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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Expandieren mindestens
eines vernetzbaren oder vernetzten Rohlings, der dafür vorgesehen
ist, im vernetzten und expandierten Zustand eine elastomere Sicherheitsauflage
mit geschlossenzelliger Struktur oder ein Teil einer derartigen
elastomeren Sicherheitsauflage zu bilden, wobei die Auflage dafür vorgesehen
ist, auf einer Radfelge im Inneren eines Luftreifens montiert zu
werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Vernetzen
und Expandieren des oder jedes Rohlings, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Expansions- oder Vernetzungs-/Expansionsverfahren,
und schließlich
ein Teilstück
einer vernetzten und expandierten Auflage und eine derartige Auflage,
die unter Anwendung dieses Verfahrens erhalten werden.
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Die
erfindungsgemäßen Sicherheitsauflagen
sind beispielsweise für
die Ausrüstung
der Luftreifen von Maschinen oder von Fahrzeugen vom Typ der Zweiräder, der
Kraftfahrzeuge oder der Lastkraftwagen verwendbar.
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Die
Verwendung geschlossenzelliger elastomerer Sicherheitsauflagen ist
allgemein bekannt für
Sportreifen, die dafür
vorgesehen sind, auf Geländekursen
vom Typ "Rallye-Raid" gefahren zu werden.
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Diese
zelligen Auflagen, die üblicherweise
in etwa ringförmig
sind, sollen nach einem deutlichen Druckverlust, beispielsweise
nach einer Durchlöcherung
des Luftreifens, die Weiterfahrt über eine Wegstrecke ermöglichen,
die insbesondere von den mehr oder weniger schwierigen Bedingungen
abhängt,
unter denen diese Weiterfahrt stattfindet.
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Derartige
Auflagen werden im allgemeinen durch Extrusion einer vernetzbaren
und expandierbaren Kautschukzusammensetzung, die einer thermomechanischen
Arbeit unterzogen worden ist, wodurch ein Rohling erhalten wird,
und anschließende
Vernetzung und Expansion des Rohlings hergestellt, wobei die Expansion
durch die thermische Zersetzung eines Blähmittel hervorgerufen wird,
das in der Kautschukzusammensetzung enthalten ist.
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Genauer
wird in einem ersten Schritt der thermomechanischen Bearbeitung
die Kautschukzusammensetzung, die insbesondere ein Dienelastomer,
wie Butylkautschuk (Copolymer aus Isopren und Isobutylen), einen
verstärkenden
Füllstoff,
wie Ruß,
ein Blähmittel,
das später
den Erhalt der expandierten zelligen Struktur ermöglicht,
und ein Vernetzungssystem enthält,
geknetet.
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In
einem zweiten Schritt der Formgebung wird die Kautschukzusammensetzung,
die im ersten Schritt erhalten wurde, extrudiert, wodurch ein vernetzbarer
und expandierbarer Rohling einer Auflage mit einer festgelegten
Form erhalten wird.
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In
einem dritten Schritt, der in einem Ofen durchgeführt wird,
wird der so erhaltene Rohling auf eine Temperatur, die üblicherweise
im Bereich von 70 bis 100°C
liegt, vorerhitzt.
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In
einem vierten Schritt, der in einer Form durchgeführt wird,
wird eine mindestens teilweise Vernetzung des vorerhitzten Rohlings
bei einer Temperatur durchgeführt,
die üblicherweise
im Bereich von 130 bis 150°C
liegt.
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In
einem fünften
Schritt, der in einem Ofen durchgeführt wird, wird der entformte
Rohling einer Expansion bei Atmosphärendruck und einer Temperatur,
die üblicherweise
im Bereich von 130 bis 150°C
liegt, unterzogen.
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Man
erhält
so eine vernetzt und expandierte Auflage.
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In
der französischen
Patentschrift FR-A-2 095 535 wird ein Verfahren zum Aufschäumen und
Härten eines
elastomeren Füllmaterials,
wie eines Polyisoprens, Dimethylmethylvinylpolysiloxans oder Polybutadiens,
im Inneren einer Montageeinheit beschrieben, die aus einem zuvor
vulkanisierten Luftreifen besteht, der auf einer Radfelge montiert
ist. Dieses Füllmaterial
ist für
die Ausrüstung
von Luftreifen vorgesehen, die für Fahrzeuge
vom Typ der Lastkraftwagen vorgesehen sind, und das angestrebte
zentrale Ziel besteht darin, die oberflächliche Oxidation im Inneren
des vulkanisierten Luftreifens zu minimieren.
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Dieses
Ziel wird in diesem Dokument erreicht, indem ein Verfahren durchgeführt wird,
das darin besteht, die Montageeinheit im Inneren eines Ofens mit
Hilfe von gesättigtem
Wasserdampf auf eine Temperatur von etwa 149°C zu erhitzen, dann die Montageeinheit
aus dem Ofen zu entnehmen oder in dem Ofen mehrere Heizzyklen durchzuführen, gefolgt
von einer Senkung des Wasserdampfdrucks im Inneren des Ofens, wodurch
das Füllmaterial
aufgebläht
wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass diese Montageeinheit dafür vorgesehen
ist, einen Behälter
vom Typ einer Form für
das in der Montageeinheit enthaltene Füllmaterial zu bilden, weil
der Schaum beim Aufblähen gegen
die Wandung dieser Montageeinheit drückt.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass der Schaum, der gegen die Wandung
der montierten Einheit drückt,
der Ort für
lokale chemische Reaktionen im Bereich dieser Wand (Felge oder Luftreifen)
ist, was zu einer Heterogenität
in der Struktur des schließlich
gebildeten Schaums führt.
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Die
herkömmlichen
Vernetzungs-/Expansionsverfahren, bei denen für die Vernetzung eine Form
verwendet wird, weisen einen wesentlichen Nachteil auf, der mit
den Dichteeigenschaften der erhaltenen vernetzten und expandierten
Auflagen zusammenhängt.
Die vernetzten und expandierten Auflagen, die durch diese Herstellungsverfahren
mit einer Form erhalten werden, sind im allgemeinen durch eine Zwischenschicht
gekennzeichnet, die eine Dichte aufweist, die deutlich höher (üblicherweise
um einen Faktor 1,5) ist als die Dichte des Kerns oder der Mitte
der Auflage. In 5 der vorliegenden Beschreibung
ist schematisch eine Ansicht einer derartigen Auflage im Querschnitt
dargestellt, die in radialer Richtung nach innen ausgehend von ihrer äußeren Oberfläche (in
dem Bereich, in dem der sich eine Oberflächenschicht oder Haut A auf
der Auflage befindet) diese Zwischenschicht B und diesen Kern C
aufweist.
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Die
Erfahrung zeigt, dass dieser Dichtegradient eine verstärkte Wanderung
der Deformationen, die in der Auflage beim Fahren im drucklosen
Zustand entstehen, hin zum Kern der Auflage hervorruft, was zu einer erhöhten inneren
Erwärmung
der Auflage führt,
die eine Zerstörung
der Auflage nach einer relativ kurzen Fahrzeit im drucklosen Zustand
verursachen kann.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Expandieren
mindestens eines teilweise vernetzten Rohlings anzugeben, der dafür vorgesehen
ist, im vernetzten und expandierten Zustand eine elastomere Sicherheitsauflage
mit geschlossenzelliger Struktur oder ein Teil einer solchen Sicherheitsauflage zu
bilden, wobei die oder jede Auflage dafür vorgesehen ist, auf einer
Radfelge im Inneren eines Luftreifens montiert zu werden, mit dem
das oben angegebene Problem im Zusammenhang mit der Verwendung einer Form
für die
Vernetzung gelöst
werden kann.
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Für diesen
Zweck besteht das erfindungsgemäße Expansionsverfahren
darin, den oder jeden Rohling in einem unter einem Überdruck
stehenden Fluidbad zu härten,
das sich im Inneren eines Behälters
befindet, wobei die Temperatur des Bades einen Maximalwert aufweist,
der im Bereich von 110 bis 210°C
liegt, und wobei der Absolutdruck des Bades mindestens einen Wert
von 5 bar oder darüber
und durch Druckminderung einen Endwert des Druckes von etwa 1 bar
aufweist, für
die Expansion des oder jedes Rohlings in einer solchen Weise, dass
die Volumenzunahme des oder jedes Rohlings nicht durch den Behälter eingeschränkt wird.
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Nach
einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
besteht dieses Expansionsverfahren darin, den Absolutdruck des Fluids
stufenweise oder kontinuierlich zwischen einem Maximalwert von 26
bar oder darunter und einem Wert unterhalb dieses Maximalwertes
zu ändern.
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Erfindungsgemäß besteht
das Expansionsverfahren darin, ein flüssiges Fluid, wie Wasser, oder
ein gasförmiges
Fluid, wie heiße
Luft, Wasserdampf oder Stickstoff, zu verwenden, um den oder jeden
Rohling zu härten.
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Nach
einem optionalen Merkmal der Erfindung besteht dieses Expansionsverfahren
darin, nach dem Härten
des oder jedes Rohlings das Bad auf eine Temperatur von 100°C oder darunter
abzukühlen
bei einem Absolutdruck, der im Bereich von 1 bis 26 bar liegt.
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Nach
einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal
besteht das Expansionsverfahren darin, in dem Bad mehrere Rohlinge
mit linearer und/oder gekrümmter
Form zu härten.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die so hergestellten Auflagen oder
Teile von Auflagen Formen und Abmessungen haben können, die
in Abhängigkeit
von den gewünschten
Anwendungen variieren können.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Vernetzen
und Expandieren mindestens eines vernetzbaren und expandierbaren
Rohlings, der dafür
vorgesehen ist, im vernetzten und expandierten Zustand eine elastomere
Sicherheitsauflage mit geschlossenzelliger Struktur oder ein Teil
einer solchen Sicherheitsauflage zu bilden, wobei die Auflage dafür vorgesehen
ist, auf einer Radfelge im Inneren eines Luftreifens montiert zu
werden.
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Dieses
erfindungsgemäße Vernetzungs-
und Expansionsverfahren ermöglicht
es ferner, das weiter oben im Zusammenhang mit den vernetzten und
expandierten Auflagen angegebene Problem, das durch die Verwendung
einer Form bei der Durchführung
der Vernetzung verursacht wird, zu lösen, und dieses Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet,
- – dass die Vernetzung darin
besteht, den oder jeden expandierbaren oder expandierten Rohling
in einem unter einem Überdruck
stehenden Fluidbad, das im Inneren eines Behälters enthalten ist, so zu
härten, dass
der oder jeder Rohling ohne eine Einschränkung durch den Behälter mit
dem Bad in Wechselwirkung tritt, wobei die Temperatur des Bades
einen Maximalwert aufweist, der im Bereich von 110 bis 210°C liegt, und
wobei der Absolutdruck des Bades mindestens einen Wert von 14 bar
oder darüber
hat, und
- – dass
die Expansion darin besteht, den oder jeden vernetzbaren oder vernetzten
Rohling einem wie weiter oben definierten erfindungsgemäßen Expansionsverfahren
zu unterziehen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Beschreibung unter
vernetzbarem Rohling ein Rohling verstanden wird, der weiter hin
vernetzt werden kann unabhängig
von früheren
Wärmebehandlungen, die
einen Beginn der Vernetzung ausgelöst haben könnten. Demzufolge wird beispielsweise
ein Rohling als vernetzbar angesehen, der zuvor einer Wärmebehandlung
unterzogen worden ist, bei der es zu einer Vernetzung seiner Oberfläche gekommen
ist. Bei der Wärmebehandlung
kann es sich um ein Vorerhitzen eines extrudierten Rohlings in einem
Ofen und/oder um den Verfahrensschritt der Formung des Rohlings
gehandelt haben, beispielsweise in dem Fall, in dem die Formgebung
durch Spritzgießen
oder Spritzpressen erfolgt.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass es mit diesem erfindungsgemäßen Vernetzungs-
und Expansionsverfahren möglich
ist, sich von der ringförmigen
Geometrie des Rohlings zu lösen,
die traditionell durch die Verwendung einer Form vorgegeben ist,
und dass es dieses Verfahren ferner ermöglicht, vernetzte und expandierte
Auflagen oder Teile dieser Auflagen zu erhalten, die komplexe Geometrien
aufweisen, die nur unter Schwierigkeiten unter zufriedenstellenden
Bedingungen aus Formen entnommen werden könnten, wie beispielsweise Nuten
und/oder hervorstehende Zacken und/oder Hohlräume in einer der Richtungen
der Auflage oder des Teiles der Auflage.
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Es
wird außerdem
darauf hingewiesen, dass es der Verfahrensschritt des Vernetzens/Expandierens ohne
Verwendung einer Form bei der Vernetzung ermöglicht, Auflagen oder Teile
von Auflagen zu erhalten, die keine Trennfläche aufweisen, die zu einer
Schwächung
der entsprechenden Auflage oder des Teiles dieser Auflage führen könnte.
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Nach
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann dieses Vernetzungs- und Expansionsverfahren darin bestehen,
- – in
einem ersten Schritt den oder jeden vernetzbaren und expandierbaren
Rohling der Vernetzung zu unterziehen, um einen weitgehend vernetzten
und expandierbaren Rohling zu erhalten, und dann
- – in
einem zweiten Schritt den oder jeden weitgehend vernetzten und expandierbaren
Rohling, der im ersten Verfahrensschritt erhalten wurde, der Expansion
zu unterziehen, um die entsprechende vernetzte und expandierte Sicherheitsauflage
oder ein Teil dieser Sicherheitsauflage zu erhalten.
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Nach
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann dieses Vernetzungs- und Expansionsverfahren darin bestehen,
- – in
einem ersten Schritt den oder jeden vernetzbaren und expandierbaren
Rohling der Expansion zu unterziehen, um einen vernetzbaren und
weitgehend expandierten Rohling zu erhalten, und dann
- – in
einem zweiten Schritt den oder jeden vernetzbaren und weitgehend
expandierten Rohling der Vernetzung zu unterziehen, um die entsprechende
vernetzte und expandierte Sicherheitsauflage oder ein Teil dieser
Sicherheitsauflage zu erhalten.
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Das
erfindungsgemäße Vernetzungs-
und Expansionsverfahren besteht vorteilhaft darin, einen oder mehrere
Rohlinge zu verwenden, von denen jeder ein Rohling auf der Basis
eines Copolymers aus Isopren und Isobutylen (Butylkautschuk oder
IIR) ist.
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Dieses
Elastomer weist insbesondere eine verringerte Luftdurchlässigkeit
auf.
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Nach
weiteren Ausführungsbeispielen
könnten
für diesen
oder diese Rohlinge auch die halogenierten Formen dieses Copolymers,
insbesondere die halogenierten oder bromierten Copolymere (BIIR-
oder CIIR-Kautschuk, bzw. Brombutylkautschuk und Chlorbutylkautschuk),
Copolymere aus Dienen und α-Olefinen, z.B.
Terpolymere aus Ethylen, Propylen und einem Dien (EPDM), Polychloropren
(CR), auch ein Verschnitt aus Naturkautschuk (NR) und Polybutadien
(B) in im wesentlichen identischen Anteilen, verwendet werden.
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Nach
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist eine erfindungsgemäße Härtungsvorrichtung
für die
Durchführung
des Vernetzungs- und
Expansionsverfahrens des Typs, der einen Behälter umfasst, der ausgestattet
ist mit mindestens einer Öffnung
zum Zuführen
und Entnehmen des oder jedes Rohlings, einer Einrichtung zum Aufnehmen
des oder jedes Rohlings, einer Einrichtung zum Befüllen des
Behälters
mit einem flüssigen
oder gasförmigen
Fluid, und einer Einrichtung zum Erhitzen des Fluids und Ausüben von
Druck auf das Fluid, das im Inneren des Behälters enthalten ist, so ausgestaltet,
dass der Behälter
umfasst:
- – eine
Zufuhrkammer, die an ihrem Einlass mit einer Öffnung ausgestattet ist, durch
die eine Einheit vernetzbarer und expandierbarer Rohlinge mit dem
Ziel ihrer Härtung
in diese Kammer eingebracht wird, wobei die Zufuhröffnung mit
einer Einrichtung zum Absperren dieser Öffnung ausgestattet ist,
- – eine
Härtungskammer,
die stromabwärts
der Zufuhrkammer vorgesehen ist und die an ihrem Einlass mit einer
ersten beweglichen Trennwand ausgestattet ist, um diese Kammer mit
der Zufuhrkammer verbinden zu können,
wobei diese Härtungskammer
dafür vorgesehen
ist, das erhitzte und unter Druck stehende Fluid zu enthalten, für den Erhalt
einer Einheit vernetzter und expandierbarer Rohlinge,
- – eine
Entnahmekammer, die stromabwärts
der Härtungskammer
vorgesehen ist, die an ihrem Einlass mit einer zweiten beweglichen
Trennwand, um diese Kammer mit der Härtungskammer verbinden zu können, und
an ihrem Auslass mit einer Öffnung
zum Atmosphärendruck
ausgestattet ist, für
den Erhalt einer Einheit vernetzter und expandierter Rohlinge und
ihre Entnahme aus dem Behälter
ausges tattet ist, wobei die Entnahmeöffnung mit einer Einrichtung
zum Absperren der Entnahmeöffnung
ausgestattet ist,
- – eine
Einrichtung, um das unter Überdruck
stehende Fluid abwechselnd von der Entnahmekammer in die Zufuhrkammer
und von der Zufuhrkammer in die Entnahmekammer zu leiten.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass es durch diese Kammern ermöglicht wird,
Einheiten von Rohlingen im kontinuierlichen Betrieb zu vernetzen
und zu expandieren, wenn eine automatisierte Verschiebung jeder Einheit
im Inneren einer einzigen Kammer und/oder von einer Kammer in eine
andere Kammer mit Hilfe der oben angegebenen Öffnungen und beweglichen Trennwände mit
einbezogen wird.
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Wenn
sich die Trennwände
und Öffnungen
in abgesperrter Position befinden, ermöglichen sie es, Schleusen im
Bereich der Zufuhrkammer und der Entnahmekammer zu bilden, und wenn
sich diese Öffnungen in
geschlossener Position und diese Trennwände in geöffneter Position befinden,
ermöglichen
sie es der Zufuhrkammer oder der Entnahmekammer (die dann mit dem
Fluid gefüllt
ist), abwechselnd im Druckgleichgewicht mit der angrenzenden Härtungskammer
zu stehen, die ihrerseits kontinuierlich mit dem Fluid gefüllt ist.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass die gesamte Ausdehnung des
Volumens der Rohlinge in der Entnahmekammer hervorgerufen wird,
wenn der Absolutdruck in dieser Kammer wieder auf Atmosphärendruck
gesenkt wird (über
die Entnahmeöffnung,
die sich dann in geöffneter
Position befindet, wodurch ein Druckgleichgewicht mit der Umgebungsluft
erreicht wird).
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Es
wird im übrigen
darauf hingewiesen, dass diese erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vernetzen/Expandieren
vorteilhaft in ein Gesamtverfahren zum Herstellen von Auflagen oder
Teilstücken
von Aufla gen, das kontinuierlich durchgeführt wird, integriert werden
kann, d.h. stromabwärts
der Station, in der die Formgebung stattfindet, beispielsweise durch
Extrudieren oder Spritzgießen,
und der Station, in der die geformten Rohlinge im Ofen vorerhitzt
werden.
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Eine
erfindungsgemäße Härtungsvorrichtung
kann selbstverständlich
alle automatisierten Einrichtungen umfassen, die für die Einstellung
und Steuerung der Parameter des Vernetzungs- und Expansionsverfahrens,
wie insbesondere der Temperatur, des Druckes und des Durchsatzes
an Wasser, mit dem die Härtung durchgeführt wird,
geeignet sind.
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Nach
einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist eine Härtungsvorrichtung
für die Durchführung des
Vernetzungs- und Expansionsverfahrens des Typs, der einen Behälter umfasst,
der ausgestattet ist mit einer Einrichtung zum Zuführen und
Entnehmen des oder jedes Rohlings, einer Einrichtung zum Aufnehmen
des oder jedes Rohlings, einer Einrichtung zum Befüllen des
Behälters
mit einem flüssigen
oder gasförmigen
Fluid, und einer Einrichtung zum Erhitzen des Fluids und Ausüben von
Druck auf das Fluid, das im Inneren des Behälters enthalten ist, so ausgestaltet,
dass der Behälter
mit einer Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen ausgestattet ist, von
denen jede für
die Aufnahme mehrerer Rohlinge vorgesehen ist, wobei die Aufnahmeeinrichtungen
nebeneinander auf einer Leitung montiert sind, die für das Befüllen des
Behälters
mit dem Fluid vorgesehen ist und die sich in das Innere des Behälters erstreckt.
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Nach
einem weiteren Merkmal dieses Ausführungsbeispiels umfasst der
Behälter
eine Ablassleitung, die mit einer Einrichtung verbunden ist, die
das Fluid in Richtung der Einrichtung zum Befüllen des Behälters umwälzt.
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Nach
einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist eine Härtungsvorrichtung
für die Durchführung des
Vernetzungs- und Expansionsverfahrens des Typs, der einen Behälter umfasst,
der ausgestattet ist mit mindestens einer Öffnung zum Zuführen und
Entnehmen des oder jedes Rohlings, einer Einrichtung zum Aufnehmen
des oder jedes Rohlings, einer Einrichtung zum Befüllen des
Behälters
mit einem flüssigen
oder gasförmigen
Fluid, und einer Einrichtung zum Erhitzen des Fluids und Ausüben von
Druck auf das Fluid, das im Inneren des Behälters enthalten ist, so ausgestaltet,
- – dass
die Einrichtung zum Befüllen
des Behälters
aus einer Leitung besteht, die in eine Öffnung des Behälters mündet, wobei
die Leitung mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die dicht über die
Innenseite der Wandung der Leitung gleitet, um das Fluid, das im
Inneren des Behälters
enthalten ist, unter Druck zu setzen, wobei diese Leitung außerdem daran
angepasst ist, die Entleerung des Behälters zu ermöglichen,
und
- – dass
die Einrichtung zum Erhitzen des Fluids auf der Außenseite
des Behälter
und der Leitung montiert ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass in diesem Ausführungsbeispiel die gleitfähige Einrichtung,
die es ermöglicht,
das Innere des Behälters
unter Druck zu setzen, ein Kolben sein kann, und dass die Einrichtung
zum Erhitzen beispielsweise eine Heizschlange, durch die ein wärmetransportierendes
Fluid fließt,
oder einen elektrischen Widerstand umfassen kann.
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Das
in diesem Ausführungsbeispiel
verwendbare Fluid besteht vorzugsweise aus einer Flüssigkeit, wobei
der Siedepunkt dieser Flüssigkeit
oberhalb der Temperatur liegt, die für die Härtung verwendet wird, die im
Bereich von 110 bis 210°C
variieren kann.
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Es
kann jedoch auch ein Gas verwendet werden, unter der Bedingung,
dass ein Gas verwendet wird, dessen relatives Gewicht, bezogen auf
die Luft, so angepasst ist, dass der Behälter durch die Leitung zum
Befüllen/Entleeren
unter Druck gesetzt werden kann.
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Ein
erfindungsgemäßes Teilstück der erfindungsgemäßen Sicherheitsauflage
oder eine erfindungsgemäße Sicherheitsauflage
wird durch das oben angegebene Vernetzungs- und Expansionsverfahren
hergestellt, wobei das Teilstück
aus einer vernetzten und expandierten Kautschukzusammensetzung besteht,
die eine geschlossenzellige Struktur aufweist.
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Diese
erfindungsgemäßen vernetzten
und expandierten Teilstücke
von Auflagen oder erfindungsgemäßen vernetzten
und expandierten Auflagen können
vorteilhaft in radialer Richtung nach innen, ausgehend von ihrer äußeren Oberfläche, eine
Zwischenschicht aufweisen, deren Dicke im Bereich von 5 bis 30%
der kleinsten Abmessung eines Querschnitts dieses Teilstücks oder
dieser Auflage liegt und deren Dichte kleiner ist als die Dichte
des Kerns dieses Teilstücks
oder dieser Auflage.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass dieser Dichtegradient mit den erwähnten herkömmlichen
Verfahren nicht erzielt werden kann, d.h. durch eine Vernetzung
in einer Form, auf die eine Expansion bei Atmosphärendruck
folgt.
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Die
die geringe Dichte aufweisende Zwischenschicht ermöglicht es,
die innere Erwärmung
der Auflage beim Fahren im drucklosen Zustand zu minimieren.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die erhaltenen vernetzten
und expandierten Teilstücke
oder Auflagen eine maximale Dichte in einer Oberflächenschicht
im Bereich ihrer äußeren Oberfläche in radialer
Richtung außerhalb
der Zwischenschicht auf.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass diese Oberflächenschicht, die eine hohe
Dichte aufweist, die in etwa der Dichte des entsprechenden nicht
expandierten Rohlings entspricht, der Auflage oder dem Teilstück der Auflage
eine Oberflächenfestigkeit
verleiht, die zum einen an die direkte Montage auf der Felge und
zum anderen an die wiederholten Kontakte mit den Reliefs auf der
Innenseite eines Luftreifens angepasst ist.
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Nach
einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal
weisen die erhaltenen vernetzten und expandierten Auflagen oder
Teilstücke
von Auflagen eine mittlere Dichte auf, die im Bereich von 0,04 bis
0,4 liegt und beispielsweise etwa 0,13 beträgt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass man bei einer mittleren Dichte von
etwa 0,04 eine Auflage zur Verfügung
hat, die durch eine zufriedenstellende Dämpfung von Schlägen und
durch eine minimierte interne Erwärmung gekennzeichnet ist. Eine
derartige Auflage ist vor allem für die Ausrüstung von Luftreifen vom Typ Rallye-Raid
für eine
kurzzeitige Benutzung vorgesehen.
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Eine
mittlere Dichte von etwa 0,4 ermöglicht
es, der betreffenden Auflage eine hohe Struktursteifigkeit zu geben,
so dass diese Auflage insbesondere für die Ausrüstung von Luftreifen vorgesehen
ist, die schwere Lasten tragen.
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Eine
mittlere Dichte von etwa 0,13 ermöglicht es, dem Kern der betreffenden
Auflage eine ausreichende Steifigkeit zu geben, beispielsweise um
die Verformungen der Auflage beim Abrollen, die durch die Zentrifugalkraft
verursacht werden, zu minimieren, wenn der Luftrei fen mit Luft gefüllt ist
und wenn die Basis der Auflage fest mit der Felge verbunden ist,
beispielsweise über
eine Bewehrung oder ein sonstiges Mittel zur Verbindung mit der
Felge. Eine derartige Auflage ist vor allem für die Ausrüstung von Luftreifen vom Typ
der Reifen für
Personenkraftwagen vorgesehen.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung variieren die jeweiligen Durchmesser
der Zellen durchschnittlich von 0,1 mm bis 2 mm auf einem Querschnitt
der Auflage oder des Teilstücks
der Auflage.
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Das
vernetzte und expandierte Teilstück
oder die vernetzte und expandierte Auflage ist vorteilhaft ein Produkt
auf der Basis eines Copolymers aus Isopren und Isobutylen.
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Nach
einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
enthält
das vernetzte und expandierte Teilstück oder die vernetzte und expandierte
Auflage einen Verschnitt aus 10 bis 30 pce Kieselsäure und
10 bis 30 pce Ruß (pce:
Gewichtsteile pro 100 Teile Elastomer(e)) als verstärkenden
Füllstoff.
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Die
Kieselsäure,
die verwendet werden kann, kann jede dem Fachmann bekannte verstärkende Kieselsäure sein,
insbesondere jede Fällungskieselsäure oder
pyrogene Kieselsäure,
die eine BET-Oberfläche sowie
eine spezifische CTAB-Oberfläche
aufweist, die jeweils unter 450 m2/g liegt,
wenngleich die hochdispersen Fällungskieselsäuren bevorzugt
sind.
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In
der vorliegenden Darstellung wird die spezifische BET-Oberfläche in bekannter
Weise ermittelt, nach der Methode von Brunauer-Emmet-Teller, die in "The Journal of the
American Chemical Society",
Bd. 60, Seite 309, Februar 1938 beschrieben wird, die der Norm AFNOR-NFT-45007
(November 1987) entspricht; die spezifische CTAB- Oberfläche ist die äußere Oberfläche, die
nach der gleichen Norm AFNOR-NFT-45007 vom November 1987 ermittelt
wird.
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Unter
hochdisperser Kieselsäure
wird jede Kieselsäure
verstanden, die eine stark ausgeprägte Fähigkeit zur Desagglomeration
und Dispersion in einer Elastomermatrix hat, was in bekannter Weise
elektronenmikroskopisch oder lichtmikroskopisch an Dünnschnitten
beobachtbar ist. Als nicht einschränkende Beispiele für derartige
bevorzugte hochdisperse Kieselsäuren
können
beispielsweise die Kieselsäure
Ultrasil VN3 von der Firma Degussa sowie die Kieselsäuren Zeosil
1165 MP und 1115 MP von der Firma Rhodia angegeben werden.
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Selbstverständlich werden
unter Kieselsäure
auch die Gemische verschiedener Kieselsäuren, insbesondere von hochdispersen
Kieselsäuren,
wie den weiter oben beschriebenen hochdispersen Kieselsäuren, verstanden.
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Als
Ruße eignen
sich alle Ruße,
insbesondere die Ruße
vom Typ HAF, ISAF, SAF, die herkömmlicherweise
in Luftreifen und insbesondere im Laufstreifen von Luftreifen verwendet
werden. Als nicht einschränkende
Beispiele für
derartige Ruße
können
die Ruße
N115, N134, N234, N339, N347, N375 angegeben werden. Der Masseanteil
an Ruß,
der in dem verstärkenden
Füllstoff
enthalten ist, kann über
einen großen
Bereich variieren, wobei diese Menge vorzugsweise im Bereich von
40 bis 60% liegt, für
einen Masseanteil an Kieselsäure,
der im Bereich von 60 bis 40% liegt.
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Nach
einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist die Auflage oder das Teilstück
der Auflage, die/das eine Basis, die dafür vorgesehen ist, auf der Radfelge
montiert zu werden, und einen Scheitel aufweist, der dafür vorgesehen
ist, nach einem Druckabfall im Inneren eines Luftreifens gegen den
Laufstreifen des Luftreifens gedrückt zu werden, so ausgestaltet,
dass sie/es mindestens eine in Längsrichtung
angeordnete Nut aufweist, die sich auf dem Scheitel in etwa geradlinig
zu diesem in Längsrichtung
der Auflage oder des Teilstücks
dieser Auflage erstreckt.
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Nach
einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist die Auflage oder das Teilstück
dieser Auflage so ausgestaltet, dass sie/es mindestens einen in
Längsrichtung
verlaufenden Hohlraum in ihrer/seiner Masse aufweist, die sich in
Längsrichtung
der Auflage oder des Teilstücks
der Auflage erstreckt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass diese beiden Beispiele von Profilen
der Auflagen oder Teilstücke
von Auflagen, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Vernetzungs- und Expansionsverfahrens
erhalten werden können,
nicht unter zufriedenstellenden Bedingungen mit Hilfe der herkömmlichen
Verfahren erhalten werden können,
bei denen für
die Vernetzung eine Form verwendet wird, denn im Fall dieser speziellen
Profile ist die Entformung besonders schwierig.
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Die
oben angegebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie weitere
Merkmale werden beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele,
die der Veranschaulichung dienen und nicht einschränkend sind,
besser verstanden, wobei die Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt, in denen:
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1 ein
Schema zeigt, das ein Beispiel für
eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Vernetzungs-
und Expansionsverfahrens veranschaulicht,
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2 und 3 schematische
Ansichten im Querschnitt sind, die ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Härtungsvorrichtung
für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Vernetzungs-
und Expansionsverfahrens in zwei verschiedenen Betriebszuständen veranschaulichen,
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4 eine
schematische Ansicht im Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Härtungsvorrichtung
für die
Durchführung
dieses Verfahrens zeigt, und
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5 eine
schematische Ansicht im Querschnitt einer Auflage ist, die nach
dem erfindungsgemäßen Vernetzungs-
und Expansionsverfahren hergestellt wurde.
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Eine
Härtungsvorrichtung
gemäß 1 umfasst
einen Behälter 1,
der mit mindestens einer Öffnung 2, 3 zum
Zuführen
und Entnehmen von Einheiten 4, die mehrere Rohlinge 5a, 5b enthalten,
einer Einrichtung zum Aufnehmen aller Rohlinge 5a, 5b,
einer Einrichtung zum Befüllen
des Behälters 1 mit
einem flüssigen
oder gasförmigen
Fluid 6, und einer Einrichtung zum Erhitzen des Fluids 6 und
Ausüben
von Druck auf das Fluid 6, das im Inneren des Behälters enthalten
ist, ausgestattet ist, wobei diese Einrichtungen durch eine Steuervorrichtung
gesteuert werden (die Einrichtungen zum Zuführen der Einheiten, zum Befüllen mit
einem Fluid, zum Erhitzen/Ausüben
von Druck sind aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht abgebildet).
-
Der
Behälter 1 in 1 umfasst:
- – eine
Zufuhrkammer 7, die an ihrem Einlass mit einer Öffnung 2 zum
Zuführen
einer Einheit 4 vernetzbarer und expandierbarer Rohlinge 5a ausgestattet
ist, wobei die Zufuhröffnung 2 mit
einer Einrichtung 2a ausgestattet ist, um die Öffnung freizugeben
oder zu versperren (diese Öffnung 2 ist
in 1 in abgesperrtem Zustand dargestellt),
- – eine
Härtungskammer 8,
die stromabwärts
der vorherigen Kammer vorgesehen ist und die an ihrem Einlass mit
einer ersten beweglichen Trennwand 9 ausgestattet ist,
um diese Kammer mit der Zufuhrkammer 7 verbinden zu können (diese
Trennwand 9 ist in 1 in dicht
verschließender
Position dargestellt). Diese Härtungskammer 8 ist
dafür vorgesehen,
für die
Herstellung mindestens einer Einheit 4 von vernetzten und expandierbaren
Rohlingen 5b das erhitzte und unter Druck stehende Fluid 6 zu
enthalten (in dem ausschließlich
der Veranschaulichung dienenden Beispiel gemäß 1 ist die
Kammer 8 dafür
vorgesehen, zwei Einheiten 4 aufzunehmen),
- – eine
Entnahmekammer 10, die stromabwärts der vorherigen Kammer vorgesehen
ist, die dafür
vorgesehen ist, eine Einheit 4 der vernetzten und expandierbaren
Rohlinge 5b aufzunehmen. Diese Kammer 10 ist an
ihrem Einlass mit einer zweiten beweglichen Trennwand 11 ausgestattet,
um diese Kammer mit der Härtungskammer 8 verbinden
zu können
(diese Trennwand 11 ist in 1 ebenfalls
in dicht verschließender Position
dargestellt), und sie ist an ihrem Auslass mit einer Öffnung 3 für die Entnahme
einer Einheit 4 von vernetzten und expandierten Rohlingen 5c ausgestattet,
wobei die Entnahmeöffnung 3 (in 1 in
geöffneter
Position dargestellt) mit einer Einrichtung 3a zum Öffnen oder
Versperren der Entnahmeöffnung
ausgestattet ist, und
- – eine
Einrichtung 12, um das unter Überdruck stehende Fluid 6 abwechselnd
von der Entnahmekammer 10 in die Zufuhrkammer 7 und
in entgegengesetzter Richtung leiten zu können (dargestellt wird in 1 eine
Einrichtung 1, die das Fluid in Bewegung versetzt, die
beispielsweise aus einer Pumpe besteht).
-
Der
Vernetzungsschritt, der in der Härtungskammer 8 durchgeführt wird,
besteht darin, jede Einheit 4 vernetzbarer und expandierbarer
Rohlinge 5a derart in einem unter Überdruck stehenden Fluidbad 6 zu
härten,
dass jeder Rohling ohne Beeinflussung durch die Kammer 8 mit
dem Bad 6 in Wechselwirkung tritt, wobei die Temperatur
des Bades 6 einen Maximalwert hat, der im Bereich von 110
bis 210°C
liegt, und der Absolutdruck des Bades 6 mindestens einen
Wert von 14 bar oder darüber
hat.
-
Der
Expansionsschritt wird während
der Vernetzung in der Härtungskammer 8 initiiert
(das Blähmittel, das
in jedem Rohling 5a enthalten ist, zersetzt sich, wodurch
die Entstehung von Zellen initiiert wird), die eigentliche Expansion
(in der üblichen
Bedeutung einer Zunahme des Volumens, die dieser Ausdruck in der
vorliegenden Beschreibung hat) findet jedoch erst in der Entnahmekammer 10 statt,
wenn diese kein Fluid 6 mehr enthält und wenn der Druck in dieser
Kammer auf Atmosphärendruck
zurückgekehrt
ist.
-
Die
Temperatur des Bades 6 in der Härtungskammer 8 hat
genauer einen Maximalwert, der im Bereich von 110 bis 210°C liegt,
und der Absolutdruck des Bades 6 hat genauer mindestens
einen Wert von 5 bar oder darüber.
-
Weiterhin
erfindungsgemäß wird die
Expansion jedes vernetzten Rohlings 5b, zu der es durch
eine Druckminderung des Absolutdrucks auf einen Endwert von 1 bar
kommt, so durchgeführt,
dass die Zunahme des Volumens jedes Rohlings 5b nicht durch
die Entnahmekammer 10 eingeschränkt wird, um die entsprechende
vernetzte und expandierte Auflage oder ein Teil dieser vernetzten
und expandierten Auflage zu erhalten.
-
Diese
Vorrichtung kann kontinuierlich betrieben werden, vorteilhaft unmittelbar
stromabwärts
einer Station, in der die Rohlinge geformt werden (die beispielsweise
aus Extrudern besteht) und einer Station, in der die geformten Rohlinge
in einem Ofen vorerhitzt werden, indem im Laufe der Zeit der aus
den folgenden Arbeitsgänge
bestehende Zyklus wiederholt wird.
-
Aus
der Entnahmekammer 10 wird eine Einheit 4 von
vernetzten und expandierten Auflagen 5c oder Teilen dieser
Auflagen des Ranges n entnommen, anschließend wird die Trennwand 11 in
die nicht unterteilende Position bewegt, um diese Kammer 10,
deren Öffnung 3 versperrt
wurde, mit dem Fluid 6 zu füllen, um jede Einheit 4,
die in dem Behälter 1 enthalten
ist, um einen Rang verschieben zu können. Die Einheit vernetzter
und expandierbarer Rohlinge 5b mit dem Rang n + 1 befindet
sich dann in der Kammer 10, um sie dort zu expandieren.
-
Parallel
wird eine Einheit 4 mit einem höheren Rang (n + 3 im Beispiel
von 1) in die Zufuhrkammer 7 eingebracht,
die zuvor unter Atmosphärendruck
geöffnet
war, anschließend
wird die Öffnung 3 der
Kammer 10 versperrt, um das Fluid 6, das in der
Entnahmekammer 10 enthalten ist, in die Kammer 7 zu
leiten, was in 1 durch den Pfeil A gezeigt
wird (die Trennwand 11 der Kammer 10 wurde zuvor
in die Absperrposition bewegt).
-
Anschließend öffnet man
die Öffnung 3 der
Kammer 10, um die Expansion der Rohlinge 5b der
Einheit 4 mit dem Rang n + 1 auf Grund des Gleichgewichts
mit dem Atmsphärendruck
zu ermöglichen,
anschließend werden
die vernetzten und expandierten Rohlinge 5c dieser Einheit
entnommen.
-
Wie
weiter oben angegeben werden parallel die Einheiten 4 in
dem Behälter 1 um
einen Rang verschoben, wobei diese Verschiebung durch das Druckgleichgewicht
einerseits zwischen den Kammern 7 und 8 und anderseits
zwischen den Kammern 8 und 10 ermöglicht wird
(der Pfeil B in 1 veranschaulicht den Transfer
des Fluids 6 von der Kammer 7 in die Kammer 10),
usw.
-
In
den 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Härtungsvorrichtung
für die
Vernetzung/Expansion einer Einheit 4 von Rohlingen 5a dargestellt.
-
Diese
Härtungsvorrichtung
hat eine Öffnung 2 für die Zufuhr
einer Einheit 4 vernetzbarer und expandierbarer Rohlinge 5a (siehe 2)
und für
die Entnahme der entsprechenden Einheit 4 von vernetzten
und expandierten Auflagen 5c oder Teilen von Auflagen 5c,
die in 3 gestrichelt dargestellt sind (nach der Expansion).
Diese Vorrichtung umfasst außerdem
eine Einrichtung zum Befüllen
des Behälters 1,
die aus einer Leitung 13 besteht, die in eine Öffnung 14 des
Behälters 1 mündet.
-
Die
Leitung 13 ist mit einer Einrichtung 15 ausgestattet,
die dicht über
die Innenseite der Wandung der Leitung gleitet, um das Fluid 6,
das im Inneren des Behälters 1 enthalten
ist, unter Druck zu setzen (siehe den Pfeil C in 3,
in der die Öffnung 2 für das Befüllen des
Behälters 1 mit
dem Fluid 6 geschlossen worden ist). Diese Einrichtung 15 ist
beispielsweise ein Kolben.
-
Das
in diesem Ausführungsbeispiel
verwendbare Fluid 6 besteht vorzugsweise aus einer Flüssigkeit, wobei
der Siedepunkt dieser Flüssigkeit
oberhalb der Temperatur liegt, die für die Vernetzung/Expansion
angewendet wird, die im Bereich von 110 bis 210°C variieren kann.
-
Außerdem ist
die Leitung 13 so ausgestaltet, dass durch sie der Behälter 1 entleert
werden kann.
-
Diese
Härtungsvorrichtung
umfasst ferner eine Einrichtung 16 zum Erhitzen des Fluids 6,
die auf dem Behälter 1 und
der Leitung 13 montiert ist. Die Einrichtung 16 zum
Erhitzen kann aus einer Heizschlange, durch die ein wärmeübertragendes
Fluid fließt,
oder aus einem elektrischen Widerstand bestehen.
-
Die
Härtungsvorrichtung
der 2 und 3 weist selbstverständlich eine
Einrichtung zum Aufnehmen der Rohlinge 5a im Inneren des
Behälters 1 sowie
eine Vorrichtung zum Einstellen des Drucks und der Temperatur auf.
-
Ein
weiteres Beispiel für
eine erfindungsgemäße Härtungsvorrichtung
ist in 4 dargestellt.
-
Diese
Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Behälter 21,
der mit einer Leitung zum Zuführen eines
Fluids 23 (siehe Pfeil D), die mit ihrem Ende 23a in
das Innere des Behälters 21 mündet, wobei
die Leitung 23 mit einem Kreislauf zum Erhitzen des Fluidbades
und Ausüben
von Druck auf das Fluidbad 6, das in dem Behälter 21 enthalten
ist, verbunden ist, und einer Leitung zum Ablassen des Fluids, die
von der Zufuhrleitung 23 verschieden ist, ausgestattet
ist (dieser Kreislauf zum Erhitzen und Ausüben von Druck und die Leitung
zum Ablassen des Fluids sind nicht dargestellt).
-
Selbstverständlich weist
diese Vorrichtung außerdem
Einrichtungen zum Zuführen
der vernetzbaren und expandierbaren Rohlinge 5a ins Innere
des Behälters 21 sowie
zum Entnehmen der entsprechenden vernetzten und expandierten Auflagen 5c oder
Teile von Auflagen 5c auf.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 ist
die Zufuhrleitung 23 daran angepasst, in regelmäßigen Abständen Platten 25 zu
tragen, von denen jede dafür
vorgesehen ist, einen Rohling 5a aufzunehmen, der dann
vernetzt und expandiert wird.
-
In 4 sind
Rohlinge 5a dargestellt, die im wesentlichen ringförmig sind,
es wird jedoch darauf hingewiesen, dass jede Platte 25 Rohlinge 5a aufnehmen
könnte,
die eine beliebige Form, beispielsweise eine lineare Form haben,
um lineare Teilstücke
von Auflagen anstelle von ringförmigen
Auflagen zu erhalten.
-
Jede
Platte 25 ist mit Einrichtungen zum Zentrieren der entsprechenden
Rohlinge 5a bei ihrer Positionierung ausgestattet. In dem
Beispiel gemäß 4 bestehen
diese Einrichtungen 26 aus einer Zentrierscheibe, um die
der Rohling 5a positioniert wird.
-
Beide
Beispiele für
erfindungsgemäße Vorrichtungen,
die zuvor beschrieben wurden, einerseits unter Bezugnahme auf die 2 und 3,
anderseits in Verbindung mit 4, funktionieren
folgendermaßen.
-
Nach
dem Beispiel dessen, was im Zusammenhang mit 1 beschrieben
wurde, besteht die Vernetzung darin, die vernetzbaren und expandierbaren
Rohlinge 5a in dem unter Überdruck stehenden Fluidbad 6 so
zu härten,
dass jeder Rohling mit dem Bad 6 ohne Einschränkung durch
die Wandungen des Behälters 1, 21 in
Wechselwirkung tritt. Genauer hat die Temperatur des Bades 6 einen
Maximalwert, der im Bereich von 110 bis 210°C liegt, und sein Absolutdruck
hat mindestens eine Wert von 14 bar oder darüber.
-
Die
Expansion setzt in dem Bad 6 unter der Bedingung ein, dass
die Badtemperatur einen Maximalwert aufweist, der im Bereich von
110 bis 210°C
liegt, und dass der Absolutdruck des Bades mindestens einen Wert
von 5 bar oder darüber
aufweist, und zur Zunahme des Volumens des Rohlings 5a,
das Ergebnis der Expansion, kommt es im eigentlichen Sinne dann,
wenn sich der Rohling durch Öffnen
des Behälters 1, 21 wieder bei
Atmosphärendruck
befindet (siehe die in den 3 und 4 gestrichelt
dargestellten Auflagen 5c).
-
Wie
dies im Zusammenhang mit 1 angegeben wurde, wird darauf
hingewiesen, dass diese Expansion nicht durch die Wandungen des
Behälters 1, 21 eingeschränkt oder
behindert wird.
-
Hinsichtlich
der Härtungsvorrichtung
gemäß 4 wird
darauf hingewiesen, dass die Härtung
in dem Bad 6 vorteilhaft mit einem kontinuierlichen Strom
des Fluids durchgeführt
werden kann, indem das Fluid ständig
von der Auslassleitung in die Zufuhrleitung 23 umgewälzt wird.
-
ERSTE VERSUCHSREIHE ZUR
VERNETZUNG/EXPANSION:
-
Es
wurde eine Vielzahl von Versuchen durchgeführt, wobei für die Rohlinge
zwei vernetzbare und expandierbare Kautschukzusammensetzungen auf
der Basis von Butylkautschuk verwendet wurden, die sich im wesentlichen
dadurch unterscheiden, dass die erste Zusammensetzung A einen verstärkenden
Füllstoff
enthält,
der aus Ruß besteht,
während
die zweite Zusammensetzung B einen verstärkenden Füllstoff enthält, der aus
einem Verschnitt aus Ruß und
Kieselsäure
besteht.
-
In
der folgenden Tabelle I sind diese wesentlichen Unterschiede im
einzelnen aufgeführt.
-
Tabelle
I: (pce: Gewichtsteile pro 100 Teile Elastomer)
-
Jeder
Rohling wurde zunächst
mit heißer
Luft in einem elektrischen Ofen ohne erhöhten Druck über einen Zeitraum von 70 min
und bei einer Temperatur von 90°C
vorerhitzt.
-
Die
Vernetzung/Expansion wurde unter Verwendung von Wasser als Härtungsflüssigkeit
durchgeführt.
-
Es
wurde eine Vorrichtung verwendet, wie sie im Zusammenhang mit 4 beschrieben
wurde, wobei der Durchsatz an Wasser, das von der Ablassleitung
in die Zufuhrleitung umgewälzt
wird, bei 15 Liter pro Minute gehalten wurde.
-
In
der folgenden Tabelle II werden die speziellen Verfahrensbedingungen
bei jedem durchgeführten Versuch
angegeben, vor der abschließenden
Senkung des Druckes im Innenraum des Behälters 21 auf Atmosphärendruck,
die die Expansion der vernetzten Rohlinge zur Folge hat.
-
Unter
Bezugnahme auf eine Verfahrensstufe von vorgegebener Dauer (min)
werden der relative Druck (bar) in dem Behälter 21 und die dazugehörige Temperatur
(°C) angegeben.
Gleiches gilt für
den abschließenden
Kühlschritt.
-
Der
Durchsatz bei der Entleerung des Behälters 21, die es ermöglicht,
den Druck im Inneren des Behälters
von einem Überdruck
auf den Druckendwert zu senken (Atmosphärendruck), um die vernetzten
Rohlinge zu expandieren, wird so gesteuert, dass das Absinken vom
größten Überdruck
auf Atmosphärendruck über einen
ausreichend langen Zeitraum erfolgt, der in den durchgeführten Versuchen
mindestens 30 s beträgt.
-
-
Die
mit Hilfe dieser Versuche erhaltenen Auflagen wurden analysiert.
In der folgenden Tabelle III sind die Eigenschaften in Zusammenhang
mit den Abmessungen und den Zellen enthalten.
-
Alle
vernetzten und expandierten Auflagen sind durch eine Zwischenschicht
B mit einer Dicke von einigen Millimetern in radialer Richtung nach
innen, ausgehend von ihrer äußeren Oberfläche, und
durch eine Oberflächenschicht
A im Bereich der äußeren Oberfläche gekennzeichnet
(siehe 5).
-
Bei
der Messung der Größe der Zellen
in der zentralen Schicht C jeder Auflage wurde die Größe im Kern
von der Größe bei halber
Schichtdicke unterschieden.
-
Bei
der Messung der Größe der Zellen
in der Zwischenschicht (B) (letzte Spalte von Tabelle III) handelt es
sich um die Messung der maximalen Größen in einem Abstand von 5
mm von der äußeren Oberfläche (Oberflächenschicht
A) jeder Auflage.
-
-
Die
im Versuch Nr. 1 erhaltene Auflage ist wegen des nicht ausreichenden
Druckwertes, der nicht erfindungsgemäß ist (12 bar relativer Druck),
nicht ausreichend vernetzt.
-
Die
Auflage, die im Versuch Nr. 2 erhalten wurde, der der Anwendung
eines relativen Drucks von 23 bar in dem Behälter entspricht (größter bei
allen Versuchen verwendeter Wert), zeigt eine erfindungsgemäße Größe der Zellen
(denn sie liegt im Bereich von 0,1 bis 2 mm).
-
Die
im Versuch Nr. 3 erhaltene Auflage ist auf Grund einer zu kurzen
Verweilzeit in dem Härtungsbad nicht
ausreichend vernetzt und expandiert, wobei die ungenügende Expansion
aus dem vorzeitigen Abbruch der Zersetzung des Blähmittels
resultiert.
-
Es
zeigt sich, dass eine Verlängerung
der Verweilzeit des Rohlings in dem Härtungsbad insbesondere ermöglicht hätte, eine
stärker
ex pandierte Auflage zu erhalten, wie beispielsweise im Fall der
Auflage, die in Versuch Nr. 3 hergestellt wurde.
-
Die
im Versuch Nr. 4 erhaltene Auflage (unter Anwendung einer einzigen
Verfahrensstufe bei einem relativen Druck von 16 bar) zeigt eine
zufriedenstellende Vernetzung und Expansion sowie eine erfindungsgemäße Größe der Zellen.
-
Die
im Versuch Nr. 5 erhaltene Auflage (unter Anwendung von zwei Verfahrensstufen,
in denen der relative Druck 23 bzw. 9 bar beträgt) zeigt
ebenfalls eine zufriedenstellende Vernetzung und Expansion.
-
Die
im Versuch Nr. 6 erhaltene Auflage (unter Anwendung von zwei Verfahrensstufen,
in denen der relative Druck 16 bzw. 9 bar beträgt) zeigt
eine verstärkte
Expansion, verglichen mit der Expansion der vorherigen Auflage (Versuch
Nr. 5), wie die Größe der Zellen
zeigt, die etwa verdoppelt ist.
-
Die
im Versuch Nr. 7 erhaltene Auflage (unter Anwendung von zwei Verfahrensstufen,
in denen der relative Druck 23 bzw. 12 bar beträgt) zeigt
ebenfalls eine zufriedenstellende Vernetzung und Expansion.
-
Auch
für die
im Versuch Nr. 8 hergestellte Auflage, die einen Verschnitt aus
Ruß und
Kieselsäure
als verstärkenden
Füllstoff
enthält,
erhält
man eine zufriedenstellende Vernetzung und Expansion. Außerdem ist die
Expansion im Kern der Auflage sehr stark ausgeprägt.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass alle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Auflagen durch Durchmesser der Zellen gekennzeichnet
sind, die vom Kern der Auflage bis zur ihrer Oberfläche relativ ähnlich sind.
Außerdem
wurde nachgewiesen, dass die Zwischenschicht B jeder erfindungsgemäßen Auflage
eine Dicke auf weist, die kleiner ist als die Dicke der Zwischenschicht
bekannter Auflagen, die nach herkömmlichen Verfahren hergestellt
werden, und dass diese Schicht B eine insgesamt geringere Dichte
als die entsprechendende Schicht B einer derartigen bekannten Auflage
aufweist.
-
Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass die mittlere Größe der Zellen
auf einem Querschnitt der Auflage am größten ist, wenn der relative
Druck in der ersten Stufe und der zweiten Stufe 16 bar bzw. 9 bar
(Versuch Nr. 6) beträgt,
während
sie am kleinsten ist, wenn eine einzige Stufe bei einem relativen
Druck von 23 bar (Versuch Nr. 2) durchgeführt wird.
-
ZWEITE VERSUCHSREIHE ZUR
VERNETZUNG/EXPANSION:
-
Es
wurden mehrere erfindungsgemäße Versuche
durchgeführt,
wobei für
die Rohlinge vier Kautschukzusammensetzungen verwendet wurden, die
die oben erwähnten
Kautschukzusammensetzungen A und B und zwei weitere vernetzbare
und expandierbare Zusammensetzungen C und D umfassen, bei denen
es sich durchweg um Zusammensetzungen auf der Basis von Butylkautschuk
handelt.
-
In
der folgenden Tabelle IV werden die Formulierungen dieser Zusammensetzungen
C und D angegeben.
-
Tabelle
IV: (pce: Gewichtsteile pro 100 Teile Elastomer)
-
Jeder
Rohling wurde zunächst
mit Hilfe von heißer
Luft in einem belüfteten
Ofen über
einen Zeitraum von 70 min und bei einer Temperatur von etwa 100°C vorerhitzt.
-
Die
Vernetzung/Expansion wird wie weiter oben mit Hilfe eines kontinuierlichen
Wasserstroms in einer Vorrichtung, wie sie in 4 dargestellt
ist, so durchgeführt,
dass der Durchsatz an umgewälztem
Wasser und bei der Entleerung (für
die Vernetzung bzw. Expansion) bei 15 Liter Wasser pro Minute gehalten
werden.
-
In
den folgenden Tabelle V sind die speziellen Verfahrensbedingungen
angegeben, die bei den einzelnen durchgeführten Versuchen eingehalten
wurden, bevor der Druck im Innenraum des Behälters auf Atmosphärendruck
gesenkt wurde, um die Expansion der vernetzten Rohlinge durchzuführen.
-
Unter
Bezugnahme auf eine Verfahrensstufe von vorgegebener Dauer (min)
werden der relative Druck (bar) in dem Behälter 21 und die dazugehörige Temperatur
(°C) angegeben.
Gleiches gilt für
den abschließenden
Kühlschritt.
-
-
-
Die
in diesen Versuchen erhaltenen Auflagen wurden analysiert. In der
folgenden Tabelle VI sind die Eigenschaften dieser Auflagen im Zusammenhang
mit den Abmessungen und den Zellen enthalten.
-
Die
Volumina der erhaltenen vernetzten und expandierten Auflagen werden
ermittelt, indem ein Formfaktor von 0,8 eingesetzt wird (tatsächlicher
Querschnitt der Auflage/rechtwinkeliger Querschnitt, in den der
tatsächliche
Querschnitt eingeschrieben wird).
-
-
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass die mittlere Dichte einer erfindungsgemäßen vernetzten
und expandierten Auflage über
einen großen
Bereich von 0,04 bis 0,4 variieren kann; mittlere Dichten nahe 0,04
oder 0,4 können
jeweils auf dem Fachmann bekannte Weise erhalten werden, indem der
Gehalt der betreffenden Kautschukzusammensetzung an Blähmittel
erhöht
oder verringert wird.
-
Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass die mittlere Dichte von etwa
0,13, die beispielsweise in dem Versuch Nr. 23 erhalten wurde, es
ermöglicht,
dem Kern der betreffenden Auflage eine Steifigkeit zu geben, die
daran angepasst ist, die Verformung der Auflage beim Rollen auf
Grund der Zentrifugalkraft zu minimieren.
-
Die
in dieser Tabelle VI angegebenen Ergebnisse zum Volumen der Auflagen
zeigen, dass die Auflagen Nr. 11 bis 28 eine zufriedenstellende
Vernetzung und Expansion aufweisen, wobei die Expansion durch die
zweite Druckstufe von 9 oder 12 bar gefördert wird (die auf eine erste
Druckstufe von 23 oder 16 bar folgt, die die Vernetzung ermöglicht).
-
Es
konnte außerdem
nachgewiesen werden, dass jede erfindungsgemäße Auflage durch Durchmesser
der Zellen gekennzeichnet ist, die vom Kern bis zur Oberfläche der
Auflagen sehr ähnlich
sind.
-
Es
wurde im übrigen
nachgewiesen, dass die Zwischenschicht B, die in jeder erfindungsgemäßen Auflage
vorhanden ist, eine Dicke von weniger als 5 mm aufweist, im Gegensatz
zu den Zwischenschichten der herkömmlichen Auflagen, bei denen
diese Dicke im allgemeinen im Bereich von 8 bis 25 mm liegt (für Auflagen mit
einer Breite und Höhe
von etwa 200 mm bzw. 120 mm), was es ermöglicht, die Wanderung der Deformationen,
die durch Scherbeanspruchungen verursacht werden, in den Kern der
Auflage zu minimieren und demzufolge die innere Erwärmung der
Auflage beim Fahren mit einem drucklosen Reifen zu minimieren.
-
In
den 6 und 7 sind zwei Ausführungsbeispiele
der Profile von vernetzten und expandierten Auflagen dargestellt,
die durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Vernetzen/Expandieren erhalten werden können, d.h. durch ein Verfahren,
das es ermöglicht,
bei der Vernetzung ohne eine Form auszukommen
-
Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die
hergestellte Auflage 5c eine Basis 30, die dafür vorgesehen
ist, entweder unmittelbar oder über
eine Bewehrung oder ein sonstiges Verbindungsmittel auf einer Radfelge
montiert zu werden, und einen Scheitel 31, der dafür vorgesehen
ist, nach einem Druckverlust im Inneren eines Luftreifens gegen
den Laufstreifen des Luftreifens gedrückt zu werden.
-
Diese
Auflage 5c weist in diesem Beispiel mehrere in Längsrichtung
angeordnete Nuten 32 auf, die sich auf dem Scheitel 31 in
etwa geradlinig zu diesem und in Längsrichtung der Auflage 5c erstrecken.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass es das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht,
Profile der Auflagen 5c zu erhalten, die zusätzlich zu
den einzelnen Nuten 32 weitere longitudinale Nuten (nicht
dargestellt) in mindestens einer der beiden weiteren Richtungen
der Auflage 5c aufweisen (beispielsweise Nuten auf der
Fläche 33 der
Auflage, die die Basis 30 mit dem Scheitel 31 verbindet).
-
Bei
dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erhaltene
Auflage 5c zwischen ihrer Basis 40 und ihrem Scheitel 41 eine
longitudinalen Hohlraum 42 in ihrer Masse auf, die sich
in ihrer Längsrichtung erstreckt.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass diese beiden Beispiele für Profile
von Auflagen mit Hilfe der herkömmlichen
Verfahren, bei denen für
die Vernetzung eine Form verwendet wird, nicht unter zufriedenstellenden
Bedingungen hergestellt werden könnten,
denn ihre jeweiligen Geometrien erlauben kein Entformen unter zufriedenstellenden
Bedingungen, d.h. ohne eine Schwächung
der entformten Auflage.