DE102022209495A1 - Method for incorporating electronic components into a rubber product - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von elektronischen Komponenten (10) in ein Kautschukprodukt (12), umfassend die Verfahrensschritte: a) Herstellen oder Bereitstellen einer elektronischen Komponente (10), b) Herstellen oder Bereitstellen eines ersten Kautschukbauteils (14) des Kautschukproduktes (12), sowie einen der Verfahrensschritte: c1) Auflegen der elektronischen Komponente (10) auf das erste Kautschukbauteil (14) und Bedecken der aufgelegten elektronischen Komponente (10) mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung (16), oder c2) Einhüllen der elektronischen Komponente (10) mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung (16) und Auflegen der eingehüllten elektronischen Komponente (10) auf das erste Kautschukbauteil (14), zum Erhalt einer Komponentenanordnung (18), in der die elektronische Komponente (10) vom erste Kautschukbauteil (14) und von der vulkanisierbaren Kautschukmischung (16) im Wesentlichen vollständig formumschließend umgeben ist, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung (16) eine Mooney-Viskosität ML (1+3 / 100 °C) gemäß DIN 53523-2-1991 von 50 MU oder weniger aufweist. The invention relates to a method for introducing electronic components (10) into a rubber product (12), comprising the method steps: a) producing or providing an electronic component (10), b) producing or providing a first rubber component (14) of the rubber product ( 12), as well as one of the method steps: c1) placing the electronic component (10) on the first rubber component (14) and covering the placed electronic component (10) with a vulcanizable rubber mixture (16), or c2) encasing the electronic component (10 ) with a vulcanizable rubber mixture (16) and placing the encased electronic component (10) on the first rubber component (14), to obtain a component arrangement (18) in which the electronic component (10) is separated from the first rubber component (14) and from the vulcanizable rubber mixture (16) is essentially completely surrounded by the mold, the vulcanizable rubber mixture (16) having a Mooney viscosity ML (1 + 3 / 100 ° C) according to DIN 53523-2-1991 of 50 MU or less.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von elektronischen Komponenten in ein Kautschukprodukt sowie ein darauf aufbauendes Verfahren zum Herstellen eines vulkanisierten Kautschukprodukts mit einer elektronischen Komponente. Offenbart wird zudem ein mit dem entsprechenden Verfahren herstellbares vulkanisiertes Kautschukprodukt, insbesondere ein Fahrzeugreifen.The invention relates to a method for introducing electronic components into a rubber product and a method based thereon for producing a vulcanized rubber product with an electronic component. Also disclosed is a vulcanized rubber product that can be produced using the corresponding process, in particular a vehicle tire.
Im Zuge der fortschreitenden technologischen Entwicklung haben sich auch Fahrzeugreifen von relativ schlichten Gummierzeugnissen hin zu hochtechnologischen Produkten entwickelt. Einen wichtigen Teil dieses Fortschritts bildet dabei auch die Entwicklung, Fahrzeugreifen mit zusätzlichen elektronischen Komponenten zu versehen, um die Handhabung und insbesondere die Überwachung der Fahrzeugreifen zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Eine wesentliche Rolle spielen dabei neben Reifenintegrierten Sensoreinheiten insbesondere elektronische Identifikationseinheiten, wie beispielsweise RFID-Chips, die auch als RFID-Tags bezeichnet werden und die in Fahrzeugreifen eingebracht werden können, wie es beispielsweise in der
Für viele elektronische Komponenten, welche bereits heute in Fahrzeugreifen eingesetzt werden, insbesondere für elektronische Identifikationseinheiten, wie beispielsweise RFID-Chips, ist es für eine fehlerfreie Funktionsweise in vielen Fällen wichtig, dass diese im Fahrzeugreifen an der korrekten Position angebracht sind. Bei zahlreichen sensorbasierten elektronischen Komponenten, beispielsweise Beschleunigungssensoren, ist eine präzise Positionierung wichtig, um genaue und vergleichbare Sensordaten zu erhalten. Regelmäßig noch wichtiger ist eine akkurate Positionierung im Fahrzeugreifen für elektronische Komponenten, welche dafür vorgesehen sind, später von außerhalb des Reifens ausgelesen zu werden, wie es beispielsweise bei RFID-Tags der Fall ist, damit diese mittels kurzreichweitiger Kommunikationsverfahren zuverlässig ausgelesen werden können, beispielsweise durch Handlesegeräte.For many electronic components that are already used in vehicle tires today, especially for electronic identification units such as RFID chips, it is important in many cases for error-free functionality that they are attached to the correct position in the vehicle tire. For many sensor-based electronic components, such as acceleration sensors, precise positioning is important to obtain accurate and comparable sensor data. Even more important is accurate positioning in the vehicle tire for electronic components that are intended to be read later from outside the tire, as is the case with RFID tags, for example, so that they can be read reliably using short-range communication methods, for example handheld readers.
Trotz der Vorteile und erweiterten Möglichkeiten, welche der Einsatz von elektronischen Komponenten in Fahrzeugreifen ermöglicht, stellen die eingebrachten elektronischen Komponenten jedoch auch potenzielle Schwachstellen im erzeugten Reifenverbund dar. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis ist es häufig angestrebt, den weitgehend rotationssymmetrischen Fahrzeugreifen über den gesamten Umfang möglichst gleichmäßig auszubilden. Eine zwischen den sonstigen Reifenteilen als Fremdkörper wirkende elektronische Komponente kann dadurch die Reifeneigenschaften bzw. die Haltbarkeit lokal nachteilig beeinflussen. Dies gilt insbesondere, wenn die elektronische Komponente infolge ihres nicht vernachlässigbaren Eigenvolumens und einer dreidimensionalen Struktur dazu führt, dass um die Komponente herum Hohlräume und Lufteinschlüsse verbleiben, welche die lokale Verbundfestigkeit sowie die mechanischen Eigenschaften im Bereich der elektronischen Komponente nachteilig beeinflussen können.Despite the advantages and expanded possibilities that the use of electronic components in vehicle tires enables, the electronic components introduced also represent potential weak points in the tire composite produced. In accordance with expert understanding, the aim is often to have the vehicle tire largely rotationally symmetrical over the entire circumference to be formed as evenly as possible. An electronic component acting as a foreign body between the other tire parts can have a locally detrimental effect on the tire properties or durability. This applies in particular if the electronic component, due to its non-negligible volume and a three-dimensional structure, results in cavities and air pockets remaining around the component, which can adversely affect the local bond strength and the mechanical properties in the area of the electronic component.
Die vorstehend beschriebene Notwendigkeit einer präzisen Positionierung elektronischer Komponenten in einem Fahrzeugreifen sowie die Problematik, welche sich durch das Einbringen von elektronischen Komponenten ergeben können, treten besonders ausgeprägt bei Fahrzeugreifen zutage. Der Fachmann im Bereich der Gummiverarbeitung versteht jedoch, dass die zugrundeliegende Problematik jedoch in entsprechender Weise auch sämtliche anderen Gummiprodukte betrifft, welche mit elektronischen Sensoren versehen werden sollen, insbesondere wenn diese im späteren Einsatz ebenfalls starken mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.The need described above for precise positioning of electronic components in a vehicle tire as well as the problems that can arise from the introduction of electronic components are particularly evident in vehicle tires. However, the expert in the field of rubber processing understands that the underlying problem also applies in a corresponding way to all other rubber products that are to be provided with electronic sensors, especially if they are also exposed to strong mechanical loads during later use.
Um die vorstehend beschriebene Problematik zu adressieren, werden elektronische Komponenten im Stand der Technik in vielen Fällen nicht isoliert in den Rohling eines Kautschukprodukts eingebracht, sondern zuvor nach dem sogenannten „Sandwich“-Prinzip zwischen zwei lagenförmigen Gummibauteilen angeordnet und zwischen diesen einlaminiert. Die erhaltenen Kautschukzwischenprodukte lassen sich in vielen Fällen zuverlässiger im Kautschukprodukt platzieren. Zudem erlauben diese Kautschukzwischenprodukte aus fertigungstechnischer Sicht in vielen Fällen zumindest eine Reduktion der um die elektronische Komponente gebildeten Hohlräume, da die relativ kleinen Gummilagen leichter an die Form der elektronischen Komponente angepasst werden können, so dass sich gegenüber Ausgestaltungen, in denen die elektronische Komponente beispielsweise direkt zwischen zwei lagenförmigen Materialien eines Fahrzeugreifens, beispielsweise zwischen der Karkasse und der Seitenwand, eingebracht werden, hinsichtlich der Formumschließung Vorteile ergeben.In order to address the problem described above, in many cases electronic components in the prior art are not introduced into the blank of a rubber product in isolation, but are previously arranged between two layer-shaped rubber components according to the so-called “sandwich” principle and laminated between them. In many cases, the rubber intermediate products obtained can be placed more reliably in the rubber product. In addition, from a manufacturing perspective, these rubber intermediate products in many cases allow at least a reduction in the cavities formed around the electronic component, since the relatively small rubber layers can be more easily adapted to the shape of the electronic component, so that compared to embodiments in which the electronic component is directly, for example between two layer-shaped materials of a vehicle tire, for example between the carcass and the sidewall, result in advantages in terms of mold enclosure.
Auch wenn die im Stand der Technik angewandte Lösung der Kautschukzwischenprodukte mit „Sandwich“-Struktur in vielen Fällen eine Verbesserung ermöglicht, wird der mit dem formschlüssigen Umgeben der elektronischen Komponente verbundene Arbeitsaufwand sowie der maximal erreichbare Formschluss in vielen Fällen als unzureichend empfunden. Zudem muss bei dieser Lösung sichergestellt werden, dass die erhaltene „Sandwich“-Struktur korrekt laminiert ist und der derart erzeugte Verbund keine weitere Schwächung im späteren Kautschukprodukt bewirken kann.Even if the solution of rubber intermediate products with a “sandwich” structure used in the prior art enables an improvement in many cases, the amount of work associated with the positive surrounding of the electronic component as well as the maximum achievable positive fit is perceived as inadequate in many cases. In addition, with this solution it must be ensured that the resulting “sandwich” structure is correctly laminated and the composite created in this way cannot cause any further weakening in the later rubber product.
Einen Mittelweg zwischen der Herstellung eines Kautschukzwischenproduktes und der direkten Einbringung der elektronischen Komponente in ein Kautschukprodukt stellt eine Vorgehensweise dar, bei der die elektronische Komponente nicht zunächst zwischen zwei Gummilagen laminiert wird, sondern zwischen dem Kautschukprodukt und lediglich einer Gummilage befestigt wird, wie es beispielsweise in der
Über die vorstehend beschriebenen etablierten Lösungen hinaus finden sich im Stand der Technik auch andere Lösungskonzepte für die Einbringung von elektronischen Komponenten in Kautschukprodukten, die nach Einschätzung der Erfinder jedoch eher auf andere Aspekte gerichtet sind. Beispielsweise offenbart die
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest zu vermindern.The primary object of the present invention was to eliminate or at least reduce the disadvantages of the prior art described above.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einbringen von elektronischen Komponenten in ein Kautschukprodukt anzugeben, mit dem die elektronischen Komponenten im Kautschukprodukt zuverlässig und präzise positioniert werden können.In particular, it was the object of the present invention to provide a method for introducing electronic components into a rubber product, with which the electronic components in the rubber product can be positioned reliably and precisely.
Zudem war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende Verfahren das Einbringen von elektronischen Komponenten in ein Kautschukprodukt mit einem möglichst geringen Maß an Lufteinschlüssen und Strukturdefekten ermöglichen sollte.In addition, it was an object of the present invention that the method to be specified should enable the introduction of electronic components into a rubber product with the lowest possible level of air inclusions and structural defects.
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass mit dem anzugebenden Verfahren Kautschukprodukte herstellbar sein sollten, die trotz einer im Inneren eingebrachten elektronischen Komponente eine ausgezeichnete Verbundfestigkeit, insbesondere auch bei starker mechanischer Belastung, und ein möglichst homogenes Eigenschaftsprofil der physikalisch-chemischen sowie mechanischen Eigenschaften zeigen.Against this background, it was an object of the present invention to be able to produce rubber products with the method to be specified which, despite an internal electronic component, have excellent bond strength, especially under strong mechanical stress, and the most homogeneous property profile of the physico-chemical and show mechanical properties.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende Verfahren gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zeit- und kosteneffizienter durchführbar sein sollte, wobei insbesondere der Zeitaufwand, welcher für die Vermeidung von durch die elektronische Komponente induzierten Fehlstellen im Kautschukprodukt verursacht wird, minimiert werden sollte.It was a further object of the present invention that the method to be specified should be able to be carried out in a more time- and cost-efficient manner than the methods known from the prior art, in particular the time required to avoid defects in the rubber product induced by the electronic component , should be minimized.
Hierbei war es eine wünschenswerte Vorgabe, dass das anzugebende Verfahren unter Einsatz solcher Materialien und Fertigungstechniken herstellbar sein sollte, die im Bereich der kautschukverarbeitenden Industrie bereits heute regelmäßig zum Einsatz kommen, wobei insbesondere wünschenswert war, dass keine zusätzliche Lager- und Verarbeitungsinfrastruktur für die Handhabung von im Bereich der Kautschukindustrie eher unüblichen Komponenten benötigt wird.It was a desirable requirement that the process to be specified should be able to be produced using materials and manufacturing techniques that are already regularly used in the rubber processing industry, and it was particularly desirable that no additional storage and processing infrastructure was required for the handling of Components that are rather unusual in the rubber industry are required.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr erkannt, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn beim Einbringen von elektronischen Komponenten in ein Kautschukprodukt auf eine vulkanisierbare Kautschukmischung mit niedriger Viskosität zurückgegriffen wird, um die elektronische Komponente mit einem optimalen Formschluss zu umgeben, wie es in den Ansprüchen definiert ist. Hierdurch können Lufteinschlüsse um die elektronische Komponente herum zuverlässig verhindert und ein optimaler Formschluss mit geringem Fertigungsaufwand erreicht werden. Gleichzeitig unterscheidet sich der durch Vulkanisation aus dieser vulkanisierbaren Kautschukmischung herstellbare Gummiwerkstoff sich hinsichtlich der physikalisch-chemischen sowie mechanischen Eigenschaften nicht bzw. nicht wesentlichen von den umliegenden Bauteilen des Kautschukproduktes unterscheidet, sodass auch bei starken mechanischen Belastungen keine ungewollte Schwachstelle im Verbund des Kautschukproduktes erzeugt wird.The inventors of the present invention have now recognized that the tasks described above can surprisingly be achieved if, when introducing electronic components into a rubber product, a vulcanizable rubber mixture with low viscosity is used in order to contain the electronic components to surround the cal component with an optimal positive fit, as defined in the claims. In this way, air pockets around the electronic component can be reliably prevented and an optimal positive fit can be achieved with little production effort. At the same time, the rubber material that can be produced from this vulcanizable rubber mixture by vulcanization does not differ or does not differ significantly from the surrounding components of the rubber product in terms of physical-chemical and mechanical properties, so that no unwanted weak point is created in the composite of the rubber product even under strong mechanical loads.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die elektronische Komponente sicher, komplett und formgenau mit der Gummimasse des späteren Kautschukproduktes umschlossen wird und keine möglichen Lufteinschlüsse vorkommen, wobei dies entsprechende Verfahren vorteilhafterweise auf alle Arten von Kautschukprodukten anwendbar ist, auch wenn sich nach Einschätzung der Erfinder im Bereich der Fahrzeugreifen die größten Anwendungspotentiale ergeben. Insoweit ist es den Erfindern gelungen, solche Ausgestaltungen des Einsatzes von niedrig viskosen vulkanisierbaren Kautschukmischungen zu identifizieren, die aus anwendungstechnischer Sicht besonders praktikabel und vorteilhaft sind.In this way it can be ensured that the electronic component is safely, completely and precisely enclosed with the rubber mass of the later rubber product and that no possible air inclusions occur, with this corresponding method being advantageously applicable to all types of rubber products, even if, in the opinion of the inventors The greatest application potential arises in the area of vehicle tires. In this respect, the inventors have succeeded in identifying such embodiments of the use of low-viscosity vulcanizable rubber mixtures that are particularly practical and advantageous from an application technology perspective.
Weiterer Stand der Technik ist beispielsweise in der
Die vorstehend genannten Aufgaben werden somit durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.The above-mentioned objects are thus achieved by the subject matter of the invention, as defined in the claims. Preferred embodiments according to the invention result from the subclaims and the following statements.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Kautschukprodukte ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Verfahren.Such embodiments, which are referred to below as preferred, are combined in particularly preferred embodiments with features of other embodiments designated as preferred. Combinations of two or more of the embodiments described below as particularly preferred are therefore very particularly preferred. Also preferred are embodiments in which a feature of one embodiment that is designated as preferred to some extent is combined with one or more further features of other embodiments that are designated as preferred to some extent. Features of preferred rubber products result from the features of preferred processes.
Insoweit nachfolgend Massenanteile angegeben werden, werden diese in branchenüblicher Weise jeweils als kombinierte Massenanteile der einen oder der mehreren Komponenten angegeben, wodurch ausgedrückt wird, dass der Massenanteil der entsprechend ausgebildeten Komponenten zusammengenommen die entsprechenden Kriterien erfüllt. Die dabei verwendete Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen, über die die Massenanteile der Komponenten in der Kautschukmischung bezogen auf die Masse der in der Kautschukmischung vorhandenen hochmolekularen (Gewichtsmittel der Molekulargewichtsverteilung Mw gemäß GPC größer als 60.000 g/mol) Kautschuke angegeben werden, wobei der kombinierte Masseanteil der hochmolekularen Kautschuke in der Kautschukmischung 100 phr entspricht. Die Bestimmung der gewichtsmittleren Molmasse Mw und erfolgt mittels Gelpermeationschromatographie gemäß DIN 55672-1:2016-03 (GPC mit Tetrahydofuran als Elutionsmittel, Polystyrol-Standard; Größenausschlußchromatographie; engl. SEC = size exclusion chromatography).Insofar as mass proportions are specified below, these are each specified in the industry-standard manner as combined mass proportions of one or more components, which expresses that the mass proportion of the correspondingly designed components taken together meets the corresponding criteria. The specification used here is phr (parts per hundred parts of rubber by weight) which is the usual quantity specification for mixture recipes in the rubber industry, which determines the mass proportions of the components in the rubber mixture based on the mass of the high molecular weight (weight average molecular weight distribution Mw) present in the rubber mixture GPC greater than 60,000 g/mol) rubbers are specified, with the combined mass fraction of the high molecular weight rubbers in the rubber mixture corresponding to 100 phr. The weight-average molecular weight Mw and is determined using gel permeation chromatography in accordance with DIN 55672-1:2016-03 (GPC with tetrahydofuran as eluent, polystyrene standard; size exclusion chromatography).
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Einbringen von elektronischen Komponenten in ein Kautschukprodukt, umfassend die Verfahrensschritte:
- a) Herstellen oder Bereitstellen einer elektronischen Komponente,
- b) Herstellen oder Bereitstellen eines ersten Kautschukbauteils des Kautschukproduktes, sowie einen der Verfahrensschritte:
- c1) Auflegen der elektronischen Komponente auf das erste Kautschukbauteil und Bedecken der aufgelegten elektronischen Komponente mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung, oder
- c2) Einhüllen der elektronischen Komponente mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung und Auflegen der eingehüllten elektronischen Komponente auf das erste Kautschukbauteil,
zum Erhalt einer Komponentenanordnung, in der die elektronische Komponente vom erste Kautschukbauteil und von der vulkanisierbaren Kautschukmischung im Wesentlichen vollständig formumschließend umgeben ist,
wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung eine Mooney-Viskosität ML (1+3 / 100 °C) gemäß
- a) producing or providing an electronic component,
- b) producing or providing a first rubber component of the rubber product, as well as one of the process steps:
- c1) placing the electronic component on the first rubber component and covering the placed electronic component with a vulcanizable rubber mixture, or
- c2) encasing the electronic component with a vulcanizable rubber mixture and placing the encased electronic component on the first rubber component,
to obtain a component arrangement in which the electronic component is essentially completely surrounded by the first rubber component and by the vulcanizable rubber mixture in a form-enclosing manner,
where the vulcanizable rubber mixture has a Mooney viscosity ML (1+3 / 100 ° C).
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, elektronische Komponenten in ein Kautschukprodukt einzubringen. Der Fachmann versteht dabei, dass es sich bei dem Kautschukprodukt im Prinzip um jede Art von Kautschukprodukt handeln kann. Insbesondere sind jedoch zwei unterschiedliche Ausgestaltungen umfasst.The method according to the invention serves to introduce electronic components into a rubber product. The expert understands that the rubber product is in principle can be any type of rubber product. In particular, however, two different embodiments are included.
Bei dem Kautschukprodukt, in welches die elektronische Komponente eingebracht wird, kann es sich zunächst um ein Kautschukprodukt handeln, welches für die entsprechende Endanwendung vorgesehen ist, beispielsweise einen Gurt oder einen Fahrzeugreifen. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren dazu benutzt, die elektronische Komponente durch den vorteilhaften Einsatz einer vulkanisierbaren Kautschukmischung mit einer niedrigen Viskosität zuverlässig und formgenau zwischen den Komponenten dieses Kautschukproduktes anzuordnen.The rubber product into which the electronic component is introduced can initially be a rubber product that is intended for the corresponding end use, for example a belt or a vehicle tire. In this case, the method according to the invention is used to arrange the electronic component reliably and precisely between the components of this rubber product through the advantageous use of a vulcanizable rubber mixture with a low viscosity.
Die zweite besonders relevante Ausführungsform besteht darin, dass es sich bei dem Kautschukprodukt um ein Kautschukzwischenprodukt handelt, welches als eine Art Halbfabrikat anschließend in der Fertigung eines anderen Kautschukproduktes eingebracht werden kann. Insbesondere kann es sich bei dem Kautschukprodukt um einen Lagenverbund mit „Sandwich“-Struktur handeln, in dem die elektronische Komponente fixiert ist, und der vom Grundprinzip dem vorstehend beschriebenen Kautschukzwischenprodukt ähnelt, jedoch mit deutlich weniger Fertigungsaufwand und einem verbesserten Formschluss sowie einer verbesserten Verbundfestigkeit erhalten werden kann. Der Fachmann versteht insoweit, dass diese beiden Ausgestaltungen jeweils auch für sich bevorzugt sind.The second particularly relevant embodiment is that the rubber product is an intermediate rubber product, which can then be introduced as a kind of semi-finished product in the production of another rubber product. In particular, the rubber product can be a layer composite with a “sandwich” structure in which the electronic component is fixed, and which is similar in basic principle to the rubber intermediate product described above, but obtained with significantly less manufacturing effort and an improved positive fit and improved bond strength can be. The person skilled in the art understands that these two configurations are also preferred in their own right.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorstehend in Bezug auf das Einbringen lediglich einer elektronischen Komponente definiert. Der Fachmann versteht jedoch, dass bei der Herstellung von Kautschukprodukten das erfindungsgemäße Verfahren auch mehrfach angewendet werden kann, um beispielsweise zwei oder mehr, bevorzugt drei oder mehr, elektronische Komponenten in das Kautschukprodukt einzubringen.The method according to the invention is defined above in relation to the introduction of only one electronic component. However, the person skilled in the art understands that when producing rubber products, the method according to the invention can also be used several times, for example to introduce two or more, preferably three or more, electronic components into the rubber product.
In Verfahrensschritt a) wird zunächst die einzubringende elektronische Komponente hergestellt oder bereitgestellt, wobei das Bereitstellen durch Zukauf der elektronischen Komponente von einem spezialisierten Anbieter für die meisten kautschukverarbeitenden Unternehmen die praxisrelevantere Option sein dürfte.In process step a), the electronic component to be introduced is first manufactured or provided, with provision by purchasing the electronic component from a specialized provider likely to be the more practical option for most rubber processing companies.
Es kann als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass dieses in Folge seines Wirkprinzip hinsichtlich der technischen Natur der elektronischen Komponente sehr flexibel ist, wobei insbesondere elektronische Sensoreinheiten sowie elektronische Identifikationseinheiten von der präzisen Positionierung und dem guten Formschluss, welcher im erfindungsgemäßen Verfahren realisiert werden kann, besonders profitieren. Da diese entsprechenden elektronischen Komponenten insbesondere für den Einsatz in der Fahrzeugreifenfertigung auch die höchste Praxisrelevanz haben, ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, wobei die elektronische Komponente eine Sensoreinheit oder eine elektronische Identifikationseinheit ist, bevorzugt eine elektronische Identifikationseinheit. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die elektronische Identifikationseinheit eine elektronische Sende- und Empfangseinrichtung umfasst, wobei die elektronische Sende- und Empfangseinrichtung bevorzugt mittels elektromagnetischer Strahlung kommuniziert, wobei die elektronische Identifikationseinheit besonders bevorzugt ein RFID-Chip, besonders bevorzugt mit einer Dipolantenne, ist.It can be seen as an advantage of the method according to the invention that, as a result of its operating principle, it is very flexible with regard to the technical nature of the electronic component, with electronic sensor units and electronic identification units in particular benefiting from the precise positioning and good positive locking that can be achieved in the method according to the invention , particularly benefit. Since these corresponding electronic components also have the highest practical relevance, particularly for use in vehicle tire production, a method according to the invention is preferred, wherein the electronic component is a sensor unit or an electronic identification unit, preferably an electronic identification unit. A method according to the invention is preferred, wherein the electronic identification unit comprises an electronic transmitting and receiving device, the electronic transmitting and receiving device preferably communicating by means of electromagnetic radiation, the electronic identification unit particularly preferably being an RFID chip, particularly preferably with a dipole antenna .
In Verfahrensschritt b) wird ein erstes Kautschukbauteil des Kautschukproduktes hergestellt oder bereitgestellt. Der Fachmann versteht, dass ein entsprechendes erstes Kautschukbauteil eine kautschukhaltige Mischung umfassen wird, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Unterscheidung der vulkanisierbaren Kautschukmischung als vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung bezeichnet wird. Mit anderen Worten handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Kautschukbauteil bzw. das nachfolgend offenbarte zweite Kautschukbauteil eine vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung umfassen.In method step b), a first rubber component of the rubber product is produced or provided. The person skilled in the art understands that a corresponding first rubber component will comprise a rubber-containing mixture, which in the context of the present invention is referred to as a vulcanizable component rubber mixture to distinguish the vulcanizable rubber mixture. In other words, it is a method according to the invention, wherein the first rubber component or the second rubber component disclosed below comprise a vulcanizable component rubber mixture.
Im Gegensatz zu den elektronischen Komponenten wird das erste Kautschukbauteil in der Praxis durch ein kautschukverarbeitendes Unternehmen wohl zumeist selbst hergestellt werden, beispielsweise indem in geeigneten Fertigungsanlagen Festigkeitsträger mit der vulkanisierbaren Bauteilkautschukmischung als Gummierung umgeben werden, wobei die Anwesenheit von Festigkeitsträgern im ersten Kautschukbauteil nicht erforderlich ist und insbesondere bei der vorstehend beschriebenen Herstellung eines als Halbfabrikat einsetzbaren Kautschukzwischenproduktes mit einer zwischen zwei Gummischichten laminierten elektronischen Komponente in der Praxis eher nicht eingesetzt werden wird. Bevorzugt ist entsprechend vor allem für die direkte Einbringung in Fahrzeugreifen ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Kautschukbauteil und/oder das zweite Kautschukbauteil, bevorzugt beide Kautschukbauteile, eine Vielzahl von in der Bauteilkautschukmischung eingebetteten Festigkeitsträgern umfasst.In contrast to the electronic components, in practice the first rubber component will usually be produced by a rubber processing company itself, for example by surrounding reinforcements with the vulcanizable component rubber mixture as a rubber coating in suitable manufacturing plants, whereby the presence of reinforcements in the first rubber component is not necessary and in particular in the production described above of a rubber intermediate product that can be used as a semi-finished product with an electronic component laminated between two rubber layers is unlikely to be used in practice. Accordingly, a method according to the invention is preferred, especially for direct introduction into vehicle tires, wherein the first rubber component and/or the second rubber component, preferably both rubber components, comprise a plurality of reinforcements embedded in the component rubber mixture.
Während im Stand der Technik, beispielsweise in der
Der Fachmann versteht, dass sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere dann besonders ausgeprägt zeigen, wenn die Kautschukbauteile, zwischen denen die elektronische Komponente angeordnet werden soll, selbst eine hochviskose vulkanisierbare Kautschukmischung umfassen, da in diesem Fall ohne den Einsatz der niedrigviskosen vulkanisierbaren Kautschukmischung regelmäßig ein besonders schlechter Formschluss möglich wäre und die absolute Verbesserung, die aus der erfindungsgemäßen Verfahrensführung resultiert, besonders ausgeprägt ausfällt. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung eine Mooney-Viskosität M L (1 +3 / 100 °C) gemäß DIN 53523-2-1991 von 55 MU oder mehr, bevorzugt 60 MU oder mehr, besonders bevorzugt 65 MU oder mehr, aufweist.The person skilled in the art understands that the advantages of the method according to the invention are particularly pronounced when the rubber components between which the electronic component is to be arranged themselves comprise a high-viscosity vulcanizable rubber mixture, since in this case regularly without the use of the low-viscosity vulcanizable rubber mixture particularly poor positive locking would be possible and the absolute improvement that results from the procedure according to the invention would be particularly pronounced. A method according to the invention is therefore preferred, wherein the vulcanizable component rubber mixture has a Mooney viscosity M L (1 +3 / 100 ° C) according to DIN 53523-2-1991 of 55 MU or more, preferably 60 MU or more, particularly preferably 65 MU or more , having.
Allgemeiner formuliert ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung und die vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung des ersten Kautschukbauteils verschieden sind, insbesondere hinsichtlich der Viskosität.In more general terms, a method according to the invention is preferred, wherein the vulcanizable rubber mixture and the vulcanizable component rubber mixture of the first rubber component are different, in particular with regard to viscosity.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die vulkanisierbare Kautschukmischung mit der niedrigen Viskosität in einer von zwei Varianten, wobei es prinzipiell denkbar ist, diese Varianten ganz oder teilweise miteinander zu kombinieren.The method according to the invention uses the vulcanizable rubber mixture with the low viscosity in one of two variants, although it is in principle conceivable to combine these variants with one another in whole or in part.
In dem Verfahrensschritt c1) wird die einzubringende elektronische Komponente zunächst auf das erste Kautschukbauteil aufgelegt und hat infolgedessen somit eine gewissen Kontaktfläche mit dem ersten Kautschukbauteil. Anschließend wird die derart aufgelegte elektronische Komponente und damit letztlich auch ein Teil der unterliegenden Oberfläche des ersten Kautschukbauteils mit der niedrigviskosen vulkanisierbaren Kautschukmischung bedeckt, wobei infolge der niedrigen Viskosität der vulkanisierbaren Kautschukmischung die elektronische Komponente effizient formschlüssig umgeben werden kann, sodass diese teilweise von der Oberfläche des ersten Kautschukbauteils und darüber hinaus von der vulkanisierbaren Kautschukmischung umgeben ist, so dass zusammengenommen eine formschlüssige Einfassung erhalten wird. Dies bedeutet, zumindest in Abwesenheit eines zweiten Kautschukbauteils, dessen Einsatz nachfolgend offenbart wird, in anderen Worten, dass es sich um ein erfindungsgemäßes Verfahren handelt, wobei das Bedecken der aufgelegten elektronischen Komponente mit der vulkanisierbaren Kautschukmischung in Verfahrensschritt c1) so erfolgt, dass die elektronische Komponente abgesehen von der Auflagefläche auf dem ersten Kautschukbauteil im Wesentlichen vollständig formschlüssig von der vulkanisierbaren Kautschukmischung umgeben ist.In method step c1), the electronic component to be introduced is first placed on the first rubber component and consequently has a certain contact surface with the first rubber component. Subsequently, the electronic component placed in this way and thus ultimately also a part of the underlying surface of the first rubber component is covered with the low-viscosity vulcanizable rubber mixture, whereby due to the low viscosity of the vulcanizable rubber mixture, the electronic component can be efficiently surrounded in a form-fitting manner, so that it is partially covered by the surface of the first rubber component and beyond that is surrounded by the vulcanizable rubber mixture, so that together a form-fitting enclosure is obtained. This means, at least in the absence of a second rubber component, the use of which is disclosed below, in other words, that it is a method according to the invention, the covering of the applied electronic component with the vulcanizable rubber mixture in process step c1) taking place in such a way that the electronic Component, apart from the contact surface on the first rubber component, is essentially completely positively surrounded by the vulcanizable rubber mixture.
Nach Einschätzung der Erfinder ist die Verfahrensführung gemäß Verfahrensschritt c1), d. h. das nachgelagerte Bedecken einer aufgelegten elektronischen Komponente, in vielen Fällen aus fertigungstechnischer Hinsicht besonders einfach sowie zeit- und kosteneffizient auszuführen. Zudem lässt sich hierdurch die Position und Ausrichtung der elektronischen Komponente im herzustellenden Kautschukprodukt besonders präzise einstellen. Für viele Anwendungen bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren den Verfahrensschritt c1) umfasst.According to the inventors' assessment, the process is carried out according to process step c1), i.e. H. The downstream covering of an electronic component, which is placed on top of it, can in many cases be carried out particularly easily and in a timely and cost-efficient manner from a manufacturing point of view. In addition, the position and orientation of the electronic component in the rubber product to be produced can be adjusted particularly precisely. Accordingly, a method according to the invention is preferred for many applications, the method comprising method step c1).
Als alternatives Verfahren schlagen die Erfinder vor, dass die elektronische Komponente auch schon vor dem Aufbringen auf die Oberfläche des ersten Kautschukbauteils mit der vulkanisierbaren Kautschukmischung umhüllt werden kann, um den so geschaffenen Verbund gemeinsam aufzubringen. Je nach der Viskosität der vulkanisierbaren Kautschukmischung ist es hierbei möglich, einen zumindest noch grob formbeständigen Verbund zu schaffen, der zumindest für die Dauer des Aufbringprozesses nicht vollständig zerfließt oder alternativ die elektronische Komponente in einer weitgehend flüssigen vulkanisierbaren Kautschukmischung zu dispergieren und diese Dispersion gemeinsam aufzubringen. Ein entsprechender Verbund kann dabei beispielsweise durch Einbringung der elektronischen Komponente und der vulkanisierbaren Kautschukmischung in eine separate Form erfolgen, wobei dabei in einem der Pralinenherstellung nicht unähnlichen Verfahren als Zwischenprodukt eine vorkonfektionierte eingehüllte elektronische Komponente erhalten wird, die für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren mit der Verfahrensführung gemäß Verfahrensschritt c2) geeignet ist.As an alternative method, the inventors suggest that the electronic component can be coated with the vulcanizable rubber mixture before it is applied to the surface of the first rubber component in order to protect it jointly create a network created in this way. Depending on the viscosity of the vulcanizable rubber mixture, it is possible to create an at least roughly dimensionally stable composite that does not completely flow, at least for the duration of the application process, or alternatively to disperse the electronic component in a largely liquid vulcanizable rubber mixture and apply this dispersion together. A corresponding composite can be made, for example, by introducing the electronic component and the vulcanizable rubber mixture into a separate mold, with a prefabricated, encased electronic component being obtained as an intermediate product in a process not dissimilar to chocolate production, which is suitable for use in the process according to the invention with the process control is suitable according to process step c2).
Im Gegensatz zu der Verfahrensführung mit Verfahrensschritt c1) ist die Verfahrensführung gemäß Verfahrensschritt c2) nach Einschätzung der Erfinder insbesondere für solche Komponenten geeignet, die über eine sehr komplexe dreidimensionale Struktur verfügen und bei denen bei einem zuvorigen Auflegen auf die Oberseite des ersten Kautschukbauteils zu befürchten stünde, dass infolge der Struktur der elektronischen Komponente zwischen der Oberfläche des ersten Kautschukbauteils und der elektronischen Komponente Hohlräume entstehen, die von außen für die anschließend aufgebrachte vulkanisierbare Kautschukmischung nicht bzw. nicht vollständig zugänglich wären. Wegen der vor dem Aufbringen erfolgenden Einbringung der elektronischen Komponente in die vulkanisierbare Kautschukmischung ist die Verfahrensführung mit Verfahrensschritt c2) nach Einschätzung der Erfinder aber eher für solche Komponenten geeignet, die hinsichtlich der Präzision der Anordnung und Ausrichtung weniger anspruchsvoll sind, da diese durch das vorherige Einbringen in die vulkanisierbare Kautschukmischung unter Umständen erschwert werden kann. Bevorzugt ist für bestimmte Anwendungen somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren den Verfahrensschritt c2) umfasst.In contrast to the process management with process step c1), the process control according to process step c2) is, in the opinion of the inventors, particularly suitable for those components that have a very complex three-dimensional structure and which would be feared if they were previously placed on the top of the first rubber component that, as a result of the structure of the electronic component, cavities arise between the surface of the first rubber component and the electronic component, which would not or would not be completely accessible from the outside for the subsequently applied vulcanizable rubber mixture. Because of the introduction of the electronic component into the vulcanizable rubber mixture before application, the process procedure with process step c2) is, in the opinion of the inventors, more suitable for components that are less demanding in terms of the precision of the arrangement and alignment, since these are due to the previous introduction in the vulcanizable rubber mixture can be made more difficult under certain circumstances. A method according to the invention is therefore preferred for certain applications, the method comprising method step c2).
Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Einhüllen der elektronischen Komponente mit der vulkanisierbaren Kautschukmischung in Verfahrensschritt c2) so erfolgt, dass die elektronische Komponente im Wesentlichen vollständig formschlüssig von der vulkanisierbaren Kautschukmischung umgeben ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Einhüllen der elektronischen Komponente mit der vulkanisierbaren Kautschukmischung in Verfahrensschritt c2) in einer separaten Form erfolgt, wobei als Zwischenprodukt eine vorkonfektionierte eingehüllte elektronische Komponente mit vorbestimmten Abmessungen erhalten wird.Preference is given to a method according to the invention, wherein the electronic component is enveloped with the vulcanizable rubber mixture in method step c2) in such a way that the electronic component is essentially completely surrounded by the vulcanizable rubber mixture in a form-fitting manner. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the encasing of the electronic component with the vulcanizable rubber mixture in process step c2) takes place in a separate form, a prefabricated encased electronic component with predetermined dimensions being obtained as an intermediate product.
Der Fachmann versteht, dass es für eine sinnvolle Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig ist, die elektronische Komponente hinreichend zentral auf dem ersten Kautschukbauteil zu platzieren, sodass diese nicht an einer Stelle über das erste Kautschukbauteil hinausragt, in welchen Fällen das Bedecken mit der vulkanisierbaren Kautschukmischung, insbesondere beim Einsatz von besonders niedrigviskosen vulkanisierbaren Kautschukmischungen, erschwert werden könnte und gegebenenfalls den Einsatz weiterer Fertigungsschritte erforderlich machen könnte. Besonders zielführend ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Auflegen in Verfahrensschritt c1) oder c2) so erfolgt, dass das erste Kautschukbauteil in der Draufsicht an allen Seiten über die elektronische Komponente hinausragt.The person skilled in the art understands that, for a sensible implementation of the method according to the invention, it is expedient to place the electronic component sufficiently centrally on the first rubber component so that it does not protrude beyond the first rubber component at any point, in which cases covering with the vulcanizable rubber mixture, particularly when using particularly low-viscosity vulcanizable rubber mixtures, could be made more difficult and could possibly require the use of further manufacturing steps. Accordingly, a method according to the invention is particularly effective, with the placement in method step c1) or c2) being carried out in such a way that the first rubber component protrudes beyond the electronic component on all sides in the plan view.
Die Erfinder schlagen vor, dass die vulkanisierbare Kautschukmischung mit einem hinreichend großen Volumen eingesetzt werden sollte, um eine zuverlässige Bedeckung und formschlüssige Umschließung der elektronischen Komponente zu gewährleisten. Trotz der hohen Verträglichkeit der eingesetzten vulkanisierbaren Kautschukmischung mit den sonstigen Bauteilen des Kautschukprodukts, welche ebenfalls vulkanisierbare Kautschukmischungen einsetzen, regen die Erfinder insoweit jedoch an, dass es mit Blick auf möglichst homogene Eigenschäften im späteren Kautschukprodukt auf der anderen Seite zweckmäßig ist, nicht zu viel der niedrigviskosen vulkanisierbaren Kautschukmischung einzusetzen. Bevorzugt ist in der Zusammenschau ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung in Verfahrensschritt c1) oder c2) zum Bedecken bzw. Einhüllen der elektronischen Komponente in einem Volumen im Bereich von 1 ,0*VEK bis 15,0*VEK, bevorzugt im Bereich von 1 ,5*VEK bis 10,0*VEK, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0*VEK bis 5,0*VEK, eingesetzt wird, wobei VEK das Volumen der elektronischen Komponente ist.The inventors suggest that the vulcanizable rubber mixture should be used with a sufficiently large volume to ensure reliable coverage and positive enclosure of the electronic component. Despite the high compatibility of the vulcanizable rubber mixture used with the other components of the rubber product, which also use vulcanizable rubber mixtures, the inventors suggest that, on the other hand, with a view to the properties being as homogeneous as possible in the later rubber product, it is advisable not to use too much use a low-viscosity vulcanizable rubber mixture. In summary, preference is given to a method according to the invention, wherein the vulcanizable rubber mixture in process step c1) or c2) is used to cover or encase the electronic component in a volume in the range from 1.0*V EK to 15.0*V EK , preferably in Range from 1.5*V EK to 10.0*V EK , particularly preferably in the range from 2.0*V EK to 5.0*V EK , is used, where V EK is the volume of the electronic component.
Der Fachmann versteht, dass die im erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Komponentenanordnung zumindest prinzipiell zusammen mit gegebenenfalls anderen vorhandenen Bauteilen des Kautschukprodukts vulkanisiert werden kann, um ein vulkanisiertes Kautschukprodukt zu erhalten, in dem die elektronische Komponente besonders formschlüssig von einem Gummiwerkstoff umgeben ist. Der Fachmann versteht jedoch, dass ein solches durch Vulkanisation erhaltenes Produkt zumindest Gefahr läuft, eine unebene Oberfläche aufzuweisen, die durch die vulkanisierte Kautschukmischung verursacht werden kann. Dies ist bei vielen Kautschukproduktes nicht nur aus ästhetischen Gründen wenig bevorzugt, sondern kann auch andere Parameter wie die Abreinigbarkeit oder den Strömungswiderstand nachteilig beeinflussen. Entsprechend schlagen die Erfinder vor, dass die vulkanisierbare Kautschukmischung in der Komponentenanordnung zumindest gezielt ausgeformt werden sollte, wobei insbesondere ein Glätten besonders vorteilhaft ist, um die vorstehend beschriebene Problematiken zu umgehen. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes Verfahren, zusätzlich umfassend den Verfahrensschritt:
- d1) Ausformen der vulkanisierbaren Kautschukmischung in der Komponentenanordnung, wobei das Ausformen bevorzugt das Glätten und/oder Ausstreichen umfasst.
- d1) molding the vulcanizable rubber mixture in the component arrangement, the molding preferably comprising smoothing and/or spreading.
Auch wenn das vorstehend beschrieben Ausformen der vulkanisierbaren Kautschukmischung schon mit Vorteilen verbunden ist, resultiert nach der Vulkanisation immer noch ein Kautschukprodukt, dessen Oberfläche abschnittsweise durch die vulkanisierte vulkanisierbare Kautschukmischung gebildet wird. Da die vulkanisierbare Kautschukmischung jedoch in den meisten Fällen eher auf einen optimalen Formschluss mit der elektronischen Komponente als auf optimale Beständigkeit hin optimiert sein wird, ist es nach Einschätzung der Erfinder mit Blick auf die Haltbarkeit des entstehenden Kautschukproduktes, insbesondere mit Blick auf die Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse und mechanische Belastungen im Bereich der elektronischen Komponente vorteilhaft, wenn diese vor dem Vulkanisieren zudem mit einem anderen Kautschukbauteil überdeckt wird. Insoweit versteht der Fachmann, dass das Abdecken der Komponentenanordnung mit einem zweiten Kautschukbauteil infolge einer Druckapplikation zumeist auch indirekt das Ausformen der vulkanisierbaren Kautschukmischung zwischen dem ersten und dem zweiten Kautschukbauteil umfassen wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine elektronische Komponente erhalten, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kautschukbauteil eingefasst ist und durch die dazwischen angeordnete vulkanisierbare Kautschukmischung zuverlässig formschlüssig umgeben wird. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, zusätzlich umfassend den Verfahrensschritt:
- d2) Abdecken der Komponentenanordnung mit einem zweiten Kautschukbauteil, wobei das Abdecken so erfolgt, dass die elektronische Komponente zwischen dem ersten Kautschukbauteil und dem zweiten Kautschukbauteil angeordnet ist.
- d2) Covering the component arrangement with a second rubber component, the covering being carried out in such a way that the electronic component is arranged between the first rubber component and the second rubber component.
In der Zusammenschau ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, zusätzlich umfassend einen oder beide der Verfahrensschritte:
- d1) Ausformen der vulkanisierbaren Kautschukmischung in der Komponentenanordnung, wobei das Ausformen bevorzugt das Glätten und/oder Ausstreichen umfasst, und/oder
- d2) Abdecken der Komponentenanordnung mit einem zweiten Kautschukbauteil, wobei das Abdecken so erfolgt, dass die elektronische Komponente zwischen dem ersten Kautschukbauteil und dem zweiten Kautschukbauteil angeordnet ist.
- d1) molding the vulcanizable rubber mixture in the component arrangement, the molding preferably comprising smoothing and/or spreading, and/or
- d2) Covering the component arrangement with a second rubber component, the covering being carried out in such a way that the electronic component is arranged between the first rubber component and the second rubber component.
Der Fachmann versteht insoweit, dass in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unter Einsatz eines zweiten Kautschukbauteils das Andrücken des zweiten Kautschukbauteils so ausgeprägt erfolgen kann, dass die vulkanisierbare Kautschukmischung stellenweise verdrängt wird und es zu einem direkten Kontakt zwischen der elektronischen Komponente und dem zweiten Kautschukbauteil kommt. Infolgedessen wird bei Einsatz des Verfahrensschrittes d2) entweder die vorstehend beschriebene Komponentenanordnung, in der die elektronische Komponente vom ersten Kautschukbauteil und von der vulkanisierbaren Kautschukmischung im Wesentlichen vollständig formumschließend umgeben ist, erhalten, oder alternativ eine Komponentenanordnung, in der die elektronische Komponente vom ersten Kautschukbauteil, vom zweiten Kautschukbauteil und von der vulkanisierbaren Kautschukmischung im Wesentlichen vollständig formumschließend umgeben ist.The person skilled in the art understands that in the embodiment described above using a second rubber component, the pressing of the second rubber component can be so pronounced that the vulcanizable rubber mixture is displaced in places and direct contact occurs between the electronic component and the second rubber component. As a result, when using method step d2), either the component arrangement described above, in which the electronic component is surrounded by the first rubber component and the vulcanizable rubber mixture in a substantially completely mold-enclosing manner, is obtained, or alternatively a component arrangement in which the electronic component is surrounded by the first rubber component, is essentially completely surrounded by the second rubber component and by the vulcanizable rubber mixture.
Insbesondere unter Einsatz der Verfahrensführung mit Verfahrensschritt d2) können wie vorstehend beschrieben Kautschukzwischenprodukte für den Einsatz in weiteren Kautschukprodukten, wie Kautschuklaminate mit dazwischen angeordneter elektronischer Komponente, erhalten werden. Da der vorteilhafte Einsatz einer niedrigviskosen vulkanisierbaren Kautschukmischung jedoch in vorteilhafter Weise auch ohne die zuvor erfolgte Anfertigung eines solchen Laminates einen guten Formschluss ermöglicht, ist es für viele Anwendungsfälle bevorzugt, wenn die Verfahrensführung mit Verfahrensschritt d2) verwendet wird, um die elektronische Komponente unmittelbar in ein finales Kautschukprodukt einzubringen. Wegen der besonderen Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen von elektronischen Komponenten in Fahrzeugreifen ist es dabei besonders bevorzugt, dass es sich bei dem Kautschukprodukt, in das die elektronische Komponente unmittelbar eingebracht wird, um einen Fahrzeugreifenrohling handelt, welcher später mittels Vulkanisation in einen Fahrzeugreifen überführt werden kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Kautschukbauteil ein Fahrzeugreifenbauteil ist, bevorzugt eine Karkasslage oder eine Verstärkungslage, wobei das erste Kautschukbauteil bevorzugt Bestandteil eines Fahrzeugreifenrohlings ist, wobei das erste Kautschukbauteil bevorzugt auf einer Reifenaufbautrommel hergestellt oder bereitgestellt wird. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Auflegen in Verfahrensschritt c1) oder c2) so erfolgt, dass die elektronische Komponente im Seitenwandbereich eines Fahrzeugreifenrohlings angeordnet wird.In particular, using the process procedure with process step d2), rubber intermediate products can be obtained as described above for use in other rubber products, such as rubber laminates with electronic components arranged in between. However, since the advantageous use of a low-viscosity vulcanizable rubber mixture advantageously enables a good positive fit even without the prior production of such a laminate, it is preferred for many applications if the process procedure with process step d2) is used to insert the electronic component directly into a to introduce the final rubber product. Because of the particular suitability of the method according to the invention for introducing electronic components into vehicle tires, it is particularly preferred that the rubber product into which the electronic component is directly introduced is a vehicle tire blank, which is later transferred into a vehicle tire by means of vulcanization can. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the first rubber component is a vehicle tire component, preferably a carcass ply or a reinforcement layer, wherein the first rubber component is preferably a component of a vehicle tire blank, wherein the first rubber component is preferably produced or provided on a tire building drum. Particularly preferred is a method according to the invention, wherein the placement in method step c1) or c2) is carried out in such a way that the electronic component is arranged in the side wall area of a vehicle tire blank.
Es kann als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass dieses hinsichtlich der in der vulkanisierbaren Kautschukmischung bzw. auch in der vulkanisierbaren Bauteilkautschukmischung eingesetzten Kautschuke sehr flexibel ist. Für im Wesentlichen alle Einsatzzwecke relevant ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung und/oder die vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung, bevorzugt die vulkanisierbare Kautschukmischung und die vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung, wenigstens einen Dienkautschuk umfassen. Beispielhaft ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Dienkautschuk ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren (NR), synthetischem Polyisopren (IR), Butadien-Kautschuk (BR), lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (SSBR) und emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (ESBR).It can be seen as an advantage of the method according to the invention that it is very flexible with regard to the rubbers used in the vulcanizable rubber mixture or also in the vulcanizable component rubber mixture. A method according to the invention is relevant for essentially all purposes, wherein the vulcanizable rubber mixture and/or the vulcanizable component rubber mixture, preferably the vulcanizable rubber mixture and the vulcanizable component rubber mixture, comprise at least one diene rubber. An example in this respect is a method according to the invention, where the diene rubber is selected from the group consisting of natural polyisoprene (NR), synthetic polyisoprene (IR), butadiene rubber (BR), solution-polymerized styrene-butadiene rubber (SSBR) and emulsion-polymerized styrene-butadiene -Rubber (ESBR).
Die Erfinder haben erkannt, dass sich die angestrebten niedrigen Viskositäten der vulkanisierbaren Kautschukmischung in vorteilhafter Weise insbesondere dann realisieren lassen, wenn die vulkanisierbare Kautschukmischung neben hochmolekularen Kautschuken auch Polymere mit niedrigeren Molmassen umfasst, wobei Massenanteile von bis zu 50 phr als vorteilhaft gesehen werden. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung ein oder mehrere Polymere umfasst, wobei das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polymeren mit einer gewichtsmittleren Molmasse Mw, gemessen mittels GPC, von 50.000 g/mol oder weniger, bevorzugt von 40.000 g/mol oder weniger, besonders bevorzugt von 30.000 g/mol oder weniger, wobei der kombinierte Massenanteil der Polymere an der vulkanisierbaren Kautschukmischung bevorzugt im Bereich von 1 bis 50 phr, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 45 phr, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 phr, liegt, bezogen auf die Masse der vulkanisierbare Kautschukmischung.The inventors have recognized that the desired low viscosities of the vulcanizable rubber mixture can be achieved in an advantageous manner, particularly if the vulcanizable rubber mixture includes polymers with lower molecular weights in addition to high molecular weight rubbers, with mass fractions of up to 50 phr being seen as advantageous. Against this background, preference is given to a method according to the invention, wherein the vulcanizable rubber mixture comprises one or more polymers, the polymer being selected from the group consisting of polymers with a weight-average molecular weight Mw, measured by GPC, of 50,000 g/mol or less, preferably of 40,000 g/mol or less, particularly preferably 30,000 g/mol or less, the combined mass fraction of the polymers in the vulcanizable rubber mixture preferably in the range from 1 to 50 phr, particularly preferably in the range from 5 to 45 phr, very particularly preferably in Range from 10 to 40 phr, based on the mass of the vulcanizable rubber mixture.
Sowohl die vulkanisierbare Kautschukmischung als auch die vulkanisierbaren Bauteilkautschukmischungen können übliche Füllstoffe in den üblichen Mengen enthalten, wobei neben Ruß insbesondere auch amorphes Siliciumdioxid, insbesondere in der Form von pyrogenem amorphen Siliciumdioxid oder gefälltem amorphen Siliciumdioxid, sogenannter pyrogener Kieselsäure bzw. gefällter Kieselsäure (nach dem englischen Ausdruck auch als „Silica“ bezeichnet) in Frage kommt. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die vulkanisierbare Kautschukmischung und/oder die vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung, bevorzugt die vulkanisierbare Kautschukmischung und die vulkanisierbare Bauteilkautschukmischung, einen oder mehrere Füllstoffe in einem kombinierten Massenanteil im Bereich von 40 bis 180 phr, bevorzugt im Bereich von 50 bis 150 phr, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 120 phr, umfassen.Both the vulcanizable rubber mixture and the vulcanizable component rubber mixtures can contain usual fillers in the usual amounts, in addition to soot also amorphous silicon dioxide, in particular in the form of pyrogenic amorphous silicon dioxide or precipitated amorphous silicon dioxide, so-called pyrogenic silica or precipitated silica (after the English Expression also referred to as “silica”) comes into question. Preference is given to a method according to the invention, wherein the vulcanizable rubber mixture and/or the vulcanizable component rubber mixture, preferably the vulcanizable rubber mixture and the vulcanizable component rubber mixture, contain one or more fillers in a combined mass fraction in the range from 40 to 180 phr, preferably in the range from 50 to 150 phr, particularly preferably in the range from 60 to 120 phr.
Während der Stand der Technik gemäß der
Der Fachmann versteht, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein elektronisches Bauteil in ein Kautschukprodukt eingebracht wird, bei dem es sich noch um einen Rohling handelt, welcher entsprechend noch nicht mittels Vulkanisation in ein vulkanisiertes Kautschukprodukt überführt wurde, indem die zuvor vorliegenden vulkanisierbaren Kautschukmischungen und vulkanisierbaren Bauteilkautschukmischungen in vulkanisierte Kautschukmischungen bzw. vulkanisierte Bauteilkautschukmischungen, d.h. jeweils in Gummiwerkstoffe, umgesetzt wurden. Die Erfindung betrifft folglich auch ein Verfahren zum Herstellen eines vulkanisierten Kautschukprodukts mit einer elektronischen Komponente, umfassend die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen von elektronischen Komponenten in ein Kautschukprodukt, sowie den Verfahrensschritt:
- e) Vulkanisieren der Komponentenanordnung zum Erhalt einer vulkanisierten Komponentenanordnung, wobei das Vulkanisieren so erfolgt, dass die vulkanisierte Kautschukmischung in der vulkanisierten Komponentenanordnung stoffschlüssig mit dem vulkanisierten ersten Kautschukbauteil verbunden ist.
- e) vulcanizing the component arrangement to obtain a vulcanized component arrangement, the vulcanization being carried out in such a way that the vulcanized rubber mixture is in the vulcanized component arrangement is cohesively connected to the vulcanized first rubber component.
Das Vulkanisieren stellt einen Arbeitsschritt dar, der dem Fachmann im Bereich der Kautschukverarbeitung umfassend bekannt ist. Hierfür können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens übliche Vulkanisationsbedingungen verwendet werden, die der Fachmann zwanglos auf die von ihm verwendeten vulkanisierbaren Kautschukmischungen bzw. vulkanisierbaren Bauteilkautschukmischungen abstimmt. Für die meisten Fälle relevant ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Vulkanisieren in einer Vulkanisationsform erfolgt, bevorzugt unter Einsatz eines Vulkanisationsbalges. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Kautschukprodukts, wobei das Vulkanisieren bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 200 °C, bevorzugt im Bereich von 150 bis 180 °C, erfolgt.Vulcanization is a work step that is well known to those skilled in the field of rubber processing. For this purpose, standard vulcanization conditions can be used within the scope of the method according to the invention, which the person skilled in the art can easily adapt to the vulcanizable rubber mixtures or vulcanizable component rubber mixtures that he uses. What is relevant for most cases is a method according to the invention, wherein the vulcanization takes place in a vulcanization mold, preferably using a vulcanization bellows. A method according to the invention for producing a rubber product is preferred, with the vulcanization taking place at a temperature in the range from 130 to 200 ° C, preferably in the range from 150 to 180 ° C.
Durch die Vulkanisation wird ein vulkanisiertes Kautschukprodukt, d. h. ein Gummiprodukt, in dessen Inneren eine elektronische Komponente angeordnet ist, die infolge des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch besonders formschlüssig von Gummiwerkstoffen umgeben ist, sodass das entsprechende vulkanisierte Kautschukprodukt eine vorteilhafte Verbundfestigkeit und ein niedriges Maß an Lufteinschlüssen aufweist.Vulcanization produces a vulcanized rubber product, i.e. H. a rubber product, in the interior of which an electronic component is arranged, which, however, is surrounded by rubber materials in a particularly positive manner as a result of the method according to the invention, so that the corresponding vulcanized rubber product has an advantageous bond strength and a low level of air inclusions.
Offenbart wird entsprechend auch ein vulkanisiertes Kautschukprodukt, bevorzugt hergestellt oder herstellbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Kautschukprodukts mit einer elektronischen Komponente, umfassend im Inneren zumindest eine elektronischen Komponenten, wobei die elektronische Komponente im Wesentlichen vollständig formumschließend von einer vulkanisierten Kautschukmischung umgeben ist. Bevorzugt ist ein entsprechendes Kautschukprodukt, wobei das Kautschukprodukt ein Fahrzeugreifen ist, bevorzugt ein Fahrzeugluftreifen.Accordingly, a vulcanized rubber product is also disclosed, preferably produced or producible using the method according to the invention for producing a rubber product with an electronic component, comprising at least one electronic component inside, the electronic component being essentially completely surrounded by a vulcanized rubber mixture. A corresponding rubber product is preferred, the rubber product being a vehicle tire, preferably a pneumatic vehicle tire.
Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Visualisierung der Herstellung eines Halbzeuges durch Laminierung einer elektronischen Komponente zwischen zwei Kautschukschichten mit einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren; -
2 eine schematische Visualisierung des Verfahrensschrittes c1) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform; -
3 eine schematische Visualisierung des Verfahrensschrittes c2) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform; -
4 eine schematische Visualisierung des Verfahrensschrittes d1) eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens; -
5 eine schematische Visualisierung des Verfahrensschrittes d2) des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens; und -
6 eine schematische Darstellung eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erhaltenen Kautschukproduktes.
-
1 a schematic visualization of the production of a semi-finished product by lamination of an electronic component between two rubber layers using a method not according to the invention; -
2 a schematic visualization of method step c1) of the method according to the invention in a preferred embodiment; -
3 a schematic visualization of method step c2) of the method according to the invention in a preferred embodiment; -
4 a schematic visualization of method step d1) of a preferred method according to the invention; -
5 a schematic visualization of method step d2) of the preferred method according to the invention; and -
6 a schematic representation of a rubber product to be obtained using the process according to the invention.
In
Die
Der Fachmann versteht, dass es zum Erhalt einer entsprechenden bevorzugten Komponentenanordnung 18, wie sie in
In den gezeigten Beispielen der
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- Elektronische KomponenteElectronic component
- 1212
- KautschukproduktRubber product
- 1414
- Erstes KautschukbauteilFirst rubber component
- 1616
- Vulkanisierbare KautschukmischungVulcanizable rubber compound
- 1818
- KomponentenanordnungComponent arrangement
- 2020
- Zweites KautschukbauteilSecond rubber component
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- EP 3632666 B1 [0018]EP 3632666 B1 [0018]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- DIN 53523-2-1991 [0022]DIN 53523-2-1991 [0022]
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