DE2655025A1

DE2655025A1 - Strahlungsvulkanisation von kautschuk- sheets

Info

Publication number: DE2655025A1
Application number: DE19762655025
Authority: DE
Inventors: William W Barbin; Georg G A Boehm
Original assignee: Firestone Tire and Rubber Co
Current assignee: Bridgestone Firestone Inc
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1977-06-23
Also published as: CA1079220A; JPS5272778A; DE2655025C2; LU76345A1; NL185905B; FR2335336B1; GB1561453A; NL7613670A; NL185905C; FR2335336A1; IT1067033B; US4122137A; JPS604765B2; BE849199A

Description

RAFFAY & HCLDT

POSTFACH 41OO

_fc PATENTANWALT

^J) * DIPL.-INQ. VINCENZ v. RAFFAY

3. Dezember 1976 patent- und Rechtsanwalt

DIPL.-ING. DR. JUR. GERT HELDT

Unsere Akte: 1030/466

The Firestone Tire & Rubber Company Akron, Ohio 4H 317, USA

üfcrahlungsvulkanisation von Kautschuk-Sheets

Die Erfindung betrifft vulkanisierte Kautschuk-Sheets, welche ein Oberflächenmuster aufweisen, sowie Verfahren und eine Vorrichtung zu ihrer Herstellung. Das Oberflächenmuster kann beispielsweise ein erhabenes, schmückendes Muster sein, das nur einen Bruchteil γοη einem inch tief ist, oder ein Reifenlaufflächenmuster, das bis zu einem inch, oder sogar mehr, tief sein kann.

Neuerdings hat man beträchtliche Mühe aufgewendet, herkömmliches vVärmevulkanisieren, wobei Kautschuk unter Verwendung von beispielsweise Peroxyden, Schwefel oder Schwefelderivaten als Vulkanisiermittel, völlig vulkanisiert wird zu eliminieren. · Gründe für diese Anstrengungen sind u.a. der sich in dem Verfahren entwickelnde Geruch, die für vollständiges Vulkanisieren benötigte Zeit und die Flüchtigkeit der Öle, die beim Kompoundieren bei Temperaturen, die für Wärmevulkanisieren angewandt werden, verwendet werden, gewesen.

Eine Vulkanisiermethode, welche beträchtliche Aufmerksamkeit erlangt hat, ist Strahlungsvulkanisieren von natürlichen und synthetischen Kautschuken, die mit verschiedenartigen Additiven vermischt sein können. Bei dieser Methode werden die Kautschuke

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KANZLEI: 8HAMBURB 2O · GEFFCKENSTR. β · TELEFON: CO4CO 47 βθ 23 ■ TELEGRAMME: PATFAY₁ HAMBURG

mindestens partiell vulkanisiert, indem man sie energiereicher, ionisierender Strahlung, beispielsweise einem Elektronenstrahl, aussetzt. Die Erfindung betrifft neue Methoden und eine Vorrichtung, welche solche Strahlung verwenden, um eine partielle oder eine vollständige Vulkanisation von Naturkautschuk, ßynthesekautschuk und Kautschukmassen (der Bequemlichkeit halber im folgenden einfach als Kautschuk bezeichnet) zu bewirken.

Die Erfindung ist auf eine breite Mannigfaltigkeit von Kautschukprodukten anwendbar, welche in Sheets hergestellt werden, lie ein Oberflächenmuster aufweisen, wenn sie auch nicht notwendigerweise in ihrer endgültigen Form als Sheets verwendet werden. Diese umfassen beispielsweise akustisches Folienmaterial, Fußbodenfliesen, dekoratives Folienmaterial, Fußbodenmatten, angetriebene Matten u.dgl.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf die Herstellung von He if enlauf flächen, wie sie beim Runderneuern von abgenutzten Reifen verwendet werden. Gemäß der Erfindung können Kautschukoheets, welche ein Reifenlaufflächenmuster aufweisen, in der Form von kontinuierlichen Reifenlaufflächenstreifen oder in der Form von im allgemeinen zylindrischen Ringen hergestellt werden, iie auf eine neue oder gebrauchte Reifenkarkasse aufgepaßt werien können. Höchstunerwartet sind Reifenlaufflächen, die durch ein Verfahren hergestellt sind, welches Strahlungsbehandlung gemäß der Erfindung einschließt, verschleißfester als herkömmliche wärmevulkanisierte Produkte.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine scheinatische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung

Fig. 2A, 2B und 2G alternative Ausführungsformen der Ausgestaltung des Bandes von Fig. 1

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•Τ-

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung

Fig. 4A eine Endansicht der Formvorrichtung von Fig.4

und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist 10 eine herkömmliche Extrudier- oder Coextrudiereinheit, welche ein Sheet oder einen Streifen von heißem viskosem Kautschuk extrudiert, welche in der Form einer oder mehrerer Schichten vorliegen können. Die Einheit kann von der Art der einfachen, zweifachen oder mehrfachen Schraubenextruder · stammen oder sie kann ein Kolbenextruder sein. Ein Laufflächenstreifen 12, welcher genügend Körper besitzen kann, so daß kein Träger benötigt wird, läuft um eine zylindrische Form 14, welche um eine Achse 16 rotiert. Es wird ein Muster, beispielsweise ein eingelassenes Laufflächenmuster, auf der umfänglichen Oberfläche der Form gebildet und der heiße Kautschukstreifen 12 wird in die Vertiefungen und Ausnehmungen der Form durch den Druckriemen 18, der auf Führungsrollen 20 umläuft, gepreßt.

Nachdem die Lauffläche dem Einfluß des Druckriemens 18 entzogen ist, geht sie durch ein Messer 22, welches über die Form gespreizt ist und jeglichen überschüssigen Kautschuk, welcher über die Form fließt, entfernt. Der Überschuß kann in den Extruder 10 zurückgeführt werden. Dann passiert die Lauffläche 12 ein Strahlungsbündel, das durch einen Strahlungserzeuger 24 erzeugt wird. Der Kautschuk wird schnell vulkanisiert und, wie dargestellt, von der Form 14 entfernt.

Fig. 1 zeigt auch ein abwechselndem Vulkanisierverfahren, wobei sowohl viiärme- als auch Strahlungsvulkanisation angewandt werden. In dieser Ausführungsform wird die Lauffläche aus einem Kautschukwerkstoff gebildet, der mit λ u'iiievulkanisierinitteln ge-

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mischt worden ist. Die Lauffläche passiert den Heizkörper 26 und wird partiell wärmevulkanisiert, während sie unter dem Druckriemen 18 in die Form 14 gedrückt wird.

Bei dieser Bauweise wird keine strahlungsquelle 24 verwendet. Stattdessen erfolgt die Vulkanisation durch Strahlen, die von Strahlungseinheiten 28 an jeder Seite der partiell vulkanisierten Lauffläche 12 kommen.

Statt der Verwendung eines Heizkörpers 26 kann die Form auf eine Vulkanisationstemperatur geheizt werden. Selbst wenn keine Wärmevulkanisation angewandt wird, ist es oft von Vorteil, die Form zur Erleichterung des Kautschukflusses, um eine bessere Schärfe des Musters zu erhalten, sowie zur Erhöhung der Strahlungswirksamkeit zu heizen.

Fig. 2 zeigt geeignete Riemenführungen, um Druck auf den Kautschuk in der Form auf variierenden Teilen des Formumfangs aufrechtzuerhalten. In Fig. 2A, 2B und 2G haben die Bezugszeichen, die mit den Bezugszeichen von Fig. 1 identisch sind, dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1. Gerade Pfeile 30 bezeichnen ein Strahlungsbündel. Gekrümmte Pfeile 32 in Fig. 2A und 2B veranschaulichen das Abstreifen des vulkanisierten Kautschuks. In Fig.2C wird die vulkanisierte Lauffläche, wie durch den gekrümmten Pfeil 34 angezeigt, entfernt. Der gebogene Pfeil 36 bezeichnet den Ursprung der Lauffläche 12, der, wie offensichtlich, etwas außerhalb der Ebene des seitlichen Randes der Form 14 ist.

Normalerweise ist das durch Fig. 2A dargestellte Muster befriedigend, insbesondere für niedrigviskose Stoffe. Hochviskose Stoffe besitzen jedoch häufig ein beträchtliches Maß an Rückbildungsvermögen. Daher muß die Zeitdauer, während welcher der Kautschuk in der Form unter Druck gehalten wird, erhöht werden. Sonst verliert der viskose Kautschuk die erzielte Form sobald der Druck weggenommen wird.

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Ά-

Es wird bemerkt, daß in Fig. 2G der Elektronenstrahl durch das Band 18 hindurchgeht, Wenn der Ütrahl das Band durchdringen muß, um den Kautschuk zu erreichen, muß es aus einem Material gebildet sein, welches den Durchgang der Elektronen mit minimalem Energieverlust erlaubt. Es sind Titanbänder verfügbar, die für kontinuierliche Verwendung genügend stark sind und keine übermäßige Energie für den Elektronendurchgang benötigen.

Es ist jede der herkömmlichen Quellen ionisierender otrahlung für die Durchführung der Erfindung brauchbar. Die bevorzugten Quellen sind Elektronenbeschleuniger, welche Elektronenstrahlen hoher Energie und hoher Intensität erzeugen. Die Energieanforderungen an den Beschleuniger hängen von der Dicke des zu härtenden oder vulkanisierenden Kautschuks ab. Es sind Elektronenbeschleuniger mit Energiewerten von 10 Kev bis 10 Mev gegenwärtig verfügbar und diese können bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden»

Das Vulkanisieren kann ausgeführt werden, indem man den Kautschukstreifen durch ein Bündel von Elektronen unter Bedingungen leitet, welche eine Dosis von 1 bis 50 Mrad, vorzugsweise 5 bis 10 Mrad liefern.

Die ausgewählte Energiequelle, tstrahlungsdosis und Dosierungsgeschwindigkeit hängen von verschiedenen Faktoren ab, die von dem Fachmann leicht ermittelt werden können. Sie werden gewählt, um die Produktionskosten am besten auszugleichen bei gewünschter Produktionsgeschwindigkeit, bezogen auf den zu vulkanisierenden Kautschuk. Es sind jetzt viele Kautschukcompounds oder Mischungen verfügbar, die mit geeigneten Vulkanisiermitteln, Promotern und anderen Bestandteilen vermischt worden sind, um die Anwendung von Strahlungsproduktionstechniken zu erleichtern.

Die Dicke und Dichte des zu vulkanisierenden Kautschuks ist wichtig, insbesondere wenn völlige Vulkanisation in der Form erreicht werden soll. Eine wichtige Erwägung bestehü darin,

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' rf'

daß man die Elektronenenergie und die Formbestandteile so wählt, daß Elektronenrückstreuung möglichst gering wird. Wenn die Energie zu hoch ist und das Formmaterial schlecht gewählt, durchdringt eine große Zahl der Elektronen in dem Strahlungsbündel den zu vulkanisierenden Kautschuk völlig und wird von der Oberfläche der Form in den Kautschuk zurückreflektiert (Ruckstreuen) und verursacht zusätzliches Vulkanisieren. Dieses Problem ist besonders akut bei Reifenlaufflächenformen, wo einige Abschnitte des Kautschuksheets sehr dick sind und andere vergleichsweise dünn. Die dünnen Abschnitte können übervulkanisiert werden, insbesondere in den Bereichen nahe der Formoberflache..

Zur Erzielung bester Ergebnisse sollte daher die Forn· aus einem Material bestehen, das möglichst geringe Elektronenreflexion besitzt. Es ist auch notwendig, daß die Form aus einem genügend starken Material besteht, damit sie den Beanspruchungen einer kontinuierlichen Arbeitsweise standhält. Unter Berücksichtigung dieser Forderungen wird die Form normalerweise aus Aluminium oder seinen Legierungen gebaut, obgleich andere Materialien, wie Keramik oder spezielle Polymere, verwendet werden können.

Typischerweise ist die Elektronenenergiequelle bei Verwendung solcher Formen zur Vulkanisation von nützlichen, natürlichen oder synthetischen Kautschuken/einer Stärke von 0,025^ bis 38,1 mm (1 mil bis 1,S inches) auf 10 Kev bis 10 Mev ausgelegt.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Kautschuk aus der Form entfernt werden kann ohne daß das Muster, das die Kautschukoberfläche durch die Fläche der Form erhalten hat, verforrüt wird. Dieses kann bewirkt werden, indem man den Kautschuk durch Strahlungsenergie völlig vulkanisiert während er in der Forsi ist.

Kiae fakultative Technik innerhalb des Rahmens der Erfindung besteht dam., den Kautschuk mit herkömmlichen //ärrnevulkanisa-.'.'iitte'i zu laiscr.en und tine partielle vVärmevulkanisation zu

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bewirken, die genügt, die Unversehrtheit des Musters während Abstreifens von der Form aufrechtzuerhalten, und danach die Vulkanisation mit Strahlungsenergie außerhalb der Form zu vollenden. Diese Alternative hat mehrere Produktionsvorteile. Einmal braucht das Baumaterial für die Form nicht unter Berücksichtigung seiner Eigenschaften hinsichtlich otrahlungsreflexion ausgewählt zu werden, zum anderen machen die verminderten Gesamtenergieanforderungen, die erreicht werden, indem man beide Oberflächen des Kautschuksheets Strahlung aussetzt, die Verwendung einer billigeren Strahlungsvorrichtung möglich.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der .Erfindung, wobei ein Kautschukfell 12 aus dem Extruder 10 eine kontinuierliche Metallbahn 38 mit einem Muster auf ihrer Fläche berührt, wenn sie über eine auf einer Achse 42 rotierende *Valze 40 läuft. Ein Druckriemen 44, der um Führungswalzen 46 geführt ist, drückt den heißen Kautschuk in das Muster. Der Kautschuk in dem Muster passiert ein Messer 50» eine Strahlungsquelle 52, eine Führungswalze 54, die auf einer Achse 56 rotiert, und wird dann von der Formfläche abgestreift.

Wenn eine partielle «Värmevulkanisation gewünscht wird, kann eine Heizquelle, beispielsweise ein Mikrowellenerzeuger, zwischen den Extruder 10 und den Druckriemen 44 eingeschaltet werden.

Der Druck auf den Kautschuk kann gleichmäßiger verteilt werden¹, indem man ein starres Metallblech zwischen den Riemen 44 und den unteren Lauf der Führungswalzen 46 legt.

Die Ausfuhrungsform von Fig. 3 ist für die Herstellung von eingelassenen Mustern, wo die Ausnehmung vergleichsweise flach ist, von besonderem Nutzen. Natürlich kann sowohl in dieser als auch in anderen Ausführungsformen der Erfindung die Gravierung tief genug sein, um Segmentierungslinien zu bilden. Das vulkanisierte Fell kann danach längs dieser Linien gebrochen werden, um getrennte Stücke zu bilden. Dieses Verfahren ist besonders nützlich für die Bildung von Fußbodenfliesen.

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Die Ausführungaform von Fig. 3 ist auch nützlich, mit geringfügigen Abwandlungen, für die Herstellung von Produkten mit vergleichsweise tiefen Mustern. Diese kann erfolgen, indem man die rotierende Bandform durch eine rotierende in Abschnitte geteilte Form ersetzt, bei welcher die verschiedenen Abschnitte der Form angelenkt sind, um den Lauf um die Führungswalzen 40 und 44 zu erlauben.

Fußbodenfliesen mit vergleichsweise weichen Bezirken, beispielsweise mittigen abschnitten, die weicher sind als andere Abschnitte, sind nützlich, um zu verhindern, daß über diese Fliesen gehende Personen ausrutschen und fallen, Solche Fliesen und andere ähnliche Produkte, die unterscheidenden oder Musteraufbau verwenden, werden durch das Verfahren der Erfindung leicht hergestellt. Zu dem Zwecke wird das Strahlungsbündel durch ein Maskiorungsband, eine Platte oder anderes Abdeckmittel auf das Kautschukfell gerichtet.

Im einfachsten Fall wird die Platte mit einer Mehrzahl von Öffnungen beliebiger ausgewählter Gestalt ausgebildet. Mit diesem Muster kann der Körper der Platte völlig undurchlässig für den Elektronenstrahl sein. Die Platte wird so angeordnet, daß der Kautschuk nur einen Teil des durch die Platte gehenden Strahles durchquert. Der Kautschuk wird dem verbleibenden Teil des Strahles nach Passieren der Platte voll ausgesetzt. Auf diese Weise werden ausgewählte, parallele abschnitte des Kautschuks mehr Strahlung ausgesetzt als andere Abschnitte. Diese ersten Abschnitte werden -stärker vulkanisiert und daher härter als die Abschnitte, welche geringere Strahlungsmengen erhalten.

Bei komplizierteren Mustern -drd das Strahlungsbündel durch ein Band, in welchem offene Stellen in dem gewünschten Muster gebildet sind, auf das Kautschukfell gerichtet. Bei dem optimalen Verfahren wird ein Band verwendet, das mit derselben !linearen Geschwindigkeit wie das Kautschukfell läuft. Wahlweise kann das Band feststehend sein und das Strahlungsbündel pulsieren. Dieses

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letztere Verfahren wird jedoch nicht bevorzugt.

Fig. 4· zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die sich zur Herstellung nahtloser Laufflächen eignet. In der Figur ist eine Mehrzahl trennbarer Formen 58 auf einem Führungs- oder Schienensystem 60 montiert, von dem nur ein Teil durch Rahmen 62 dargestellt ist. Die zylindrischen Formen sind um Arme 64- rotierbar. Der Kautschukstreifen 12 aus dem Extruder 10 bei der Extrudierstation fällt durch Schwerkraft auf eine zylindrische Form ^Q. Es kann ein Ausgleicher zwischen dem Extruder und dem Zylinder verwendet werden, um die .Regelung der Geschwindigkeit, mit welcher der Jätreifen abgelegt wird, zu unterstützen. Der Kautschuk wird durch einen Druckriemen 66 in die Ausnehmungen der Form gepreßt. Wenn die Form ge füll⁴; ist, entaktivieren (nicht dargestellte) Abtastmittel den Extruder und bewegen den Zylinder nach der nächsten oder Strahlungsstation. Der Zylinder rotiert mindestens einmal und vorzugsweise mehrmals um seine Achse, so daß die Naht verwischt wird. Dann aktivieren (nicht dargestellte) Abtastmittel die Strahlungsquelle 68 zwecks Vulkanisation. Am Ende des vollständigen Rotationscyclus zum Vulkanisieren entaktivieren die Äbtastmittel die strahlungsquelle und die Form bewegt sich nach der Abnahmestation, die in Fig. 4Δ dargestellt ist, wo sie durch herkömmliche Mittel getrennt und die nahtlose. Lauffläche entfernt wird. J

Das Band und die Form werden durch herkömmliche Mittel, die bequemlichkeitshalber nicht dargestellt sind, gesteuert.

Ein Messer 70, das bei der Extrudierstatioii gezeichnet ist, dient zum Entfernen von überschüssigem Kautschuk. Es ist von der Form getrennt montiert und bewegbar, so daß es die Bewegung der montierten zylindrischen Form nach der Strahlungsstation nicht verhindert.

Fig. 5 zeigt noch eine andere Ausführungsform innerhalb des Rahmens der Erfindung, welche Druckwalzen anstatt Druckbändern ver-

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wendet, Sie ist besonders nützlich für die Herstellung dünner Sheets aus stoffen vergleichsweise geringer Viskosität.

In Fig. 5 bezeichnet 10 den Extruder, welcher ein Fell oder einen Streifen 12 aus heißem Kautschuk als eine oder eine Mehrzahl von Lagen, welche gleichzeitig in ein Fell extrudiert werden, extrudiert. Der Streifen 12 läuft um eine zylindrische Form 72, welche um eine Achse 7^ rotiert. Es wird ein Muster auf der umfänglichen Oberfläche der Form gebildet und es wird heißer Kautschuk vom Streifen 12 in die Rillen und Ausnehmungen der Form durch Druckwalzen 76 gedrückt. Es wird eine energiereiche ionisierende Strahlungsquelle 78 verwendet, um ein Bündel energiereicher ionisierender Strahlen, beispielsweise einen Elektronenstrahl, auf den Kautschuk zu richten, während er in der Form in Berührung mit der Forraoberflache ist, um eine Vulkanisation zu bewirken. Das vulkanisierte Fell wird, wie dargestellt, entfernt.

.Venn der Streifen nicht selbsttragend ist, kann ex¹ durch eine Anordnung 80 von Walzen und Bändern gehalten werden.

Es ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kautschukfellen, welche ein Oberflächenmuster aufweisen, beschrieben worden. Die Vorrichtung und das Verfahren sind besonders nützlich für die Herstellung von erhabenen Kautschukfellen und ßeifenlaufflächen. Die Vorrichtung besitzt im allgemeinen einen Extruder, um den Kautschuk in weiche Felle oder Streifen zu formen, die in eine Form, welche das ausgewählte Muster aufweist, gepreßt werden. Die Form ist im allgemeinen bogenartig. Während der Kautschuk in der Form ist wird er mindestens partiell durch Wärme oder energiereiche ionisierende Strahlung vulkanisiert. Dann wird der Kautschuk aus der Form genommen. Das Vulkanisieren kann, wenn notwendig, durch weitere Strahlungsbehandlung außerhalb der Form vollendet werden.

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Wie oben bemerkt, haben die vulkanisierten Produkte der Erfindung einen höheren Abriebwiderstand als Produkte, die durch Wärme völlig vulkanisiert sind. Dieses wurde durch Abriebprüfungen an speziell gebauten Reifen auf der Straße bestätigt.

Die Vertmchsreifen wurden abwechselnd mit Abschnitten von strahlungsvulkanisierten und wärmevulkanisierten Laufflächen gebaut. Es lagen drei Versuchslaufflächenabschnitte pro Keifen für jedes System vor. Jeder Reifen war ein 7 »35-14 -Reifen mit einer Rayonlage für den Körper und vier Rayonlagen in der Lauffläche. Die Reifen wurden auf einen Prüfwagen montiert und auf 24- lbs/psi aufgeblasen. Die Prüfbelastung betrug auf den Vorderreifen I.090 lbs./psi und auf den Hinterreifen 965 lbs./psi. Alle Reifenlaufflächen waren aus Ütereon-700, einem Butadien-Styrol-Polymer, hergestellt. Der schwefel- oder wärmevulkanisierte Kautschuk wurde auf je 100 Teile Stereon mit 50 Teilen ISAF Ruß (intermediate super abrasion furnace black), 3 Teilen Zinkoxyd, 2 Teilen Stearinsäure, 1,7 Teilen Schwefel, 1 Teil Santoflex-13 IN(1,3-Dimethyl-butyl)-N¹-phenyl-p-phenylendiamin) und 0,8 Teilen Gyclex BJ/t-Butyl-benzathiazolsulfenamidJ vermischt. Der strahlungsvulkanisierte Reifen enthielt auf je 100 Teile Stereon 50 Teile ISAF, 3 Teile Zinkoxyd und 2 Teile Stearinsäure.

Die Reifen wurden auf dem Testwagen Schnellstraßenbedingungen bei bis zu 96 km/Std. mit einer vorbestimmten Anzahl von Stops und Starts unterworfen. Die Prüfstrecke war mit einer glatten, schotterfreien Oberfläche gebaut. Die Reifen wurden auf Abrieboder Verschleißfestigkeit, bezogen auf den Abnutzungsbetrag pro 1,6 km bewertet. Bei der ersten Inspektion nach 7 200 km Testfahrt betrug der Abnutzungsgrad der strahlungsvulkanisierten Laufflächen 72, wogegen die schwefelvulkanisierten Laufflächen nur mit 57 bewertet wurden. Am Ende von 12800 km betrugen die Vergleichswerte 76 bzw. 55·

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Die Erfindung wird durch, die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

In den Beispielen verwendetes Stereon-700 ist ein Butadienütyrol-Gopolymer, hergestellt von Firestone Tire &. Rubber Company. Es enthält 18 bis 2ΐ;ό gebundenes ütyrol. beine Lösungsviskosität (5/0 in Styrol) beträgt 50-70 cps. Die Llooney-Viskosität (ML-4 bei 10O⁰G) ist 50-60. Seine Molekulargewichtsverteilung ist derart, daß das Gewichts-Durchschnittsmolekulargewicht (M ) 280 000, sein Zahlen-Durchschnittsmolekulargewicht (M_n) 112 000 und das Verhältnis von M zu M_ß 2,5 ist.

Beispiel 1

Es wird ein Stereon-700-Polymer mit 70 Teilen auf 100 (phr) HAF-Ruß, 40 phr Naphthalinöl (Sunthene oil 4240) und 2 phr p_Dichlorbenzol als einem Promoter gemischt. Der gemischte Werkstoff wird bei 100⁰G durch den 25 cm (10 inch) Schneckenextruder der Fig. 1 extrudiert. Der Streifenquerschnitt beträgt 1,27 cm. (1/2 inch)mal 17»78 cm (7 inches) und die lineare Geschwindigkeit 7 m (23 Fuß) pro Minute. Die Extruderdüse ist nur 0,3 m von der Druckwalze entfernt. Die Nähe der Extruderdüse macht sich den heißen, umgebrochenen Zustand von Extruderwerkstoffen zum Vorteil: Der Druckriemen ist auf einen Spalt eingestellt, so daß sich Fluß in das Scheibenmuster ergibt. Das Laufflächenmuster befindet sich auf dem Umfang der Scheibe. Die Scheibe hat einen Durchmesser von 50,8 cm (20 inches) und rotiert mit einer Geschwii'digkeit von etwa 4,4 U/Min. Die Scheibentemperatur beträgt 121⁰G. Der Riemen verhindert, daß die Kautschukmischung zurückerhalten wird und erlaubt dem Werkstoff eine längere Zeit zur Annahm-u des Laufflächerüin.sters. Der Riemen bedeckt den Scheibenumfang von der 6 bis 1 Uhrzeigerstelluig. Gerade vor Bestrahlung schneiden Messer den Formüberfluß ab, der in die Extruderzuführung zurückgeleitet wird. Nachdem die

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Lauffläche unter dem Kiemen durchgelaufen ist, wird sie in der 12 Uhrzeiger si.-llung mit 8 Mr ad bestrahlt. Die !Strahlungsquelle ist eine 4,f> Mev 6 ma Linac. Die Vulkanisation ist nahezu augenb.l icklich und die vulkanisierte Lauffläche wird sofort nach Bestrahlung zur anbringung auf der vorbereitetem Tiarkasse abgenommen.

Beispiel 2

Dieselbe Kautschukmischung, die in Beispiel 1 verwendet wurde, wird in dem Extruder von Fig. 1 bei 10O⁰O mit einem Querschnitt vo·ι Ο,ΓΑ mal 17,8 cm (0,25 inch by 7 inches) ■;··itrudiert. Die lineare Geschwindigkeit beträgt 14 m (46 feet) pro Minute. Das Muster auf der Scheibe ist nicht so kompliziert, da das Produkt nur Prägefolien sind. Die Extruderdüse ist 0,3 m (^ "oot) aus denselben in Beispiel 1 genannten Gründen von der Druckwalze entfernt. Die Druckwalzen sind eingestellt, um die Mischung zu zwingen das auf der Scheibe eingelassene Muster anzunehmen. Die Scheibe hat einen Durchmesser von 50,^Γ· cm (20 inches), rotiert mit 8,8 U/Min, und ist auf 121°0 (250⁰F) erhitzt. Der Riemen verhindert Rückgewinnung und unterstützt Musterschärfe auf der Bahn. Der Riemen bedeckt den Scheibenumfang von der 6 Uhrzeigerstellung bis zur 1 Uhrzeigerstellung. Messer schneiden Formüberfluß ab und dieser wird nach der Extruderspeiseleitung zurückgeführt. Nachdem die Bahn unter dem Riemen hervortritt erhält sie eine 8 Mrad Dosis in der 12 Uhrzeigerstellung von einem 2,5 Mev 12 ma Dynamatron. Sofort nach Bestrahlung wird die vulkanisierte Bahn für Endverwendung entnommen.

Beispiel 3

Es werden insgesamt 0,5 phr Schwefel und 1,8 phr Tetramethylthiuramdisulfid als ein Beschleuniger zu jeder der Kautschukmischungen von Beispielen 1 und 2 zugesetzt. Der Laufflächenquerschnitt, die Extrudercharakteristiken, Druckwalzenbedin- £ungen, Scheibendurchmesser und Scheiben U/Min, sind dieselben wie in Beispiel 1. Die Scheibentemperatur wird auf 149°0(300°F)

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erhöht, um partielle V/ärmevulkanisation der Mischung zu bewirken. Der Riemen erstreckt -sich nahezu über den ganzen Umfang der Scheibe von der 6 Uhrzeigerstellung bis zur 8 Uhrzeigerstellung. Dieses erlaubt, daß Druck während der partiellen Wärmevulkanisation auf der Lauffläche bleibt. Nach Entfernung der Lauffläche von der Scheibe wird sie von Formüberfluß beschnitten und von beiden Seiten mit 8 Mrad von einem 2,5 Mev 12 ma Dynamatron bestrahlt, wobei völlige Vulkanisation verursacht wird. Die Lauffläche wird dann abgenommen und ist unmittelbar nach Bestrahlung zur Verwendung bereit.

Beispiel 4-

Ein Stereon-700 Polymer wird mit 70 phr HAP Ruß, 10 phr Sunthene öl, 2 phr p- Dichlorbenzol gemischt und wie in Beispiel 1 behandelt. Da dieser Werkstoff viskoser ist als die vorhergehenden Werkstoffe wird die Verweilzeit unter dem Druckriemen durch die Verwendung des in Ifig. 2G dargestellten Riemens ausgedehnt. Der Werkstoff wird, bestrahlt während er sich noch unter dem Riemen befindet, so daß der Werkstoff keine Zeit hat sich vor Vulkanisieren zu erholen. Der Riemen ist aus Titan mit einer Dicke von 0,0635 πιπί (0,0025 inch) hergestellt. Der Riemen absorbiert nur einen kleinen Prozentwert der Elektronen. Nach Bestrahlung wird der Werkstoff von der Scheibe abgenommen.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kautschukbahnen, wie Reifenlauf- ■ flächen, welche ein Oberflächenmuster aufweisen, wobei der Kautschuk mindestens partiell in einer Form vulkanisiert wird.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Kautschuk-D-annen mit einem Oberflächenmuster, gekennzeichnet durch

a) Extrudieren eines weichen, viskosen Kautschukstreifens,

b) Drücken des Kautschukstreifens in die Ausnehmungen einer rotierenden Form, wobei sich diese Ausnehmungen auf der Oberfläche der Form befinden und mit dem ausgewählten Muster ausgebildet sind,

c) mindestens partielles Vulkanisieren des Kautschuks während er sich in der Form befindet, und

d) Abstreifen des vulkanisierten Kautschuks mit dem ausgewählten Muster von der'Form ohne Verzerren des Musters, das auf der Oberfläche des Kautschuks gebildet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschukstreifen mit einer Mehrzahl von Schichten extrudiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk in der Form vollständig vulkanisiert wird, indem man ihn einem Bündel energiereicher, ionisierender Strahlung aussetzt, wobei die Form aus einem Material, das möglichst geringe Reflexion für solche strahlung besitzt, gebaut ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk in der Form partiell wärmevulkanisiert wird, aus der Form entfernt und danach völlig vulkanisiert wird, indem man den partiell vulkanisierten Kautschuk energiereicher, ionisierender Strahlung aussetzt.
5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel energiereicher ionisierender Strahlung durch maskierende Mittel auf die Kautschukbahn gerichtet wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß das maskierende Mittel einen Riemen enthält, der mit derselben Geschwindigkeit wie die Form umläuft.
7· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk in die Ausnehmungen auf der umfänglichen Oberfläche eines rotierenden Zylinders gedrückt wird, wobei die Ausnehmungen das Muster einer Reifenlauffläche aufweisen.
8. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von vulkanisierten Kautschukbahnen, welche ein Oberflächenmuster aufweisen, gekennzeichnet durch

a) Mittel zum Extrudieren von Kautschuk in einen weichen, viskosen Kautschukstreifen,

b) umlaufende Formmittel, bei denen das ausgewählte Muster in Ausnehmungen auf ihrer Oberfläche gebildet ist zur Aufnahme des weichen, viskosen Kautschuks,

c) Mittel um den Kautschuk in die Ausnehmungen zu drücken,

d) Mittel, um ein Bündel energiereicher, ionisierender Strahlung in den viskosen Kautschuk zu richten, während er sich in den Ausnehmungen befindet, um den Kautschuk zu vulkanisieren,

e) Mittel zum Entfernen des vulkanisierten Kautschuks aus den Ausnehmungen,

wobei die Formmittel aus einem Material mit möglichst geringer Reflexion für solche Strahlung bestehen.
9* Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formmittel ein rotierender Zylinder ist, der auf seiner umfänglichen Oberfläche die Ausnehmungen aufweist, und daß das Muster in der Form einer Reifenlauffläche ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formmittel einen rotierenden Zylinder aufweist, bei dem das ausgewählte Muster in Ausnehmungen auf seiner umfänglichen Oberfläche in der Form eines Reliefs gebildet ist.

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11» Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Foriamittel eine Metallfolie besitzt, bei der das ausgewählte Muster in einer Ausnehmung auf ihrer Oberfläche in der Form eines Reliefs gebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formmittel kontinuierlich und zum Umlauf um Führungswalzen segmentiert ist.
13· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formmittel aus eienm Aluminium enthaltenden Material besteht,
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Pressen des Kautschuks in die Ausnehmungen eine Mehrzahl von Druckwalzen aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Pressen des Kautschuks in die Ausnehmungen einen Riemen aufweist.
16. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von vulkanisierten Kautschukbahnen, welche ein Oberflächenmuster aufweisen, gekennzeichnet durch

a) Mittel zum Extrudieren von Kautschuk in einen weichen, viskosen Kautschukstreifen

b) rotierendes Formmittel mit einem ausgewählten Muster, das in Ausnehmungen auf seiner Oberfläche zum Aufnehmen des weichen, viskosen Kautschuks gebildet ist.

c) Mittel zum Pressen des Kautschuks in die Ausnehmungen,

d) Heizmittel zum partiellen Vulkanisieren des Kautschuks während er sich in den Formmitteln befindet,

e) Mittel zum Entfernen des partiell vulkanisierten Kautschuks aus der Form ohne das auf der Oberfläche des Kautschuks gebildete Muster zu verzerren, und

f) Mittel zum Richten eines Bündels energiereicher, ionisierender Strahlung in den partiell vulkanisierten Kautschuk zur Vollendung der Vulkanisation.

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17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das i'ormmittel ein rotierender Zylinder ist, welcher die Ausnehmungen auf seiner umfänglichen Oberfläche aufweist, und daß das Muster die Form einer Reifenlauffläche hat.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Formmittel einen rotierenden Zylinder aufweist, wobei das ausgewählte Muster in Ausnehmungen auf seiner umfänglichen Oberfläche in der Form eines Reliefs gebildet ist.

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