EP4504500A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines nicht-pneumatischen reifens - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines nicht-pneumatischen reifens

Info

Publication number
EP4504500A1
EP4504500A1 EP23714478.7A EP23714478A EP4504500A1 EP 4504500 A1 EP4504500 A1 EP 4504500A1 EP 23714478 A EP23714478 A EP 23714478A EP 4504500 A1 EP4504500 A1 EP 4504500A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tread
mold
tire
cavity
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23714478.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Zabel
Sebastian Schmidhuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KraussMaffei Extrusion GmbH
Original Assignee
KraussMaffei Extrusion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KraussMaffei Extrusion GmbH filed Critical KraussMaffei Extrusion GmbH
Publication of EP4504500A1 publication Critical patent/EP4504500A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D30/00—Producing pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • B29D30/02—Solid tyres ; Moulds therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a non-pneumatic tire.
  • the invention also relates to a device for producing a non-pneumatic tire.
  • Airless tires also called non-pneumatic tires
  • Commercial vehicles such as small excavators and consumer goods such as lawn mowers, strollers, etc.
  • Airless means that the tire is not filled with compressed air.
  • motor vehicles such as passenger cars.
  • Non-Pneumatic Tire, NPT Non-Pneumatic Tire
  • NPT Non-Pneumatic Tire
  • an airless tire has comparatively few components and can therefore enable good retreading and good disposal or reuse (recycling) after the end of use.
  • a non-pneumatic tire is known with a support structure comprising an outer reinforced annular band, a hub and a set of stress-transmitting elements reinforced between the hub and radially inwardly from the outer one extend annular band.
  • a device for vulcanizing tires comprising a chamber 10 for receiving a tire assembly 50, a heat exchanger 20 connected to the chamber 10, a heating unit 30 for heating water for the heat exchanger 20 and a Pump 40 for circulating a stream of water between the heating unit 30 and the heat exchanger 20.
  • the chamber 10 is designed as a tire vulcanizing press and the heat exchanger 20 has a heating bladder which can be arranged inside a tire cavity.
  • a circuit is also provided for directing the flow of water through portions of the curing press surrounding the exterior of the tire.
  • the invention is based on the object of functionally improving a method mentioned above for producing a non-pneumatic tire.
  • the invention is based on the object of structurally and/or functionally improving a device mentioned at the outset for producing a non-pneumatic tire. It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device which reduces or eliminates the problems identified in connection with the prior art.
  • time- and space-intensive logistics and process flows should be reduced or avoided entirely.
  • the task is solved with a method with the features of claim 1.
  • the task is also solved with a device with the features of claim 19.
  • Advantageous embodiments and/or further developments are the subject of the subclaims, the description and/or the accompanying figures.
  • the independent claims of one claim category can also be developed and/or combined analogously to the dependent claims of another claim category.
  • the following can also be used Device and method features can be combined with one another and/or further developed.
  • the tire can be an airless or compressed tire.
  • the tire may be a vehicle tire, such as automobile tires.
  • the tire may have a tread, such as tire treads.
  • the tread can have an outside and an inside opposite the outside.
  • a radially external surface, such as an outer surface, can be provided on the outside.
  • An outer tread section can be provided on the outside.
  • the tread section can be radially outward.
  • the outer surface and/or tread portion may form a tread of the tire, such as tire tread, upon which the tire rolls during operation.
  • the outer surface and/or the tread section and/or the tread may have and/or form a complete or incomplete or no profile at all, such as a tire tread.
  • the profile can have grooves, such as longitudinal grooves and/or transverse grooves.
  • a radially inner surface such as an inner surface, can be provided on the inside.
  • An inner impeller section can be provided on the inside.
  • the tread can be made from several different layers and/or materials.
  • the materials can be rubber or rubber materials or rubber or rubber mixtures.
  • the tread can be a semi-finished product.
  • the tread can be a multi-layer tread.
  • the tread can be or have a multi-layer tire tread. Terms such as “inside,” “outside,” “radial,” and “circumferential” can refer to the axis of rotation of the tire.
  • the method may include the step of: providing the tread substantially in ring form within a mold.
  • the mold can be a tire mold.
  • the tread can be formed or bent into a ring and then introduced, for example inserted, into the mold, for example into a cavity of the mold.
  • the tread can be inserted in a ring shape into the mold or into the cavity of the mold.
  • the tread can be made at least in sections from a rubber material or rubber material.
  • the tread can be produced, such as extruded, using an extrusion system.
  • the tread can be produced before the tread is provided, in particular before the tread is introduced into the mold.
  • a reinforcing layer can be or will be attached to the inside of the tread.
  • the reinforcing layer can be attached to the inner impeller section.
  • the reinforcing layer may be a metal reinforced layer such as rubber or elastomer layer.
  • the reinforcing layer can have metal fibers or a metal mesh.
  • the metal fibers or the metal mesh can be or will be impregnated with rubber or an elastomer.
  • the metal can be steel.
  • An adhesion promoter can be or will be applied to the inside of the tread or wheel section or to the inside of the reinforcing layer. Additionally or alternatively, polar or non-polar materials/materials can be used and/or applied. This allows sufficient adhesion between these materials to be set or achieved. The use of an adhesion promoter can then be omitted.
  • the method can include the step: pressing the tread, in particular its outside, against a molding surface, such as a molding surface, of the molding tool.
  • a molding surface such as a molding surface
  • the outer surface and/or the tread section and/or the tread surface of the tread can be pressed against the mold surface of the mold.
  • the mold surface and/or the cavity can be essentially annular.
  • a profile surface in particular a tire profile
  • the molding surface can be a contoured surface and/or have a profile that is complementary to a tire tread, so that when the tread is pressed against the molding surface, the tire tread is formed in the tread. Pressing can also be understood as pressing.
  • the pressing or pressing can be done using a hydraulic and/or pneumatic tool.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool can be a pressing tool and/or a hydraulic and/or pneumatically actuated bellows, such as bellows, or have such.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool can, in particular before the printing process or pressing process, be introduced into the mold or into its cavity at least in sections, such as retracted or pivoted in.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool can, in particular before the printing process or pressing process, be introduced at least in sections into the cavity delimited by the tread, such as being retracted or pivoted in.
  • the cavity delimited by the tread can be the area extending radially inwards from the inside of the tread.
  • the molding tool and/or its molding surface can be or will be heated.
  • the mold can be heated using a heating device.
  • a predefined temperature level can be maintained or the temperature can be variably adjusted.
  • the method can include the step: introducing a temporarily heat-emitting mass into the cavity delimited by the tread.
  • the introduction can be filling, injection or pouring.
  • the cavity delimited by the tread can be completely or only partially filled with the mass.
  • the cavity delimited by the tread can be the air space of the tire.
  • the air space of the tire can be completely or only partially filled with the mass.
  • the mass can be designed to temporarily give off heat.
  • the mass can cool down. Due to the heat given off by the mass introduced into the cavity, vulcanization of at least a section, such as the rubber section, of the tread can take place or at least be initiated.
  • the vulcanization can be the vulcanization of a rubber of the tread, in particular to rubber.
  • the heat-emitting mass can be a reactive mixture consisting of at least two reactive components.
  • the reactive mixture can be a polyurethane reactive mixture.
  • the at least two reactive components can be polyol and be isocyanate.
  • the reactive mixture can be a foam mixture, such as a plastic foam mixture.
  • the reactive mixture can be based on polyurethane (PUR).
  • PUR polyurethane
  • the reactive mixture can form a, in particular solid, foam, for example plastic foam or polyurethane foam.
  • the heat-emitting mass, in particular the reactive mixture can be introduced, for example injected or poured, into the cavity delimited by the tread using a mixing head.
  • the mixing head can be a low pressure or high pressure mixing head.
  • the molding tool can be or will be coupled to the mixing head.
  • the mixing head can be moved or inserted and/or pivoted into and/or at least partially into the cavity of the mold by means of a movement device, such as a robot or robot arm.
  • the mixing head can have a nozzle unit for discharging the reaction mixture.
  • the at least two reactive components can be introduced into the mixing head, for example metered.
  • the at least two reactive components can be mixed with one another in the mixing head, in particular to form the reactive mixture.
  • the reactive mixture can be produced and/or generated by means of the mixing head.
  • the mixing head can be part of a reaction casting system.
  • the reactive mixture can cause an exothermic reaction.
  • the reactive mixture can temporarily give off heat, such as reaction heat.
  • the reaction mixture can harden, in particular into a foam.
  • the hardening can be caused by the reaction and/or occur with the release of heat.
  • the vulcanization of at least a section, such as a rubber section, of the tread can take place or at least be initiated.
  • the reaction and/or polymerization process of the reactive mixture can take place or be initiated simultaneously or overlappingly.
  • a temperature level can be maintained or variably adjusted, in particular until the reaction and/or polymerization process of the reactive mixture and/or vulcanization is completed.
  • the heat-emitting mass can be a melt.
  • the melt can be a plastic melt.
  • the melt can be produced and/or produced using an injection molding machine.
  • the heat-emitting mass, in particular the melt can be introduced, for example injected, into the cavity delimited by the tread by means of an injection unit of the injection molding machine.
  • the injection unit can be an injection and clamping unit.
  • the molding tool can be or will be coupled to the injection unit or to the injection and clamping unit of the injection molding machine.
  • the melt can be brought to a specific temperature, such as the melt temperature.
  • a specific temperature such as the melt temperature.
  • the melt temperature can be maintained, for example above the temperature of the mold, until vulcanization is complete.
  • Melt cooling and vulcanization can take place simultaneously or overlapping.
  • the melt can solidify, especially with the release of heat.
  • At least one support structure such as inserts, can be introduced, in particular additionally, into the cavity delimited by the tread.
  • the support structure can be introduced before the heat-emitting mass is introduced.
  • the support structure can be or will be composed of several struts.
  • the support structure can be made of plastic and/or metal.
  • At least one post-processing step can take place.
  • the at least one post-processing step can include removing the tire from the mold, deburring, tempering, or the like.
  • the tire may have a tread, such as tire treads.
  • the tread can have an outside and an inside opposite the outside.
  • the tire and/or the tread can be designed as described above and/or below.
  • the device can be set up and/or intended for this purpose, as described above and/or below to carry out the described method for producing the non-pneumatic tire.
  • the device can have a mold.
  • the mold can be a tire mold.
  • the molding tool can be a press, such as a tire press, for example a tire heating press.
  • the molding tool can be a vulcanizing device.
  • the molding tool may have a shaping surface, such as a shaping surface, for shaping the tread, in particular the outer surface of the tread.
  • the mold can have a cavity.
  • the mold surface can be arranged in the cavity and/or limit it.
  • the mold surface and/or the cavity can be essentially annular and/or circular and/or cylindrical.
  • the shape surface can be a contoured surface.
  • the molding surface can have a profile that is complementary to a tire profile.
  • the device can have a heating device for heating the mold and/or the mold surface.
  • the heating device can be designed to maintain a predefined temperature level or to variably adjust the temperature.
  • the device can have a hydraulic and/or pneumatic tool.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool can be designed to be introduced into the molding tool at least in sections.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool can be designed to press, in particular to press, the tread, in particular its outside, against the molding surface of the molding tool.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool can be or have a press tool and/or a hydraulically and/or pneumatically actuated bellows, such as a bellows.
  • the device can have a mixing head or a reaction casting system with a mixing head for introducing the heat-emitting mass, in particular the reaction mixture, into the cavity delimited by the tread.
  • the mixing head can be a low pressure or high pressure mixing head.
  • the molding tool can be coupled to the mixing head.
  • the device may include a movement device, such as a robot or robot arm.
  • the movement device can be coupled to the mixing head.
  • the The movement device can be designed to move or insert and/or pivot the mixing head to and/or at least partially into the cavity of the mold.
  • the mixing head can have a nozzle unit for discharging the reaction mixture.
  • the device has an injection unit or injection and closing unit for introducing the heat-emitting mass, in particular the melt, into the cavity delimited by the tread.
  • the device can have an injection molding machine with an injection unit or injection and closing unit for introducing the heat-emitting mass, in particular the melt, into the cavity delimited by the tread.
  • the molding tool can be coupled to the injection unit or to the injection and clamping unit of the injection molding machine.
  • the invention results in, among other things, a method and a device for producing airless vehicle tires.
  • a highly integrated production can be provided, in which there is, in particular only one, upstream step for the production and, if necessary, conditioning of a semi-finished product, such as treads.
  • the semi-finished product can then be inserted into a subsequent process. From then on, all further process steps can in principle take place in a variable cavity.
  • a reactive "RPM” process route or a thermoplastic "IMM” process route may be provided. Both process routes can begin with the production of a tread, such as tire tread. Steel CordZ fabric-reinforced rubber or elastomer can then be added or attached to the underside of the tread.
  • the profile surface cannot yet have a complete profile. Only the longitudinal grooves can be incorporated.
  • the multi-layer tire profile such as treads, can now be conditioned as a semi-finished product on the inside for the subsequent steps, if necessary applying an adhesion promoter, and then inserted in a ring shape into the cavity of a mold.
  • an adhesion promoter e.g., an adhesion promoter
  • either the RPM or the IMM process route can be provided.
  • an upper tool part can be introduced, which presses the tread via a liquid or gas-actuated, for example pneumatic, bellows against a correspondingly contoured outside of the tool in the lower part, and thus the later tire tread.
  • the upper tool part can retract and another one is introduced, which can then initiate the RPM or IMM process route depending on the design.
  • a corresponding reaction technology system can be connected to the tool, such as a mold, based on the low-pressure or high-pressure principle.
  • the components involved can be mixed in a mixing head and introduced into the cavity.
  • the process parameters can be chosen so that the tool temperature and exothermicity of the polymerization reaction can be used to simultaneously or overlappingly initiate the reaction polymerization process of the reactive mixture and the vulcanization of the rubber to rubber. This temperature level can then be maintained or can be made variable until polymerization and vulcanization are completed.
  • the mold profile can be created using a pneumatic bellows, then polyurethane mixture (PUR) is poured in and the temperature of the mold and the exothermicity can be used to harden the polyurethane mixture and to trigger or start the vulcanization process.
  • the exothermic level can be maintained until vulcanization is complete.
  • the tool can be coupled with a corresponding injection and clamping unit and the melt can be introduced into the cavity.
  • the melt temperature can be used in such a way that the melt can first be introduced and the vulcanization of the rubber into rubber can be triggered.
  • the temperature profile can then be selected so that melt cooling and vulcanization can take place simultaneously or overlapping.
  • the mold profile can be created using a pneumatic bellows, then melt can be injected and the melting temperature can be used to trigger vulcanization.
  • the melt temperature can be maintained above the temperature level of the mold until vulcanization is complete.
  • support structures such as inserts or similar, can be introduced into both process routes through appropriate automation.
  • post-processing steps such as deburring, tempering, etc., can still be carried out.
  • the process technology and the process flow can be simplified, in particular by using the properties of one process step to initiate or promote the subsequent one.
  • a high level of integration can be achieved. Time- and/or space-intensive logistics processes or balancing steps can be eliminated.
  • a high degree of vertical integration can be achieved at the same production location.
  • a complete production cell can have a small footprint compared to the depth of production.
  • Intermediate process steps such as balancing or compensating for shrinkage, for example through additional shot in the RPM process or re-pressure in the IMM process, can be integrated. Costs can be reduced. Material properties of the airless tire can be optimally set or adjusted.
  • Fig. 2 shows a device and a method according to an IMM process variant.
  • the device 100 is designed to produce a non-pneumatic tire 102.
  • the tire 102 includes or is made from a tread 104.
  • the tread 104 can be a semi-finished product manufactured using an extrusion system (not shown in FIG. 1) or can be produced using the extrusion system.
  • the tread 104 can be made completely or at least in sections from rubber material.
  • the tread 104 has an outside/surface 106 and an inside/surface 108 opposite the outside 106.
  • the device 100 has a molding tool 110 designed as a tire molding tool with a molding surface 112 which is arranged in a molding tool cavity 110.
  • the shaping surface 112 is designed to shape the tread 104, in particular the outer surface 106, of the tread 104 and for this purpose has a contoured surface and/or a profile that is complementary to a tire profile. Furthermore, the device 100 has a heating device (not shown in FIG. 1) for heating the mold 110 or the mold surface 112.
  • the device 100 comprises a hydraulic and/or pneumatic tool 114, which can be introduced at least in sections into the mold 110 or into the cavity of the mold 110 and is designed to hold the tread 104, in particular its outside/surface 106, against the To press or press the molding surface 112 of the molding tool 110.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool 114 can be a hydraulically and/or pneumatically actuated bellows, which is initially inserted into the cavity of the molding tool 110 without being pressurized and then presses the tread 104 radially outwards against the molding surface 112 by applying pressure in order to insert the tire profile to admit the tread 104.
  • the device 100 has a mixing head 116, which is designed to introduce or inject or pour a heat-emitting mass into the cavity 118 delimited by the tread 104.
  • the mixhead 116 may be a low pressure or high pressure mixhead.
  • the heat-emitting mass is a reactive mixture 120 consisting of at least two reactive components 122, 124, such as polyol and isocyanate, in particular a polyurethane reactive mixture.
  • a reinforcing layer in particular a metal-reinforced rubber or elastomer layer, can be applied to the inside/surface 108 of the tread 104.
  • an adhesion promoter can be applied to the inside/surface 108 of the tread 104 or to an inside of the reinforcing layer.
  • the tread 104 is then provided or inserted essentially in ring form within the mold 110.
  • the hydraulic and/or pneumatic tool 114 is then at least partially introduced into the cavity 108 delimited by the tread 104.
  • the tread in particular its outside/surface 106, is pressed radially outwards against the mold surface 112 of the mold 110, whereby the tire profile is produced in the tread 104.
  • the mold 110 can be heated by means of the heating device.
  • the heat-emitting mass or the reaction mixture 120 generated in the mixing head 116 is introduced or injected or poured into the cavity 118 delimited by the tread 104. Due to the heat given off by the reaction mixture 120 introduced into the cavity 118, vulcanization of at least one rubber section of the tread 104 takes place or is at least initiated or started with the heat given off. For example, the vulcanization of at least a portion of the tread 104 can take place or at least be initiated or started by means of the temperature of the mold 110 set by the heating device and by means of the exothermicity or heat release of the reaction or polymerization reaction of the reactive mixture 120. The reaction and/or polymerization process of the reactive mixture 120 can take place or at least be initiated simultaneously or overlappingly.
  • a temperature level can be maintained or variably adjusted until the reaction and/or polymerization process of the reactive mixture 120 and/or the vulcanization is completed. For example, an exothermic level of the reaction and/or polymerization reaction of the reactive mixture 120 can be maintained and the reaction and/or polymerization process of the reactive mixture 120 can continue until the vulcanization is complete.
  • the reactive mixture 120 introduced into the cavity 118 hardens into a foam 126, such as polyurethane foam, and connects to the annular tread 104, whereby the airless tire 102 is formed.
  • a foam 126 such as polyurethane foam
  • the Device 200 has an injection unit 202 of an injection molding machine (not shown in FIG. 2) instead of the mixing head 116.
  • the injection unit 202 can be designed as an injection and closing unit.
  • the injection unit 202 is or is coupled to the mold 110.
  • the injection unit 202 is designed to introduce a heat-emitting mass, in particular a melt 204, into the cavity 118 delimited by the tread 104.
  • the melt 204 is a plastic melt 204 plasticized by means of the injection unit 202 or the injection molding machine.
  • the plastic melt 204 is introduced or injected into the cavity 118 delimited by the tread 104 by means of the injection unit 202.
  • the melt temperature By means of the melt temperature, the vulcanization of at least a section, such as the rubber section, of the tread 104 takes place or is at least initiated or started with the heat given off by the plastic melt 204.
  • the melt temperature can be maintained, in particular above the temperature of the mold 110, until vulcanization is complete. Melt cooling and vulcanization can take place simultaneously or overlapping.
  • the plastic melt 204 introduced into the cavity 118 solidifies into a solid plastic material 206 and connects to the annular tread 104, whereby the airless tire 102 is formed.
  • May refers in particular to optional features of the invention. Accordingly, there are also further developments and/or exemplary embodiments of the invention which additionally or alternatively have the respective feature or features.
  • isolated features can also be selected from the feature combinations disclosed here and resolved, if any, between the features, structural and/or functional Context can be used in combination with other features to delimit the subject matter of the claim.
  • the order and/or number of steps in the process can be varied. The methods and/or steps can be combined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens (102), der einen Laufstreifen (104), wie Reifen-Laufstreifen, mit einer Außenseite (106) und eine der Außenseite (106) gegenüberliegenden Innenseite (108) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen des Laufstreifens (104) im Wesentlichen in Ringform innerhalb eines Formwerkzeugs (110), insbesondere Reifen-Formwerkzeugs; Drücken des Laufstreifens (104), insbesondere dessen Außenseite (106), gegen eine Formfläche (112), wie Formgebungsfläche, des Formwerkzeugs (110); und Einbringen einer vorübergehend wärmeabgebenden Masse (120, 204) in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118), wobei durch die abgegebene Wärme der in die Kavität (118) eingebrachten Masse (120, 204) eine Vulkanisation zumindest eines Abschnitts des Laufstreifens (104) erfolgt oder zumindest eingeleitet wird, wobei die wärmeabgebende Masse (120, 204) ein aus wenigstens zwei reaktiven Komponenten (122, 124), wie Polyol und Isocyanat, bestehendes Reaktivgemisch (120), insbesondere ein Polyurethan-Reaktivgemisch, ist, oder wobei die wärmeabgebende Masse (120, 204) eine Schmelze (204), insbesondere Kunststoffschmelze, ist, sowie Vorrichtung (100, 200), die dazu eingerichtet und bestimmt ist, ein solches Verfahren durchzuführen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines nichtpneumatischen Reifens.
Konzepte für luftlose Reifen, die auch nicht-pneumatische Reifen genannt werden, sind teilweise für Nutzfahrzeuge, wie Kleinbagger, und Konsumgüter, wie Rasenmäher, Kinderwagen, etc., bekannt. Unter luftlos kann verstanden werden, dass der Reifen nicht mit Druckluft gefüllt ist. Mittlerweile gibt es auch Überlegungen, luftlose Reifen bei Kraftfahrzeugen, wie Personenkraftwagen, einzusetzen.
Bei nicht-pneumatische Reifen wird die Luftkammer üblicherweise durch speziell geformte Kunststoffspeichen ersetzt, deren Zwischenräume offen sind. Ein Vorteil von Reifen ohne Luftkammer (Non-Pneumatic Tire, NPT) kann sein, dass solche Reifen keinen Druckverlust erleiden können, da keine Luftkammer vorhanden ist, die beschädigt werden kann und/oder mit Druckluft befüllt ist. Ferner weist ein luftloser Reifen vergleichsweise wenig Komponenten auf und kann daher eine gute Runderneuerung und eine gute Entsorgung oder Wiederverwertung (Recycling) nach Nutzungsende ermöglichen.
Aus dem Dokument EP 3 071 424 B1 ist beispielsweise ein nicht-pneumatischer Reifen mit einer Stützstruktur bekannt, die ein äußeres, verstärktes ringförmiges Band, eine Nabe und einen Satz von spannungsübertragenden Elementen umfasst, die sich zwischen der Nabe und radial nach innen vom äußeren verstärkten ringförmigen Band aus erstrecken.
Ferner ist aus dem Dokument US 2009/0211689 A1 eine Vorrichtung zum Vulkanisieren von Reifen bekannt, umfassend eine Kammer 10 zur Aufnahme einer Reifenanordnung 50, einen mit der Kammer 10 verbundenen Wärmetauscher 20, eine Erwärmungseinheit 30 zum Erwärmen von Wasser für den Wärmetauscher 20 und eine Pumpe 40 zum Umwälzen eines Wasserstroms zwischen Erwärmungseinheit 30 und Wärmetaucher 20. Die Kammer 10 ist als Reifenvulkanisierpresse ausgebildet und der Wärmetauscher 20 weist einen Heizbalg auf, welche im Inneren eines Reifenhohlraums angeordnet werden kann. Ferner ist ein Kreislauf zum Leiten des Wasserstroms durch Abschnitte der Vulkanisierpresse vorgesehen, welche das Äußere des Reifens umgeben.
Herkömmliche nicht-pneumatische Reifen können bei Verschmutzungen, z.B. Steine oder im Winter Eis, in den Öffnungen zwischen den Speichen ein nachteiliges Verhalten zeigen. Auch können die eingesetzten Werkstoffe nach zum Teil jahrelanger Einwirkung von UV-Licht oder zahlreichen anderen im Straßeneinsatz vorkommenden Umwelteinflüssen, wie z.B. Hitze oder Kälte, bis hin zu Löse- oder Reinigungsmitteln, Matenalveränderungen aufweisen. Solche Materialveränderungen können sich negativ auf das Verhalten des Reifens auswirken. Ferner ermöglichen die bekannten Herstellverfahren kein marktfähiges Kostenprofil, da die Komponenten weitgehend in separaten Schritten gefertigt und anschließend final gefügt werden müssen. Dies ist aufwendig, erfordert platzintensive Logistikabläufe und ist sehr kostenintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik aufgezeigten Probleme reduziert bzw. beseitigt. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufwand zu reduzieren und eine hohe Fertigungstiefe zu erreichen. Ferner sollen zeit- und platzintensive Logistik- und Prozessabläufe reduziert bzw. ganz vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 19. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche, der Beschreibung und/oder den begleitenden Figuren. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategone auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet und/oder kombiniert sein. Ebenso können nachfolgend beschriebene Vorrichtungs- und Verfahrensmerkmale miteinander kombiniert und/oder weitergebildet werden.
Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens. Der Reifen kann ein luftloser bzw. druckluftloser Reifen sein. Der Reifen kann ein Fahrzeugreifen, wie Kraftfahrzeugreifen, sein. Der Reifen kann einen Laufstreifen, wie Reifen-Laufstreifen, aufweisen. Der Laufstreifen kann eine Außenseite und eine der Außenseite gegenüberliegende Innenseite aufweisen. An der Außenseite kann eine radial außen liegende Fläche, wie äußere Oberfläche, vorgesehen sein. An der Außenseite kann ein äußerer Laufstreifenabschnitt vorgesehen sein. Der Laufstreifenabschnitt kann radial außen sein. Die äußere Fläche und/oder der Laufstreifenabschnitt kann eine Lauffläche des Reifens, wie Reifen-Lauffläche, bilden, auf der der Reifen im Betrieb rollt. Die äußere Fläche und/oder der Laufstreifenabschnitt und/oder die Lauffläche kann ein vollständiges oder unvollständiges oder gar kein Profil, wie Reifenprofil, aufweisen und/oder ausbilden. Das Profil kann Rillen, wie Längsrillen und/oder Querrillen, aufweisen. An der Innenseite kann eine radial innen liegende Fläche, wie innere Oberfläche, vorgesehen sein. An der Innenseite kann ein innerer Laufradabschnitt vorgesehen sein. Der Laufstreifen kann aus mehreren unterschiedlichen Schichten und/oder Materialien hergestellt sein oder werden. Die Materialien können Kautschuk- oder Gummimaterialien bzw. Kautschuk- oder Gummimischungen sein. Der Laufstreifen kann ein Halbzeug sein. Der Laufstreifen kann ein mehrschichtiger Laufstreifen sein. Der Laufstreifen kann mehrschichtiges Reifenprofil sein oder aufweisen. Begriffe, wie „innen“, „außen“, „radial“ und „Umfangsrichtung“ können sich auf die Rotationsachse des Reifens beziehen.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen: Bereitstellen des Laufstreifens im Wesentlichen in Ringform innerhalb eines Formwerkzeugs. Das Formwerkzeug kann ein Reifen-Formwerkzeug sein. Dabei kann der Laufstreifen zu einem Ring geformt bzw. gebogen werden und dann in das Formwerkzeug, beispielsweise in eine Kavität des Formwerkzeugs, eingebracht, z.B. eingelegt, werden. Der Laufstreifen kann ringförmig in das Formwerkzeug bzw. in die Kavität des Formwerkzeugs eingelegt werden. Der Laufstreifen kann zumindest abschnittsweise aus einem Kautschukmatenal oder Gummimaterial hergestellt sein oder werden. Beispielsweise kann der Laufstreifen mit einer Extrusionsanlage hergestellt, wie extrudiert, sein oder werden. Das Herstellen des Laufstreifens kann vor dem Bereitstellen des Laufstreifens erfolgen, insbesondere bevor der Laufstreifen in das Formwerkzeug eingebracht wird.
An der Innenseite des Laufstreifens kann eine Verstärkungsschicht angebracht sein oder werden. Die Verstärkungsschicht kann an dem inneren Laufradabschnitt angebracht ein oder werden. Die Verstärkungsschicht kann eine metallverstärkte Schicht, wie Kautschuk- oder Elastomerschicht, sein. Die Verstärkungsschicht kann Metallfasern oder ein Metallgewebe aufweisen. Die Metallfasern oder das Metallgewebe kann mit Kautschuk oder einem Elastomer imprägniert sein oder werden. Das Metall kann Stahl sein. An der Innenseite des Laufstreifens bzw. Laufradabschnitts oder an der Innenseite der Verstärkungsschicht kann ein Haftvermittler aufgebracht sein oder werden. Zusätzlich oder alternativ können polare oder unpolare Werkstoffe / Materialien verwendet und/oder aufgebracht sein oder werden. Dadurch kann eine hinreichende Adhäsion zwischen diesen Werkstoffen eingestellt bzw. erreicht werden. Die Verwendung eines Haftvermittlers kann dann entfallen.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen: Drücken des Laufstreifens, insbesondere dessen Außenseite, gegen eine Formfläche, wie Formgebungsfläche, des Formwerkzeugs. Dabei kann die äußere Fläche und/oder der Laufstreifenabschnitt und/oder die Lauffläche des Laufstreifens gegen die Formfläche des Formwerkzeugs gedrückt werden. Die Formfläche und/oder die Kavität kann im Wesentlichen ringförmig sein. Durch das Drücken des Laufstreifens, insbesondere dessen Außenseite, gegen die Formfläche des Formwerkzeugs kann eine Profilfläche, insbesondere ein Reifenprofil, erzeugt werden. Die Formfläche kann eine konturierte Fläche sein und/oder ein zu einem Reifenprofil komplementär ausgebildetes Profil aufweisen, sodass beim Drücken des Laufstreifens gegen die Formfläche das Reifenprofil im Laufstreifen ausgebildet wird. Unter dem Drücken kann auch ein Pressen verstanden werden. Das Drücken bzw. Pressen kann mittels eines hydraulischen und/oder pneumatischen Werkzeugs erfolgen. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug kann ein Presswerkzeug und/oder ein hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbarer Balg, wie Faltenbalg, sein bzw. einen solchen aufweisen. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug kann, insbesondere vor dem Druckvorgang bzw. Pressvorgang, in das Formwerkzeug bzw. in dessen Kavität zumindest abschnittsweise eingebracht, wie eingefahren oder eingeschwenkt, werden. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug kann, insbesondere vor dem Druckvorgang bzw. Pressvorgang, zumindest abschnittsweise in die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität eingebracht, wie eingefahren oder eingeschwenkt, werden. Die durch den Laufstreifen begrenze Kavität kann der sich von der Innenseite des Laufstreifens nach radial innen erstreckende Bereich sein. Durch Betätigung des hydraulischen und/oder pneumatischen Werkzeugs kann der Laufstreifen, insbesondere seine Außenseite, gegen die Formfläche des Formwerkzeugs gedrückt, insbesondere gepresst, werden.
Das Formwerkzeug und/oder dessen Formfläche kann beheizt sein oder werden. Das Beheizen des Formwerkzeugs kann mittels einer Heizeinrichtung erfolgen. Dabei kann ein vordefiniertes Temperaturniveau gehalten oder die Temperatur variabel angepasst sein oder werden.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen: Einbringen einer vorübergehend wärmeabgebenden Masse in die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität. Das Einbringen kann ein Einfüllen, Einspritzen oder Eingießen sein. Die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität kann vollständig oder nur teilweise mit der Masse befüllt werden. Die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität kann der Luftraum des Reifens sein. Der Luftraum des Reifens kann mit der Masse vollständig oder nur teilweise befüllt werden. Die Masse kann ausgebildet sein, vorübergehend Wärme abzugeben. Dabei kann die Masse abkühlen. Durch die abgegebene Wärme der in die Kavität eingebrachten Masse kann eine Vulkanisation zumindest eines Abschnitts, wie Kautschuk-Abschnitts, des Laufstreifens erfolgen oder zumindest eingeleitet werden. Die Vulkanisation kann die Vulkanisation eines Kautschuks des Laufsteifens, insbesondere zu Gummi, sein.
Die wärmeabgebende Masse kann ein aus wenigstens zwei reaktiven Komponenten bestehendes Reaktivgemisch sein. Das Reaktivgemisch kann ein Polyurethan- Reaktivgemisch sein. Die wenigstens zwei reaktiven Komponenten können Polyol und Isocyanat sein. Das Reaktivgemisch kann ein Schaumgemisch, wie Kunststoffschaumgemisch sein. Das Reaktivgemisch kann auf Basis von Polyurethan (PUR) sein. Das Reaktivgemisch kann einen, insbesondere festen, Schaum, beispielsweise Kunststoffschaum oder Polyurethanschaum, ausbilden. Die wärmeabgebende Masse, insbesondere das Reaktivgemisch, kann mittels eines Mischkopfs in die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität eingebracht, beispielsweise eingespritzt oder eingegossen, werden. Der Mischkopf kann ein Niederdruck- oder Hochdruck-Mischkopf sein. Das Formwerkzeug kann mit dem Mischkopf gekoppelt sein oder werden. Der Mischkopf kann mittels einer Bewegungsvorrichtung, wie Roboter oder Roboterarm, zu der und/oder zumindest abschnittsweise in die Kavität des Formwerkzeugs bewegt bzw. eingeführt und/oder eingeschwenkt werden. Der Mischkopf kann eine Düseneinheit zum Austrag des Reaktionsgemisches aufweisen. Die wenigstens zwei reaktiven Komponenten können in den Mischkopf eingebracht, beispielsweise dosiert, werden. Die wenigstens zwei reaktiven Komponenten können im Mischkopf miteinander, insbesondere zu dem Reaktivgemisch, vermischt werden. Das Reaktivgemisch kann mittels des Mischkopfs hergestellt und/oder erzeugt sein oder werden. Der Mischkopf kann Teil einer Reaktionsgießanlage sein. Das Reaktivgemisch kann eine exotherme Reaktion verursachen. Das Reaktivgemisch kann vorübergehend Wärme, wie Reaktionswärme, abgeben. Das Reaktionsgemisch kann aushärten, insbesondere zu einem Schaum. Das Aushärten kann durch die Reaktion verursacht sein und/oder unter Wärmeabgabe erfolgen. Mittels der Temperatur des Formwerkzeugs und/oder mittels der Exothermie bzw. der abgegebenen Wärme der Reaktion und/oder Polymerisationsreaktion des Reaktivgemisches kann die Vulkanisation zumindest eines Abschnitts, wie Kautschuk- Abschnitts, des Laufstreifens erfolgen oder zumindest eingeleitet werden. Der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches kann gleichzeitig oder überlappend erfolgen oder eingeleitet werden. Ein Temperaturniveau kann gehalten oder variabel angepasst werden, insbesondere bis der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches und/oder die Vulkanisation abgeschlossen ist. Ein exotherm isches Niveau bzw. eine spezifische Wärmeabgabe der Reaktion und/oder Polymerisationsreaktion des Reaktivgemisches kann solange gehalten werden und/oder der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches kann solange erfolgen, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist. Die wärmeabgebende Masse kann eine Schmelze sein. Die Schmelze kann eine Kunststoffschmelze sein. Die Schmelze kann mittels einer Spritzgrießmaschine hergestellt und/oder erzeugt sein oder werden. Die wärmeabgebende Masse, insbesondere die Schmelze, kann mittels einer Spritzeinheit der Spritzgrießmaschine in die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität eingebracht, beispielsweise eingespritzt, werden. Die Spritzeinheit kann eine Spritz- und Schließeinheit sein. Das Formwerkzeug kann mit der Spritzeinheit oder mit der Spritz- und Schließeinheit der Spritzgrießmaschine gekoppelt sein oder werden. Mittels der Spritzgrießmaschine kann die Schmelze auf eine spezifische Temperatur, wie Schmelzetemperatur, gebracht werden. Mittels der Schmelzetemperatur und/oder durch die Wärmeabgabe der Schmelze kann die Vulkanisation zumindest eines Abschnitts, wie Kautschuk- Abschnitts, des Laufstreifens erfolgen oder zumindest eingeleitet werden. Die Schmelzetemperatur kann so lange, beispielsweise über der Temperatur des Formwerkzeugs, gehalten werden, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist. Eine Schmelzekühlung und die Vulkanisation können gleichzeitig oder überlappend erfolgen. Die Schmelze kann, insbesondere unter Wärmeabgabe, erstarren.
In die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität kann, insbesondere zusätzlich, zumindest eine Stützstruktur, wie Einleger, eingebracht werden. Das Einbringen der Stützstruktur kann vor dem Einbringen der wärmeabgebenden Masse erfolgen. Die Stützstruktur kann aus mehreren Streben zusammengesetzt sein oder werden. Die Stützstruktur kann aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt sein oder werden.
Nach dem Abschluss des Polymerisations-, Erstarrungs- oder Vulkanisationsprozesses kann zumindest ein Nachbearbeitungsschritt erfolgen. Der zumindest eine Nachbearbeitungsschritt kann ein Entnehmen des Reifens aus dem Formwerkzeug, Entgraten, Tempern, oder dergleichen umfassen.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens. Der Reifen kann einen Laufstreifen, wie Reifen-Laufstreifen, aufweisen. Der Laufstreifen kann eine Außenseite und eine der Außenseite gegenüberliegenden Innenseite aufweisen. Der Reifen und/oder der Laufstreifen kann wie vorstehend und/oder nachfolgend beschrieben ausgebildet sein oder werden. Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet und/oder bestimmt sein, das vorstehend und/oder nachfolgend beschriebene Verfahren zum Herstellen des, nicht-pneumatischen, Reifens durchzuführen.
Die Vorrichtung kann ein Formwerkzeug aufweisen. Das Formwerkzeug kann ein Reifen-Formwerkzeug sein. Das Formwerkzeug kann eine Presse, wie Reifenpresse, z.B. Reifenheizpresse, sein. Das Formwerkzeug kann eine Vulkanisiereinrichtung sein. Das Formwerkzeug kann eine Formfläche, wie Formgebungsfläche, zum Formen des Laufstreifens, insbesondere der Außenfläche des Laufstreifens, aufweisen. Das Formwerkzeug kann eine Kavität aufweisen. Die Formfläche kann in der Kavität angeordnet sein und/oder diese begrenzen. Die Formfläche und/oder die Kavität kann im Wesentlichen ringförmig und/oder kreisförmig und/oder zylinderförmig sein. Die Formfläche kann eine konturierte Fläche sein. Die Formfläche kann ein zu einem Reifenprofil komplementär ausgebildetes Profil aufweisen.
Die Vorrichtung kann eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Formwerkzeugs und/oder der Formfläche aufweisen. Die Heizeinrichtung kann ausgebildet sein, ein vordefiniertes Temperaturniveau zu halten oder die Temperatur variabel anzupassen.
Die Vorrichtung kann ein hydraulisches und/oder pneumatisches Werkzeug aufweisen. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug kann ausgebildet sein, zumindest abschnittsweise in das Formwerkzeug eingebracht zu werden. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug kann ausgebildet sein, den Laufstreifen, insbesondere dessen Außenseite, gegen die Formfläche des Formwerkzeugs zu drücken, insbesondere zu pressen. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug kann ein Pressewerkzeug und/oder ein hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbarer Balg, wie Faltenbalg, sein oder einen solchen aufweisen.
Die Vorrichtung kann einen Mischkopf oder eine Reaktionsgießanlage mit einem Mischkopf zum Einbringen der wärmeabgebenden Masse, insbesondere des Reaktionsgemisches, in die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität, aufweisen. Der Mischkopf kann ein Niederdruck- oder Hochdruck-Mischkopf sein. Das Formwerkzeug kann mit dem Mischkopf gekoppelt sein. Die Vorrichtung kann eine Bewegungsvorrichtung, wie Roboter oder Roboterarm, aufweisen. Die Bewegungsvorrichtung kann mit dem Mischkopf gekoppelt sein. Die Bewegungsvorrichtung kann ausgebildet sein, den Mischkopf zu der und/oder zumindest abschnittsweise in die Kavität des Formwerkzeugs zu bewegen bzw. einzuführen und/oder einzuschwenken. Der Mischkopf kann eine Düseneinheit zum Austrag des Reaktionsgemisches aufweisen.
Die Vorrichtung eine Spritzeinheit oder Spritz- und Schließeinheit zum Einbringen der wärmeabgebenden Masse, insbesondere der Schmelze, in die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Spritzgrießmaschine mit einer Spritzeinheit oder Spritz- und Schließeinheit zum Einbringen der wärmeabgebenden Masse, insbesondere der Schmelze, in die durch den Laufstreifen begrenzte Kavität aufweisen. Das Formwerkzeug kann mit der Spritzeinheit oder mit der Spritz- und Schließeinheit der Spritzgrießmaschine gekoppelt sein.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt, ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung luftloser Fahrzeugreifen. Es kann eine hochgradig integrierte Fertigung vorgesehen werden, bei der es, insbesondere lediglich einen, vorgelagerten Schritt zur Fertigung und ggf. Konditionierung eines Halbzeugs, wie Laufstreifen, gibt. Das Halbzeug kann dann in einen Nachfolgeprozess eingelegt werden. Von da ab können alle weiteren Prozessschritte im Prinzip in einer variablen Kavität stattfinden. Es kann eine reaktive „RPM" Prozessroute oder eine thermoplastische „IMM" Prozessroute vorgesehen werden. Beide Prozessrouten können mit der Herstellung eines Laufstreifen, wie Reifen-Lauffläche, beginnen. Anschließend können auf der Unterseite des Laufstreifens StahlcordZ-gewebe verstärkter Kautschuk bzw. Elastomer hinzugefügt bzw. angebracht werden. Die Profiloberfläche kann indes noch kein vollständiges Profil aufweisen. Es können lediglich die Längsrillen eingearbeitet sein. Das mehrschichtige Reifenprofil, wie Laufstreifen, kann nun als Halbzeug auf der Innenseite für die nachfolgenden Schritte konditioniert, ggf. aufbringen eines Haftvermittlers, werden und dann ringförmig in die Kavität eines Formwerkzeugs eingelegt werden. Je nach Ausgestaltung von Anlage, Prozess und Werkzeug kann im Weiteren entweder die RPM- oder die IMM-Prozessroute vorgesehen sein. In einem ersten Teilschritt kann ein Werkzeug-Oberteil eingebracht werden, das den Laufstreifen über einen flüssigkeits- oder gasbetätigten, z.B. pneumatischen, Balg gegen eine entsprechend konturierte Außenseite des Werkzeugs im Unterteil presst, und damit das spätere Reifenprofil einlässt. Nach diesem Prozessschritt kann sich das Werkzeug-Oberteil zurückziehen und es wird ein anderes eingebracht, welches dann je nach Gestaltung die RPM- oder IMM-Prozessroute einleiten kann. Bei der RPM-Prozessvariante kann eine entsprechende Reaktionstechnik-Anlage nach dem Niederdruck- oder Hochdruck-Prinzip mit dem Werkzeug, wie Formwerkzeug, verbunden werden. In einem Mischkopf können die beteiligten Komponenten vermischt und in die Kavität eingebracht werden. Die Prozessparameter können so gewählt sein, dass Werkzeugtemperatur und Exothermie der Polymerisationsreaktion genutzt werden können, um gleichzeitig oder überlappend den Reaktions-ZPolymerisationsprozess des Reaktivgemischs und die Vulkanisation des Kautschuks zum Gummi einzuleiten. Dieses Temperaturniveau kann dann gehalten oder kann auch variabel gestaltet werden, bis Polymerisation und Vulkanisation abgeschlossen sind.
So kann bei der RPM-Prozessvariante beispielsweise das Formprofil mittels eines pneumatischen Balgs erzeugt werden, dann Polyurethangemisch (PUR) eingegossen und die Temperatur des Formwerkzeugs und die Exothermie für die Aushärtung des Polyurethangemischs und zum Auslösen bzw. Starten des Vulkanisationsprozesses genutzt werden. Das exotherme Niveau kann gehalten werden, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist. Bei der IMM-Prozessvariante kann das Werkzeug mit einer entsprechenden Spritz- und Schließeinheit gekoppelt und die Schmelze in die Kavität eingebracht werden. Hier kann die Schmelzetemperatur so genutzt werden, dass zunächst die Schmelze eingebracht und die Vulkanisation des Kautschuks zum Gummi ausgelöst werden kann. Das Profil des Temperaturverlaufs kann dann so gewählt werden, dass Schmelzekühlung und Vulkanisation gleichzeitig oder überlappend stattfinden können. So kann bei der IMM-Prozessvariante beispielsweise das Formprofil mittels eines pneumatischen Balgs erzeugt werden, dann Schmelze eingespritzt werden und die Schmelztemperatur zum Auslösen der Vulkanisation genutzt werden. Die Schmelzetemperatur kann über dem Temperaturniveau des Formwerkzeugs gehalten werden, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist. Falls erforderlich, können durch entsprechende Automation in beide Prozessrouten Stützstrukturen, wie Einleger o.ä., eingebracht werden. Nach dem Abschluss des Polymerisations-, Erstarrungs- und/oder Vulkanisationsschritts können noch Nachbearbeitungsschritte, z.B. Entgraten, Tempern etc., erfolgen. Zusätzliche Effekte kann es aufseiten der Chemie geben. Beispielsweise können polare oder unpolare Werkstoffe eingesetzt werden. Die zum Einstellen einer hinreichenden Adhäsion zwischen diesen Werkstoffen häufig zum Einsatz kommenden Haftvermittler können dann gegebenenfalls entfallen.
Mit der Erfindung kann die Prozesstechnik und der Prozessablauf, insbesondere durch die Nutzung von Eigenschaften des einen Prozessschritts, um den nachfolgenden einzuleiten bzw. zu begünstigen, vereinfacht werden. Es kann ein hoher Integrationsgrad ermöglicht werden. Zeit- und/oder platzintensive Logistikabläufe oder Ausgleichsschritte können entfallen. Am selben Produktionsstandort kann eine hohe Fertigungstiefe abgebildet werden. Eine komplette Produktionszelle kann einen im Vergleich zur Fertigungstiefe kleinen Footprint aufweisen. Zwischengelagerte Prozessschritte wie Wuchten oder Ausgleichen von Schrumpf, etwa durch einen Nachschuss bei RPM-Verfahren bzw. Nachdrücken bei IMM-Verfahren, können integriert werden. Kosten können reduziert werden. Materialeigenschaften des luftlosen Reifens können optimal eingestellt oder angepasst werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
Fig. 1 eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß einer RPM-Prozessvariante; und
Fig. 2 eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß einer IMM-Prozessvariante.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 und ein Verfahren gemäß einer RPM- Prozessvariante. Die Vorrichtung 100 ist zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens 102 ausgebildet. Der Reifen 102 umfasst einen Laufstreifen 104 bzw. wird aus diesem hergestellt. Der Laufstreifen 104 kann ein mittels einer Extrusionsanlage (in Fig 1 nicht dargestellt) hergestelltes Halbzeug sein bzw. mit der Extrusionsanlage hergestellt werden. Der Laufstreifen 104 kann vollständig oder zumindest abschnittsweise aus Kautschukmaterial hergestellt sein oder werden. Der Laufstreifen 104 weist eine Außenseite/fläche 106 und eine der Außenseite 106 gegenüberliegenden Innenseite/fläche 108 auf. Die Vorrichtung 100 weist ein als Reifen-Formwerkzeug ausgebildetes Formwerkzeug 110 mit einer Formfläche 112 auf, die in einer Kavität Formwerkzeug 110 angeordnet ist. Die Formfläche 112 ist zum Formen des Laufstreifens 104, insbesondere der Außenfläche 106, des Laufstreifens 104 ausgebildet und weist hierfür eine konturierte Fläche und/oder ein zu einem Reifenprofil komplementär ausgebildetes Profil auf. Ferner weist die Vorrichtung 100 eine Heizeinrichtung (in Fig. 1 nicht dargestellt) zum Erwärmen des Formwerkzeugs 110 bzw. der Formfläche 112 auf.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 100 ein hydraulisches und/oder pneumatisches Werkzeug 114, das zumindest abschnittsweise in das Formwerkzeug 110 bzw. in die Kavität des Formwerkzeugs 110 eingebracht werden kann und ausgebildet ist, den Laufstreifen 104, insbesondere dessen Außenseite/fläche 106, gegen die Formfläche 112 des Formwerkzeugs 110 zu drücken bzw. zu pressen. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug 114 kann ein hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbarer Balg sein, der zunächst unbeaufschlagt in die Kavität des Formwerkzeugs 110 eingeführt wird und dann durch Druckbeaufschlagung den Laufstreifen 104 nach radial außen gegen die Formfläche 112 presst, um das Reifenprofil in den Laufstreifen 104 einzulassen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 100 einen Mischkopf 116 auf, der ausgebildet ist, eine wärmeabgebende Masse in die durch den Laufstreifen 104 begrenzte Kavität 118 einzubringen bzw. einzuspritzen oder einzugießen. Der Mischkopf 116 kann ein Niederdruck- oder Hochdruck-Mischkopf sein. Die wärmeabgebende Masse ist ein aus wenigstens zwei reaktiven Komponenten 122, 124, wie Polyol und Isocyanat, bestehendes Reaktivgemisch 120, insbesondere ein Polyurethan-Reaktivgemisch.
Bevor die eigentliche RPM-Prozessroute startet, kann an der Innenseite/fläche 108 des Laufstreifens 104 eine Verstärkungsschicht, insbesondere eine metallverstärkte Kautschuk- oder Elastomerschicht, angebracht werden. Ferner kann an der Innenseite/fläche 108 des Laufstreifens 104 oder an einer Innenseite der Verstärkungsschicht ein Haftvermittler aufgebracht werden. Der Laufstreifen 104 wird sodann im Wesentlichen in Ringform innerhalb des Formwerkzeugs 110 bereitgestellt bzw. eingelegt. Das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug 114 wird dann in die durch den Laufstreifen 104 begrenzte Kavität 108 zumindest teilweise eingebracht. Dann erfolgt durch Betätigung des Werkzeugs 114 das Drücken bzw. Pressen des Laufstreifens, insbesondere dessen Außenseite/fläche 106, radial nach außen gegen die Formfläche 112 des Formwerkzeugs 110, wodurch das Reifenprofil im Laufstreifen 104 erzeugt wird. Das Formwerkzeug 110 kann mittels der Heizeinrichtung beheizt sein oder werden.
Dann wird die wärmeabgebende Masse bzw. das im Mischkopf 116 erzeuge Reaktionsgemisch 120 in die durch den Laufstreifen 104 begrenzte Kavität 118 eingebracht bzw. eingespritzt oder eingegossen. Durch die abgegebene Wärme des in die Kavität 118 eingebrachten Reaktionsgemischs 120 erfolgt eine Vulkanisation zumindest eines Kautschuk-Abschnitts des Laufstreifens 104 bzw. wird mit der abgegebenen Wärme zumindest eingeleitet bzw. gestartet. Beispielsweise kann mittels der durch die Heizeinrichtung eingestellten Temperatur des Formwerkzeugs 110 und mittels der Exothermie bzw. Wärmeabgabe der Reaktion bzw. Polymerisationsreaktion des Reaktivgemisches 120 die Vulkanisation zumindest eines Abschnitts des Laufstreifens 104 erfolgen oder zumindest eingeleitet bzw. gestartet werden. Der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches 120 kann gleichzeitig oder überlappend erfolgten oder zumindest eingeleitet werden. Dabei kann ein Temperaturniveau gehalten oder variabel angepasst werden, bis der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches 120 und/oder die Vulkanisation abgeschlossen ist. Beispielsweise kann ein exotherm isches Niveau der Reaktion und/oder Polymerisationsreaktion des Reaktivgemisches 120 solange gehalten werden und der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches 120 solange erfolgen, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist.
Das in die Kavität 118 eingebrachte Reaktivgemisch 120 härtet währenddessen zu einem Schaum 126, wie Polyurethanschaum, aus und verbindet sich mit dem ringförmigen Laufstreifen 104, wodurch der luftlose Reifen 102 gebildet wird.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 200 und ein Verfahren gemäß einer IMM- Prozessvariante. Im Gegensatz zu der Vorrichtung 100 gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung 200 anstatt des Mischkopfs 116 eine Spritzeinheit 202 einer Spritzgrießmaschine (in Fig. 2 nicht dargestellt) auf. Die Spritzeinheit 202 kann als Spritz- und Schließeinheit ausgebildet sein. Die Spritzeinheit 202 ist mit dem Formwerkzeug 110 gekoppelt bzw. wird mit diesem gekoppelt. Die Spritzeinheit 202 ist zum Einbringen einer wärmeabgebenden Masse, insbesondere einer Schmelze 204, in die durch den Laufstreifen 104 begrenzte Kavität 118 ausgebildet. Die Schmelze 204 ist eine mittels der Spritzeinheit 202 bzw. der Spritzgrießmaschine plastifizierte Kunststoffschmelze 204.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird anstatt des Reaktionsgemischs 102 die Kunststoffschmelze 204 mittels der Spritzeinheit 202 in die durch den Laufstreifen 104 begrenzte Kavität 118 eingebracht bzw. eingespritzt. Mittels der Schmelzetemperatur erfolgt die Vulkanisation zumindest eines Abschnitts, wie Kautschuk-Abschnitts, des Laufstreifens 104 bzw. wird mit der durch die Kunststoffschmelze 204 abgegebenen Wärme zumindest eingeleitet bzw. gestartet. Die Schmelzetemperatur kann so lange, insbesondere über der Temperatur des Formwerkzeugs 110, gehalten werden, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist. Eine Schmelzekühlung und die Vulkanisation können gleichzeitig oder überlappend erfolgen.
Die in die Kavität 118 eingebrachte Kunststoffschmelze 204 erstarrt währenddessen zu einem festen Kunststoffmaterial 206 und verbindet sich mit dem ringförmigen Laufstreifen 104, wodurch der luftlose Reifen 102 gebildet wird.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fig. 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden. Die Reihenfolge und/oder Anzahl der Schritte des Verfahrens kann variiert werden. Die Verfahren und/oder Schritte können kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
Die Vorrichtung zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens
Reifen
Laufstreifen
Außenseite/fläche des Laufstreifens
Innenseite/fläche des Laufstreifens
Formwerkzeug
Formfläche hydraulisches und/oder pneumatisches Werkzeug
Mischkopf
Kavität
Reaktionsgemisch erste reaktive Komponente zweite reaktive Komponente fester Schaum
Vorrichtung zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens
Spritzeinheit / Spritz- und Schließeinheit
Kunststoffschmelze festes Kunststoffmatenal

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens (102), der einen Laufstreifen (104), wie Reifen-Laufstreifen, mit einer Außenseite (106) und eine der Außenseite (106) gegenüberliegenden Innenseite (108) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- Bereitstellen des Laufstreifens (104) im Wesentlichen in Ringform innerhalb eines Formwerkzeugs (110), insbesondere Reifen-Formwerkzeugs;
- Drücken des Laufstreifens (104), insbesondere dessen Außenseite (106), gegen eine Formfläche (112), wie Formgebungsfläche, des Formwerkzeugs (110); und
- Einbringen einer vorübergehend wärmeabgebenden Masse (120, 204) in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118), wobei durch die abgegebene Wärme der in die Kavität (118) eingebrachten Masse (120, 204) eine Vulkanisation zumindest eines Abschnitts des Laufstreifens (104) erfolgt oder zumindest eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeabgebende Masse (120, 204) ein aus wenigstens zwei reaktiven Komponenten (122, 124), wie Polyol und Isocyanat, bestehendes Reaktivgemisch (120), insbesondere ein Polyurethan- Reaktivgemisch, ist, oder dass die wärmeabgebende Masse (120, 204) eine Schmelze (204), insbesondere Kunststoffschmelze, ist. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Laufstreifen (104) zumindest abschnittsweise aus einem Kautschukmatenal hergestellt ist oder, insbesondere vor dem Bereitstellen des Laufstreifens (104) innerhalb des Formwerkzeugs (110), hergestellt wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (108) des Laufstreifens (104) eine Verstärkungsschicht, insbesondere eine metallverstärkte Kautschuk- oder Elastomerschicht, angebracht wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (108) des Laufstreifens (104) oder an einer Innenseite (108) der Verstärkungsschicht ein Haftvermittler aufgebracht wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Drücken des Laufstreifens (104), insbesondere dessen Außenseite (106), gegen die Formfläche (112) des Formwerkzeugs (110) eine Profilfläche, insbesondere ein Reifenprofil, erzeugt wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches und/oder pneumatisches Werkzeug (114), wie Presswerkzeug, zumindest abschnittsweise in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118) eingebracht wird, wobei durch Betätigung des Werkzeugs (114) der Laufstreifen (104), insbesondere seine Außenseite (106), gegen die Formfläche (112) des Formwerkzeugs (110) gedrückt, insbesondere gepresst, wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (110), insbesondere mittels einer Heizeinrichtung, beheizt wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeabgebende Masse (120, 204), insbesondere das Reaktivgemisch (120), mittels eines Mischkopfs (116), insbesondere ein Niederdruck- oder Hochdruck-Mischkopf, in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118) eingebracht, insbesondere eingespritzt oder eingegossen, wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Temperatur des Formwerkzeugs (110) und/oder mittels der Exothermie der Reaktion und/oder Polymerisationsreaktion des Reaktivgemisches (120) die Vulkanisation zumindest eines Abschnitts des Laufstreifens (104) erfolgt oder zumindest eingeleitet wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig oder überlappend der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches (120) erfolgt oder zumindest eingeleitet wird. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturniveau gehalten oder variabel angepasst wird, bis der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches (120) und/oder die Vulkanisation abgeschlossen ist. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein exotherm isches Niveau der Reaktion und/oder Polymerisationsreaktion des Reaktivgemisches (120) solange gehalten wird und/oder der Reaktions- und/oder Polymerisationsprozess des Reaktivgemisches (120) solange erfolgt, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeabgebende Masse (120, 204), insbesondere die Schmelze (204), mittels einer Spritzeinheit (202) einer Spritzgrießmaschine in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118) eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (110) mit der Spritzeinheit (202) oder mit einer Spritz- und Schließeinheit (202) einer Spritzgrießmaschine gekoppelt wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 oder 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schmelzetemperatur die Vulkanisation zumindest eines Abschnitts des Laufstreifens (104) erfolgt oder zumindest eingeleitet wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 oder 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzetemperatur so lange, insbesondere über der Temperatur des Formwerkzeugs (110), gehalten wird, bis die Vulkanisation abgeschlossen ist. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 oder 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelzekühlung und die Vulkanisation gleichzeitig oder überlappend erfolgen. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118) zumindest eine Stützstruktur, wie Einleger, eingebracht wird. Vorrichtung (100, 200) zum Herstellen eines nicht-pneumatischen Reifens (102), der einen Laufstreifen (104), wie Reifen-Laufstreifen, mit einer Außenseite (106) und eine der Außenseite (106) gegenüberliegenden Innenseite (108) aufweist, wobei die Vorrichtung (100, 200) dazu eingerichtet und bestimmt ist, ein Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) ein Formwerkzeug (110), insbesondere Reifen- Formwerkzeug, umfasst, das eine Formfläche (112), wie Formgebungsfläche, zum Formen des Laufstreifens (104), insbesondere der Außenfläche (106) des Laufstreifens (104), aufweist. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfläche (112) eine konturierte Fläche ist und/oder ein zu einem Reifenprofil komplementär ausgebildetes Profil aufweist. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Formwerkzeugs (110), insbesondere der Formfläche (112), aufweist. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) ein hydraulisches und/oder pneumatisches Werkzeug (114) aufweist, das zumindest abschnittsweise in das Formwerkzeug (110) eingebracht werden kann und ausgebildet ist, den Laufstreifen (104), insbesondere dessen Außenseite (106), gegen die Formfläche (112) des Formwerkzeugs (110) zu drücken, insbesondere zu pressen. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische und/oder pneumatische Werkzeug (114) ein Pressewerkzeug und/oder ein hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbarer Balg ist. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) einen Mischkopf (116) oder eine Reaktionsgießanlage mit einem Mischkopf (116) zum Einbringen der wärmeabgebenden Masse (120, 204), insbesondere des Reaktionsgemisches (120), in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118) aufweist. Vorrichtung (100, 200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100, 200) eine Spritzeinheit (202) bzw. Spritz- und Schließeinheit (202) oder eine Spritzgrießmaschine mit Spritzeinheit (202) bzw. Spritz- und Schließeinheit (202) zum Einbringen der wärmeabgebenden Masse (120, 204), insbesondere der Schmelze (204), in die durch den Laufstreifen (104) begrenzte Kavität (118) aufweist.
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