DE2516941A1

DE2516941A1 - Gegossener oder gespritzter fahrzeugluftreifen aus elastomeren

Info

Publication number: DE2516941A1
Application number: DE19752516941
Authority: DE
Inventors: Oskar Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-17
Filing date: 1975-04-17
Publication date: 1976-10-28
Also published as: GB1502808A; FR2310892B1; US4090547A; FR2310892A1

Description

Vertreter; Ludwigshafen / Rh., 16. 4. 1975

Patentanwälte ^{P 5158 A1}

Dipl.-Ing. Adolf H.Fischer

Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Fischer 2516941

67 Ludwigshafen / Rhein Bismarckstr. 64

Anmelder: Oskar Schmidt

2421 Kittsee (Burgenland) /Österreich Chicago 5

Gegossener oder gespritzter Fahrzeugluftreifen aus Elastomeren

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Die Erfindung betrifft einen gegossenen oder gespritzten Fahrzeugluftreifen aus Elastomeren, bestehend aus einer Lauffläche und einem den Reifenhohlraum bildenden, sich von Wulst zu Wulst erstreckenden Körper, welcher im Laufflächenbereich frei von Cordverstärkungen ist.

Aus einer Reihe von Veröffentlichungen sind Vorschläge zur Herstellung gegossener Fahrzeugluftreifen welche frei von verstärkenden Corden sind bekannt. In solchen Luftreifen werden flexible Materialien verwendet, die einen hohen Dehnungsmodul bereits bei niedriger Dehnung aufweisen. Die so hergestellten Luftreifen haben den Nachteil, daß durch Verwendung eines Materials mit hohem Modul in der Walkzone große Scherkräfte auftreten, die alsbald durch die dynamische Ermüdung zur Zerstörung des Luftreifens führen (LT-OS 2,249.172) So wurden Reifen mit einem Körper aus einem Material mit einer Shore-Härte von z.B. 88°Shore A oder höherer Shore-Härte hergestellt, doch gingen solche Reifen nach verhältnismäßig kurzer Laufzeit zu Bruch. Um dieser Zerstörung durch dynamische Ermüdung zu begegnen, wurdaigegossene Luftreifen entwickelt, deren Körper einen relativ niedrigen Dehnungsmodul aufweist. ( US-PS 3 7o1 374). Da die Spannungen in einem Luftreifen nicht einheitlich verteilt sind und im Laufflächenbereich am stärksten auftreten, neigen solche Luftreifen zu Fehlern infolge örtlich erhöhter Spannungen im Bereich der Reifenkörper. Derartige Reifen wurden nicht durch die dynamische Ermüdung in der Walkzone zerstört, sondern auf Grund der verhältnismäßig hohen Dehnung, da im Laufflächenbereich eine zu hohe Abnützung auftrat.

Man hat in der Folge versucht, die Dehnung im Laufflächenbereich durch Verdickung an den Außenwänden zu verringern. (DT-OS 2,2o1.747) Dies hat aber den Nachteil des höheren Gewichtes, welches zu wesentlich erhöhten Produktionskosten und sehr hohen bewegten Massen führt;

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dies führt zu zusätzlichen Problemen für die Konstruktion der Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung geht zur Beseitigung dieser erwähnten Nachteile einen anderen vVeg. Sie sieht einen gegossenen oder gespritzten Fahrzeugluftreifen aus Elastomeren, bestehend aus einer Lauffläche und einem den Reifenhohlraum bildenden sich von Wulst zu Wulst erstreckenden Körper voi; der frei von Cordverstärkung im Laufflächenbereich ist und ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lauffläche in an sich bekannter V/eise ein im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeter Gürtel vorhanden ist, der einen um mindestens 3o^ höheren Dehnungsmodul gemessen bei 2o°G und 5o ^cß> Dehnung aufweist als der übrige Reifenkörper. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Reifenkörper einen Dehnungsmodul zwischen 3o und 135 kg/cm gemessen bei 5ofo Dehnung und 2o°C und der Gürtel einen Dehnungsmodul zwischen 12o und 4oo kg/cm , gemessen bei 5of< > Dehnung und 2o°C auf.

Vorzugsweise weist der Gürtel, je nach Querschnittsverhältnis und Modul des für den Gürtel verwendeten Materiales, eine Dicke von 1 bis 1o mm auf.

Das Verfahren zur Herstellung erfindungsgemässer gegossener oder gespritzter Fahrzeugluftreifen aus Elastomeren besteht darin, dass in eine Hohlform der vorgefertigte Gürtel eingelegt und gegebenenfalls mit Abstand von der Wandung darin positioniert wird, dass dann der Körper samt Lauffläche gegossen oder gespritzt wird oder dass der Körper und die Lauffläche, in zwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten aus verschiedenen Materialien hergestellt werden.

Eine Abwandlung dieses Verfahrens besteht darin, dass zunächst der Reifenkörper in der Hohlform gegossen oder gespritzt wird, dass nach Schaffung eines neuen Hohlraumes der Gürtel unmittelbar auf den Reifenkörper gegossen oder gespritzt wird und schliesslich auch noch die Lauffläche nach Schaffung eines weiteren Hohlraumes auf den Reifenkörper samt Gürtel gegossen oder gespritzt wird.

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Bei dieser Verfahrensweise erfolgt der Reifenaufbau von innen nach aussen. Dies bringt den wesentlichen Vorteil, dass die den Herstellungsmaterialien eigens Schrumpfung während des Aushärtungsvorganges eine festere Verbindung zwischen den einzelnen Schichten hervorruft, wogegen bei der bisherigen Zentrifugal-Gießmethode der genau gegenteilige Effekt eintritt und es sehr leicht zu verminderter Haftung zwischen den verwendeten Materialien kommt.

- Die erfindungsgemäss eingesetzten Elastomeren umfassen jegliche Hochpolymere, deren Ketten elastomeren Charakter haben, d.h. Gefrierpunkte unter minus 1o°C haben, und welche Strukturen entlang ihrer Ketten enthalten, die befähigt sind, Querverbindungen mittels elektrostatischer Raumkräfte zu bilden, sowie Strukturen, die befähigt sind, kovalente Querverbindungen zu bilden; besonders geeignete Elastomere umfassen die Gruppe der Polyurethane.

Säs Querschnittsverhältnis ist wie bekannt, das Verhältnis zwischen Querschnitthöhe zur grössten Breite des Reifenkörpers im Betriebszustand des Reifens.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und im Hinblick auf in den Zeichnungen dargestellte beispielsweise Ausführungsformen näher erläutert: Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 das Querschnittprofil eines erfindungsgemäss ausgebildeten Fahrzeugluftreifens mit der Lauffläche 1, dem Gürtel 2, dem Körper 3 und den Stahldrahtwulstkernen 4; die Fig. 2 bis 4 ebensolche Darstellungen von abgewandelten Ausführungsformen.

Nachstehend sind Beispiele für die Vorgangsweise zur Herstellung eines erfindungsgemässen Reifens angegeben: Beispiel 1: Ein Einspritzaggregat (SA 1 der Firma Polyair Maschinenbau Ges.m.b.H., Kittsee) wurde bereitgestellt und die Komponentenbehälter mit den entsprechenden Materialien gefüllt. Die verwendeten Materialien waren-'Komponenten zur Herstellung eines Polyurethan-Elastomeres, und.zwar mittels eines Präpolymer-Systems. Das Präpolymer war ein Reaktionsprodukt zwischen

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Polytetramethylenglykol und Toluylen-diisocyanat mit einem freien NCO-Gehalt von 4,1 f° (wie Adiprene L 1oo, ein Produkt der Firma Du Pont de Nemours & Co). Das Präpolymer wurde bei 8O⁰C und unter einem Vakuum von max. 3o mm Hg-Säule zwei Stunden unter Rühren entgast. Als Verlängerungskomponente wurde Methaphenylendiamin verwendet, welches im 2. Behälter des Einspritzaggregates geschmolzen und bei 60 C gehalten wurde. Die Maschine wurde so eingestellt, dass Adiprene zu Metaphenylendiamin im Gewichtsverhältnis 1oo : 5 zueinander dosiert wurden.

Als Reifenform diente eine einen die Innenkontur des Reifens bildenden teilbaren Kern aufweisende sowie aus zwei gegenüberliegenden Formteilen bestehende , den Kern zentrierende und die Seitenwände des Reifens ausbildende Form, welche ausserdem je 4 Segmente im Laufflächenbereich des Reifens, die von den Formseitenteilen exakt positioniert werden, aufweist. Die Segmente bilden den jeweiligen Hohlraum im Bereich der Laufflächenprofile des Reifens. Die Form wurde auf 6O⁰C erwärmt, mit einer dünnen Silikon-Trennmittelschicht versehen und nach Einlegen der Stahldrahtwulstkerne 4 geschlossen. Die Wulstkerne 4 wurden in der Form mittels Magnetstiften positioniert, sodass eine gleichmässige Umspülung mit dem Reaktionsgemisch gewährleistet war. Die Formsegmente, welche den nötigen Hohlraum für den Reifenkörper 3 bilden, wurden vakuumdicht eingesetzt, die Form evakuiert und mit dem Reaktionsgemisch aus dem Einspritzaggregat gefüllt.

Ein zweites gleichartiges Einspritzaggregat wurde mit einem Präpolymer, hergestellt aus Polytetramethylenglykol und Toluylendiisocyanat mit einem freien NCO-Gehalt von 7,ο % (ein Gemisch aus 2 Teilen Adiprene L 167 und einem Teil L 315, Handelsprodukte der Fa. Du Pont de Nemours & Co) und Methylen-bis-2 Chloranilin (Moca) gefüllt.

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Das Präpolyiaer wurde, wie vorerwähnt, entgast und das Moca geschmolzen bzw. "bei 11o C gehalten. Nach Aushärtung des Reifenkörpers 3 wurden die Pormsegmente entfernt. Der Körper 3 wurde mit dem Haftvermittler GP 21 der Firma Polyair Maschinenbau im Bereich der entfernten Segmente eingestrichen und die den Hohlraum bildenden Segmente eingesetzt.

Das Reaktionsgemisch von Präpolymer und Moca wurde im Gewichtsverhältnis 1oo : 2o in die Form eingebracht.

Zur Fertigstellung des Reifens wurde ein drittes Einspritzaggregat bereitgestellt, welches mit einem Präpolymer hergestellt aus Adipinsäure und Äthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 2ooo sowie Diphenylenmethylen-diisocyanat .,gefüllt wurde. Das Präpolymer hatte einen freien NOO-Gehalt von 9,5 ^a/° (Addukt 7o, Handelsprodukt der .Firma Polyair Maschinenbau Ges.m.b.H., Kittsee).

Als Verlängerungskomponente wurde 1,4-Butandiol mit einem 1 obigen Zusatz eines Katalysators (Triethylendiamin) verwendet. Das Präpolymer und die Verlängerungskomponente wurde im Gewichtsverhältnis 1oo : 9*5 dosiert. Nach Aushärten des Gürtels 2 wurden die Formsegmente entfernt, und in vorgeschriebener Weise die freigelegte Oberfläche des Gürtels mit dem Haftvermittler versehen. Die Segmente, die den Hohlraum für den Profilbereich bilden, wurden eingesetzt, die Form evakuiert und mit dem Reaktionsgemisch aus dem dritten Einspritzaggregat gefüllt. Nach 1o Minuten wurden die Form geöffnet, der Reifen ausgeformt, der Formkern aus dem Reifen entnommen und der Reifen 1o Stunden bei 1oo°C nachgeheizt.

Ein auf solche Weise hergestellter Reifen in der Dimension 165 x 13 wurde mit Luft auf einen Druck von 1>7 atü gefüllt und zeigte nach einer Fahrtstrecke von 20.000 km eine Profilabnahme von nur 1,5 mm.

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Die Dehnungsmodulwerte von Prüfkörpern, die aus einem zerschnittenen Reifen hergestellt wurden, ergaben: Für den Reifenkörper 60 kg/cm2, für den Gürtel 15o kg/cm2 und für die Lauffläche 4o kg/cm2.

Beispiel 2: Ein gesondert in einer Hohlform entsprechender Dimensionierung hergestellter Gürtel 2 aus dem Material des Einspritzaggregates 2, gemäss Beispiel 1, wurde mit dem vorerwähnten Haftvermittler versehen, am Formkern positioniert und samt diesem in die Reifenform eingebracht. Wie im Beispiel 1 wurde der Reifenkörper 3 nach Einlegen der Stahldrahtwulstkerne 4 gegossen. Die Dicke des Gürtels betrug in beiden Beispielen in der Reifenmitte 3 mm. Die Lauffläche wurde in analoger Weise wie bei Beispiel 1 anschliessend gebildet. (Fig.2)

Beispiel 3: Ein Gürtel 2 wurde, wie in Beispiel 2 beschrieben, jedoch mit einem um 5 mm grösseren Durchmesser zur Verwendung in derselben Reifenform und etwas abgewandelt hergestellt, nämlich mit noppenartigen 2,5 mm hohen Verdickungen in Abständen von etwa 1o cm über die dem Formkern zugewandte Fläche verteilt. Nach Aufbringen des genannten Haftvermittlers wurde dieser Gürtel auf den Formkern der Reifenhohlform aufgezogen. Der Körper 3 uncL die Lauffläche 1 wurden,wie im Beispiel 1 beschrieben, gegossen (Fig.3).

Beispiel 4: Wie im Beispiel 3 wurde ein Gürtel 2 hergestellt und am Formkern aufgezogen. Die Reifenform wurde nach Einbringung der Stahldrahtwulstkerne 4 unter Verwendung der die Lauffläche bildenden Formsegmente geschlossen. Ein Einspritzaggregat gemäss dem Beispiel 1 wurde anstatt mit Adiprene L I00 mit Adiprene L-83 gefüllt. Das Dosierverhältnis wurde geändert. Adiprene L-83 I00 Teile, Metaphenylendiamin 4,1 Teile und mit diesem Reaktionsgemisch die Reifenform

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gefüllt. Es wurden somit die Lauffläche 1 und der Reifenkörper 3 aus einem einheitlichen Material bei gleichzeitiger Umspülung des Gürtels 2 gebildet.

Die gemäss diesem Beispiel hergestellten Reifen sind billiger herzustellen, jedoch weisen sie den Nachteil auf, dass die Lauffläche hinsichtlich einer guten Strassenhaftung gegenüber üblichen Reifen verminderte Eigenschaften aufweist und daher nur für Fahrzeuge mit niedrigen Geschwindigkeiten eingesetzt werden kann. (Fig. 4).

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Claims

_ Cf _

Pat entansprüche

,{ 1.j Gegossener oder gespritzter Fahrzeugluftreifen aus .Elastomeren, bestehend aus einer Lauffläche und einem den Reifenhohlraum bildenden, sich von Wulst zu Wulst erstreckenden Körper, welcher im Laufflächenberedchfrei von Cordverstärkungen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Lauffläche (1) in an sich bekannter Weise ein im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeter Gürtel (2) vorhanden ist, der einen um mindestens 3o% höheren Dehnungsmodul gemessen bei 2o°C und 5ofo Dehnung aufweist als der übrige Reifenkörper (3)»
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifenkörper (3) einen Dehnungsmodul zwischen 3o und 135 kg/cm , gemessen bei 5o^p/° Dehnung und 2o°C und dass der Gürtel einen Dehnungsmodul zwischen 12o und 4oo kg/cm , gemessen bei 5o^ Dehnung und 2O°C aufweist.
3. Fahrzeugluftreifen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gürtel je nach Streckenverhältnis und Modul des für den Gürtel verwendeten Materials eine Dicke von 1 bis 1o mm aufweist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens nach den Ansprüche 1, 2 und 3t dadurch gekennzeichnet, dass in eine Hohlform der vorgefertigte Gürtel (2) eingelegt und gegebenenfalls mit Abstand von der Wandung darin positioniert wird, dass dann der Körper samt Lauffläche gegossen bzw. gespritzt wird oder dass dann der Körper und die Lauffläche, in zwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten aus verschiedenen Materialien gebildet werden.
5. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens nach den Ansprüchen 1, 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in der Hohlform der Körper gegossen oder gespritzt wird, dass nach Schaffung eines neuen Hohlraumes der Gürtel (2) unmittelbar auf den Körper gegossen oder gespritzt wird und dass schliesslich auch noch die Lauffläche nach Schaffung eines weiteren Hohlraumes auf den Körper samt Gürtel gegossen oder gespritzt wird.

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