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Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile hat man bereits versucht,
die bei der »Kalterneuerung« von Reifen gewonnenen Erkenntnisse auf die Runderneuerung
von
EM-Reifen zu übertragen. Bekanntlich lassen sich bei der Kalterneuerung, bei der
ein in einer Presse unter hohem Preßdruck und sehr kurzer Heizzeit vulkanisierter
Laufstreifen mittels einer Bindekautschukschicht mit einer vorbereiteten Karkasse
sicher verbunden wird, Lauf- und Festigkeitseigenschaften erzielen, die in Abhängigkeit
von gewissen Faktoren bei der Herstellung und Anwendung der Laufstreifen Neureifen
absolut ebenbürtig sind. Die meisten Fabrikate weisen sogar eine längere Betriebsdauer
bzw.
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größere Laufleistung auf als entsprechende Neureifen.
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Die Gründe, warum bei den bisherigen Versuchen, die Kalterneuerung
auch auf Großreifen anzuwenden, unbefriedigend geblieben sind, obwohl der Neupreis
von Reifen dieser Größenordnung eine entsprechende Runderneuerung geradezu herausfordert,
werden im folgenden erläutert: Zur Erzielung entsprechender Festigkeitseigenschaften
von Teilen, die die spätere neue Lauffläche des Großreifens bilden sollen, hat man
bereits Stollen oder mehrere in Form von Segmenten zusammenhängende Stollen in beheizten
Preßformen hergestellt. Dabei werden durch Druck- und Wärmeanwendung vulkanisierbare
Felle aus Rohgummimischungen in beheizbare Preßformen eingelegt, die gewöhnlich
in horizontaler Längsrichtung in Ober- und Unterteil geteilt und in entsprechender
Zentrierung zueinander am Oberteil bzw. Unterteil einer Presse befestigt sind. Die
Preßformhälften entsprechen dem jeweiligen Negativprofil der Außen- und der Innenfläche
des herzustellenden Stollens bzw. Segments. Nach dem Einlegen des Rohgummifells
in die untere Formhälfte und nach dem Zufahren der Presse wird die Gummifüllung
solange unter entsprechend hohem Preßdruck einer Wärmebehandlung unterworfen, bis
die Stollen bzw. Segmente vulkanisiert sind. Am Ende des Heiz- und Preßvorgangs
werden die Stollen bzw. Segmente der Presse entnommen und entweder wenig später
oder nach einer Lagerzeit zur Runderneuerung von Großreifen verwendet.
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Die Größe und Dicke der Stollen bzw. Segmente für Großreifen erfordert
je nach Größe der Form eine Rohgummifüllung im Bereich von ca. 10 bis 35 kg. Der
Preßdruck muß ausreichen, um diese Gummimenge beim Schließen der Form so zu verteilen,
und zwar durch Bewegen bzw. Drücken des Gummis in der Form, daß die dem gewünschten
Profil entsprechenden Hohlräume des Ober- und des Unterteils der Form ausgefüllt
sind. Das Erfordernis einer vollkommenen Formenfüllung bzw. der gewünschten Verteilung
der in das Unterteil der Form eingebrachten Gummimenge bereitet erhebliche Probleme.
Man braucht nämlich eine sehr plastisch eingestellte Gummimischung, um zu erreichen,
daß sich die Gummimenge im Ober- und Unterteil der Form gleichmäßig verteilt. Eine
plastisch eingestellte Gummimischung reduziert den Verformungswiderstand des eingelegten
Rohgummis und trägt somit zu einer leichteren Verteilung der Rohgummifüllung in
der Form bei. Andererseits erfordert eine plastische Einstellung die Verwendung
eines hohen Anteils an Plastiziermitteln wie Ölen, Fett etc., und hieraus wiederum
resuliert eine relativ niedrige Einreißfestigkeit des mit einer solchen Mischung
herstellbaren Stollens bzw. Segments.
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Trotz plastisch eingestellter Gummimischung ist bei den bekannten
Verfahren ein Schließdruck der Presse von ca. 100 kg/cm2 für eine einwandfreie Verteilung
der Gummimenge in der Form und für die Erreichung
ausreichender Festigkeitseigenschaften
erforderlich.
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Deshalb ist die Verwendung von Formen aus hochfestem Stahl und eine
entsprechende Dimensionierung der Presse selbst unumgänglich. Dennoch ist die Lebensdauer
der Formen relativ gering. Vermutlich trägt auch die Volumenausdehnung, die zwangsläufig
zusätzlichen Druck ausübt und mit einer Sprengwirkung zu vergleichen ist, während
der Wärmebehandlung zum vorzeitigen Bruch und Verschleiß der Formen bei.
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Beides, nämlich die durch hohen Preßdruck zwangsläufig bedingten hohen
Investitionskosten und der häufige Formenbruch bzw. vorzeitige Formenverschleiß,
verteuert die Herstellung der Stollen und Segmente entsprechend.
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Durch Einlegen einer waren Gummimenge wird die Ausdehnung des Materials
durch Wärme in der Form selbst reduziert und zusätzlicher Druck auf die Formwände
vermieden.
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Ein weiteres Problem besteht in den qualitativ und unbefriedigenden
Eigenschaften der nach den bekannten Verfahren herstellbaren Stollen bzw. Segmente.
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Häufig werden Lagenlösungen, also ein schichtweises Ablösen der Stollen
oder Teilen hiervon nach Art eines Abblätterns beobachtet, insbesondere bei rauhem
Einsatz. Ferner sind Abrieb und Verschleiß am Umfang des runderneuerten Großreifens
in nicht wenigen Fällen ungleich, was darauf hindeutet, daß der Preßdruck möglicherweise
als Folge einer nicht gleichmäßigen Formenfüllung, gemessen in zur Pressenebene
parallelen Ebenen der Formen, ungleichmäßig ist. Auch die Laufleistung bleibt häufig
hinter den Erwartungen zurück. Man kann beobachten, daß Mischungsbestandteile ausdiffundieren,
insbesondere Paraffine, die als Alterungsschutzmittel gebraucht werden. Aber auch
Schwefelbestandteile treten aus.
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Insbesondere bei großvolumigen Stollen bzw. Segmenten wird in den
Randbereichen zwangsläufig immer eine Übervulkanisation mit den bekannten nachteiligen
Folgen für die Festigkeitseigenschaften der Stollen bzw.
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Segmente festgestellt. Vor allem die Einreißfestigkeit wird dabei
erheblich reduziert. Häufig ist in diesen Fällen noch zusätzlich zu beobachten,
daß die Kernbereiche bzw. die mittleren Bereiche der Stollen und Segmente nur unvollkommen
vulkanisiert sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu schaffen,
nach dem für alle üblichen Reifengrößen Segmente und/oder Stollen herstellbar sind,
deren Festigkeitseigenschaften, insbesondere deren Abrieb- und Einreißfestigkeit,
die entsprechenden durchschnittlichen Eigenschaften von Neureifen übertreffen und
das mit Formen und Pressen durchführbar ist, die weniger Kosten und Aufwand erfordern
sowie eine unter diesem Gesichtspunkt wirtschaftliche Herstellung von Segmenten
und/oder Stollen aller handelsüblichen Größen zulassen.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird gegenüber dem Bekannten
dadurch herbeigeführt, daß eine größere Rohgummimenge als dem Volumen der Form entspricht,
abgewogen und zwecks Vorwärmung und Durchmischung des Rohgummis mehrmals einem Durchgang
durch ein Walzenpaar unterworfen wird, bis eine Vorwärmtemperatur im Bereich von
ca. 60"C bis 100"C erreicht wird und die Heizzeit so kurz bemessen wird, daß die
Entnahme der Stollen bzw. Segmente aus der Presse erfolgt, bevor die inneren Bereiche
der Stollen und Segmente ausvulkanisiert sind, ihre äußeren vollständig vulkanivierten
Bereiche
jedoch bereits eine Dicke erreicht haben, die geeignet ist, den durch die ohne weitere
äußere Wärmezufuhr außerhalb der Presse stattfindenden Vulkanisation der inneren
Bereiche entwickelten Druck aufzunehmen.
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Vorzugsweise wird die vorgewärmte Rohgummifüllung als längliche Rolle
in das Unterteil der Form eingelegt.
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Im Hinblick auf die mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten
erreichbaren Vorteile sei zunächst allgemein darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße
Verfahren die obengenannte Aufgabe löst und die einleitend im einzelnen benannten
Nachteile vermeidet.
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Im einzelnen ergibt sich eine Vielzahl von Vorteilen des erfindungsgemäßen
Verfahrens dadurch, daß die zum Eingeben in die Form bestimmte Rohgummimenge zunächst
einem mehrmaligen Durchgang durch ein Walzenpaar unterworfen wird, bei dem die Rohgummimenge
eine Temperatur im Bereich von ca. 60"C bis 100"C erreicht: Die Fließfähigkeit des
Rohgummis in der Preßform wird wesentlich verbessert, so daß die Form unter der
Einwirkung des Preßdrucks in allen Bereichen vollständig mit Rohgummi ausgefüllt
wird und jeder hergestellte Stollen bzw. jedes Segment eine hohe Formgenauigkeit
aufweist.
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Die durch die Vorwärmung erreichte Fließfähigkeit bzw. relativ hohe
Plastizität erfordert trotz stets gleichbleibend vollständiger Formenfüllung eine
geringere Beanspruchung der Form, wodurch die Möglichkeit der Verwendung von kostengünstigen
Metallegierungen, beispielsweise Aluminiumlegierungen, für die Formenherstellung
ermöglicht wird. Auch für die auszuformenden Segmente sind Formoberflächen von Alu-Gußlegierungen
Stahloberflächen vorzuziehen.
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Aus dem gleichen Grund kann der sonst erforderliche hohe Schließdruck
der Presse auf max. 30-60 kg/cm2 reduziert werden, wodurch leichtere Pressen mit
geringerem Energieaufwand zur Bereitstellung des Preßdrucks verwendet werden können.
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Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Heiz- und Preßzeiten für
vergleichbare Stollen- und Segmentgrößen infolge der vorherigen Aufheizung des Rohgummis
auf ca. ein Fünftel der bisher üblichen Zeit reduziert werden können. In entsprechender
Weise steigt die pro Stunde mögliche Herstellungskapazität der Pressen.
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Obwohl aus Gründen, die noch erläutert werden, eine größere Rohgummimenge
als dem Volumen der Form entspricht in diese eingegeben wird, ist die zur Verdrängung
des überschüssigen Rohgummimaterials erforderliche Druckenergie ohne nennenswerte
Beanspruchung der Formen sowie mit dem vorgenannten niedrigen Preßdruck erreichbar.
Im Gegenteil ist, wie die Praxis gezeigt hat, die Lebensdauer der bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendeten Formen erheblich länger als bei Anwendung der bisher bekannten
Verfahren.
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Sehr wesentlich sind die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichbaren
Vorteile für die zur Verwendung kommende Gummimischung und für die Eigenschaften,
insbesondere Festigkeitseigenschaften, der hergestellten Stollen und/oder Segmente:
Der Aufwand an teuren und darüber hinaus die Festigkeitseigenschaften der Stollen
ungünstig beeinflussenden Plastiziermitteln kann auf ein sehr geringes Maß reduziert
werden, wie ein später erläutertes Ausführungsbeispiel zeigt.
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Bei dem Durchgang des Rohgummis durch das
Walzenpaar wird nicht nur
ein Vorwärmeffekt erzielt, sondern hierdurch und durch eine zusätzliche Vermischung
unmittelbar vor der Vulkanisation werden die Festigkeitseigenschaften, insbesondere
die Einreißfestigkeit, des Stollenmaterials wesentlich verbessert.
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Insbesondere Lagenlösungen, nämlich das unerwünschte Abblättern von
Stollen bzw. deren Teilen wird ebenso vermieden wie ungleicher Abrieb bzw. Verschleiß.
Zu dieser Verbesserung trägt nicht nur die Durchmischung des Rohgummis bei dem Durchgang
durch das Walzenpaar bei, sondern eine zusätzliche Durchmischung des Rohgummis wird
dadurch erreicht, daß eine größere Rohgummimenge eingegeben wird, als dem Volumen
der Form entspricht. Denn dadurch wird das Rohgummimaterial zwangsläufig einer intensiven
innigen zusätzlichen Durchmischung infolge der notwendigen Verdrängung des überschüssigen
Rohgummis aus der Form unterworfen. Denn Lagenlösungen bzw.
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Lamination bei Stollen und Segmenten beruhen offenbar vornehmlich
auf mangelnder Bindung übereinander geschichteter Oberflächen von Rohgummimaterial,
während erfindungsgemäß jegliche einseitig ausgerichtete Struktur vermieden wird,
weil die vom Walzenpaar abgegebenen, frisch hergestellten einzelnen Lagen durch
die Verdrängungsarbeit in der Form eine in mehrere Richtungen gehende gegenseitige
Durchdringung erfahren. Das Ergebnis besteht auch in einer entsprechend gleichmäßigen
Festigkeitsverteilung. Wenn die bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
nämlich das Einlegen der Rohgummifüllung als längliche Rolle in das Unterteil der
Form zur Anwendung kommt, wird der vorgenannte Effekt noch verstärkt, weil die Bildung
einer länglichen Rolle bereits eine intensive Vermischung der bisherigen Lagen aus
Flachmaterial (sogenannte Felle) bedeutet und die Verstärkung der Formenfüllung
in der Mitte zwangsläufig zu einem Fließen des Materials in der Form zwecks Ausfüllung
des Formvolumens führt.
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Hierdurch entsteht außerdem zusätzliche Reibungswärme, die zur Heizzeitverkürzung
beiträgt, und Lufteinschlüsse werden ausgeschlossen.
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Im übrigen ist eine vollständige Ausfüllung des Innenraums der Form
und eine dadurch erreichbare gute Ausformung der Stollen und Segmente vor allem
dann wichtig, wenn man eine möglichst dünne Untergummischicht anstrebt, der lediglich
eine Verbindungsfunktion zukommt, die aber nicht bei der Beurteilung des Abriebs
bzw. Verschleißes des Reifenprofils Berücksichtigung findet.
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Mit der vorerwähnten Verkürzung der Heizzeit werden jedoch nicht
nur die bereits abgegebenen Vorteile erreicht, sondern dieses Merkmal ist von außerordentlicher
Bedeutung für die Festigkeitseigenschaften der Stollen und Segmente.
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Ohne Vorwärmung wird nämlich stets bei den bisher üblichen langen
Heizzeiten insbesondere im Profilgrund die Einreißfestigkeit um 3/4 aufgrund unvermeidbarer
Übervulkanisation reduziert (also Reduzierung auf 25%). Häufige Profilbrüche sind
die Folge. Auch dieses wesentliche Merkmal einer kurzen Heizzeit als Problemlösung
ist bisher nicht erkannt worden.
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Im übrigen wird durch die kurze Heizzeit der obenangegebenen Art
die Vulkanisation der inneren Bereiche der Stollen bzw. Segmente in die sich an
die eigentliche Heiz- und Preßzeit anschließende Phase, während derer die übrigen
der Gefahr der Übervulkanisation ausgesetzten Gummischichten bereits nicht mehr
beheizt werden sondern schon abkühlen können,
verschoben. Diese
Nachvulkanisation der inneren Bereiche findet durch die Wärme des chemischen Prozesses
sowie durch die noch im Stollen bzw.
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Segment vorhandene Restwärme statt.
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Das Prinzip der Nachvulkanisation der inneren Bereiche läßt sich
so darstellen, daß die äußere, mit den Heizflächen der Form in Berührung kommende
Gummischicht in der Presse vulkanisiert und nachfolgend schon abkühlt sowie, wenn
der Stollen oder das Segment aus der Presse herausgenommen ist, eine feste Haut
um den nicht mehr porösen aber nicht vollständig vulkanisierten inneren Bereich
bildet. Die Heiz- und Preßzeit ist folglich so einzustellen, daß zunächst eine ausreichend
dicke Randschicht in der Presse selbst vulkanisieren kann, bevor man den Stollen
oder das Segment der Presse entnimmt, andernfalls würde der noch nicht vulkanisierte
Kern oder Innenbereich den Stollen aufblähen und möglicherweise zum Reißen oder
auch zum Aufquellen bringen.
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Bei einer vollständigen Vulkanisation sowohl der inneren als auch
der äußeren Bereiche des Stollens bzw.
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Segmente in der Form selbst würde sich zwangsläufig eine Übervulkanisation
im Innern ergeben mit der Folge eines unerwünschten Festigkeitsabfalls, selbst wenn
es gelingen sollte, durch entsprechende Kühlmaßnahmen eine Übervulkanisation der
äußeren Schichten zu verhindern. Die Vermeidung einer Übervulkanisation der äußeren
Schichten ist ebenfalls außerordentlich wichtig, da beobachtet werden konnte, daß
beispielsweise ein Drittel des Verschleißes sowohl bei Neureifen als auch bei runderneuerten
Reifen mit den bisher üblichen Segmenten und/oder Stollen in den ersten 20% Betriebsstunden,
bezogen auf die Gesamtbetriebsstundenzahl, auftritt. Auch Fälle von 50% des Verschleißes
von runderneuerten Reifen im ersten Viertel der Gesamtbetriebsdauer sind keine Seltenheit.
Erfindungsgemäß ist dagegen eine gleichmäßige Abnutzung erreichbar.
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Vorzugsweise wird die für die jeweilige Zusammensetzung der Rohgummimenge
erforderliche Heiz- und Preßzeit durch Entnahme von Proben aus den inneren Bereichen
der Stollen bzw. Segmente bestimmt. Eine regelmäßige Probenentnahme gestattet gleichzeitig
eine ständige Überwachung des Herstellungsverfahrens. Beispielsweise eine entsprechende
Hohllochbohrung ergibt eine Probenentnahme sowohl aus den äußeren Schichten als
auch vom Kern selbst, so daß bei Vorwahl einer entsprechenden Vorwärmtemperatur
die Heiz- und Preßzeit für eine ausgewählte Gummimischung jederzeit einstellbar
ist. Denn die Proben zeigen insbesondere, ob auch die inneren Bereiche-trotz der
außerordentlich kurzen Heizzeit auf dem Wegen der Nachvulkanisation ausreichend
durchvulkanisiert sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachste-
hend mit Bezug
auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1,2 und 3 den
mehrmaligen Durchgang einer zur Herstellung von Stollen bzw. Segmenten bestimmten
Rohgummimenge durch ein Walzenpaar; F i g. 4 das Einlegen der gewalzten Rohgummimenge
in Form einer länglichen Rolle in ein Unterteil einer Form einer beheizbaren Presse;
Fig.S das Einlegen von zwei der vorgenannten länglichen Rollen in zwei in einer
Presse nebeneinander montierten Unterteile von Formen; F i g. 6 eine perspektivische
Ansicht einer mit zwei Formen ausgestatteten Presse nach dem Öffnen der Presse am
Ende der Preß- und Heizphase; Fig.7 und 8 die Probenentnahme aus einem vulkanisierten
Segment; F i g. 9 das Abtrennen ringsum seitlich überstehender aus einem Überschuß
an eingegebener Rohgummimenge resultierender Randbereiche eines Segmentes; Fig.
10 ein Vulkanisationsdiagramm; Fig.ll-13 die Draufsicht, eine Seitenansicht und
eine Stirnansicht eines Segmentes; F i g. 14 und 15 Tabellen mit Abmessungen der
SegmentenachFig. 11-13.
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Das Herstellungsverfahren für Stollen bzw. Segmente, das nachstehend
anhand der zur Veranschaulichung des Herstellungsprozesses dargestellten Formen
und Presse mit Bezug auf Segmente erläutert wird, läuft nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung im wesentlichen wie folgt ab: Je nach Breite und Länge sowie Stollendicke
der herzustellenden Segmente wird eine Rohgummimenge von 120% des einer normalen
Formenfüllung entsprechenden Gewichts abgewogen, wobei folglich die einleitend erwähnte
Überschußmenge berücksichtigt ist. Bei einer Breite von 590/560 mm und einer Länge
von 880/830 mm der für eine Runderneuerung von Großreifen der Größe 18-00-33 bzw.
16-00.25 bestimmten Form, wie sie in Zwillingsanordnung beispielsweise F i g. 5
und 6 (18-Zoll-Form linke, 16-Zoll-Form rechts) zu entnehmen ist, werden ca. 14,6
bzw. 11,5 kg Rohgummi benötigt, einschließlich einer Überschußmenge von ca. 20%.
Bei wesentlich größeren Reifen, beispielsweise der Größe 37-5-39, bei denen eine
Form etwa gleicher Länge und Breite nur zwei Stollen umfaßt im Gegensatz zu dem
in F i g. 7 angeführten Ausführungsbeispiel mit fünf Stollen, ist eine Rohgummimenge
von ca. 34 kg einschließlich Überschußmenge erforderlich.
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Nach zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die vorzugsweise
in einem 100 Liter-Kneter in einem Arbeitsgang hergestellte Rohgummimenge, in Gewichtsanteilen
angegeben, folgende Zusammensetzung auf: Misch. Nr. 2 Misch. Nr. 1 100,0 100,0 Gew.-Teile
Kautschuk, nämlich SBRloder NK-Verschnitt (SBR = synthetischer und NK = Natur-Kautschuk)
60,0 60,0 Gew.-Teile aktive Füllstoffe (Ruß etc.), vorzugsweise 40-45 Teile Ruß
20 Teile Kieselsäure 6,0 5-6,0 Gew.-Teile Ö1 2,0 2,0 Gew.-Teile Stearinsäure 4,0
4,0 Gew.-Teile ZnO 2,0 2,0 Gew.-Teile Alterung und Ermüdungsschutzmittel
Fortsetzung
Misch. Nr. 2 Misch. Nr. 1 0,9-1,2 0,8-1,4 Gew.-Teile Schwefel 2,0 2,0 Gew.-Teile
Beschleuniger 0,2 0,2-1,0 Teile Verzögerer (wahlweise) ca. 13 - Gew.-Teile Mahlgut,
nämlich ca. 10% der Gesamtmenge der übrigen Bestandteile.
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Die abgewogene Rohgummimenge 1 wird in der aus F i g. 1-3 ersichtlichen
Walzeinrichtung 2 einem mehrmaligen Durchlauf durch ein vorgewärmtes Walzenpaar
3, 4 unterworfen. Die Einhaltung einer angemessenen Behandlungsdauer der Rohgummimenge
1 in der Walzeinrichtung 2 ist leicht vorausbestimmbar und kontrollierbar anhand
der während des Walzvorgangs zu erreichenden Solltemperatur der Rohgummimenge 1
im Vergleich mit der durch Temperaturmessung mittels Pyrometer leicht feststellbaren
Isttemperatur. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Bereich der Solltemperatur
ca. 100"C. Die Dauer der Behandlung auf der Walzeinrichtung 2 beträgt in diesem
Fall beispielsweise für die Reifen der Größe 18-00-33 erforderliche Rohgummimenge
ca. 5-8 Min.
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Bereits während dieser Behandlung in der Walzeinrichtung 2 wird die
Rohgummimenge 1 einer intensiven zusätzlichen Durchmischung der an die Außenseiten
der Rohgummifelle diffundierten Bestandteile einer gegenseitigen Durchdringung ihrer
Bestandteile mit den einleitend bereits eingehend erläuterten Vorteilen unterworfen.
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Am Ende der Behandlung in der Walzeinrichtung 2 wird die vorgewärmte
Rohgummimenge 1' als längliche Rolle, wie aus F i g. 4 und 5 ersichtlich ist, in
ein Unterteil 5 einer Form eingelegt, die in einer horizontalen Ebene in das erwähnte
Unterteil 5 und ein Oberteil 6 (F i g. 6) unterteilt ist. Die Form ist in der besonders
aus F i g. 6 ersichtlichen Weise in einer handelsüblichen elektrisch oder mit Heißdampf
oder in anderer Weise beheizbaren Presse 7 austauschbar montiert, die keinen Teil
der Erfindung bildet und folglich keiner weiteren Beschreibung bedarf. Das Unterteil
5 zeigt ein Negativprofil des gewünschten Profils der herzustellenden Segmente.
Das Oberteil 6 der Form entspricht dem Profil der Innenfläche der Segmente. Die
Zeichnung läßt erkennen, daß die Unterfläche des Oberteils 6 eine Aufrauhung zeigt,
die sich in entsprechender Weise in den herzustellenden Segmenten (F i g. 6) abbildet.
Die hierdurch erreichte geriffelte, jedenfalls aus Erhebungen und Vertiefungen unregelmäßiger
Verteilung bestehende porig vergrößerte Innenfläche der Segmente ist von entscheidender
Bedeutung beim Aufbringen der Segmente auf eine vorbereitete Karkasse, da andernfalls
diese Innenfläche mechanisch aufgerauht werden muß.
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Im übrigen erkennt man in der Zeichnung die gewünschte Wölbung der
Segmente, die der Wölbung des rundzuerneuernden Reifens entspricht. Auch die Kanten
und Profiltiefen sind mit einer solchen porigen Fläche versehen.
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Nach dem Einlegen der vorgewärmten Rohgummimenge 1' in das Unterteil
5 der Form wird die Presse 7 unmittelbar geschlossen, wobei sich unter dem ca. max.
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30-60 kg/cm2 betragenden Preßdruck die Rohgummimenge 1' in der Form
so verteilt, daß auch der kleinste Hohlraum der Form vollständig mit Rohgummi ausgefüllt
wird. Dabei findet zwangsläufig erneut eine
intensive Durchmischung und gegenseitige
Durchdringung der die Rohgummimenge 1' bildenden Teile statt.
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Jegliche Lufteinschlüsse werden vermieden, und, soweit die eingegebene
Rohgummimenge 1' das Volumen der Form übersteigt, wird das überschüssige Rohmischungsteil
nach außen gedrückt und größere zusammenhängende Mengen hiervon können abgenommen
und wieder verwendet werden.
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Wenn, wie bevorzugt wird, eine Überschußmenge bzw. ein Mehreinsatz
von 20% gewählt wird, sind ca.
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15% von der Form abnehmbar und werden der Walzeinrichtung 2 wieder
zugeführt, während ca. 5% an der Form vulkanisieren und später entfernt und zu Mahlgut
verarbeitet werden, und zwar in Abhängigkeit von der Genauigkeit der Form.
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Durch das zwangsläufige Fließen des Materials in der Form entsteht
zusätzliche Reibungswärme auch in den inneren Bereichen der Rohgummimischung, wodurch
eine raschere Aufwärmung und Durchheizung der Füllung erreicht wird. Die erhöhte
Fließfähigkeit der vorgewärmten Rohgummifüllung ist auch wesentlich für die vollständige
Ausfüllung der dünnhäutigen Randbereiche der Segmente, um eine Stufenbildung beim
späteren Aufbringen der Segmente auf die Karkasse zu vermeiden.
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Bei einer Heiztemperatur (Formentemperatur) von 1600C beträgt die
Dauer der Heiz- und Preßzeit ca. 27 bzw. 25 Min. im vorliegenden Ausführungsbeispiel
für die Segmente der Reifengröße 18 bzw. 16-Zoll. Die Heizzeit beträgt je nach Segment-
und Stollengröße 15 bis 50 Min. bei einer Einlege-Temperatur von ca. 90"C.
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Fig. 6 zeigt den Zustand am Ende der Heiz- bzw.
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Preßphase, wenn die Presse 7 geöffnet wird und sich die nun vulkanisierten
Segmente 1" in dem Unterteil 5 der Form befinden. Nach der Entnahme aus der Form
werden die Segmente 1" freiliegend außerhalb der Presse 7 einer Nachvulkanisationsphase
überlassen, die nach ca. 30 Min. abgeschlossen ist. Denn, wie einleitend bereits
ausführlich dargelegt wurde, wird in der Phase 7 selbst nur eine vollständige Vulkanisation
der äußeren Schichten der Segmente 1" herbeigeführt, während die inneren Bereiche
unter der Einwirkung der Wärme des chemischen Vulkanisationsprozesses sowie der
im Segment 1" vorhandenen Restwärme in der Nachvulkanisationsphase ausvulkanisieren.
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Mit Bezug auf das bekannte Vulkanisationsdiagramm, teilweise dargestellt
in F i g. 10, mit den Koordinaten Heizzeit t als Abszisse und Zerreißfestigkeit
in kg/cm2 als Ordinate, befindet sich die Gummimischung der inneren Bereiche im
ansteigenden Verlauf der Kurve (eigentliche Vulkanisationszeit und mit A gekennzeichnet),
während die übrigen Bereiche schon ausvulkanisiert und dem mit B gekennzeichneten
Teil der Kurve zuzurechnen sind (eigentliche Ausvulkanisationszeit).
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Nicht mehr dargestellt ist das beginnende Abfallen der Kurve, wobei
der obere flache oder meist geringfügig gewölbte Kurvenverlauf allgemein als Plateau
bezeichnet
wird, auf das der rasch abfallende Kurvenverlauf, der
eine Übervulkanisation anzeigt, folgt. Bei Fortsetzung der Beheizung der Rohgummifüllung
würden die gesamten übrigen Bereiche in den Übervulkanisationsbereich gelangen,
so daß die äußeren Schichten der Segmente 1" nur eine entsprechend geringe Zerreißfestigkeit
aufweisen würden.
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Das Vorwärmen der Rohgummimenge t in der Walzeneinrichtung 2 auf
eine Temperatur, die bereits nahe der in der Presse in der Rohgummifüllung zur Einwirkung
kommenden Temperatur entspricht, hat im übrigen auch den Vorteil, daß die vorgewärmte
Rohgummimenge 1' bereits vor dem Eingeben in die Presse 7 die Volumenausdehnung
erreicht hat, die üblicherweise erst während der Heiz- und Preßzeit eintritt, so
daß erfindungsgemäß auch der sonst übliche unerwünschte Überlauf der Form während
der Heiz-und Preßzeit vermieden wird. In der Form entwickelt die Rohgummifüllung
je nach Menge des eingegebenen Rohgummis eine beträchtliche Sprengkraft, die eine
hohe Festigkeit der zur Verwendung kommenden Formen erfordert. Nach ca. 30 Min.
wird an einer möglichst dicken Stelle des Segments 1" mittels eines einfachen Hohllochbohrgeräts
8 (vergl. Fig.7 und 8) eine Probe 9 entnommen, um festzustellen, ob auch die inneren
Bereiche des Segments 1" ausreichend ausvulkanisiert sind. Die Probenentnahme ist
im normalen Herstellungsprozeß lediglich ein Kontrollvorgang, da in entsprechenden
Vorversuchen die für die jeweiligen
Stollen- und Segmentdicke erforderliche Preß-
und Heizzeit bestimmt und für die serienmäßige Herstellung vorgegeben wird.
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Am Ende des Herstellungsverfahrens werden die Segmente 1" wie in
Fig. 9 dargestellt ist, an den Rändern getrimmt, d. h. beschnitten, um den beim
Schließen der Presse entstandenen Überlauf abzutrennen und eine einheitliche Breite
der Segmente entsprechend der jeweiligen Karkassenbreite der rundzuerneuernden Reifen
herzustellen.
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Zu der vorzugsweise um 20% größeren in die Form eingegebenen Rohgummimenge
ist noch anzumerken, daß die 6% betragende beim Preßvorgang anvulkanisierte Gummimenge
als Austrieb in einer Kondexmühle mit einer Körnung von ca. 0,5-2,0 mm gemahlen
und das frisch gebrochene Mahlgut luftdicht verpackt wird.
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Das Mahlgut kann mit einem Anteil von 10% der übrigen Bestandteile
der Gummimenge, nämlich beispielsweise entsprechend der oben angegebenen Mischung
Nr.2, wahlweise bereits im Kneter oder auch noch später in der Walzeinrichtung beigemischt
werden.
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Der Zusatz an Mahlgut verbilligt einerseits die Gummimischung und
erhöht andererseits sogar noch die Weiterreißfestigkeit der Mischung.
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Die regelmäßig ohne Schwankungen erreichbaren Festigkeitseigenschaften
des Materials der erfindungsgemäß hergestellten Stollen und Segmente sind für die
beiden obenerwähnten Mischungen 1 und 2 nachstehend angeführt: Eigenschaften Bedingungen
Maßangaben Misch.-Nr. 1 Misch.-Nr. 2 (m. Mahlg. 10%) Spez. Gewicht kg/dm3 1,18 1,19
Härte Sh. A 66 71 Festigkeit DIN 53504 MPA 23,9 12,8 Dehnung DIN 53504 % 656 485
Modul MPA 7,5 7,0 Weiterreißfestigkeit DIN 53515 N/mm 31,4 35 Weiterreißfestigkeit
DIN 53507 N/mm 15,1 27 Abrieb DIN 53516 mm3 110 112 Obige Werte wurden bei einer
Heiztemperatur von 1600C mit einer Preß- und Heizzeit von 12 Min. erreicht.
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Daß die für die Festigkeit und Lebensdauer, auch unter rauhen Einsatzbedingungen,
ausschlaggebenden Eigenschaften, die die vorstehende Tabelle zeigt, als gegenüber
herkömmlichen Eigenschaften überragende Werte zu gelten haben, ist für den Fachmann
sofort ersichtlich.
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Beim Runderneuern von Großreifen, also beim Herstellen der Verbindung
zwischen den erfindungsgemäß hergestellten Stollen bzw. Segmenten und der Karkasse,
soll vorzugsweise eine Bindeplatte aus einer vulkanisierbaren Kautschukmischung
Verwendung finden, die praktisch nicht überheizbar ist. Denn die Dauer der beim
Herstellen der Verbindung zwischen Segment und Karkasse durch Vulkanisation der
Bindeplatte notwendigen Druck- und Wärmebehandlung ist bei Großreifen naturgemäß
länger als bei normalen PKW-oder LKW-Reifen. Vorzugsweise dient eine lagerfähige
Bindeplatte mit Elastomer-/Naturkautschuk als Grundlage mit einem hohen Anteil an
aktiven Füllstoffen mit hohem Schwefelanteil. Dadurch erhält die Bindeplatte ein
hohes Verschweißungsvermögen und eine gute Weiterreißfestigkeit. Die Dicke der Bindeplatte
beträgt
ca. 5 mm, zum Aufbau der Schultern an der Karkasse eines Großreifens beträgt
die Dicke bis ca. 30 mm. Die Heiz- und Preßzeit im Autoklaven beträgt bei einer
Temperatur von 95"C bei gutem Wärmeübergang und einem Autoklavendruck von 5 kg/cm2
für die Reifengröße 37-5-39 ca. 390 Min. und für die Reifengröße 16-00-25 ca. 240
Min.
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Gestaltung und Abmessung erfindungsgemäß hergestellter Segmente für
die vorgenannten Reifengrößen von 16 Zoll bzw. 18 Zoll ergeben sich aus den Segmentdarstellungen
gemäß F i g. 11-13 mit jeweils fünf Stollen pro 100cm Segmentlänge und den zugehörigen
Abmessungstabellen gemäß F i g. 14 und 15.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet auch das Einmischen von
Fiberglas in Form haarförmiger Fäden von z. B. 5-6 mm Länge zwecks weiterer Erhöhung
der Festigkeitseigenschaften. Entsprechende Versuche mit Material für Rohlaufstreifen,
Neureifen, Einspritzformlingen etc. sind fehlgeschlagen, weil die Fiberglasfäden
dort Ausmuschelungen bzw. ein Abblättern des Fertigmaterials, wahrscheinlich durch
einseitige Ausrichtung der Fiberglasfäden, verursacht haben.