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Die Erfindung betrifft ein Dichtmittel für eine pannensichere Bereifung für Fahrzeuge, z. B. für Kraftfahrzeuge wie beispielsweise Automobile und Motoräder, Arbeitskraftfahrzeuge auch im Schwerlastbereich, Fahrräder, Kinderwagen, Rollstühle, Handkarren und dergleichen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des Dichtmittels in einer pannensicheren Bereifung, ein Verfahren zur Herstellung des Dichtmittels sowie eine pannensichere Bereifung enthaltend das Dichtmittel.
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Prinzipiell ist es zum Beispiel für die Bereifung von Rollstühlen bekannt, Reifen aus einem Vollmaterial einzusetzen. Ein solcher Reifen ist aber relativ schwer, federt Stöße schlecht ab und ist auch relativ teuer. Eine Alternative sind pneumatische Bereifungen. Diese sind allerdings pannenanfälliger, und sie müssen regelmäßig aufgepumpt werden.
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Seit der Verwendung pneumatischer Bereifungen, d. h. schlauchloser pneumatischer Reifen und Bereifungen aus pneumatischen Schläuchen und sie aufnehmenden Mänteln, existieren Bestrebungen, Defekte der Luftkammern dieser pneumatischen Bereifung zu vermeiden bzw. entstandene Defekte zu beheben, um den weiteren Einsatz der pneumatischen Bereifung ohne einen umständlichen Wechsel des pneumatischen Reifens bzw. Schlauchs zu ermöglichen.
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Im Stand der Technik gibt es folgende Möglichkeiten zur Reduzierung des Risikos bzw. zur Vermeidung eines Reifendefekts:
Produkte der Firma Ralf Bohle GmbH, Reichsdorf, lehren, den Fahrradreifen dicker (bis ca. 1 cm) zu gestalten. Dies kann zwar die meisten Reifenpannen vermeiden, längere Fremdkörper können aber den Mantel durchdringen. Außerdem haben diese Reifen einen größeren Rollwiderstand als einfache Reifen und sind relativ teuer.
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Die im Handel erhältlichen Produkte der Firma Michelin, Clermont-Ferrand, Frankreich, lehren, den Fahrradschlauch dicker (ca. 5 mm) zu gestalten. Auch dieser kann jedoch von längeren Fremdkörpern durchdrungen werden.
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Ähnlich ist auch der in der
DE 118736 offenbarte Luftschlauch gestaltet, der im ausgedehnten Zustand so mit einem Gummistreifen beklebt wurde, dass dieser im nicht ausgedehnten Zustand eine starke Kompression erfährt. Wird die Lauffläche durch Eindringen eines scharfen Gegenstandes verletzt, so kann sich die betreffende Öffnung sofort wieder selbsttätig schließen. Auch dies erfolgt jedoch nur, wenn der eindringende Gegenstand keine zu großen Löcher erzeugt.
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Produktentwicklungen der Firmen Ralf Bohle GmbH, Michelin und der Continental AG, Hannover, lehren, den Fahrradreifen mit einem reißfesten Gewebe (z. B. Kevlar) zu verstärken. Scharte und eckige Fremdkörper können dies jedoch unter Umständen durchtrennen.
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Bei einem Reifen der Chariots All Terrain Pushchairs, Spreyton, UK wird eine Einlage aus Kunststoff zwischen dem Schlauch und dem Mantel eingefügt. Auch diese kann jedoch durchdrungen werden und vermindert weiterhin die Elastizität gegen Stöße und erhöht den Rollwiderstand.
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Produkte der Firma Aerotube Technology LLC, Cornville, USA lehren, einen Schlauch mit einer Füllung aus Schaum o. ä. zu verwenden. Im Laufe der Zeit lässt die Stabilität dieser Schläuche jedoch nach, ihr Rollwiderstand ist höher, sie können Stöße nicht gut abfedern, und sie können bei einem Reifenwechsel nicht wieder verwendet werden.
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Die Rösler Gruppe aus Dortmund, Deutschland vertreibt unter der Bezeichnung Zeus Tyre Fillings Reifendichtmittel für alle Arten von Nutzfahrzeugen. Der Pannenschutz wird durch Befüllung der Reifen über das normale Ventil mit einem flexiblen urethanbasierten Produkt erreicht. Dabei wird die Luft durch die Reifenfüllung vollständig ersetzt, bevor der Betriebsdruck des Reifens aufgebaut wird. Der Reifen inklusive Felge muss jedoch zur Aushärtung der flüssigen Reifenfüllung wärmebehandelt werden, wobei zusätzlich ein Druck aufgebaut wird.
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Die
DE 437673 lehrt die Verwendung eines Zweikammerluftschlauchs, dessen nach dem Laufmantel zu liegende Kammer gegen Verletzungen des Schlauchs mit Schwammgummi gefüllt ist, wobei der Schwammgummi mit einer der Kammerwände verbunden und mit einer Dichtflüssigkeit getränkt ist. Die Fähigkeit, größere Löcher zu flicken, ist jedoch bei diesem Schlauch gering.
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In der
DE 94142 wird ein selbstdichtender Luftreifen beschrieben, bei dem eine Schicht unvulkanisierten Gummis zum Zweck der Verhütung der Oxidation und des Erhärtens des unvulkanisiertem Gummis und zur Sicherung seiner Lage an der erforderlichen Stelle in einer hermetisch abgeschlossenen Tasche oder Kammer untergebracht ist. Dieses nicht vulkanisierte Gummi hat jedoch den Nachteil, dass es mit der Zeit durchhärtet und somit im Falle eines Reifendefektes nicht mehr abdichtend wirken kann. Ähnliche selbstdichtende Luftreifen bzw. Schläuche, bei denen sich in einer Tasche ein Dichtmittel befindet, werden in der
US 2003/0205308 , der
US 1,689,907 und der
EP 1 201 431 beschrieben. Bei einem durch ein großes Objekt verursachten Schaden des Luftreifens kann das Dichtmittel das Loch jedoch nicht vollständig verschließen und läuft stattdessen aus der Tasche aus.
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Bekannt ist auch, ein Gel in den Schlauch zu füllen. Dies Gel wird vorbeugend oder nach dem Auftritt eines Defektes durch das Ventil in den Schlauch gegeben. Es bildet zusammen mit der austretenden Luft im Falle eines Defektes einen Pfropfen, der das Loch verschließt. Hierbei kann das Loch zum Beispiel durch kleine Fäden verstopft werden. Dabei kann jedoch immer noch Luft austreten. Es muss also eine Luftpumpe mitgeführt werden. Größe Löcher können weiterhin nicht geflickt werden. Durch derartige Gele können, je nach Einsatzgebiet, nur Löcher in der Bereifung mit einem Objektdurchmesser von maximal 3 mm (Fahrradreifen) bzw. maximal 10 mm (Autoreifen) geflickt werden, da die im Handel erhältlichen Dichtgele je nach Spezifikation mit unterschiedlicher Viskosität und mit unterschiedlichen Anteilen weiterer Bestandteile formuliert sind (vgl. Angaben für das Dichtgel der Marke Profex der Firma Stinnes-Intertec sowie für das Reifendichtgel Dr. Loc der TERRA-S Automotive Systems GmbH & Co. KG, Owingen). Diese unterschiedlichen Viskositäten und Anteile weiterer Bestandteile werden durch das gewünschte Fließverhalten im zu flickenden Reifen, welches vom Durchmesser des Reifens und der typischen Fahrgeschwindigkeit abhängt, bedingt. Außerdem kann auch das Ventil durch die Befüllung mit dem Dichtgel verkleben. Um letzteres zu vermeiden, hat die Firma Honda eine Reihe von Patentanmeldungen (z. B.
JP-08-22502 ,
EP 1 201 461 und
DE 699 03 876 ) formuliert.
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Hieraus ergibt sich, dass eine mehrschichtige Gestaltung und die Verwendung von Gelen bekannt sind. Bei den Patentanmeldungen der Firma Honda versucht sich das Gummi, das zwischen der Luftkammer und der Dichtmittelkammer ist, zur Luftkammer hin zusammen zu ziehen. Dadurch ist der Druck in der Dichtmittelkammer niedriger als in der Luftkammer. Bei Durchdringung dieses Gummis dringt Luft von der Luftkammer in die Dichtmittelkammer ein, und auch Gel kann durch das Loch treten. Das Gummi entspannt sich, bis es gradlinig ist. Eine weitere Pannensicherheit ist nicht mehr gewährleistet.
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WO 88/06539 beschreibt einen dichten Behälter für eine Flüssigkeit, der bei einer Punktion selbstabdichtend ist. Der Behälter umfasst mindestens eine vorkomprimierte oder nicht vorkomprimierte Schicht, die der Behälterwand benachbart oder in diese integriert ist und deren Moleküle in jede Richtung gegeneinander komprimierbar sind, wenn ein Druckunterschied zwischen der Innen- und der Außenseite des Behälters besteht. Die Lehre der Erfindung kann auch in einem Fahrzeugreifen, einem Innenschlauch für einen Reifen und einem Substrat, das an mindestens einer Wand eines Behälters angebracht ist, verwirklicht werden. Dieses Substrat umfasst mindestens eine vorkomprimierte oder nicht vorkomprimierte Schicht, deren Moleküle in jede Richtung gegeneinander komprimierbar sind, wenn genannter Druck auf den Behälter, den Innenschlauch, die Kammer oder die Ummantelung ausgeübt wird. Dieses Substrat kann aus einem Schaumgrundmaterial bestehen, das beispielsweise mit einer Silikongallerte imprägniert ist.
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DE 554 127 C beschreibt einen Polsterreifen mit herzförmiger Luftkammer, in welchem das der Herzform angepasste Polster eine abgestufte Elastizität aufweist und in einer Hülle mit Verstärkungsunterlage eingeschlossen ist. Das pneumatische Polster besitzt eine Nachgiebigkeit verschiedener Grade und ist so ausgebildet, dass die pneumatische Kammer gegen Verletzungen durch Stiche gesichert ist.
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DE 94 142 C beschreibt einen im Inneren mit einer Schicht von unvulkanisiertem Gummi versehenen selbstschließenden Luftreifen für Fahrräder und dergleichen, bei welchem zum Zweck des Verhütens der Oxidation und des Härtens des unvulkanisierten Gummis und zur Sicherung seiner Lage an der erforderlichen Stelle, ohne dass die Nachgiebigkeit des Reifens darunter leidet, der unvulkanisierte Gummi in einer hermetisch abgeschlossenen Tasche oder Kammer untergebracht ist, die aus einzelnen Teilen von vulkanisiertem Gummi gebildet ist.
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JP 2000-104042 A beschreibt ein Reifenpannen-Vorbeugungsmittel, welches das Austreten von Luft beispielsweise nach einem Nagelstich verhindern kann, wenn zuvor eine geringe Menge dieses Reifenpannen-Vorbeugungsmittels in einen pneumatischen Fahrrad- oder Motorrad-Reifen injiziert wird. Es ist besonders für Schlauchreifen, schlauchlose Reifen, Doppelschlauchreifen mit einer Luftkammer und einer Pannenvorbeugekammer und dergleichen geeignet und enthält 100 Gewichtsteile Wasser, 0,2–20 Gewichtsteile eines Polysaccharid-Derivats, 0,1–1,0 Gewichtsteile von in Wasser aufquellenden feinen polymeren Gelpartikeln als Viskositätsregulator, 1–20 Gewichtsteile kurzer Fasern mit einer multiverzweigten Struktur und einer durchschnittlichen Faserlänge von nicht weniger als 0,1 mm, und 20–200 Gewichtsteile eines C2-C4-Glykols und/oder eines C1-C4-Alkohols.
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WO 00/43224 beschreibt einen Reifen und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei in eine Reifenummantelung eine elastische Matrix eingebracht wird, die dann zwischen einem Schlauch oder einer zurückgehaltenen Luftmenge unter Druck und der Reifenummantelung positioniert wird. Die elastische Matrix umfasst ein Gemisch von Partikeln, die aus bestehenden Reifen abgeschabt und dann mit einem elastischen Material verbunden und in eine Form gebracht wurden, die zusammen mit anderen Formen der elastischen Matrix die Füllung bereitstellt. Die anderen Formen oder Segmente weisen eine Form auf, die beim Einbringen in eine Ummantelung leicht gehandhabt werden kann, und können eine solche Größe aufweisen, dass sie sich zunächst in einer ersten Position zwischen einem inneren Rand einer Reifenummantelung anordnen, aber dann gedreht werden, so dass sie effektiv gegen die gesamte innere Oberfläche eines Teils einer Reifenummantelung einrücken. Der Schlauch selbst kann mit einem Material aufgepumpt werden, das den Schlauch füllt und gegen die Segmente drückt, so dass sie effektiv am Platz gehalten werden. Alternativ kann bei schlauchlosen Reifen das Material unter Druck in einen beliebigen Leerraum innerhalb des Reifens gepumpt werden, bis das Material sich setzt. Wenn ein Schlauch verwendet wird, kann das festgesetzte Material danach selbst als Segmente in weiteren Reifen verwendet werden.
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US 3,921,689 A beschreibt einen pneumatischen Reifen mit abdichtenden und aufplatzverhindernden Eigenschaften. Der Reifen besitzt eine aufblasbare Struktur aus einem elastischen Schaummaterial, das vorwiegend geschlossene Zellen in Form eines ringförmigen Bandes unterhalb der Lauffläche der Ummantelung in einer Breite, die mindestens der Breite der Lauffläche entspricht; sowie Vorrichtungen, um das Entweichen von Luft aus dem Gebiet zwischen der äußeren Oberfläche des ringförmigen Bandes und der entsprechenden inneren Oberfläche der Ummantelung verhindert. Der Reifen kann auch ein Gürtelreifen sein.
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Aufgabe der
EP 1 940 605 A1 war es eine pannensichere Bereifung bereitzustellen, die auch pannensicher ist beim Eindringen langer, größerer und scharfer Fremdkörper und die somit auch größere Löcher in der Bereifung zu flicken vermag. Insbesondere sollte keine Luft aus der pannensicheren Bereifung austreten. Weiterhin sollte die Mitnahme einer Luftpumpe nicht erforderlich sein. Schließlich sollte eine entsprechende pannensichere Bereifung bereitgestellt werden, die die üblichen Anforderungen von Bereifungen erfüllt. Insbesondere sollte diese einen entsprechenden Rollwiderstand und eine geeignete Elastizität gegen Stöße aufweisen. Weiterhin sollten entsprechende Bereifungen unter Verwendung eines Schlauchs den Einsatz einfacher, preisgünstiger Mäntel gestatten.
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Diese Aufgaben wurden in der
EP 1 940 605 A1 dadurch gelöst, dass eine pannensichere Bereifung bereitgestellt wurde, bestehend aus einem pannensicheren Schlauch (
1) und einem Mantel, wobei im Bereich der Innenseite der Lauffläche durch den pannensicheren Schlauch (
1) und einem Gummi oder einem anderen gummiartigen Material (
3) eine Dichtmittelkammer gebildet ist, in der ein Dichtmittel (
2) von dem Gummi oder dem anderen gummiartigen Material (
3) gegen die Lauffläche der Bereifung gedrückt wird, so dass in der Dichtmittelkammer ein höherer Druck als in der Luftkammer (
4) des pannensicheren Schlauches (
1) ist, und wobei das Dichtmittel (
2) mindestens einen Füllstoff umfasst, und wobei das Gummi oder gummiartige Material (
3) gedehnt ist. Vorzugsweise fließt das Dichtmittel (
2) der
EP 1 940 605 A1 nur unter Druck und vorzugsweise ist das Dichtmittel durch den Druck in der Dichtmittelkammer plastisch verformt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
EP 1 940 605 A1 ist das Dichtmittel (
2) der pannensicheren Bereifung in mindestens einer von der Luftkammer (
4) abgeschlossenen Dichtmittelkammer enthalten.
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Das in der
EP 1 940 605 A1 beschriebene Dichtmittel enthält vorzugsweise als Füllstoff Fasern und/oder klumpige Materialien, vorzugsweise gewählt aus der Gruppe der Gummi-Partikel, Cellulose, Carbonate, Silikate, Kieselerde, Cellulosefasern, Glasfasern, Nylonfasern, Baumwollfasern und/oder flächenförmigen Gewebestücken der genannten Fasern. Der Gehalt der Füllstoffe beträgt mindestens 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Dichtmittels. Bevorzugt ist das Dichtmittel der
EP 1 940 605 A1 ein Gel insbesondere ein wässriges Gel.
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Die in der
EP 1 940 605 A1 beschriebene pannensichere Bereifung umfasst vorzugsweise ein Gewebe (
5), welches ein Herausfließen des Dichtmittels in den Innenraum des Schlauches verhindert. Dieses Gewebe ist bevorzugt elastisch. Vorzugsweise ist dieses Gewebe (
5) auf der zur Luftkammer (
4) hin orientierten Seite des Gummis bzw. gummiartigen Materials (
3) angeordnet und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim Gewebe um einen Polyurethanschaum. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der pannensicheren Bereifung der
EP 1 940 605 A1 füllt das Gewebe die Luftkammer ganz oder teilweise aus.
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Die aus der
EP 1 940 605 A1 bekannte pannensichere Bereifung kann in einer weiteren besonderen Ausführungsform mehrere kleinere Dichtmittelkammern nebeneinander aufweisen, die unterschiedliche Größe aufweisen können. So kann in einer weiteren besonderen Ausführungsform mindestens eine größere Kammer mindestens eine kleinere Kammer überragen und sich zum Teil auf sie legen. Des Weiteren können die Dichtmittelkammern gemeinsame Trennwände aufweisen, die nicht in Richtung des Bereifungsmittelpunkts hin orientiert sind.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der pannensicheren Bereifung der
EP 1 940 605 A1 besitzt der Schlauch bzw. der Reifen der Bereifung (
1) eine Breite (
6) von kleiner als 120 mm, vorzugsweise kleiner 100 mm, besonders bevorzugt kleiner 70 mm. Insbesondere handelt es sich bei den pannensicheren Bereifungen der
EP 1 940 605 A1 um pannensichere Bereifungen für Fahrräder oder Motorräder.
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Obgleich die aus der
EP 1 940 605 A1 bekannte pannensichere Bereifung diverse Aufgaben gegenüber dem Stand der Technik zufriedenstellend löst, besteht weiterer Bedarf an verbesserten Dichtmitteln, insbesondere solchen, die hauptsächlich auf wässriger Basis aufgebaut sind und die vorzugsweise ohne die Verwendung organischer Lösungsmittel wie Glykole oder Alkohole, wie sie beispielsweise aus der
JP 2000-104042 A bekannt sind, auskommen. Auch sollte eine verbesserte Abdichtung für den Fall erfolgen, dass beispielsweise das Gummi oder gummiartige Material (
3) einfach oder mehrfach durch spitze oder scharfe und insbesondere längere Fremdkörper durchdrungen wird. Das erfindungsgemäße Dichtmittel sollte vorzugsweise auch als wirtschaftlich günstiger Ersatz zur Behebung von Reifenpannen bei Nutzfahrzeugen wie beispielsweise Arbeitskraftfahrzeugen dienen können.
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Diese Aufgaben wurde in der vorliegenden Erfindung gelöst durch Bereitstellung einer Dichtmittelzusammensetzung enthaltend A) 45 bis 60 Gew.-% Wasser, B) 10 bis 30 Gew.-% mindestens eines in Wasser quellbaren organischen Materials, C) 10 bis 30 Gew.-% mindestens eines Füllstoffs, D) 5 bis 20 Gew.-% eines anorganischen, vorzugsweise von Oxiden oder Hydroxiden verschiedenen Salzes und E) 0 bis 10 Gew.-% eines Zusatzstoffs gewählt aus der Gruppe bestehend aus Bioziden insbesondere Fungiziden, Konservierungsmitteln, Frostschutzmitteln, Antiabsetzmitteln, Entschäumern und Farbmitteln, wobei sich die Gew.-%-Angaben auf das Gesamtgewicht der Dichtmittelzusammensetzung beziehen und die Komponenten A), B), C), D) und E) voneinander verschieden sind. Vorzugsweise besteht die Dichtmittelzusammensetzung aus den Komponenten A), B), C), D) und gegebenenfalls E). Die erfindungsgemäße Dichtmittelzusammensetzung wird hierin auch als erfindungsgemäßes Dichtmittel bezeichnet.
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Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine pannensichere Bereifung gemäß der oben beschriebenen
EP 1 940 605 A1 , wobei diese das erfindungsgemäße Dichtmittel der vorliegenden Erfindung enthält. Somit gilt die Beschreibung der
EP 1 940 605 A1 hinsichtlich des Aufbaus der pannensicheren Bereifung durch in Bezugnahme darauf als hierin offenbart. Dementsprechend sind die vorgenannten in Zusammenhang mit der
EP 1 940 605 A1 genannten Bezugszeichen der Bestandteile der pannensicheren Bereifung der
EP 1 940 605 A1 die gleichen Bezugszeichen wie die in den Abbildungen der vorliegenden Anmeldung.
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Neben dem erfindungsgemäßen Dichtmittel und der erfindungsgemäßen pannensicheren Bereifung enthaltend das erfindungsgemäße Dichtmittel ist weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Dichtmittels in einer pannensicheren Bereifung, insbesondere einer pannensicheren Bereifung der vorliegenden Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Dichtmittel enthält neben den Komponenten C), D) und gegebenenfalls E), auch 45 bis 60 Gew.-% Wasser als Komponente A) und 10 bis 30 Gew.-% mindestens eines in Wasser quellbaren organischen Materials B). Unter dem Begriff „in Wasser quellbar” wird in der vorliegenden Erfindung die Eigenschaft eines Materials verstanden bei Kontakt mit Wasser eine Volumenvergrößerung durch Binden des Wassers zu erfahren.
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Als in Wasser quellbare organische Materialien eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor allem in Wasser quellbare Polysaccharide und in Wasser quellbare Polypeptide bzw. Produkte, die reich an in Wasser quellbaren Polysacchariden und/oder in Wasser quellbaren Polypeptiden sind. Bevorzugt werden in Wasser quellbare Polysaccharide oder Produkte die reich an in Wasser quellbaren Polysacchariden sind als Komponente B) eingesetzt.
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Ein hervorragend im Rahmen der Erfindung geeignetes in Wasser quellbares Polysaccharid ist Stärke. Stärke kann aus einer Vielzahl von Pflanzen gewonnen werden. Besonders wichtige Stärkequellen stellen Kartoffeln und verschiedene Getreidesorten dar. Als Stärkelieferanten besonders geeignete Getreide sind Weizen, Mais und Reis. Stärke kann auch als sogenannte modifizierte Stärke eingesetzt werden, soweit sie ihr Quellvermögen in Wasser bewahrt hat. Bei modifizierter Stärke handelt es sich um chemisch oder enzymatisch veränderte Stärke, die in der Lebensmittelkennzeichnung mit den Nummern E 1400 bis E 1451 bezeichnet werden. Modifizierte Stärke weist gegenüber natürlicher Stärke häufig eine verbesserte Hitze-, Säure- und/oder Scherstabilität und gegebenenfalls ein verbessertes Gefrier- und Auftauverhalten auf. Andere geeignete in Wasser quellbare Polysaccharide sind beispielsweise Geliermittel wie Xanthan, Agar-Agar, Carrageen, Alginsäure, Galactomannane wie Guaran, Carubin und Konjak, Cellulose und Celluloseether oder Pektine. Besonders aufgrund seiner besonders guten Quellfähigkeit, wirtschaftlichen Verfügbarkeit und Umweltverträglichkeit ist der Einsatz von Stärke und modifizierter Stärke bevorzugt.
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Unter Produkten, die reich an in Wasser quellbaren Polysacchariden sind, werden insbesondere die Pflanzen oder Pflanzenbestandteile angesehen, die als Lieferanten für die oben genannten Polysaccharide dienen. So sind insbesondere Mehle aus den genannten Pflanzen einsetzbar, wie beispielsweise Guarkernmehl oder Johannisbrotkernmehl oder Kartoffeltrockenderivate, wie beispielsweise Kartoffelflocken oder Kartoffelwalzmehl. Der Begriff „reich an in Wasser quellbaren Polysacchariden” bedeutet, dass deren Gehalt vorzugsweise bei mindestens 60 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des an in Wasser quellbaren Polysacchariden reichen Produkts B) beträgt, wobei das Gesamtgewicht das Gewicht inklusive Wasser, Proteinen, Fetten und den anderen Bestandteilen, wie Mineralien ist. Getreide(vollkorn)mehle enthalten neben Wasser beispielsweise üblicherweise 60 bis 80 Gew.-% an in Wasser quellbaren Polysacchariden, 5 bis 15 Gew.-% an Proteinen und etwa 2 bis 7 Gew.-% Fett sowie Mineralien.
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Ein Beispiel für ein in Wasser quellbares Polypeptid, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Komponente B) eingesetzt werden kann ist beispielsweise Gelatine. Gelatine besitzt jedoch im Vergleich zu Stärke ein geringeres Wasserbindevermögen und ist daher in diesem Aspekt der Stärke unterlegen. Unter Produkten, die reich an in Wasser quellbaren Polypeptiden sind, werden solche gezählt, die vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% an in Wasser quellbarem Polypeptid bezogen auf das Gesamtgewicht des an in Wasser quellbaren Polypeptiden reichen Produkts B) enthalten.
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Das Gewichtsverhältnis der in Wasser quellbaren organischen Komponente B) zu Komponente A), das heißt zu Wasser, beträgt vorzugsweise 1:2 bis 1:6, besonders bevorzugt 1:2 bis 1:4, und ganz besonders bevorzugt 1:3 bis 1:4. Diese Verhältnisse gelten auch insbesondere bei Verwendung von Stärke als Komponente B).
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Die Komponente B) enthält vorzugsweise vor der Vereinigung mit Komponente A) kein Wasser. Sollte dennoch Wasser in Komponente B) oder einer der anderen Komponenten C), D) oder E) enthalten sein, so zählt als gewichtsprozentualer Anteil für die jeweilige Komponente im Dichtmittel das Gewicht ohne Wasser. Der eventuelle Wassergehalt dieser Komponenten wird der Komponente A) zugerechnet. Enthalten daher beispielswiese 10 g einer Komponente B) 2 g Wasser in Form von Feuchtigkeit oder dergleichen, und wird diese Komponente mit 10 g Wasser als Komponente A) vermischt, so wird dies als Mischung von 8 g der Komponente B) mit 12 g der Komponente A) betrachtet. Methoden zur Bestimmung des Wassergehalts in den genannten Stoffen sind dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Analytik bekannt.
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Das erfindungsgemäße Dichtmittel enthält C) 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% mindestens eines Füllstoffs. Ist nur ein Füllstoff enthalten, so handelt es sich vorzugsweise um einen faserförmigen Füllstoff, der eine mittlere Faserlänge von 5 bis 25 mm, vorzugsweise 6 bis 20 mm und besonders bevorzugt 8 bis 16 mm besitzt. Als „mittlere Faserlänge” wird hierin die zahlenmittlere Länge der entkräuselten Faser bezeichnet. In den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auch fibrillierte Fasern eingesetzt werden. Bei fibrillierten Fasern handelt es sich um aufgespaltene Fasern, die keinen geschlossenen Faserstamm mehr besitzen. Es werden einzelne Fibrillen aus dem Faserstamm gelöst, die aber mit dem Faserstamm verbunden bleiben. Dadurch entsteht eine verzweigte Faser, deren Oberfläche um ein Vielfaches größer ist, als die einer nicht verzweigten Faser. Die Faserlänge einer einzelnen Faser ist hierbei die Länge des Stamms. Vorzugsweise enthalten faserförmige Füllstoffe einen zahlenmäßigen Anteil von weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% an Fasern die länger sind als die Obergrenze der mittleren Faserlänge und ebenfalls weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% an Fasern die kürzer sind als die Untergrenze der mittleren Faserlänge.
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Bevorzugt enthält der erfindungsgemäße Dichtstoff nur einen oder gegebenenfalls auch mehrere der faserförmigen Füllstoffe der vorgenannten Art als Komponente C), wenn das Gewichtsverhältnis von Komponente B) zu Komponente A) 1:2 bis 1:4, insbesondere 1:3 bis 1:4 beträgt.
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Werden längere Fasern als solche mit einer mittleren Faserlänge von 25 mm eingesetzt, so leidet die Verarbeitbarkeit der Dichtmittel. Werden ausschließlich oder überwiegend, insbesondere mehr als 50 Gew.-% an Füllstoffe in Komponente C) eingesetzt, die eine. mittlere Faserlänge von weniger als 5 mm besitzen, so kann hierunter die Abdichtwirkung, insbesondere hinsichtlich größerer Risse oder Löcher in der pannensicheren Bereifung, leiden.
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Beim Einsatz relativ größer Wassermengen A), das heißt insbesondere bei einem Gewichtsverhältnis von Komponente B) zu Komponente A) von 1:4 bis 1:6 ist es in einigen Fällen notwendig, neben den obengenannten faserförmigen Füllstoffen mit einer mittleren Faserlänge von 5 mm und mehr auch solche Füllstoffe C) zusätzlich einzusetzen, die eine kürzere mittlere Faserlänge von beispielsweise 0,1 mm bis kleiner 5 mm, wie 0,2 bis 4,5 mm und bevorzugt 0,5 bis 4 mm besitzen und/oder nicht faserförmige Füllstoffe wie beispielsweise hydrophile oder hydrophobe Kieselsäuren, Ruße, Gesteinsmehle oder Kreide. Der Einsatz derartiger kurzer Fasern und/oder nicht faserförmiger Füllstoffe kann jedoch auch bei Mischungsverhältnissen von Komponente B) zu Komponente A) von 1:2 bis 1:4 sinnvoll sein, wenn beispielsweise eine Abdichtung besonders großer Löcher erreicht werden soll.
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Als längere Fasern (5 bis 25 mm mittlere Faserlänge) oder kürzere Fasern (bis kleiner 5 mm mittlere Faserlänge) können sowohl organische synthetische Fasern aus beispielsweise Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylalkohol oder Aramid, anorganische Fasern wie beispielsweise Glasfasern, Mineralwollfasern oder Kohlenstofffasern oder organische natürliche Fasern wie beispielsweise Baumwollfasern, Viskosefasern (natürliche Kunstfaser), Flachsfasern, Jutefasern, Sisalfasern, Hanffasern oder Lyocell® eingesetzt werden.
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Die Menge der Füllstoffe C) bezogen auf Komponente A) beträgt vorzugsweise 15 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%.
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Als Komponente D) werden 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-% mindestens eines anorganischen vorzugsweise von Oxiden oder Hydroxiden verschiedenen, vorzugsweise wasserlöslichen Salzes eingesetzt. Als „wasserlöslich” wird hierin ein Salz verstanden, dessen Löslichkeit in Wasser bei einer Temperatur von 25°C mindestens 1 g pro 100 ml Wasser beträgt, vorzugsweise beträgt die Wasserlöslichkeit der Komponente D) mehr als 5 g pro 100 ml Wasser und besonders bevorzugt mehr als 15 g pro 100 ml Wasser. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um ein oder mehrere Halogenide, Phosphate, Carbonate, Sulfate oder Nitrate der Alkali- oder Erdalkalimetalle, insbesondere des Natriums, Kaliums, Calciums oder Magnesiums, oder des Ammoniums. Besonders bevorzugt werden als Komponente D) ein oder mehrere wasserlösliche anorganische Salze aus oben genannten Kationen und Anionen eingesetzt. Prinzipiell sind alle Kombinationen der oben genannten Kationen und Anionen denkbar, wobei jedoch zum Beispiel vom Einsatz von Ammoniumnitrat aufgrund seiner explosiven Neigung in trockenem Zustand dringend abgeraten wird. Sehr gut geeignet sind die Chloride von Natrium, Calcium und Magnesium. Ganz besonders gut geeignet ist Natriumchlorid. Setzt man Natriumchlorid in einer Menge von 15 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 18 bis 23 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 20 bis 22 Gew.-% bezogen auf das im erfindungsgemäßen Dichtmittel befindliche Wasser (Komponente A) ein, so ergeben sich besonders stabile Dichtmittel, die keine oder nur eine geringe Entmischungsneigung besitzen. Darüber hinaus vermögen die relativ hohen Anteile an Komponente D) wirksam ein Einfrieren der Dichtmittel bei niedrigen Temperaturen zu verhindern sowie den Befall durch zersetzende Mikroorganismen zu unterbinden.
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Des weiteren sind gegebenenfalls E) 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Zusatzstoffe gewählt aus der Gruppe bestehend aus Bioziden insbesondere Fungiziden, Konservierungsmitteln, Frostschutzmitteln, Antiabsetzmitteln, Entschäumern und Farbmitteln, enthalten, wobei sich die Gew.-%-Angaben auf das Gesamtgewicht des Dichtmittels beziehen und die Komponenten A), B), C), D) und E) voneinander verschieden sind. Vorzugsweise besteht das erfindungsgemäße Dichtmittel aus den Komponenten A), B), C), D) und gegebenenfalls E). Es ist zwar prinzipiell nicht ausgeschlossen, dass das erfindungsgemäße Dichtmittel noch weitere Additiv-Bestandteile F) in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Dichtmittels enthält, die sich von den oben genannten Bestandteilen der Komponenten A), B), C), D) und E) unterscheiden, bevorzugt ist dies jedoch nicht der Fall. Besonders bevorzugt besteht das erfindungsgemäße Dichtmittel als A), B), C) und D).
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Dichtmittel:
- A) 50 bis 60 Gew.-% Wasser,
- B) 10 bis 25 Gew.-% Stärke,
- C) 10 bis 15 Gew.-% eines faserförmigen Füllstoffs mit einer mittleren Faserlänge von 6 bis 20 mm, beispielsweise in Form von Flachsfasern und/oder Polypropylenfasern und
4 bis 8 Gew.-% eines Füllstoffs gewählt aus der Gruppe bestehend aus Kieselsäure, Gesteinsmehl, Kreide und Ruß, und
- D) 10 bis 14 Gew.-% Natriumchlorid wobei das Gewichtsverhältnis von B) zu A) 1:2 bis 1:5, vorzugsweise 1:2 bis 1:4, besonders bevorzugt 1:3 bis 1:4 beträgt.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtmittel. Vorteilhafterweise wird hierbei zunächst Komponente D) in Komponente A) gegebenenfalls unter Erwärmen gelöst. Es empfiehlt sich eine bei Raumtemperatur gesättigte wässrige Lösung der Komponente D) herzustellen. Besonders geeignet als Komponente D) ist hierfür Natriumchlorid. Aber auch ungesättigte Lösungen der Komponente D) sind geeignet, wie zum Beispiel nur mindestens 70 oder 80% gesättigte wässrige Natriumchloridlösungen. In diese Mischung oder Lösung aus A) und D) werden die Komponenten B) und C) und gegebenenfalls E) eingetragen und zu einer Dichtstoffdispersion vermischt. Auch dies kann gegebenenfalls unter Erwärmen erfolgen.
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Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtmittel beziehungsweise der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Dichtmittel als Dichtmittel in pannensicheren Bereifungen, wie sie beispielsweise oben zum allgemeinen Stand der Technik oder insbesondere der
EP 1 940 605 A1 beschrieben sind.
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Somit ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine pannensichere Bereifung der eingangs genannten Art entsprechend der
EP 1 940 605 , in welcher als Dichtmittel das erfindungsgemäße Dichtmittel eingesetzt wird.
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Die vorliegende Erfindung kann durch folgende Beispiele exemplarisch erläutert werden.
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Beispiel 1
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Ein Dichtmittel bestehend aus 53 Gew.-% Wasser, 13 Gew.-% Natriumchlorid, 14 Gew.-% Maisstärke, 13 Gew.-% 16 mm langen Fasern aus Polypropylen und 7 Gew.-% Kieselsäure wurde in eine Dichtmittelkammer gefüllt. Ein Stich durch den Reifen und durch die Dichtmittelkammer mit einer 12 mm breiten Messerklinge wurde abgedichtet. An der Reifenoberfläche konnte man nur eine Spur des Dichtmittels erkennen.
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Vergleichsbeispiel 1
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Beispiel 1 wurde unter Verzicht auf den Einsatz von Natriumchlorid wiederholt. Das Dichtmittel war jedoch nicht lagerstabil.
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Beispiel 2
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Ein Dichtmittel bestehend aus 56 Gew.-% Wasser, 12 Gew.-% Natriumchlorid, 15 Gew.-% Maisstärke, 12 Gew.-% 16 mm langen Fasern aus Polypropylen und 5 Gew.-% Kieselsäure konnte ebenfalls den Stich eines Messers abdichten. An der Reifenoberfläche konnte man nur etwas Dichtmittel erkennen.
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Vergleichsbeispiel 2
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Ein Dichtmittel bestehend aus 44 Gew.-% Wasser, 9 Gew.-% Natriumchlorid, 22 Gew.-% Maisstärke und 25 Gew.-% 16 mm langen Fasern aus Polypropylen dichtet zwar auch den Stich mit einem Messer ab. Das Dichtmittel ist aber so zäh, dass eine gleichmäßige Verteilung in der Dichtmittelkammer nicht gewährleistet ist.
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Vergleichsbeispiel 3
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Ein Dichtmittel bestehend aus 65 Gew.-% Wasser, 15 Gew.-% Natriumchlorid, 8 Gew.-% Maisstärke, 6 Gew.-% 16 mm langen Fasern aus Polypropylen und 6 Gew.-% Kieselsäure konnte auch ein kleines Loch nicht abdichten. Das Dichtmittel wurde durch das Loch gedrückt, und die Stärke konnte das Wasser nicht dauerhaft komplett binden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlauch
- 2
- Dichtmittel
- 3
- Gummi
- 4
- Luftkammer
- 5
- Gewebe
- 6
- Schlauchbreite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 118736 [0006]
- DE 437673 [0011]
- DE 94142 [0012]
- US 2003/0205308 [0012]
- US 1689907 [0012]
- EP 1201431 [0012]
- JP 08-22502 [0013]
- EP 1201461 [0013]
- DE 69903876 [0013]
- WO 88/06539 [0015]
- DE 554127 C [0016]
- DE 94142 C [0017]
- JP 2000-104042 A [0018, 0027]
- WO 00/43224 [0019]
- US 3921689 A [0020]
- EP 1940605 A1 [0021, 0022, 0022, 0022, 0023, 0023, 0024, 0024, 0025, 0026, 0026, 0027, 0029, 0029, 0029, 0029, 0048]
- EP 1940605 [0049]
