DE2744869A1

DE2744869A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schichtkoerpern aus gehaerteten kunstharzen

Info

Publication number: DE2744869A1
Application number: DE19772744869
Authority: DE
Inventors: Sundar L Aggarwal; Thomas J Dudek; Robert J Herold; Leon F Marker
Original assignee: General Tire and Rubber Co
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1978-09-21
Also published as: CA1099866A; LU79220A1; DE2744869B2; NL171871B; FR2383783A1; ATA797877A; US4102971A; JPS53112965A; MX148545A; GB1580069A; NL171871C; IT1088611B; AT357424B; FR2383783B1; DE2744869C3; BE864888A; JPS5443028B2; NL7801346A

Description

Patentanwälte

^rDr.-lng. Walter Abiti Dr. Dieter F. Morf Dipl.-Phys. M. Gritschneder 8 München 86, Pienzenauerstr. 28

5. Oktober 1977 GT-1130

THE GENERAL TIRE & RUBBER COMPANY Akron, Ohio 44329, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schichtkörpern

aus gehärteten Kunstharzen

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GT-1130

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtkörpern aus chemisch molekUlvergrösserbaren Flüssigkeiten (extending liquids) sowie nach diesem Verfahren hergestellte Schichtkörper von komplizierter geometrischer Form. Die Erzeugnisse werden durch Einspritzen einer Mehrzahl von chemisch molekUlvergrösserbaren Flüssigkeiten um den Umfang der Achse einer Formhöhlung herum derart hergestellt, dass die Flüssigkeiten sich nicht vermischen. Eine Oberfläche der Form rotiert in bezug auf die andere um eine gemeinsame Achse, so dass die Flüssigkeiten eine geschichtete Struktur bilden, die durch chemische MolekUlvergrösserung zu einem festen Schichtkörper aushärtet. Vorzugsweise werden die Schichten des Schichtkörpers aus zwei Flüssigkeiten von unterschiedlichem Elastizitätsmodul hergestellt. Nach diesem Verfahren hergestellte Schichtkörper weisen, nachdem sie an der Oberfläche eine Schnittverletzung erlitten haben, eine bessere Biegefestigkeit auf als entsprechende homogene Körper.

Kautschukerzeugnisse, die Spannungs- und Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind, werden in einer Form hergestellt. Zu solchen Erzeugnissen gehören Fahrzeugreifen und Kautschukbuchsen, wie Federgehängebuchsen. Viele dieser Kautschukerzeugnisse, wie Luftreifen, sind Schichtkörper, deren Schichten aus mehreren Lagen von Kautschuk und mehreren Lagen von gummiertem Textilstoff bestehen. Nach dem bisher bekannten Verfahren wird ein solcher Schichtkörper zunächst nach einem Formungsverfahren hergestellt und dann in eine Form eingebracht und ausgehärtet.

In neuerer Zeit sind Verfahren zum Formguss von nicht-herkömmlichen Luftreifen aus chemisch molekUlvergrösserbaren Flüssigkeiten entwickelt worden. Beispiele fUr Verfahren und Werkstoffe zur Herstellung von Reifen durch Formguss finden sich in den US-PSen 3 537 500, 3 555 141, 3 701 374, 3 755 528,

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3 860 052, 3 879 161, 3 902 836, 3 932 088, 3 980 606 sowie in der "Defensive Publication T-952006"." Die bekannten Verfahren eignen sich zwar zur Herstellung von Luftreifen durch Formguss; die so hergestellten Reifen weisen jedoch den ernsten Mangel auf, dass sie keine genügende Widerstandsfähigkeit gegen die Rissfortpflanzung bei wiederholtem Biegen zeigen. Wenn ein Riss in der äusseren Oberfläche eines homogenen, formgegossenen Reifens entsteht, setzt er sich ununterbrochen durch den ganzen Reifen hindurch fort.

Der Gedanke, Schichtkörper durch Rotierenlassen der Oberflächen herzustellen, durch die mehrere thermoplastische Stoffe gleichzeitig strömen, ist aus der US-PS 3 737 263 bekannt. Eine Erklärung dafür, was geschieht, wenn die Form einer Strangpresse beim Strangpressen verschiedener thermoplastischer Stoffe (aus der Form) rotiert, findet sich in einem Aufsatz von Schrenk und Mitarbeitern in "SPE Journal¹¹, Juni 1973» Band 29, Seite 38. Die Verfasser haben Filme aus Kunststoffschichten hergestellt. Wenn einzelne Schichten aus einem Werkstoff von hohem Elastizitätsmodul und geringer Bruchdehnung sich zwischen Schichten aus weicheren Polymeren befanden, verstärkten sich die abwechselnden Schichten gegenseitig; vgl. "Applied Science Symposium" Nr. Zk, 9-12 (197*0, verfasst von O.W.J. Schrenk, und "Polymers Engineering and Science", November 1969, Band 9, Nr. 6, Seite 393-400, Schrenk und Mitarbeiter.

Erfindungsgemäss wird ein Schichtkörper, wie ein Luftreifen, in der erfindungsgemäss ausgestalteten Form hergestellt. Wie bei der herkömmlichen Reifenherstellung, bestimmt die Formhöhlung die Gestalt des durch Formguss herzustellenden Erzeugnisses. Bei der Form gemäss der Erfindung sind jedoch die innere und die äussere Oberfläche der Formhöhlung gegeneinander drehbar. Chemisch molektilvergrösserbare Flüssigkeiten werden als abwechselnde Umfangssegmente in der Formhöhlung angeord-

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net, und dann wird eine Oberfläche der Formhöhlung in bezug auf die zweite Oberfläche rotieren gelassen. Dies führt dazu, dass Jedes Segment der chemisch molekülvergrösserbaren Flüssigkeit in der Form eine Spirale von Schichten bildet.

Die Erfindung überwindet die Schwierigkeiten, die bisher bei der Herstellung eines Schichtkörpers, wie eines Luftreifens, durch umständliches Ablegen Jeweils einer Schicht zu einem Zeitpunkt auftraten. Sie löst auch das Problem der ununterbrochenen Rissfortpflanzung bei wiederholtem Biegen, welches bei den bisherigen homogenen, einstückigen Formgusserzeugnissen auftrat.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch die Rotationsachse der inneren Oberfläche einer Reifenform gemäss der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Reifenform. Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Spritzenantriebsmechanismus. Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine Zylinderform. Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Zylinderform.

Fig. 6 ist ein Querschnitt durch eine Form zur Herstellung eines Erzeugnisses mit einer zylindrischen äusseren Oberfläche und keilförmigem Wandquerschnitt·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formguss und zur chemischen Molekülvergrösserung einer Mehrzahl von Flüssigkeiten zu einem festen, ringförmigen Schichtkörper. Die Vorrichtung weist eine ringförmige geschlossene

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Kammer mit einer ringförmigen inneren Oberfläche und einer ringförmigen äusseren Oberfläche auf. Die Oberflächen bestimmen die um eine Rotationsachse symmetrische Gestalt des herzustellenden Erzeugnisses. Die Flüssigkeiten werden der Kameer durch eine Mehrzahl von Eintrittskanälen zugeführt. Bei« normalen Betrieb wird durch Jeden Eintrittskanal nur «ine Flüssigkeit zugeführt. Die Eintrittskanäle sind so angeordnet, dass, wenn die Flüssigkeiten eintreten, Jede Flüssigkeit ein Umfangssegment in der Kammer bildet. Die ringförmige innere Oberfläche hat eine gemeinsame Achse mit der ringförmigen äusseren Oberfläche und ist in bezug auf die äussere Oberfläche drehbar.

Als "ringförmig" wird ein Raum bezeichnet, der von der inneren Oberfläche einer Form begrenzt wird und sich symmetrisch um eine Rotationsachse mindestens eines Teils der inneren Oberfläche der Form erstreckt.

Eine "molekülvergrösserbare Flüssigkeit" (extendable liquid) ist eine Flüssigkeit, die durch eine Kettenverlängerungsreaktion oder eine Vernetzungsreaktion zu einem vernetzten festen Stoff oder zu einem thermoplastischen festen Stoff aushärtet.

Eine bevorzugte Gestalt der geschlossenen Kammer ist diejenige eines Luftreifens. Die Vorrichtung kann Jedoch auch verwendet werden, um Kautschukbuchsen herzustellen, in welchem Falle die geschlossene Kammer die Form einer Buchse hat. Normalerweise ist die Form zwecks Beschleunigung der Aushärtung der chemisch molekulvergrosserbaren Flüssigkeiten mit Heizkörpern versehen.

Die Viscositäten der in die rotierbare Kammer eingespritzten Flüssigkeiten können bei der Rotationstemperatur im Bereich von 2,5 bis 1000 Poise und vorzugsweise von 10 bis 400 Poise liegen.

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Die Bewegungsgeschwindigkeit der einen Formoberfläche in bezug auf die andere kann im Bereich von 0,02 bis 30 m/min liegen und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 6 m/min.

Die Dicke einer Jeden Schicht des Schichtkörpers kann je nach der Gesamtdicke des Schichtkörper· weniger als 0,1 mm bis mehr als 2,0 mm betragen. Vorzugsweise ist jede Schicht 0,1 bis 1,0 mm dick.

Die Erfindung ist allgemein auf die chemische Molektilvergrösserung von flüssigen Reaktionssystemen anwendbar, wie von Polypropylenätherdiolen und/oder -triolen, kettenverlängert mit Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten; Polypropylenätherdiolen und/oder -triolen, kettenverlängert mit Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten zusammen mit einem Diol oder Triol von niedrigem Molekulargewicht als Kettenverlängerungsmittel, hergestellt nach der "Einschussⁿ-methode oder nach der Prepolymermethode; und mit Diaminen kettenverlängerten Polypropylenätherdiolen und/oder -triol-Isocyanat-Prepolymeren.

Die obigen Reaktionssysteme können statt auf Polypropylenätherdiole und/oder -triole auch auf alle anderen Polymeren mit endständigen Hydroxylgruppen, z.B. auf Polytetramethylenätherdiole, Polyesterdiole und Polybutadien mit endständigen Hydroxylgruppen, angewandt werden. Beispiele für andere geeignete Reaktionssysteme sind: Polymere (d.h. Polybutadien, Polypropylenäther) mit endständigen Amingruppen, kettenverlängert mit Diepoxiden und auch mit Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten; Polymere (d.h. Polybutadien, Polyester, Polypropylenäther) mit endständigen Carboxylgruppen, kettenverlängert mit Diaziridinyl- und/oder Polyaziridiny!verbindungen; Polybutadien mit endständigen Mercaptangruppen, molekülvergrössert mit Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten und auch mit Peroxidverbindungen; Polymere (d.h. Polybutadien, Polyisobutylen) mit endständigen Bromatomen, kettenverlängert mit Diaminen

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und/oder quaternisiert mit Diaminsalzen; Polybutadien mit endständigen Vinylgruppen, kettenverlängert mit Diaminen und/oder Polyaminen und auch mit Dimercaptanen und/oder Polymercaptanen.

Die erfindungsgemäss bevorzugten, chemisch molekülvergrösserbaren Flüssigkeiten sind diejenigen, aus denen sich Polyurethane und Polyharnstoffe bilden. Diese werden durch Umsetzung von Isocyanaten und Isocyanat-Prepolymeren mit Polymeren mit endständigen Hydroxyl- oder Amingruppen und Kettenverlängerungsmitteln hergestellt. Die Polymeren sind Polyäther, Polyester oder Polydiene. Die Molekulargewichte der Polypropylenätherpolyole liegen im Bereich von 700 bis 15 000, vorzugsweise von 1000 bis 10 000. Die bevorzugten Molekulargewichte der Polydiene und besonders der Polyester liegen im Bereich von 1000 bis 8000. Im Sinne der Erfindung sind die Viscositäten und mithin die Molekulargewichte der Flüssigkeiten für das Verfahren wesentlich, weil sich bei zu hohen Viscositäten und Molekulargewichten keine Schichten bilden. Die Eigenschaften der fertigen Gussformkörper werden von dem Molekulargewicht der verwendeten Polymeren beeinflusst.

Zu den Kettenverlängerungsmitteln gehören bifunktionelle Stoffe sowie Gemische aus bifunktionellen und trifunktionellen Stoffen. Besondere Verbindungen, die zu diesem Zweck verwendet werden können, sind Äthylenglykol, Butandiol, Trimethylolpropan, Propandiol-(1,2), Propandiol-(1,3). Butandiol-(2,3)» Butandiol-(1,3), Pentandiol-(1,5), Hexantriol, .Tri-(hydroxypropoxypropan) und Methylen-bis-4-(3-chloranilin) sowie Methylendianilin. Die trifunktionellen Verbindungen wirken nicht nur als Kettenverlängerungsmittel, sondern auch als Vernetzungsmittel .

Zu den Verbindungen mit funktionellen Isocyanatgruppen, die mit den oben genannten Kettenverlängerungsmitteln und mit PoIy-

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meren mit endständigen Hydroxylgruppen und Aminogruppen reagieren, gehören

1) Diisocyanate:

a. Toluylen-2₍4-diisocyanat

b. Toluylen-2,6-diisocyanat

c. Gemische aus beiden Verbindungen, von denen z.B. Gemische aus der 2,4- und der 2,6-Verbindung im Gewichts verhältnis 80:20 und im Gewichteverhältnis 65:35 im Handel erhältlich sind,

d. Methylen-bis-(4-phenylenisocyanat)

e. Methylen-bis—(4-cyclohexylenisocyanat)

f. Hexamethylendiisocyanat

g. Naphthylen-1,5-diisocyanat '

Z) Polyisocyanate (mittlere Funktionalität grosser als 2):

Gemische aus Methylen-bis-(4-phenylenisocyanat) und höheren Homologen, z.B. 3-(4-Isocyanatobenzyl)-methylenbis-(4-phenylenisocyanat)

3) Prepolymere:

Zu diesen gehören die Produkte derartiger Reaktionen von polymeren Diolen und/oder polymeren Triolen mit Diisocyanaten, dass das entstehende Produkt eine Flüssigkeit ist und endständige Isocyanatgruppen aufweist. Einige derartige Prepolymere werden mit einer genau ausreichenden Diisocyanatmenge (1 Mol je Mol Hydroxylgruppen) hergestellt, um die Kettenenden zu Verkappen. Im'Falle von Diisocyanaten, wie Toluylen-2,4-diisocyanat, die Isocyanatgruppen von unterschiedlichem Reaktionsvermögen aufweisen, reagieren alle stärker reaktionsfähigen Gruppen bevorzugt, und es findet eine minimale Kupplung statt. In anderen Fällen, wie bei Methylen-bis-(4-phenylenisocyanat), welches Isocyanatgruppen von gleichem Reaktionsvermögen aufweist, ist mehr als 1 Mol Dlisocyanat Je Mol Hydroxylgruppen erforderlich, um das Ausmaß der Kupplung zu vermindern.

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Das Verhältnis von bifunktionellen zu trifunktionellen Polymeren, Kettenverlängerungsmitteln oder Isocyanaten wird nach den für den Verwendungszweck erforderlichen Eigenschaften ausgewählt. Für gute kautschukartige Eigenschaften wird das Verhältnis so gewählt, dass die Vernetzungsdichte eine Vernetzung je 5000 Molekulargewichtseinheiten und vorzugsweise eine Vernetzung je 10 000 Molekulargewichtseinheiten nicht übersteigt. Das Verhältnis von bifunktionellen zu trifunktionellen Verbindungen hängt daher von dem Molekulargewicht des ursprünglichen Polymeren ab, und in einigen Fällen, wie z.B. bei einem PoIyäthertriol mit einem Molekulargewicht von 15 000, kann man ausschliesslich mit trifunktionellem Material arbeiten.

Zu den erfindungsgemäss verwendbaren Katalysatoren gehören die in dem Werk "Polyurethane" von Saunders und Frisch, Band XVI, Teil I von "High Polymers", Verlag Interscience, 1962, beschriebenen Metallsalze. Die bevorzugten Katalysatoren sind diejenigen, die dazu führen, dass nach dem Mischen der Reaktionsteilnehmer bei der zum Füllen der Form und zur Ausbildung der Schichten angewandten Temperatur ein längerer Zeitraum von konstanter oder langsam ansteigender Viscosität verstreicht, während bei erhöhten Temperaturen eine schnelle Härtung stattfindet. Einige Katalysatoren, wie Zinknaphthenat, scheinen von Natur aus solche Eigenschaften zu haben. Bei einigen anderen Katalysatoren lässt sich dies durch chemische oder physikalische Komplexbildung erreichen. So sind Aminkatalysatoren zu diesem Zweck mit synthetischen Zeolithen kombiniert worden, und Zinn(II)-caprylat ist mit Pyrogallol in eine chemische Komplexverbindung übergeführt worden.

Eine andere Möglichkeit, um eine lange Topfzeit und danach eine schnelle Härtung zu erzielen, besteht darin, mit einem der Bestandteile eine Komplexverbindung zu bilden. Auf diese Weise hat man ein als Kettenverlängerungsmittel dienenden Diamin derart in eine Komplexverbindung mit Natriumchlorid

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Übergeführt, dass es unterhalb 60° C mit Isocyanat-Prepolymeren praktisch nicht reagiert, bei Temperaturen über 80° C jedoch schnell reagiert. Ein zu schneller Viscositätsanstieg beeinträchtigt die Schichtkörperbildung.

Luftreifen müssen gewöhnlich mit einem Wulst von hoher Festigkeit und hoher Steifigkeit versehen werden. Herkömmlicher· weise sind hierfür MetallwUlste erforderlich. Für die Zwecke der Erfindung kann der Wulst bei Luftreifen, die für geringe Fahrgeschwindigkeiten bestimmt sind, durch einen harten Kunststoff ersetzt werden. Beim Formgiessen kann der Wulst in der Form durch kleine Blöcke aus vorgehärtetem oder teilweise gehärtetem Elastomerem oder durch Stifte abgestutzt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Wulstbereich der Reifenform mit einem vorgeformten, teilweise vulkanisierten Kautschukabschnitt zu füllen, der gemeinsam mit der Schichtkörpermasse härtbar ist und den Wulst enthält. Dieser Wulst kann mit Textilstoff umwickelt werden, um diesen Teil des Reifens weiter zu verstärken.

In den folgenden Beispielen und den übrigen Teilen der Beschreibung sowie in den Ansprüchen beziehen sich Teile und Prozentwerte, falls nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht. Die Molekulargewichte beziehen sich auf das Zahlenmittel des Molekulargewichts.

Beispiel 1

Die folgenden Beispiel· erläutern Zusammensetzungen und Verfahren zum Formgiessen unter Verwendung von zwei Flüssigkeiten, die nachstehend mit "A" und "B" bezeichnet werden. Die folgenden Zusammensetzungen und Verfahren werden zur Herstellung von "A" und "B" angewandt. Die Flüssigkeit "A" ist mit Ruß gefärbt.

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Adiprene^ L-42

Adiprene^ L-167

Adiprene^ L-315 20 % Ruß in Dioctylphthalat

Dioctylphthalat (DOP)

10 % Niax^ -L-75 in DOP

10 % Niax^ -L-77 in DOP

Die obigen Bestandteile werden in die Lösungen eingemischt und die so erhaltenen Lösungen 10 min bei 95° C entgast.

Caytur⁽²⁾-21 30,6 63,0

Dioctylphthalat 16,0

Die obigen Stoffe werden sodann den anfänglichen Mischungen beigemischt und 20 min im Ölbad bei 60° C entgast.

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A	B
200
	90
	60
0,40
0,133	0,10
0,133	0,10

^ ^Die Adiprene (Warenzeichen der Firma E.I. du Pont) sind Toluylendiisocyanat-Prepolymere von Polytetramethylenätherglykolen. Die Äquivalentgewichte je Isocyanatfunktion betragen 1550 für L-42; 665 für L-167 und 495 für L-315.

(2)

^K 'Caytur 21 (Warenzeichen der Firma E.I. du Pont) ist ein

Gemisch aus 50 % Dioctylphthalat und 50 % einer Komplexverbindung aus Natriumchlorid und 4,4-Methylendianilin; Äquivalentgewicht je Aminfunktion ■ 219.

^ 'Das Tensid ist nicht besonders ausschlaggebend; es können die für den Formguss von Polyurethanteilen üblichen Tenside verwendet werden. Die Tenside Niax-L-75 und Niax-L-77 sind herkömmliche Polyäther-Silicon-Copolymere. Niax ist ein Warenzeichen der Union Carbide Company.

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Der Druckkolben 4 und der Schließstab 6 werden aus dem oberen Ende des Formgehäuses herausgenommen. Die Schließstäbe 8 und 10 werden aus den Kanälen 12 und 14 herausgezogen, die von den Zylindern 1 und 2 zur Formhöhlung 16 führen, und durch Stifte 18 und 20 In den Eintrittskanälen 12 und 14 verriegelt. Auf diese Welse halten die Stifte die Stäbe derart fest, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, aus den Zylindern durch die Aussenöffnungen der Eintrittskanäle aus den Selten der Form auszulaufen. Dann wird die Form gefüllt, Indem man die Kurbel 22 dreht, die Ihrerseits das Zahnrad 24 in Umdrehung versetzt, welches letztere die Zahnstange 26 nach unten verschiebt. Die Zahnstange 26 ist an dem Querhaupt 28 befestigt, welches seinerseits an den Stangen 30 und 32 befestigt ist. Die Stangen treiben die Kolben 34 und 36 in die Zylinder 1 bzw. 2 hinein, so dass der Zylinderinhalt in die Formhöhlung 16 gespritzt wird.

Die Flüssigkeiten "A" und ^NB^N fliessen aus den Zylindern 1 und 2 in die Formhöhlung, bis ale sich am Boden derselben treffen. Dann füllt Jede der beiden Flüssigkeiten ihre Seite der Formhöhlung an, bis die beiden Flüssigkeiten zusammentreffen und dann den oberen Teil der Formhöhlung füllen. Das Füllen der Formhöhlung lässt sich durch die öffnung, aus der der Druckkolben 4 herausgezogen worden ist, durch Augenschein überwachen. Wenn die Form gefüllt ist, werden die Stifte 18 und 20 aus den Eintrittskanälen entfernt und die Schließstäbe 8 und 10 eingesetzt, bis sie die Eintrittskanäle vollständig ausfüllen. Die Schließstäbe 8 und 10 sind mit Aussengriffen 38 und 40 versehen, deren Gewindeschäfte in die dazu passenden Gewindegänge 46 und 48 der Eintrittskanäle 12 und 14 eingeschraubt werden. Dann wird der Druckkolben 4 wieder eingeschraubt, indem man den Griff 30 dreht, der den Gewindeschaft 52 in die mit Innengewinde versehene Aussparung 54 der Form einschraubt.

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Ab

Um Temperaturschwankungen und Wärmeverluste aus der Form zu vermeiden, wird die Form vorzugsweise mit einer nicht dargestellten, abnehmbaren, starren Schaumstoffisolation versehen. Diese besteht gewöhnlich aus einem einzigen Stück, welches dem Umriss der Form angepasst ist und sich leicht aufschieben und abnehmen lässt.

Der Schließstab 6 wird eingesetzt und durch Drehen des Griffes 56 mit Hilfe seines Gewindeschaftes 58 in das Innengewinde der Aussparung 60 eingeschraubt. Zuvor ist die Temperatur der Form durch Zuführung von Strom zu dem Widerstandsheizkörper 62 auf 60° C eingestellt worden. Dann wird der Formkern 64 mit Hilfe des Antriebsmotors 66 und des Kraftübertragungsmechanismus 68 mit einer Geschwindigkeit von 1 U/min in Umdrehung versetzt. Um einen 8-schichtigen Schichtkörper herzustellen, lässt man den Formkern 64 vier Umdrehungen ausführen. Der Formkern 64 hat einen Durchmesser von 139 mm und eine Breite von 91 mm.

Der Luftreifen 70, der sich in der Formhöhlung bildet, wird 180 min bei 140° C in der Formhöhlung belassen, damit er aushärtet. Die Seitenwandstärke des sich bildenden Reifens beträgt 3,5 mm, die Laufflächendicke 4,5 mm und die Wulstdicke von der Aussenseite zur Innenseite des Reifens 6,5 mm.

Vorrichtungen und Verfahren zum Entfernen eines durch Formguss hergestellten Reifens aus einer Form sind bekannt und in den sich auf den Formguss von Luftreifen beziehenden Patentschriften beschrieben, die oben genannt sind. Die in Beispiel 1 verwendete Form hat einen zusammenhängenden Kern, und daher konnte der Reifen nicht in einem Stück aus ihr herausgenommen werden. Der erzeugte Reifen hat eine gut begrenzte (bestimmt durch Ausschneiden von Querschnitten) Schichtstruktur.

Im normalen Betrieb wird die Reifenform nach der Herstellung eines jeden Reifens auseinandergenommen, um den Reifen aus der

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Form herauszunehmen und die Form zu reinigen. Insbesondere müssen die Eintrittskanäle für die nächste Verwendung gereinigt werden. Zur Reinigung der Form wird das folgende Verfahren angewandt. Dabei werden auch die verschiedenen, in der Form verwendeten Teile lind ihre Funktionen beschrieben.

Nach dem Abnehmen der Isolation werden alle Schließstäbe aus der Form entfernt. Dann werden die sechs Kopfanziehschrauben 72, die die Eintrittskanäle an dem Formgehäuse festhalten, abgeschraubt. Hierauf werden die Schrauben 74, mit denen die Zylinderträgerplatten 76 an den oberen Trägerknien 78 befestigt sind, entfernt. Wenn die Form auch noch einen unteren Zylinder aufweist, wird dieser untere Zylinder in der gleichen Wei3e entfernt wie die oberen Zylinder. Die Kolbenstangen 30 und 32, die in das obere Zahnstangenquerhaupt 28 eingeschraubt sind, werden abgeschraubt. Das gleiche Verfahren wird auf den unteren Zylinder angewandt, und alle Zylinder werden von der Form abgenommen.

Die einander diagonal gegenüberliegenden Schulterschrauben 80 und 82 werden von der Vorderfläche der Form abgeschraubt und durch Führungsstäbe ersetzt. Dann werden die Schulterschrauben 84 und 86 abgeschraubt. Hierauf werden in die Gewindelöcher 88, 90, 92 und 94 in der Gehäusevorderfläche Hebeschrauben eingesetzt. Die vier Schrauben 97, die die Kupplungshälften 96 und 98 zusammenhalten, werden entfernt.

Die Hebeschrauben in der Vorderfläche der Form werden nun angezogen, bis die Stirnfläche des Formkerns 64 und der Vorderabschnitt der Antriebswelle 100 sich von Hand von der Vorderseite der Form abnehmen lassen. Die Art des verwendbaren Rotors oder Kerne kann aus den verschiedenen, in der US-PS 3 902 836 beschriebenen Ausführungsformen ausgewählt werden. Besonders wichtig ist es, die Eintrittskanäle nach jeder Ver-

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wendung zu reinigen, weil sie gewöhnlich teilweise gehärtetes Polyurethan enthalten.

Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt die Zusammensetzungen und das Ver fahren zum Pormgiessen von elastomeren zylindrischen Prüfkör pern, die zur Bestimmung der Biegefestigkeit von geschichteten und ungeschichteten Proben verwendet werden. Die zum Formgiessen des Zylinders verwendeten Flüssigkeiten A₂ und B werden folgendermaßen hergestellt:

Die Abmessungen der Form sind die folgenden: Rotordurchmesser 10,1 cm Äusserer Ringdurchmesser 10,7 cm

Höhe 7,4 cm

Dicke 3 mm

Die folgenden Stoffe werden gemischt und 20 min unter Stickstoff auf 100° C erhitzt.

	^A2	^B2
Niax 11-27*	75
Diol*»		75
Toluylendiisocyanat	8,0	8,0
(2,4:2,6 - 80:20)
Dioctylphthalat (DOP)	mm	7,5

♦ Polypropylenäthertriol mit einem Molekulargewicht von 6500, verkappt mit Äthylenoxid - Handelsprodukt.

*♦ Polypropylenätherdiol mit einem Molekulargewicht von 8200, verkappt mit Äthylenoxid, hergestellt mit Zinkhexacyanokobaltat.

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Den obigen Lösungen wird Äthylenglykol in den folgenden Mengen beigemischt, und die Gemische werden 20 min unter Stickstoff

auf 70° C erhitzt.

A₂ B₂

Äthylenglykol 18,8 19,2

Den so erhaltenen Lösungen werden die folgenden Stoffe beigemischt und die Mischungen 3 min im Ölbad bei 30° C entgast:

Toluylendiisocyanat	48,2	47,8
(2,4:2,6 - 80:20)
Z inknaphthehat	0,02	0,02

Mit diesen Flüssigkeiten wird die in Fig. 4 und 5 dargestellte Form beschickt, wobei ein zylindrischer Rotor mit der Form verwendet wird. Die Formtemperatur beträgt 80° C.

Der Füllzylinder 202 wird mit der Flüssigkeit "A₂" gefüllt, die eine Viscosität von 80 Poise aufweist. Der Füllzylinder 204 wird mit der Flüssigkeit "B₂" gefüllt, die eine Viscosität von 90 Poise aufweist.

Dann werden die Druckkolben 206 und 208 mit der gleichen Geschwindigkeit abwärts bewegt, so dass eine Seite der Form mit der Flüssigkeit "A₂" und die andere Seite mit der Flüssigkeit "B₂" gefüllt wird. Da beide Seiten der Form mit der gleichen Geschwindigkeit gefüllt werden, begrenzen die Flüssigkeiten ihre Strömung gegenseitig. Gegebenenfalls kann man Scheidewände verwenden, die nach dem Füllen herausgezogen werden.

Dann lässt man den Rotor 210 langsam zwei Umdrehungen ausfuhren, indem man die Kurbel 212 dreht, die ihrerseits den Rotor 210 über den Zahnstangen-r und Kanunwalzenantrieb 214 rotieren lässt. Die Kammwalze 216 ist mit der Rotorwelle 218 verbunden. Der Rotor 210 wird durch die Lager 220 und 222 an Ort und

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Zo

Stelle festgehalten. Die kettenverlMngerbare Flüssigkeit wird durch Dichtungsringe 224, 226 und 228 am Auslaufen gehindert. Die Flüssigkeit "A₂" wird aus der Spritze 202 und die Flüssigkeit "B₂" aus der Spritze 204 eingespritzt.

Der Kammwalzenantrieb 214, die Kurbel 212 und der Rotor 210 sind an dem Träger 230 befestigt und bilden eine gesonderte Einheit. Der Träger 230 ist mit Hilfe der Schrauben 234 und 236 auf den Stator 232 aufgeschraubt. Der Stator 232 hat einen Innendurchmesser von 10,7 cm. Der Abstand zwischen dem Stator 232 und dem Rotor 210 beträgt 3 mm.

Zum Aushärten wird die Form 3 Stunden auf 140° C gehalten. Der elastomere Hohlzylinder, der sich dabei gebildet hat, wird aus der Form herausgenommen. Nach diesem Verfahren werden noch zwei weitere Hohlzylinder hergestellt, wobei man den Rotor jedoch im einen Falle vier und im anderen Falle acht Umdrehungen ausführen lässt.

Aus Jedem der geschichteten Hohlzylinder werden hanteiförmige Proben ausgeschnitten. Die Abmessungen der Hanteln sind die folgenden: Länge 10 cm; Länge des schmalen Teils 3,5 cm; Breite an den Enden 1,3 cm; Breite des schmalen Teils 3 mm.

Das Biegeverhalten dieser Proben ist in der nachstehenden Tabelle angegeben. In diesem Falle werden die Werte für das Biegeverhalten mit dem Monsanto-ErmUdungsprUfgerät bestimmt. Die Proben werden mit 0,25 mm-Kerben versehen, die parallel zu den Ebenen der Lamellen verlaufen. Der Umstand, dass weder die harten noch die weichen Schichten für sich allein eine so gute Biegebeständigkeit zeigen wie die Schichtkörper, spricht dafür, dass ein entsprechender homogener Prüfkörper eine sehr geringe Biegebeständigkeit aufweisen würde. Dieses Beispiel zeigt den Vorteil von Schichtkörpern für das Aufhalten der

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ft H-P) 3·

et Φ

Φ 1 CO

Eigenschaften von Schichtkörpern aus den Flüssigkelten ^MA" und "B"

Harte Weiche Mittel-Schicht Schicht wert

Schichtkörper

θ 16
-Schichten—

Modifizierter . Monsanto-Ermüdungsteat Prüftakte bis zum Versagen

f^ ' Mit parallelen ~\ 0,25 mm-Kerben

Dicke einer Jeden Schicht in Millimeter

100

3000 700 000 400 000

0,75 0,375

0,19

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Der In diesem Beispiel beschriebene Mechanismus wird zur Zelt für die Herstellung von elastomeren Buchseneinsätzen umgebaut. Gemäss einer weiteren beabsichtigten Abänderung soll der Rotationsguss der Buchsen zwischen Inneren und äusseren Stahlhülsen durchgeführt werden.

Beispiel 3

Man arbeitet nach Beispiel 2 mit der Vorrichtung gemäss Flg. 4, wobei jedoch der zylindrische Rotor durch einen konischen Rotor 300 mit den folgenden Abmessungen ersetzt wird:

Oberbreite 9,5 cm Unterbreite 10,1 cm Höhe 7,4 cm.

Der konische Rotor 300 ist in Fig. 6 dargestellt. Die Produkte, die aus den verschiedensten chemisch molekülvergrösserbaren Flüssigkeiten hergestellt werden, zeigen sämtlich eine gute Schichtkörperstruktur. Die Dicke der hergestellten Teile beträgt oben 6 mm und unten 3 mm.

Bei der Durchführung der Erfindung ist es wichtig, das Auftreten von Blasen in dem aushärtbaren Material in der Formhöhlung zu vermeiden. Blasen zerstören nämlich die Gleichmässigkeit der Schichtkörper. Ferner ist es wesentlich, dass die Innenseite der Formhöhlung glatt und frei von Vorsprüngen ist, die die Gleichmässiglceit der Schichtkörper beeinträchtigen würden. Bei der normalen Durchführung der Erfindung lässt man den Formkern mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit rotieren, um eine laminare Strömung der den Schichtkörper bildenden Flüssigkeit zu erzielen. Die Rotationsgeschwindigkeit kann von 0,1 bis 10 U/min variieren und beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 U/min.

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Andere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind die folgenden:

1) Die Herstellung von ringförmigen Luftkammern für flach gefahrene Luftreifen, wobei die Luftkammer kleiner ist als der Reifen, um eine Berührung zu vermeiden, wenn der Reifen aufgepumpt 1st.

2) Die Herstellung von zu Luftreifen zu verformenden Zylindern. Die Zylinder werden in der Schichtkörpererzeugungsform aus molektilvergrösserbaren Flüssigkeiten erzeugt und dann bei höherer Temperatur in einer Formgebungsform vernetzt.

3) Die Herstellung von Buchsen, die einer erheblichen Anzahl von Biegevorgängen standhalten.

4) Die Herstellung von Schutzstiefeln zum Bedecken von Scheibenbremskolben und anderen hin- und hergehenden zylindrischen Teilen, die andernfalls schädlichen Einflüssen ausgesetzt wären.

5) Die Herstellung von Luftfedern.

6) Die Herstellung von pneumatischen Schließventilen, wie oben unter 2), in Form einer aufblasbaren und entleerbaren schlauchlosen Reifenkarkasse. Die Schließventile passen in die Bodenöffnung eines Lagerbehälters. In aufgeblasenem Zustand verhindern sie die Abgabe des Behälterinhalts. Wenn sie entbläht sind, wird der Inhalt ausgetragen.

7) Die Herstellung von Reifenkarkassen und/oder Reifenlaufflächen, die später an die zugehörigen Teile angeklebt und ausgehärtet werden.

Ende der Beschreibung.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Schichtkörpern aus gehärteten Kunstharzen durch Formguss, dadurch gekennzeichnet,
dass man

a) mindestens zwei gesonderte Ströme von chemisch molekülvergrösserbaren flüssigen Stoffen in mindestens zwei Umfangssegmente einer Formhöhlung spritzt, ohne dabei mindestens zwei Stoffe zu vermischen, wobei die Formhöhlung eine die Mussere Oberfläche des gehärteten Materials
begrenzende äussere Oberfläche und eine die innere Oberfläche des gehärteten Materials begrenzende innere Oberfläche aufweist,

b) die eine Oberfläche der Formhöhlung relativ zu der anderen unter Innehaltung des gleichen Abstandes zwischen
beiden.bewegt,

c) die Relativbewegung beendet und

d) die flüssigen Stoffe aushärten lässt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Formhöhlung erhitzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die eine Oberfläche der Formhöhlung 1 bis 12 Umdrehungen
relativ zu der anderen ausführen lässt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die eine Oberfläche der Formhöhlung relativ zu der anderen
mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 5 U/min rotieren
lässt.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die eine Oberfläche der Formhöhlung relativ zu der anderen mit einer Geschwindigkeit von 0,2 bis 30 m/min bewegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Flüssigkeiten verwendet, die zum Zeitpunkt des Einspritzens eine Viscosität von 2,5 bis 1000 Poise aufweisen.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination aus einer geschlossenen Formhöhlung mit einer ringförmigen inneren Oberfläche und einer ringförmigen äusseren Oberfläche, die beide zusammen die Form des herzustellenden Erzeugnisses bestimmen, und einer Mehrzahl von Eintrittskanälen, die so angeordnet sind, dass durch sie zwei oder mehrere Flüssigkeiten ohne Vermischen miteinander in die ringförmige Höhlung eingeführt werden können, so dass die Flüssigkeiten in der Höhlung als abwechselnde Umfangssegmente angeordnet werden, wobei die innere Oberfläche eine gemeinsame Achse mit der äusseren Oberfläche aufweist und relativ zu ihr drehbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äussere Oberfläche der Formhöhlung die Form eines Luftreifens bilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äussere Oberfläche der Formhöhlung eine zylindrische Formhöhlung bilden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Form einen Heizkörper enthält.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der EintrittskanMle sich mittig auf dem Umfang am Boden der Form befindet und mindestens zwei der Eintrittskanäle sich mittig auf dem Umfang an einander gegenüberliegenden Seiten der Form befinden, wenn die Achse der Form horizontal verläuft.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Eintrittskanäle sich mittig an einander gegenüberliegenden Seiten der Form befinden, wenn die Rotationsachse horizontal verläuft.

13· Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Eintrittskanäle in einem Abstand von 180° voneinander derart angeordnet sind, dass die molekülvergrösserbaren Flüssigkeiten, wenn die Achse der Form vertikal verläuft, von einem Ende her, nicht aber durch die äussere ringförmige Oberfläche in den ringförmigen Raum eintreten.

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