DE2001343C3

DE2001343C3 - Method and device for vulcanizing a product made from a vulcanizable elastomer mixture

Info

Publication number: DE2001343C3
Application number: DE2001343A
Authority: DE
Inventors: Constantine Emanuel St. Louis Mo. Anagnostopoulos; Raleigh Warren Akron Ohio Wise
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1969-01-14
Filing date: 1970-01-13
Publication date: 1978-07-06
Also published as: SU392637A3; FR2028294A1; FR2028294B1; NL7000410A; BR7015973D0; AT310446B; NL158434B; DE2001343B2; CS154291B2; SE361430B; GB1293523A; BE744383A; ES375373A1; IL33695A; DE2001343A1; IL33695A0; CA926647A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vulkanisieren eines Erzeugnisses aus einer vulkanisierbaren Elastomermischung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 4 angegebenen Gattung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for vulcanizing a product from a vulcanizable Elastomer mixture of the type specified in the preamble of claim 1 and a device of the im Preamble of claim 4 specified genus for carrying out the method.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, au? einer Elastomermischung ein Erzeugnis, wie beispielsweise einen Luftreifen, zu vulkanisieren. Als Beispiele sollen die Formvulkanisierung, die Dampfvulkanisierung, die Tauchbadvulkanisierung und die 1 .ufi Vulkanisierung genantil werden. Die vulk.inisicrbarc Elastomermischling kann aus synthetischen, natürlichen oder einer Kombination von synthetischen und natürlichen Elastomeren bestehen.There are several ways, including one Elastomer compound to vulcanize a product such as a pneumatic tire. As examples mold vulcanization, steam vulcanization, immersion vulcanization and 1 .ufi vulcanization to be called. The vulk.inisicrbarc elastomer mixture can be made from synthetic, natural or a combination of synthetic and natural elastomers exist.

Bei der Vulkanisierung einer Elastomermischung muß '.!i'j Dauer der Vulkanisier/C'! ho<.timnit werden, die zur Erreichung optimaler physikalischer Eigenschaften des Erzeugnisses erforderlich ist Bei Gummierzeugnissen wird beispielsweise im allgemeinen die Vulkanisierung eine vorher bestimmte Zeitspanne lang bei einer S vorgegebenen Temperatur durchgeführt. Gummi ist jedoch ein schlechter Wärmeleiter, so daß die Temperatur im Innern eines relativ dicken Gummierzeugnisses mit einer beträchtlichen zeitlichen Verzögerung den gleichen Wert wie die Temperatur an derWhen vulcanizing an elastomer mixture, '.! I'j duration of vulcanization / C'! ho <.timnit, the Achievement of optimal physical properties of the product is required for rubber products for example, vulcanization is generally for a predetermined period of time at a S given temperature carried out. However, rubber is a poor conductor of heat, so the Temperature inside a relatively thick rubber product with a considerable time lag the same value as the temperature at the

ίο Außenfläche des Erzeugnisses erreicht. Während der Vulkanisierung von dicken Gummierzeugnissen, wie beispielsweise Fahrzeugreifen, können also die thermischen Isoliereigenschaften des Gummis beträchtliche Temperaturunterschiede in den verschiedenen Bereichen eines solchen Erzeugnisses, wie beispielsweise eines Reifens, hervorrufen.ίο Reached the outer surface of the product. During the Vulcanization of thick rubber products, such as vehicle tires, can therefore reduce the thermal Insulation properties of the rubber considerable temperature differences in the different areas of such a product as a tire.

Ein Problem bei der Bestimmung einer optimalen Vulkanisierung berunt also auf der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Elastomeren. Die Formtemperaturen, die für wirtschaftliche VuJkanisierzeiten von Erzeugnissen mit relativ dicken Querschnitten erforderlich sind, führen im allgemeinen zu einer Übervulkanisierung des in der Nähe der Form liegenden Materials sowie zu einer Untervulkanisierung des von der Form entfernten Materials. Dieser Effekt wird dadurch etwas ausgeglichen, daß sich das Material in der Mitte des Erzeugnisses etwas langsamer auskühlt als an der Außenfläche des Erzeugnisses; deshalb dauert die Vulkanisierung in diesen Bereichen noch an, nachdem das Erzeugnis aus der Form herausgenommen worden ist. Andererseits kann diese Nachvulkanisierung zu einem qualitativ minderwertigen Erzeugnis führen, da das Erzeugnis nach dem öffnen der Form nicht mehr unter dem erforderlichen hohen Druck steht.One problem in determining an optimal vulcanization is thus based on the poor thermal conductivity of the elastomer. The mold temperatures required for economical vulcanization times for products with relatively thick cross-sections generally lead to over-vulcanization of the material in the vicinity of the mold and to under-vulcanization of the material removed from the mold. This effect is somewhat offset by the fact that the material cools down somewhat more slowly in the center of the product than on the outer surface of the product; therefore, vulcanization continues in these areas after the product has been removed from the mold. On the other hand, this post-vulcanization can lead to a product of inferior quality, since the product is no longer under the required high pressure after the mold has been opened.

Weitere Schwierigkeiten treten bei der Vulkanisierung von Erzeugnissen, wie beispielsweise Luftreifen, auf, die mehr als ein Elastomer enthalten, da jedes einzelne Elastomer bestimmte, optimale und für es charakteristische Vulkanisierbedingungen hat.Further difficulties arise in the vulcanization of products such as pneumatic tires, that contain more than one elastomer, as each individual elastomer is specific, optimal and for it has characteristic vulcanization conditions.

Außerdem können aufgrund unterschiedlich wirkender Einflüsse bei der Herstellung der Elastomermischung erhebliche Schwankungen zwischen den einzelnen Chargen auftreten. Und schließlich haben verschiedene Formen im allgemeinen noch unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten, so daß auch hierdurch die Vulkanisierung eines Erzeugnisses unterschiedlich beeinflußt werden kann.In addition, due to different influences in the production of the elastomer mixture considerable fluctuations occur between the individual batches. And finally, have different Forms in general still have different thermal conductivities, so that the Vulcanization of a product can be influenced differently.

Es ist versucht worden, die Auswirkungen der vielen Parameter zu erfassen, welche die Herstellung eines Erzeugnisses aus einer vulkanisierbaren Elastomermischung beeinflussen, und entsprechende optimale Vulkanisierbedingungen zu erarbeiten. So sind beispielsweise Prüfverfahren bekannt, bei denen grobe Stücke untersucht werden, um ihre physikalischen Eigenschaften bei den verschiedenen Vulkanisierstufen zu bestimmen. So kann beispielsweise ein Temperatur/ Zeit-Diagramm für ein dickes Erzeugnis aus einer vulkanisierbaren Elastomermischung gewonnen werden, indem die Temperatur verschiedener Bereiche desAttempts have been made to capture the effects of the many parameters that make up a Influence product made from a vulcanizable elastomer mixture, and corresponding optimal To develop vulcanization conditions. For example, test methods are known in which rough Pieces are examined to determine their physical properties at different vulcanization stages to determine. For example, a temperature / time diagram for a thick product from a Vulcanizable elastomer compound can be obtained by changing the temperature of different areas of the

ho Erzeugnisses während der Vulkanisierung gemessen und aufgezeichnet wird. Der theoretische Vulkanisiergrad und die für derartige veränderliche Bedingungen erforderliche Zeitspanne können unter Verwendung des Temperaturkoeffizienten der Vulkanisation aus denho product measured during vulcanization and is recorded. The theoretical degree of vulcanization and that for such variable conditions required time can be determined using the temperature coefficient of vulcanization from the

fts isothermen Vulkanisationsdaten berechnet werden, die für die gleiche Elastomermischung gewonnen wurden.fts isothermal vulcanization data are calculated that were obtained for the same elastomer mixture.

Ist keine brauchbare Berechnung vorhanden, so wird ein Probestück des Erzeugnisses vulkanisiert und seinIf no useful calculation is available, a test piece of the product will be vulcanized and

Aushärtungsgrad untersucht, um festzustellen, ob durch entsprechende Änderung der Vulkanisierdauer die Vulkanisation beeinflußt werden muß.Degree of cure examined to determine whether through corresponding change in the vulcanization time the vulcanization must be influenced.

Aus der FR-PS 13 85 222 ist eine Verrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften von Elastomeren und insbesondere zur Bestimmung der vollständigen dynamischen Eigenschaften von Elastomeren während der Vulkanisation bekannt, wobei die Untersuchungen an einer Probe durchgeführt werden, die nach der Beendigung der Messung praktisch vollständig zerstört und damit nicht mehr gebrauchsfähig ist, weil der größte Teil der relativ kleinen Versuchskammer durch eine oszillierende Scheibe eingenommen wird, die sich im Innern des Versuchskörpers hin- und herdreht.From FR-PS 13 85 222 is a device for Determination of the properties of elastomers and in particular to determine the full dynamic Properties of elastomers known during vulcanization, with the investigations on a sample can be carried out, which is practically completely destroyed after the measurement is complete and is therefore no longer usable because the largest part of the relatively small test chamber is replaced by a oscillating disc is occupied, which rotates back and forth inside the test body.

Bei dieser Vorrichtung befindet sich das zu untersuchende Elastomer in einer Versuchskammer, in der außerdem eine Scheibe eine oszillierende Schwingungsbewegung in einem kleinen Bogen, beispielsweise um einen Winkel von 2°, durchführen kann. Die Scheibe wird über einen Exzenteranirieb und einen Rotor mit variabler Drehzahl in die Schwingungsbewegung versetzt. Das für die Durchführung der Schwingungsbewegung der Scheibe erforderliche Drehmoment und damit die auf Probe ausgeübte Scherkraft wird mittels eines Wandlers gemessen, der an einem mit dem Exzenter verbundenen Arm angebracht ist. Es ergeben sich dann Kurven, die mit den für herkf mmliche Rheometer erhaltenen Kurven verglichen werden.In this device, the elastomer to be examined is located in a test chamber in which In addition, a disk has an oscillating vibratory movement in a small arc, for example around an angle of 2 °. The disc is powered by an eccentric drive and a rotor variable speed set in the oscillation movement. That for the implementation of the vibrational movement torque required by the disc and thus the shear force exerted on the specimen is determined by means of measured by a transducer attached to an arm connected to the eccentric. It surrendered Then there are curves which are compared with the curves obtained for conventional rheometers.

Diese bekannte Vorrichtung läßt sich also nur zur Messung der rheometrischen Eigenschaften von elastomeren Proben mit ganz bestimmter, insbesondere von der Kreisform abweichender Form verwenden, so daß es nicht möglich ist, den optimalen Vulkanisiergrad eines fertigen Erzeugnisses zu bestimmen.This known device can only be used to measure the rheometric properties of elastomers Use samples with a very specific shape, in particular those deviating from the circular shape, so that it is not possible to determine the optimal degree of vulcanization of a finished product.

Schließlich ist aus der DE-AS 11 24 676 noch ein Verfahren zum Vulkaniseren eines Erzeugnisses aus einer vulkanisierbaren Elastomermischung der angegebenen Gattung bekannt, bei dem ein Energiezähler verwendet wird, der auf im Versuch in einer Probe ermittelte Aushärtungswerte eingestellt und über den die Wärmezufuhr gesteuert werden kann. In der Praxis wird die Temperatur des zu vulkanisierenden Erzeugnisses gemessen und in einen Energiebetrag umgewandelt; der Energiebetrag wird »gezählt«, d. h., die jeweils pro Zeiteinheit zugeführten Energiebeträge werden akkumuliert, so daß beim Erreichen eines vorgegebenen, an einer Probe ermittelten Energiebetrages die Vulkanisation abgebrochen werden kann. Dabei muß vor dem Einsatz dieses Verfahrens eine Analyse der wichtigen Größen, nämlich des Vulkanisationskoeffizienten V^, der Vulkanisationseinheit Ve und der Anfangstemperatur Ta durchgeführt werden, da diese Größen für die Auswertung erforderlich sind. Dazu müssen jedoch wiederum umfangreiche Messungen gemacht werden, da diese Parameter für die jeweils vorliegende Elastomermischung bekannt sein müssen. Mittels dieser Werte kann dann über den Energiebetrag, der für eine Vergleichsprobe gemessen wurde, die optimale Vulkanisierung eingestellt werden.Finally, from DE-AS 11 24 676 a method for vulcanizing a product made from a vulcanizable elastomer mixture of the specified type is known, in which an energy meter is used which is set to the curing values determined in a test in a sample and via which the supply of heat is controlled can. In practice, the temperature of the product to be vulcanized is measured and converted into an amount of energy; the amount of energy is "counted", ie the amounts of energy supplied per unit of time are accumulated so that the vulcanization can be terminated when a given amount of energy determined on a sample is reached. Before using this method, an analysis of the important variables, namely the vulcanization coefficient V ^, the vulcanization unit Ve and the initial temperature Ta, must be carried out, since these variables are necessary for the evaluation. To do this, however, extensive measurements must again be made, since these parameters must be known for the elastomer mixture present. Using these values, the optimum vulcanization can then be set using the amount of energy that was measured for a comparison sample.

Weiterhin ist eine Einrichtung zur Umwandlung des gemessenen Temperaturwertes in den Energiebetrag erforderlich, wobei diese Einrichtung geeicht sein muß, damit sie als Zählerstand die bis dahin aufgebrachten Vulkanisationseinheiten angeben kann. Schließlich muß noch eine zusätzliche Anordnung vorgesehen sein, um den Nullabgleich auf die jeweilige Anfangstemperatur Ta abstimmen zu können.Furthermore, a device for converting the measured temperature value into the amount of energy is required, this device must be calibrated so that it can indicate the vulcanization units applied up to that point as a counter reading. Finally, an additional arrangement must be provided in order to be able to adjust the zero adjustment to the respective starting temperature Ta.

Die bekannte Vorrichtung hat also folgende Nachteile: Für jede Elastomermischung müssen der Vulkanisationskoeffizient Vk, die VulkanisationEeinheit Vfunddie Anfangstemperatur Ta bestimmt werden. In Abhängigkeit von diesen Werten muß für jede Elastomermischung an einer Probe der optimale Aushärtungs- bzw. Vulkanisierwert ermittelt werden. Der die gemessene Temperatur des Erzeugnisses bestimmende Ernergiezähler muß geeicht werden, um die bis dahin aufgebrachten Vulkanisationseinheiten als Zählerstand angeben zu können, und schließlich muß der Nullabgleich auf die jeweilige Anfangstemperatur Ta abgestimmt werden.The known device thus has the following disadvantages: the vulcanization coefficient Vk, the vulcanization unit Vf and the initial temperature Ta must be determined for each elastomer mixture. Depending on these values, the optimum curing or vulcanization value must be determined for each elastomer mixture on a sample. The energy meter determining the measured temperature of the product must be calibrated in order to be able to indicate the vulcanization units applied up to that point as a counter reading, and finally the zero adjustment must be adjusted to the respective starting temperature Ta.

In Anbetracht der Nachteile dieses Verfahrens liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vulkanisieren eines Erzeugnisses aus einer vulkanisierbaren Elastomermischung der angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem auch ohne Kenntnis der Eigenschaften der vorliegenden Elastomermischung und ohne aufwendige Eichung der optimale Wert der gemessenen Zustandsgrößen bestimmt werden kann.In view of the disadvantages of this method, the object of the invention is to provide a method for Vulcanizing a product made from a vulcanizable elastomer mixture of the specified type create, with and without knowledge of the properties of the elastomer mixture in question complex calibration the optimal value of the measured state variables can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1 solved.

Bei einer Vorrichtung der angegebenen Gattung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 4 angegebenen Merkmale gelöst.In the case of a device of the specified type, this task is carried out by the characterizing part of the claim 4 specified features solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: Die Spitze der Nadel wird in die Elastomermischung eingeführt und mit einer Frequenz von etwa 0,017 bis 17 flz hin- und hergeführt; gleichzeitig wird im Verlauf der Vulkanisation die für die Bewegung der Nadel erforderliche Arbeit gemessen, so daß sich ein Zeitdiagramm ergibt, wie es beispielsweise in Fig.4 dargestellt ist. Zweckmäßigerweise wird die erforderliche Arbeit in Nm angegeben, die dem Modul der Elastomermischung entspricht. Selbstverständlich können auch andere Maßeinheiten verwendet werden, da es nicht auf die Absolutgröße der gemessenen Werte, sondern nur auf den Kurvenverlauf ankommt. Es muß nämlich nur der Punkt der Kurve bestimmt werden, der sich auf die optimale Vulkanisierung bezieht. Dieser Punkt kann entweder durch Vergleichsmessungen an einer Probe oder direkt aus dem Kurvenverlauf erhalten werden, indem die Vulkanisierung beispielsweise dann abgebrochen wird, wenn ein bestimmter Kurvenbereich erreicht ist, der aufgrund von Erfahrungswerten einer optimalen Vulkanisierung entspricht. Dann wird die Vulkanisierung des Erzeugnisses unterbrochen, d. h., die Wärmezufuhr wird beendet und die Form geöffnet, so daß ein nach der Abkühlung sofort einsatzbereites Erzeugnis entnommen werden kann.The advantages achieved with the invention are based in particular on the following mode of operation: The tip the needle is inserted into the elastomer mixture and returned at a frequency of about 0.017 to 17 flz. and brought here; at the same time, in the course of vulcanization, the movement of the needle required work measured, so that a time diagram results, as shown for example in Fig.4 is shown. The required work is expediently specified in Nm, which the module of the Elastomer mixture corresponds. Of course, other units of measurement can also be used as there are What matters is not the absolute size of the measured values, but only the course of the curve. It must namely, only the point on the curve that relates to the optimal vulcanization can be determined. This Point can either be obtained by comparative measurements on a sample or directly from the curve shape by aborting the vulcanization, for example, when a certain curve area is reached, which corresponds to an optimal vulcanization based on empirical values. Then the Vulcanization of the product interrupted, d. i.e., the supply of heat is stopped and the mold is opened, see above that a product that is immediately ready for use after cooling can be removed.

Dieses Verfahren wird also nicht durch die Eigenschaften der jeweils verwendeten Elastomermischung beeinflußt, da etwaige unterschiedliche Auswirkungen auf den Kurvenverlauf durch eine einfache Vergleichsmessung eliminiert werden können. Außerdem spielt auch die Temperatur der Elastomermischung sowie die Temperaturverteilung in der Elastomermischung keine Rolle, da starke Temperaturschwankungen durch die Verwendung mehrerer Nadeln berücksichtigt werden können. Dadurch ist es sogar möglich, durch entsprechende Steuerung der Wärmezufuhr den optimalen Vulkanisiergrad für verschiedene, bei einem ErzeugnisThis process is not influenced by the properties of the elastomer mixture used influenced, since any different effects on the curve shape can be eliminated by a simple comparison measurement. Also plays neither the temperature of the elastomer mixture nor the temperature distribution in the elastomer mixture Role, since strong temperature fluctuations are taken into account through the use of several needles can. This even makes it possible to control the heat supply in the best possible way Degree of vulcanization for different ones in one product

hs vorhandene tilastoinermisehiingen zu erreichen, wie es beispielsweise bei kraftfahrzeugreifen der Fall ist. UmI schließlich können durch diese einfache und doch exakte Einstellung des optimalen Vulkanisnlionsgradcs diehs existing tilastoinermisehiingen to achieve like it is the case, for example, with motor vehicle tires. UmI finally can go through this simple yet exact Adjustment of the optimal Vulkanisnlionsgradcs the

physikalischen Eigenschaften des schließlich erhaltenen Erzeugnisses verbessert und auf die gewünschten Werte gebracht werden.physical properties of the product finally obtained improved and to the desired values to be brought.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert.The invention is illustrated below on the basis of exemplary embodiments with reference to schematic drawings explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Reifenvulkanisierform mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,1 shows a cross section through a tire vulcanizing mold with an embodiment of a device for carrying out the method,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch die Form nach F i g. 1 mit Details der Vorrichtung,Fig. 2 is a partial cross-section through the mold according to F i g. 1 with details of the device,

Fig.3 in vergrößerter Darstellung eine Ansicht des Endes der bei der Vorrichtung verwendeten Nadel; und3 shows an enlarged view of the End of the needle used in the device; and

Fig.4 ein während der Vulkanisierung eines Gummierzeugnisses mit der Vorrichtung nach Fig. 1 erhaltenes Diagramm, in dem die Arbeit über der Zeil aufgetragen ist.4 a during the vulcanization of a rubber product with the device of Fig. 1 obtained diagram in which the work on the line is applied.

In F i g. 1 ist eine Vulkanisierform für Fahrzeugreifen 13 im Querschnitt mit einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Abtasten des Vulkanisierungsgrades dargestellt. Die Vulkanisierform besteht aus zwei Hauptteilen, einem oberen Formteil 10 und einem unteren Formteil 11. Die zusammenpassenden Flächen der Formteile 10 und 11 bilden einen Hohlraum in der gewünschten Gestalt für den zu vulkanisierenden Reifen 13. Aufgrund der Keilwirkung einer Fläche 12 liegen die beiden Formteile 10 und 11 konzentrisch aufeinander. Den Formteilen 10 und 11 wird während des Vulkanisiervorganges Wärme zugeführt. Es gibt zahllose Möglichkeiten, diese Wärme zuzuführen, beispielsweise durch Wärmeleitung von dampferhitzten Preßplatten, welche unter hydraulischem Druck die Form schließen. An der Innenseite des Reifens 13 liegt ein Bombierschlauch 14 an, der dem Reifen 13 den gewünschten Umriß während des Vulkanisiervorganges vermittelt. Der Bombierschlauch 14 ist an der Unterseite mittels eines Ringhalters 17 und mittels eines oberen Führungsteiles 16 gehalten. Um die Vulkanisationsdauer zu verkürzen und die gleichförmige Wärmeübertragung zum Reifen 13 zu beschleunigen, ist es üblich. Dampf oder irgendein anderes strömendes Medium zum Übertragen der Wärme in den Ringraum innerhalb des Bombierschlauches 14 einzuleiten.In Fig. 1 is a vulcanizing mold for vehicle tires 13 in cross section with an embodiment of FIG Device for sensing the degree of vulcanization shown. The vulcanization mold consists of two Main parts, an upper mold part 10 and a lower mold part 11. The mating surfaces the mold parts 10 and 11 form a cavity in the desired shape for the tire to be vulcanized 13. Due to the wedge effect of a surface 12, the two molded parts 10 and 11 are concentric to one another. The molded parts 10 and 11 are supplied with heat during the vulcanization process. There are countless Possibilities to supply this heat, for example by conduction of steam-heated press plates, which close the mold under hydraulic pressure. On the inside of the tire 13 is a Bombierschlauch 14, which gives the tire 13 the desired contour during the vulcanization process conveyed. The Bombierschlauch 14 is on the underside by means of a ring holder 17 and by means of a upper guide part 16 held. To shorten the vulcanization time and the uniform heat transfer to accelerate to tire 13, it is common. Steam or any other pouring Introduce medium for transferring the heat into the annular space within the crown hose 14.

Die Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Form besteht in einer abgeschlossenen Vorrichtung zum Abtasten des Vulkanisierungsgrades. Genauer gesagt stellt F i g. 1 eine Einrichtung mit einem Abtaster in der Form eines Paddels zur Bestimmung des Vulkanisierungsgrades des Reifens 13 in der Reifenvulkanisierform dar. Eine Nadel 19 ist innerhalb eines diagonal verlaufenden Kanals im unteren Formteil 11 angeordnet. Die Spitze 28 der Nadel 19 dringt in das Elastomer ein, welches den Reifen 13 bildet. Innerhalb des Formteils 11 liegt die Nadel 19 in einem Einsatzstück 20, das mit Preßsitz oder mittels eines Zapfens oder eineir Schraubenverbindung gehalten wird. Die Schwingbewegung der Nadel 19 wird durch einen Exzenter 21 hervorgerufen, der von einem Elektromotor 22 angetrieben wird und mit einer Verbindungsstange 23 zusammenarbeitet Die Schwingbewegung der Nadel 19 erfolgt in Richtung der in F i g. 1 dargestellten Pfeile. Die Arbeit, die für die Bewegung der Nadel 19 erforderlich ist, wird mittels einer Belastungszelle 24 gemessen. Der Elektromotor 22 kann am Einsatzstück 20 oder, wie dargestellt, am unteren Formteil 11 befestigt sein.The modification of the form shown in Fig. 1 consists in a closed device for Scanning the degree of vulcanization. More precisely, F i g. 1 shows a device with a scanner in FIG Form of a paddle for determining the degree of vulcanization of the tire 13 in the tire vulcanization mold A needle 19 is arranged within a diagonally running channel in the lower molded part 11. The tip 28 of the needle 19 penetrates the elastomer which forms the tire 13. Within the Molded part 11 is the needle 19 in an insert 20, which is press fit or by means of a pin or einir Screw connection is held. The swinging movement the needle 19 is caused by an eccentric 21 driven by an electric motor 22 is driven and cooperates with a connecting rod 23. The swinging movement of the needle 19 takes place in the direction of FIG. 1 shown arrows. The work involved in moving the needle 19 is required, is measured by means of a load cell 24. The electric motor 22 can be on the insert 20 or, as shown, be attached to the lower molded part 11.

in F i g. 2 ist die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zum Abtasten des Vulkanisierungsgrades vergrößert dargestellt. In dieser Darstellung kann die Schwingwirkung und die schwingbare Anordnung der Nadel 19 besser gesehen werden. Das Einsatzstück 20 hat ein Schulterteil 25. Am Innendurchmesser des Schulterteils 25 ist eine Ringnut zur Aufnahme eines O-Ringes 26 ausgebildet. Die Nadel 19 wird somit an ihrem Außenumfang durch den O-Ring 26 gehalten. Gegen axiale Verschiebung ist die Nadel 19 durch einenin Fig. 2 is the one in FIG. 1 shown device for scanning the degree of vulcanization enlarged shown. In this illustration, the oscillating effect and the oscillatable arrangement of the needle 19 to be seen better. The insert 20 has a shoulder portion 25. At the inside diameter of the shoulder portion 25 an annular groove for receiving an O-ring 26 is formed. The needle 19 is thus at her The outer circumference is held by the O-ring 26. Against axial displacement, the needle 19 is through a

ίο Schwenkzapfen 27 gesichert, dessen Enden im unteren Formteil 11 verankert sind und der durch ein Bohrloch in der Sonde 19 hindurchgreift. Die Spitze 28 der Nadel 19 hat die Form eines Paddels.ίο pivot pin 27 secured, the ends of which in the lower Molded part 11 are anchored and which extends through a borehole in the probe 19. The tip 28 of the needle 19 is in the shape of a paddle.

In Fig. 3 ist die Spitze 28 der Nadel 19 vergrößert dargestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spitze 28 so dimensioniert, daß ihre Höhe 12,7 mm und ihre Breiie ungefähr 9,5 mm beträgt. Anstelle einer paddeiförmigen Spitze 28 können eine kegelförmige, oder kugelförmige Spitze oder andere geometrische Formen angewandt werden. Die Ausgestaltung der Spitze 28 hängt von der gewünschten Eindringtiefe in das Elastomer sowie von dessen physikalischen Charakteristiken und Vulkanisationseigenschaften ab. Die paddeiförmige Spitze 28 der dargestellten Ausführungsform hat zufriedenstellende Ergebnisse gebracht.In Fig. 3, the tip 28 of the needle 19 is enlarged shown. In the illustrated embodiment, the tip 28 is dimensioned so that its height 12.7 mm and its pulp is approximately 9.5 mm. Instead of a pad-shaped tip 28, a conical, or spherical tip or other geometric shapes can be used. The design of the tip 28 depends on the desired depth of penetration into the elastomer as well as on it physical characteristics and vulcanization properties. The pad-shaped tip 28 of the illustrated embodiment has produced satisfactory results.

In Fig.4 ist eine Kurve der Arbeit in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Kurve wurde während des Vulkanisierens des Reifens 13 mit der Vorrichtung erzielt. Die Vulkanisiertemperatur, die zur Erzielung der in F i g. 4 dargestellten Werte eingestellt wurde, betrug 150⁰C. Die Spitze 28 wurde in einem Bogen von 6,2° bei einer Frequenz von 0,17 Hz hin- und herverschwenkt. Die Arbeit die zum Hin- und Herverschwenken der Nadel 19 erforderlich war, wurde mittels der BcIastungszelle 24 gemessen. Mit fortschreitender Vulkanisierzeit stieg auch die zum Schwingen der Nadel 19 erforderliehe Arbeit in der Weise an, wie es in der Kurve der Fig.4 dargestellt ist. Die Arbeit ist in Nm angegeben und entspricht im allgemeinen dem Gummimodul. Andere Maßeinheiten können natürlich verwendet werden, da der kritische Wert nur der Punkt auf der Kurve ist, der sich auf die optimale Vulkanisation bezieht. Die paddeiförmige Spitze 28 drang in den Teil des Reifens 13 ein, der als Skimmischung bekannt ist. Die Kurve der F i g. 4 zeigt daher, daß die Vorrichtung erfolgreich angewandt werden kann, um den Vulkanisierungsgrad des Elastomeren des Reifens 13 zu jedem Zeitpunkt zu überwachen, um die optimale Vulkanisation in der Form zu bestimmen. Anstelle der Überwachung und Überprüfung eines Probenstückes wird hier der Reifen 13 selbst in der Form überwacht und geprüft.In Fig.4 a curve of the work is shown as a function of time. The curve was obtained during curing of the tire 13 with the device. The vulcanization temperature required to achieve the values shown in FIG. 4 values shown was adjusted was 150 ⁰ C. The tip 28 was reciprocally through an arc of 6.2 ° at a frequency of 0.17 Hz herverschwenkt. The work that was required to pivot the needle 19 back and forth was measured by means of the load cell 24. As the vulcanization time progressed, the work required to vibrate the needle 19 also increased in the manner shown in the curve in FIG. The work is given in Nm and generally corresponds to the rubber module. Other units of measurement can of course be used as the critical value is only the point on the curve that relates to optimal vulcanization. The pad-shaped tip 28 penetrated the part of the tire 13 known as the ski compound. The curve of FIG. Figure 4 therefore shows that the device can be successfully used to monitor the degree of vulcanization of the elastomer of the tire 13 at any point in time in order to determine the optimum vulcanization in the mold. Instead of monitoring and checking a specimen, the tire 13 itself is monitored and checked here in terms of its shape.

Die Nadel 19 kann an jeder beliebigen Stelle längs der Innenfläche der Vulkanisierform eingeführt werden, solange die Nadel 19 in das zu vulkanisierende Elastomer an der gewünschten Stelle eindringt Mit Rücksicht auf die Veränderungen der Vulkanisationswerte, welche durch die verschiedenen Abschnitte des Reifens 13 hervorgerufen werden, ist es wünschenswert, eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Abtasten des Vulkanisierungsgrades in der Vulkanisierform anzuordnen. Wo eine Vielzahl von Abtastvorrichtungen angeordnet ist, kann die optimale Vulkanisierzeit als ein Kompromiß betrachtet werden, der aus dem Durchschnitt der nicht optimalen Vulkanisation eines jeden Abschnittes sondern eines Mittelwertes abgeleitet ist
Anstelle der durch einen Exzenter 21 angetriebenen.The needle 19 can be inserted at any point along the inner surface of the vulcanizing mold, as long as the needle 19 penetrates the elastomer to be vulcanized at the desired point with regard to the changes in vulcanization values caused by the various sections of the tire 13 it is desirable to arrange a plurality of devices for sensing the degree of vulcanization in the vulcanizing mold. Where a plurality of scanners are arranged, the optimal vulcanization time can be viewed as a compromise derived from the average of the non-optimal vulcanization of each section but an average
Instead of being driven by an eccentric 21.

hin- und herschwingenden Nadel 19 können auch Abtastsonden mit unterschiedlicher Bauart, mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden und Bewegungen angewandt werden. Ein Solenoid kann anstelle des Elektromotors 22 und des Exzenters 21 vorgesehen werden, um je nach Wunsch eine in Längsrichtung verlaufende Schwingung der Nadel 19 zu erzeugen. Darüber hinaus kann anstelle der Belastungszelle 24 z. B. ein Dehnungsmesser zum Messen der Antriebsarbeit angewandt werden.reciprocating needle 19 can also be scanning probes of different types, with different Frequencies and amplitudes and movements are applied. A solenoid can be used instead of the electric motor 22 and the eccentric 21 are provided, depending on the request in the longitudinal direction to generate running oscillation of the needle 19. In addition, instead of the load cell 24 z. B. a strain gauge can be used to measure the drive work.

Die Werte der Arbeit zur Erzielung der in Fig.4 dargestellten Kurve wurden von einem kontinuierlichen Kurvenschreiber aufgeschrieben. Wo die Form nach dem Erzielen der optimalen Vulkanisation von Hand geöffnet wird, beobachtet die Bedienungsperson einfach die Kurve auf dem Schreiber und öffnet danach die Form, wenn der entsprechende Kurvenwert erreicht ist. Der optimale Wert der Arbeit für eine vorgegebene Nadelform, Nadelamplitude und Nadelfrequenz kann experimentell festgestellt werden. Wenn der Wert jedoch einmal festgelegt ist, wird dieser Wert eine Konstante.The values of the work to achieve the in Fig. 4 were recorded by a continuous chart recorder. Where the shape after is opened by hand to achieve optimal vulcanization, the operator simply observes the curve on the recorder and then opens the form when the corresponding curve value is reached. The optimal value of work for a given needle shape, needle amplitude and needle frequency can be can be determined experimentally. However, once the value is set, that value becomes a Constant.

Die Nadel 19 kann aus einem Metall bestehen, das auf seiner Grenzfläche mit dem zu vulkanisierenden Elastomeren chemisch nicht reagiert. Das Hin- und Herschwingen der Nadel 19 muß nicht unbedingt durch mechanische Antriebseinrichtungen durchgeführt werden. Die Nadel 19 kann auch auf elektrischem Wege in Schwingung versetzt werden, indem beispielsweise Wechselstrom an eine Induktionsspule angelegt wird.The needle 19 may consist of a metal that is on its interface with the to be vulcanized Elastomers do not react chemically. The swinging back and forth of the needle 19 does not necessarily have to go through mechanical drive devices are carried out. The needle 19 can also be electrically connected in Vibration can be set by applying alternating current to an induction coil, for example.

Der in Fig.2 dargestellte O-Ring 26 erfüllt gleichzeitig zwei Funktionen. Neben der Führung der Nadel 19 um ihren Außenumfang dient der O-Ring 26 auch dazu, ein Austreten des Elastomeren aus der Form und einen Verlust des Formdruckes zu vermeiden. DerThe O-ring 26 shown in Figure 2 fulfills two functions at the same time. In addition to guiding the needle 19 around its outer circumference, the O-ring 26 is used also to avoid leakage of the elastomer from the mold and a loss of mold pressure. Of the

ίο O-Ring 26 kann aus einem Material hergestellt sein, das gegen die Wirkung des Vulkanisationsdruckes vollkommen dicht und mit dem zu vulkanisierenden Elastomeren verträglich ist. Der Innendurchmesser des O-Ringes 26 ist so dimensioniert, daß ein dichter Sitz auf dem Außendurchmesser der Nadel 19 erzielt wird.ίο O-ring 26 can be made of a material that Completely tight against the effect of the vulcanization pressure and with the elastomer to be vulcanized is tolerable. The inner diameter of the O-ring 26 is dimensioned so that a tight fit on the Outside diameter of the needle 19 is achieved.

Bei dem Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daC eine verhältnismäßig geringe Schwingfrequenz dei Nadel 19 erforderlich ist, um bessere Ergebnisse zt erzielen. Es wurde hierbei gefunden, daß, sowohl eine beträchtliche Breite in der Wahl der Nadelfrequem zulässig ist, die Größenordnung verhältnismäßig gering ist, beispielsweise von 0,017 bis etwa 17 Hz. Bei der ir den Zeichnungen dargestellten Nadelform liegt dei bevorzugte Frequenzbereich bei etwa 0,017 bis 0,85 Hz wenn die Nadel 19 in eine Reifen-Skim-Mischung eingesetzt wird.In the embodiment it was found thatC a relatively low oscillation frequency of the needle 19 is required in order to achieve better results achieve. It was found here that, both a considerable breadth in the choice of needle comfort is permissible, the order of magnitude is relatively small, for example from 0.017 to about 17 Hz. In the ir The needle shape shown in the drawings is the preferred frequency range from about 0.017 to 0.85 Hz when the needle 19 is inserted into a tire-skim mix.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for vulcanizing a product made from a vulcanizable elastomer mixture, in which in the vulcanization in a closed vulcanization mold the action of Elastomer mixture exposed to pressure and heat a measuring body for measuring a state variable introduced and vulcanization after reaching a certain value of the measured state variable is terminated, characterized by that the measuring body is a needle inserted into the elastomer mixture at a frequency of about 0.017 to 17 Hz moved back and forth and the state variable for the movement of the needle required work is measured.

2. The method according to claim 1, characterized in that the needle in the elastomer mixture a pneumatic tire is introduced.

3. The method according to claim 2, characterized in that the needle is in the shoulder of the Pneumatic tire is introduced.

4. Apparatus for performing the method according to any one of claims 1 to 3, with a closed mold that can be acted upon by pressure and heat, inside the mold cavity an in the wall of the mold movably mounted measuring body arranged and through the wall of the mold can be moved back and forth through it by means of a drive, the one within the drive linkage arranged load measuring device for measuring the movement of the measuring body within a in the Mold cavity introduced elastomer mixture is assigned work required, thereby characterized in that the measuring body consists of a protruding with its tip (28) in the mold cavity, in the wall of the mold is tiltably mounted needle (19), on which from the wall of the mold the drive is hinged to the outside protruding end.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the drive for reciprocating movement the needle (19) consists of an eccentric drive.

6. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the needle (19) has a has a flat tip (28).