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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Form zum Formen eines geschäumten Schlauches
für einen
Reifen, der anstelle eines hohlförmigen
Gummischlauches eines Luftreifens verwendet wird, sowie ein Verfahren
zur Herstellung eines geschäumten Schlauches
für einen
Reifen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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In
der
US 5,614,225 und
in der
EP 0 594 072 A1 ist
eine Formvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen ringförmig hergestellter
Gegenstände
aus geschlossenzelligem, expandierten, elastomerischen Material
geringer Dichte offenbart. Ein halbfertiggestelltes, ringförmiges Produkt
wird in einer Halbvulkanisationskammer halbvulkanisiert, die durch zwei
Formhälften
bestimmt ist. Ein Druck, der vorzugsweise gleich dem Druck ist,
der durch die Gase ausgeübt
wird, welche in dem halbfertiggestellten Produkt erzeugt werden,
wird in der Form erzeugt, um eine unmittelbare, unkontrollierte
Expansion des halbfertiggestellten Produktes zu vermeiden.
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In
der
US 4,367,109 ist
ein Verfahren zum Herstellen von Innenschläuchen vom sogenannten "Schutz vor Reifenschaden"-Typ ("puncture-proof") für
Kraftfahrzeugräder
beschrieben. Die Innenschläuche
sind mit einer Form zum Vorformen und Vulkanisieren der halbtonischen
Elemente hergestellt. Die halbtonischen Elemente werden zusammengefügt, nachdem
sie einer ersten Vulkanisation und anschließend einer zweiten Vulkanisation
ausgesetzt worden sind.
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In
der JP 10-329228 ist die Herstellung eines expandierten Schlauches
für einen
Reifen beschrieben. Zur Beseitigung von Defekten, beispielweise dem
Entfernen einer Fuge, wird ein lang geformtes, extrudiertes Gummielement
geschnitten und anschließend
zu einer Ringform gebildet, indem beide Enden vor der Vulkanisation
verbunden werden.
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Um
das Platzen der Reifen, die an Motocross-Motorrädern befestigt sind, zu verhindern,
gibt es z.B. Fälle,
in denen ein donut-förmiger,
ringförmiger
Schwamm, der aus einem elastischen Körper aus Gummi oder dergleichen
gebildet ist, in den Reifen anstelle eines Luftschlauches eingebracht
wird.
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Herkömmlicherweise
wird ein solcher ringförmiger
Schwamm wie folgt hergestellt.
- (1) Zunächst wird
eine Gummizusammensetzung, die Schäummittel, Schäumhilfsmittel
und dergleichen enthält,
in einem Extruder extrudiert, um so ein festes, zylindrisches Gummimaterial
zu bilden. Beide Enden desselben werden zusammengefügt und zu
einem, wie in 2 gezeigten, donut-förmigen Torus 14 geformt.
- (2) Als nächstes
wird der donut-förmige
Torus 14 unter Verwendung einer Form 102, die
aus einem oberen Formkörper 102A und
einem unteren Formkörper 102B gebildet
ist, wie in 12A gezeigt ist, in die Form 102 eingebracht,
wie in 12A gezeigt ist. Nachdem der
obere Formkörper 102A und
der untere Formkörper 102B mit Hilfe
einer nichtdargestellten Verschlusseinrichtung miteinander verbunden sind,
wird die Form 102 zwischen zwei Heizplatten gebracht und
eine Vulkanisation durchgeführt.
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Bei
der herkömmlichen
Form 102 verläuft eine
Verbindungsfläche 103A des
oberen Formkörpers 102A und
eine Verbindungsfläche 103B des
unteren Formkörpers 102B in
horizontaler Richtung.
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Nach
der Vulkanisation dehnt sich der donut-förmige Torus 14 aus,
wenn die Form 102 von den Heizplatten entfernt und die
Verschlussvorrichtung gelöst
wird, und ein schwammartiger, geschäumter Schlauch für einen
Reifen wird erhalten.
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Der
auf diese Weise erhaltene, geschäumte Schlauch
für einen
Reifen wird auf natürliche
Weise bei Zimmertemperatur so lange gekühlt, bis die Schäumrate abnimmt
und stabil ist. Ein geschäumter Schlauch
für einen
Reifen, dessen Abmessungen stabil sind, wird anschließend zur
Benutzung (d.h. an ein Motorrad oder dergleichen tatsächlich befestigt) freigegeben.
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Nach
der Vulkanisation, wenn die Form geöffnet wird (d.h. wenn die Form
zur Atmosphäre
hin geöffnet
wird), wird jedoch das in dem Gummi erzeugte Gas zu Luftblasen und
weitet sich aus. Die Gummizusammensetzung dehnt sich im Wesentlichen
gleichzeitig mit dem Öffnen
der Form 102 plötzlich
aus (das Volumen nimmt plötzlich
auf ungefähr 500
bis 1200% zu). Die aufgeblähte
bzw. aufgequillte Gummizusammensetzung tritt in den schmalen Spalt zwischen
den Verbindungsflächen
des oberen Formkörpers 102A und
des unteren Formkörpers 102B ein,
die sich geringfügig öffnen, und
brechen zur Außenseite
der Form 102 aus.
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Zu
diesem Zeitpunkt ist die Aufweitung der Gummizusammensetzung lokal,
und die Elongation der Außenoberfläche an diesem
aufgeblähten
Abschnitt ist extrem hoch. Wie in 13 gezeigt
ist, treten so Risse 104, 106 an der Oberfläche der
Gummizusammensetzung auf, die ausgebrochen und aufgebläht ist.
Wie in 14 gezeigt ist, entsteht ein Problem
dahingehend, dass es viele Fälle
gibt, in denen die Risse 104, 106 in dem geschäumten Schlauch
für einen
Reifen zurückbleiben
(des donut-förmigen
Torus 14), der letztendlich erhalten wird. Herkömmlicherweise
wird die Vulkanisierungspresse, an die die Form 102 befestigt
ist, extrem schnell geöffnet,
um so das Aufweiten der Gummizusammensetzung handhaben zu können, oder
die Verbindungsfläche 103A und
die Verbindungsfläche 103B des
oberen Formkörpers 102A und
des unteren Formkörpers 102B werden
extrem groß gehalten,
um so das Ausbrechen der Gummizusammensetzung zur Außenseite
der Form hin zu unterdrücken,
oder die Schäumrate
wird niedrig eingestellt, und zwar so, dass keine Risse auftreten,
oder die Mischzusammensetzung der Gummizusammensetzung wird derart
eingestellt, dass der Modulus hoch ist.
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Wird
die Form 102 mit einer Geschwindigkeit geöffnet, mit
der die Gummizusammensetzung sich ausdehnt, führt dies jedoch dazu, dass
die Vulkanisierungspresse ein Zubehörteil mit großen Ausmaßen ist.
Die Kosten derselben nehmen dann drastisch zu, und ein großer Raum
ist erforderlich, um diese unterzubringen.
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Andererseits,
wenn die horizontal einander entsprechenden Oberflächen der
Form 102 groß gehalten
werden, führt
dies dazu, dass die Außenabmessungen
der Vulkanisierungsform größer werden. Die
Kosten für
die Form 102 nehmen zwangsläufig zu, die Handhabung derselben
ist erschwert, und die Verarbeitbarkeit ist gering.
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Um
das obige Problem anzugehen, indem die Mischzusammensetzung der
Gummizusammensetzung verändert
wird, müssen
die Eigenschaften der Gummizusammensetzung eingeschränkt werden,
und es gibt Fälle,
in denen erwünschte
Produkteigenschaften nicht erhalten werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht des Voranstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Form zum Formen eines geschäumten Schlauches für einen
Reifen und ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Schlauches
für einen
Reifen bereit zu stellen, die die voranstehend beschriebenen Probleme
aus dem Stand der Technik beseitigen.
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Um
die obige Aufgabe zu erzielen, liegt ein erster Aspekt der vorliegenden
Erfindung in einer Form zum Formen eines ringförmigen, geschäumten Schlauches
für einen
Reifen, mit:
einer ersten Form mit einem ersten ringförmigen konkaven
Abschnitt der eine Seite, in einer axialen Richtung, des geschäumten Schlauches
für einen
Reifen formt; und einer zweiten Form mit einem zweiten ringförmigen konkaven
Abschnitt der eine andere Seite, in der axialen Richtung, des geschäumten Schlauches
für einen
Reifen formt; wobei, wenn die erste Form und die zweite Form in
der axialen Richtung kombiniert sind, der erste ringförmige konkave Abschnitt
und der zweite ringförmige
konkave Abschnitt einen ringförmigen
Raum zur Formgebung des geschäumten
Schlauches für
einen Reifen ausbilden, die erste Form erste Verbindungsflächen aufweist,
die mit dem ersten ringförmigen
konkaven Abschnitt verbunden sind, und die an einer Innenseite und
einer Außenseite,
in einer radialen Richtung, des ersten ringförmigen konkaven Abschnitts
positioniert sind, und die ersten Verbindungsflächen horizontale Verbindungsflächen aufweisen,
die an den ersten ringförmigen
konkaven Abschnitt angrenzend vorgesehen sind, in einer Richtung,
die orthogonal zu der axialen Richtung an der Innenseite und der
Außenseite
ist, in der radialen Richtung, des ersten ringförmigen konkaven Abschnitts,
und die zweite Form zweite Verbindungsflächen aufweist, die mit dem zweiten
ringförmigen
konkaven Abschnitt verbunden sind, und die an einer Innenseite und
einer Außenseite,
in der radialen Richtung, des zweiten ringförmigen konkaven Abschnitts
positioniert sind, und die zweiten Verbindungsflächen horizontale Verbindungsflächen aufweisen,
die an den zweiten ringförmigen konkaven
Abschnitt angrenzend vorgesehen sind, in einer Richtung, die orthogonal
zu der axialen Richtung an der Innenseite und der Außenseite
ist, in der radialen Richtung, des zweiten ringförmigen konkaven Abschnitts,
dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verbindungsflächen ferner
geneigte Verbindungsflächen
aufweisen, die jede derart kontinuierlich mit der entsprechenden
horizontalen Verbindungsfläche
vorgesehen ist, dass sie relativ zu der horizontalen Verbindungsfläche an einer
Innenseite oder einer Außenseite
in der radialen Richtung geneigt ist, und dass die zweiten Verbindungsflächen ferner
geneigte Verbindungsflächen
aufweisen, die jede derart kontinuierlich mit der entsprechenden
horizontalen Verbindungsfläche
vorgesehen ist, dass sie relativ zu der horizontalen Verbindungsfläche an einer
Innenseite oder einer Außenseite
in der radialen Richtung geneigt ist, und dass die erste Form und die
zweite Form einander über
die ersten Verbindungsflächen
und die zweiten Verbindungsflächen komplementär vervollständigen.
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Die
Funktionsweise der Form zum Formen eines geschäumten Schlauches für einen
Reifen wird nun basierend auf dem voranstehend beschriebenen ersten
Aspekt erklärt.
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Zunächst wird
die das Schäummittel
enthaltene Gummizusammensetzung, die zu einer ringförmigen Konfiguration
gebildet ist, in den ersten ringförmigen, konkaven Abschnitt (oder
den zweiten ringförmigen
konkaven Abschnitt) der Form positioniert, die vorerwärmt worden
ist, und die erste Form und die zweite Form werden geschlossen.
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Anschließend werden
die Formen durch eine Wärmevorrichtung
erwärmt,
und die Vulkanisation der Gummizusammensetzung wird durchgeführt.
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Auf
diese Weise erzeugt das Schäummittel Gas
und zahllose, unabhängige
Luftblasen bilden sich in der Gummizusammensetzung, und der Innendruck
der Gummizusammensetzung steigt an.
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Nachdem
das Erwärmen
für eine
vorbestimmte Zeitspanne durchgeführt
worden ist, werden die Formen geöffnet
und die Gummizusammensetzung entfernt.
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Wenn
die Formen geöffnet
werden weiten sich die Luftblasen aus, und die Gummizusammensetzung
bläht bzw.
quillt auf und wird so zu einem Schaumgummi.
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In
den Formen besitzt jede Verbindungsfläche der ersten Form und jede
Verbindungsfläche
der zweiten Form horizontale Verbindungsflächen, die benachbart dem ringförmigen,
konkaven Abschnitt in einer Richtung senkrecht zu einer axialen
Richtung an einer Innenseite und einer Außenseite in der radialen Richtung
des ringförmigen,
konkaven Abschnitts vorgesehen sind, und eine geneigte Verbindungsfläche, die
fortlaufend mit jeder horizontalen Verbindungsfläche derart vorgesehen ist,
dass sie in Bezug auf die horizontale Verbindungsfläche an einer
Innenseite oder einer Außenseite
in der radialen Richtung geneigt ist. Entsprechend bleibt der Spalt
zwischen den geneigten Verbindungsflächen der ersten Form und den
geneigten Verbindungsflächen
der zweiten Form beim anfänglichen Öffnen der
beiden Formen, die kombiniert worden sind, extrem klein, und zwar
verglichen mit der Abmessung, um die die erste Form und die zweite
Form getrennt sind.
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Werden
die Formen unmittelbar nach Beendigung des Vulkanisationsformens
der Gummizusammensetzung geöffnet,
und zwar im Wesentlichen gleichzeitig, so quillt bzw. bläht sich
die Gummizusammensetzung sehr schnell auf, und danach tritt zunächst die
Gummizusammensetzung in einen Spalt zwischen den horizontalen Verbindungsflächen der ersten
Form und den horizontalen Verbindungsflächen der zweiten Form ein.
Die geschäumte
Gummizusammensetzung, die in den Spalt zwischen den horizontalen
Verbindungsflächenabschnitten
eingetreten ist, grenzt an die geneigten Verbindungsflächen an
der Außenseite
an und bleibt stehen.
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Unmittelbar
nach dem Öffnen
der Formen, wie voranstehend erwähnt,
bleibt der Spalt zwischen den geneigten Verbindungsflächenabschnitten
extrem klein. Weiterhin unterscheidet sich die Richtung des Spaltes
zwischen diesen geneigten Verbindungsflächenabschnitten sehr stark
von der Richtung des Aufblähens
der Gummizusammensetzung, die in den Spalt zwischen den horizontalen
Verbindungsflächenabschnitten
eingetreten ist. Selbst wenn der Spalt zwischen den horizontalen
Verbindungsflächen groß wird,
wird überdies
beim Öffnen
der Form gleichzeitig die Größe der sich
aufblähenden
Gummizusammensetzung an dem Spalt zwischen den horizontalen Verbindungsflächenabschnitten
sehr groß. Entsprechend
ist die Kraft der sich aufblähenden Gummizusammensetzung,
die in den Spalt zwischen den geneigten Verbindungsflächen eintritt,
klein.
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Bis
die Formen vollständig
geöffnet
sind, wird anschließend
die aufgeblähte,
geschäumte Gummizusammensetzung
aufgrund seiner eigenen Blähkräfte gegen
die geneigten Verbindungsflächen geschoben,
und ein Gleitwiderstand wird erzeugt. Auf diese Weise verschiebt
sich die geschäumte Gummizusammensetzung
nicht innerhalb der Formen. Bis die Formen vollständig geöffnet sind,
steht die geschäumte
Gummizusammensetzung nicht aus dem Spalt zwischen den geneigten
Verbindungsflächen
zur Außenseite
der Formen hin hervor.
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Da
ein plötzliches
Aufblähen
des distalen Endabschnittes der Gummizusammensetzung, d.h. eine
Elongation der Oberfläche
derselben, auf diese Weise unterdrückt werden kann, bilden sich
keine Risse in der Oberfläche
der aufgeblähten
Gummizusammensetzung.
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Die
Formen werden anschließend
vollständig
geöffnet,
und die geschäumte,
ringförmige
Gummizusammensetzung wird daraus entfernt und bei Raumtemperatur
solange zurückgelassen,
bis sich die Schäumrate
stabilisiert hat. Die Herstellung des geschäumten Schlauches für einen
Reifen wird dabei beendet.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bilden die geneigten Verbindungsflächen der
ersten Verbindungsflächen
und die geneigten Verbindungsflächen
der zweiten Verbindungsflächen,
zumindest diejenigen geneigten Verbindungsflächen, die sich an der Außenseite
in radialer Richtung befinden, einen Winkel von 90 bis 120° in Bezug auf
die dazu benachbarte horizontale Verbindungsfläche.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise bzw. Betriebsweise der Form zum Formen eines
geschäumten
Schlauches für
einen Reifen basierend auf dem voranstehend beschriebenen zweiten
Aspekt erklärt.
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Falls
der Winkel der geneigten Verbindungsfläche, die sich an der Außenseite
in der radialen Richtung in Bezug auf die dazu benachbarte horizontale
Verbindungsfläche
befindet, 120° oder
mehr beträgt,
wird die Außenform
der Form zu groß,
was nicht sehr effektiv ist.
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Andererseits,
falls der Winkel der geneigten Verbindungsfläche in Bezug auf die horizontal
geneigte Oberfläche
weniger als 90° beträgt, ist
es nicht möglich,
die erste Form und die zweite Form zu öffnen und zu schließen, es
sei denn, dass mindestens eine der beiden Formen in mehrere Teile
unterteilt ist.
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Falls
der Winkel zwischen der geneigten Verbindungsfläche und der horizontalen Verbindungsfläche der
ersten Form und der Winkel zwischen der geneigten Verbindungsfläche und
der horizontalen Verbindungsfläche
der zweiten Form voneinander unterschiedlich sind, ist ein Öffnen und
Schließen
der ersten und zweiten Form möglich.
Selbst wenn ein solcher Aufbau verwendet wird, und falls die geneigte Verbindungsfläche, die
sich an der Außenseite
in der radialen Richtung befindet, 90° oder weniger in Bezug auf die
horizontale Verbindungsfläche
ist, verfängt
sich die geschäumte
Gummizusammensetzung an der Form, und ein Entfernen derselben ist
erschwert.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der Winkel der geneigten Verbindungsfläche, die
sich an der Außenseite
in der radialen Richtung befindet, in Bezug auf die dazu benachbarte,
horizontale Verbindungsfläche,
vorzugsweise 93 bis 105° beträgt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein Querschnitt entlang der
axialen Richtung des ringförmigen
Raums kreisförmig
ist, und bei der ein Radius des ringförmigen Raums gleich R und eine
projizierte Länge
in der axialen Richtung der geneigten Verbindungsfläche gleich
H ist, ist die folgende Beziehung erfüllt: R ≤ H3 ≤ R.
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Als
nächstes
wird die Betriebsweise der Form zum Formen eines geschäumten Schlauches für einen
Reifen basierend auf dem voranstehend beschriebenen dritten Aspekt
erklärt.
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Falls
R > H ist, gibt es
Bedenken dahingehend, dass, wenn die Schäumrate das Sechsfache oder
mehr beträgt,
sich Bruchstellen in der geschäumten
Gummizusammensetzung bilden.
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Falls
H > 3R ist kann keine
weitere Verbesserung in Bezug auf die Vermeidung der Erzeugung von
Bruchstellen in der geschäumten
Gummizusammensetzung erkannt werden (die Wirkungen sind bereits
erwähnt
worden), und die Form wird groß.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass es noch bevorzugter ist, wenn die
Beziehung 2,0R ≤ H ≤ 2,5R erfüllt ist.
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Ferner,
falls der Querschnitt des ringförmigen
Raums nicht kreisförmig
ist (beispielsweise oval), ist es bevorzugt, den Radius eines Kreises
zu bestimmen, der die gleiche Querschnittsfläche besitzt, und die Abmessungen
der jeweiligen Abschnitte zu bestimmen, so dass die Beziehung zwischen
dem bestimmten Radius und der Länge
H die obige Bedingung erfüllen.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren
zum Herstellen eines geschäumten
Schlauches für
einen Reifen, das die Schritte aufweist:
- (a)
Füllen
einer Schaummittel enthaltenen Gummizusammensetzung, die beim Erwärmen Gas erzeugt,
in zumindest den ringförmigen
Raum der Form nach Anspruch 1; und
- (b) Erwärmen
und Vulkanisieren der Schaummittel enthaltenen Gummizusammensetzung.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Schlauches für einen
Reifen basierend auf dem voranstehend beschriebenen zweiten Aspekt
besitzt den gleichen Inhalt wie der erste Aspekt, und deshalb wird
eine Beschreibung desselben hier weggelassen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine Seitenansicht, die eine Umgebung einer Schneidoberfläche einer
länglichen, extrudierten
Gummizusammensetzung zeigt, welche in der Vorrichtung und dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
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1B ist
eine Seitenansicht, die einen zusammengefügten Abschnitt der länglichen,
extrudierten Gummizusammensetzung der 1A zeigt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines donut-förmigen
Torus, zu dem die längliche,
extrudierte Gummizusammensetzung zusammengefügt ist.
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3A ist
eine Querschnittsansicht einer Form der vorliegenden Erfindung in
einem geöffneten Zustand,
und
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3B ist
eine Querschnittsansicht der Form der vorliegenden Erfindung in
einem geschlossenen Zustand.
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4 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht
der geschlossenen Form.
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5 ist
eine Vorderansicht von Hauptabschnitten einer Presse, an der die
Form befestigt ist.
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6A bis 6D sind
erläuternde
Diagramme, die Vorgänge
zum Öffnen
der Form zeigen.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines geschäumten Schlauches für einen
Reifen, der mit Hilfe der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
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8 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht
einer Form, die sich auf eine weitere Ausführungsform bezieht.
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9 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht
einer Form, die sich auf eine noch weitere Ausführungsform bezieht.
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10 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht
einer Form, die sich auf eine noch weitere Ausführungsform bezieht.
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11 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht
einer Form, die sich auf eine noch weitere Ausführungsform bezieht.
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12A ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen
Form in einem geöffneten
Zustand, und
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12B ist eine Querschnittsansicht der herkömmlichen
Form in einem geschlossenen Zustand.
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13 ist
eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Form in einem geringfügig geöffneten Zustand.
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14 ist
eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Form und eines geschäumten Schlauches
für einen
Reifen, der mit Hilfe der Form hergestellt worden ist und in dem
sich Risse ausgebildet haben.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird eine Erläuterung
eines Verfahrens zur Herstellung eines geschäumten Schlauches für einen
Reifen gegeben, der in einem pneumatischen Reifen eines Motorrades
verwendet wird.
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Zunächst wird
eine ein Schaummittel enthaltene Gummizusammensetzung aus dem Formwerkzeug
eines Extruders extrudiert, wobei das Formwerkzeug eine kreisförmige Öffnung besitzt,
um so eine längliche,
extrudierte Gummizusammensetzung, dessen Querschnitt senkrecht zur
Längsrichtung
desselben kreisförmig
ist, zu erhalten. Durch Verwendung des Extruders ist es möglich, eine
homogene, längliche,
extrudierte Gummizusammensetzung kontinuierlich zu erhalten, dessen
Querschnitt sowie dessen Abmessungen konstant sind.
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Die
ein Schaummittel enthaltene Gummizusammensetzung wird gebildet aus
z.B. 100 Gew.-Teilen Butylkautschuk, 20 bis 50 Gew.-Teilen eines
Füllstoffes,
0 bis 20 Gew.-Teile eines Prozessöls, 1 bis 5 Gew.-Teile eines
Vulkanisierungsmittels, 1 bis 3 Gew.-Teile eines Vulkanisationsbeschleunigers,
4 bis 15 Gew.-Teile eines Schaummittels, 0 bis 8 Gew.-Teile eines
Schaumhilfsstoffs und dergleichen.
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Dinitrosopentamethylentetraamin
(DPT), Azodicarbonamid (ADCA), Dinitrosopentastyroltetramin oder
Benzolsulfonylhydrazid-Derivate, Oxybisbenzolsulfonylhydrazid (OBSH)
oder dergleichen können
als das Schäummittel
verwendet werden.
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Ein
Hilfsmittel, welches im Allgemeinen bei der Herstellung eines geschäumten Produktes
verwendet wird, beispielsweise Harnstoff, Zinkstearat, Zinkbenzolsulfinat,
Zinkweiss oder dergleichen, wird vorzugsweise als der Schäumhilfsstoff
verwendet.
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Andere
Substanzen als diejenigen, die voranstehend aufgelistet worden sind,
können
als das Schäummittel
oder als der Schäumhilfsstoff
verwendet werden.
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Als
nächstes
wird eine längliche,
extrudierte Gummizusammensetzung 10, die extrudiert worden ist,
in eine vorbestimmte Länge
mit Hilfe eines Schneidelements oder dergleichen geschnitten.
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Wie
in 1A gezeigt ist, ist es bevorzugt, dass eine Schneidoberfläche 12 der
länglichen,
extrudierten Gummizusammensetzung 10 abgeschrägt und nicht
unter einem rechten Winkel in Bezug auf die Längsrichtung gebildet ist. Ein
Winkel θ der Schneidoberfläche 12,
die in 1A gezeigt ist, beträgt vorzugsweise
30°. Auf
diese Weise kann der Oberflächenbereich
der Schneidoberfläche,
d.h. der Bereich der Oberfläche,
der zusammengefügt
wird, groß ausgestaltet
werden.
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Als
nächstes,
wie in 1B gezeigt ist, werden die Schneidoberflächen 12 beider
Enden zusammengefügt,
so dass die längliche,
extrudierte Gummizusammensetzung 10 zu einem donut-förmigen Torus 14 ausgebildet
wird, wie in 2 gezeigt ist.
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Aufgrund
der abgeschrägten
Schneidoberflächen 12,
die sauber, frisch geschnitten und gleichmäßig sind, und zwar ohne gewellte
Falten oder gewellte Streifen, werden zusammengefügt bzw.
verbunden, und die Festigkeit eines zusammengefügten Abschnitts 15 kann
nahezu auf die der anderen Abschnitte erhöht werden (die nicht zusammengefügten Abschnitte).
Eintritt von Luft und das Lösen
der Verbindung nach der Vulkanisation kann vermieden werden.
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Der
auf diese Weise gebildete, donut-förmige Torus 14 wird
in einer Form 16 vulkanisiert, wie im Anschluss beschrieben
wird.
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(Herstellung der Form)
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Wie
in 3A gezeigt ist, ist die Form 16 aus einem
oberen Formkörper 16A,
der als eine erste Form dient, und einem unteren Formkörper 16B,
der als eine zweite Form dient, welche in vertikaler Richtung geöffnet und
geschlossen werden kann, gebildet. Ein ringförmiger konkaver Abschnitt 18A,
dessen Querschnitt halbkreisförmig
ist, ist in dem oberen Formkörper 16A gebildet,
und ein ringförmiger,
konkaver Abschnitt 18B, dessen Querschnitt halbkreisförmig ist,
ist in dem unteren Formkörper 16B derart gebildet,
so dass, wenn der obere Formkörper 16A und
der untere Formkörper 16B geschlossen
werden, ein donut-förmiger,
toroidaler bzw. ringförmiger Raum 18,
der als ein ringförmiger
Raum dient, dessen Querschnitt kreisförmig ist, in dem Inneren gebildet ist
(siehe 3B und 4; ein Durchmesser DA
eines mittleren Abschnitts beträgt
980 mm, und ein Radius R beträgt
40 mm).
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Wie
in 3A gezeigt ist, ist in dem oberen Formkörper 16A eine
innere seitliche, entsprechend ausgebildete Fläche 24 an der inneren
Seite in radialer Richtung des ringförmigen, konkaven Abschnitts 18A gebildet,
und eine äußere seitliche,
entsprechend ausgebildete Fläche 25 ist
an der Außenseite in
der radialen Richtung gebildet.
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Die
innere seitliche, entsprechend ausgebildete Fläche 24 besitzt eine
horizontale Verbindungsfläche 24A und
eine geneigte Verbindungsfläche 24B,
die mit dem inneren Ende in der radialen Richtung der horizontalen
Verbindungsfläche 24A verbunden
ist.
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Wie
in 4 gezeigt ist, beträgt ein Winkel α1 der
geneigten Verbindungsfläche 24B in
Bezug auf die horizontale Verbindungsfläche 24A vorzugsweise zwischen
90° bis
120°, und
noch bevorzugter liegt dieser Winkel in einem Bereich von 93° bis 105°. Bei der
vorliegenden Ausführungsform
beträgt
der Winkel α1 95°.
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Eine
Abmessung H1 in vertikaler Richtung der
geneigten Verbindungsfläche 24B liegt
vorzugsweise in einem Bereich von dem 1 bis 3-Fachen eines Radius
R des Raums 18, und noch bevorzugter in einem Bereich von
dem 2 bis 2,5-Fachen. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Abmessung
H1 das 1,25-Fache des Radius R.
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Ferner
liegt eine Breite W1 in der radialen Richtung
der horizontalen Verbindungsfläche 24A vorzugsweise
in einem Bereich von 5 bis 30 mm. Bei der vorliegenden Ausführungsform
beträgt
die Breite W1 15 mm.
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Andererseits,
wie in 3A gezeigt ist, besitzt die äußere, seitliche,
entsprechend ausgebildete Fläche 25 eine
horizontale Verbindungsfläche 25A und
eine geneigte Verbindungsfläche 25B,
die mit dem äußeren seitlichen
Ende in der radialen Richtung der horizontalen Verbindungsfläche 25A verbunden
ist.
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Wie
in 4 gezeigt ist, liegt ein Winkel α2 der
geneigten Verbindungsfläche 25B in
Bezug auf die horizontale Verbindungsfläche 25A vorzugsweise in
einem Bereich von 90 bis 120°,
und noch bevorzugter in einem Bereich von 93 bis 105°. Bei der
vorliegenden Ausführungsform
beträgt
der Winkel α2 95°.
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Eine
Abmessung H2 in vertikaler Richtung der
geneigten Verbindungsfläche 25B liegt
vorzugsweise in einem Bereich von dem 1 bis 3-Fachen des Radius
R des Raums 18, und noch bevorzugter in einem Bereich von
dem 2 bis 2,5-Fachen. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Abmessung H2 das 1,25-Fache des Radius R.
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Ferner
liegt eine Breite W2 in der radialen Richtung
der horizontalen Verbindungsfläche 25A vorzugsweise
in einem Bereich von 5 bis 30 mm. Bei der vorliegenden Ausführungsform
beträgt
die Breite W2 gleich 15 mm.
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Wie
in 3A gezeigt ist, ist in dem unteren Formkörper 16B eine
innere, seitliche Verbindungsfläche 26 an
der Innenseite in der radialen Richtung des ringförmigen,
konkaven Abschnitts 18B gebildet, und eine äußere seitliche
Verbindungsfläche 27 ist
an der Außenseite
in der radialen Richtung gebildet. Die innere seitliche Verbindungsfläche 26 besitzt
eine horizontale Verbindungsfläche 26A und
eine geneigte Verbindungsfläche 26B,
die mit dem inneren Ende in der radialen Richtung der horizontalen
Verbindungsfläche 26A verbunden
ist.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform,
wie in den 3B und 4 gezeigt
ist, liegt die horizontale Verbindungsfläche 26A des unteren
Formkörpers 16B eng
an der horizontalen Verbindungsfläche 24A des unteren
Formkörpers 16A an,
wenn der obere Formkörper 16A und
der untere Formkörper 16B geschlossen
werden, und die geneigte Verbindungsfläche 26B des unteren
Formkörpers 16B liegt
eng an der geneigten Verbindungsfläche 24B des oberen Formkörpers 16A an,
die horizontale Verbindungsfläche 27A des
unteren Formkörpers 16B liegt
eng an der horizontalen Verbindungsfläche 25A des unteren Formkörpers 16A an,
und die geneigte Verbindungsfläche 27B des
unteren Formkörpers 16B liegt
eng an der geneigten Verbindungsfläche 25B des oberen Formkörpers 16A an.
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Als
nächstes
wird eine Presse 28, an die die Form 16 befestigt
ist, entsprechend der 5 beschrieben. Es wird darauf
hingewiesen, dass, obwohl gewöhnlich
eine Form mit nach oben gerichtetem Schub verwendet wird, bei der
eine Kolbenstange an der unteren Seite der Form 16 angeordnet
ist, hier eine Erläuterung
einer Form mit nach unten gerichtetem Druck gegeben wird.
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Heizplatten 34,
die im Inneren derselben Wärmequellen
(nicht gezeigt), beispielsweise Heizelemente oder dergleichen, besitzen,
sind an einer Basis 30 der Presse 28 befestigt,
und das untere Ende einer Kolbenstange 32, die oberhalb
der Basis 30 angeordnet ist, bewegt sich nach oben und
nach unten. Der obere Formkörper 16A ist
an der oberen Heizplatte 34 angebracht, und der untere
Formkörper 16B ist
an der unteren Heizplatte 34 jeweils durch Befestigungsmittel
(nicht gezeigt) angebracht.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange 32 in
der Presse 28 frei geändert
werden kann.
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(Funktionsweise)
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Als
nächstes
wird das Verfahren zum Vulkanisieren des donut-förmigen
Torus 14 beschrieben.
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Die
Form 16 wird vorgeheizt, und der donut-förmige Torus 14 wird
in den ringförmigen,
konkaven Abschnitt 18B des unteren Formkörpers 16B eingesetzt,
die Kolbenstange 32 wird herabgesenkt, und der obere Formkörper 16A und
der untere Formkörper 16B werden
fest miteinander zusammengepasst (siehe 3B, wobei
der donut-förmige
Torus 14 in 3B nicht gezeigt ist).
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Anschließend wird
der donut-förmige
Torus 14 für
eine vorbestimmte Zeitspanne bei einer vorbestimmten Temperatur,
die im Voraus eingestellt ist, erwärmt und vulkanisiert.
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Beim
Durchführen
der Vulkanisation wird Gas innerhalb des Gummis des donut-förmigen Torus 14 aufgrund
des Schäummittels
erzeugt, und der donut-förmige
Torus 14 innerhalb des Raums 18 quillt auf bzw.
bläht auf.
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Im
Anschluss an die vorbestimmte Zeitspanne wird die Kolbenstange 32 angehoben,
und die Form 16 wird geöffnet.
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Beim Öffnen der
Form 16 blähen
sich die Luftblasen des Gases innerhalb des Gummis auf, und die
Gummizusammensetzung schäumt.
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In
der Form 16 entsprechen die Außenseiten der horizontalen
Verbindungsfläche 24A und
der horizontalen Verbindungsfläche 25A der
geneigten Verbindungsfläche 24B und
der geneigten Verbindungsfläche 25B,
und die Außenseiten
der horizontalen Verbindungsfläche 26A und
der horizontalen Verbindungsfläche 27A entsprechen
der geneigten Verbindungsfläche 26B und
der geneigten Verbindungsfläche 27B.
Wie in 6A gezeigt ist, bleibt auf diese Weise
bei der anfänglichen
Phase des Öffnens
ein Spalt SB zwischen den geneigten Verbindungsflächenabschnitten
in Bezug auf eine Trennabmessung SA zwischen
dem oberen Formkörper 16A und
dem unteren Formkörper 16B extrem
schmal. Des weiteren wird der sich auswölbende Abschnitt der geschäumten Gummizusammensetzung
durch die geneigten Verbindungsflächen 24B, 25B des
oberen Formkörpers 16A gedrückt, so
dass sich die geschäumte
Gummizusammensetzung nicht plötzlich nach
außen
direkt in die Atmosphäre
aus dem Bereich zwischen den horizontalen, einander entsprechenden
Oberflächen
auswölbt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass das Herausdrücken der geschäumten Gummizusammensetzung
zur Außenseite
der Form hin solange unterdrückt
wird, bis die Form 16 vollständig geöffnet und die geschäumte Gummizusammensetzung
daraus entfernt ist (siehe 6B und 6C).
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Wie
in 6D gezeigt ist, bläht sich der donut-förmige Torus 14 weiter
auf, wenn die Form 16 vollständig geöffnet und der donut-förmige Torus 14 aus
der Form 16 entfernt ist, und er nimmt eine Form mit einem
kreisförmigen
Querschnitt an, der keine Risse zeigt.
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Anschließend wird
der donut-förmige
Torus 14 bei Raumtemperatur solange gelassen, bis sich die
Schäumrate
stabilisiert hat, wodurch die Herstellung eines geschäumten Schlauches 44 für einen Reifen,
der überhaupt
keine Risse besitzt, wie in 7 gezeigt
ist, beendet ist.
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(Experimentelles Beispiel)
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Um
die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurde ein Vulkanisationsformen eines
geschäumten
Schlauches für
einen Reifen in sowohl einer herkömmlichen Form als auch in der Form
der vorliegenden Erfindung durchgeführt.
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Die
herkömmliche
Form entsprach der in 12 gezeigten
Form. Ein Radius R des Raums betrug 40 mm, und die Schäumrate betrug
800%. Die Bildung von Rissen in dem geschäumten Schlauch für einen
Reifen, wenn die Form nach dem Vulkanisationsformen geöffnet wird,
konnte selbst bei hohen Formöffnungsgeschwindigkeiten
(200 mm/s) nicht vermieden werden. Entsprechend der Form 16 der Ausführungsform
(α1, α2 = 95°,
W1, W2 = 15 mm,
H1, H2 = 50 mm)
wurde jedoch ein geschäumter Schlauch
für einen
Reifen erhalten, dessen äußeres Erscheinungsbild
der Oberfläche
gut war und bei dem keine Risse selbst bei einer geringen Öffnungsgeschwindigkeit
(120 mm/s) feststellbar waren.
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Entsprechend
der Form 16 der Ausführungsform
war es ferner möglich,
die Schäumrate
auf 1400% zu erhöhen,
wenn die Öffnungsgeschwindigkeit
der Form 16 200 mm/s betrug.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Schäumrate VS =
V1/V0 × 100 (%)
entspricht, wenn das Volumen vor der Vulkanisation V0 (cm3) und das Volumen nach der Vulkanisation
und nach dem Aufblähen
V1 (cm3) ist.
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(Andere Ausführungsformen)
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Bei
der Form 16 der voranstehend beschriebenen Ausführungsform
werden die geneigte Verbindungsfläche 24B und die geneigte
Verbindungsfläche 26B fest
miteinander entlang der gesamten Oberfläche derselben verbunden, und
die geneigte Verbindungsfläche 25B und
die geneigte Verbindungsfläche 27B werden
fest entlang der gesamten Oberfläche
derselben miteinander verbunden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf diese beschränkt,
wie in 8 bis 11 gezeigt ist, sondern ein
Spalt 36 kann an einem Abschnitt zwischen den geneigten,
entsprechend ausgebildeten Oberflächen gebildet sein.
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Des
weiteren dienen die geneigte, einander entsprechend ausgebildete
Oberfläche 24B und
die geneigte, entsprechend ausgebildete Oberfläche 26B, oder die
geneigte, entsprechend ausgebildete Oberfläche 25B und die geneigte,
entsprechend ausgebildete Oberfläche 27B als
Führung
zum Zeitpunkt des Ausrichtens des oberen Formkörpers 16A und des
unteren Formkörpers 16B.
Falls die horizontalen Oberflächen
eng aneinander anliegend zusammengebracht werden, und andere Abschnitte
eine Ausrichtefunktion erfüllen,
kann jedoch der schmale Spalt 36 an sämtlichen Abschnitten zwischen
der geneigten Verbindungsfläche 24B und
der geneigten Verbindungsfläche 26B und
zwischen der geneigten Verbindungsfläche 25B und der geneigten
Verbindungsfläche 27B gebildet
sein.
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Wie
voranstehend beschrieben wird entsprechend der Form zum Formen eines
geschäumten Schlauches
für einen
Reifen und entsprechend dem Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Schlauches
für einen
Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung
eine ausgezeichnete Wirkung dahingehend erzielt, dass es möglich ist,
einen geschäumten Schlauch
für einen
Reifen herzustellen, der keine Risse besitzt.