DE60116643T2

DE60116643T2 - Notlaufreifen sowie farbstoff hierfür

Info

Publication number: DE60116643T2
Application number: DE60116643T
Authority: DE
Inventors: L. Rick Gurneee TABOR; Jr. Patricio Lake Jackson JIMENEZ; R. Wayne Erie WILKOMM; D. Ralph Lake Jackson PRIESTER; C. Marty Lake Jackson CORNELL; P. Chris Beaverton CHRISTENSON; F. Kimberly West Columbia BENNETT; E. Peder Midland DANIELSEN; D. Jeffrey Midland ZAWISZA
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: US20040256043A1; CN1295087C; JP2004508997A; KR100835873B1; US20060027294A1; KR20030026369A; ATE315487T1; CN1260076C; AU2001291290B2; US20030000623A1; EP1320465B1; DE60106960D1; DE60105303T2; BR0114123A; CA2421971A1; BR0114124A; CN1455744A; WO2002022379A1; EP1318923A1; BR0114124B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Das Gebiet der Erfindung betrifft Luftreifen. Die Erfindung betrifft insbesondere Träger für Reifen mit Notlaufeigenschaften (RFT-Träger) für Luftreifen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren hat die Automobilindustrie Ersatzreifen zum Austausch von Reifen, die ein Loch bekommen haben, oder geplatzten Reifen während des Reisens angeboten. Bestrebungen wurden jedoch angestellt, um das Erfordernis von Ersatzreifen zu umgehen, indem verbesserte Modelle von Reifen angeboten wurden. Insbesondere wurden Bestrebungen angestellt, um einen stabilen und wirtschaftlichen Reifen anzubieten, der mit geringem oder keinem Druck betrieben werden kann, wenn der Reifen beispielsweise platt ist. Die Bezeichnung für diese Bestrebungen wurde als Notlaufreifen(RFT)-Technologie bekannt. Das RFT-Konzept ermöglicht einem Anwender, das Fahren oder Rollen für eine längere Zeitdauer fortzusetzen, ohne anzuhalten, um den Reifen zu wechseln oder um Nothilfe zu bitten. Ein Reifen kann so zu einem späteren, passenderen Zeitpunkt repariert werden.
US 5891279 offenbart einen Sicherheitsträger, bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Unterteil, einer im Wesentlichen zylindrischen Kappe und einem ringförmigen Körper, der das Unterteil und die Kappe miteinander verbindet.
Eine Ausführungsform einer RFT-Radanordnung umfasst eine Felge, einen auf die Felge montierten Reifen und einen zwischen einer Innenfläche des Reifens und einer Außenfläche der Felge eingeschobenen Träger. Der Träger ermöglicht dem Reifen, sich ein wenig zu wölben, sodass sich der Reifen nicht an jedem seiner Ränder von der Felge ablöst. Ein synthetisches Material, wie ein Polymer, wird üblicherweise für den Träger verwendet.
Das Verfahren zur Herstellung eines RFT-Trägers umfasst üblicherweise eine Art Formpressen. Eine Träger-Pressform kann einen schmalen Kanal mit einer Breite von etwa 3 Millimetern (mm) enthalten, der um eine innere oder äußere Peripherie der Pressform gebildet wird. Der Polymerträger kann verstärkt werden, damit seine strukturelle Integrität während ungünstiger Bedingungen erhalten bleibt, indem eine Verstärkung während des Formgebungsverfahrens bereitgestellt wird. Die Verstärkung wird vor dem Formpressen in dem Kanal angeordnet und das Polymer fließt üblicherweise durch diese hindurch, um die Verstärkung in den formgepressten RFT-Träger einzubetten.
RFT-Träger können aufgrund ihrer Hersteller, ihrer Größe, ihrer Bauweise und aufgrund anderer Merkmale variieren. Der Versand, der Einbau, die Reparatur und andere Verwendungen erfordern eine klare Bezeichnung der verschiedenen RFT-Träger. Beispielsweise können unterschiedliche RFT-Träger ungewollt und möglicherweise folgenschwer auf unpassende Felgen- und/oder Reifenzusammenstellungen montiert werden.
Daher besteht ein Bedürfnis für einen RFT-Träger, der einen sichtbaren Hinweis auf ein oder mehrere Merkmale des RFT-Trägers enthält, um eine Verwechslung mit anderen RFT-Trägern zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger für Reifen mit Notlaufeigenschaften (RFT-Träger), umfassend ein formgepresstes Teil mit einem äußeren Umfang und einem inneren Umfang, das so angepasst ist, dass es auf eine Felge montiert werden kann, um einen platten Reifen, der auf einer Fläche rollt, zu stützen, wobei der Träger dadurch gekennzeichnet ist, dass das formgepresste Teil ferner wenigstens einen Farbindikator umfasst, wobei der Farbindikator die Farbe wechselt, wenn ein montierter Reifen Luft verliert und auf dem RFT-Träger rollt. Der Farbindikator kann auf der Verstärkung aufgebracht sein, die eine relativ starre Form aufweist. Im Allgemeinen kann die einheitliche RFT-Trägerverstärkung aus mehreren Schichten, die miteinander verbunden sind, wie durch ein Haftmittel, um eine Nutzschicht (wirksame Schicht) zu erzeugen, gebildet werden. Die Nutzschicht kann in die Verstärkung eingewickelte Schichten von Gewebe oder vorteilhafterweise Schichten von Filamenten umfassen. Die Verstärkung kann in eine Pressform für einen RFT-Träger eingebracht werden und kann die für eine solche Einbringung benötigte strukturelle Starrheit beibehalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung einen RFT-Träger bereit, der formgepresst ist und die RFT-Verstärkung umfasst. Die Erfindung stellt auch eine Radanordnung, umfassend einen Reifen, eine Felge und einen RFT-Träger zwischen dem Reifen und der Felge, bereit. Der RFT-Träger weist einen darauf gebildeten oder anschließend darauf aufgebrachten Farbindikator auf, wobei der Farbindikator die Farbe wechselt, wenn ein montierter Reifen Luft verliert und während seines Einsatzes auf dem RFT-Träger rollt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines RFT-Trägers, umfassend das Gießen eines formpressbaren Materials in eine Pressform für einen RFT-Träger, um den RFT-Träger zu erzeugen, und das Zugeben eines vorgewählten Farbstoffes zu wenigstens einem Teil des RFT-Trägers, wobei der Farbstoff die Farbe wechselt, wenn ein montierter Reifen Luft verliert und während seines Einsatzes auf dem RFT-Träger rollt, wird auch bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils einer Radanordnung.
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines RFT-Trägers.
3 ist eine schematische Seitendarstellung einer anderen Ausführungsform eines RFT-Trägers.
4 ist eine schematische Darstellung einer RFT-Verstärkung.
5A ist eine schematische perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform des RFT-Trägers.
5B ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils einer in der in 5A gezeigten Ausführungsform gebildeten Öffnung.
6 ist eine schematische Darstellung eines Systems zur Herstellung einer RFT-Verstärkung mit eingewickeltem Filament.
6a ist eine detaillierte schematische Darstellung einer Ausführungsform mit querlaufenden Elementen und umlaufenden Elementen und der dazugehörigen Wicklung.
7 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Systems zur Herstellung einer RFT-Verstärkung durch Umhüllen eines Dorns mit Verstärkungsmaterial.
8 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Systems zum Formpressen einer RFT-Verstärkung.
9 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Systems zur Herstellung einer Verstärkung mit längslaufenden Elementen.
10 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Systems zur Herstellung einer RFT-Verstärkung unter Verwendung eines Tangentialformgebungsverfahrens.
11 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines RFT-Trägers mit einem Farbindikator.
Die 12a–12f sind schematische perspektivische Darstellungen eines beispielhaften Farbindikators auf einem RFT-Träger.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen die RFT-Verstärkung umfassenden, gefärbten Träger für Reifen mit Notlaufeigenschaften (RFT-Träger) und eine den RFT-Träger, einen Reifen und eine Felge umfassende Radanordnung. Ferner umfasst die Erfindung Verfahren zur Herstellung des RFT-Trägers und der RFT-Verstärkung.
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils einer Radanordnung. Eine Radanordnung 10 umfasst eine Felge 12, einen auf die Felge montierten Reifen 14 und einen zwischen der Innenfläche des Reifens und der Außenfläche der Felge montierten RFT-Träger 16. Bei einigen Ausführungsformen kann die Felge 12 einen zentralen Träger 24 umfassen, der ein Anbringen der Radanordnung 10 an ein Fahrzeug (nicht gezeigt) ermöglicht. Der zentrale Träger 24 ist gewöhnlich eine Aussteifung, Speichen oder ein anderes Befestigungselement und kann ein einzelnes, aus mehreren Stücken bestehendes Element sein, wie es in der kommerziellen LKW-Industrie für Radanordnungen bekannt ist. Die Felge 12 umfasst auch einen ersten Felgenflansch 26 und einen zweiten Felgenflansch 28. Der Außendurchmesser des RFT-Trägers 16 ist im Allgemeinen gleich groß oder größer als der Innendurchmesser des Reifens 14 an den Wülsten 30 und 32. Der RFT-Träger 16 kann gewöhnlich ringsum in wenigstens einer Richtung in eine elliptische Form gepresst werden, sodass der RFT-Träger im Allgemeinen vor dem Aufbringen desselben auf die Felge 12 in den Reifen 14 eingebracht werden kann. Demzufolge sollte der Träger 16 relativ starr sein, um die Last des Reifens in einem zu gering aufgepumpten Zustand zu stützen, sollte jedoch auch ausreichend flexibel sein, damit er seine Form für den Einbau verändern kann. Die Materialien für den RFT-Träger werden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Der RFT-Träger 16 umfasst einen äußeren Ring 18 und einen inneren Ring 20 und eine dazwischen angeordnete zentrale Aussteifung 19. Ferner umfasst der RFT-Träger 16 wenigstens eine darin eingepresste RFT-Verstärkung 22. Der RFT-Träger kann auf einer oder mehreren RFT-Trägeroberflächen einen Farbindikator aufweisen, wie es detaillierter unter Bezugnahme auf die 11–12 beschrieben wird.
Der RFT-Träger
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten RFT-Trägers 16. Der RFT-Träger 16 umfasst gemäß einer Ausführungsform einen äußeren Ring 18, der im Allgemeinen eine reifentragende Oberfläche 15 für den in 1 gezeigten Reifen 14 aufweist, einen inneren Ring 20, der eine felgentragende Oberfläche 21 für die ebenfalls in 1 gezeigte Felge 12 aufweist, und eine dazwischen untergebrachte zentrale Aussteifung 19.
Wenigstens eine RFT-Verstärkung 22 ist in den RFT-Träger eingepresst. Im Allgemeinen ist die RFT-Verstärkung in den inneren Ring 20 eingepresst, obwohl die Verstärkung auch in andere Bereiche des Trägers, umfassend den äußeren Ring 18 und die zentrale Aussteifung 19, eingepresst sein kann. Ferner können mehrere RFT-Verstärkungen an mehr als einer Position in den RFT-Träger eingepresst sein. Beispielsweise können mehrere RFT-Verstärkungen entweder an unterschiedlichen diametrischen Zwischenräumen oder unterschiedlichen lateralen Zwischenräumen, wie nebeneinander, in den RFT-Träger eingepresst sein.
Üblicherweise wird die RFT-Verstärkung als einheitliches Element, d.h. dass die Verstärkung ein im Wesentlichen durchgängiges Element, wie ein Zylinder, mit einer Nutzschicht ist, erzeugt, bevor die Verstärkung zum Formpressen in eine Pressform gegeben wird. Wird die RFT-Verstärkung aus einer Vielzahl von Elementen oder Schichten gebildet, werden die Elemente oder Schichten durch eine mechanische Befestigung, eine chemische Befestigung, wie mithilfe von Überzügen, welche Bindemittel, Haftmittel und andere Substanzen, welche eine Haftung zwischen wenigstens zwei Elementen oder Schichten erzeugen, enthalten, oder durch andere Verfahren, die solche Teile miteinander verbinden, um eine Nutzschicht zu erzeugen, miteinander verbunden. Für die Zwecke dieser Erfindung muss die Verstärkung nicht um ihre vollständige Peripherie herum eine Haftvermittlung aufweisen, um als "eine Nutzschicht" aufweisend betrachtet zu werden. Vielmehr ist die Bezeichnung, wie hierin beschrieben, funktionell so definiert, dass die Verstärkung eine ausreichende Haftvermittlung aufweist, sodass sie zusammen hält, ohne dass eine Schichtentrennung auftritt. Vorteilhafterweise weist die Verstärkung wenigstens entlang einem Großteil ihrer Peripherie eine Haftvermittlung auf. Im Allgemeinen sollte die Haftung der mehreren Schichten ausreichend sein, dass diese während des üblichen Gebrauchs bei einem Herstellungsverfahren intakt bleibt und keine Auftrennung der Schichten erfolgt. Die Schichtentrennung kann beim Einbringen des Verstärkungselements in die Pressform des RFT-Trägers zu Verzögerungen während des Herstellungsverfahrens führen.
Die Dicke des für die RFT-Verstärkung verwendeten Materials kann bei einigen Ausführungsformen geringer sein, insbesondere wenn eine Beschichtung verwendet wird, um die Dicke des Materials zu verringern und/oder um Fasern neben benachbarten Fasern zu halten. Das dünnere Material kann das Einbringen in die Pressform erleichtern. Die Verstärkung 22 hilft der Rissfortpflanzung in dem RFT-Träger standzuhalten und trägt auch zur strukturellen Integrität des Trägers 16 bei, insbesondere wenn der Träger 16 auf die in 1 gezeigte Felge 12 montiert wird und in Betrieb genommen wird.
Die zentrale Aussteifung 19 kann Öffnungen 14 umfassen, um eine Gewichtsreduktion und eine Materialeinsparung zu erreichen. Die Öffnungen 14 können jede geometrische Form aufweisen und sind gewöhnlich rund, elliptisch, quadratisch, dreieckig, rechteckig, oder haben die Form eines Parallelogramms, einer Raute oder eines Rhombus. Die zentrale Aussteifung 19 kann aus einem flexiblen Material bestehen, um ein Durchbiegen des Trägers für den Einbau in die unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Radanordnung 10 zu ermöglichen.
Der Träger 16 kann durch Formpressen erzeugt werden und bei eine Ausführungsform wird der Träger 16 durch ein Reaktionsspritzgieß(RIM)-Verfahren, ein dem Fachmann bekanntes Verfahren, erzeugt. Für die Zwecke dieser Erfindung kann "RIM" auch Abwandlungen, wie das Strukturreaktionsspritzgieß(SRIM)-Verfahren und das Reaktionsspritzgießverfahren für verstärkte Polyurethanschaumstoffe (RRIM), umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Andere Verfahren können das Harzinjektions(RTM)-Verfahren, das Thermoplast-Spritzgießverfahren, das Blasformen, das Rotationsgießverfahren, das Schaumstoffformen, das Bead- Schaumstoffformen, das Kompressionsformen, die Profilextrusion und das Spin-Casting umfassen. Diese verschiedenen Techniken sind in der Industrie zur Erzeugung von formgepressten Teilen bekannt. Das Material für den RFT-Träger kann jedes formpressbare Material sein. Geeignete Materialien zur Verwendung bei der Herstellung dieser RFT-Träger umfassen beispielsweise die Klasse der thermoplastischen Elastomere, die kommerziell gemäß dem "Handbook of Thermoplastic Elastomers", 2. Auflage, herausgegeben von B.M. Walker und Charles P. Rader, Van Nostrand Reinhold, New York, 1988, verfügbar sind. Diese sind: Styrolblockcopolymere; Gummi-Polyolefin-Mischungen; Elastomerlegierungen; thermoplastische Polyurethane; thermoplastische Copolyester; und thermoplastische Polyamide. In der Klasse von Elastomerlegierungen befinden sich thermoplastische Vulkanisate (TPVs) und schmelzverarbeitbare Gummis (MPRs). Andere geeignete Materialien können Polyvinylchlorid; Polyethylencopolymere (umfassend Ethylen/Styrol-Copolymere durch Constrained-Geometry-Katalyse); hydrierte Styrolblockcopolymere; Polymilchsäurepolymere; und Ethylen/Kohlenmonoxid-Copolymere umfassen.
Es gibt auch eine Anzahl von hitzehärtbaren oder vulkanisierbaren Elastomeren, die kommerziell gemäß "Rubber Technology", 3. Auflage, herausgegeben von M. Morton, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1999, kommerziell verfügbar sind, die zur Herstellung der RFT-Träger verwendet werden können. Diese Elastomere umfassen Naturgummi (cis-1,4-Polyisopren); Styrol-Butadien-Gummis; Polybutadiengummis; Polyisoprengummis; Ethylen-Propylen-Gummis; Polychloroprenpolymere, chloriertes Polyethylen; chlorsulfoniertes Polyethylen; Silicongummis; Fluorkohlenstoffelastomere; Polyurethanelastomere; Polysulfidelastomere; hydrierte Nitrilgummis; Propylenoxidpolymere (vulkanisierbares Copolymer aus PO und Allylglycidylether); Epichlorhydrinpolymere; und Ethylen-Acryl-Elastomere (die Monomere Ethylen/Methylacrylat/Carbonsäure enthaltende Terpolymere). Andere Materialien sind Polycoprolactam/Polyether-Copolymere, wie NYRIM^®. Ein Curing kann gegebenenfalls durch Selbsthärtung, katalytisch induzierte Härtung, Wärmehärtung, lichtempfindliche Härtung, radikalisch initiierte Härtung, aktinische Härtung, wie Härtung durch Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlhärtung, Mikrowellenhärtung, und andere dem Fachmann bekannte Härtungen erreicht werden.
Ferner können beispielhafte, für den RFT-Träger geeignete Polyurethane wenigstens ein Polyol, wenigstens einen Kettenverlängerer und wenigstens ein Isocyanat umfassen. Solche Polyurethane umfassen die in der Offenbarung der PCT-Anmeldung WO 01/42000 von The Dow Chemical Company aus Midland, Michigan, USA, dem Anmelder der vorliegenden Erfindung, zitierten und hergestellten Materialien.
Die PCT-Veröffentlichung WO 01/42000 beschreibt Polyurethanpolymerzusammensetzungen, die zur Herstellung eines leichtgewichtigen Reifen-Trägers geeignet sind. Beispiel 1 dieser PCT-Veröffentlichung beschreibt eine Zusammensetzung, die bevorzugt verwendet werden kann, obwohl auch andere Materialien verwendet werden können. In Beispiel 1 wurde eine Polyurethanprepolymerzusammensetzung durch Vermischen eines Polyol-Seitenstroms und eines Isocyanat-Seitenstroms unter Verwendung eines Reaktionsspritzgießverfahrens hergestellt.
Der Polyol-Seitenstrom umfasste eine Polyolformulierung. Die Polyolformulierung umfasste ein Polyol in einer Menge von 54,81 Gewichtsprozent, einen Kettenverlängerer in einer Menge von 44,84 Gewichtsprozent, ein Tensid in einer Menge von 0,25 Gewichtsprozent und einen Katalysator in einer Menge von 0,1 Gewichtsprozent.
Für die Polyolformulierung war das Polyol ein mit einer Ethylenoxid-Kappe versehenes Triol mit einem Molekulargewicht von 5.000 und einer maximalen Unsättigung von 0,035 Milliäquivalent pro Gramm der Gesamtzusammensetzung (erhältlich von The Dow Chemical Company, Freeport, Texas). Der Kettenverlängerer war Diethyltoluoldiamin (eine Mischung aus 3,5-Diethyl-2,4- und -2,6'-toluoldiaminen) (erhältlich von The Dow Chemical Company, Freeport, Texas). Das Tensid war ein Silicontensid (L-1000; erhältlich von OSI Specialties/Witco Corp., Chicago, Illinois). Der Katalysator umfasste eine 50:50-Mischung aus Triethylendiamin (Dabco 3LV) (erhältlich von Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pennsylvania) und Dibutylzinndilaurat (Fomrez UL28) (erhältlich von Witco Chemical Co., Chicago, Illinois).
Der Isocyanat-Seitenstrom umfasste eine Prepolymerformulierung. Die Prepolymerformulierung umfasste ein erstes Isocyanat in einer Menge von 31,83 Gewichtsprozent, ein Polyol in einer Menge von 63,17 Gewichtsprozent und ein zweites Isocyanat in einer Menge von 5,0 Gewichtsprozent.
Für die Prepolymerformulierung war das erste Isocyanat 98 Prozent reines p,p'-MDI (Isonate 125M) (erhältlich von The Dow Chemical Company, Freeport, Texas). Das Polyol war ein mit einer Ethylenoxid-Kappe (15 Prozent) versehenes Triol mit einem Molekulargewicht von 6.000 und einer maximalen Unsättigung von 0,02 Milliäquivalent pro Gramm der Gesamtzusammensetzung (erhältlich von Asahi). Und das zweite Isocyanat bestand aus 50 Prozent p,p'-MDI und 50 Prozent o,p-MDI (Isonate 50 OP) (erhältlich von The Dow Chemical Company, Freeport, Texas).
Der Isocyanat-Seitenstrom und der Polyol-Seitenstrom wurden in einem Gewichtsverhältnis von 2:15:1 (Isocyanat zu Polyol) unter Verwendung von Standardreaktionsspritzgießverfahrensbedingungen vereinigt.
Für einen Fachmann ist klar, dass die Formulierung in diesem Beispiel für die Zwecke der vorliegenden Erfindung variieren kann. Beispielsweise können die Versuchsbedingungen, Abweichungen in der Formulierung von Ausgangsmaterialien und Veränderungen bei der Verarbeitung die Zusammensetzung innerhalb annehmbarer Bereiche verändern. Ferner kann die Formulierung so abgeändert werden, dass die Eigenschaften des Reifen-Trägers verändert werden, wie beispielsweise durch, jedoch nicht darauf beschränkt, Veränderung des Verhältnisses von Kettenverlängerer zu Polyol, Weglassen eines zweiten Isocyanats und Verwendung von Polyolen, die keine Ethylenoxid-Kappe aufweisen. Ferner können die in der PCT-Veröffentlichung WO 01/42000 angegebenen Bereiche auch andere geeignete Formulierungen erzeugen.
3 ist eine schematische Seitendarstellung einer anderen Ausführungsform des RFT-Trägers. Der RFT-Träger 16 umfasst gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform eine Reihe von Komponenten, die in getrennten Arbeitsgängen formgepresst werden können. Der RFT-Träger 16 umfasst einen äußeren Ring 18, eine zentrale Aussteifung 19 und einen inneren Ring 20, der gemäß wenigstens einer Ausführungsform eine RFT-Verstärkung 22 umfasst. Bei einigen Ausführungsformen können die Ringe und/oder die Verstärkung aus einem oder mehreren thermoplastischen Schaumstoffen, wie Elastomerbeadschaumstoffen, bestehen. Gegebenenfalls sind die Ringe und/oder die Verstärkung nicht geschäumt. Beispielsweise kann der innere Ring 20 aus einem dynamischen thermoplastischen Schaumstoff gebildet sein.
Die Dichte kann reguliert werden, um einen relativ starren inneren Ring zu erzeugen. Die RFT-Verstärkung 22 kann aus einem faserförmigen Material oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein und ist gemäß wenigstens einer Ausführungsform mit dem inneren Ring verbunden, indem sie daran anhaftet oder eingepresst ist. Die zentrale Aussteifung 19 kann aus einem dynamischen thermoplastischen Schaumstoff mit niederer Dichte gebildet sein. Die zentrale Aussteifung 19 kann gegebenenfalls Öffnungen (nicht gezeigt) für eine Gewichtsreduktion enthalten, die in Bezug auf die Tragkraft optimiert sind. Der äußere Ring 18 kann aus einem dynamischen thermoplastischen Schaumstoff mit höherer Dichte bestehen. Die Kombination stellt eine ausreichende Stabilität für die Innenflächen, wie den inneren Ring 20, bereit und ermöglicht immer noch eine Veränderung der Form zum Einbau des RFT-Trägers, wie in 1 gezeigt, in den Reifen 14 und auf die Felge 12.
Die Ringe und/oder die Aussteifung können unter Verwendung von herkömmlichen Formgebungsverfahren, wie dem dem Fachmann bekannten Schaumstoffformen oder Bead-Schaumstoffformen, formgepresst werden. Beispielsweise kann ein Teil des inneren Rings 20 erzeugt werden und eine RFT-Verstärkung 22 kann um diesen Bereich herum angeordnet werden, um den inneren Ring 20 zu erzeugen. Der innere Ring 20 kann gegebenenfalls unter Verwendung eines Profilextrusionssystems hergestellt werden. Der innere Ring 20 kann durch die darin eingepresste RFT-Verstärkung 22 verstärkt werden. Die zentrale Aussteifung 19 kann um den inneren Ring 20 und die RFT-Verstärkung 22 herum formgepresst werden. Der äußere Ring 18 kann um die zentrale Aussteifung 19 herum formgepresst werden.
Es ist für einen Fachmann unter Zuhilfenahme dieser Beschreibung klar, dass die RFT-Verstärkung 22 an anderen Stellen in dem RFT-Träger 16 vorliegen kann. Beispielsweise kann die RFT-Verstärkung in oder benachbart zu dem äußeren Ring 18 oder der zentralen Aussteifung 19 angeordnet oder auf eine andere Weise gebildet sein.
RFT-Verstärkung
4 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften, starren, einheitlichen RFT-Verstärkung. Die RFT-Verstärkung 22 umfasst im Allgemeinen wenigstens ein querlaufendes Element 42. In der gezeigten Ausführungsform kreuzt wenigstens ein zweites querlaufendes Element 42a das querlaufende Element 42. Ferner kann die Verstärkung 22 wenigstens ein im Wesentlichen umlaufendes Element 44 umfassen. Bei wenigstens einer Ausführungsform können die querlaufenden Elemente 42, 42a symmetrisch gewickelt sein, d.h. mit gleichen Winkeln in Bezug auf eine Mittelachse 23. Die querlaufenden Winkel α₁, α₂ können verwendet werden, um die Winkel der querlaufenden Elemente 42 bzw. 42a in Bezug auf die Mittelachse 23 zu beschreiben. Bei einer Ausführungsform können die querlaufenden Winkel mehr als etwa 0 Grad bis weniger als etwa 90 Grad und vorteilhafterweise etwa 70 Grad bis etwa 80 Grad, wie etwa 78 Grad, sein. Alternativ dazu können die Winkel unterschiedlich zueinander sein. Ein beispielhafter Zwischenraum 43 zwischen benachbarten querlaufenden Elementen kann etwa 20 mm bis etwa 30 mm, wie etwa 24 mm, betragen. Die querlaufenden Elemente können verschiedene Breiten aufweisen und können in wenigstens einer Ausführungsform zwischen etwa 2 mm bis etwa 5 mm, wie etwa 3 mm, sein.
Ähnlich können die umlaufenden Elemente 44 gemäß wenigstens einer Ausführungsform eine Breite aufweisen, die üblicherweise im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 10 mm, wie zwischen etwa 5 mm bis etwa 8 mm, liegt. Die umlaufenden Elemente können gleich oder nicht gleich über eine Breite der RFT-Verstärkung von etwa 70 mm bis etwa 120 mm, wie etwa 90 mm, beabstandet sein. Ein umlaufender Winkel β kann verwendet werden, um den Winkel des umlaufenden Elements (der umlaufenden Elemente) zu beschreiben, und ist im Allgemeinen ein großer Winkel, d.h. nahezu senkrecht zu der Achse 23, obwohl jeder Winkel zwischen etwa 0 Grad und etwa 90 Grad verwendet werden kann. Bei wenigstens einer Ausführungsform liegt der Winkel β zwischen etwa 80 Grad und etwa 90 Grad.
Einem Fachmann ist klar, dass die oben angegebenen Abmessungen beispielhaft sind und die Winkel, die einheitlichen und nicht einheitlichen Zwischenräume, die Größen, die Anzahl der Elemente, und andere Abmessungen alle in Abhängigkeit von verschiedenen Ausgestaltungsparametern, wie den Materialien, der gewünschten Starrheit, der Einfachheit der Anordnung, der Kosten und der Stabilität, variieren können. Ferner können die querlaufenden Elemente und umlaufenden Elemente aus unterschiedlichen Filamenten oder aus einem gemeinsamen Filament, wie unten in Bezug auf 6 beschrieben, hergestellt sein.
Die RFT-Verstärkung der vorliegenden Erfindung weist vorteilhafterweise eine höhere Starrheit auf als bisherige Ausführungen. Die höhere Starrheit ermöglicht, dass die Verstärkung von Hand oder automatisch weiterverwertet werden und relativ schnell in einer RFT-Träger-Pressform in Position gebracht werden kann. Die Schnelligkeit und Effizienz erhöht die Produktivität eines RFT-Trägers, was wiederum eine wirtschaftliche Herstellung einer großen Menge von auf dem Beförderungsmittelmarkt benötigten Trägern ermöglicht.
In einem Vergleichsversuch benötigte es etwa 45 Sekunden, um eine RFT-Verstärkung des Standes der Technik, umfassend mehrere Schichten eines Baumwollgewebes, in eine RFT-Träger-Pressform einzubringen. Im Gegensatz dazu benötigte es in einigen Versuchen unter Verwendung wenigstens einer Ausführungsform der hierin offenbarten RFT-Verstärkung etwa 10–15 Sekunden oder weniger, um diese in die Pressform einzubringen, d.h. weniger als ein Drittel der Zeit als bei Verwendung der RFT-Verstärkung des Standes der Technik. Die Versuche zeigten zudem, dass es vorteilhafterweise möglich ist, die Zeitdauer auf etwa 2–5 Sekunden oder weniger und gewöhnlich etwa 3 Sekunden oder weniger zu verringern, was in etwa einem Zeitunterschied von einer Zehnerpotenz verglichen mit dem Stand der Technik entspricht.
Anfangsversuche wurden durchgeführt, wobei die hierin beschriebene RFT-Verstärkung von Hand in die Pressform eingebracht wurde. Das automatische Einbringen kann auch von der hierin beschriebenen RFT-Verstärkung profitieren, beispielsweise das Einbringen mittels eines Roboters oder durch andere automatische oder halbautomatische Einbringungssysteme, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die RFT-Verstärkung kann auch durch diese hindurchlaufende Öffnungen 46 aufweisen. Die Öffnungen ermöglichen, dass flüssige Reaktanten während des Formgebungsverfahrens des RFT-Trägers in die Verstärkung eindringen können, sodass die Verstärkung zu einem integralen Bestandteil des RFT-Trägers wird, wenn die flüssigen Reaktanten sich verfestigen. Vorzugsweise liegt die Verstärkung im Wesentlichen in dem Polymer eingeschlossen vor.
Die RFT-Verstärkung kann aus einer Reihe formpressbarer und metallischer Materialien hergestellt werden. Beispielsweise können die querlaufenden Elemente und/oder die umlaufenden Elemente aus Glasfasern, Kohle/Graphit-Fasern, Aramidfasern, Polyesterfasern, Metallfasern oder anderen Materialien bestehen. Die Arten von Fasern können zu Kompositen kombiniert werden, was Kombinationen aus Glasfasern, Kohle/Graphit-Fasern, Aramidfasern, Polyesterfasern, Metallfasern und andere Materialien umfasst. Das Material kann metallische Gewebematerialien, wie Maschendraht, oder feste Ringe umfassen. Die Fasern können zusätzlich ein Bindemittel, eine Versiegelung, eine Oberflächenbearbeitung oder eine andere Beschichtung umfassen, um die Verarbeitung, das Einbinden oder das Heißsiegeln der Fasern zu erleichtern.
Die einzelnen Fasern können zu Filamenten oder Bändern geformt werden. Die Fasern können in getrennte Schichten geschnitten werden, um geschnittene Fasern zu erzeugen und können in ein formpressbares Material eingebracht werden. Gemäß dieser Offenbarung wird die Bezeichnung "Filament" allgemein verwendet und umfasst Streifen, Fasern, Bänder, Garn, Taugarn, Roving und andere einzelne, oder Gruppen von, Materialien, die um den Dorn gewickelt werden können. Sofern nicht anders angegeben, umfasst die Bezeichnung "Dorn" ein Element, um das die Filamente oder das andere Material gewickelt oder geformt werden kann. Der Dorn kann für ein nachfolgendes Umwickeln oder Formen wieder verwendet werden oder kann in die RFT-Verstärkung und/oder den RFT-Träger, bei der Herstellung desselben, integriert werden, indem beispielsweise das Element als Teil des RFT-Trägers oder der RFT-Verstärkung zugeschnitten wird. Ein zusammenlegbarer Dorn kann verwendet werden, um die Entfernung der RFT-Verstärkung zu vereinfachen.
Zusätzliche Materialien für die Verstärkung können dünne Stränge aus Draht, die in das Material eingewebt wurden, umfassen. Ferner kann die Verstärkung aus Folien und bei einigen Ausführungsformen aus laminierten Folien hergestellt sein. Die RFT-Verstärkung kann auch aus einem verstärkten, Fasern enthaltenden Thermoplasten hergestellt sein. Beispielsweise kann die Faserzusammensetzung des Thermoplasten etwa 20 % bis etwa 99 % ausmachen, obwohl andere Mengen auch möglich sind. Üblicherweise weist die RFT-Verstärkung ein Quadratmetergewicht von etwa 50 Gramm bis etwa 1.000 Gramm pro Quadratmeter auf.
Ein wichtiger Gesichtspunkt ist, dass die Verstärkung ausreichend starr, um einen relativ schnellen und leichten Einbau in die Pressform zu ermöglichen, und ausreichend flexibel, um ein Zusammenpressen des RFT-Trägers zum Einbau desselben in die in 1 gezeigte Radanordnung zu ermöglichen, ist. Ferner sollte die Verstärkung ausreichend starr sein, um gegenüber der nach außen auftretenden Ausdehnung des formgepressten Trägers während der Rotation und den begleitenden, nach außen auftretenden Zentrifugalkräften beständig zu sein, sodass der Träger während seiner beabsichtigten Verwendung im Wesentlichen seine strukturelle Integrität beibehält. Für die Zwecke der Erfindung wird eine solche Starrheit als "Ringstarrheit" bezeichnet und beschreibt die Fähigkeit, einer nach außen verlaufenden Ausdehnung aufgrund von rotierenden Radialkräften standzuhalten.
Um die Ringstarrheit zu erhöhen, können die Fasern eine Beschichtung aufweisen, die durch Aufsprühen, Eintauchen, Einbetten, Extrudieren, Imprägnieren, durch eine Kombination mit Filmen oder durch andere dem Fachmann bekannte Verfahren, die bevor oder nachdem die Fasern in einer entsprechenden Form für die RFT-Verstärkung erzeugt wurden, um eine selbsttragende Struktur, die nicht zusammenbricht, wenn die Struktur ohne externe Träger ist, verwendet werden können, aufgebracht wird. Ferner kann das Verstärkungsmaterial, bevor es um einen Dorn herum geformt wird, in eine Koagulierungstauchbeschichtung eingetaucht werden, und ein relativ hartes Polymer kann verwendet werden, um als wässriges Dispersionsmittel zu wirken, um die selbsttragende Struktur zu erzeugen. Vorteilhafterweise weist die Verstärkung eine ausgeglichene Gewichtsverteilung um die Verstärkungsperipherie auf, was die zentrifugale Laufruhe des endgültigen RFT-Trägers während des Fahrens unterstützt.
Die RFT-Verstärkung kann in Form von einzelnen Einheiten hergestellt werden oder kann als röhrenförmiges Element hergestellt werden, wobei eine oder mehrere Verstärkungseinheiten von dem röhrenförmigen Element abgeschnitten werden. Die RFT-Verstärkung kann ein um einen Dorn gewundenes Filament sein. Alternativ dazu kann die RFT-Verstärkung aus Geweben oder Folien, die zu einer gewünschten Form gerollt werden und deren Enden oder andere Bereiche miteinander verbunden werden, hergestellt sein. Die Bezeichnung "verbunden", "Verbindung" und ähnliche Bezeichnungen, die hierin verwendet werden, umfassen das Anhaften, das Verbinden, das Anbinden, das Curing, das Festmachen, das Anbringen und andere Formen der Befestigung eines Stücks an ein anderes Stück.
5A ist eine schematische prospektive Darstellung einer anderen Ausführungsform der RFT-Verstärkung 22. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die RFT-Verstärkung 22 ein relativ festes Element, das mit Öffnungen 46 perforiert sein kann. Die Bezeichnung "Öffnung" und ähnliche Bezeichnungen werden allgemein verwendet und umfassen jede in dem Träger und/oder der Verstärkung gebildete Öffnung, wie Löcher, Schlitze und andere Öffnungen. Die Bezeichnung "perforieren" und ähnliche Bezeichnungen werden allgemein verwendet und umfassen jedes Verfahren zur Bildung von Öffnungen in einem Material, wie das Formpressen, das Anbohren, das Stanzen, das Lochen, das Schmelzen und andere Verfahren zur Bildung von Öffnungen.
Die Öffnungen 46 ermöglichen dem formpressbaren Material, durch diese hindurchzufließen. Vorteilhafterweise ermöglichen die Öffnungen dem formpressbaren Material, in diese hinein und um die Verstärkung 22 herumzufließen, sodass die Verstärkung 22 von dem formpressbaren Material wenigstens teilweise eingeschlossen und vorzugsweise wenigstens eingeschlossen wird. Es versteht sich, dass die Öffnungen optional sind und andere Ausführungsformen keine wesentlichen Öffnungen aufweisen.
Beispielsweise kann die RFT-Verstärkung aus einem relativ dünnen Rohr aus Material hergestellt und durch Lochen, Anbohren, Schneiden oder auf eine andere Art und Weise mit Öffnungen 46 versehen werden. Das Material kann Metall, Komposite, faserverstärkte Komposite, Kunststoffe oder ein anderes Material, das zu einer im Wesentlichen runden Form geformt werden kann. Die Bezeichnungen "rund" und "zylindrisch" werden allgemein verwendet und umfassen jede Form, die eine Schleife ohne spitze Ecken bildet, wie Kreise, Ellipsen und unregelmäßig geformte geometrische Figuren.
5B ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils einer in der in 5A gezeigten RFT-Verstärkung gebildeten Öffnung 46. Eine Oberfläche 48 der RFT-Verstärkung 22 wurde perforiert. Bei wenigstens einer Ausführungsform kann die Oberfläche 48 so perforiert sein, dass ein Streifen 50 benachbart zur Oberfläche 48 angeordnet ist, um die Öffnung 46 zu erzeugen. Der Streifen 50 kann zur Verstärkung der Haftwirkung an das anschließend formgepresste Material des inneren Rings 20, der die in den 1 und 2 gezeigte Verstärkung umgibt, dienen. Der Streifen kann auch zum Positionieren der Verstärkung in der Pressform dienen. Der Streifen kann sich in jede Richtung ausdehnen, umfassend in Richtung der Mitte der Verstärkung. In anderen Ausführungsformen kann die Öffnung 46 ohne Erzeugung eines Streifens 50 erzeugt werden.
Eine Möglichkeit, welche eine geeignete Starrheit der RFT-Verstärkung 22 anzeigt, besteht in der Messung der Deformation in einem Fallversuch. Ein Versuchssystem für die Verstärkung bestand darin, eine zylindrische Verstärkung herzustellen und den mittleren Durchmesser der Verstärkung von einer Seite zur anderen Seite zu bestimmen, wenn die Verstärkung horizontal in einem Ruhezustand liegt. Die Verstärkung wurde vertikal rotiert, d.h. dass sich die in 4 gezeigte Achse 23 im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft und erhöht befand, sodass ein unterer Teil der Verstärkung sich bei einer Höhe von etwa zwei Metern oberhalb einer ungepolsterten Betondecke befand. Andere harte Oberflächen können auch verwendet werden, wie Holz, Metall, oder relativ harte Polymeroberflächen. Die Verstärkung wurde fallengelassen, um das Ausmaß der Deformation, die nach dem Fall auftrat, wenn die Verstärkung wieder horizontal in einem Ruhezustand lag, zu bestimmen.
Im Allgemeinen war die resultierende Form eher elliptisch als rund. Die Abmessungen der resultierenden Ellipse wurde nach dem Fall, wenn die Verstärkung wieder horizontal in einem Ruhezustand lag, bestimmt. Die resultierenden Abmessungen von einer Seite zur anderen Seite waren nach dem Fall gewöhnlich in einer Richtung parallel zum Fall geringer oder in einem entsprechenden Ausmaß in einer Richtung senkrecht zum Fall größer. Der Unterschied zwischen entweder der Abnahme in der einen Richtung oder der Zunahme in der anderen Richtung und dem ursprünglichen mittleren Durchmesser wurde verwendet, um eine mittlere Deformation in Prozent zu berechnen. Die Verstärkung wurde dann vor dem nächsten Versuch wieder zu einem Kreis geformt. Der Versuch wurde mehrere Male wiederholt. Zudem wurde jede Schichtentrennung notiert, da sie dazu führen könnte, dass die RFT-Verstärkung nur schwer in eine Pressform eingebracht werden kann.
Es hat sich gezeigt, das die Verstärkung gewöhnlich eine Starrheit aufwies, die ein relativ leichtes Einbringen in die Träger-Pressform ermöglichte, wenn das Ausmaß der Abweichung etwa 20 % oder weniger betrug. Normalerweise könnte das Ausmaß der Abweichung auch größer sein und man könnte die Verstärkung immer noch verwenden. Ein vorteilhaftes Ausmaß betrug etwa 10 % oder weniger, ein noch vorteilhafteres Ausmaß betrug etwa 5 % oder weniger und ein noch mehr vorteilhafteres Ausmaß betrug etwa 1 % oder weniger. Einige Beispiele von verschiedenen Verstärkungen, die hergestellt, untersucht und in die Träger-Pressform eingebracht wurden, um einen Träger formzupressen, sind hier beschrieben.
Die Verstärkung kann mithilfe verschiedener Verfahren, von denen einige im Folgenden beschrieben werden, hergestellt werden. Üblicherweise kann die Verstärkung einzeln erzeugt werden oder kann als röhrenförmiges Element erzeugt werden und die einzelnen Verstärkungen können davon abgeschnitten werden. Wie hierin verwendet, umfasst "Abschneiden" jede Art des Trennens eines Teils von einem anderen. Beispielsweise kann der Schnitt durch eine Schneidemaschine, wie eine Säge mit einer oder mehreren Schleifscheiben, erzeugt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die 6–10 zeigen wenigstens fünf Abwandlungen zur Erzeugung der Verstärkung. Einige der Abwandlungen umfassen beispielsweise das Wickeln eines Filaments um einen Dorn, das Umhüllen eines Dorns mit einem Material, das Formpressen der Verstärkung in einer Matrize, das Einbringen von längslaufenden Elementen in die Wicklungen einer Verstärkung und das Tangentialformpressen einer Verstärkung.
6 ist eine schematische Darstellung eines Systems zur Herstellung einer in den 1–5B gezeigten, mit einem Filament umwickelten RFT-Verstärkung durch ein Filamentwicklungsverfahren und -system. Das System 60 umfasst einen Trägerdorn 62, ein oder mehrere Verstärkungszufuhrsysteme 64, 66 und 68, wie Trommeln oder Spulen, ein Heizgerät oder ein anderes Aushärtelement (andere Aushärtelemente) 76 und kann eine Schneidemaschine 80 umfassen. Der Trägerdorn 62 stellt eine Oberfläche bereit, um die Filamente von den Verstärkungszufuhrsystemen herumgewickelt werden können.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Verstärkungszufuhrsysteme 64, 66 verwendet werden, um die Filamente in einer querlaufenden Richtung bei einem Winkel zu der Mittelachse des Dorns um den Dorn zu wickeln. Der Winkel hängt von der Geschwindigkeit des rotierenden Dorns, die mit der Geschwindigkeit gekoppelt ist, bei der sich die Verstärkungszufuhrsysteme und/oder das Material entlang der Achse des Dorns bewegen, ab. Der Winkel liegt üblicherweise zwischen etwa 0 Grad und etwa 90 Grad und liegt im Allgemeinen zwischen etwa 45 Grad und etwa 90 Grad. Ferner kann der Winkel zwischen sich überschneidenden Filamenten variiert werden. Beispielsweise können sich die in 4 gezeigten querlaufenden Elemente 42, 42a bei Winkeln von mehr als etwa 0 Grad bis weniger als etwa 180 Grad überschneiden.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform kann ein Verstärkungszufuhrsystem 68 ein im Wesentlichen umlaufendes Band aus Filamenten erzeugen. Das Band aus Filamenten bildet das eine oder die mehreren in 4 gezeigten umlaufenden Elemente 44. Gewöhnlich wird das umlaufende Element (die umlaufenden Elemente) 44 durch Umwickeln des Filaments bei einem großen Wicklungswinkel, d.h. ein nahezu senkrechter Winkel zu der Achse des Dorns, erzeugt, um eine im Wesentlichen kontinuierliche Wicklung aus Filamenten und durch mehrere Umwicklungen des Filaments um den Dorn erzeugte Zwischenräume zu erzeugen, obwohl jeder Winkel zwischen etwa 0 Grad und etwa 90 Grad verwendet werden kann. Demzufolge kann das umlaufende Element (die umlaufenden Elemente) 44 ein kontinuierliches Band sein, das gemäß wenigstens einer Ausführungsform stufenweise um den Dorn gewickelt ist. Ferner kann das umlaufende Element aus einem oder mehreren Deckbändern, wie zwei, drei oder mehreren Deckbändern, gebildet werden, um die Ringfestigkeit des umlaufenden Elements zu verstärken. Alternativ dazu können die Filamente in getrennten Bereichen gewickelt werden und können geschnitten werden, um ein umlaufendes Element zu erzeugen, und dann kann das Verstärkungszufuhrsystem 68 so positioniert werden, dass ein anderes umlaufendes Element um den Dorn gewickelt wird. Ferner können die Filamente in mehreren Schichten und/oder Breiten gewickelt werden, um mehrere Dicken und Breiten des umlaufenden Elements zu erzeugen und können miteinander verbunden werden, um die hierin beschriebene eine Nutzschicht zu erzeugen. Die Filamente können zudem bei unterschiedlichen Wicklungsgeschwindigkeiten gewickelt werden, sodass einige Filamente näher zusammengewickelt sind als andere Filamente. Ein Beispiel ist in Bezug auf 6a beschrieben.
Demzufolge kann die RFT-Verstärkung als eine Anordnung aus querverlaufenden und umlaufenden Elementen erzeugt werden. Die Geometrie der gewickelten Filamente auf dem Dorn kann Öffnungen bereitstellen, damit das formpressbare Material während des Formpressens des RFT-Trägers durch diese hindurchlaufen kann. Ferner können auf dem Dorn verschiedene Längen der RFT-Verstärkung hergestellt werden, was einzelne RFT-Verstärkungen oder mehrere Breiten von RFT-Verstärkungen, die durch Verarbeitung in getrennte RFT-Verstärkungen geschnitten werden können, umfasst.
Es versteht sich, dass verschiedene Varianten der Wicklung von der Erfindung umfasst werden. Beispielsweise können die verschiedenen hierin beschriebenen Figuren und Verfahren ein oder mehrere Verstärkungszufuhrsysteme, alleine oder in Kombination, verwenden, um verschiedene Kombinationen aus einem oder mehreren querlaufenden und/oder umlaufenden Elementen zu erzeugen. Ferner sind verschiedene Verstärkungszufuhrsysteme gezeigt, jedoch ist die Anzahl derselben nicht beschränkt und kann in Abhängigkeit von den verschiedenen Leistungsfähigkeiten und Herstellungsvoraussetzungen variieren. Die Geschwindigkeiten und die Zufuhrraten der verschiedenen Zufuhrsysteme können auch, wie gewünscht, verändert werden, um eine gewünschte Dicke, gewünschte Zwischenräume, gewünschte Formen, usw. zu erzeugen, was für den Fachmann unter Zuhilfenahme der Beschreibung der vorliegenden Erfindung offensichtlich ist.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform kann ein Verstärkungszufuhrsystem verwendet werden, um die querlaufenden Elemente zu erzeugen, wobei der Dorn in einer Richtung während dem Wickeln verschoben wird und dann in einer anderen Richtung verschoben wird, um ein anderes querlaufendes Element bei einem unterschiedlichen Winkel zu erzeugen. Ferner kann das gleiche Verstärkungszufuhrsystem, beispielsweise durch Veränderung der Verschiebungs- oder Rotationsgeschwindigkeit für die querlaufenden Elemente verglichen mit den umlaufenden Elementen, verwendet werden, um das querlaufende Element oder die querlaufenden Elemente und die umlaufenden Elemente zu wickeln.
Die in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung beschrieben Herstellungsmöglichkeiten und jede damit verbundene vom Fachmann ausführbare Software, welche für den Zweck und die Absicht der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, können auf eine Herstellungsmaschine übertragen werden. Ein kommerziell verfügbares Filamentwicklungssystem ist von Sidewinder Filament Winding Systems aus Laguna Beach, Kalifornien, USA erhältlich.
Wie in 6 gezeigt, können ein oder mehrere der Verstärkungszufuhrsysteme einen Applikator durchlaufen. Beispielsweise wird ein Applikator 70 mit dem Verstärkungszufuhrsystem 64 verbunden, ein Applikator 72 wird mit dem Verstärkungszufuhrsystem 66 verbunden und ein Applikator 74 wird mit dem Verstärkungszufuhrsystem 68 verbunden. Die Filamente durchlaufen die Applikatoren und werden mit Material, wie einem Thermoplasten oder einem Duroplasten, beschichtet und dann um den Dorn gewickelt. Das Beschichtungsmaterial kann beispielsweise ein Epoxyharz, umfassend ein Vinylepoxyesterharz, ein Monomer, eine Monomermischung, ein Polyurethan, Styrol, ein Polyesterharz, ein Phenolharz, ein Polymer oder andere duroplastische Harze, thermoplastische Harze oder Kombinationen davon umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Applikatoren 70, 72 und 74 können Tauch-, Spritz-, Pulverbeschichtungsvorrichtungen, Extruder und andere Formen der Aufbringung eines Materials auf ein Filament oder Gewebe umfassen. Eine beispielhafte Reihe von Polymerharzen ist eine Reihe von duroplastischen Vinylepoxyesterharzen, die als Derakane^®-Harze, welche von The Dow Chemical Company hergestellt werden, wie Derakane^® 411, 510N, Momentum, bekannt sind und anderen zur Beschichtung eines Materials und Erzeugung einer Haftung an benachbarte Materialien geeigneten Harzen.
Die in ihrem entsprechenden Curing-Systemen verwendeten Beschichtungsmaterialien werden ausgehärtet, um durch aktive Verfahren, wie eine induzierte Aktivierung, oder passive Verfahren, wie die Aushärtung bei Umgebungsbedingungen, ein röhrenförmiges Element 78 erzeugen. Beispielsweise kann ein Thermoplast bei aktiven Verfahren durch Durchleiten des Dorns durch das Curing-Element 76, wie ein Heizgerät oder eine Quelle aktinischer Strahlung, vernetzt werden. Andere katalytische Reaktionen können ohne Gegenwart von Hitze oder aktinischer Strahlung auftreten. Ferner können einige Harze durch ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlung und andere Aktivierungsverfahren für ein aushärtbares Polymer ausgehärtet werden.
Das röhrenförmige Element 78 kann jede gewünschte Länge aufweisen. Beispielsweise kann das röhrenförmige Element in einer ausreichenden Länge erzeugt werden, um mehrere Teilstücke zu erzeugen und kann dann in einzelne Verstärkungen geschnitten werden. Alternativ dazu kann das röhrenförmige Element in einer ausreichenden Länge erzeugt werden, die für eine einzelne Verstärkung notwendig ist. Jede Alternative kann jedes der hierin beschriebenen Verfahren verwenden.
Das röhrenförmige Element 78 kann in eine Schneidestation des Systems 60, die einen Schneideapparat 80 umfasst, angebracht werden. Der Schneideapparat 80 teilt ein oder mehrere Teile des röhrenförmigen Elements 78 ab, um eine einheitliche, relativ starre Verstärkung 82 zu erzeugen. Das röhrenförmige Element kann auf dem Dorn geschnitten werden oder kann selbsttragend sein und vor dem Schneiden von dem Dorn entfernt werden. Die Verstärkung 82 kann dann bei der Herstellung des in den 1–3 gezeigten RFT-Trägers verwendet werden.
Eine Abwandlung des in Bezug auf die 6 beschriebenen Verfahrens umfasst das Bereitstellen eines thermoplastischen Films oder eines anderen Polymermaterials auf dem Dorn 62, bevor die Filamente von dem Verstärkungszufuhrsystem 64, 66 und 68 aufgewickelt werden. Die Filamente werden auf den Dorn 62 gewickelt, ohne dass ein Durchleiten der Filamente durch die Applikatoren 70, 72 und 74 erforderlich ist. Anders gesagt, wird die Beschichtung von dem auf dem Dorn befindlichen Polymermaterial auf die Filamente aufgebracht. Die gewickelten und beschichteten Filamente können wie unten beschrieben ausgehärtet werden. Alternativ dazu kann das Polymermaterial durch eine Vielzahl von Verfahren bereitgestellt werden, nachdem das Filamentmaterial auf den Dorn aufgewickelt wurde, was das Aufbringen oder Aufsprayen eines Polymerfilms auf das Filamentmaterial, das Eintauchen des Filamentmaterials in das Polymermaterial oder ein andersartiges Beschichten des Filamentmaterials umfasst.
Eine andere Abwandlung besteht darin, das Polymermaterial oder andere Beschichtungen vor dem Aufwickeln der Filamente auf die Filamente aufzubringen. Solche Materialien, die als vorimprägnierte ("Prepreg"-)Materialien bekannt sind, können teilweise ausgehärtet und dann nach dem Aufbringen einem endgültigen Aushärten unterzogen werden. Der Harz kann durch eine Reaktion, durch aktinische Aushärtung, wie Aushärtung durch ultraviolettes Licht oder Röntgenstrahlung, durch Wärme oder andere Aushärtungsverfahren ausgehärtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform verwenden die Applikatoren ein Pultrusionsverfahren, um eine Beschichtung auf das Material aufzubringen. Wie dem Fachmann bekannt, ist ein Pultrusionsverfahren im Wesentlichen ein kontinuierliches Formgebungsverfahren. Verstärkungsfasern, wie Glasfasern, oder andere Materialien werden durch einen Applikator, wie ein Harzbad oder einen thermoplastischen Extruder, um eine Beschichtung auf das Material aufzubringen, geleitet. Das Material kann dann verwendet werden, um die RFT-Verstärkung zu erzeugen. Gemäß solch einer Ausführungsform können ein oder mehrere dieser Applikatoren 70, 72 und 74 eine Anordnung aufweisen, welche das Material durch den Beschichtungsvorgang hindurch leitet.
Ferner kann das Verfahren verwendet werden, um eine Folie aus beschichteten Fasern herzustellen. Die resultierende Folie kann um einen Dorn herumgewickelt werden, mit sich selbst versiegelt werden, um ein röhrenförmiges Element zu erzeugen, und gegebenenfalls perforiert werden. Eine oder mehrere RFT-Verstärkungen können aus dem röhrenförmigen Element geschnitten werden.
6a ist eine detaillierte schematische Darstellung einer Ausführungsform von querlaufenden Elementen 42, 42a und umlaufenden Elementen 44, 44a, 44b und der dazugehörigen Wicklung. Ein Verstärkungszufuhrsystem 68 kann entlang der Länge des Dorns bewegt werden, um das Verstärkungsmaterial auf den Dorn 62 aufzubringen. Die Zwischenräume und die Anzahl der umlaufenden Elemente können von der Gesamtlänge der endgültigen RFT-Verstärkung, den strukturellen Eigenschaften, umfassend die Breite der Verstärkung, den Kosten und anderen Faktoren abhängen und können demzufolge von Zeit zu Zeit und von Produkt zu Produkt variieren.
Ferner können die Filamente bei unterschiedlichen Verschiebungs- oder Rotationsgeschwindigkeiten aufgewickelt werden, sodass einige Filamente dichter zusammengewickelt sind als andere Filamente. Demzufolge können querlaufende Elemente 42, 42a und umlaufende Elemente 44, 44a, 44b während des Wicklungsverfahrens aus demselben Material, jedoch bei unterschiedlichen Wicklungsverschiebungen und/oder -geschwindigkeiten, erzeugt werden, sodass der Zwischenraum verändert wird, um die verschiedenen Elemente zu erzeugen.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform können ein oder mehrere umlaufende Elemente 44a, 44b nach dem Schneiden der RFT-Verstärkung auf die entsprechende Länge, benachbart zu den endgültigen Rändern der RFT-Verstärkung, angeordnet sein. Solche Ränder können die Einbringung, die Sicherheit und/oder das weitere Verarbeiten beeinflussen. Die umlaufenden Elemente 44a, 44b können mit zuvor bestimmten Abständen erzeugt werden, bei denen ein Schneideapparat 80 die Schicht aus verbundenen querlaufenden und umlaufenden Elementen schneiden kann, um wenigstens einer RFT-Verstärkung 82, wie in 6 gezeigt, zu erzeugen. Die Elemente 44a, 44b können, verglichen mit den Abständen zwischen benachbarten umlaufenden Elementen 44, mit einem relativ kleinen Abstand oder selbst mit keinem Abstand dazwischen erzeugt werden. Demzufolge wird, wenn eine RFT-Verstärkung von dem röhrenförmigen Element 78 zwischen den Elementen 44a, 44b abgeschnitten wird, die RFT-Verstärkung mit einem umlaufenden Element benachbart zu jedem abgeschnittenen Rand erzeugt. Die umlaufenden Elemente auf dem Rand der Verstärkung können zu einer verbesserten Glätte der Ränder führen.
Ein oder mehrere der Verstärkungszufuhrsysteme, wie das Zufuhrsystem 68, können die umlaufenden Elemente 44a, 44b aus Verstärkungsmaterial zusammen mit dem Aufwickeln der Elemente 42, 42a durch Verwendung desselben Materials und Veränderung des Zwischenraums zwischen den verschiedenen Elementen auf den Dorn wickeln. Alternativ dazu können die Elemente 44a, 44b als von den Elementen 42, 42a getrennte Elemente erzeugt werden.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform können die umlaufenden Elemente 44a, 44b aus einem einzigen umlaufenden Element mit oder ohne einen schmalen Abstand zwischen der Mehrheit der Wicklungen erzeugt werden. Werden die Elemente gemeinsam erzeugt, dann kann die kombinierte Breite der Elemente entsprechend breiter sein als bei einem umlaufenden Element 44, wie beispielsweise zweimal die Breite. Die Schneideapparatur 80 kann die kombinierten umlaufenden Elemente schneiden, um eine RFT-Verstärkung zu erzeugen, die ein umlaufendes Element benachbart zu dem Schnittrand (den Schnitträndern) aufweist und in der Breite dem umlaufenden Element 44 entspricht. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind eher beispielhaft und die Breite, Menge und die Lage der umlaufenden Elemente 44a, 44b kann in Bezug auf das umlaufende Element 44 variieren.
7 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Systems zur Herstellung einer RFT-Verstärkung durch Umhüllen des Dorns mit Verstärkungsmaterial. Ein Verstärkungszufuhrsystem 64 stellt Verstärkungsmaterial, wie ein oder mehrere Filamente, Gewebe oder andere Materialien, für den Dorn 62 bereit. Das Verstärkungsmaterial umhüllt ein oder mehrere Male den Dorn und kann durch eine Schneidapparatur 88 geschnitten werden. Ein Polymerzufuhrsystem 90 stellt ein Polymermaterial, beispielsweise in der Form eines thermoplastischen Films, eines geschmolzenen Gewebes, eines Haftstreifens oder eines anderen geeigneten Mediums, zum Aufbringen auf das Verstärkungsmaterial bereit. Das Polymermaterial kann mit dem Verstärkungsfilament aus dem Verstärkungszufuhrsystem 64 um den Dorn gewickelt werden. Das Polymermaterial kann durch die Schneideapparatur 62 auf eine entsprechende Länge geschnitten werden. Das Verstärkungsfilament und das Polymer können durch eine an dem Dorn 62 angeordnete Rollmaschine 64 zusammengepresst werden. Die Materialien bilden ein röhrenförmiges Element 78, das ausgehärtet, und falls erforderlich, auf eine entsprechende Länge geschnitten werden kann, um eine RFT-Verstärkung, wie in 6 beschrieben, zu erzeugen. Die Reihenfolge der Materialien kann variiert werden, sodass das Filament nach dem Polymer aufgewickelt wird. So können die Materialien, welche auf den Dorn gewickelt werden, direkt oder indirekt auf den hierin beschriebenen Dorn gewickelt werden. Ferner kann das Polymerzufuhrsystem 90 ein Fluid, wie ein Spray, bereitstellen und das Fluid auf den Dorn und/oder die Verstärkung aufbringen.
Ein vorgefertigter Baumwollstoff mit darin erzeugten Öffnungen kann als Material für die RFT-Verstärkung verwendet werden. Das Material kann mehr als einmal um den Dorn gewickelt werden und die Öffnungen des Baumwollstoffs müssen sich daher nicht mit den darunter liegenden Öffnungen der vorherigen Schicht decken. Die fehlende Deckung kann zu einem unbeabsichtigt eingeschränkten Fluss des Materials durch die Verstärkung führen, sodass die strukturelle Integrität des formgepressten RFT-Trägers betroffen sein kann. Daher kann ein Dorn mit darauf befindlichen "Zähnen" verwendet werden, um Fasern, Gewebe oder ein anderes Material, das um den Dorn gewickelt oder auf eine andere Art und Weise platziert wird, auszurichten. Alternativ dazu können ausreichend große Öffnungen bereitgestellt werden, sodass die Öffnungen nicht übermäßig durch die verschiedenen Schichten abgedeckt werden.
Alternativ dazu kann das Material mit einem druckempfindlichen Haftmittel behandelt werden, was dazu führt, dass das Material mit sich selbst verbunden wird. Bei diesem Verfahren wird wenigstens eine vollständige Umwicklung des Materials verwendet, damit das Material an einigen Oberflächenbereichen an sich selbst haften kann, um ein röhrenförmiges Element und schließlich die RFT-Verstärkung zu erzeugen.
8 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Systems zum Formpressen einer RFT-Verstärkung. Das System 60 umfasst einen Trägerdorn 62 und ein oder mehrere Verstärkungszufuhrsysteme 64, 66. Das Verstärkungszufuhrsystem stellt das Verstärkungsmaterial, wie Filamente oder Gewebe, bereit, um sie um den Dorn 62 zu wickeln, wodurch ein gewickeltes Teilstück 96 erzeugt wird. Das gewickelte Teilstück 96 wird in eine Profilextrusionsmatrize 98 mit einer inneren und/oder äußeren Matrize überführt. Ein Extruder 100, beispielsweise ein thermoplastischer Extruder, wird mit der Profilextrusionsmatrize 98 verbunden, um das formpressbare Material in Form einer Beschichtung darin bereitzustellen. Ein Blasmittelzufuhrsystem 102 kann auch mit der Profilextrusionsmatrize 98 verbunden werden. Die Profilextrusionsmatrize stellt das formpressbare Material in einer geregelten Form auf dem gewickelten Teilstück 96 bereit und erzeugt ein röhrenförmiges Element 104. Das röhrenförmige Element 104 kann an einen Kühler 106 weitergeleitet werden, der auch eine Abstützung für die formgepresste RFT-Verstärkung während des Kühlprozesses enthalten kann. Falls erforderlich, kann das röhrenförmige Element 104 durch einen Perforator 108 durchgeleitet werden, um Perforationen in dem röhrenförmigen Element 104 zu erzeugen, sodass das zur Herstellung des in 1 gezeigten RFT-Trägers 16 verwendete formpressbare Material durch diese hindurchfließen kann. Das röhrenförmige Element 104 kann zu einer Schneidestation mit einem Schneideapparat 110 geleitet werden, um einen Teil des röhrenförmigen Elements in eine oder mehrere RFT-Verstärkungen 112 zu schneiden. Die geschnittenen Stücke können, falls erforderlich, weiter durch Pressverdichten oder thermische Formgebung geformt werden. Die Anordnung der Profilextrusionsmatrize, des Schneideapparates, des Kühlers und des Perforators kann variiert werden, um die RFT-Verstärkung zu erzeugen.
Eine Abwandlung des oben beschriebenen Verfahrens kann das Erzeugen einer Kombination aus extrudierten oder vorgefertigten hitzebeständigen Plastikfolien und einem verstärkenden Stoff in einer relativ flachen Ausrichtung umfassen. Die Folie und der Stoff können gewickelt werden, indem sie unter Verwendung einer Formgebungsausrüstung (nicht gezeigt) in ein Rohr eingerollt werden.
9 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Systems 60 zur Herstellung einer Verstärkung 82 mit längslaufenden Elementen. Das System ist zu dem in 6 beschriebenen System ähnlich. Das System umfasst einen Dorn 62, über dem eine Matrix aus gewickelten Filamenten gebildet wird. Ein oder mehrere Verstärkungszufuhrsysteme 64, 66 stellen ein oder mehrere querlaufende Elemente aus Filamentmaterial um den Dorn 62 bereit. Ferner stellen ein oder mehrere Verstärkungszufuhrsysteme 130, 132, 134 und 136 ein oder mehrere längslaufende Elemente bereit. Obwohl eine unterschiedliche Anzahl von Verstärkungszufuhrsystemen gezeigt ist, kann die Anzahl von eins bis zu jeder beliebigen Zahl, wie für diese und jede andere hierin offenbarte Ausführungsform geeignet, variieren.
Der Dorn 62 kann eine Folie, ein geschmolzenes Gewebe oder einen Haftstreifen umfassen, um die Anordnung des Filaments vor dem Aushärten beizubehalten. bei wenigstens einer Ausführungsform rotiert der Dorn nicht in Bezug auf die Verstärkungszufuhrsysteme 130, 132, 134 und 136, während die längslaufenden Elemente angeordnet werden. Bei anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Verstärkungszufuhrsysteme um den Dorn rotieren. Ferner können bei anderen Ausführungsformen sowohl der Dorn als auch das Verstärkungszufuhrsystem oder die Verstärkungszufuhrsysteme rotieren.
Die Verstärkungszufuhrsysteme 64 und 66 stellen Filamentmaterial für den Dorn bereit, wenn der Dorn und/oder die Verstärkungszufuhrsysteme 64, 66 relativ zu dem Dorn rotiert werden. Die längslaufenden Elemente können ein schmelzbares Polymer enthalten, um die querlaufenden Elemente in Position zu halten. Alternativ dazu wird ein Applikator 138 bereitgestellt, um ein Material auf das gewickelte Teilstück 140 aufzusprühen, darauffließen zu lassen oder auf eine andere Art und Weise aufzubringen. Das gewickelte Teilstück wird ausgehärtet. Beispielsweise kann das gewickelte Teilstück 140, wenn ein Thermoplast verwendet wird, in ein Curing-Element 76 eingebracht werden, um den Thermoplast zu schmelzen, einzuschmelzen oder zu vernetzen. Das resultierende röhrenförmige Element 142 kann von dem Dorn entfernt werden und in getrennte Teilstücke geschnitten werden, um die RFT-Verstärkung 82 zu erzeugen.
10 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Systems zur Herstellung einer RFT-Verstärkung unter Verwendung eines Tangentialformgebungsverfahrens. Üblicherweise verwendet das Tangentialformgebungsverfahren ein thermoplastisches Material oder ein anderes Polymermaterial, das in eine Pressform eingespritzt wird. Ein oder mehrere Teile der Pressform können rotieren, sodass das eingespritzte Material in den Bereich des Umfangs der Pressform gedrückt wird. Die Rotation führt dazu, dass das Polymer um die Pressform herum fließt, damit mitgeführte Filamente entlang einer Kreisperipherie der Pressform ausgerichtet werden. Der formgepresste Bereich wird abgekühlt und verfestigt sich und die RFT-Verstärkung wird mit den Filamenten in einer entsprechenden Ausrichtung aus der Pressform entnommen. Öffnungen in dem formgepressten Bereich können erzeugt werden, damit das formpressbare Material des RFT-Trägers in dem anschließenden Trägerformgebungsverfahren dort hindurch fließen kann.
Eine Pressform 116 kann ein oder mehrere Seiten 118, ein Unterteil 120 und ein Oberteil 124 umfassen. Eine Abstützung 122 kann ein oder mehrere Bereiche der Pressform 116 abstützen. Ein Schaft 126 kann durch das Oberteil 124 eingebracht sein. Ein oder mehrere Verschlüsse, wie die Verschlüsse 115, 117, 119 und 121, können an verschiedenen Grenzflächen zwischen dem Schaft 116, dem Oberteil 124, den Seiten 118 und dem Unterteil 120 angeordnet sein. Der Verschluss (die Verschlüsse) kann eine Halterung umfassen. Ein oder mehrere Motoren 123, 125 können verwendet werden, um die Bereiche der Pressform zu rotieren und/oder zu versetzen. Die Motoren können mit einem Steuergerät 127 zur Steuerung derselben verbunden sein. Eine Einspritzstelle 129, die mit einem oder mehreren Bereichen der Pressform 116 verbunden ist, kann verwendet werden, um das formpressbare Material in die Pressform einzubringen.
Bei dem Betrieb wird das formpressbare Material in die Pressform eingebracht und der Schaft kann rotiert werden. Die Flüssigkeitseigenschaften des formpressbaren Materials zusammen mit dem rotierenden Schaft führen zur Akkumulation des formpressbaren Materials benachbart den Seiten 118. Die in dem formpressbaren Material mitgeführten Filamente können auch um die Kreisperipherie der Seiten 118 herum orientiert werden. Das formgepresste Teil wird verfestigt und aus der Pressform entfernt. Beispielsweise kann das Unterteil 120 von dem Oberteil 124 abgetrennt werden und das formgepresste Teil kann aus der Pressform entfernt werden.
Verschiedene Abwandlungen sind möglich. Beispielsweise kann der Schaft 126 stationär sein und ein oder mehrere andere Bereiche der Pressform 116, wie die Seiten 118, können um den Schaft herum rotieren, wobei die Abwandlungen nicht darauf beschränkt sind. Ferner können der Schaft und der eine andere Bereich oder die mehreren anderen Bereiche der Pressform in gemeinsamen oder unterschiedlichen Richtungen rotieren. Der Schaft 126 kann durch den Boden 120 eingeführt sein, die Seiten können mit dem Oberteil 124 verbunden sein, die Öffnungen können an einem oder mehreren unterschiedlichen Orten, wie 129a, 129b, 129c oder Kombinationen davon, vorliegen. Mehrere Einspritzstellen können verwendet werden. Der Winkel der Einspritzstellen kann auch variiert werden. Beispielsweise können eine oder mehrere Einspritzstellen entlang der Seite der Pressform ausgerichtet sein, um das Vorausrichten des Materials, wenn es in die Pressform eingebracht wird, zu unterstützen. "Einspritzung" wird allgemein verwendet und umfasst jedes bekannte Verfahren zum Einbringen eines formpressbaren Materials in eine Pressform. Andere Ausrüstung (nicht gezeigt), wie Heizgeräte, Kühler und elektrische Steuergeräte, können zu einer Abwandlung bei der Herstellung der Verstärkungen führen. Die schematische Darstellung wird verwendet, um ein Tangentialformgebungsverfahren zu veranschaulichen und ist nicht auf das zugrundeliegende Verfahren eines Tangentialformgebungsverfahrens beschränkt, da verschiedene Abwandlungen möglich sind.
Es versteht sich, dass ein ähnliches Ergebnis durch Verwendung einer tangential ausgerichteten Öffnung (von tangential ausgerichteten Öffnungen) mit oder ohne Rotation der Pressform oder des Schafts erzielt werden kann. Beispielsweise kann ein Thermoplast in einer Richtung, welche das Polymer dazu zwingt, um einen Verstärkungsring herumzufließen, um die mitgeführten Filamente umlaufend auszurichten, in die Pressform eingespritzt werden. Ist die Pressform mit Material gefüllt, können die Filamente um die Kreisperipherie der Pressform herumfließen. Der formgepresste Teil kann dann verfestigt werden und die RFT-Verstärkung kann mit darin orientierten Fasern aus der Pressform entnommen werden. Für die Zwecke dieser Offenbarung beinhaltet das "Tangentialformgebungsverfahren" solche Abwandlungen.
Farbindikator für den RFT-Träger
Wie hierin beschrieben, können die RFT-Träger aufgrund ihres Herstellers, ihrer Größe, ihrer Bauweise und anderer Merkmale voneinander abweichen. Der Versand, der Einbau, die Reparatur und andere Verwendungen nach deren Herstellung können von einem Farbindikator für ein oder mehrere Merkmale des RFT-Trägers profitieren, um eine Verwechslung mit anderen RFT-Trägern zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung stellt einen hierfür bislang unbekannten und nicht verwendeten Farbindikator (unbekannte und nicht verwendete Farbindikatoren) bereit, um ein oder mehrere Merkmale des RFT-Trägers zu kennzeichnen.
11 zeigt einen beispielhaften RFT-Träger 16 mit einer Achse 17, einem äußeren Umfang 141, einem inneren Umfang 143, Seitenwänden 144 und einem vorgewählten Farbindikator 139. Bei einigen Ausführungsformen kann der Farbindikator auf einer oder mehreren Oberflächen des RFT-Trägers aufgebracht sein. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform kann der Farbindikator in Materialien, die für die Herstellung des RFT-Trägers verwendet werden, eingebracht sein. Beispielsweise kann der Farbindikator während eines Formgebungsverfahrens des RFT-Trägers in dem RFT-Träger gebildet werden. Der Farbindikator kann mit den Komponenten des RFT-Trägers gemischt werden, um einen farbigen RFT-Träger zu erzeugen.
Ist der RFT-Träger ein Polyurethan, kann dieses beispielsweise und ohne Einschränkungen durch ein Reaktionsspritzgieß(RIM)-Verfahren hergestellt werden. Dieses Verfahren ist im Stand der Technik gut etabliert und besteht aus dem Füllen einer geschlossenen Pressform innerhalb einer sehr kurzen Zeit mit hochreaktiven flüssigen Ausgangskomponenten, üblicherweise indem ein leistungsstarkes Hochdruckdosiergerät nach dem Mischen der Komponenten verwendet wird. Gemäß einer Ausführungsform besteht das Reaktionsspritzgießverfahren aus der Verwendung von wenigstens zwei flüssigen Strömen (A) und (B), die unter wasserfreien Bedingungen stoßgemischt werden. Strom A enthält das organische Polyisocyanat, üblicherweise ein flüssiges Polyisocyanat. Strom B enthält die Isocyanat-reaktive Komponente, die üblicherweise ein Polyol und/oder ein Aminpolyether ist, und im Allgemeinen einen Kettenverlängerer mit Amino- und/oder Hydroxylgruppen. Die Mischung wird dann in der Pressform ausgehärtet, um das Endprodukt zu erzeugen. Der Farbstoff kann entweder zu der "A"-Komponente oder der "B"-Komponente zugegeben werden. Alternativ dazu kann der Farbstoff zu sowohl der "A"-Komponente als auch der "B"-Komponente zugegeben werden.
Die Färbung kann auf einer oder mehreren Oberflächen des RFT-Trägers visuell sichtbar sein. Ferner kann die Färbung über einer oder mehrere Oberflächen des RFT-Trägers im Wesentlichen einheitlich vorliegen, insbesondere, wenn die Färbung im Wesentlichen einheitlich mit den Komponenten vermischt wird. Der Farbindikator kann ein stabiles oder inertes Material, wie ein Farbstoff, sein oder kann ein reaktives Ingredienz sein, das chemisch, elektrisch, photochemisch, thermisch oder durch jedes andere Verfahren zur Umsetzung eines Ingredienz aktiviert werden kann. Ferner kann das aktive Ingredienz mit Komponenten, die in dem Formgebungsverfahren für den RFT-Träger verwendet werden, reagieren, um ein oder mehrere Farben zu erzeugen.
Die 12a–12f sind beispielhafte RFT-Träger mit verschiedenen Farbindikatoren. Zusätzlich zu oder anstelle von der Einbringung des Farbindikators in den RFT-Träger, wie oben beschrieben, können die Farbindikatoren auf dem RFT-Träger gebildet, auf den RFT-Träger aufgetragen oder auf eine andere Art und Weise mit dem RFT-Träger verbunden werden. Der Farbindikator kann an eine oder mehrere Oberflächen des RFT-Trägers angebunden werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der RFT-Träger im Wesentlichen mit dem Farbindikator bedeckt sein. Eine im Wesentliche Bedeckung kann auch eine Barriere für gasförmige oder flüssige Fluide oder andere Substanzen, welche den RFT-Träger beeinträchtigen, bilden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Farbindikator eine einzelne Abbildung oder eine Vielzahl von Abbildungen, bestehend aus Beschriftungen, Symbolen oder anderen visuell sichtbaren Markierungen, umfassen, um das eine oder die mehreren Merkmale des RFT-Trägers zu kennzeichnen.
Der Farbindikator kann eine einheitliche Farbe aufweisen, die mit einem oder mehreren Oberflächen des RFT-Trägers verbunden ist. Alternativ dazu kann der Farbindikator Farbvariationen umfassen.
Der Farbindikator kann Merkmale, betreffend die Verwendung, die Bedingungen, die Abnutzung, und andere betriebsbedingte Merkmale kennzeichnen. Gemäß der vorliegenden Erfindung verändert ein Farbindikator seine Farbe, wenn ein montierter Reifen Luft verliert und während seines Einsatzes auf dem RFT-Träger rollt. Die Abnutzung kann zunehmende Wärme, Reibung oder andere Phänomene verursachen und führt dazu, dass der Farbindikator vorübergehend oder permanent eine Veränderung anzeigt. Ähnlich können die Farbindikatoren dazu verwendet werden, eine betriebsbedingte Abnutzung, eine unüblich hohe Beanspruchung und andere betriebsbedingte Bedingungen anzuzeigen.
Ferner kann ein zusätzlicher Farbindikator verwendet werden, um ein oder mehrere Betriebsbedingungsbereiche, wie eine zeitabhängige oder beanspruchungsabhängige periodische, durchschnittliche und intensive Verwendung, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Solche Angaben können beispielsweise aufgrund der Wärmemenge oder anderen Betriebsbedingungen, die während einer oder mehreren Verwendungen erzeugt werden, gemacht werden. Ferner können mehrere Farbindikatoren verwendet werden, die auf verschiedene Merkmale reagieren, um verschiedene Bedingungen anzuzeigen. Ähnlich können mehrere Farbindikatoren verwendet werden, um mehrere betriebsbedingte Merkmale anzuzeigen. Beispiele von kommerziell erhältlichen Signalfarben, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Temp-Alarm von Tempil, Inc. aus South Plainfield, New Jersey, USA und Thermo-Paint von Samkwang Corp. aus Buchon-City, Kyonggi-Do, Korea.
Die Farbindikatoren 150a–f können auf einer oder mehreren Oberflächen des RFT-Trägers gebildet, angebracht, angeordnet oder auf eine andere Art und Weise angebunden sein. Beispielsweise können die Farbindikatoren an die äußere Peripherie 141, die innere Peripherie 143, die Seitenwände 144 oder eine Kombination davon angebunden sein.
Ferner können die Bauweise, die Anzahl, die Form, die Lage und der Winkel in Bezug auf die Achse 17 und andere Messwerte, die Tiefe, die Breite und/oder Platzierung des Farbindikators auf dem RFT-Träger variiert werden und die gezeigten Beispiele sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, sondern lediglich beispielhaft für einige der möglichen Abwandlungen sein. Andere Abwandlungen können ebenfalls existieren. Die Abwandlungen können die obige Liste und andere Abwandlungen, wie Striche, Streifen, geometrische Muster, usw., umfassen.
Die Farbindikatoren können nach dem Formpressen des RFT-Trägers durch jedes herkömmliche Verfahren aufgebracht werden. Beispielsweise kann der Farbindikator durch Gravüre, Walzen, Spinnen, Verlaufen, Überstreichen, elektrostatische Abscheidung, Eintauchen, Besprühen, Untertauchen, Pulverbeschichten oder andere Beschichtungs/Anstrichverfahren aufgebracht werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Gegebenenfalls kann der Farbindikator auf oder mit dem RFT-Träger ausgehärtet werden. Der Farbindikator kann auch vor dem Formpressen, während des Formpressens oder nach dem Formpressen in der RFT-Träger-Pressform aufgebracht werden.
Eine beispielhafte Möglichkeit der Verwendung eines RFT-Trägers mit einem Farbindikator basiert auf der Fähigkeit aufgrund des Farbindikators, eine Felge und einen dazu passenden RFT-Träger leicht auszuwählen. Natürlich kann auch ein Reifen mit einer passenden Felge und/oder einem passenden Träger versehen werden.
Das folgende Beispiel ist nicht einschränkend und stellt lediglich beispielhafte Möglichkeiten der hierin offenbarten Aspekte der Erfindung dar.
Beispiel 1 – Herstellung eines RFT-Trägers
Das Folgende ist ein Beispiel für die Herstellung eines RFT-Trägers. Natürlich sind auch andere Verfahren verfügbar und das Beispiel beschreibt nur eine von mehreren Möglichkeiten. Eine vorgefertigte RFT-Verstärkung wurde in den inneren Radius einer RFT-Träger-Pressform eingebracht, bevor diese verschlossen wurde. Die RFT-Verstärkung kann durch Stifte oder andere Fixierungsmittel in Position gehalten werden. Die Fixierungsmittel können mit der Pressform oder der RFT-Verstärkung verbunden sein. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform stellen die Fixierungsmittel einen integralen Bestandteil der RFT-Verstärkung dar, beispielsweise wenn Streifen oder andere Elemente aus der RFT-Verstärkung hervorstehen.
Ein RFT-Träger wurde mittels eines Reaktionsspritzgieß(RIM)-Verfahrens in dieser Pressform hergestellt, wobei eine Polyurethan-bildende Zweikomponentenreaktionsspritzgießformulierung verwendet wurde, die auf Methylendiphenylisocyanat (MDI), Polyetherpolyolen, einem Diaminkettenverlängerer, einem Katalysator und einem Tensid basierte. Die Polyolformulierung und das Isocyanatprepolymer wurden unter Verwendung einer Dosiermaschine in einen Stoßmischkopf dosiert. Die Reaktionsflüssigkeit lief von dem Mischkopf in eine zentrierte, unten liegende, axial orientierte Einfüllöffnung. Die Flüssigkeit wurde dann in diesem Beispiel aus der Einfüllöffnung in mehrere Speichenräder gegeben. Die Speichenräder spießen ein umlaufendes Rad, das bei einem geringeren Innendurchmesser in Bezug auf den darin formgepressten RFT-Träger angeordnet ist. Das umlaufende Rad ermöglicht dem reagierenden Polymer, über ein Foliengatter in einen niederen Bereich des formzupressenden RFT-Trägers zu fließen. Der RFT- Träger-Pressformhohlraum wurde während der Befüllung der Pressform im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, d.h. mit der Achse nahezu parallel zur Schwerkraft. Das Oberteil der Pressform umfasste Auslassöffnungen zur Austreibung von Luft. Das reagierende Polymer füllte die Pressform von unten bis oben. Die Pressform wurde bei einer Temperatur von etwa 70 °C während des Einbringens des reagierenden Polyurethans gehalten. Der Mischkopf wurde nach dem Befüllen der Pressform geschlossen und das Polymer wurde für 45 Sekunden ausgehärtet. Der Pressformverschluss wurde geöffnet und der RFT-Träger wurde entnommen. Wenigstens ein Teil des RFT-Trägers wurde mit einer farbigen Farbe bemalt und zeigte wenigstens ein Merkmal des RFT-Trägers an.
Während sich das zuvor Gesagte auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezieht, können andere und weitere Ausführungsformen ausgearbeitet werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen angegeben ist, abzuweichen.

Claims

Träger für Reifen mit Notlaufeigenschaften (RFT-Träger) (16), umfassend ein formgepresstes Teil mit einem äußeren Umfang (18) und einem inneren Umfang (20), das so angepasst ist, dass es auf eine Felge montiert werden kann, um einen platten Reifen, der auf einer Fläche rollt, zu stützen, dadurch gekennzeichnet, dass das formgepresste Teil ferner wenigstens einen Farbindikator (139) umfasst, wobei der Farbindikator die Farbe wechselt, wenn ein montierter Reifen Luft verliert und während seines Einsatzes auf dem RFT-Träger rollt.
RFT-Träger nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend wenigstens eine in das formgepresste Teil eingepresste RFT-Verstärkung (22).
RFT-Träger nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Farbindikator aufgrund einer Wärmezunahme des RFT-Trägers die Farbe wechselt.
RFT-Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die RFT-Verstärkung eine Nutzschicht umfasst und eine ausreichende Starrheit aufweist, so dass eine Deformation von etwa 20 % oder weniger auftritt, wenn die RFT-Verstärkung aus einer Höhe von etwa zwei Metern auf eine harte Oberfläche fallen gelassen wird, wenn die Achse der Verstärkung im wesentlichen senkrecht zur Gravitation verläuft.
RFT-Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Farbindikator nach dem Formpressen auf das formgepresste Teil aufgebracht ist.
RFT-Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Farbindikator durch Gravüre, Walzen, Spinnen, Verlaufen, Überstreichen, elektrostatisch, Eintauchen, Besprühen, Untertauchen, Pulverbeschichten, Beschichten, Anstreichen oder eine Kombination davon aufgebracht ist.
RFT-Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Farbindikator in dem formgepressten Teil durch einen in dem Formgebungsverfahren des formgepressten Teils zugegebenen Farbstoff gebildet wird.
RFT-Träger nach Anspruch 7, wobei der Farbindikator entweder zu einer A-Seite oder einer B-Seite oder einer Kombination davon in einem Reaktionsspritzgieß(RIM)-Verfahren zugegeben ist.
RFT-Träger nach Anspruch 7, wobei der Farbindikator in dem Formgebungsverfahren durch eine Reaktion von Komponenten gebildet wird.
RFT-Träger nach Anspruch 7, wobei der Farbindikator ein Farbstoff ist.
RFT-Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Farbindikator im wesentlichen gleichmäßig auf wenigstens einer Oberfläche des formgepressten Teils verteilt ist.
RFT-Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Farbindikator durch eine oder mehrere Markierungen gebildet wird, die sich senkrecht, parallel oder in einem oder mehreren Winkeln zu einer Mittelachse des formgepressten Teils befinden.
RFT-Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Felge (12), wobei der farbige RFT-Träger so angepasst ist, dass er auf die Felge montiert werden kann.
Verfahren zur Herstellung eines Trägers für Reifen mit Notlaufeigenschaften (RFT-Trägers) (16), umfassend: a) Gießen eines formpressbaren Materials in eine Pressform für den RFT-Träger, um den RFT-Träger zu erzeugen; und b) Zugeben eines vorgewählten Farbstoffes zu wenigstens einem Teil des RFT-Trägers, wobei der Farbstoff die Farbe wechselt, wenn ein montierter Reifen Luft verliert und während seines Einsatzes auf dem RFT-Träger rollt.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: a) Einbringen einer RFT-Verstärkung (22) in einen Teil der Pressform, wobei die RFT-Verstärkung eine Nutzschicht aufweist und einheitlich ist; und b) Gießen des formpressbaren Materials durch wenigstens einen Teil der Verstärkung.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Zugabe des vorgewählten Farbstoffes während des Formgebungsverfahrens erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Anfärben durch Zugeben des vorgewählten Farbstoffes entweder zu einer A-Seite oder einer B-Seite oder einer Kombination davon in einem Reaktionsspritzgieß(RIM)-Verfahren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Anfärben im wesentlichen gleichmäßig auf wenigstens einer Oberfläche des formgepressten Teils erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das Anfärben das Erzeugen von einer oder mehreren Markierungen, die sich senkrecht, parallel oder in einem oder mehreren Winkeln zu einer Mittelachse des formgepressten Teils befinden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Anfärben nach dem Formpressen des RFT-Trägers.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Anfärben das Erzeugen von einer oder mehreren Markierungen, die sich senkrecht, parallel oder in einem oder mehreren Winkeln zu einer Mittelachse des RFT-Trägers befinden, umfasst.
Radanordnung, umfassend: a) einen Reifen (14); b) eine Felge (12); und c) den zwischen wenigstens einem Teil des Reifens und der Felge angeordneten RFT-Träger (16) nach Anspruch 1.