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Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft die Verhinderung von Verschmutzung entweder der
Außenfläche oder
der Innenfläche
einer herkömmlichen
kreisringförmigen
unvulkanisierten („rohen") Karkasse eines
Kautschukreifens durch ein in einer Vulkanisierpresse verwendetes
Trennmittel. Wenn die Karkasse vulkanisiert ist, sind entweder die
Innenisolierung („Reifeninnenisolierung") oder ein innenisolierungsfreier
Reifenkarkassenrohling oder die Lauffläche oder die Seitenwände oder
alle, oder jegliche Kombination der Vorangehenden vor Verschmutzung
durch das Trennmittel geschützt.
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Hintergrund der Erfindung
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Alle
Karkassen von Luftreifenrohlingen werden als eine Serie von Lagen
flexibler Hochmodulkorde, die in einen Niedrigmodulkautschuk eingehüllt sind,
gebaut; die Korde in jeder Lage sind in einem gewählten Weg bzw.
Richtung orientiert und im Wesentlichen gleich beabstandet und parallel.
Der Reifen, ob nun ein Gürtelradialreifen
oder Diagonalreifen, wird in einer Vulkanisierpresse unter Verwendung
eines Vulkanisierbalgs, der die Aufweitung des Reifens erzwingt,
vulkanisiert. Wenn die Karkasse mit einer Innenisolierung darin
vulkanisiert wird, wie dies üblicherweise
der Fall ist, dehnt die Innenisolierung sich mit der Karkasse aus,
die gegen die Eindrückungen
in dem Vulkanisierformwerkzeug gezwungen wird, um die Lauffläche zu formen,
und alle Bauteile werden gemeinsam vulkanisiert, um für eine im
Wesentlichen kohäsive
Bindung zwischen diesen zu sorgen.
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Die
Ausdehnung beim Vulkanisieren eines Radialreifens ist gering, im
Bereich von 2% bis 20% größer als
die Größe des Karkassenrohlings;
die Ausdehnung eines Diagonalreifens kann sich jedoch von 20% bis auf
250% oder mehr belaufen. Da derzeit ein Trennmittel bereits an der
Oberfläche
des Vulkanisierbalgs und/oder an der Innenseite einer Innenisolierung
angebracht ist, ist die Verwendung einer selbsttragenden Folie aus
festem Polymer, um als zusätzliches
Trennmittel zu dienen, nicht angezeigt, da sie unnötig ist.
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Eine
Innenisolierung für
einen Luftreifen ist typischerweise aus einer Mischung geformt,
die einen größeren Gewichtsanteil
eines Halobutylkautschuks enthält.
Bevor der Reifen vulkanisiert wird, wird die gesamte ursprüngliche
Innenfläche
der Innenisolierung und/oder die Außenfläche eines in der Vulkanisierpresse
verwendeten Bombierbalgs mit einem Trennmittel überzogen. Das Trennmittel wird üblicherweise
als „Auskleidezement" bezeichnet, wenn
es an der Oberfläche
der Innenisolierung verwendet wird; und als „Balgschmiermittel" oder „Balgspray", wenn es an dem
Bombierbalg verwendet wird. Manche Reifen werden ohne Innenisolierung
vulkanisiert, da sie, typischerweise durch Sprühen, nach dem Vulkanisieren
des Reifens angebracht wird.
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In
dieser Erfindung ist die Reifenkarkasse mit einer haftenden, entfernbaren,
selbsttragenden festen Barrierefolie oder Schicht aus spezifischen
synthetischen Harzverbindungen versehen, welche Folie die ursprüngliche
Kautschukinnenfläche
der Karkasse unter der Folie, oder der Lauffläche unter der Folie, oder der Seitenwände unter
der Folie, vor Verschmutzung durch Trennmittel schützt.
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Die
Oberfläche
der Innenisolierung, oder die Innenfläche eines innenisolierungsfreien
Karkassenrohlings, oder die Außenfläche der
Lauffläche,
oder die Außenfläche der
Seitenwand, die so geschützt
ist, dass sie nie mit Trennmittel in Kontakt gekommen ist, wird
als „unberührte Oberfläche" bezeichnet, ob sie
nun vulkanisiert ist oder nicht. Eine solche unberührte Oberfläche gestattet
es, einen Kautschukartikel unlösbar
damit zu verbinden, ohne die Oberfläche reinigen zu müssen; derzeit
wird solche unlösbare
Verbindung mit einer verschmutzten Oberfläche typischerweise vorgenommen,
nachdem diese gereinigt ist, zuerst durch Aufrauhen mit einer Drahtbürste in
Kombination mit einem geeigneten Lösungsmittel, gefolgt von Absaugen
des Lösungsmittels.
Solche Reinigung ist erforderlich, um den Auskleidezement oder das
Balgspray (Trennmittel) zu entfernen, typischerweise ein Material
auf Basis von Organopolysiloxan oder „Silikon", wie etwa Poly(dimethoxysiloxan), das
pulverisierten Glimmer oder kristallines Silika enthält, und
um eine „gereinigte
Oberfläche" zu erhalten. Das
Reinigen ist sowohl zeitaufwendig als auch umwelt-unfreundlich,
da das Lösungsmittel
nicht-wässrig
und aggressiv ist; außerdem
ist seine Verwendung eingeschränkt.
Trotzdem muss, bevor Kraftfahrzeugreifen mit einer Durchstichversiegelung versehen
werden, die an der Innenfläche
einer vulkanisierten Innenisolierung angebracht wird, diese gründlich gereinigt
werden. Reinigung zur Beseitigung verschmutzenden Trennmittels zur
Bereitstellung einer „gereinigten
Oberfläche" ist über mehrere
Jahrzehnte durchgeführt
worden und wird noch stets durchgeführt.
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Alternativ
und weniger zu bevorzugen kann das Trennmittel durch Waschen mit
einem geeigneten Detergens entfernt werden, oder mechanisch, durch
Aufrauhen oder Abschleifen der Oberfläche, bis der Verschmutzungsstoff
entfernt ist. Da die Reifenhersteller an die Nachteile und zusätzliche
Kosten eines Reinigungsschritts gewöhnt waren, waren sie sich nicht
bewusst, dass das unlösbare
Verbinden eines Kautschuk-Reifenbauteils mit einer vulkanisierten
unberührten
Oberfläche
eines Reifens eine unerwartet stärkere Bindung
verschafft als das unlösbare
Verbinden mit einer „gereinigten
Oberfläche", selbst wenn sie
sorgfältigst aufgerauht
und mit Lösungsmittel
gereinigt ist.
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Bei
einer Karkasse eines Kautschuk-Luftreifens, ob Radial- oder Diagonalform,
ist es oft erforderlich, ein Kautschukbauteil unlösbar mit
einem Teil der Oberfläche
des Reifens zu verbinden, entweder äußerlich mit der Seitenwand,
oder innerlich innerhalb des Kreisrings. Beispielsweise wird ein
Flugzeugreifen, typischerweise von Diagonalkonstruktion, dynamisch
ausgewuchtet, indem ein schichtförmiger
Block Kautschukmaterial, als „Auswuchtblock" bezeichnet, symmetrisch
um die umfangsgerichtete Mittellinie der Innenfläche des vulkanisierten Reifens
angeheftet wird. Da jedoch die genaue Position, an der der Auswuchtblock
klebend befestigt werden muss, nicht bestimmt werden kann, bis der
Reifen vulkanisiert und dynamisch ausgewuchtet ist, wird der mittlere
Teil der gesamten Innenisolierung gereinigt.
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Ein
Auswuchtblock, wie etwa ein kommerziell von Patch Rubber Company
erhältlicher,
ist ein mehrlagiges Gummibauteil, das typischerweise (i) eine dicke
Schicht einer Mischung mit hohem spezifischen Gewicht, gemischt
mit Eisenoxid und vulkanisiert, (ii) eine relativ dünne Schicht
hochverlängerbaren
Flottergums oder eine Stretch-Gummilage, gefüllt mit Carbon Black, (iii)
eine Bondinggumlage aus vulkanisierbarer Kautschukmischung mit Vulkanisiermittel,
und (iv) eine die Bondinggumlage bedeckende Schutzfolie umfasst. Wenn
die Schutzschicht von einem Auswuchtblock gewünschten Gewichts entfernt wird
und die freigelegte Bondinggumlage mit einem Schnelltrockenzement,
der einen Vulkanisationsbeschleuniger enthält, an der gummiartigen Fläche einer
vulkanisierten Innenisolierung oder einer innenisolierungsfreien
vulkanisierten Karkasse befestigt wird, so gewährleistet das Vulkanisieren
der Bondinggumlage an die gummiartige Fläche, dass der Auswuchtblock
während
des Betriebs des Reifens nicht verlagert wird. Da man jedoch nicht
im voraus wissen kann, wo der Auswuchtblock zu positionieren ist,
muss die gesamte Fläche
der Innenisolierung sauber sein.
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Ein
anderes Beispiel eines vulkanisierten Reifens, der eine gereinigte
Oberfläche
erfordert, ist das eines „intelligenten" Reifens, worin eine
elektronische Überwachungsvorrichtung
befestigt werden muss. Eine solche Vorrichtung wird verwendet, um
die Betriebsgeschichte eines Reifens einschließlich Temperatur und Druck,
zurückgelegtem
Abstand, ausgehaltenen Aufschlägen
und andere Daten aufzuzeichnen, um die Daten zu dem Fahrer oder
zu einer bezeichneten Empfangsstation zu übertragen, und um dies zu tun,
ohne den Reifen aus dem Dienst zu nehmen. Eine solche Vorrichtung
muss so sicher in dem Reifen montiert sein, dass sie jede Bedingung,
der der Reifen unterzogen wird, toleriert, ohne verlagert zu werden.
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Dieses
Problem ist in
US-A-
6,244,104 angesprochen worden, indem ein Flicken vorgelegt
wurde, der mehrere Lagen aufweist, einschließlich einer schützenden
flexiblen Schicht Mylar
®-Polyethylenterephthalatfolie,
Kunststoff, Metallfolie, Metallgaze oder eines Polyurethans über einem
Vulkanisationstuch (oder Vulkanisationspapier), um zu verhindern,
dass eine unvulkanisierte Kautschukschicht in die vulkanisierte
Kautschukschicht hineinvulkanisiert.
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Das Problem
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Das
Problem ist, Verschmutzung der gesamten Innenisolierungsoberfläche durch
das bereits vorhandene Trennmittel auf einer Temperatur in dem Bereich,
auf der der Reifen zu vulkanisieren ist, entgegenzuwirken; in manchen
Fällen
kann es sein, dass nur ein kleiner Teil der Innenisolierung geschützt werden
muss. Die Auswahl einer Barrierefolie hat diktiert, dass diese in
dem Temperaturbereich hitzebeständig
sein muss, typischerweise von 121°C
bis 200°C.
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Weiter
sollte, um einen Großteil
der Innenisolierungsoberfläche
während
der Aufweitung eines Karkassenrohlings in der Vulkanisierpresse
zu schützen,
die Barrierefolie um mindestens 2% auf Vulkanisationstemperatur
in jeder Richtung auf der Oberfläche,
die die Barrierefolie schützen
soll, reckbar sein und sollte sich während des Vulkanisierens dehnen,
ohne zu zerreißen.
Ein Gürtelradialreifenrohling
für einen
Personenwagen dehnt sich in der Vulkanisierpresse in einem Bereich
von 1% bis 20% aus; ein herkömmlicher
Kreuzdiagonalmantelrohling eines Diagonalreifens mit einem Zenitwinkel
im Bereich von 20° bis
38° dehnt
sich in der vulkanisierpresse in einem Bereich von 20% bis 250%
aus, wobei die Ausdehnung von Flugzeugreifen am größten ist.
Daher sollte eine gebrauchsgeeignete Barrierefolie adäquat ausdehnbar
innerhalb der vulkanisierenden Karkasse sein, das heißt, im Bereich
von 2% bis 250%, bevorzugt von 5% bis 100%, multiaxial ausdehnbar,
ohne zu zerreißen.
Die Barrierefolie sollte auch adäquat
thermoverformbar sein, dadurch, dass sie sich während des Vulkanisierens an
die Form des Balgs anpasst, wodurch eingeschlossene Luft ausgedrückt wird,
und die Folie nach dem Thermoformen ihre gebildete Form im Wesentlichen
beibehält.
Somit sollte die Folie im Wesentlichen kein Gedächtnis haben und ist nicht-elastomer. Noch weiter
ist es wichtig, dass die Barrierefolie, damit sie manuell leicht
entfernbar ist, nicht mit sich selbst verschmilzt, wenn sie überlappt
und erwärmt
wird. In dem Fall, wenn die gesamte unberührte Oberfläche geschützt werden muss, wird ein Ende
der Barriere über
das andere überlappt
(welches andere Ende an der zu schützenden unberührten Oberfläche angebracht
oder „angerollt" wird), um eine „Zuglasche" zum leichten Entfernen
zu bilden.
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Effizientes
Vulkanisieren eines Reifens erfordert, dass Wärmeübertragung von den Balg so
wenig als möglich
abgemildert wird; dies macht die Verwendung einer relativ dünnen Folie
aus Polymermaterial erforderlich. Obwohl es möglich ist, Natur- und Synthese-Kohlenwasserstoffkautschuke
so dünn
wie 0,305 mm zu kalandern und sie dann zwecks Verwendung als Barrierefolien
teilweise oder vollständig
vorzuvulkanisieren, eignen sie sich selbst nicht dazu, zuverlässig zu
einem Bogen mit einer Dicke von weniger als 0,762 mm kalandert zu
werden. Wenn der vulkanisierte Kautschuk so kalandert und im Wesentlichen
vollständig
vulkanisiert ist, ist er eher schwierig in den Innenisolierungsrohling
anzurollen und scheitert daran, der Aufweitung eines Vulkanisationsbalgs
zuverlässig
zu widerstehen, zuerst auf Umgebungs- oder relativ niedriger Temperatur,
dann in einem heißen
Formwerkzeug, ohne zu reißen.
Wenn der vulkanisierte Kautschukstreifen teilweise vorvulkanisiert
ist und eine gewisse Klebrigkeit aufweist, zwecks leichter Positionierung,
wird er nicht leicht integral entfernt; das heißt, in einem einzigen Stück, ohne
beim Entferntwerden in zwei oder mehr Stücke zu zerreißen.
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Da
es selbstverständlich
ist, dass die Barrierefolie entweder an oder in dem Reifenrohling
positioniert werden muss und dass ihre Position aufrechtzuerhalten
ist, bis dieser in die Vulkanisierpresse geladen wird, diktiert
die Anforderung, dass die unberührte
Oberfläche
als solche aufrechterhalten wird, dass kein Klebstoff verwendet
wird, um die Barrierefolie in dem Karkassenrohling oder an der Außenfläche seiner
Seitenwand zu positionieren; und dass kein Trennmittel, fest oder
flüssig,
an der Innenfläche
der Reifeninnenisolierung zurückbleibt,
wenn die Barrierefolie entfernt wird.
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Noch
weiter ist es, da eine erhebliche Zeitspanne vergehen kann, bevor
der vulkanisierte Reifen in einer Produktionslinie aufgenommen wird,
damit ein gewünschtes
Bauteil klebend daran befestigt wird, wünschenswert, dass, bevor der
Reifen vulkanisiert wird, die Barrierefolie an der unberührten Oberfläche des
vulkanisierten Reifens befestigt wird, ob er eine Innenisolierung
hat oder nicht, und zwar gut genug, dass nur eine geringe Kraft
im Bereich von 0,4 bis 7,9 N/cm erforderlich ist, um die Barrierefolie
zu entfernen. Außerdem
ist es wichtig, dass, nachdem der Reifen vulkanisiert ist, die Barrierefolie
an der Innenisolierung bleibt und nicht in das Reifenformwerkzeug
abfällt.
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Dem
Fachmann wird bekannt sein, dass, mit Ausnahme eines wachsartigen
Trennpapiers, Folien aus zahlreichen synthetischen Harzverbindungen,
wie etwa Mylar®-Polyester, Saran®-Vinylchlorid-co-vinylidenchlorid,
Cellophan, Polyurethan und Polyolefine, wie etwa Polethylen (PE)
und Polypropylen (PP), mit wechselnden Erfolgsgraden an das Äußere oder
in das Innere eines Reifenrohlings „angerollt" werden können, da der unvulkanisierte
Kautschuk klebrig genug ist, um das zu tun. Selbst ein stark vulkanisierter
(hohe Vernetzungsdichte) Gummistreifen kann in das Innere angerollt
werden und bleibt dort positioniert, obwohl nicht zuverlässig; und
nach dem Vulkanisieren ist der Streifen leicht entfernbar, jedoch
reißt
er zu oft in dem Formwerkzeug, da er sich nicht ausreichend ausdehnt,
und wird üblicherweise
in Stücken
entfernt; da er zerrissen ist, scheitert er daran, die unberührte Oberfläche vor
Verschmutzung durch das auf den Vulkanisationsbalg aufgetragene
Balgschmiermittel zu schützen.
Weiter wird der Vulkanisationsbalg, wenn er nicht beschichtet ist,
an den Teilen der Karkasse anhaften, wo Risse in dem vulkanisierten
Streifen aufgetreten sind, wodurch der Balg beschädigt wird,
wenn die Karkasse davon abgerissen wird.
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Sogar
das Ersetzen des unvulkanisierten Streifens durch einen vulkanisierten
dünnen
ersten Streifen, wie in
US-A-4,443,279 angewendet,
scheitert daran, eine wirksame Barriereschicht zu verschaffen, da
der vorvulkanisierte Streifen beim Entfernen reißt.
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Eine
aus leicht erhältlichen
Folien aus vorvulkanisiertem und unvulkanisiertem Kautschuk, Mylar,
Saran, Polyurethan, Cellophan, PE und PP ist unwirksam. Obwohl Mylar-
und Cellophanfolien auf Vulkanisationstemperatur thermisch stabil
sind, knittern sie in dem Formwerkzeug, weil sie sich nicht ausdehnen,
und Auskleidezement tritt darunter ein. Sie sind nur dann wirksam,
wenn ein Teil der Innenisolierung zu schützen ist, vorausgesetzt, dass
die Folie in Position bleibt. In der Praxis wird die Folie verlagert
und fällt
bei mehr als 10% vulkanisierter Proben ab, was inakzeptabel ist.
Saran®,
PE und PP sind thermisch instabil. Durch den Zerfall von Saran erzeugtes
Wasserstoffchlorid verschmutzt das Formwerkzeug. PE- und PP-Folien,
die nicht dicker als 127 μm
sind, schmelzen und verschmelzen mit dem Auskleidezement, was die
Innenisolierung verschmutzt. Ein Polyurethanstreifen mit einer Dicke
von weniger als 5 mil ist zu gummiartig, um ihn aus dem Reifen zu
ziehen. Wenn ein Ende eines PE- oder
PP-Streifens, das dick genug ist, um nicht zu zerfallen, das andere
Ende in einem Reifen, der vulkanisiert wird, überlappt, wird das überlappende
Ende an den Streifen angeschmolzen und kann keine Zuglasche zur
Verfügung
stellen, um zu versuchen, den Teil des Streifens, der nicht zerfällt, zu
entfernen.
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JP-A-07-188626 offenbart
ein druckempfindliches Klebeband zum Schutz einer Reifenoberfläche.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das
Anheften eines vulkanisierten Gummibauteils an eine unberührte Kautschukfläche, die
nie durch die Überbleibsel
eines Trennmittels verschmutzt worden ist (solche Überbleibsel
werden durch Reinigen mittels Lösungsmittel
oder Herabbürsten
des Trennmittels von einer vulkanisierten Innenisolierungsoberfläche zur
Hinterlassung einer gereinigten Oberfläche zurückgelassen), ist um ein Mehrfaches
stärker
als eine Bindung des vulkanisierten Bauteils an die verschmutzte,
dann „gereinigte
Oberfläche".
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Eine
durch eine Barrierefolie dieser Erfindung geschützte unberührte Oberfläche eines Reifenkarkassenrohlings
ist visuell leicht von einer „gereinigten
Oberfläche" zu unterscheiden,
ungeachtet dessen, wie sie gereinigt ist. Die unberührte geschützte Innenisolierungsoberfläche hat
einen höheren
Glanz als ihre „gereinigte
Oberfläche"; dies ist besonders
deutlich bei einer Innenisolierung, worin ein Teil geschützt ist
und ein anderer Teil gereinigt ist.
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Daher
wird ein Luftreifen mit einer unberührten Oberfläche verschafft,
die durch eine selbsttragende Barrierefolie aus schwefel-nichtvulkanisierbarem,
ausdehnbarem, thermoverformbarem, festem synthetischem Harzmaterial
vor Verschmutzung durch ein Trennmittel auf der Vulkanisationstemperatur
des Reifens geschützt
ist. Daneben wird ein Verfahren zur Beibehaltung einer unberührten vulkanisierten
Oberfläche
an dem gesamten oder einen Teil des Äußeren oder in dem gesamten
oder einen Teil des Inneren der Kautschukkarkasse eines Luftreifens
verschafft, welche Karkasse herkömmlich
unter Verwendung eines aufblasbaren Vulkanisierbalgs in einem Formwerkzeug
vulkanisiert wird, indem die unberührte Oberfläche mit einer Barrierefolie
geschützt
wird, die mit einer Kraft von 50 Newton bei Umgebungstemperatur
(23°) im
Wesentlichen unausdehnbar ist, und die bei etwa Umgebungstemperatur
integral aus dem Inneren der vulkanisierten Reifenkarkasse entfernt
wird.
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Das
Verfahren umfasst das Inkontaktbringen mindestens eines Teils der äußeren oder
inneren unberührten
Oberfläche
eines Reifenkarkassenrohlings, ob er eine Innenisolierung aufweist
oder nicht, mit einer nicht-elastomeren
synthetischen harzartigen Barrierefolie mit einer Dicke bevorzugt
im Bereich von 15 μm
bis 38 μm,
die biaxial reckbar ist, und formbar in einem Temperaturbereich
von 121°C
bis 200°C
in einer Vulkanisierpresse, ohne zu zerreißen und ohne mit sich selbst
zu verschmelzen; Anbringen der Folie an einem ausgewählten Teil
der unberührten
Innenfläche,
unter Anwendung von genug Druck, um sie entfernbar an diesem Teil
anzuheften; Vulkanisieren des Karkassenrohlings; Ausdehnen der Folie
in der vulkanisierenden Karkasse, ohne die Folie zu zerreißen; und
Entfernen der Folie in einem integralen Zustand aus der vulkanisierten
Karkasse. Mit „nicht-elastomer" ist gemeint, dass
ein Materialstreifen, wenn er um mehr als 50% seiner Originallänge gereckt
wird, nicht zu seiner ursprünglichen
Länge zurückgekehrt.
Die Folie ist eine, welche ein „Querzusammenziehungsmerkmal" bei Umgebungstemperatur
(23°) aufweist,
ist jedoch im Wesentlichen unausdehnbar mit einer Kraft von 50 Newton
auf derselben Temperatur. Mit „Querzusammenziehungsmerkmal" ist gemeint, dass
eine Kraft von 50 Newton einen Streifen Barrierefolie von 10 cm
Breite und 25,4 μm
Dicke um mindestens 10% bei 23°C
oder weniger als 50 Newton bei einer Querhauptgeschwindigkeit von
50,8 cm/min recken wird.
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Mit „im Wesentlichen
unausdehnbar" ist
gemeint, dass die Folie nicht reißt, wenn sie von der vulkanisierten
Innenisolierung entfernt wird, und typischerweise wird eine Kraft
von 50 Newton einen Streifen Barrierefolie mit einer Breite von
10 cm und einer Dicke von 25,4 μm weit
auf 23°C
nicht um mehr als 20% recken. Folien, die eine Querzusammenziehung
aufweisen, sind weniger als 0,127 mm dick, bevorzugt weniger als
50 μm dick,
und sind bevorzugt aus einem fluorierten niedrigeren Olefin mit
2 bis 4 Kohlenstoffatomen, Poly(methylpenten) „PMP" und einem unorientierten oder teilorientierten
Polyamid, z. B. einem Nylon, das durch Kondensation eines Diamins
und einer zweiwertigen Säure,
oder durch Zusatzpolymerisation, oder durch Ringöffnungspolymerisation von Caprolactam
gebildet wird, ausgewählt.
Mit „teilorientiert" ist gemeint, dass
seine Orientierung ihm gestattet, sich in dem notwendigen Umfang
quer zusammenzuziehen.
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Das
vorgenannte Verfahren produziert, wenn es zum Schutz der Innenisolierung
verwendet wird, nachdem die Folie entfernt ist, einen vulkanisierten
Reifen mit einer unberührten
Innenfläche,
mit der ein Auswuchtblock oder eine in Kautschuk eingebettete elektronische Überwachungsvorrichtung
stärker
direkt unlösbar
verbunden werden können,
als mit einer sorgfältigst
mit Lösungsmittel
gereinigten Oberfläche,
die zuvor mit Trennmittel verschmutzt war; die unberührte Innenfläche kann
die einer innenisolierungsfreien Karkasse sein, oder die unberührte Fläche kann
die der Innenisolierung selbst sein. Die innenisolierungsfreie Fläche der vulkanisierten
Karkasse wird wünschenswerterweise
mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung sprühbeschichtet, die bei Vulkanisation
eine Innenisolierung mit einer Dicke von weniger als 0,0254 mm bildet.
Die freiliegende Oberfläche
der vulkanisierten Innenisolierung kann dann mit einem Durchstichversiegelungsmittel überzogen
werden.
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Wenn
das vorgenannte Verfahren zum Schutz der Seitenwände verwendet wird, unter Verwendung eines
Paars ringförmiger
Folienringe, die jede die Breite einer Seitenwand haben, produziert
es nach Entfernen der Ringe einen vulkanisierten Reifen mit unberührten Seitenwandflächen, die
nicht gereinigt werden müssen. Dies
ist besonders nützlich
bei der Herstellung einer nicht-schwarzen, insbesondere einer weißen Seitenwand. Die
gesamte Außenfläche einschließlich der
Lauffläche
kann mit einer Folie geschützt
werden, welche die gesamte Außenfläche eines
Karkassenrohlings umhüllt.
Die Verwendung einer solchen Außenfolie
zum Schutz der Außenfläche gibt
bei der Verwendung ein Trennmittel ab, wodurch eine Verschmutzung
des Formwerkzeugs vermieden wird. Selbst wenn ein Trennmittel verwendet
wird, ist der Schutz der Oberfläche
des Formwerkzeugs vor durch Kontakte mit dem Reifen verursachter
Verschmutzung gewährleistet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine schematische Darstellung in einer Perspektivansicht eines Reifenkarkassenrohlings
mit einem Streifen Barrierefolie, der lang genug ist, um eine "Zuglasche" zu verschaffen,
in die Innenisolierung angerollt, um ein Band vulkanisierte unberührter Innenisolierungsfläche zu verschaffen,
innerhalb jedes Teils wovon ein Gummibauteil nach Entfernen der
Folie klebend befestigt werden kann.
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2 ist
eine Draufsicht einer Baugruppe eines Streifens Barrierefolie, der
lang genug ist, um über der
gesamten Umfangsfläche
eines angerollten Innenisolierungsbogens zu liegen, und auch eine „Zuglasche" vorzusehen, die
in einen Innenisolierungsbogen hinein angerollt ist, bevor die Innenisolierung
auf einer Bautrommel positioniert wird.
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3 ist
eine Perspektivansicht, die schematisch das Positionieren einer
präparierten
Innenisolierung (wie in 2 gezeigt) auf einer Reifenbautrommel
illustriert.
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4 ist
eine Draufsicht einer Baugruppe eines Streifens Barrierefolie, die
nur einen Teil eines Innenisolierungsbogens bedeckt, die vor dem
Positionieren der Innenisolierung auf einer Baugruppe in ihrer Oberfläche angerollt
wird.
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5 ist
ein Teilquerschnitt eines Reifens mit einem Bogen Barrierefolie
in Phantomansicht, da die Folie entfernt wird, nachdem der Reifen
vulkanisiert ist, sodass eine elektronische Überwachungsvorrichtung an seiner
Seitenwand befestigt werden kann und ein Auswuchtblock unterhalb
der Lauffläche
an der Innenisolierung befestigt werden kann.
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6 ist
ein Teilquerschnitt eines Reifens mit einem Bogen Barrierefolie,
der über
dem Äußeren der vulkanisierten
Reifenkarkasse liegt, wodurch die unberührten Flächen der Seitenwände und
Lauffläche
erhalten werden.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Höchstbevorzugt
sind Nylonfolien. Beispiele von Nylonarten, die zu Folie geformt
werden können,
sind lineare Polykondensate von Lactamen von 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
und herkömmliche
Polykondensate von Diaminen und Dicarboxylsäuren, z. B. Nylon 6,6; Nylon
6,8; Nylon 6,9; Nylon 6,10; Nylon 6,12; Nylon 8,8 und Nylon 12,12.
Weitere zu erwähnende
Beispiele sind Nylon 6, Nylon 11 und Nylon 12, die aus den entsprechenden
Lactamen hergestellt werden. Zusätzlich
ist es möglich,
Polykondensate aromatischer Dicarboxylsäuren zu verwenden, z. B. Isophthalsäure oder
Terephthalsäure,
mit Diaminen, z. B. Hexamethylendiamin, oder Octamethylendiamin,
Polycarbonate aliphatischer Ausgangsmaterialien, z. B. m- und p-Xylyloldiamine,
mit Adipinsäure,
Suberinsäure
und Sebacinsäure,
und Polycondensate auf Basis alicyclischer Ausgangsmaterialien, z.
B. Cyclohexandicarboxylsäure,
Cyclohexandiessigsäure,
4,4'-Diamindicyclohexylmethan
und 4,4'-Diaminodicyclohexylpropan.
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Aufbau eines Reifenkarkassenrohlings mit
vollständig
geschützter
Innenisolierung:
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Bezugnehmend
auf 1, welche eine erste Ausführungsform der Erfindung illustriert,
ist schematisch einen Querschnitt einer kreisringförmigen Reifenkarkasse
dargestellt, welche generell mit der Referenzziffer 10 bezeichnet
ist, umfassend eine umfangsgerichtete Lauffläche 11, beabstandete
Wülste 12, 12' und verbindende
Seitenwandteile 13, die sich zwischen der Lauffläche und
den Wülsten
erstrecken, um einen herkömmlichen
Kreuz-Diagonalreifen zu bilden. Die Karkasse 10 beinhaltet
mehrere Gürtel 14, 15,
die übereinander
liegen, wobei jeder voneinander beabstandete parallele Verstärkungskorde
in vorbestimmten Winkeln in Bezug zueinander aufweist. Die Innenfläche des
innersten Gürtels 14 ist
mit einer Kautschukinnenisolierung 16 ausgekleidet, die
im Wesentlichen gasundurchlässig
ist. Eine Barrierefolie 20 ist entfernbar an die Innenisolierung 16 angeheftet,
direkt unter der Lauffläche,
wo sie mit der Fahrbahn in Kontakt kommen würde, welche Folie über der
gesamten Oberfläche
der Innenisolierung liegend und sich über die Würste erstreckend dargestellt
ist, um eine vollständig
geschützte
unberührte
Oberfläche
zu gewährleisten.
Die Bauteile des Reifens werden auf einer Reifenbautrommel zusammengebaut,
wobei die Innenisolierung das erste auf der Trommel positionierte
Bauteil ist.
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Wie
in 2 illustriert, wird, bevor die Innenisolierung 16 auf
der Bautrommel positioniert wird, ein Streifen Barrierefolie 20 mit
einer Breite, die im Wesentlichen der Breite der Lauffläche, die
mit der Fahrbahn in Kontakt kommt, entspricht, symmetrisch um die
Längs-Mittelachse
der Innenisolierung 16 positioniert und werden die Kanten 21, 22 des
Streifens an die Oberfläche
der Innenisolierung angerollt, wodurch der Streifen abnehmbar an
der Innenisolierung angeheftet wird. Bevorzugt liegt ein Überhang
oder eine „Überlappung" 23 vor,
die ausreicht, um eine Zuglasche bereitzustellen, um das Entfernen
der Folie nach dem Vulkanisieren zu erleichtern.
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Wie
in 3 gezeigt, erstrecken sich 2 cm bis 20 cm eines
Endes des Nylonstreifens 20 über ein Ende der Innenisolierung
hinaus, wenn diese auf der Trommel 30 positioniert ist,
um die Überlappung 23 zu
bilden. Die Überlappung 23 kann
zusätzlich
mit einer thermisch stabilen Lasche versehen sein, die ein nicht
klebendes Zuglaschen-Endteil aufweist. Zur Erleichterung visueller
Erfassung durch den Auskleidezement hindurch kann die Überlappung 23 eingefärbt sein,
um mit dem Schwarz der Innenisolierung oder des Karkassenrohlings
zu kontrastieren.
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Der
Karkassenrohling 10 wird von der Trommel abgenommen und
mit der die Oberfläche
der Innenisolierung schützenden
Barrierefolie 20 gelagert. Mehrere Tage später wird
festgestellt, dass die Barrierefolie 20 in ihrer Originalposition
in dem Reifenkarkassenrohling verblieben ist. Das Innere der Karkasse
wird mit Auskleidezement besprüht,
der die Folie vollständig bedeckt,
und die Karkasse wird in einer Vulkanisierpresse angebracht, um
auf herkömmliche
Weise vulkanisiert zu werden. Die vulkanisierte Karkasse wird aus
der Presse entfernt und die Folie wird durch Ziehen an dem vorragenden
Folienende manuell in einem Stück
entfernt. Die unberührte
Oberfläche
unter der Folie wird freigelegt.
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Karkassenrohling mit anschließend angebrachter
Barrierefolie, welche die Innenisolierung vollständig schützt:
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Als
weniger zufriedenstellende Alternative zu dem oben beschriebenen
Verfahren wird ein Streifen Barrierefolie mit einer Breite, die
im Wesentlichen der Breite der Lauffläche entspricht, in die Karkasse
eingebracht und symmetrisch um die umfangsgerichtete Mittellinie
der Innenisolierung herum positioniert, wobei die Folie vorsichtig
gegen die Innenisolierung gepresst wird, so dass sie klebend an
der Innenisolierung befestigt ist, wobei bevorzugt ein Überhang
belassen wird, wie zuvor. Dann werden die Umfangskanten des Streifens an
die Oberfläche
der Innenisolierung angerollt. Das Innere des Karkassenrohlings
mit der Barrierefolie in Position wird dann mit Auskleidezement
sprühbeschichtet
und der Reifen wie zuvor vulkanisiert. Wenn die Folie entfernt wird,
wird eine unberührte
Oberfläche
freigelegt, die im Wesentlichen nicht von der unberührten Oberfläche zu unterscheiden
ist, die durch das Verfahren des Standes der Technik des Bauens
des Reifens mit der an der Innenisolierung vorpositionierten Barrierefolie
produziert wird, jedoch ist das letztgenannte Verfahren sowohl weniger
aufwendig als auch weniger zeitraubend.
-
Karkassenrohling mit Barrierefolie, die
nur einen Teil der Innenisolierung vollständig schützt:
-
Wie
in 4 illustriert, wird, in dem Fall, dass nur ein
Teil der Innenisolierung 36 geschätzt werden muss, wie beispielsweise,
wenn eine Stelle 37 unberührter Oberfläche für den vorliegenden
Zweck ausreichend ist, ein Bogen Barrierefolie 38 auf die
ausgewählte
Stelle 37 aufgelegt und werden alle Ränder in die Innenisolierung 36 angerollt.
Die Innenisolierung wird dann auf der Bautrommel (nicht dargestellt)
positioniert und der Aufbau der Reifenkarkasse wird auf die übliche Weise
vervollständigt.
Der Reifen wird dann von der Bautrommel abgenommen, mit Auskleidezement
besprüht
und vulkanisiert. Nach Abkühlung
wird die Folie 38 mit einer Kraft von nicht mehr als 50
Newton, bevorzugt weniger als 30 Newton, leicht entfernt.
-
Es
ist deutlich, dass, wenn nur eine Stelle unberührter Oberfläche erforderlich
ist, die Barrierefolie nachträglich
positioniert werden kann, das heißt, über die ausgewählte Innenisolierungsstelle
angerollt werden kann, nachdem der Reifenrohling auf herkömmliche
Weise aufgebaut ist.
-
Aufbau eines Reifenkarkassenrohlings ohne
Innenisolierung:
-
Ein
Reifenkarkassenrohling wird auf eine Weise analog zu der vorangehend
beschriebenen aufgebaut, außer
dass keine Innenisolierung verwendet wird. Der erste Gürtel 14 stellt
die Innenfläche
einer innenisolierungsfreien Karkasse zur Verfügung. Auf eine Weise analog
zu der für
das Vorpositionieren der Barrierefolie an der Innenisolierung beschriebenen
wird die Barrierefolie symmetrisch um die Längsachse des ersten Gürtels 14 positioniert
und werden die Kanten der Folie an den Kautschukgürtel angerollt.
Der erste Gürtel 14 wird
dann auf der Bautrommel positioniert, um eine Zuglasche aus Folie
zu verschaffen, und der Aufbau der Karkasse wird auf die übliche Weise
vervollständigt.
Das Innere des Karkassenrohlings, mit der Barrierefolie in Position
an dem innersten Gürtel,
wird dann mit Auskleidezement sprühbeschichtet und der Reifen
wird vulkanisiert wie zuvor. Die vulkanisierte Karkasse wird von
der Presse abgenommen und die Folie wird durch Ziehen an dem vorragenden
Folienende manuell in einem Stück
entfernt. Die unberührte
Oberfläche
des innersten Gürtels
unter der Folie wird freigelegt.
-
Vulkanisieren ohne Verwendung eines Trennmittels:
-
Ungeachtet
dessen, ob der Karkassenrohling eine Innenisolierung aufweist und
ob die Folie an der Innenisolierung vorpositioniert oder nachträglich positioniert
wird, kann, wenn die Breite der Barrierefolie ausreichend ist, um
sich über
die gesamte Innenfläche
der Karkasse zu erstrecken, wie in 1 gezeigt,
die Karkasse mit Barrierefolie in die Vulkanisierpresse geladen
werden, ohne ein Trennmittel zu verwenden, das heißt, ohne
Auskleidezement in der Karkasse oder Balgschmiermittel an dem Vulkanisierbalg.
Die Barrierefolie passt sich an die Innenfläche des vulkanisierten Reifens
an, wenn er sich in dem Vulkanisierformwerkzeug aufweitet, und die
Folie behält
ihre generelle Kreisringform sogar, wenn sie abgekühlt ist.
Wenn die Folie entfernt wird, ist die unberührte Oberfläche der vulkanisierten Karkasse,
die in einem „trennmittelfreien" Vulkanisierformwerkzeug
vulkanisiert ist, nicht von einer anderen unberührten Oberfläche zu unterscheiden,
die, obwohl sie mit einer Barrierefolie geschützt war, ein Trennmittel verwendete,
das entweder zum Beschichten des Balgs oder des Inneren der Karkasse
verwendet wird.
-
Anbringen einer Innenisolierung in einer
vulkanisierten Karkasse:
-
Das
gesamte Innere der vulkanisierten Karkasse, das mit einer unberührten Oberfläche erhalten
ist, wie oben beschrieben, wird mit einer im Wesentlichen gasundurchlässigen Elastomerschicht
mit einer Dicke im Bereich von 0,01 mm bis 0,762 mm, bevorzugt im
Bereich von 0,025 mm bis 0,125 mm, sprühbeschichtet; bevorzugt ist
dies eine wässrige
Dispersion von Butylkautschuk, gefüllt mit blättrigem Vermiculit mit einem
sehr großen
Aspektverhältnis,
wie in „Elastomeric
barrier coatings for sporting goods" von Goldger, Harris et al., S. 15 ff.,
in Rubber World, August 2002, und
US-A-5,807,629 ;
6,087,016 und
6,341,747 offenbart. Gegebenenfalls
kann die Sprühbeschichtung
an der Innenfläche
des Karkassenrohlings angebracht werden, bevor er vulkanisiert wird,
und ist beim Hartwerden durch die Schutzfolien dieser Erfindung
geschützt.
-
Herstellung eines Flugzeug-Luftreifens
zur Integration eines Kautschukbauteils:
-
Ein
vulkanisierter Flugzeugreifen, der eine Innenisolierung aufweist,
dessen gesamte umfangsgerichtete Innenfläche direkt unterhalb der Lauffläche frei
von Verschmutzung durch ein üblicherweise
beim Vulkanisieren eines Reifens in einer Vulkanisierpresse verwendetes
Trennmittel ist, wird wie vorangehend beschrieben und durch das
nachfolgende Beispiel illustriert hergestellt. Wenn nicht anders
angedeutet, sind alle Teile und Prozentsätze gewichtsbezogen.
-
Beispiel 1
-
A.
Ein PBI 22 × 6,75–10 (22'', 55,9 cm × 6,75'',
17 cm–10'', 25,4 cm) Diagonal-8-Lagen-Kautschuk-Flugzeug-Luftreifen (erster
Reifen), mit einer glänzenden
Innenisolierung, gemischt aus 90% Brombutylkautschuk und 10% Butylkautschuk,
wird auf einer Trommel gebaut, indem zuerst ein kommerziell erhältlicher
durchlaufender Streifen dünner
durchsichtiger unorientierter 6,6-Nylonfolie, 9,5 cm breit und 19 μm dick, symmetrisch
um die Längsachse
einer Innenisolierung positioniert wird, so dass etwa 2 cm bis 5
cm eines Endes des Nylonstreifens sich über ein Ende der Innenisolierung
hinaus erstreckt, wie in 2 gezeigt, um für Schutz
für die
gesamte unberührte
Oberfläche
der Innenisolierung zu sorgen. Die entgegengesetzten Längskanten
des Nylonstreifens werden mit einer herkömmlichen Anrollwalze in die
Innenisolierung angerollt, sodass Streifen und Innenisolierung eine
leicht zu handhabende Baugruppe bilden. Die Baugruppe wird in Umfangsrichtung
um die Trommel positioniert, mit dem Nylonstreifen in direktem Kontakt
mit der Oberfläche
der Trommel, und wobei ein Teil eines Endes des Nylonbogens das
andere überlappt,
bevorzugt ausreichend, um die erforderliche Ausdehnung des Reifens
und eine Zuglasche bereitzustellen, unter Gewährleistung dessen, dass die
Nylonfolie das Spleißen
der Innenisolierung nicht stört.
Die restlichen Gürtel
des Reifens werden auf der Bautrommel positioniert und der Aufbau
der Reifenkarkasse mit einer mit dem Boden in Kontakt kommenden
Lauffläche,
voneinander beabstandeten Wülsten
und verbindenden Seitenwänden
wird auf die übliche
Art und Weise vervollständigt.
-
Wenn
der Reifenrohling, ob er nun eine Innenisolierung aufweist oder
innenisolierungsfrei ist, von der Bautrommel entfernt wird, ist
er von einem herkömmlichen Karkassenrohling
durch den abnehmbar angehefteten Barrierestreifen zu unterscheiden,
der in Umfangsrichtung an der Innenfläche direkt unter der Lauffläche positioniert
ist, wie in 1 gezeigt.
-
Vergleich „unberührter" und „aufgerauhter und lösungsmittelgereinigter" Innenisolierungsflächen:
-
Mehrere
verschiedene Folien werden geprüft,
um die Festigkeit ihrer Haftung an einer Fläche einer Innenisolierung in
einer Serie vulkanisierter Diagonal-Flugzeugreifen zu ermitteln, wobei die
Mischung für
die Innenisolierung in allen Fällen
die gleiche ist. In jedem Fall ist die Folie wesentlich länger als
der Umfang des Karkassenrohlings und breiter als erforderlich, um
sich dicht an die Oberfläche
der Innenisolierung anzupassen, ist an die Innenisolierung angerollt,
sodass die Seiten des Streifens sich über die Wülste an jeder Seite der Karkasse
erstrecken. Die gesamte unberührte
Oberfläche
der Innenisolierung ist somit geschützt. Ein Ende des Streifens überlappt
das andere, um eine Zuglasche bereitzustellen.
-
Der
Streifen wird mit einem weißen
Silikon- und Glimmer-Auskleidezement
sprühbeschichtet
und der Reifen wird in einen durch die obere und untere Hälfte des
Formwerkzeugs definierten Hohlraum eingebracht, welches Formwerkzeug
wiederum in einer Vulkanisierpresse angebracht wird. Eine typische
Vulkanisierpresse wendet externen Hochdruckdampf an, um das Formwerkzeug
zu erhitzen, durch Strömenlassen
des Dampfs extern über
das Formwerkzeug. Zusätzlich
dazu, dass das Formwerkzeug extern mit darüber geführtem Dampf erhitzt wird, wird
es intern mit einem inneren Heizmedium erhitzt, wie etwa durch einen
Vulkanisierbalg geführtem
Hochdruckdampf. Gegebenenfalls kann der Vulkanisierbalg auch mit
einem anderen, oder dem gleichen weißen silikonhaltigen Balgschmiermittel
beschichtet werden. Nachdem der Balg sich ausreichend ausdehnt,
um den Laufstreifenrohling in die mit einem Muster versehene Innenfläche des
Formwerkzeugs zu zwingen, und die Karkasse eine erforderliche Anzahl
von Vulkanisationsäquivalenten
erhalten hat, um das gewünschte
Vulkanisieren zu vervollständigen,
wird der Dampf zur Presse und dem Balg abgeschlossen, der Balg abgelassen
und wird die Presse geöffnet.
Ein „Vulkanisationsäquivalent" ist als 1 Minute
Vulkanisationszeit bei einer konstanten Referenztemperatur, üblicherweise
138°C, definiert.
Jeder Reifen wird 38 Minuten lang auf 150°C vulkanisiert.
-
In
einem ersten Reifen wird zuerst die Folie der Wahl geprüft, eine
reckbare Dartek®-6,6-Nylonfolie
mit einer Dicke von 19 μm.
-
Der
vulkanisierte erste Reifen, aus der Presse entfernt, ist visuell
im Wesentlichen identisch zu dem Reifenrohling mit dem 6,6-Nylonstreifen
in Position, der in dem Formwerkzeug plaziert worden war, außer, dass
die Oberfläche
des 6,6-Nylonstreifens, mit Auskleidezement überzogen, zerknittert und relativ
weniger glatt ist, als die Oberfläche des Streifens war, bevor
der Reifen vulkanisiert wurde. Die Folie wurde biaxial gereckt,
da die Umfangslänge
der vulkanisierten Innenisolierung etwa 30% größer war als ihre Länge, bevor
sie vulkanisiert wurde, und die Folie an die Oberfläche der
Innenisolierung geheftet wurde und über die Wülste des Reifens drapiert blieb.
Somit ist, um zu gewährleisten,
dass die gesamte unberührte
Oberfläche
der Innenisolierung nicht verschmutzt wird, die bevorzugte Folie
der Wahl ein amorphes synthetisches Harz, das in mindestens zwei
Richtungen ausdehnbar ist, und das, wenn es auf Vulkanisationstemperatur
erhitzt wird, eine ausreichende Zugfestigkeit aufweist, um von der
vulkanisierten Innenisolierung abgezogen zu werden, an die es angeheftet
bleibt.
-
Der
an der Innenisolierung haftende Dartek®-6,6-Nylonstreifen wird
manuell als integraler durchlaufender Streifen entfernt, unter Ausübung einer
Kraft von weniger als 30 Newton, um eine glänzende unberührte Fläche Innenisolierung
freizulegen, frei von jedem Trennmittel, da der Streifen für den Auskleidezement
undurchlässig
ist. Wenn der Barrierestreifen entfernt wird, ist die geschützte unberührte Oberfläche visuell
glänzender
als eine (durch Aufrauhen und Lösungsmittel)
gründlich
gereinigte Oberfläche,
bei der eine Verschmutzung zugelassen worden war.
-
Die
T-Abschältesthaftung
für Dartek®-Folie,
die an der Innenisolierung angeheftet blieb, ist 57 N/cm. Ein Instron
5569-Zugprüfgerät wird in
einem Serie IX-Automatisierten
Materialtestsystem verwendet.
-
Ein
Streifen unorientierter 6-Nylonfolie, 19 μm dick, kommerziell erhältlich als
Capron®-Nylon
von Honeywell Corp. ergab im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse
wie das unorientierte Capron®-6,6-Nylon.
-
Ein
anderer Diagonal-Flugzeugreifenrohling derselben Größe (zweiter
Reifen) mit der gleichen 90%-Halobutyl- und 10%-Butylkautschuk-Innenisolierung,
nicht durch eine Barrierefolie geschützt, wird auf herkömmliche
Weise in derselben Presse unter den identischen Bedingungen vulkanisiert,
unter Verwendung des gleichen weißen Auskleidezements und Balgschmiermittels.
Eine Ablesung an der trennmittelbeschichteten Innenisolierung wird
mit dem Glanzmeter vorgenommen. Der vulkanisierte Reifen wird danach
gründlich mit
einer Drahtbürste
in Kombination mit Lösungsmittel
aufgerauht, bis er als sauber genug erachtet wird, um einen Auswuchtblock
klebend daran zu befestigen. Das Lösungsmittel ist typisch ein
größerer Anteil
Heptan und ein kleinerer Anteil Toluol und ein oder mehrere Ketone.
Eine Ablesung an der „gereinigten
Oberfläche" wird mit dem Glanzmeter
vorgenommen. Da der Auskleidezement weiß ist, liest der Glanzmeter
einen höheren Wert
für die
auskleidezementbeschichtete Innenisolierung ab als die Ablesung
für die „gereinigte
Oberfläche".
-
Bei
aufeinanderfolgenden zusätzlichen
Diagonalreifen (dritter, vierter usw.), identisch konstruiert und mit
dergleichen Innenisolierungsmischung, werden die gesamten Oberflächen ihrer
Innenisolierungen durch Folien aus verschiedenen Polymeren geschützt, jede
wird identisch mit Auskleidezement beschichtet und vulkanisiert.
Die Schutzfolien werden entfernt und der Glanz jeder vulkanisierten
Innenisolierung wird gemessen.
-
Der
Glanz der unberührten
vulkanisierten Oberfläche
des ersten Reifens, durch die Barrierefolie geschützt, wird
mit dem der aufgerauhten und lösungsmittelgereinigten „gereinigten
Oberfläche" des zweiten Reifens
verglichen und auch mit dem Glanz der ursprünglichen unberührten und
vulkanisierten Oberfläche
verglichen, durch Messen mit einem Erichsen Pico Glossmeter Modell
500, dessen Justierplatte eine Glanzablesung von 93% aufweist. Die
Ergebnisse sind nachstehend dargelegt:
| | Meterablesung,
% |
| Erster
Reifen – unberührte Innenisolierungs-Oberfläche ("ILS") | 22,8 |
| Erster
Reifen – unberührtes vulkanisiertes
ILS geschützt
durch Dartek-6,6-Nylon | 14,6 |
| Zweiter
Reifen – verschmutztes
ILS vor Reinigung | 3,0 |
| Zweiter
Reifen – "gereinigte Oberfläche" | 0,3 |
| Dritter
Reifen – unberührtes vulkan.
ILS, durch Cellophan** geschützt | 27,2 |
| Vierter
Reifen – unberührtes vulkan.
ILS-Fläche,
durch Polyethylen∎ geschützt | 11,7 |
| Fünfter Reifen – unberührtes vulkan.
ILS, durch PTFE-Teflon geschützt | 0,8 |
| Sechster
Reifen – unberührtes vulkan.
ILS, durch FEP-Teflon geschützt | 25,3 |
| Siebter
Reifen – unberührtes vulkan.
ILS, durch 30NH Kapton* geschützt | 11,8 |
| Achter
Reifen – unberührtes vulkan.
ILS, durch Capron Nylon geschützt | 17,9 |
| Neunter
Reifen – unberührtes vulkan.
ILS, durch Capron Emblem** geschützt | 17,9 |
| Zehnter
Reifen – unberührtes vulkan.
ILS, durch Polymethylpenten geschützt | 15,0 |
-
- ∎ verschmilzt
- * aromatisches Polyimid, reißt im Formwerkzeug
- ** reißt
im Formwerkzeug
-
Es
ist deutlich, dass die „unberührte vulkanisierte
Oberfläche" einen Glanzwert
um mindestens eine Größenordnung
(Vielfache von zehn) größer als
die „gereinigte
Oberfläche" hat, außer für die durch
Polytetrafluorethylen(PTFE)-Folie geschützte vulkanisierte Oberfläche. Fluoriertes
Ethylenpropylenpolymer (FEP) verschafft jedoch eine glänzendere
Oberfläche
als die unberührte
unvulkanisierte Fläche,
wie auch vororientiertes Capron Emblem-6-Nylon dies tut, das zur
Aufrechterhaltung der gesamten Fläche der Innenisolierung als
unberührte
Fläche
nicht akzeptabel ist, da es vororientiert ist; für einen hochdehnbaren Diagonal-Flugzeugreifen dehnt
es sich nicht genug aus.
-
Jeder
Teil der unberührten
vulkanisierten Oberfläche
kann nun direkt mit einem herkömmlich
zur Befestigung eines Kautschukreifenbauteils an der beschichteten
Fläche
verwendeten Klebstoff beschichtet werden.
-
B. Befestigen eines Auswuchtblocks:
-
In
einem besonderen Beispiel wird der erste vulkanisierte Flugzeugreifen,
mit einer von dem entfernten 6,6-Nylonstreifen belassenen unberührten Innenfläche, auf
eine Auswuchtmaschine montiert, um Auswuchtanforderungen zu ermitteln,
und verschafft die Information, dass der Reifen einen „Auswuchtblock" mit einem Gewicht
von 56,7 g haben muss, der integral an einem spezifischen Standort
am Umfang der Innenisolierung montiert wird. Wie in 5 illustriert,
wird ein Klebstoff, wie etwa ein „Schnelltrockenzement", wovon man glaubt,
dass er eine Lösung
von Zink-Dibutyldithiocarbamat-/Dibutylaminkomplex mit einem größeren Anteil
von Heptan und einem kleineren Anteil eines Ketons, wie etwa Aceton,
ist, der herkömmlich
für diesen Zweck
verwendet wird und von Patch Rubber Co. kommerziell erhältlich ist,
auf die Oberfläche
der Innenisolierung an dem spezifizierten Standort aufgetragen und
wird der Auswuchtblock 45 fest auf die beschichtete Oberfläche aufgedrückt und
lässt man
ihn bei Umgebungstemperatur etwa drei Tage aushärten. Der Auswuchtblock ist
nicht lösbar
befestigt, das heißt,
er kann nicht entfernt werden, ohne die Innenisolierung zu zerstören.
-
Die
Festigkeit der bei einer Innenisolierung aus 90% Brombutylkautschuk
und 10% Butylkautschuk, die in wechselndem Umfang durch periphere
Folien aus verschiedenen Polymeren geschützt ist, erhaltenen Klebebindung
wird nachstehend dargelegt, gemessen nach Befestigen eines Auswuchtblocks
(50 g) an der geschützten
Innenisolierung mit dem gleichen Klebstoff:
| Verwendete
Folie | Haftung,
N/cm |
| Mylarpolyester | 67 |
| Teflon
PTFE | 60 |
| Dartek-6,6-Nylon | 57 |
| Cellophan | 63 |
| FEP1 | 53 |
-
- 1fluoriertes Ethylenpropylenpolymer
-
Aus
dem Vorangehenden geht hervor, dass die von der Mylar-Folie geschützte unberührte Oberfläche die
beste Bindung verschaffte, außer
dass die Folie für
den vorliegenden Zweck nicht verwendbar ist, da sie im Wesentlichen
unausdehnbar bis zu dem Grad ist, der unter Bedingungen in einem
Vulkanisierformwerkzeug erforderlich ist. Auf jeden Fall führt eine
Bindung mit einer Festigkeit, die größer als etwa 40 N/cm ist, zum
Reißen
der einen oder der anderen der geklebten Flächen, was eine kohäsive Bindung
andeutet.
-
C. Versehen eines Reifens mit einem Durchstichversiegelungsmittel:
-
In
einem anderen Beispiel wird die unberührte Oberfläche mit einer ausreichenden
Menge einer fließbaren
Versiegelungszusammensetzung sprühbeschichtet,
die herkömmlich
zur Bereitstellung eines selbstdichtenden Reifens verwendet wird,
die Schutz gegen Durchstechen bietet, um keine Luft aus dem Reifen
zu verlieren. Eine typische Versiegelungszusammensetzung umfasst
einen Butyl-/Polyisobutylenkautschuk, Vulkanisationsmittel (oder
Vernetzer) und Lösungsmittel.
Der befüllte
Reifen verliert über
100 Stunden während des
Betriebs des Reifens keine Luft.
-
D. Ersetzen des 6,6-Nylons durch eine
Polyesterfolie:
-
In
einem anderen Beispiel wurde die 6,6-Nylonfolie durch einen Streifen
Mylar-Folie mit der selben Breite und Dicke wie die in Beispiel
1A oben verwendete 6,6-Nylonfolie
bei der Konstruktion eines Reifenrohlings mit einer Innenisolierung,
die im Wesentlichen identisch zu der des in 1A konstruierten Reifens
war, ersetzt und der Reifen wurde mit Trennmittel beschichtet und
auf identische Weise wie der Reifen in 1A vulkanisiert. Beim Öffnen des
Vulkanisierformwerkzeugs wurde festgestellt, dass die Mylar-Folie
zerknittert und zerrissen ist und dass Auskleidezement die Innenisolierung
verschmutzt hat.
-
E. Ersetzen des 6,6-Nylons durch eine
Polyurethanfolie:
-
Eine
Polyurethanfolie, PS3111, Dickenmaß 7, erhalten von Deerfield
Urethane, wird auf eine analoge Weise zu der für die Mylarfolie beschriebenen
verwendet. Die Enden der Folie, welche die Zuglasche bildeten, verschmolzen.
In einem anderen Beispiel wird eine Polyurethanfolie, PT6311, Dickenmaß 10,
erhalten von Deerfield Urethane, auf eine analoge Weise zu der für die Mylarfolie
beschriebenen verwendet. Die Enden der Folie, welche die Zuglasche
bildeten, verschmolzen.
-
F. Ersetzen des 6,6-Nylons durch eine
aromatische Polyimidfolie:
-
In
noch einem anderen Beispiel wird die 6,6-Nylonfolie durch eine Barrierefolie
aus einem kommerziell erhältlichen
aromatischen Polyimid mit der gleichen Breite und Dicke wie die
6,6-Nylonfolie ersetzt, wobei alle anderen Bauteile des Reifens
und Bedingungen seiner Vulkanisation beibehalten wurden.
-
Die
Polyimidfolie wird durch die Reaktion einer aromatischen Tetracarboxylsäure mit
einer aromatischen Diaminkomponente hergestellt, um das Polyimid
zu ergeben, das mit Wasser reagiert werden kann, um die Polyamidsäure zu ergeben.
Eine Lösung
entweder des Polyimids oder der Polyamidsäure in einem geeigneten Lösungsmittel
kann dann verwendet werden, um eine Folie zu produzieren, entweder
durch Gießen
in Bögen
oder durch Extrusion durch ein Extrusionswerkzeug und Verdampfen
des Lösungsmittels
aus der Gieß- oder
Extrusionsfolie.
-
30
NH Kapton aromatische Polyimidfolie von DuPont mit einer Dicke von
etwa 0,0254 mm ist im Wesentlichen unausdehnbar. Ein Streifen der
Folie mit den gleichen Abmessungen wie der vorangehend verwendete
6,6-Nylonstreifen
wird als Barrierefolie auf einer zu vulkanisierenden Innenisolierung
verwendet. Obwohl die Zuglasche nicht an die Folie anschmilzt, reißt die Folie
in dem Formwerkzeug, da sie sich nicht genug dehnt.
-
Die
T-Abschälprüfhaftung
für die
Folie, die leicht an der Innenisolierung haften blieb, ist 1,4 N/cm.
-
G. Ersetzen des 6,6-Nylons durch einen „angepassten" vulkanisierbaren
Kautschukstreifen:
-
Die
Gummimischung des Sandstrom-'279-Patents
wird dupliziert und zu einer Platte von 0,3 mm Dicke kalandert.
Ein Streifen, der breit genug ist, um die Innenisolierung zu bedecken,
und lang genug, um eine Zuglasche zu bilden, wird von der Platte
abgeschnitten und an einen Innenisolierungsrohling einer Karkasse angerollt
und 28 Minuten lang auf 150°C
vulkanisiert. Die Zuglasche schmolz an den darunterliegenden Streifen
an und, wenn mit einer Kraft von mehr als 30 N fest daran gezogen
wurde, brach sie. Außerdem
war der Streifen an die Innenisolierung angeschmolzen, sodass der
Streifen abriss, wenn er entfernt wurde. Die Zuglasche brach ab,
wenn eine Kraft von 26,6 N/cm ausgeübt wurde.
-
H. Ersetzen des 6,6-Nylons durch einen
Polytetrafluorethylen(PTFE)-Streifen:
-
Ein
PTFE-Streifen von 0,0762 mm Dicke wird auf eine analoge Weise zu
der in 1F vorangehend beschriebenen als Barrierefolie verwendet.
Der Streifen bot einen ausgezeichneten Schutz für die unberührte vulkanisierte Oberfläche. Das
Zuglaschenende blieb frei und wird zum manuellen Abziehen des Streifens,
ohne den Streifen zu zerreißen,
verwendet.
-
I.
Ein Streifen aus fluoriertem Ethylenpropylenpolymer, kommerziell
erhältlich
als 100A FEP-Teflonfolie mit einer Dicke von 0,0762 mm, wird auf
analoge Weise zu der in 1F vorangehend beschriebenen als Barrierefolie
verwendet. Der Streifen bot einen ausgezeichneten Schutz für die unberührte vulkanisierte
Oberfläche.
Das Zuglaschenende blieb frei und wird zum manuellen Abziehen des
Streifens, ohne den Streifen zu zerreißen, verwendet.
-
Die
T-Abschälprüfhaftung
für die
Folie, die leicht an der Innenisolierung haften blieb, ist 0,65
N/cm.
-
J.
Ein Streifen orientierter 6-Nylonfolie mit einer Dicke von 0,0254
mm, kommerziell erhältlich
als Capron® Emblem
von Honeywell, wird auf analoge Weise zu der in 1F vorangehend beschriebenen
als Barrierefolie verwendet. Der Streifen scheiterte daran, sich
in dem Formwerkzeug ausreichend zu dehnen, und zerriss in große Stücke, jedoch
ist jedes der Stücke
ohne weiteres Reißen
gut entfernbar. Das Zuglaschenende blieb frei und wird zum Abziehen
des Stücks
des Streifens, woran es befestigt war, verwendet.
-
K.
Ein Streifen unorientierter 6-Nylonfolie mit einer Dicke von 0,0254
mm, kommerziell erhältlich
als Capron® Nylon
von Honeywell, wird auf analoge Weise zu der in 1F vorangehend beschriebenen
als Barrierefolie verwendet. Der Streifen dehnt sich ausreichend
in dem Formwerkzeug und ist gut integral entfernbar. Das Zuglaschenende
blieb frei und wird zum Abziehen des Streifens verwendet, ohne ihn
zu zerreißen.
Die T-Abschälprüfhaftung
für die
Folie, die leicht an der Innenisolierung haften blieb, ist 4,13
N/cm.
-
L.
Ein Streifen unorientierter PMP-Trennfolie mit einer Dicke von 0,0508
mm, kommerziell erhältlich als
PMP MX002 von Honeywell, wird auf analoge Weise zu der in 1F vorangehend
beschriebenen als Barrierefolie verwendet. Der Streifen dehnt sich
ausreichend in dem Formwerkzeug und ist gut integral entfernbar. Das
Zuglaschenende blieb frei und wird zum Abziehen des Streifens verwendet,
ohne ihn zu zerreißen.
Die T-Abschälprüfhaftung
für die
Folie, die leicht an der Innenisolierung haften blieb, ist 0,63
N/cm.
-
Beispiel 2
-
Vergleich
der Haftkraft von an eine „gereinigte
Oberfläche" und an eine „unberührte vulkanisierte
Oberfläche" anvulkanisiertem
Auswuchtblock:
Zum Vergleich der Festigkeit der Klebebindungen
wurden identische Auswuchtblöcke
mit dem gleichen „Schnelltrockenzement" an gereinigten Oberflächen vulkanisierter
Innenisolierungen und an einer unberührten vulkanisierten Oberfläche klebebefestigt,
und alle wurden etwa drei Tagelang auf Zimmertemperatur (23°C) vulkanisiert.
-
A.
Innenisolierungen aus 80% Brombutylkautschuk und 20% Naturkautschuk
werden durch jede von zwei verschiedenen effektiven Barrierefolien
geschützt,
bevor der Reifen vulkanisiert wird. Obwohl Mylarfolie nicht zur
Verwendung in dieser Erfindung akzeptabel ist, verschafft sie eine
effektive Barriere gegen Trennmittel. Die Prüfung ist die Ermittlung der
Auswirkung der Beibehaltung einer unberührten vulkanisierten Oberfläche, ungeachtet
dessen, wie sie beibehalten wird. Bevor der Reifen vulkanisiert
wird, wird die Barrierefolie mit Lyndcoat
® DV
silikonhaltigem Trennmittel beschichtet:
| Testprobe
A1: | die Barrierefolie
ist aus 6,6-Nylon, 19 μm
dick. |
| Testprobe
A2: | die Barrierefolie
ist aus Mylar, 19 μm
dick. |
-
B.
Eine Innenisolierung derselben Zusammensetzung wie vorangehend wird
vulkanisiert, nachdem sie mit demselben, vorangehend verwendeten
Trennmittel beschichtet wird; die vulkanisierte Innenisolierung
wird dann manuell mit dem folgenden üblicherweise verwendeten Lösungsmitteln
gründlich
gereinigt:
| Testprobe B1: | mit Drahtbürste aufgerauht
und mit 80:10:10 Heptan, Aceton, Toluol gereinigt |
| Testprobe B2: | mit Hexan gereinigt |
| Testprobe B3: | mit Toluol gereinigt. |
-
Die
Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 aufgeführt: Tabelle
1
| Probenoberfläche | Bindung,
N/cm |
| A1: unberührt, durch
6,6-Nylon geschützt | 79,9 |
| A2: unberührt, durch
Mylar geschützt | 82,7 |
| B1: gereinigt,
80:10:10 | 22,4 |
| B2: gereinigt,
Hexan | 25,6 |
| B3: gereinigt,
Toluol | 26 |
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Es
ist deutlich, dass die Klebebindung des Auswuchtblocks an der unberührten Oberfläche mehr
als drei Mal größer als
die irgendeiner der gereinigten Oberflächen ist, was andeutet, dass
die Spurenmenge von auf der gereinigten Oberfläche zurückgebliebenem Trennmittel die
Bindung stark schwächt.
Als Alternative behindert, wenn sie mit einer Drahtbürste saubergebürstet wird,
die sich ergebende rauhe Oberfläche
die Bindungskraft des Klebstoffs.
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Beispiel 3
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Wie die Barrierefolie die Haftung von
Auswuchtblöcken
mit verschiedenen Klebstoffen beeinflusst:
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Auf
eine analoge Weise zu der in Beispiel 1 vorangehende beschriebenen
wird ein P255/60R16-Kraftwagenreifenkarkassenrohling auf einer Bautrommel
auf herkömmliche
Weise gebaut und wird ein Streifen 6,6-Nylonfolie, etwa 9,5 cm breit,
in die Innenisolierung angerollt, bevor sie auf der Bautrommel angebracht wird,
um einen kreisförmigen
Ring in Querrichtung an der Innenfläche der Innenisolierung anzubringen,
direkt unter der Lauffläche
der fertiggestellten Karkasse. Ein Ende des Streifens überlappt
das andere, wodurch eine Zuglasche zur leichten Entfernung des Streifens
geboten wird. Zum leichten Auffinden der Zuglasche in dem vulkanisierten
Reifen ist ein Stück
von 5 cm × 9,5
cm weißes
Poly(vinylchlorid)(PVC)-Klebeband mit druckempfindlichem Klebstoff
an einer Seite an dem überlappenden
Ende des Streifens befestigt, sodass das Klebeband klebend an der
darunterliegenden Nylonfolie befestigt ist. Wie zuvor wird das Innere
der Karkasse mit Auskleidezement sprühbeschichtet, die Karkasse
vulkanisiert und die Nylonfolie intakt entfernt.
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Zwei
Sätze,
jeder mit drei Auswuchtblöcken
darin, werden geprüft,
wobei jeder der drei Blöcke
einen unterschiedlichen kommerziell erhältlichen Gray-Vorderseiten-Gumklebstoff
aufweist, als P, Q und R identifiziert, für den vorliegenden Zweck verwendet,
dessen Zusammensetzung nicht bekannt ist. Beide Sätze von Blöcken wurden
klebend an der unberührten
vulkanisierten Innenisolierungsfläche befestigt, voneinander
beabstandet, und drei Tage lang auf Zimmertemperatur vulkanisiert.
Die Ergebnisse für
zwei Blöcke
in jedem Satz werden gemittelt und nachstehend in Tabelle 2 aufgeführt: Tabelle
2
| Klebstoff
N/cm, | N/cm,
Block-Nr., Satz-Nr. | N/cm (Durchschnitt) |
| Block-Nr., | Satz-Nr. |
| P 65,5 | 1,1 | 70,5 | 2,1 | 67,9 |
| Q 201 | 1,2 | 79,5 | 2,2 | 79,33 |
| R 19,3 | 1,3 | 29,5 | 2,3 | 24,4 |
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- P bezieht sich auf FCFGG Gray kommerziellen Klebstoff von
Patch Rubber Company
- Q bezieht sich auf XFCFGG Gray experimentellen Klebstoff von
Patch Rubber Company
- R bezieht sich auf Gray Klebstoff von Rubernew, Brasilien.
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Aus
dem vorangehenden wird deutlich, dass die Bindung jedes Blocks an
der Innenfläche
etwa die gleiche ist, ungeachtet seiner Position an der vulkanisierten
Innenisolierung, was andeutet, dass die Klebemerkmale der unberührten Oberfläche gleichförmig über die
gesamte geschützte
Fläche
der Innenisolierung vorliegen.
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Beispiel 4
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Klebendes Befestigen einer Überwachungsvorrichtung
an der Seitenwand eines vulkanisierten Reifens:
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In
einer analogen Weise zu der in Beispiel 1 vorangehend beschriebenen
wird ein P255/60 R16-Personenkraftwagen-Reifenkarkassenrohling auf einer Bautrommel
auf herkömmliche
Weise gebaut, außer
dass eine der zwei kreisförmigen
Seitenwände
aus unvulkanisiertem Kautschuk einen ringförmigen planaren Streifen 6,6-Nylonfolie, etwa
9,5 cm breit, in die Innenfläche
der Seitenwand angerollt hat, bevor der Seitenwand in die Karkasse
an der Bautrommel eingebaut wird.
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Wie
zuvor überlappt
ein Ende des ringförmigen
Streifens das andere, um die Ausdehnung des Reifens zu gestatten
und eine Zuglasche zum leichten Entfernen des Streifens bereitzustellen.
Ebenfalls wie zuvor wird das Innere der Karkasse mit Auskleidezement
sprühbeschichtet,
die Karkasse wird vulkanisiert und die Barrierefolie wird entfernt.
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Eine
elektronische Überwachungsvorrichtung
einschließlich
einer Antenne und aktiv angeschlossener Schalttechnik werden in
einen ringförmigen
Kautschukring eingekapselt und auf einer Temperatur vulkanisiert, die
nicht ausreicht, um die Leistung der Überwachungsvorrichtung zu beeinträchtigen.
Wie in 5 illustriert, weist der ringförmige Ring 50, der
einen generell rechteckigen Querschnitt aufweist und einen Durchmesser hat,
der annähernd
dem Durchmesser der Seitenwand entspricht, eine Oberfläche auf,
die etwa 0,8 cm breit und im Wesentlichen planar ist, um klebend
an der unberührten
Oberfläche
der Seitenwand des Reifens befestigt zu werden, gerade über dem
Wulst 12',
nachdem die Barrierefolie 20 entfernt worden ist. Wie gezeigt, ist
die Barrierefolie 20 breit genug, so dass sie über der
gesamten Innenfläche
der Innenisolierung liegt und sich jenseits der und über die
Wülste
an beiden Seiten erstreckt. Die planare Oberfläche des ringförmigen Rings
wird mit einem Schnelltrockenzement beschichtet, dann mit einem
grauen Vorderseitengum, wie er typischerweise in einer Auswuchtblockbaugruppe
verwendet wird, und schließlich
mit einer weiteren Beschichtung von Schnelltrockenzement. Der ringförmige Ring
wird dann auf die Seitenwand gerade unter dem Wulst gepresst und
man lässt
ihn etwa drei Tage auf Umgebungstemperatur trocknen.
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Beim
Zerschneiden des Reifens zur Messung der Festigkeit der Klebebindung
zwischen ringförmigem Ring
und Seitenwand wurde festgestellt, dass die Bindung eine Haftkraft
von 93,3 N/cm aufwies.