (6,7) des Kautschukproduktes vor der ersten Vulkanisationsstufe mit mindestens einer Materiallage (4,5) abgedeckt wird,
– das Kautschukprodukt mit der Materiallage (4,5) in der ersten Vulkanisationsstufe vulkanisiert wird,
– die Materiallage vor der zweiten Vulkanisationsstufe von mindestens einer der in der zweiten Vulkanisationsstufe zu verbindenden Stellen (6,7) abgezogen wird
– die zu verbindenden Stellen (6,7) übereinander angeordnet werden und in der zweiten Vulkanisationsstufe die Verbindung dieser Stellen (6,7) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materiallage (4,5) eine gewebeartige Struktur aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes, insbesondere von Bombierbälgen, das mindestens zwei Vulkanisationsstufen umfasst, wobei bestimmte Stellen des Kautschukproduktes in der zweiten Vulkanisationsstufe miteinander verbunden werden.

Bombierbälge werden u.a. bei der Herstellung von Fahrzeugluftreifen oder -luftfedern eingesetzt. Die Bombierbälge zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich auf Grund eines elastischen Hohlraums wie ein Balg aufblasen lassen und sich hinterher wieder in ihre Ausgangsform zurückverformen. Für die Herstellung eines solchen Hohlraums sind u.a. zwei Vulkanisationsstufen notwendig. Bei einem Seitenbombierbalg, der ein Herstellungsmittel für Fahrzeugluftreifen darstellt, wird zunächst eine Kautschuklage auf eine Aufbautrommel aufgewickelt und in einer ersten Vulkanisationsstufe vulkanisiert. Nach dieser Vulkanisation erfolgt eine Zwischenverarbeitung, bei der die Kautschuklage mit Befüllungsöffnungen versehen und für die zweite Vulkanisationsstufe vorbereitet wird. In der zweiten Vulkanisationsstufe sollen nur die beiden gegenüberliegenden Endbereiche der Kautschuklage miteinander verbunden werden, damit auf diese Weise der Hohlraum für den Seitenbombierbalg geschaffen wird. Die beiden zu verbindenden Stellen der Kautschuklage müssen manuell vor der zweiten Vulkanisationsstufe mechanisch, beispielsweise mit einem rotierenden Werkzeug, aufgeraut werden, um die Oberfläche von einer Oxidschicht zu befreien, die die Hafteigenschaften der Verbindung bedeutend verschlechtern würde. Ferner wird durch das Aufrauen eine frische porige Oberfläche geschaffen, die die erzielten Hafteigenschaften der Verbindung erheblich verbessert. Nach dem Aufrauprozess werden die zu verbindenden Stellen übereinander gelegt, wobei optional zwischen diesen Stellen eine zusätzliche unvulkanisierte Kautschuklage bzw. eine sogenannte Bindeplatte angeordnet werden kann. Diese Bindeplatte verbessert die Hafteigenschaften der herzustellenden Verbindung. Anschließend erfolgt nach dem Aufbringen einer herkömmlichen Bandage die zweite Vulkanisationsstufe, bei der die zu verbindenden Stellen stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Das mechanische Aufrauen wird ebenfalls bei sogenannten MMP-Reifen (Modular-Manufacturing-Process) eingesetzt, bei denen der Reifenaufbau ebenfalls in zwei Vulkanisationsstufen erfolgt. In der EP 0 729 825 A2 ist ein entsprechendes Verfahren offenbart.

Die DE 203 26 36 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens mit zwei nacheinander folgenden Vulkanisationsstufen. Bei diesem Verfahren wird in der zweiten Vulkanisationsstufe der Laufstreifen mit dem restlichen Teil des Reifens verbunden. Die DE 195 49 502 C2 zeigt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens mit zwei Vulkanisationsstufen. Der Reifenaufbauprozess setzt sich aus zwei getrennten Verfahrensteilen A und B zusammen, wobei beim Verfahrensteil B der Reifen mit einem Laufstreifen versehen wird. Die DE 695 15 594 T2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Bombierbalges zur Herstellung von Luftreifen. Bei diesem Verfahren wird der vulkanisierte Bombierbalg mit einer Trennmittelschicht versehen.

Einwesentlicher Nachteil ergibt sich bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren durch den Prozess des mechanischen Aufrauens nach der ersten Vulkanisationsstufe. Dieser mechanische Aufrauprozess wird manuell durchgeführt und ist dadurch mit einem hohen Zeit-, Arbeits- sowie -Kostenaufwand verbunden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass nach dem Aufrauen der entstandene Raustaub aufwendig entfernt werden muss. Ferner erhält man durch das mechanische Aufrauen nur eine ungleichmäßig aufgeraute Oberfläche und eine variierende Materialdicke an den entsprechenden Stellen der Kautschuklage. Diese Umstände verringern die Hafteigenschaften der Verbindung und führen außerdem dazu, dass die Fertigungsgenauigkeit des herzustellenden Bombierbalges abnimmt. Die Fertigungsungenauigkeit der Bombierbälge hat wiederum zur Folge, dass dadurch die Qualität der zu fertigenden Reifen beeinträchtigt wird, die beispielsweise den Reifenrundlauf betrifft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes zu schaffen, bei dem das manuelle mechanische Aufrauen entfällt, die herzustellende Verbindung eine hohe Festigkeit aufweist und das herzustellende Kautschukprodukt eine hohe Fertigungsgenauigkeit besitzt.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das neue Verfahren der manuelle mechanische Aufrauprozess vollständig entfallen kann. Nach dem Abziehen der Materiallage vor der zweiten Vulkanisationsstufe weist die Kautschuklage eine frische porige Oberfläche an den zu verbindenden Stellen auf, die ähnliche Eigenschaften wie beim mechanischen Aufrauen besitzt. Durch den Wegfall des mechanischen Aufrauprozesses wird eine erhebliche Arbeits-, Zeit- und -Kostenersparnis erzielt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass mit diesem neuen Verfahren eine gleichmäßige Oberfläche mit einer konstanten Materialschichtdicke im Bereich der zu verbindenden Stellen erreicht wird. Dadurch erhält man ein Kautschukprodukt mit einer hohen Fertigungsgenauigkeit, das geometrisch exakte Abmessungen besitzt. Bei der Herstellung von Seitenbombierbälgen für die Fertigung von Reifen werden dadurch die Reifenrundlaufwerte der herzustellenden Reifen erheblich verbessert. Des Weiteren ist mit diesem Verfahren eine gegenüber einem herkömmlichen Verfahren um mindestens 20 % höhere Festigkeit der Verbindung möglich, wie u.a. durch Festigkeitsexperimente gezeigt werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materiallage aus Kunststoff besteht. Kunststoff besitzt den Vorteil, dass die Materiallage keine feste Verbindung mit der Kautschuklage eingeht und sie sich von der vulkanisierten Kautschuklage nach der ersten Vulkanisationsstufe einfach abziehen lässt.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materiallage aus einem hitzebeständigen Werkstoff besteht. Der hitzebeständige Werkstoff verhindert eine thermische Zersetzung der Materiallage auf Grund der hohen Temperaturen, die bei der Vulkanisation vorliegen. Eine thermische Zersetzung der Materiallage würde ggf. das Ablösen der Materiallage nach der ersten Vulkanisationsstufe bedeutend erschweren.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materiallage eine hohe Materialdichte aufweist, die für Kautschuk weitgehend undurchlässig ist. Die hohe Materialdichte der Materiallage verhindert, dass Kautschuk durch die Materiallage hindurchdringen kann und dadurch das Abziehen der Materiallage nach der ersten Vulkanisationsstufe erschwert würde.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materiallage eine regelmäßige dreidimensionale Oberflächenstruktur aufweist. Eine solche Oberflächenstruktur führt zu einer aufgeprägten dreidimensionalen Oberflächenstruktur auf den zu verbindenden Stellen der Kautschuklage. Die auf diese Weise erzeugte größere Oberfläche, bezogen auf die Fläche der zu verbindenden Stelle, verbessert die Festigkeitseigenschaften der Verbindung der Kautschuklage.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materiallage eine dreidimensionale Oberflächenstruktur mit einem diamant-, rechteck- oder rautenförmigen Muster aufweist. Mit diesen unterschiedlichen Mustern lassen sich die Festigkeitseigenschaften der Verbindung des Kautschukproduktes gezielt beeinflussen.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden gegenüberliegenden zu verbindenden Stellen jeweils mit einer Materiallage vor der ersten Vulkanisationsstufe abgedeckt werden. Auf diese Weise wird die Festigkeit der Verbindung des Kautschukproduktes wesentlich erhöht, da damit auch die gegenüberliegende zu verbindende Stelle eine frische porige Oberfläche aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zu verbindenden Stellen des Kautschukproduktes nach dem Abziehen der Materiallagen mit einer Haftlösung benetzt werden. Die Haftlösung wirkt wie ein zusätzliches Klebemittel und verbessert dadurch die Festigkeit der Verbindung des Kautschukproduktes.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Abziehen der Materiallagen eine zusätzliche Verbindungslage zwischen den zu verbindenden Stellen des Kautschukproduktes angeordnet wird. Die zusätzliche Verbindungslage ist ein Bindeglied zwischen den zu verbindenden Stellen. Sie dient ebenfalls dazu, die Festigkeit der Verbindung des Kautschukproduktes zu erhöhen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 einen Herstellungsschritt nach dem Auflegen der Polyamidbänder auf die zu verbindenden Stellen des Seitenbombierbalges,
2 den Seitenbombierbalg nach der ersten Vulkanisationsstufe und nach dem Abziehen der Polyamidbänder von den zu verbindenden Stellen, und
3 den Seitenbombierbalg nach dem Umkrempeln der Kautschuklage.
Die 1 bis 3 zeigen einzelne Schritte beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren von Seitenbombierbälgen. Ein Seitenbombierbalg ist ein Herstellungsmittel, das bei der Herstellung von Reifen eingesetzt wird. Der Seitenbombierbalg dient dazu, die Seitenwände eines Reifens auf der Reifenkarkasse anzuordnen. Dazu dehnt er sich wie ein Blasebalg auseinander und drückt die Seitenwand mit einem hohen Anpressdruck gegen eine Seitenwand der Karkasse.
1 zeigt den Herstellungsschritt nach dem Auflegen der Polyamidbänder 4 und 5 auf die zu verbindenden Stellen 6 und 7 der unvulkanisierten Kautschuklage 2 des zu fertigenden Seitenbombierbalges. Als erstes wird die unvulkanisierte Kautschuklage 2 auf die Aufbautrommel 1 gewickelt, die rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 3 ist. Die Figuren zeigen eine Schnittdarstellung in einer Schnittebene der Rotationsachse 3. Zur Vereinfachung ist nur die obere Symmetriehälfte der Aufbautrommel 1 und der darauf aufgewickelten Lagen dargestellt. Die Abschnitte 13 und 14 der Kautschuklage 2 sind die Bereiche, die in der zweiten Vulkanisationsstufe miteinander verbunden werden sollen. Über die zu verbindenden Stellen 6 und 7 werden jeweils das linke Polyamidband 4 sowie das rechte Polyamidband 5 gewickelt und auf diese Weise abgedeckt. Anschließend wird der Abschnitt 8 der Kautschuklage 2 mit einer Trennlösung benetzt, die ein Aneinanderhaften in diesem Bereich der Kautschuklage 2 in der zweiten Vulkanisationsstufe verhindert. Die Polyamidbänder 4 und 5 werden nicht mit dieser Trennlösung benetzt. Danach wird die Kautschuklage 2 mit einer in der Figur nicht dargestellten Bandage eingewickelt, so wie es bei einer herkömmlichen Vulkanisation üblich ist. Der gesamte Verbund wird anschließend nach einem herkömmlichen Vulkanisationsverfahren vulkanisiert. Nach dieser ersten Vulkanisationsstufe wird die Bandage entfernt sowie die Polyamidbänder 6 und 7 abgezogen, die während der Vulkanisation mit der Kautschuklage 2 eine innige Verbindung eingegangen sind.
2 zeigt die vulkanisierte Kautschuklage nach dem Abziehen der Polyamidbänder 4 und 5. Beim Abziehen bleiben auf Grund der innigen Verbindung Grummipartikel an den Polyamidbändern 4 und 5 haften. Auf diese Weise weisen die zu verbindenden Stellen 6 und 7 eine porige frische Oberfläche mit einer regelmäßigen dreidimensionalen Struktur auf. Es ist nun eine direkte Weiterverarbeitung ohne das aufwendige mechanische Aufrauen möglich, welches beim herkömmlichen Herstellungsverfahren von Seitenbombierbälgen notwendig ist. Dazu werden zunächst die zu verbindenden Stellen 6 und 7 mit einer Haftlösung benetzt, die die Hafteigenschaften der Verbindung verbessern.
3 zeigt den Herstellungsschritt nach dem Umkrempeln der Kautschuklage 2. Vorher wird auf die zu verbindende Stelle 6 eine zusätzliche unvulkanisierte Verbindungslage 9 angeordnet, die ebenfalls als Bindeplatte bezeichnet wird. Beim Umkrempeln wird die zu verbindende Stelle 7 auf die gegenüberliegende Seite gelegt, so dass die Verbindungslage 9 zwischen den zu verbindenden Stellen 6 und 7 liegt. Die Bindeplatte 9 verbessert die Hafteigenschaften der Verbindung. Es ist jedoch denkbar, auf eine solche Bindeplatte zu verzichten. Anschließend erfolgt die zweite Vulkanisationsstufe, bei der die Verbindung der zu verbindenden Stellen 6 und 7 erfolgt. Der Abschnitt 10 der Kautschuklage 2 wird bei dieser zweiten Vulkanisationsstufe nicht verbunden, so dass sich die Lagen 11 und 12 der Kautschuklage 2 auseinander ziehen lassen. Beim Reifenaufrauprozess wird durch eine in der Figur nicht dargestellte Öffnung Luft in den Zwischenraum zwischen Lage 11 und 12 geblasen, so dass sich der Seitenbombierbalg auseinander dehnen kann. Das offenbarte Verfahren lässt sich überall dort einsetzen, wo ein Kautschukprodukt in einer zweiten Vulkanisationsstufe an bestimmten Stellen durch eine Vulkanisation verbunden werden soll.

1: Aufbautrommel
2: Kautschuklage
3: Rotationsachse
4: linkes Polyamidband
5: rechtes Polyamidband
6: zu verbindende Stelle (links)
7: zu verbindende Stelle (rechts)
8: Abschnitt der Kautschuklage, die mit Trennmittellösung benetzt wird
9: Verbindungslage
10: Abschnitt der Kautschuklage, die nicht verbunden wird
11: obere Lage des Seitenbombierbalges
12: untere Lage des Seitenbombierbalges
13: linker Abschnitt der zu verbindenden Stelle
14: rechter Abschnitt der zu verbindenden Stelle
15: Seitenbombierbalg

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes, insbesondere von Bombierbälgen, das mindestens zwei Vulkanisationsstufen umfasst, wobei bestimmte Stellen des Kautschukproduktes in der zweiten Vulkanisationsstufe miteinander verbunden werden, wobei – mindestens einer der in der zweiten Vulkanisationsstufe zu verbindenden Stellen (6,7) des Kautschukproduktes vor der ersten Vulkanisationsstufe mit mindestens einer Materiallage (4,5) abgedeckt wird, – das Kautschukprodukt mit der Materiallage (4,5) in der ersten Vulkanisationsstufe vulkanisiert wird, – die Materiallage vor der zweiten Vulkanisationsstufe von mindestens einer der in der zweiten Vulkanisationsstufe zu verbindenden Stellen (6,7) abgezogen wird – die zu verbindenden Stellen (6,7) übereinander angeordnet werden und in der zweiten Vulkanisationsstufe die Verbindung dieser Stellen (6,7) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallage (4,5) eine gewebeartige Struktur aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallage (4,5) aus Kunststoff besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallage (4,5) aus einem hitzebeständigen Werkstoff besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallage (4,5) eine hohe Materialdichte aufweist, die für Kautschuk weitgehend undurchlässig ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallage (4,5) eine regelmäßige dreidimensionale Oberflächenstruktur aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallage (4,5) eine dreidimensionale Oberflächenstruktur mit einem diamant-, rechteck- oder rautenförmigen Muster aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gegenüberliegenden zu verbindenden Stellen (6,7) jeweils mit einer Materiallage (4,5) vor der ersten Vulkanisationsstufe abgedeckt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Stellen (6,7) des Kautschukproduktes nach dem Abziehen der Materiallagen (4,5) mit einer Haftlösung benetzt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abziehen der Materiallagen (4,5) eine zusätzliche Verbindungslage (9) zwischen den zu verbindenden Stellen (6,7) des Kautschukproduktes angeordnet wird.
Kautschukprodukt, insbesondere Bombierbalg, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9.