DE69420685T2

DE69420685T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von vulkanisierten Gummioberflächen vor dem Kleben

Info

Publication number: DE69420685T2
Application number: DE69420685T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie Courel; Denis Schruoffeneger; Serge Solignac
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2014-12-10
Also published as: CN1111564A; JPH07195364A; US6302984B1; US5944925A; US5759322A; EP0659544A1; US6015468A; FR2714070A1; DE69420685D1; BR9405160A; ES2136694T3; TW340818B; JP3722859B2; EP0659544B1

Description

Die Erfindung betrifft das Kleben von Gummimaterialien und mehr im einzelnen die Verfahren zum Behandeln der Oberflächen von vulkanisierten Gummimaterialien vor der Verklebung, die Bestandteile von Reifen sind.
Das Runderneuern eines Reifens besteht darin, seine Außenschicht abzulösen, d. h. das, was von der abgenutzten Lauffläche übrigbleibt, durch einen Abtragevorgang abzuheben, und dann eine neue Lauffläche aufzubringen. Die Runderneuerung erfordert es, eine gute mechanische Verbindung zwischen den Materialien des Scheitels des genannten Reifens und der neuen Lauffläche herzustellen, ob sie nun vorvulkanisiert ist oder nicht.
Man verwirklicht üblicherweise diese mechanische Verbindung dadurch, daß man zwischen dem Scheitel und der neuen Lauffläche einen nicht-vulkanisierten Verbindungsgummi einlegt. Demzufolge muß man, wenn man eine Runderneuerung mit einer vorvulkanisierten Lauffläche durchführt, eine hervorragende Verklebung einerseits zwischen dem Verbindungsgummi (der nicht-vulkanisiert ist) und andererseits den Materialien des Scheitels sowie den neuen Laufflächen erzielen (die vulkanisiert sind).
In gleicher Weise ist bei der Reparatur eines Reifens eine hervorragende Verklebung zwischen den Materialien der beschädigten Zonen zu erzielen, nachdem man ihre unbrauchbar gewordenen Teile entfernt hat, sowie einem Reparaturmaterial, das nicht-vulkanisiert ist und das von einem vulkanisierten Verstärkungsteil oder "Flicken" begleitet ist.
Um diese guten Verklebungen zu erzielen, ist es insbesondere notwendig, daß die Oberflächen der vulkanisierten Materialien sauber sind, daß ihre oxidierten oder schadhaft gewordenen Oberflächenpartikel abgehoben werden, daß sie eine geeignete Rauheit aufweisen, und daß die Herstellung der Berührung mit dem nicht-vulkanisierten Material unter guten Bedingungen vorgenommen wird, insbesondere unter einem geeigneten Auftrageandruck.
Im Fall der Runderneuerung von Reifen kann die Abtragung, die dazu bestimmt ist, das, was von der Lauffläche noch übrig ist, abzutragen, auf mehrere Weisen durchgeführt werden. Ein erstes Verfahren besteht darin, eine "Karde" zu verwenden. Eine solche Maschine benutzt als abtragendes, drehbares Werkzeug eine Gruppe von Metallscheiben, die abtragende Zähne an ihren Außenumfängen aufweisen, wobei diese Scheiben senkrecht zu einer gemeinsamen Drehachse zusammengebaut sind. Die Kardierung gestattet es, das, was von der abgenutzten Lauffläche übrigbleibt, abzuheben und so den Scheitel der Karkasse auf das gewünschte geometrische Profil zu verbringen, während man gleichzeitig der Gummioberfläche eine für die letztliche Verklebung geeignete Rauhigkeit mitteilt. Ein Beispiel der geeigneten Rauhigkeit wird durch die Bezugstafeln gegeben, die für die Runderneuerung und die Reparatur von Reifen von der Rubber Manufacturers Association hergestellt werden. Diese Abtragung durch Kardierung ist einfach und wirksam und wird sehr häufig benutzt. Sie weist indessen die Nachteile auf, daß sie eine kräftige Erwärmung der Gummioberfläche mit sich bringt, die sie beeinträchtigen kann, daß sie zahlreiche Rückstände von Gummimaterialien erzeugt, die durch Saugwirkung zu entfernen sind, und daß sie schwierige Arbeitsbedingungen für das Personal aufgrund der Emission infolge von Lärm und aufgewirbeltem Gummistaub bietet.
Ein anderes Verfahren besteht darin, das, was von der abgenutzten Lauffläche übrigbleibt, mit Messern kalt oder warm abzulösen, aber nach dieser Abtragung sind die erhaltenen Gummiflächen glatt, was eine abschließende Tätigkeit des Bürstens oder Kardierens erfordert, um die experimentell notwendige Rauheit für eine Verläßlichkeit der Verklebung zu erzeugen.
Eine kritische Zone der mechanischen Verbindung zwischen dem Scheitel des Reifens und der neuen Lauffläche ist die, die an den seitlichen Rändern der genannten neuen Lauffläche gelegen ist. Nach der Geometrie der benutzten Lauffläche eines flachen Bandes, eines Bandes mit Lappen, eines gewölbten Bandes usw. sind die seitlichen Ränder oder Lappen oder "Flügel" mit den Rändern des Scheitels oder den Schultern des Reifens verbunden. Diese Zone ist mechanisch während des Abrollens stark belastet, und man hat festgestellt, daß jeder Verklebungsfehler das Auftreten und dann die Ausbreitung von Rissen herbeiführt. Diese Risse können sich dann längs der Übergangsflächen zwischen dem Verbindungsgummi und dem Scheitel oder der Lauffläche ausbreiten, und sie können auch sogar unmittelbar in die Materialien des Scheitels oder der Schultern eindringen.
Die Erfindung hat ein Verfahren zum Runderneuern von Reifen zum Gegenstand, das einen Schritt der Behandlung der vulkanisierten Gummioberflächen vor der Verklebung umfaßt, der es gestattet, diese Flächen zu reinigen und eine geeignete Rauheit für eine hervorragende Verklebung zu erzeugen, ohne daß es notwendig wäre, einen Kardierungs- oder Bürstvorgang durchzuführen.
Die Anwendung dieses Behandlungsschrittes bei der Instandsetzung von Reifen, bei der Herstellung von vorvulkanisierten Laufflächen sowie bei der Herstellung von neuen Reifen bildet einen anderen Gegenstand der Erfindung.
Im Fall der Runderneuerung ist es ein besonderes Ziel der Erfindung, eine hervorragende Verklebung in der Zone durchzuführen, die zwischen den beiden seitlichen Rändern der neuen Lauffläche und dem Scheitel oder den Schultern gelegen ist.
Man versteht unter "Reifenkarkasse" entweder einen Reifen, der gelaufen ist und bei dem die Reste der abgenutzten Lauffläche durch einen Abtragungsvorgang entfernt wurden, oder einen neuen, vulkanisierten Reifen, dem nur die Lauffläche fehlt.
Der Behandlungsschritt der vulkanisierten Gummiflächen vor der Verklebung weist erfindungsgemäß die Erzeugung der Rauheit der Fläche und die Entfernung von schadhaften Oberflächenpartikeln durch Anwendung eines Hochdruck-Wasserstrahls auf.
Dieser Behandlungsschritt der Gummiflächen vor der Verklebung hat den Vorteil, saubere, verschmutzungsfreie Flächen zu ergeben, die eine feine und regelmäßige Aufrauhung aufweisen, die zu einer Verklebung mit hervorragender Qualität geeignet ist.
Viele Betriebsbedingungen bei der Anwendung eines Hochdruck- Wasserstrahls gestatten es, erfindungsgemäß eine Oberflächenaufrauhung zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform benutzt man einen Wasserstrahl, bei dem ein Querschnitt senkrecht zur Richtung der Einwirkung des genannten Wasserstrahls eine im wesentlichen elliptische Form aufweist, mit einem Verhältnis zwischen der großen Ellipsenachse und der kleinen Ellipsenachse, das größer ist als 6.
Dieser "flache" Wasserstrahl wird bevorzugt derart aufgebracht, daß die Richtung der relativen Verlagerung des Wasserstrahls in Bezug auf die genannten Gummioberflächen senkrecht zur großen Achse der genannten Ellipse des genannten Querschnitts des Wasserstrahls steht.
Die Benutzung eines derartigen flachen Wasserstrahls mit einer solchen Ausrichtung in Bezug auf die Richtung der relativen Verlagerung der behandelten Gummioberflächen gestattet es, zu jedem Augenblick ein Band der genannten Gummioberfläche zu behandeln, ohne daß diese Behandlung jenseits der Oberflächenzone der genannten Gummifläche irgendeine Wirkung hat.
Entsprechend der Natur des behandelten, vulkanisierten Gummimaterials liegt der Einspeisungsdruck des Wassers zwischen 100 und 250 MPa. Um zu vermeiden, daß der Auftrag eines Wasserstrahls mit solchen Drücken keine Einschnitte in den behandelten Gummioberflächen nach sich zieht, ist es sehr wesentlich, eine erhöhte Geschwindigkeit der relativen Versetzung zwischen dem Wasserstrahl und den behandelten Oberflächen zu haben; eine Geschwindigkeit, die zwischen 50 und 300 m/min liegt, ist geeignet.
Nach einem anderen Merkmal wird Wasser mit hohem Druck auf die vulkanisierten Gummioberflächen aus einem Abstand aufgespritzt, der zwischen 8 und 20 mm liegt.
Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Ausführung der vorangehenden Verfahren zum Gegenstand.
Diese Vorrichtung, die unter Druck gesetztes Wasser benutzt, weist eine Einspeisungsleitung für das Druckwasser auf, wobei die genannte Leitung in einer Düse endet, und weist Mittel zum Tragen und relativen Verlagern der genannten vulkanisierten Gummioberflächen in Bezug auf die genannte Düse auf. Die genannte Düse hat eine Austrittsöffnung für Wasser, die durch den Schnitt eines Kegels und eines Dieders erhalten ist, wobei die Achse des genannten Kegels senkrecht zur Schnittgeraden der beiden Ebenen des genannten Dieders steht.
Nach einem anderen Merkmal hat eine Projektion der genannten Austrittsöffnung in einer Ebene, die senkrecht zur Achse des genannten Kegels steht, eine elliptische Form, mit einem Verhältnis zwischen der großen Ellipsenachse und der kleinen Ellipsenachse in der Größenordnung von 1,4.
Vorteilhafterweise liegt der Scheitelwinkel des genannten Kegels zwischen 25 und 35º und der Winkel des genannten Dieders liegt zwischen 65 und 70º.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Länge der genannten großen Ellipsenachse der genannten ebenen Projektion der genannten Düsen-Austrittsöffnung zwischen 0,30 und 0,40 mm.
Das Runderneuerungsverfahren für Reifen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß nach Entfernung dessen, was von der abgenutzten Lauffläche noch übrig ist, durch Abtragung mit bekannten Mitteln, und vor dem Auftrag einer neuen Lauffläche, man die Scheitelfläche und die Schultern des genannten Reifens durch Aufbringen eines Hochdruck-Wasserstrahls behandelt, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen und oberflächliche Partikel zu entfernen.
Dieses Verfahren ist besonders dann angebracht, wenn die Abtragung des Scheitels des Reifens, der zu runderneuern ist, mit einem Runderneuerungsmesser durchgeführt wird. Die der Abtragung entstammende Oberfläche, die praktisch glatt ist, kann dann einem Hochdruck-Wasserstrahl ausgesetzt werden, ohne daß es notwendig wäre, Abtragungs- bzw. Bearbeitungsmittel wie eine Karde oder Bürste zu verwenden.
Die Rauhigkeit einer Gummioberfläche kann mittels eines Laser- Profilometers festgestellt werden. Diese Vorrichtung mißt insbesondere den Parameter Ra: das arithmetische Mittel aller Profilwerte der Aufrauhung über eine Länge mit gegebenem Wert lm (DIN 4768).
Das erfindungsgemäße Runderneuerungsverfahren ist auch noch dadurch gekennzeichnet, daß nach der Behandlung die Ober flächenrauhigkeit Ra des Karkassenscheitels größer oder gleich 10 Mikrometer beträgt.
Der Behandlungsschritt der Erfindung kann auch bei der Reparatur von Reifen Anwendung finden. Das resultierende Reparaturverfahren von Reifen ist dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem man eine beschädigte Zone des genannten Reifens mit bekannten Mitteln entfernt hat, man die beschädigten Materialien, und zwar vor dem Aufbringen von Ersatzmaterial oder einem Flicken zur Reparatur auf der genannten, beschädigten Zone, die genannte Zone durch Anwendung eines Hochdruck-Wasserstrahls behandelt, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen und Oberflächenpartikel zu entfernen.
Die Erfindung hat auch ein Herstellungsverfahren einer vorvulkanisierten Lauffläche zum Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, daß am Austritt der Vulkanisierungsform die Sohlenfläche der genannten Lauffläche einem Hochdruck- Wasserstrahl unterzogen wird, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen.
Dieses Herstellungsverfahren einer vorvulkanisierten Lauffläche kann mühelos und vorteilhafterweise die innen- und außenliegenden seitlichen Ränder der genannten Lauffläche mitumfassen.
Dies bietet den Vorteil, alle Oberflächen zu behandeln, die in Berührung mit dem Verbindungsgummi gelangen können, und zwar besonders dann, wenn der genannte Verbindungsgummi auf den seitlichen Außenrändern der genannten Lauffläche während der abschließenden Aushärtungsphase beim Zusammenbau von Karkasse und Lauffläche übersteht.
Wenn das Herstellungsverfahren der genannten Lauffläche das Vorliegen von Formungsgraten mit sich zieht, die mindestens auf einem ihrer Seitenrändern gelegen sind, dann kann das erfindungsgemäße Verfahren eine Phase zum Abschneiden der genannten Grate mittels des Hochdruck-Wasserstrahls umfassen.
Demzufolge können diese Grate nicht Auslösestellen von Rissen sein, und die Verläßlichkeit der mechanischen Verbindung zwischen der Karkasse und der Lauffläche ist in hohem Maße verstärkt.
Schließlich kann der erfindungsgemäße Behandlungsschritt sich auch vorteilhafterweise auf die Herstellung neuer Reifen beziehen. Gemäß diesem Verfahren behandelt man, nachdem man eine vorvulkanisierte Reifenkarkasse hergestellt hat, sowie eine vorvulkanisierte Lauffläche, und vor deren Zusammenbau mit bekannten Mitteln die Oberfläche des Scheitels und der Schultern der genannten Karkasse mit einem Hochdruck-Wasserstrahl, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen.
Die folgenden Figuren stellen das Behandlungsverfahren für Oberflächen vor der Verklebung gemäß der Erfindung dar und beschreiben eine Vorrichtung für ihre Ausführung:
- Fig. 1 ist ein Prinzipschema einer Vorrichtung zur Durchführung des genannten, erfindungsgemäßen Verfahrens für die Behandlung einer Reifenkarkasse;
- Fig. 2 ist ein Axialschnitt einer Düse zum Aufbringen eines Hochdruck-Wasserstrahls;
- Fig. 3 stellt einen Axialschnitt einer Düse zur Aufbringung eines Hochdruck-Wasserstrahls dar, gesehen längs der Richtung E, wie in Fig. 2 gezeigt;
- Fig. 4 ist eine Ansicht der Wasser-Austrittsöffnung aus der Düse, gesehen in der Richtung F, die in Fig. 3 angegeben ist;
- Fig. 5 stellt ein Rauheitsprofil einer Probe einer Lauffläche dar, die einem Aushärtevorgang in der glatten Form entstammt und vor der Behandlung gemäß der Erfindung;
- Fig. 6 ist ein Rauheitsprofil einer Probe ähnlich der vorausgehenden, nach der Behandlung vor der Verklebung und in einem Ordinatenmaßstab, der vierfach verkleinert ist;
- Fig. 7 ist ein Rauheitsprofil einer Bezugsprobe der Rubber Manufacturers Association, und zwar von RMA 3, im selben Maßstab wie Fig. 6;
- Fig. 8 gibt die Schritte des herkömmlichen Runderneuerungsverfahrens an;
Fig. 9 stellt die Schritte des Runderneuerungsverfahrens mit Anwendung des Oberflächen-Behandlungsverfahrens gemäß der Erfindung dar;
- Fig. 10 ist ein Axialschnitt des Reifens, teilweise in Explosionsdarstellung;
- Fig. 11 stellt einen Schnitt der vorgeformten und vorvulkanisierten Lauffläche für die Runderneuerung einer Karkasse dar, die "flaches Band" genannt ist;
- Fig. 12 zeigt eine Vorrichtung zum Halten eines flachen Bandes zu seiner Behandlung gemäß der Erfindung;
- Fig. 13 stellt das Behandlungsverfahren eines Randes der Sohle des flachen Bandes dar;
- Fig. 14 zeigt einen Querschnitt des seitlichen Randes der mechanischen Verbindung zwischen einem flachen Band sowie dem Scheitel und der Schulter einer Karkasse, erhalten nach dem Aushärten;
- Fig. 15 ist eine Variante der Fig. 14 im Fall der Abdeckung des äußeren Endes der Lauffläche durch den Verbindungsgummi;
- Fig. 16 stellt das Behandlungsverfahren eines Randes der Sohle einer ringförmigen, vorgeformten und vorvulkanisierten Lauffläche dar; und
- Fig. 17 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 14 im Fall einer ringförmigen Lauffläche.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens der Erfindung zur Behandlung einer Reifenkarkasse ist in Fig. 1 dargestellt.
Diese Vorrichtung weist eine (nicht dargestellte) Druck- und Speisepumpe (Jet-Edge Nr. 36-100) für Druckwasser und eine Speiseleitung 1 auf, die in einer Düse 2 endet.
Die Reifenkarkasse 3 ist auf dem Maschinengestell 4 angeordnet. Die genannte Karkasse wird durch vier zylindrische, drehbare Träger 5 zur Drehung angetrieben. In allen diesen Fällen wurde die Karkasse 3 vor jeglichem Beginn der Anwendung eines Druckwasserstrahles in Drehung versetzt und erst nach dem Einstellen der genannten Aufbringung des Druckwasserstrahls angehalten.
Die Düse 2 ist am Arm 6 eines Roboters 7 befestigt, der eine Versetzung mit einer aufgeprägten Lineargeschwindigkeit und gemäß bestimmten Bewegungsbahnen in Relation zu den Innen- und Außenoberflächen der Reifenkarkasse 3 gestattet.
Diese Vorrichtung zeichnet sich durch eine große Vielseitigkeit in der Benutzung aus: die Eigenschaften des Wasserstrahls (Speisedruck, Durchsatz) sowie die Bedingungen seiner Anwendung (Abstand, Bewegungsbahnen und relative Bewegungsgeschwindigkeiten) sind regulierbar.
Die Geometrie der Austrittsöffnung 10 für Druckwasser aus der Düse 2 ist das Ergebnis des Schnitts zwischen einem Kegel 8 und Dieder 9. Die Achse des genannten Kegels steht senkrecht zur Schnittlinie der beiden Ebenen des genannten Dieders 9 (Fig. 2 bis 4).
Der Scheitelwinkel des Kegels 8 liegt bevorzugt zwischen 25 und 35º, und der Winkel des Dieders 9 zwischen 65 und 70º.
Eine ebene Projektion längs der Achse des Kegels 8 der Austrittsöffnung 10 hat eine elliptische Form, mit einem Verhältnis zwischen der großen Ellipsenachse und der kleinen Ellipsenachse in der Größenordnung von 1,4. Die Länge der großen Achse dieser Ellipse liegt zwischen 0,30 und 0,40 mm.
Die Düse 2 ist beispielsweise aus Stahl hergestellt.
Der Vorteil dieser Geometrie ist es, einen "flachen" Wasserstrahl zu erhalten, d. h., daß ein senkrechter Schnitt des Wasserstrahls in einem Abstand von etwa 12 mm von der Düse 2 eine im wesentlichen elliptische Form darbietet, mit einer großen Achse in der Größenordnung von 10 mm und einer kleinen Achse in der Größenordnung von 1,5 mm. Die "Nutzbreite" dieses Wasserstrahls, d. h. die Zone, in der der Anwendungsdruck des Wassers maximal ist, beträgt etwa 3 bis 4 mm.
Während der Aufbringung auf eine Gummioberfläche steht die große Ellipsenachse, die parallel zur Schnittlinie der beiden Ebenen des Dieders 9 verläuft, senkrecht zur Bewegungsrichtung der behandelten Gummioberfläche relativ zum Wasserstrahl. Dies gestattet es, in jedem Augenblick die durch den Wasserstrahl behandelte Gummioberfläche mit gegebener, relativer Bewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Wasserstrahl und der Gummioberfläche zu vergrößern.
Die vielfachen Betriebsbedingungen gestatten es, die Behandlung vulkanisierter Gummioberflächen vor der Verklebung und gemäß der Erfindung zu bewirken. Die folgenden Bedingungen sind indessen besonders geeignet mit einer Düse 2, wie sie vorangehend beschrieben ist, und wie sie für die nachfolgend beschriebenen Versuche benutzt wurde:
- Speisedruck des Wassers variabel von 150 bis 250 MPa;
- Abstand zwischen der Düse 2 und den zu behandelnden Oberflächen 12 mm;
- Durchlaufgeschwindigkeit der vulkanisierten Gummioberflächen 100 m/min.
- Versetzungsgeschwindigkeit der Düse 1 mm/s (diese Geschwindigkeit verläuft normal zur Durchlaufgeschwindigkeit der vulkanisierten Gummioberflächen).
Die Rauhigkeit der Gummioberflächen vor und nach der erfindungsgemäßen Behandlung wurde durch die Parameter Ra, RmaX S gekennzeichnet, die mittels eines Laser-Profilometers mit einer Wertungslänge von 48 mm erhalten wurden.
- Ra: mittlere Rauhigkeit nach DIN 4768, das arithmetische Mittel aller Werte des Rauhigkeitsprofils über die Wertungslänge lm = 48 mm;
- Rmax: maximale Rauhigkeit, vertikaler Abstand zwischen dem höchsten Punkt und dem niedrigsten Punkt des Rauhigkeitsprofils über die gesamte Wertungslänge lm = 48 mm;
- S: Anzahl der Spitzen, Anzahl der Erhebungen des Profils, die eine vorbestimmte Schnittlinie überschreiten, hier bei 20 Mikrometern beiderseits der Mittellinie des Rauhigkeitsprofils.
Um die Art der Rauhigkeit der erhaltenen Oberflächen beurteilen zu können, hat man auch eine der vorgeschlagenen Oberflächen gekennzeichnet, wie sie durch die Rubber Manufacturers Association bezeichnet wurde, wobei diese Oberflächen nachfolgend "RMA-Tafeln" genannt sind.
Die Fig. 5 bis 7 stellen Rauhigkeitsprofile dar, die auf den folgenden Proben gemessen wurden:
- Probe 1: Oberfläche einer Probe einer Mischung für eine Lauffläche vor der Behandlung gemäß der Erfindung, die unmittelbar einem Aushärtevorgang in der glatten Form (Fig. 5) entstammt (Maßstäbe: Abszisse: 1 mm für 500 um, Ordinate: 1 mm für 2,5 um);
- Probe 2: Oberfläche der selben Probe einer Mischung für eine Lauffläche nach der Behandlung gemäß der Erfindung mit einem Einspeisungsdruck des Wassers von 200 MPa (Fig. 6) (Maßstäbe: Abszisse 1 mm für 500 um, Ordinate 1 mm für 10 um)
- Probe 3: Oberfläche einer RMA 3-Tafel; diese Oberfläche hat eine Rauhigkeit, die durch Kardierung erhalten wurde, die für die Runderneuerung angeraten ist (Fig. 7) (Maßstäbe: Abszisse 1 mm für 500 um, Ordinate 1 mm für 10 um).
Die folgende Tabelle bietet die Ergebnisse der Rauhigkeitseigenschaft der Proben dar. Tabelle 1: Rauhigkitskennzeichnung der Oberflächen der Proben von Mischungen
Die Maße geben an, daß, wenn man von einer praktisch glatten Oberfläche ausgeht, die Behandlung der Oberflächen gemäß der Erfindung es gestattet, ein Niveau Ra von 13,9 um zu erreichen. In Bezug auf die Probe aus RMA 3 stellt man geringere Werte von Ra und Rmax fest, während man gleichzeitig eine Anzahl von erheblich größeren Spitzen 5 erhält. Dies gibt an, daß die Rauhigkeit, die gemäß der Erfindung erhalten wurde, eine feinere und regelmäßigere Rauhigkeit ergibt als eine Kardierung. Die Rauheitsprofile, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt sind, bestätigen dieses.
Außerdem gibt die erhaltene, maximale Rauhigkeit an, daß die Wirkung der Behandlung in der Tiefe auf die ersten Zehntel Millimeter der behandelten Gummioberflächen begrenzt ist.
Die herkömmlichen, im Labor durchgeführten Klebeversuche, jedoch unter optimalen Ausführungsbedingungen, mit vulkanisierten, behandelten oder gebürsteten oder kardierten Proben, habe die Qualität der Verklebung bestätigt, die mit der erfindungsgemäßen Behandlung erhalten wurde.
Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren vulkanisierter Oberflächen ist besonders zur Runderneuerung und zur Reparatur von Reifen anwendbar.
Fig. 8 bezeichnet die Folge von Vorgängen, denen herkömmlicherweise während der Runderneuerung eines Reifens gefolgt wird. Nachdem man die Wülste 12 und die Flanken 11 der benutzten Reifen gebürstet hat, um sie zu reinigen, nimmt man ihre Abschälung vor, d. h. das Abheben der Reste der abgenutzten Lauffläche 15 mittels einer Karde. Dann werden die Karkassen 3 inspiziert und die Beschädigungen "geputzt", d. h. mit einer harten Bürste oder einer kleinen Karde gebürstet, um alle beschädigten Materialien abzuheben. Der Putzvorgang wird von einer Bürstung mit einer weichen Bürste gefolgt, um die Teile zu entfernen, die von der harten Bürste wärmegeschädigt wurden, und um die Hohlräume von allem Schmutz und Staubresten zu reinigen. Nach einer ergänzenden Entstaubung bringt man auf die beschädigten Zonen eine Lösung auf, um die letztliche Verklebung der Flächen zu erleichtern. Man läßt diese Lösung trocknen, und man trägt dann auf diese selben Oberflächen ein Reparaturmaterial oder einen Flicken auf: die "Gummierung" der Beschädigungen. Der Scheitel 14 wird dann seinerseits mit einer Lösung versehen. Nach der Trocknung der Lösung legt man einen Verbindungsgummi 16 und die neue Lauffläche 15, die vorvulkanisiert ist oder nicht, auf die Scheitelfläche 14 auf. Schließlich führt man die Vulkanisierung des Verbindungsgummis 16, der Reparaturmaterialien sowie der neuen Lauffläche 15, falls erforderlich, durch.
Fig. 9 gibt die Vorgänge der Runderneuerung und Reparatur mit Anwendung der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung an. Die Reifen werden unmittelbar mit einem Ablösemesser abgeschält. Die Schäden werden nachfolgend mit einem kleinen rotierenden Schneidewerkzeug mit zylindrischer Klinge geputzt. Dieses Werkzeug gestattet es, alle beschädigten Teile abzuheben, und beläßt die Oberfläche im wesentlichen glatt. Die Gruppe aus Innenflächen 13 und Außenflächen 11, 12, 14 der Karkasse 3 des Reifens wird dann durch Aufbringung eines Hochdruck-Wasserstrahls mittels der Vorrichtung behandelt, die in Fig. 1 dargestellt ist, und unter den voranstehend beschriebenen Bedingungen. Die Flanken 11, die Wülste 12 und die Innenseite 13 werden durch einen Wasserstrahl behandelt, der mit einem Einspeisungsdruck in der Größenordnung von 150 MPa aufgebracht wird. Schließlich werden die Scheitelflächen 14 und die Schulter 19 mit einem Aufbringungsdruck in der Größenordnung von 200 MPa behandelt. Nach der Trocknung, beispielsweise im Ofen, trägt man eine Lösung auf alle Oberflächen der Schadstellen auf. Nach der Trocknung dieser Lösung bringt man Reparaturmaterial oder Flicken auf die beschädigten Zonen auf. Der Lösungsauftrag auf den Scheitel 14, das Auflegen des Verbindungsgummis 16 und der Lauffläche 15 auf den Scheitel 14 der Karkasse 3 und die Vulkanisierung des Verbindungsgummis 16, der Reparaturmaterialien sowie der neuen Lauffläche 15, falls notwendig, werden schließlich durchgeführt wie voranstehend.
Die erfindungsgemäße Behandlung hat so die Vorteile, die Benutzung von Kaltschneidewerkzeugen wie Ablösemessern während des Ablösevorgangs oder von Werkzeugen mit rotierender zylindrischer Klinge während des Putzens der Beschädigungen zu gestatten, ohne daß es letztlich noch notwendig wäre, einen Kardierungs- oder Bürstvorgang zu bewirken. Dies vermeidet den Einbau von Saug- und Abpumpvorrichtungen für Staubreste. Ein anderer wesentlicher Vorteil ist es, daß die Behandlung auf der Gesamtheit der zu behandelnden Oberfläche eingesetzt werden kann, gleichgültig, wie ihre Geometrien auch sein mögen. Die Arbeitsbedingungen in der Werkstatt sind ebenfalls in sehr hohem Grade verbessert.
Die Bedingungen der Behandlung der Oberfläche der Flanken und des Inneren des Reifens sind weniger schwer als im Fall des Scheitels und der Schultern. Tatsächlich erfordert es diese Behandlung nicht, eine so ausgeprägte Oberflächenrauhigkeit zu erhalten. Man muß einen Oberflächenzustand herbeiführen, der für die ggf. erfolgende, letztliche Aufklebung von Reparaturmaterial oder Flicken geeignet ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Oberflächenbehandlung gemäß der Erfindung auch im Fall von kardierten Scheitelflächen sehr wirksam ist. In diesem Fall gestattet sie, die insbesondere durch Erhitzung beschädigten Oberflächenpartikel zu entfernen. Sie stellt so eine Behandlung der gesamten Oberfläche des Scheitels sicher, beispielsweise der Zonen, die aufgrund des Nachschneidens der Profile von Hand nicht kardiert werden können. Sie gestatten schließlich eine Homogenisierung der Oberflächenrauheit.
- Andererseits ist die Anzahl von Reparaturvorgängen und die Zeit für jede dieser deutlich verringert.
Die erfindungsgemäße Behandlung kann so bei der Herstellung von vorgeformten und vorvulkanisierten Laufflächen 15 für die Runderneuerung angewandt werden.
Zwei Verfahren werden gegenwärtig benutzt, um einen Oberflächenzustand zu erzeugen, der für eine letztliche gute Aufklebung auf dem Scheitel 14 des Reifens geeignet ist (Fig. 10):
- nach der Vulkanisierung der Lauffläche 15 bürstet man die Sohle 20 der genannten Lauffläche 15 und bringt dann eine Lösung auf und legt ein Polyethylenband als Schutz auf;
- man bringt vor dem Aushärten auf der Sohle 20 der genannten Lauffläche 15 ein Polyestergewebe auf, das sich eng mit der genannten Sohle 20 während der Vulkanisierung verklebt. Dieses Polyestergewebe schützt die Sohle 20 vor ihrer Aufbringung auf den Scheitel 14 des Reifens.
Unmittelbar vor dieser Aufbringung reißt man die genannte Folie ab, was eine zur Klebung geeignete Oberflächenrauhigkeit erzeugt.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Behandlung bei der Herstellung von vorgeformten und vorvulkanisierten Laufflächen 15 besteht darin, am Bürstvorgang nach dem Aushärten mit der Anwendung eines Hochdruck-Wasserstrahls weiterzumachen, um die Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen, die zur letztlichen Aufklebung auf dem Scheitel 14 einer Reifenkarkasse geeignet ist. Dieses Verfahren ersetzt so vorteilhafterweise die teuere Aufbringung von Polyestergewebe auf die Sohle 20 der Lauffläche 15 vor der Aushärtung.
Dieses Verfahren ist bei allen Arten von Laufflächen anwendbar, insbesondere den "flachen Bändern" 24 (Fig. 11) und den ringförmigen Laufflächen 29.
Eine Vorrichtung, um diese Behandlung einer vorvulkanisierten Lauffläche, beispielsweise eines "flachen Bandes" 24, durchzuführen, ist in Fig. 12 dargestellt. Das flache Band 24 (Fig. 11) wird in Anlage gegen die Innenoberfläche eines zylindrischen Reifens 25 eingerollt, der auf einem Maschinengestell 27 angebracht ist. Die Profile des genannten flachen Bandes 24 sind gegen den Ring 25 angelegt. Man blockiert das flache Band 24 mittels einer Sperre 26. Man versetzt den genannten zylindrischen Reifen 25 und das flache Band 24 mittels drehbarer Träger 28 in Drehung und führt dann die Behandlung mittels der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung durch.
Dieses Herstellungsverfahren einer vorvulkanisierten Lauffläche 15, 24, 29 kann mühelos und vorteilhafterweise die seitlichen inneren 21 und äußeren 22 Ränder der genannten Lauffläche 15, 24, 29 mitumfassen, was während eines Bürstvorgangs viel schwieriger durchzuführen ist. Man versteht unter den beiden seitlichen Innenrändern 21 die seitlich von der Sohle 20 der Lauffläche gelegenen Enden, und unter seitlichen Außenrändern 22 die Enden der seitlichen Flächen der Lauffläche neben der Sohle 20 der genannten Lauffläche 15, 24, 29.
Dies bietet den Vorteil, alle Oberflächen zu behandeln, die in Berührung mit dem Verbindungsgummi 16 gelangen können, besonders wenn der genannte Verbindungsgummi 16 über die seitlichen Ränder 21, 22 der genannten Lauffläche 15, 24, 29 während der letztlichen Phase des Aushärtens der Anordnung aus Karkasse 3 und Lauffläche (Fig. 15) übersteht. Eine erste Quelle für Verklebungsfehler in der kritischen Zone 18 an den beiden seitlichen Rändern der Lauffläche 15, 24, 29 ist somit unterdrückt (Fig. 10).
Eine zweite Quelle für schlechte Klebstellen in dieser kritischen Zone 18 liegt infolge der Anwesenheit von Formgraten 23 an den beiden seitlichen Rändern der Lauffläche 15, 24, 29 vor. Tatsächlich ist es während der Abformung der Laufflächen vorgesehen, daß der Überschuß an Gummimischung zu den seitlichen Rändern fließen kann und so Grate bilden kann. Diese Grate sind feine Zungen von einigen Zehntel Millimetern Dicke, die nach dem Aushärtevorgang abgelöst werden müssen, beispielsweise durch einen Schnitt mit einem Messer.
Wenn dieser Schnitt schlecht durchgeführt ist oder unvollständig ist, dann werden die verbleibenden Teile dieser Grate rasch zu Auslösern für das Lösen der Klebung.
Das Verfahren zur Vorbereitung der Verklebung der Sohle 20 mit der Lauffläche 15, 24, 29 kann vorteilhafterweise eine Phase des Abschneidens dieser Grate 23 mittels eines Druckwasserstrahls umfassen.
Fig. 11 zeigt eine Lauffläche, die flaches Band 24 genannt ist. In diesem Fall befinden sich die Grate 23 an den beiden seitlichen Rändern der Lauffläche 24. Um sie abzuschneiden, genügt es während der Behandlung der Sohle 20, den Wasserstrahl unter härteren Bedingungen auf die Enden der Lauffläche 24 aufzubringen, indem man beispielsweise die Geschwindigkeit des Vorbeilaufens verringert.
Fig. 13 gibt den Weg an, der von der Düse 2 während der Behandlung des seitlichen Endes einer Sohle 20 eines flachen Bandes 24 durchlaufen wird, das einen Formgrat 23 aufweist. Die Anwendung des Wasserstrahls auf den Formgrat 23, indem man beispielsweise die Geschwindigkeit der Bewegung der Düse relativ zur Oberfläche des genannten Grates verringert, reicht aus, um ihn sehr sauber abzuschneiden. Die Behandlung umfaßt auf einige Millimeter auch den Außenrand 22 des flachen Bandes aus Gründen, die schon vorangehend erläutert sind.
Fig. 14 stellt die Geometrie der mechanischen Verbindung dar, die nach dem Zusammenbau auf der Karkasse 3 und dem Aushärtevorgang erreicht ist. Der Verbindungsgummi 16 steht nur in Berührung mit den Oberflächen vulkanisierter Materialien, die erfindungsgemäß behandelt sind, wobei es mitumfaßt ist, wenn der genannte Verbindungsgummi 16 gegen das Ende 22 durch einen Flußvorgang während des Aushärtens hinaufläuft (Fig. 15).
Die Behandlung einer ringförmigen Lauffläche 29, die Formgrate 23 aufweist, ist in Fig. 16 dargestellt. In diesem Fall hat der Reifen 25 eine Form, die an die Außengeometrie der ringförmigen Lauffläche 29 angepaßt ist. Dieser Reifen 25 weist einen seitlichen Anschlag 31 auf, gegen den sich die Flügel 30 der ringförmigen Lauffläche 29 anlegen. Wenn man die Behandlung der gesamten Sohle 20 fertigstellt, dann läuft beispielsweise die Düse 2 mehrfach auf Höhe des Formgrates 23 vorbei, was den genannten Formgrat 23 gegen den seitlichen Anschlag 31 des Reifens 25 andrückt. Das Andrücken des genannten Formgrates 23 gegen den scharfen Winkel 32 des Anschlags 31 reicht zum Abschneiden des genannten Grats 23 auf der Höhe dieses Winkels 32 aus.
Fig. 17 stellt die Geometrie der mechanischen Verbindung dar, die nach dem Aushärten im Fall eines solchen ringförmigen Bandes 29 mit Flügeln 30 erhalten ist. Von Neuem steht der Verbindungsgummi 16 nur in Berührung mit vulkanisierten Gummiflächen, die erfindungsgemäß behandelt sind, und demzufolge ist die Zuverlässigkeit einer solchen mechanischen Verbindung hervorragend.
Versuche haben die Qualität der Verklebung bestätigt, die nach der erfindungsgemäßen Behandlung erhalten wurde.

Beispiele:

- vier neue Reifen 315/80 R 22.5 XDA wurden mit einem Ablösemesser abgeschält, und dann wurde die Oberfläche ihres Scheitels durch Anwendung eines Hochdruck- Wasserstrahls behandelt, und zwar zwei mit einem Einspeisungsdruck von 150 MPa und zwei mit 230 MPa. Der Abschluß der Ablösevorgänge wurde dann in herkömmlicher Weise durchgeführt.
Versuche, die auf einem Fahrzeug durchgeführt wurden, um insbesondere den mechanischen Halt der kritischen Zonen 18 zu bestätigen, haben es nur gestattet, zu beobachten, daß keinerlei Ablösen einer Klebung in den Zonen 18 für die vier in Betracht gezogenen Reifen (Fig. 10) stattgefunden hat.
- Reifen, die wie vorangehend vorbereitet wurden, aber mit Anwendungsdrücken von 150, 200, 230 MPa, wurden auch einem Hämmerversuch des Scheitels unterzogen, der die Erzeugung von Rissen und ihren raschen Fortschritt in den Zonen mit fehlerhafter Qualität der Verklebung zwischen der Lauffläche 15 und dem Scheitel 14 hervorruft.
In allen Fällen hat das Abschälen der Reifen nach Ende des Tests keinerlei Zone mit einer verminderten Verklebung gezeigt.
Diese beiden Tests beweisen die Qualität der Verklebung, die nach einer erfindungsgemäßen Behandlung beim Runderneuern von Reifen erhalten wurde.
- Der Fall einer Reparatur des "Innengummis" eines "schlauchlosen" Reifens, d. h. der Lage aus Gummimischung, die unter der Karkassenlage des Reifens eingesetzt ist und die Abdichtung des Reifens sicherstellt, indem sie die Luftkammer ersetzt:
* Vier Reifen hatten eine Reparaturstelle an der selben Zone des genannten Innengummis. Zwei wurden gebürstet nach RMA 2, zwei wurden mit einem Auftragedruck von 150 MPa behandelt. Am Ende einer Stunde wurde auf einen gebürsteten Reifen und einen behandelten Reifen nach der Behandlung mit Lösung ein Flicken aufgelegt.
* Nach 64 Stunden wurde auf die beiden verbleibenden Reifen nach dem Aufbringen von Lösung ein Flicken aufgelegt.
* Die vier Flicken wurden in bekannter Weise vulkanisiert, und dann wurden die genannten Flicken abgerissen.
* Für die beiden Reifen, die einer Bürstung unterzogen wurden, hat man es erreicht, eine Lösung der Verklebung auf Höhe der Verbindung zwischen dem Innengummi und dem Material des Flickens zu erzielen. Dagegen erfolgte bei den beiden erfindungsgemäß behandelten Reifen das Lösen der Verklebung zwischen dem Innengummi und der Kalandrierung der Karkassenlage.
Insgesamt zeigen die Versuche eine bessere Qualität der Verbindung zwischen dem Flicken und dem Innengummi nach einer Behandlung gemäß der Erfindung, verglichen mit dem herkömmlichen Bürsten.
Schließlich kann dieses Verfahren auch auf die Herstellung neuer Reifen angewandt werden. In diesem Fall stellt man eine vorvulkanisierte Reifenkarkasse 3 in einer glatten Form her. Man stellt eine vorgeformte und vorvulkanisierte Lauffläche 15, 29 her, vorzugsweise in Ringform. Man behandelt nachfolgend den Scheitel 14 der Karkasse 3 und/oder die Sohle 20 der Lauffläche 15, 29 auf die erfindungsgemäße Weise. Man legt einen Verbindungsgummi 16 auf. Schließlich führt man den Zusammenbau durch bekannte Mittel durch, gefolgt von der Vulkanisierung des Verbindungsgummis 16.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, die Probleme zu unterdrücken, die im Abformen von Profilen während des Aushärtens des Reifens liegen, beispielsweise die Ungewißheit hinsichtlich der tatsächlichen Lage der Verstärkungsfäden, weil man den Fluß des Gummis nicht beherrscht, während gleichzeitig die Herstellung von Reifen mit ausgezeichneter Qualität sichergestellt ist.

Claims

1. Verfahren zum Runderneuern von Reifen, in dem, nachdem man das, was von der abgenutzten Lauffläche übriggeblieben ist, durch Abtragung mit bekannten Mitteln abgenommen hat, und vor dem Aufbringen einer neuen Lauffläche (15, 24, 29), man die Oberfläche des Scheitels (14) und die Schultern (19) des genannten Reifens durch Aufbringung eines Hochdruck-Wasserstrahls behandelt, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen und Oberflächenpartikel zu entfernen.

2. Runderneuerungsverfahren nach Anspruch 1, in dem nach Vornahme der Behandlung die Oberflächenrauhigkeit Ra des Scheitels (14) der Karkasse (3) größer oder gleich 10 Mikrometer ist.

3. Runderneuerungsverfahren eines Reifens, der mindestens eine beschädigte Zone aufweist, in dem man, nachdem man die schadhaften Materialien der genannten, beschädigten Zone mit bekannten Mitteln entfernt hat, und vor der Aufbringung eines Ergänzungsmaterials oder eines Reparaturflickens auf der genannten, beschädigten Zone, die Oberfläche der genannten, beschädigten Zone durch Aufbringen eines Hochdruck-Wasserstrahls behandelt, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen und Oberflächenpartikel zu entfernen.

4. Herstellungsverfahren für eine vorgeformte und vorvulkanisierte Lauffläche (15, 24, 29), bei dem man am Austritt der Vulkanisierform auf die Oberfläche der Sohle (20) der genannten Lauffläche einen Hochdruck-Wasserstrahl aufbringt, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen.

5. Herstellungsverfahren für eine Lauffläche (15, 24, 29) nach Anspruch 4, worin die durch einen Hochdruck-Wasserstrahl behandelte Oberfläche die Innenränder (21) und Außenränder (22) der Flügel (17) der genannten Lauffläche mitumfaßt.

6. Verfahren zur Herstellung einer Lauffläche (15, 24, 29) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, worin man mittels des Hochdruck-Wasserstrahls Formgrate (23) der genannten Lauffläche abschneidet.

7. Herstellungsverfahren eines Reifens, worin man nach der Herstellung einer vorvulkanisierten Lauffläche (15, 24, 29) sowie einer vorvulkanisierten Reifenkarkasse (3) und vor ihrem Zusammenbau durch bekannte Mittel die Oberfläche des Scheitels (14) und die Schultern (19) der genannten Karkasse (3) durch Aufbringung eines Hochdruck- Wasserstrahls behandelt, um eine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen.

8. Verfahren zur Herstellung eines Reifens nach Anspruch 7, worin die genannte Lauffläche (15, 24, 29) nach dem Verfahren eines der Ansprüche 5 oder 6 hergestellt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin ein Querschnitt des Wasserstrahls senkrecht zur Auftragungsrichtung des genannten Wasserstrahls eine im wesentlichen elliptische Form hat, mit einem Verhältnis zwischen der großen Ellipsenachse und der kleinen Ellipsenachse, das größer ist als 6, und daß die Richtung der Relativbewegung des genannten Wasserstrahls in Bezug auf die genannten behandelten Oberflächen senkrecht zur großen Achse der genannten Ellipse des genannten Querschnitts des Wasserstrahls verläuft.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin der Einspeisungsdruck des genannten Wasserstrahls zwischen 100 und 250 MPa liegt, und daß die relative Bewegungsgeschwindigkeit zwischen dem genannten Wasserstrahl und den genannten behandelten Oberflächen zwischen 50 und 300 m/min liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin der genannte Hochdruck-Wasserstrahl auf die genannten Oberflächen aus einem Abstand aufgestrahlt wird, der zwischen 8 und 20 mm liegt,

12. Vorrichtung zur Durchführung des Behandlungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin unter Benutzung von Druckwasser eine Einspeisungsleitung (1) für Druckwasser vorliegt, die genannte Leitung in einer Düse (2) endet, und sie Mittel zum Tragen und zur Relativbewegung der genannten behandelten Oberflächen in Bezug auf die genannte Düse (2) aufweist, und worin die genannte Düse (2) eine Austrittsöffnung (10) für Wasser aufweist, die durch den Schnitt eines Kegels (8) und eines Dieders (9) gewonnen wurde, wobei die Achse des genannten Kegels (8) senkrecht zur Schnittlinie der beiden Ebenen des genannten Dieders (9) verläuft.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, worin eine Projektion der genannten Austrittsöffnung (10) auf eine Achse senkrecht zur Achse des genannten Kegels (8) eine elliptische Form aufweist, mit einem Verhältnis zwischen der großen Ellipsenachse und der kleinen Ellipsenachse in der Größenordnung von 1, 4.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, worin der Scheitelwinkel des genannten Kegels zwischen 25 und 35º liegt und der Winkel des genannten Dieders (9) zwischen 65 und 70º liegt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, worin die Länge der großen Achse der genannten Ellipse der genannten ebenen Projektion der genannten Austrittsöffnung (10) der Düse (2) zwischen 0,30 und 0,40 mm liegt.