DE2628071A1 - Vulkanisiermembran - Google Patents

Description

Ur.-Ing. P₀U₀ Holzhäuser
Biplo- Keto νίο Gfoldbach
Dipl.- Ing- Lo ochieferdecker
Pat entanwälte

The B.PoG-oodrich Company
Akron, Ohio 44 318 vibt.A«

üffenbach a. A-I₀ Herrnstr« 51

Tulkani s i ermembran

Die Erfindung bezieht sich auf Vulkanisiervorrichtungen und insbesondere auf Vulkanisiermeriibranen aus Elastomer„

Beim Vulkanisieren vieler G-egenstände aus Elastomer in einer Form wird eine Einrichtung, die allgemein als Vulkanisiermembran bezeichnet wird, benutzt, um den Elastomergegenstand fest in die Form zu drücken. Beispielsweise setzt sich bei der Herstellung von Fahrzeugreifen eine Vulkanisiermembran auf den !anvulkanisiert en Reifen in der Vulkanisierform und hält ihn dort fest, bis er richtig vulkanisiert ist, Ein heißes i-iedium, wie Dampf oder äußerst heißes Wasser, wird während des Vulkanisiervorgangs zum Umlauf in der Membran gebracht. Wärme wird von dem heißen Medium durch die Membran dera Reifen zugeführt und bewirkt damit eine Vulkanisation.

Vulkanisiermembranen, besonders die bei der Vulkanisation von Luftreifen benutzten, werden häufig als "Blasen" oder "Wasserbeutel" bezeichnete Der Hauptunterschied zwischen Blasen und Wasserbeuteln oder "Beuteln" ist der, daß die ersterwähnten allgemeine viel dünner und dazu gemacht sind, viel dehnbarer zu sein.

Wenn auch Wasserbeutel eine Flüssigkeit unter Druck aufnehmen können, sind sie selten dazu bestimmt, sich ummehr als 50 °fa

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zu dehen, während eine Blase um mehr als 100 °/o am Umfang und bis zu etwa 20 fo seitlich oder radial gestreckt werden kann_o Um sich Dehnungen anpassen zu können, werden Vulkanisiermembranen gewöhnlich aus einer Art Elastomermaterial hergestellte Das Eftastomermaterial muß fes% genug sein, um wiederkehrenden Drücken, Dehnungen und Zusammenziehungen ohne Reißen oder sonstige Beschädigung zu widerstehen.

Die Vulkanisierdauer eines Reifens ändert sich mit der Dicke der Membran untern anderem. Da Elastomere verhältnismäßig schlechte Wärmeleiter sind, kann ein geringer Unterschied in der Hembrandicke einen erheblichen Unterschied in der Vulkanisierdauer eines Reifens bedeuten. Um die Vulkanisierdauer zu verringern, sind Versuche gemacht worden, die Membrandicke zu verringern. Wenn die Membran-dicke unter ein Mindestmaß sinkt, erfeibt sich das Problem eines Verziehens < >

Das Verziehen einer Reifen-Vulkanisiermembran, besonders einer Blase, ist in erster Linie eine Folge der lleibungsgleitkräfte zwischen der Membran und dem unvulkanisierten Reifen, wenn die Membran sich dehnt und den Reifen gegen die Form drückt«, Viele dj.eser Kräfte werden auf die Membran an einer Stelle übertragen, die sich an den v/ulstbereich des unvulkanisierten Reifens anschließt.

Eine Verringerung der Dicke einer Membran verringert ihre festigkeit. Unterhalb einer gegebenen Dicke können Membranteile die ihnen auferlegte Belastung nicht aushalten, welche eine unregelmäßige Dehnung bewirkt und möglicherweise "Teile der Membran sich verziehen oder kniffen läßt. Das kann eine ungleichmäßige Wärmeverteilung auf den Reifen und damit eine ungleichmäßige Vulkanisation zur Folge haben<>

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Bei dem Versuch, die Dicke einer Vulkanisiermembran zu verringern und dabei eine genügende Festigkeit zu erhalten, können besonders konstruierte Verstärkungen verwendet werden. Zum Beispiel offenbart das USA-Patent 2 695 424 einen dünnwandigen Vulkanisier-"Beutel" mit ^-ip'oen an seiner Innenwand. Bei Membranen, wie sie das USA-Patent 2 695 424 aufzeigt, kann , wie behauptet wird, die Vulkanisierdauer wegen des dünneren Beutels verkürzt werden, während die Hippen die Festigkeit ersetzen, die durch die Verringerung der Beuteldicke verloren gegangen ist. Da die Rippen eines Vulkanisierbeutels der in dem Patent 2 695»424 erläuterten Art im wesentlichen unabhängig voneinander wirken, kann leider eine Blase ir.it einem derartigen Rippenmuster immer noch wegen der weitergehenden Dehnung einer Blase sich verziehen oder kräuseln. Eins Beutel der erwähnten Art dehnt sich wenig im Vergleich mit einer Blase, und deswegen sind die Beanspruchimgspegel sehr viel niedriger,,

Um die erwähnte Schwierigkeit des sich Versiehens zu vermeiden,

ist es wünschenswert, eine Membran mit einer Beanspruchungsfestigkeit zu schaffen, die in allen ^ichtungen die gleiche ist. Einige Versuche mit verstärkten Vulkanisiermenbranen verwendeten rechteckige Rippenmuster, wie sie im USA-Patent 2 695 424 gezeigt sindο Es ist ersichtlich, daß ein solches rechteckiges Rippenmuster die größte Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen nur in den beiden Richtungen parallel zu den Rippen hat.

Eine gleichmäßige Widerstandsfähigkeit kann am besten mit einem Rippenmuster erreicht werden, desse Rippen in so viel Richtungen liegen, wie praktisch möglich isto Es kann daher angenommen werden, daß ein Muster von dicht liegenden runden Rippen die größte, gleichmäßige Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen zeigen würde. Runde ^rMppen können aber vereint oder

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miteinander verbunden nicht vorgesehen werden, ohne nicht runde Zwischenräume zu lassen, welche Änderungen in der Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen und, was noch wichtiger ist, Unterschiede in del? Wärmeübertragung durch die Membran hervorrufen können_o

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Elastomer-Vulkanisiermembran zu schaffen, die einem Verziehen oder Knicken widersteht.

Es ist weiter ein Ziel der Erfindung, eine Elastomer-Vulkanisiermembran zu schaffen, die längere lebensdauer hat·

Ein anderes Ziel der Erfindung ist, eine Elastomer-Vulkanisiermembran zu schaffen, die einem Verziehen oder Knicken widersteht und die Vulkanisierdauer herabsetzte

Diese und weitere, siOh aus der folgenden, eingehenden Beschreibung ergebende Ziele werden von einer Vulkanisiermembran erreicht, welche aus einer Membranwand und einer Anzahl miteinander verbundener Rippen besteht, die aus einem Stück mit der Innenwand der Wandung geformt sind« Zusammen bilden die Sippen eine Anzahl benachbarter Sechsecke, wobei jede Rippe eine gemeinsame Seite zweier benachbarter Sechsecke ist. Um eine möglichst gleichmäßige Widerstandsfähigkeit gegen Belastung zu erzielen, nähert sich jedes Sechseck einem gleichseitigen und gleichwinkligen Sechseck»

In der Zeichnung ist

Figo 1 eine Teilansicht einer Reifenvulkanisiermembran nach

der Erfindung von der Seite,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Innenfläche der Membran nach Fig. 1 und

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Pig» 3 ein Schnitt durch die Membran nach der iiinie 3-3 in S¹Ig. 1.

In Fig. 1 ist eine Reifenvulkanisiermembran gemäß der Erfindung als eine Blase 10 wiedergegeben. Die Blase 10 ist hohl und hat eine allgemeine Tonnenform. Sie ist aus einem typisch hochfesten Elastomer, wie einer Butylverbindung oder einer ähnlichen Substanz geformt. Die Blase 10 besteht hauptsächlich aus einer Blasenwand 15 mit zwei End- oder V/ulstteilen 12, einem mittleren oder Scheitelteil 13 und zwei Zwischen- oder Seitenwand-Teilen 14· -^ie Blase ist symmetriechzu einer Achse Y geformte Wird ein (nicht gezeigter) unvulkanisierter Reifen auf die Außenfläche 9 der Blase 10 gepaßt und die Blase anschließend gedehnt, strecken sich 'feile der Außenfläche 9 in unmittelbare Berührung mit Teilen des unvulkanisierten Reifens und drücken ihn fest an die Innenfläche einer (nicht gezeigten) Reifenformο

Wie weiter aus den ^ig. 2 und 3 hervorgeht, ist eine Anzahl miteinander verbundener 2& Rippen 20 aus einem S-^ück mit der Innenfläche 11 der Blase 10 geformt. Die miteinander verbundenen Rippen 20 bilden verschiedene G-ruppen 21 dreier angrenzender Rippen, von denen jede wieder an andere Gruppen 21 mittels einer gemeinsamen Rippe 20 angrenzt. Gemeinsam bilden die miteinander verbundenen Rippen 20 oder die verschiedenen Gruppen 21 von angrenzenden Rippen eine Anzahl Sechsecke 25*

Jede Gruppe 21 von drei benachbarten Rippen kann als drei Achsen A, B und C besitzend angesehen werden, wobei der Winkel X zwischen benachbarten Achsenpaaren 120° groß ist. Jede der drei Rippen 20 jeder Gruppe 21 ist im wesentlichen parallel

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zu einer der drei Achsen A, B oder C. Die von den Rippen 20 gebildeten Sechsecke 25 sind deshalb im wesentlichen gleichseitig und gleichwinklig und passen dicht aneinander, d_oh. die Breite "W der kippen ist gleich und das Muster hat keine nicht hexagonalen Zwischenräume. Bei diesem, dichten Muster von Sechsecken 25 ist jede Rippe 20 eine gemeinsame Seite zweier benachbarter Sechsecke 25»

Um eine wünschenswerte Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen über die gesamte Fläche der Blase 10 zu erzeugen, sind die Breiten W jeder Rippe 20 im wesentlichen gleich. Sine vorteilhafte Rippenbreite w ist etwa ein Drittel des rechtwinkligeil Abstandes P zwischen den parallelen Rippen eines Sechsecks 25 nahe dem Scheitelbereich 13 der Blase 10. Ss zeigt sich, daß in einigen Stellungen die Sechsecke vom Scheitelbereich 13 der Blase 10 zum w'ulstbereich 12 unterschiedlich groß sind, wodurch es unmöglich wird, daß zwischen parallelen Rippen sowohl gleiche Breiten ¥ als auch gleiche Abstände P vorhanden sind ο

Vorteilhaft ist eine ^iwippenachse, z.B. A parallel zur Achse V der Blase 10. Die dieser Achse A parallelen Rippen 20 nehmen eine Belastung der Blase 10 in radialer Richtung auf» Den beiden andern Achsen B und G parallele -"-ippen 20 nehmen Belastungen auf, die zum Teil umfänglich und zum Teil radial sindo

Bei dieser bevorzugten Form gibt es verschiedene Umfangsreihen oder Ringe 26 von Sechsecken 25, welche die Blase 10 bedekken. Weil jedes Sechseck 25 aus Rippen 20 gebildet wird, die gemeinsam mit einem benachbarten Sechseck 25 in einer anderen Umfangsreihe 26 sind, erhellt, daß jede ümfangsreihe oder jeder Ring 26 des Sechsecks 25 eine gleiche Anzahl Sechsecke 25

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hat ο Der Umfang der Blase 10 ist am größten am Scheitelteil und macht damit die Sechsecke 25 am Scheitelteil 13 größer als die Sechsecke 25 an den Wulstteilen 12. Wird die Rippenbreite W jeder Rippe 20 gleich gehalten, um die beste Belastungsfähigkeit zu erzielen, gibt es eine sehr allmähliche Längenabnahme der Kippen 20 und damit der Größe jedes Sechsecks 25 benachbarter Reihen oder Ringe 26 vom Scheitel 13 zum Wulstteil 12.

Diese Änderung in der Größe der Sechsecke ist durchaus annehmbar. Ein Verziehen oder Knicken der Blase 10 ist am häufigsten in den Wulstteilen 12 aufgetreten. Wird die Rippenbreite W konstant gehalten, wenn die Größe der Sechsecke 25 abnimmt, wird mehr gerippte Fläche an den Wulstteilen 12 vorhanden sein, wodurch die Wulstteile in den Stand gesetzt werden, den dort vorhandenen Yerzugbelastungen zu widerstehen. Außerdem erlaubt eine größere, nicht gerippte Fläche im Scheitelteil 13 eine größte Dehnung der Blase 10 im Scheitelteil, wo sie benötigt wird»·. Diese größte Dehnung läßt die Wand 15 am dünnsten im Scheitelbereich 13 sein und erlaubt eine schnellere War emtlb ertragung _β Weil der Scheitel- oder Laufflächenbereich des Reifens einer der dicksten ist, wird sort mehr Wärme gewünscht, um eine gleichmäßige Yulkansisation des Reifens zu bewirkenβ

Im wesentlichen geht alle Hitze, die eine Vulkanisationdee Reifens bewirkt, vom Innern durch die Blase 10 über den nicht gerippten Bereioh. Beim Gebrauch schmaler Rippen 25 wird die Hitze schneller in die Bereiche des einbezogenen Reifens unmittelbar unter den gerippten Bereichen geleitet und bewirkt

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dadurch eine schnellere und gleichmäßigere Vulkanisation,, Bs ist deshalb vorzuziehen, daß die Blase 10 eine verhältnismäßig große Anzahl enger Rippen 25 anstelle einer geringeren Zahl breiterer Rippen aufweist, die ihr eine gleiche Festigkeit verleihen. Obgleich der Anteil des nicht gerippten Bereichs an jedem Teil der Blase 10 verschieden ist, ist insgesamt etwa 60 fo des ganzen Bereichs der Innenfläche 11 der Blase nicht gerippt= Vorteilhaft beträgt die Höhe H jeder Rippe 25 etwa 35 _ 40 ji der Dicke H der Wand 15.

Es gibt eine allmähliche Längenabnahme der Rippen 25 vom Scheitelbereich 15 der Blase in dichtung auf die Wulstbereiche 12. Wird: die Breite W jeder ^ippe 25 konstant gehalten, ändert sich deshalb der Winkel X zwischen je zwei benachbarten Rippen 25 geringfügig von 120°. Es ist zu bemerken, daß während die Länge einer Rippe 25 nahe dem Scheitelberäich 13 der Blase 10 sehr verschieden von der Länge einer Rippe in einem Wulstbereich 12sein kann, die winkel X aller Sechsecke verhältnismäßig nahe dem Wert 120° liegen»

Es ist zu betonen, daß die Verwendung eines sechseckigen Musters wesentlich ist. Wie vorstehend erläutert, ist es für eine gleichmäßige Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen wünschenswert, miteinander verbundene Rippen zu haben, die nach so vielen Richtungen, wie möglich, ausgerichtet sind. Weil ein Muster mit runden Rippen die erwähnte Schwierigkeit kleiner Zwischenräume zwischen den Rippen mit sich bringt, zieht man die Verwendung eines Musters von Rippen vor, die dicht zusammen passen und einen größten, nicht gerippten Bereich ergeben. Das sechseckige Muster ist das größte gleichseitige und gleichwinklige Vieleckmuster, das dicht zusammengepaßt werden kann, ohne Zwischenräume, wie beschrieben, zu hinterlassen.

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Eine strukturelle Verstärkung auf der Innenfläche 11 der BIa-Ge 1Ü läßt die Außenfläche 9 im wesentlichen glatt und dar.iit keine unerwünschten ü-iancen oder Küster auf der Innenseite des Reifens. i^ichtsdestoWeni^er können zusätzliche iluster oder Gliederungen in der äußeren Fläche 9 geformt werden, ohne die Zweckmäßigkeit der Innenstruktur der ."Erfindung zu berühren. Beispielsweise können Lüftungs- oder Auslasskanale, wie im USA-Patent 3 143 155 beschrieben, verwendet werden.

iüin weiteres Merkmal der dichten Hip'oen auf der Innenfläche der Blase 10 ist eine verstärkte "Wärmeubertra^unÄ· durch die Blase. 'Bs vrird anxeenonnie.n, daß die -»-ippen eine /venügende '.Turbulent das Heizmittels, ζ .in. Beispiel des strömenden l/assers, beiwken, um einen Teil der Wärmegrenzschicht zwischen der Innenfläche 11 der Blase und dem 'leitmittel zu durchstoßen und damit der Wärme einen leichteren Durchgang durch die Blase 10 zu ermöglichen.

Obwohl das obige Ausführungsbeispiel dem Zweck der Erläuterung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dient, versteht sich, daß viele änderungen oder Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß Sinn und Zweck der Erfindung verlassen wird, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargestellt sind»

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Claims (6)

1. Ansxirüche :

   MJ Tulkanisiermenibran, gekennzeichnet durch, eine wandung; (1¹?) mit einer Innenfläche (11 ) und einer Anzahl von u-rupuen (21) aneinander grenzender üippen (2ü), die einheitlich rait der Innenfläche der Wandung so geformt sind, daß die Rippengruppen insgesamt eine Anzahl benachbarter Sechsecke (2?) bilden und daß ,"jede RiOpe (2ü) die gemeinsame Seite zweier angrenzender Sechsecke ist.
2. 2. Yulkanisiermembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic-hnet, daß die breite (W) jeder Rippe (20) im wesentlichen gleich ist=,
3. 3. Yulkanisiermerabran nach. Anspruch 1, dadurch -gekennzeichnet, daß die Breite ('/) .jeder "'ippe (20) etwa ein Drittel des rechtwinkligen Abstandes zwischen den Rippen jedes Sechsecks (25) ist«
4. 4. Tulkanisiermembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kippen (20) jedes Sechsecks (25) etwa gleiche Länge haben«
5. 5. Yulkanisiermerabran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der winkel (Zl) zwischen zwei angrenzenden kippen (20) im wesentlichen 120° beträgt.
6. 6. Yulkanisiermembran nach Anapruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe jeder i£-ippe (20) etwa 35 bis 40 °/o der Dicke der Wandung (15) beträgt»

   7ο Vulkanisiermembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht gerippte 3ereich der Innenfäche (11) etwa 60 fo des

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   BAD ORIGINAL

   Gesamtbereichs der Innenfläche äer Membran beträft_o

   So Vulkanisierraembran nach Anspruch 1 , da.durch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der benachbarten Sechsecke (25) sich im wesentlichen über die ganze Innenfläche (11) der v.andung (15) erstreckte

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