DE69027955T2 - Gleitmittel für den Heizbalg bei der Reifenherstellung - Google Patents
Gleitmittel für den Heizbalg bei der ReifenherstellungInfo
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Description
- Autos, Lastwägen, Fahrräder verwenden verschiedene Arten von Reifen. Wenn diese Reifen hergestellt werden, wird gewöhnlich ein Sack, der als Heizbalg bezeichnet wird, verwendet.
- Bei diesem Herstellungsverfahren wird ein Sack, der als Heizbalg bekannt ist, zuerst in einen ungehärteten Reifen (Rohreifen) eingesetzt. Der Balg wird dann mit heißem Wasser oder Dampf aufgeblasen und der rohe Reifen mit dem darin eingesetzten aufgeblasenen Heizbalg wird in eine Form gesetzt zum Erwärmen und Härten, um das gewünschte Reifenformprodukt zu erhalten. Bei diesem Verfahren ist, wenn der Heizbalg aufgeblasen wird, eine gute Schmiereigenschaft zwischen dem Inneren des rohen Reifens und dem Heizbalg notwendig. Nach dem Härten, wenn der Heizbalg geschrumpft ist, ist eine gute Formtrenneigenschaft zwischen Balg und innerer Oberfläche des gehärteten Reifens notwendig. Es wurden daher Tests durchgeführt, um ein Schmiermittel oder Formtrennmittel auf die Oberfläche des Heizbalgs aufzutragen. Bis heute wurden viele Arten von Balgschmiermittelzusammensetzungen für Reifenformlinge vorgeschlagen. Z.B. wird in dem Kanadischen Patent Nr. 1 161 422 eine Art einer Schmiermittelzusammensetzung vorgeschlagen, die aus Polydimethylsiloxan, einer Alkoxysilanverbindung und einem Katalysator aus der Zinkfamilie hergestellt wird. Jedoch hat diese Schmiermittelzusammensetzung verschiedene Nachteile, z.B. eine kurze Verarbeitungszeit (Topfzeit), eine schwache Haftfestigkeit an dem Heizbalg und eine schlechte Dauerhaftigkeit. Andererseits werden in dem Kanadischen Patent Nr. 1 217 293 und dem Japanischen Kokai-Patent Nr. 57-111 393 Schmiermittelzusammensetzungen vorgeschlagen, die Polydimethylsiloxan und ein Polyethylenglycol und/oder Polypropylenglycol enthalten. Jedoch haben diese Schmiermittelzusammensetzungen auch Nachteile, z.B. eine schlechte Wärmebeständigkeit und eine schlechte Dauerhaftigkeit für eine langzeitige Anwendung. Aus JP-A 60 179 211 ist es bekannt, eine Schmiermittelzusammensetzung für einen Heizbalg zur Formung eines Reifens zu erhalten, die durch Selbstvernetzung zu Kautschuk wird. Diese Zusammensetzung ist aus einem cyclischen Diorganopolysiloxan oder einem Organopolysiloxan, bei dem beide Enden mit Silanolgruppen blockiert sind, mit einer Viskosität von 500 mPa s oder weniger bei 25ºC zusammengesetzt. Dieses Organopolysiloxan wird in Wasser emulgiert und polymerisiert, indem ein oberflächenaktives Mittel zugegeben wird, und wird dann auf die Oberfläche eines Heizbalgs gesprüht und getrocknet und dann vernetzt durch Erhitzen auf 130 bis 200ºC.
- Um die Nachteile dieser üblichen Blasenschmiermittelzusammensetzungen für Reifenformlinge zu lösen, haben die vorliegenden Erfinder intensive Forschungen durchgeführt. Als Ergebnis dieser Forschungen wurde gefunden, daß dann, wenn eine spezifische Zusammensetzung verwendet wird, diese durch Selbstvernetzung nach dem Verdampfen des Lösungsmittels einen Kautschuk bilden kann. Gleichzeitig bildet die Zusammensetzung einen Film, der zuverlässig mit der Balgoberfläche mit einer ausgezeichneten Dauerhaftigkeit verbunden werden kann. Auf diese Weise kann die Schmiereigenschatt für den Reifen aufrechterhalten werden.
- Somit ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Art einer Balgschmiermittelzusammensetzung für Reifenformlinge bereitzustellen, die durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet ist: Sie hat eine gute Schmiereigenschaft bei ungehärteten Reifen (rohen Reifen) und gleichzeitig eine gute Formtrenneigenschaft bei gehärteten Reifen. Außerdem ist eine langzeitige Verwendung (d.h. Dauerhaftigkeit) möglich. Wenn ein Heizbalg, der mit einer Balgschmiermittelzusammensetzung der Erfindung behandelt wurde, zur Formung von Reifen verwendet wird, kann darüberhinaus nicht nur die Lebensdauer des Heizbalgs verlängert werden, sondern die geformten Reifen sind an der Oberfläche nicht verunreinigt und es gibt eine geringe Freilegung von Reifengewebe und wenig Verbiegen der Wülste der entstehenden Reifen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine Art von Balgschmiermittelzusammensetzung für Reifenformlinge, das umfaßt:
- (A) 50 bis 90 Gew.-% eines Organopolysiloxanharzes, das im wesentlichen aus 10 bis 90 Gew.-% Ph- SiO3/2-Siloxaneinheiten, worin Ph eine Phenylgruppe bedeutet, und 90 bis 10 Gew.-% (CH&sub3;)&sub2;SiO2/2-Siloxaneinheiten besteht:
- (B) 2 bis 35 Gew.-% eines Organosilans ausgewählt aus einem Organosilan der Formel
- R-Si(ON= -R¹)&sub3;
- und einem Organosilan der Formel
- R-Si(OR¹)&sub3;
- worin R, R¹ und R² in den obigen Formeln monovalente Kohlenwasserstoffgruppen sind;
- (C) 0,1 bis 10 Gew.-% eines Kondensationskatalysators und
- (D) bis zu etwa 30 Gew.-% mindestens eines Diorganopolysiloxans mit endständigen Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxylgruppen und Alkoxygruppen.
- Das Organopolysiloxanharz (A) ist die Hauptkomponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Es ist ein harzartiges Organopolysiloxan, das aus 10 bis 90 Gew.-%
- SiO3/2-Siloxaneinheiten
- und 90 bis 10 Gew.-% (CH&sub3;)&sub2;SiO2,2-Siloxaneinheiten besteht, wobei es keine spezifische Beschränkung des Molekulargewichts gibt. Beispiele für diese Art von Organopolysiloxanharz schließen Kondensationsprodukte von hydrolysierten Chlorsilanen der Formel
- SiCl&sub3;
- und (CH&sub3;)&sub2;siCl&sub2; ein.
- Alternativ kann das Organopolysiloxanharz (A) ein Cohydrolysekondensationsprodukt von
- Si(OCH&sub3;)&sub3;
- und einem weiteren Phenyltrialkoxysilan mit (CH&sub3;)&sub2;Si(OCH&sub3;)&sub2; und anderen Dimethyldialkoxysilanen sein. Wenn diese Organopolysiloxanharze verarbeitet werden, ist es bevorzugt, daß die Hydrolysereaktion und Kondensationsreaktion der Silane langsam durchgeführt wird, indem Toluol, Xylol oder ein anderes nichtpolares Lösungsmittel und eine geringe Menge Wasser langsam zugegeben werden. Wie oben erklärt, entsteht das Organopolysiloxanharz durch eine Hydrolysereaktion und enthält daher gewöhnlich Hydroxylgruppen. Ein Teil dieser Hydroxylgruppen kann mit einem Alkohol oder mit Methyltrimethoxysilan umgesetzt werden, um Alkoxygruppen zu bilden.
- Das als Komponente (B) in dieser Erfindung verwendete Organosilan ist eine notwendige Komponente, damit die Zusammensetzung der Erfindung mit dem Heizbalg verbunden wird durch ein Vernetzen des Organopolysiloxans der Komponente (A). Organosilan (B) wird ausgewählt aus den Strukturformeln
- oder
- R-Si(OR¹)&sub3;.
- In den oben gezeigten Formeln sind R, R¹ und R² monovalente Kohlenwasserstoffreste, z.B. Methyl-, Ethyl-, Propyl- und andere Alkylgruppen; Vinyl-, Allyl- und andere Alkenylgruppen. Beispiele für diese Art von Organosiloxan schließen Organosiloxane mit Oximgruppen, z.B. Methyltris(methylethylketoxim)silan und Vinyltris(methylethylethoxim)silan und Organosilane mit Alkoxygruppen, z.B. Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan unter anderem ein.
- Obwohl der Anteil an Komponente (A) 50 bis 90 Gew.-% sein kann, sollte der Anteil der Komponente (B) 2 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-% sein. Wenn dieser Anteil kleiner als etwa 2 Gew.-% ist, ist die Vernetzung für die erfindungsgemäße Zusammensetzung ungenügend, was eine ungenügende Haftung an dem Heizbalg verursacht. Wenn andererseits dieser Anteil höher als etwa 35 Gew.-% ist, wird der Film zu steif und brüchig.
- Komponente (C), die erfindungsgemäß verwendet wird, ist ein Katalysator für die Kondensationsreaktion, die das Härten des Verbundes der Erfindung fördern kann. Beispiele für Katalysatoren für die Kondensationsreaktion schließen Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dioctylzinndilaurat, Dibutylzinndioctoat, Zinknaphthenat, Cobaltnaphthenat, Zinkoctylat, Zinnoctylat, Cobaltoctylat, Diisooctylmercaptoacetat, Zirkoniumnaphthenat, Zirkoniumoctylat, Tetrabutylorthotitanat und andere organische Metallkatalysatoren; Diethanolamin, Triethanolamin und andere Katalysatoren der Aminfamilie, die keine organische Siliziumverbindung enthalten, ein. Der Anteil von Komponente (C), der verwendet wird, sollte 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-% sein.
- Ein Diorganopolysiloxan (D) kann gegebenenfalls zu der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zugegeben werden, um die Schmiereigenschaft, die Formtrenneigenschaft und die Glätte weiter zu verbessern. Diese Komponente kann abhängig von den Erfordernissen, zugegeben werden (z.B. wenn eine höhere Leistung erforderlich ist). Damit diese Art von Diorganosiloxan mit Komponente (A) und/oder Komponente (B) reagiert, müssen die beiden Enden der Molekülkette Hydroxylgruppen oder Alkoxygruppen z.B. eine Methoxygruppe, Ethoxygruppe und Propoxygruppe aufweisen. Die Hauptkette des Diorganopolysiloxans besteht gewöhnlich aus Dimethylpolysiloxan. Es ist auch möglich, daß die Methylgruppen teilweise durch Organoamingruppen ersetzt sind, z.B.
- - (CH&sub2;)&sub3;NH(CH&sub2;)&sub2;NH&sub2;
- - (CH&sub2;)&sub3;NH&sub2;
- oder
- - CH&sub2; HCH&sub2;NH(CH&sub2;)&sub2;NR&sub2;.
- Obwohl der Anteil der Komponente (A) 50 bis 90 Gew.-% sein kann, sollte der Anteil der Komponente (D) 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% sein.
- Komponente (E), die erfindungsgemäß verwendet wird, ist eine Komponente, die verwendet wird, um die Komponenten (A) bis (D) zu lösen, um die Bildung einer gleichmäßigen Beschichtung auf der Oberfläche des Heizbalgs zu erleichtern. Beispiele für Lösungsmittel, die verwendet werden können, schließen Toluol, Xylol, Benzol und andere aromatische Lösungsmittel; n-Hexan, n-Heptan, ein Kautschuklösungsmittel, Benzin für die industrielle Verwendung und andere aliphatische Kohlenwasserstoffe; Tetrachlorkohlenstoff, 1,1,1-Trichlorethan, Perchlorethylen und andere chlorierte Lösungsmittel ein. Da diese Komponente verwendet wird, um die Komponenten (A) bis (D) zu lösen, um das Auftragen auf die Oberfläche des Heizbalgs für die Reifenformung zu erleichtern, gibt es keine spezifische Grenze für den Anteil. Gewöhnlich sollte jedoch ein Anteil von 50 bis 90%, bevorzugt 70 bis 85%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung angewendet werden.
- Falls notwendig, kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung auch mit den folgenden Additiven zusätzlich zu den Komponenten (A) bis (E) verwendet werden, solange der Zweck der Erfindung nicht gestört wird: ein Organosilan mit Aminogruppen, ein Organosilan mit Epoxygruppen, ein Vinyltrimethoxysilan und andere Organosilane; ein Dimethylpolysiloxan, bei dem die beiden endständigen Gruppen mit Triniethylsiloxangruppen blockiert sind, ein Pigment, Glasperlen, Bentonit und andere mattierende Mittel, Glimmer, Talkum und Pulver.
- Die Schmierzusammensetzung für die Reifenformung der Erfindung kann sehr leicht auf den Heizbalg für den Reifenformungsbetrieb aufgetragen werden. Das Auftragen der Zusammensetzung auf den Heizbalg zur Reifenformung kann mit einem Zerstäuber, einer Bürste oder anderen Mitteln erfolgen, woran sich ein Trocknen bei Umgebungstemperatur oder ein Erwärmen zum Trocknen und Härten der Beschichtung anschließt. Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Kautschulssubstrat, das mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung behandelt wurde.
- Die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung kann zur Formung von Retten für Fahrzeuge, z.B. Fahrräder, Motorräder, Traktoren, Flugzeuge, Autos, Pick-ups, Lastwagen und Busse verwendet werden. Es kann für jede Reifenart verwendet werden, z.B. unter anderem für Gürtelreifen mit Diagonalkarkasse und Radialreifen.
- Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Anwendungsbeispiele erklärt. In diesen Anwendungsbeispielen bezieht sich "%" auf "Gewichtsprozent" und die Viskosität bezieht sich auf den Wert bei 25ºC.
- Es wurde eine Mischung hergestellt aus den folgenden Komponenten: (A) 65,4% eines Organopolysiloxanharzes mit Silanolgruppen, das aus 57% (CH&sub3;)&sub2;SiO-Einheiten und 43%
- SiO3/2-Einheiten
- bestand, das hergestellt wurde, indem ein Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 80 mm2/s mit einem Organopolysiloxanharz aus
- SiO3/2-Einheiten
- equilibriert wurde, das erhalten worden war durch Hydrolyse von Phenyltrichlorsilan; (B) 27,4% Methyltrimethoxysilan; (C) 0,6% Dibutylzinndilanrat als Katalysator und (D) 6,6% eines Methylpolysiloxans mit Aminogruppen, bei dem die beiden Enden mit Hydroxylgruppen blockiert sind mit der Formel
- Die Mischung wurde mit einer vierfachen Menge an Toluol verdunnt, um eine Schmiermittelzusammensetzung zu bilden. Die Schmiermittelzusammensetzung wurde dann gleichmäßig auf die Oberfläche eines Butylkautschukheizbalgs gesprüht, die vorher abgerieben worden war. Der beschichtete Balg wurde 20 Stunden lang trocknen gelassen. Danach wurde eine Wärmebehandlung durchgeführt 30 Minuten lang bei 170ºC. In diesem Fall zeigte die Begutachtung der Oberfläche des Heizbalgs aus Butylkautschuk, daß die aufgetragene Schmiermittelzusammensetzung gehärtet war unter Bildung einer kautschukartigen Schicht, die fest mit der Oberfläche des Heizbalgs verbunden war.
- Dieser Heizbalg wurde verwendet für die wiederholte Formung von Gürtelreifen für Autos, indem Reifen in einer BAG-OMATIC-Härtungsvorrichtung gehärtet wurden. Es wurde gefunden, daß bis zu 23 Reifen gut geformt werden konnten ohne Verwendung eines eingearbeiteten Anstrichs (Bindungsschichtschmiermittel oder innere Grünfarbe). Für den 24. Reifen und weitere Reifen war die Formtrenneigenschaft zerstört. Nachdem jedoch die Schmiermittelzusammensetzung für den Heizbalg wieder aufgetragen worden war, konnte das Formen bei weiteren 22 Reifen fortgesetzt werden.
- Für Vergleichszwecke wurde ein Reifenformtest auf gleiche Weise wie oben durchgeführt, außer daß eine 20%ige Lösung eines Dimethylpolysiloxans mit Trimethylsiloxyendgruppen (Viskosität = 350 mm2/s) in Toluol hergestellt wurde und anstelle der Schmiermittelzusammensetzung verwendet wurde. Es wurde gefunden, daß in diesem Fall nur 3 Reifen geformt werden konnten.
- Es wurde eine Mischung hergestellt aus 61,8% der gleichen Art von Organopolysiloxanharz, wie der in Anwendungsbeispiel 1 verwendeten, 25,8% Methyltris(methylethylketoxim)silan, 6,2% der gleichen Art von Methylpolysiloxan, das Aminogruppen enthielt und dessen beide Enden mit Hydroxylgruppen blockiert waren, wie das in Anwendungsbeispiel 1 verwendete, 5,6% Dimethylpolysiloxan mit einer viskosität von 4000 mm2/s mit der Formel HO[(CH&sub3;)&sub2;SiO]&sub4;&sub0;&sub0;H und 0,6% Dibutylzinndioctoat als Katalysator und diese Mischung wurde verdünnt mit einer dreifachen Menge an Xylol, um eine Schmiermittelzusammensetzung für einen Heizbalg für die Reifenformung zu bilden, die 75% Lösungsmittel enthielt.
- Die Leistung der erhaltenen Schmiermittelzusammensetzung wurde dann auf gleiche Weise wie in Anwendungsbeispiel 1 gemessen Es wurde gefunden, daß der Film der Schmiermittelzusammensetzung glänzend war und stark mit der Oberfläche des Heizbalgs verbunden war. Als dieser Heizbalg verwendet wurde, um Reifen wie in Anwendungsbeispiel 1 zu formen, konnten 26 Reifen geformt werden mit einer guten Formtrenneigenschaft der in der Form erzeugten Reifen.
- Eine Mischung, die aus 69,0% der gleichen Art von Organopolysiloxanharz wie dem in Anwendungsbeispiel 1 verwendeten, 28,8% Vinyltris(methylethylketoxim)silan, 1,6% eines Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 10 000 mm2/s, bei dem beide Enden mit Trimethylsiloxygruppen blockiert waren, 0,3% Dibutylzinndiacetat und 0,3% Zinkoctoat als Katalysator hergestellt worden war, wurde mit einer vierfachen Menge einer Lösungsmittelmischung aus 50% n-Heptan und 50% Toluol verdünnt zu einer Heizbalgschmiermittelzusammensetzung.
- Die Leistung der Schmiermittelzusammensetzung wurde auf gleiche Weise wie in Anwendungsbeispiel 1 gemessen. Es wurde gefunden, daß der Film, der aus dieser Zusammensetzung gebildet wurde, stark mit der Oberfläche des Heizbalgs verbunden war.
- Der Heizbalg wurde verwendet, um Reifen auf gleiche Weise wie in Anwendungsbeispiel 1 zu formen. Es wurde gefunden, daß bis zu 21 Reifen geformt werden konnten.
Claims (3)
1. Zusammensetzung umfassend
(A) 50 bis 90 Gew.-% eines Organopolysiloxanharzes, das im wesentlichen aus 10 bis 90 Gew.-% Ph-
SiO3/2-Siloxaneinheiten, worin Ph eine Phenylgruppe bedeutet, und 90 bis 10 Gew.-%
(CH&sub3;)&sub2;SiO2/2-Siloxaneinheiten besteht;
(B) 2 bis 35 Gew.-% eines Organosilans ausgewählt aus einem Organosilan der Formel
R-Si(ON= -R¹)&sub3;
und einem Organosilan der Formel
R-Si(OR¹)&sub3;
worin R, R¹ und R² in den obigen Formeln monovalente Kohlenwasserstoffgruppen sind;
(C) 0,1 bis 10 Gew.-% eines Kondensationskatalysators und
(D) bis zu 30 Gew.-% mindestens eines Diorganopolysiloxans mit endstandigen Gruppen ausgewählt
aus Hydroxylgruppen und Alkoxygruppen.
2. Verfahren zur Formung eines gehärteten Kautschukreifens, indem ein ungehärteter Kautschukreifen begrenzt
durch eine Form erwärmt wird, wobei ein Kautschukheizbalg, der mit einer Schmiermittelzusammensetzung
beschichtet ist, zuerst in den ungehärteten Kautschukreifen eingesetzt wird und dann während des Erwärmens
aufgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung von Anspruch 1 als
Schmiermittelzusammensetzung verwendet wird.
3. Kautschuksubstrat behandelt mit der Zusammensetzung von Anspruch 1.
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