DE69906123T2

DE69906123T2 - Endlose vulkanisierte innenbeschichtung für reifen

Info

Publication number: DE69906123T2
Application number: DE69906123T
Authority: DE
Inventors: James Yovichin
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: US7189298B1; WO2000030838A1; AU1608299A; JP2003523288A; JP2002530223A; CA2352237A1; DE69906123D1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung ist auf die Herstellung einer Reifenkomponente gerichtet. Genauer ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden eines vorvulkanisierten Innerliners in der Weise, dass das spätere Verbinden und Vulkanisieren des Innerliners während der balgfreien Fertigung eines Reifens erleichtert wird.

Technischer Hintergrund

Für ein besseres Verständnis der Vorteile und Verbesserungen, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden, folgt eine kurze Diskussion von Reifenbau- und Reifenaufbauprozeduren. Ein Luftreifen wird typischerweise aufgebaut durch Aufbringen verschiedener Komponenten oder Lagen des Reifens als flaches Material auf eine rotierende Reifenaufbautrommel, um einen hohlen, toroidförmigen Rohling oder nicht vulkanisierten Reifen zu bilden. Die Reihenfolge der Aufbringung der Komponenten ist die folgende: Zunächst wird auf die Reifenaufbautrommel ein Innerliner gewickelt; dem Innerliner folgen Karkassenlagen, die eine Reifenverstärkung enthalten, wobei den Karkassenlagen (nicht notwendigerweise in der folgenden Reihenfolge) die Wülste, Kernreiter, Wulstbänder, Seitenwände, Gürtel und Laufstreifen folgen. Die Komponenten werden dann in einer im Stand der Technik wohlbekannten Weise in eine toroidförmige Reifenrohling-Baueinheit expandiert und geformt. Die Reifenrohling-Baueinheit wird anschließend von der Reifenaufbautrommel abgenommen und in eine Formungs- und Vulkanisierungsheizform, die die Form des fertigen Reifens hat, eingesetzt.
Herkömmlicherweise wird die Heizform dicht verschlossen und wird die toroidförmige Reifenrohling-Baueinheit erhitzt und radial nach außen in den Umfangsbereich der Heizform expandiert, indem in einen in der Heizform angebrachten und in der Reifenrohling-Baueinheit angeordneten Vulkanisierungsbalg mit Druck beaufschlagtes Gas oder Fluid eingeleitet wird. Wenn der Vulkanisierungsbalg expandiert, zwingt er den Laufstreifen und die Seitenwände der Reifenrohling-Baueinheit in Kontakt mit den erhitzten Heizformwänden, wodurch die Reifenrohling-Baueinheit in einen vollständig vulkanisierten Reifen geformt und vulkanisiert wird. Während der radialen Expansion der Reifenrohling-Baueinheit in der Formungs- und Vulkanisierungsheizform expandieren die toroidförmigen Lagen radial nach außen bis zu Abmessungen, die über denen der ursprünglichen Reifenrohling-Baueinheit liegen. Daher ist der Balg gewöhnlich aus einem expandierbaren Elastomermaterial wie etwa Butylkautschuk hergestellt, das außerdem dem Dampf oder dem heißen Wasser, das verwendet wird, um den Reifen gegen die Heizformoberfläche zu zwingen, widersteht.
Während der Herstellung von Reifen auf einem Montageband wird der Vulkanisierungsbalg in der Formungs- und Vulkanisierungsheizform periodisch abgenutzt oder fehlerhaft. Die Reifenindustrie hat versucht, den Bedarf an einem bei der Reifenherstellung verwendeten Vulkanisierungsbalg zu beseitigen. Das US-Patent Nr. 4,166,883 offenbart ein Verfahren zum Formen eines vulkanisierten Reifens in einer Heizform ohne Balg. Statt eines Balgs dient der Liner als undurchlässige Schicht. Der Liner wird vulkanisiert oder teilvulkanisiert, um eine dampf und wasserbeständige Oberfläche zu schaffen, bevor der restliche Reifen in einer Heizform vulkanisiert wird. Die Vulkanisation oder Teilvulkanisation wird durch Elektronenbestrahlung erzielt. Wenn eine Teilvulkanisation gewünscht ist, wird der gesamte Liner bis zu einer gewünschten Tiefe vulkanisiert. Die PCT-Veröffentlichung WO 9609161A1 offenbart die Formung eines Reifens durch Vorvulkanisation des Innerliners bis zu einer ausgewählten Tiefe, so dass die vulkanisierte Seite des Innerliners direkt dem normalen heißen Dampf während der Vulkanisation ausgesetzt werden kann.
Das US-Patent Nr. 3,027,289 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Bilden eines Reifens ohne Verwendung eines Aufbaubalgs während des Vulkanisationszyklus. Bei der Formung des Reifens wird ein Streifen aus Elastomermaterial zu einem ringförmigen Band geformt, indem die Enden des Streifens um ein Viertel Zoll überlappt werden und dann nur die überlappten Abschnitte vulkanisiert werden. Das US-Patent Nr. 3,027,289 gibt keine Hinweise auf irgendeine teilweise Vorvulkanisation des Elastomermaterials.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Vorbereitungsverfahren zum Bilden eines Reifen-Innerliners gerichtet. Der Reifen-Innerliner, der auf diese Weise gebildet wird, ist für die Verwendung bei der Bildung eines Luftreifens in einem balgfreien Vulkanisationssystem bestens geeignet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Verfahren für die Herstellung eines Luftreifens unter Verwendung eines balgfreien Vulkanisationssystems gerichtet. Der Reifen wird auf einer zugeordneten Reifenaufbautrommel aufgebaut, indem mehrere Reifenkomponenten auf der Trommel schichtweise angeordnet werden; eine der Komponenten ist ein Innerliner-Streifen. Gemäß der offenbarten Erfindung wird der Innerliner- Streifen mit vorvulkanisierten Bereichen gebildet. Die vorvulkanisierten Bereiche werden durch Vulkanisation des Innerliner-Streifens in einem oder in mehreren Bereichen zwischen den Enden des Streifens gebildet.
Der Streifen wird auf die Reifenaufbautrommel aufgebracht, wobei die Enden miteinander verbunden und vulkanisiert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Innerliner- Streifen aus einem ununterbrochenen Streifen aus Elastomermaterial gebildet, wobei der ununterbrochene Streifen an vorgegebenen Stellen nicht vulkanisiert ist. Der ununterbrochene Streifen wird dann zerschnitten, um einen Innerliner-Streifen mit vorvulkanisierten Zwischenbereichen zu bilden. Die nicht vulkanisierten vorgegebenen Stellen können sich unter irgendeinem Winkel in bezug auf die Seitenkante des ununterbrochenen Streifens über die Breite des ununterbrochenen Streifens erstrecken. Die nicht vulkanisierten vorgegebenen Stellen können sich auch längs der Seitenkanten des ununterbrochenen Streifens befinden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besitzt die vorgegebene nicht vulkanisierte Stelle dann, wenn sie sich über die Breite des ununterbrochenen Streifens erstreckt, eine Breite, die mit der folgenden Gleichung in Übereinstimmung ist und gleich zweihundert Prozent oder weniger des Wertes der folgenden Gleichung beträgt: 1 = t/tan(β); wobei 1 = minimale Länge der vorgegebenen nicht vulkanisierten Stelle, t = durchschnittliche Dicke des ununterbrochenen Streifens und β = vorgegebener Schneidwinkel.
Außerdem wird ein Luftreifen, der in einer balgfreien Vulkanisationsbaueinheit gebildet wird, offenbart. Der Reifen wird auf einer zugeordneten Aufbautrommel durch schichtweises Anordnen mehrerer Reifenkomponenten gebildet, wobei eine Komponente ein Innerliner-Streifen ist. Der Innerliner-Streifen ist mit vorvulkanisierten Bereichen ausgebildet. Die vorvulkanisierten Bereiche werden durch Vulkanisieren des Innerliner- Streifens in einem oder in mehreren Bereichen zwischen den Enden des Streifens gebildet. Der Streifen wird auf die Reifenaufbautrommel aufgebracht und die Enden werden miteinander verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt des offenbarten Luftreifens erstreckt sich die Innerliner-Verbindung unter einem radialen Winkel über die innere Oberfläche des Reifens.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prozesses für die Schaffung eines vorvulkanisierten Innerliners für die Luftreifenmontage ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Rotationsvulkanisationstrommel ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Rotationsvulkanisationstrommel ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Rotationsvulkanisationstrommel ist; und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer vereinfachten Aufbautrommel mit einem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gebildeten Innerliner-Streifen ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung

In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen lediglich dem Zweck der Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und nicht dem Zweck ihrer Beschränkung dienen, ist Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Prozesses für die Formung eines Luftreifens. In einer Ausführungsform der Erfindung bilden die in Fig. 1 stichwortartig angegebenen Schritte einen ununterbrochenen Prozess, in dem eine Kalandriervorrichtung verwendet wird, um einen ununterbrochenen Streifen aus Elastomermaterial zu bilden, der zu den Vulkanisationsmitteln transportiert wird. Nach dem Vulkanisieren wird das Elastomermaterial auf eine Reifenaufbautrommel gewickelt, um einen vorvulkanisierten Innerliner zu bilden. Die Luftreifenbaueinheit wird dann in herkömmlicher Weise aufgebaut und in einer Formungs- und Vulkanisationsform angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elastomermaterial Naturkautschuk, obwohl auch ein Mehrkomponentenmaterial verwendet werden könnte.
Die Kalandriervorrichtung, die für die Bildung des ununterbrochenen Streifens aus Elastomermaterial verwendet wird, kann einer Vorrichtung ähnlich sein, die in dem US-Patent Nr. 5,762,740 gezeigt und beschrieben ist. In einer Ausführungsform, die durch das US-Patent Nr. 5,762,740 offenbart ist, enthält die Kalandriervorrichtung eine Kalandrierbaueinheit mit einer ersten Kalanderwalze und einer zweiten Kalanderwalze. Die erste Kalanderwalze enthält eine Profilformungsoberfläche. Die Kalandriervorrichtung enthält Ausgabemittel zum Ausgeben von Elastomermatetrial zum Walzenspalt zwischen der ersten und der zweiten Kalanderwalze. Die bevorzugte Ausführungsform enthält ferner Transportmittel zum Abtransportieren des gebildeten ununterbrochenen Streifens von der Kalandrierbaueinheit. Der ununterbrochene Streifen aus Elastomermaterial kann auch mit anderen bekannten herkömmlichen Kalandrierprozessen gebildet werden.
Bei der Bildung des ununterbrochenen Materialstreifens kann das Material mit einer definierten Kontur gebildet werden, wie sie durch die Vorrichtung des US-Patents Nr. 5,762,740 gebildet wird, oder ein flaches Profil besitzen. Weiterhin kann der Streifen wie oben erwähnt ein Mehrkomponentenmaterial sein, das durch Koextrusion mehrerer Schichten miteinander oder Kalandrieren mehrerer Schichten miteinander gebildet wird. Das besondere Querschnittsprofil, das Maß und die Anzahl von Schichten in dem ununterbrochenen Materialstreifen hängt von Faktoren wie etwa vom Reifentyp, in dem der Innerliner verwendet wird, und von den Entwurfsspezifikationen für den zu fertigenden Reifen ab.
Wenn der ununterbrochene Streifen aus Elastomermaterial gebildet worden ist, wird er zu den Vulkanisationsmitteln transportiert, um teilweise vulkanisiert zu werden. In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform der Vulkanisiationsmittel allgemein, ohne jegliche Darstellung von Mitteln für die Erzielung der Teilvulkanisation, gezeigt. Das Vulkanisationsmittel ist eine Rotationsvulkanisationseinheit 10, die eine beheizte Vulkanisationstrommel 12, einen Vulkanisationsriemen 14 und Riemenunterstützungsrollen 16 umfasst. Die beispielhafte Rotationsvulkanisationseinheit ist um der Einfachheit willen mit zwei Rollen 16 gezeigt, der Fachmann bevorzugt jedoch die Verwendung von wenigstens drei Rollen, um zu verhindern, dass der Riemen 14 an sich selbst reibt, wenn er durch den Vulkanisationspfad läuft. Der Vulkanisationsriemen 14 wird eng gegen die Vulkanisationstrommel 12 gehalten, um auf den ununterbrochenen Streifen aus Elastomermaterial einen Vulkanisationsdruck auszuüben. Wenn sich die Trommel 12 in der gezeigten Richtung dreht, bewegt sich der Riemen 14 in der gleichen Richtung und wird durch die Riemenunterstützungsrollen 16, die eine Kombination aus angetriebenen und nicht angetriebenen Rollen sein können, angetrieben. Das unbehandelte Elastomermaterial tritt in die Rotationsvulkanisationseinheit 10 an einer ersten Öffnung 18 zwischen der Trommel 12 und dem Vulkanisationsriemen 14 ein, während vulkanisiertes Elastomermaterial die Rotationsvulkanisationseinheit 10 an einer zweiten Öffnung 19 zwischen der Trommel 12 und dem Vulkanisationsriemen 14 verläßt. Wenn sich Elastomermaterial durch die Rotationsvulkanisationseinheit 10 bewegt, wirken die von der Trommel zugeführte Wärme und der durch den Vulkanisationsriemen 14 ausgeübte Druck in der Weise, dass der ununterbrochene Materialstreifen vulkanisiert. Wenn die gewünschte Vulkanisation erfolgt ist, wird der ununterbrochene Materialstreifen abgeschnitten, um einen Innerliner-Streifen mit gegenüberliegenden nicht vulkanisierten oder unbehandelten Kanten zu bilden.
Wenn der ununterbrochene Materialstreifen zu einem Reifen-Innerliner geformt wird, der in einem balgfreien Fertigungsverfahren hergestellt werden soll, muss der Materialstreifen zu einem Zeitpunkt während des anfänglichen Reifenaufbauprozesses abgeschnitten werden, um Innerliner- Streifen für die Verbindung der Kanten zu bilden und somit eine toroidförmige Komponente zu bilden. Gemäß der offenbarten Erfindung wird ein ununterbrochener Streifen aus Elastomermaterial teilvulkanisiert, um die Verbindung des Materials zu erleichtern und somit die erforderliche toroidförmige Komponente zu bilden. Hierzu wird die Vulkanisationstrommel 12 sowohl mit Heiz- als auch mit Kühlungszonen versehen, um in dem ununterbrochenen Materialstreifen Übergangsabschnitte zwischen vulkanisierten und unbehandelten Zuständen zu schaffen, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
In einer Ausführungsform der Rotationsvulkanisationseinheit 10 besitzt die Trommel 12 Kühlungszonen 20, die sich an bestimmten Stellen über die Breite der Trommel 12 erstrecken, wie in Fig. 3 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform besitzt der ununterbrochene Streifen aus elastomerem Material 22 eine Breite, die etwa gleich der Breite der zu bildenden Innerliner-Komponente ist. Die Kühlungszonen 20 sind längs des Umfangs der Trommel 12 in gleichen Abständen gebildet. Der ununterbrochene Streifen 22 aus Elastomermaterial tritt in die Rotationsvulkanisationseinheit 10 am Eintrittspunkt 18 ein, bewegt sich zwischen der Vulkanisationstrommel 12 und dem Vulkanisationsriemen 14 und verläßt die Einheit 10 am Austrittspunkt 19. Das Material 22 wird mit Ausnahme von vorgegebenen Abschnitten 24, die an die Kühlungszonen 20 angrenzen, vulkanisiert, wenn sich das Material 22 durch die Einheit 10 bewegt. Der teilweise vulkanisierte ununterbrochene Materialstreifen 22 wird dann in vorgegebenen nicht vulkanisierten Abschnitten 24 abgeschnitten, um diskrete Streifen 28 (siehe Fig. 5) mit gegenüberliegenden nicht vulkanisierten Enden 30 und einem Zwischenbereich 32 zu bilden, die anschließend miteinander verbunden werden, um die toroidförmige Innerliner- Reifenkomponente zu bilden.
Zum Zweck der Erläuterung besitzt die Trommel 12 vier gleichmäßig beabstandete Kühlungszonen 20. Die Trommel 12 kann je nach zulässigem Trommeldurchmesser nur eine einzige Kühlungszone 20 oder soviel wie möglich besitzen. Die Anzahl der Kühlungszonen 20 auf der Trommel 12, der Umfang der Vulkanisationstrommel 12, die in der Rotationsvulkanisationseinheit herrschenden Vulkanisationsbedingungen und der Umfang der aus den ununterbrochenen Streifen 22 aus Elastomermaterial zu bildenden toroidförmigen Komponenten sind miteinander in Beziehung stehende Faktoren, die die Konfiguration der Vulkanisationstrommel 12 und der Kühlungszonen 20 bestimmen. Der Umfang der Trommel 12 kann durch Multiplizieren des Umfangs der zu bildenden Innerliner-Komponente zuzüglich der doppelten Verbindungslänge mit einer ganzen Zahl bestimmt werden; die ganze Zahl ist gleich der Anzahl der Kühlungszonen 20. Diese Beziehung ist durch die folgende Gleichung gegeben:
Dc = (Tc + 2Lc) · n
wobei Dc der Trommelumfang ist, Tc der Umfang der toroidförmigen Komponente ist, Lc die Länge der Kühlungszone 20 ist und n die Anzahl der Kühlungszonen 20 ist. Da der ununterbrochene Streifen 22 aus Elastomermaterial nicht vulkanisiert in die Trommel 12 eintritt und die Trommel 12 mit Ausnahme der absichtlich nicht vulkanisierten oder unbehandelten Abschnitte 24 vulkanisiert verläßt, muß der Umfang der Trommel 12 ausreichend groß sein, damit die Vulkanisation des ununterbrochenen Materialstreifens 22 unter den in der Rotationsvulkanisationseinheit 10 herrschenden Bedingungen, d. h. bei gegebenem Riemendruck, gegebener Vulkanisationstemperatur und gegebener Trommelgeschwindigkeit, möglich ist. Diese Bedingungen werden so eingestellt, dass die erforderliche Vulkanisation erzielt wird, wobei es innerhalb des Bereichs des Wissens des Fachmanns liegt, die optimalen Bedingungen für jeden in der Rotationsvulkanisationseinheit 10 zu vulkanisierenden ununterbrochenen Streifen 22 zu bestimmen. Diese Bedingungen können auch in Abhängigkeit von den Eigenschaften der vulkanisierten Lage 22, d. h. vom Lagenmaß, irgendwelchen unterschiedlichen Konturen und von der Zusammensetzung der Lage 22 unterschiedlich sein.
Die Kühlungszonen 20 können auch unter einem nicht rechten Winkel über die Vulkanisationstrommel 12 ausgebildet sein. Bei einer solchen Konstruktion liegen die obigen Beziehungen noch immer vor und bestimmen die Trommelkonfiguration. Eine solche schräge Orientierung der Kühlungszone 20 ergibt schließlich nach dem Durchschneiden, jedoch vor dem Verbinden, einen Innerliner-Streifen mit einer Parallelogrammkonfiguration. Eine solche Konfiguration ermöglicht eine Innerliner-Verbindung, die sich schräg über die innere Oberfläche des Reifens erstreckt, und ordnet potentielle Belastungspunkte in den Schulterbereichen an unterschiedlichen Stellen des Umfangs des Reifens an.
Die Breite der Kühlungszone 20, die auf der Trommel 12 ausgebildet ist, hängt von dem verwendeten Kühlungsverfahren und von der gewünschten Breite des nicht vulkanisierten Abschnitts 24 des ununterbrochenen Streifens 22 aus Elastomermaterial ab. Die Kühlungszone 20 kann durch Bilden eines vertieften Abschnitts in der Trommeloberfläche gebildet sein. Wenn die Kühlungszone 20 so ausgebildet ist, unterliegt das Elastomermaterial 22 dann, wenn sich der ununterbrochene Streifen aus Elastomermaterial 22 über die Kühlungszone 20 bewegt, keinem direkten Wärmeeintrag. Da die Wärme, die durch die übrige Trommel 12 auf den ununterbrochenen Streifen aus Elastomermaterial 22 angewendet wird, beginnen kann, die Abschnitte 24, die absichtlich nicht vulkanisiert bleiben sollen, zu vulkanisieren, muss die vertiefte Kühlungszone mit einer Breite ausgebildet werden, die größer als die Breite der absichtlich nicht vulkanisierten Abschnitte 24 ist.
Die Kühlungszonen 20 können auch aus Materialien gebildet sein, die andere thermische Eigenschaften als der übrige Abschnitt der Trommel 12 besitzen. Solche Materialien sollten kühler als der übrige Abschnitt der Trommel 12 bleiben können. Andere Verfahren zum Bilden von Kühlungszonen 20 sind für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich.
Ein alternatives Verfahren zum Bilden der Kühlungszonen 20 auf der Oberfläche der Trommel 12 besteht darin, zwischen der Trommel 12 und dem Elastomermaterial 22 einen Stab einzusetzen, der verhindert, dass die Wärme der Trommel 12 das Elastomermaterial 22 vulkanisiert. Der Stab sollte aus einem Material gebildet sein, das seine Temperatur nicht ohne weiteres erhöht. Wenn das Elastomermaterial 22 die Rotationsvulkanisationseinheit 10 verläßt, werden die Kühlstäbe entweder erneut zwischen die Trommel 12 und den eintretenden Materialstreifen 22 eingesetzt oder vorübergehend beiseite gelegt, um ihre Temperatur wieder auf Umgebungstemperatur abzusenken.
Wie oben erwähnt worden ist, hängt die Breite der Kühlungszone 20 auch von der gewünschten Breite des nicht vulkanisierten Abschnitts des ununterbrochenen Streifens aus Elastomermaterial 22 ab. Außerdem hängt die Breite der Kühlungszone 20 vom Verbindungsverfahren ab, das verwendet wird, wenn die durchgeschnittenen Streifen 28 zu einer toroidförmigen Komponente geformt werden. Falls der zu formende Innerliner durch Überlappungsverbindung gebildet werden soll, sollte die Breite des nicht vulkanisierten Abschnitts 24 wenigstens gleich der doppelten Länge der Verbindung sein, so dass das Durchschneiden in der Mitte des nicht vulkanisierten Abschnitts 24 des ununterbrochenen Streifens 22 einen Innerliner-Streifen 28 ergibt, bei dem die nicht vulkanisierten Enden 30 gleiche Breite besitzen.
Der ununterbrochene Materialstreifen 22 kann auch unter einem Winkel abgeschnitten werden, um eine angewinkelte Überlappungsverbindung zu schaffen. Bei dieser Verbindungstechnik werden die nicht vulkanisierten Abschnitte 24 unter einem Verbindungswinkel β in Bezug auf die Materialoberfläche, der im Bereich von 0º bis 85º liegt und am stärksten bevorzugt wenigstens 80º beträgt, abgeschnitten. Die Breite des nicht vulkanisierten Abschnitts 24 ist wenigstens gleich der folgenden Gleichung:
l = t/tan(β)
wobei l = minimale Länge des nicht vulkanisierten Bereichs,
t = durchschnittliche Dicke des ununterbrochenen Streifens 22 und
β = vorgegebener Schneidwinkel. Es hat sich herausgestellt, dass das Vorsehen eines Verbindungswinkels von wenigstens 80º einen großen Oberflächenbereich für die Verbindung schafft, der Vorteile gegenüber Stoßverbindungen oder Verbindungen, die mit kleineren Oberflächenbereichen erzielt werden, bietet.
Die Kühlungszonen 20', die auf der Vulkanisationstrommel 12 gebildet sind, können auch längs der Außenkanten der Vulkanisationstrommel 12 gebildet sein, wie in Fig. 4 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist die Breite des ununterbrochenen Materialstreifens 22, der der Rotationsvulkanisationseinheit 10 zugeführt wird, etwa gleich dem Umfang entweder des zu bildenden Innerliner-Rings oder der Reifenaufbautrommel 26. Der ununterbrochene Materialstreifen 22 wird in einer Weise, die der oben beschriebenen im wesentlichen ähnlich ist, teilweise vulkanisiert. Nach dem Schneiden über die Breite des ununterbrochenen Materialstreifens 22 wird der Innerliner-Streifen 28 gedreht, um die nicht vulkanisierten Kanten 30 für die Verbindung zusammen zu führen und somit die toroidförmige Innerliner-Komponente zu bilden.
Die Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Trommel 12 ist für die Bildung von Innerlinern, die eine gleichmäßige Dicke besitzen, besser geeignet. Falls der Innerliner über die Breite der endgültigen toroidförmigen Innerliner- Komponente ein veränderliches Profil haben soll, ist die in Fig. 3 gezeigte Trommel 12 besser geeignet, weil das Außenprofil der Trommel 12 und der Vulkanisationsriemen 14 so geformt werden können, dass es jedem gewünschten veränderlichen Innerliner-Profil entspricht, etwa jenem, das in dem US-Patent 5,762,740 offenbart ist.
Wie oben erwähnt wurde, wird der ununterbrochene Streifen 22, nachdem er in der Rotationsvulkanisationseinheit 10 teilweise vulkanisiert worden ist, abgeschnitten, um Innerliner-Streifen 28 zu bilden. Die nicht vulkanisierten Abschnitte 24' längs der Kanten der Streifen werden dann für die Verbindung vorbereitet. Falls der Innerliner-Streifen 28 mit Überlappung verbunden werden soll, könnte es sein, dass eine Kantenvorbereitung nicht erforderlich ist. Falls jedoch eine angewinkelte Überlappungsverbindung gewünscht ist, müssen die Kanten 24', 30 durch Zuschneiden der Kanten 24', 30 in der Weise, dass sie den gewünschten Winkel besitzen, vorbereitet werden. Wie oben liegt der Verbindungswinkel β im Bereich von 0º bis 85º und am stärksten bevorzugt bei wenigstens 80º.
Die Kühlungszonen 20' längs der Kanten der Vulkanisationstrommel 12 können ähnlich wie die oben diskutierten seitlichen Kühlungszonen 20 ausgebildet sein. Die Kantenkühlungszonen 20' können durch Bilden eines vertieften Abschnitts in der Trommeloberfläche gebildet sein. Wenn die Kühlungszone 20' so ausgebildet ist, unterliegen die Kanten des Materials 24' dann, wenn sich der ununterbrochene Streifen aus Elastomermaterial 22 durch die Einheit 10 bewegt, keinem direkten Wärmeeintrag. Da die Wärme, die durch die restliche Trommel 12 in den ununterbrochenen Streifen aus Elastomermaterial 22 eingebracht wird, beginnen kann, die Abschnitte 24', die absichtlich nicht vulkanisiert werden sollen, zu vulkanisieren, sollte die herabgestufte Kühlungszone mit einer Breite ausgebildet werden, die größer als die Breite der absichtlich nicht vulkanisierten Abschnitte 24' ist.
Die Kühlungszonen 20' können auch aus Materialien gebildet sein, die andere thermische Eigenschaften als der restliche Abschnitt der Trommel 12 haben. Solche Materialien sollten kühler als der restliche Abschnitt der Trommel 12 bleiben können. Andere Verfahren zum Bilden von Kühlungszonen 20' sind für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich.
Eine alternative Konstruktion zu der offenbarten Rotationsvulkanisationseinheit 10 ist die Verwendung einer herkömmlichen Etagenpresse, die so abgewandelt ist, dass sie Kühlungszonen 20, 20' besitzt, um die erfindungsgemäße selektive Vulkanisation zu erzielen. Die Kühlungszonen 20, 20' können entweder als in Querrichtung verlaufende oder in Querrichtung schräg verlaufende Kühlungszonen oder aber als Kantenkühlungszonen wie oben offenbart ausgebildet sein.
Eine Alternative zu den Kühlungszonen 20' längs der Kanten der Vulkanisationstrommel 12 oder der Etagenpresse besteht darin, die Innerliner- Streifen aus einem modifizierten ununterbrochenen Streifen aus Elastomermaterial 22 zu bilden. Wenn das Elastomermaterial 22 gebildet wird, können die Kantenabschnitte des ununterbrochenen Streifens 22 mit einem langsamer vulkanisierenden Körper als der Mittelabschnitt des ununterbrochenen Streifens 22 verbunden werden. Die Grundbestandteile des Verbundes, der die Kanten- und Mittelabschnitte des ununterbrochenen Streifens umfasst, sind gleich gewählt. Durch die Verwendung eines langsamer vulkanisierenden Körpers an den Kanten müssen weder die Trommel 12 noch die Etagenpresse in irgendeinem der oben diskutierten Verfahren abgewandelt werden.
Eine Ausführungsform, die auf alle der oben offenbarten Verfahren für die Bildung einer selektiv vulkanisierten Innerliner-Lage anwendbar ist, besteht darin, für den vulkanisierten Abschnitt der ununterbrochenen Lage die ununterbrochene Lage nur bis zu einer ausgewählten Tiefe zu vulkanisieren. Dies ergibt eine ununterbrochene Lage mit ausgewählten nicht vulkanisierten Bereichen 24, 24', während die restliche Lage eine vulkanisierte Seite und eine nicht vulkanisierte Seite hat. Nach dem Zerschneiden des ununterbrochenen Streifens 22 in ausgewählte Innerliner-Streifen 28 wird die vulkanisierte Seite angrenzend an die Aufbautrommel 26 angeordnet, während die nicht vulkanisierte Seite so angeordnet wird, dass sie nach außen weist, um sie vorzubereiten, damit sie an die erste Karkassenschicht angrenzt, die auf die Trommel 26 aufgebracht wird.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines vorvulkanisierten Innerliners im Reifenformungsprozess, um den Bedarf an einem aufblasbaren Balg in einer zugeordneten Reifenformungs- und Reifenvulkanisierungsheizform zu beseitigen. In einer beispielhaften Beschreibung des Aufbaus einer Reifenbaueinheit auf einer Reifenaufbautrommel 26 wird der abgeschnittene Innerliner-Streifen 28 um die Aufbautrommel 26 gewickelt, wie in Fig. 5 gezeigt ist (die Aufbautrommel 26 ist zu Erläuterungszwecken vereinfacht worden). Die nicht vulkanisierten Kanten 30 des Innerliners werden miteinander verbunden und vulkanisiert, um den ununterbrochenen Innerliner zu bilden. Dann wird eine Körperlage über dem Innerliner auf die Trommel 26 geführt, abgeschnitten und auf sich selbst geheftet, wie dies auf dem Gebiet des Reifenaufbaus typischerweise geschieht. Je nach Bedarf werden zusätzliche Karkassenlagen, gefolgt von den Reifenwülsten, Kernreitern, Wulstbändern, Seitenwänden, Gürteln und einer Reifenlaufstreifenlage, hinzugefügt. Die meisten Karkassenmaterialien mit Ausnahme des Innerliners umfassen unbehandelten, nicht vulkanisierten Kautschuk und können durch irgendwelche herkömmlichen Techniken und Mittel aneinander geheftet werden. Die Aufbautrommel 26 wird in üblicher Weise verwendet, um eine toroidförmige, unbehandelte Reifenbaueinheit zu schaffen, die dann abgenommen und einer Formungs- und Vulkanisationsheizform zugeführt wird.
Die Formungs- und Vulkanisationsheizform erfordert vorzugsweise nicht die Verwendung eines Vulkanisationsbalgs, um den vollständigen Luftreifen zu bilden. Die Heizform ist in irgendeiner herkömmlichen Weise konstruiert und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Der vulkanisierte Innerliner, der mit der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben geformt wird, bildet die innere Oberfläche der Reifenbaueinheit und ist für mit Druck beaufschlagtes Gas, für Dampf oder für heißes Wasser undurchlässig. Das mit Druck beaufschlagte Gas, der Dampf oder das heiße Wasser werden in die Form eingeleitet, um in der Reifenbaueinheit einen ausreichenden Druck aufzubauen, um sie gegen die Formwand und den Innerliner gegen die Reifenkarkasse zu pressen, um in dem Laufstreifenabschnitt ein Laufstreifenprofil zu bilden und um irgendwelche gewünschten Kennungs- und Hinweismarkierungen auf der Reifenoberfläche zu bilden. Die Reifenbaueinheit wird dann vulkanisiert und aus der Heizform in Form eines vollständigen Reifens entnommen. Während dieses Prozesses wird der Innerliner in seine endgültige Toroidform gedehnt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung eines Luftreifen-Innerliners, der fertigungsfreundlicher ist, weil der Innerliner nicht zu einer Röhre ausgebildet wird, bevor er auf die Aufbautrommel 26 aufgebracht wird, wie dies herkömmlicherweise der Fall ist. Wenn der ununterbrochene Streifen ferner mit nicht vulkanisierten Kanten 24' gebildet wird, kann die ununterbrochene Innerliner-Lage 22 für viele verschiedene Reifengrößen verwendet werden, wobei der endgültige Durchmesser des gebildeten Innerliner-Streifens 28 davon abhängt, wie viel des ununterbrochenen Streifens 22 für den Innerliner abgeschnitten wird.

Claims

1. Verfahren für die Fertigung eines Luftreifens unter Verwendung einer balgfreien Vulkanisation, das umfasst: Aufbauen eines Reifens auf einer zugeordneten Reifenaufbautrommel durch schichtweises Anordnen mehrerer Reifenkomponenten auf der Trommel, wobei eine Komponente ein Innerliner-Streifen (28) ist, und Vulkanisieren des Reifens in einer zugeordneten Formungs- und Vulkanisationsheizform, wobei der Innerliner-Streifen (28) mit vorvulkanisierten Bereichen (32) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Innerliner-Streifen (28) in einem oder in mehreren Bereichen (32) zwischen den Enden (30) des Streifens (28) vulkanisiert wird, um die vorvulkanisierten Bereiche (32) zu bilden, bevor der Innerliner-Streifen (28) auf die Reifenaufbautrommel (26) aufgebracht wird,

- der Streifen (28) auf die Aufbautrommel (26) aufgebracht wird und

- die Enden (30) des Streifens (28) miteinander verbunden werden.

2. Verfahren für die Fertigung eines Luftreifens nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist dass der Innerliner-Streifen (28) aus einem ununterbrochenen Streifen aus Elastomermaterial (22) gebildet wird, wobei der ununterbrochene Streifen (22) an vorgegebenen Stellen (24, 24') nicht vulkanisiert wird und dann durchgeschnitten wird, um den Innerliner-Streifen (28) mit dazwischen vorhandenen vorvulkanisierten Stellen (32) zu bilden.

3. Verfahren für die Fertigung eines Luftreifens nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die vorgegebenen nicht vulkanisierten Stellen (24) über die Breite des ununterbrochenen Streifens (22) erstrecken.

4. Verfahren für die Fertigung eines Luftreifens nach Anspruch 3, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die vorgegebenen nicht vulkanisierten Stellen (24) über die Breite des ununterbrochenen Streifens (22) in Bezug auf die Seitenkanten des ununterbrochenen Streifens (22) unter einem nicht rechten Winkel erstrecken.

5. Verfahren für die Fertigung eines Luftreifens nach Anspruch 3, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der ununterbrochenen Streifen (22) an den vorgegebenen nicht vulkanisierten Stellen (24) unter einem Winkel durchgeschnitten wird, um die Enden (30) des Innerliner-Streifens zu bilden, wobei jede vorgegebene nicht vulkanisierte Stelle (24) eine Breite besitzt, die wenigstens gleich der folgenden Gleichung ist:

l = t/tan(β)

wobei l = minimale Länge der vorgegebenen nicht vulkanisierten Stelle (24), t = durchschnittliche Dicke des ununterbrochenen Streifens (22) und β = vorgegebener Schneidwinkel in Bezug auf die Materialoberfläche.

6. Verfahren für die Fertigung eines Luftreifens nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass die vorgegebenen nicht vulkanisierten Stellen (24) längs der Seitenkanten des ununterbrochenen Streifens aus Elastomermaterial (22) gebildet werden.