NL1041920B1 - Wiel - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op uit meerdere, verschillende soorten kunststof omvattende, onderdelen bestaande objecten, waarbij tenminste één van de onderdelen geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan (ETPU) omvat. Een voorbeeld van een dergelijk object betreft een wiel. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het met behulp van kunststof verwerkingstechnieken, waaronder spuitgieten, vervaardigen van de uit meerdere soorten kunststof bestaande objecten. De werkwijze omvat het gebruik van bijvoorbeeld 2K of 3K matrijzen.

Description

Wiel

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op uit meerdere, verschillende soorten kunststof omvattende, onderdelen bestaande objecten, waarbij tenminste één van de onderdelen geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan (ETPU) omvat. Een voorbeeld van een dergelijk object betreft een wiel. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het met behulp van kunststof verwerkingstechnieken, waaronder spuitgieten, vervaardigen van de uit meerdere soorten kunststof bestaande objecten. De werkwijze omvat het gebruik van bijvoorbeeld 2K of 3K matrijzen.

Hoewel wielen met luchtbanden in principe meestal de voorkeur genieten, met name voor toepassing op middelen voor het vervoer van personen, zijn er in deze categorie nog diverse vervoersmiddelen welke doorgaans zijn voorzien van wielen met massieve banden. Kinderwagens, waaronder in dit kader wordt verstaan een wagen met tenminste twee wielen en doorgaans drie of vier wielen voor het vervoer van baby's en kleine kinderen, vormen een voorbeeld van dergelijke vervoersmiddelen welke dikwijls wielen met massieve banden omvatten. Rollators hebben ook dikwijls massieve banden. Ook bepaalde soorten rolstoelen omvatten vaak (zwenk) wielen met massieve banden. Het afrollen van wielen met massieve banden volgens de stand van de techniek, waaronder bijvoorbeeld banden van ethyleen vinyl acetaat schuim, verder ook wel aangeduid als EVA, omhuld door thermoplastisch polyurethaan, hierna ook wel aangeduid als TPU, verloopt minder soepel als het afrollen van een wiel met een luchtband.

Een andere, uit de literatuur bekende combinatie van materialen, die voor de vervaardiging van wielen wordt toegepast, omvat geëxpandeerd polypropyleen (EPP), als materiaal van de band, welke band tenminste gedeeltelijk is gecoat met een thermoplastische elastomeer en met polypropyleen (PP) als velgmateriaal.

Ofschoon de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding voor het produceren van objecten toepasbaar is voor een nagenoeg onuitputtelijk scala aan objecten zal in de navolgende beschrijving als voorbeeld worden uitgegaan van het volgens de werkwijze vervaardigen van een wiel.

Het is, ondermeer, een doel van de onderhavige uitvinding wielen met massieve banden te verschaffen welke betere roleigenschappen hebben dan de wielen met massieve banden volgens de stand van de techniek. Tevens omvat de onderhavige vinding een werkwijze voor de vervaardiging van dergelijke wielen.

De onderhavige uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een tweetal figuren. Daarbij toont: - FIG. 1 een perspectivische ploftekening van de onderdelen van een met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding geproduceerde uitvoeringsvorm van een wiel; - FIG. 2 een perspectivisch vooraanzicht van een uit de in FIG. 1 getoonde onderdelen opgebouwd wiel.

In deze beschrijving en in de figuren hebben gelijke of vergelijkbare onderdelen gelijke of vergelijkbare verwijzingscijfers. FIG. 1 is een perspectivische ploftekening welke de onderdelen van een met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding te produceren uitvoeringsvorm van een wiel omvat. In deze uitvoeringsvorm omvatten de onderdelen een band 1, een velg 2 en een loopvlak 3.

De uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding voor de productie van dit wiel omvat de volgende processtappen: A. Het in een matrijs uit geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan, hierna ETPU genoemd, vormen van de band 1. Als uitgangsmateriaal wordt gebruik gemaakt van voorgeëxpandeerde ETPU korrels welke in een holte met de vorm en afmetingen van de band 1 worden gebracht, waarna er lage druk stoom in en tussen de in de matrijs gebrachte ETPU korrels wordt geïnjecteerd. De korrels expanderen hierdoor verder en hechten zich aan elkaar. Vervolgens wordt de matrijs geforceerd gekoeld, bij voorbeeld door het door de matrijs circuleren van water. De gerede band 1 kan daarna worden gelost uit de matrijs. In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt voor het tot de band 1 verwerken van de ETPU korrels gebruik gemaakt van een machine welke is ontwikkeld voor de verwerking van geëxpandeerd polypropyleen (EPP).

Zoals uit FIG. 1 blijkt, omvat deze band 1 een uitsparing op de plaats waar het loopvlak zich normaliter zou bevinden.

B. Het in een 2K ("2 Komponenten") matrijs inleggen van de uit ETPU vervaardigde band 1. Een 2K matrijs biedt de mogelijkheid om in één matrijs tegelijkertijd bij voorbeeld combinaties van harde en zachte kunststoffen en/of twee verschillende kleuren kunststoffen te spuitgieten. Naast de mogelijkheid tot het in één procesgang bewerkstelligen van onderscheidende functionele en esthetische aspecten biedt het toepassen van een 2K matrijs ook kostprijsvoordelen, daar meerdere spuitgiet- en/of montagestappen kunnen worden terug gebracht tot één spuitgietproces.

Na het in de 2K matrijs inleggen van de ETPU band 1 worden tegelijkertijd de velg 2 en het loopvlak 3 tegen de band 1 aangespoten. In een uitvoeringsvorm wordt de velg 2 uit acrylonitril-butadieen-styreen, ook bekend als ABS, vervaardigd en het loopvlak 3 uit thermoplastisch polyurethaan, ook wel TPU genoemd. Hierbij ontstaat er een mechanische en fysische hechting tussen het ETPU en ABS en een chemische hechting tussen het ETPU en het TPU. In tegenstelling tot processen waarbij producten van geschuimde polymeren worden voorzien van een dunne deklaag welke voornamelijk ten doel heeft het uit geschuimde kunststof vervaardigde product in hoofdzaak vocht- of gasdicht te maken of een fraaier uiterlijk te verschaffen, heeft het in de uitsparing in de band 1 gespoten loopvlak 3 van TPU het doel de slijtvastheid van de band te vergroten. Het betreft in dit geval dan ook meer dan een deklaag. In sommige uitvoeringsvormen van een wiel dat met de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is vervaardigd heeft het loopvlak 3 een dikte van circa 2 tot 5 millimeter. De uitvinding voorziet er echter in dat het loopvlak elke gewenste of nuttig geachte dikte kan omvatten.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is de eerste werkwijze voor het met behulp van een 2K matrijs produceren van wielen met massieve banden waarbij gebruik wordt gemaakt van ETPU als materiaal voor de band. Het met behulp van een 2K matrijs vervaardigen van een wiel met een band van geschuimde kunststof is op zich niet nieuw. Echter, geen van de makers van dergelijke wielen volgens de stand van de techniek heeft de inventiviteit getoond om ETPU toe te passen als materiaal voor de band. De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding omvat maatregelen ten behoeve van het handhaven van de vormstabiliteit van het in de 2K matrijs ingelegde uit ETPU vervaardigde onderdeel tijdens het daaropvolgende spuitgieten van de overige onderdelen. Deze maatregelen zullen verder ook worden aangeduid als beheersmaatregelen.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het onder de merknaam Infinergy® door het chemieconcern BASF in de vorm van korrels op de markt gebrachte ETPU gebruikt voor de productie van de band 1.

Dit materiaal wordt ondermeer gekenmerkt door een zeer hoge veerkracht. Bij metingen van de veerkracht conform de 'ball rebound test' volgens ISO 8307, haalt dit materiaal een rebound van meer dan 55%. Dit is significant hoger dan de rebound welke met andere geëxpandeerde schuimsoorten, zoals EPP met een rebound van 30%, EVA met een rebound van 37% en EPE (geëxpandeerd polyethyleen) met een rebound van 50% wordt bereikt. FIG. 2 toont een perspectivisch vooraanzicht van een gebruikmakend van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding geproduceerd wiel, omvattende een band 1 een in de cirkelvormige opening van de band door spuitgieten aangebrachte velg 2 welke langs de buitenomtrek aanligt tegen de binnenomtrek van de band. Tevens toont FIG. 2 dat de in FIG. 1 zichtbare uitsparing langs de buitenomtrek van de band 1 is opgevuld door het in de 2K matrijs in de uitsparing gespoten loopvlak 3.

Een uitvoeringsvorm van een volgens de onderhavige werkwijze geproduceerd wiel waarvan de band ETPU omvat, kenmerkt zich door roleigenschappen welke die van een qua afmetingen en lagering vergelijkbaar wiel dat is voorzien van een luchtband benaderen.

Naast bovengenoemd uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze volgens de uitvinding dat het gebruik van een 2K matrijs omvat, is de werkwijze volgens de uitvinding ook toepasbaar voor andere producten welke één of meer uit ETPU vervaardigde onderdelen omvatten, waarbij de ETPU onderdelen worden ingelegd in een 3K ("3 Komponenten") matrijs voor het tegen of om de ETPU onderdelen spuitgieten van drie verschillende soorten of kleuren kunststof.

De objecten volgens de onderhavige uitvinding kunnen worden gekenmerkt als objecten welke ten minste drie te onderscheiden onderdelen omvatten, waarvan ten minste één onderdeel, ook wel het eerste onderdeel (bijvoorbeeld de band in het voorbeeld van een wiel) genoemd, geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan (ETPU) omvat en waarbij de overige onderdelen een spuitgietbare thermoplastische kunststof omvatten. De volgens de uitvinding toe te passen spuitgietbare thermoplastische kunststoffen zijn geenszins beperkt tot de in het besproken voorbeeld van het wiel genoemde kunststoffen en kunnen elke gewenste en geschikte soort spuitgietbare kunststof omvatten.

Een object volgens de uitvinding wordt daarbij mede gekenmerkt door het feit dat de overige onderdelen door middel van spuitgieten mechanisch, fysisch of chemisch met het ten minste ene uit geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan (ETPU) vervaardigde onderdeel verbonden zijn.

De in deze beschrijving besproken en in de figuren getoonde uitvoeringsvoorbeelden van de werkwijze volgens de uitvinding en van de door toepassing van die werkwijze vervaardigde producten zijn slechts enkele van de vele binnen het kader van de uitvinding mogelijke uitvoeringsvormen en dienen derhalve als niet-limitatief te worden beschouwd.

Claims (9)

1. Een object omvattende ten minste drie te onderscheiden onderdelen, met het kenmerk, dat het object een eerste uit geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan vervaardigd onderdeel omvat waarmee respectievelijk het tweede en derde onderdeel welke elk een spuitgietbare thermoplastische kunststof omvatten door middel van spuitgieten mechanisch, fysisch of chemisch verbonden zijn.

2. Object volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het object een wiel omvat waarbij het eerste onderdeel een uit geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan vervaardigde band (1) en de overige twee onderdelen respectievelijk een velg (2) en een loopvlak (3) omvatten.

3. Object volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de velg (2) acrylonitril-butadieen-styreen omvat.

4. Object volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het loopvlak (3) thermoplastisch polyurethaan omvat.

5. Object volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het loopvlak (3) een dikte heeft van tenminste één millimeter en ten hoogste zes millimeter.

6. Object volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het loopvlak (3) een dikte heeft van tenminste twee millimeter en ten hoogste vijf millimeter.

7. Een werkwijze voor het vervaardigen van een object volgens één of meer van de conclusies 2-6, met het kenmerk, dat de werkwijze de navolgende stappen omvat: het uit geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan produceren van de band (1) welke band langs de buitenomtrek een uitsparing omvat; - het in een 2K of 3K matrijs inleggen van de uit geëxpandeerd thermoplastisch polyurethaan vervaardigde band (1); - het na het in de 2K of 3K matrijs inleggen van de band (1) respectievelijk in hoofdzaak binnen de binnenomtrek van de band spuitgieten van een velg (2) en in de uitsparing langs de buitenomtrek van de band spuitgieten van een loopvlak (3).

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de werkwijze het gebruik van een 3K matrijs omvat waarbij er ten behoeve van of in aanvulling op het spuitgieten van de velg (2) en van het loopvlak (3) meer dan twee soorten kunststof of meer dan twee kleuren kunststof worden toegepast bij het spuitgieten.

9. Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de werkwijze beheersmaatregelen omvat.