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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens, welcher ein in seinem Inneren an der dem Laufstreifen gegenüberliegenden Innenfläche vorab aufgebrachtes, selbsttätig abdichtendes Reifendichtmittel aufweist, und einen Fahrzeugluftreifen mit einem in seinem Inneren an der dem Laufstreifen gegenüberliegenden Innenfläche vorab aufgebrachten, selbsttätig abdichtenden Reifendichtmittel.
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Es ist bekannt, Fahrzeugluftreifen derart auszurüsten, dass sie sich bei Durchstich, Beschädigung des Reifens, selbstabdichtend verhalten. Diesbezüglich wird beispielsweise in der
EP-B-1 378 379 ein Dichtband vorgeschlagen, welches aus einer Schaumstoffschicht besteht, die mit einer die Dichtfunktion sicher stellenden Klebeschicht imprägniert ist, auf welche eine Verbindungsschicht aufgebracht wird, welche ebenfalls aus einem Klebemittel hergestellt ist und mittels welcher das Dichtband an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht wird. In der
US-A-3,981,342 sind weitere Möglichkeiten zum Herstellen bzw. Einbringen einer selbstdichtenden Schicht im Inneren eines Fahrzeugluftreifens beschrieben. Bei einer dieser Ausführungsvarianten wird die Dichtschicht zwischen der Karkasse und der aus einer Kautschukmischung bestehenden Innenschicht des Reifens während der Herstellung des Reifens eingebracht. Bei einer anderen Variante soll die Dichtschicht aus einer Lösung, die mittels Sprühen aufgebracht wird, hergestellt werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird eine heiße Reifendichtmittelzusammensetzung direkt durch Extrusion auf der Innenumfangsfläche des Reifens angebracht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens mit einem in seinem Inneren an der dem Laufstreifen gegenüberliegenden Innenfläche vorab aufgebrachten, selbsttätig abdichtenden Reifendichtmittel bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig ist. Gleichzeitig soll das Reifendichtmittel des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fahrzeugluftreifens besser an dessen Innenfläche anhaften. Die sonstigen Eigenschaften, wie insbesondere Abriebverhalten und/oder Nassbremsen und/oder Trockenbremsen und/oder Handling-Verhalten und/oder die Reißeigenschaften und/oder das Rollwiderstandsverhalten sollen nicht nachteilig beeinflusst werden.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- – Vermischen von zumindest Mikrosphären und wenigstens einer Polybuten-Lösung zur Herstellung einer Komponente B und
- – Vermischen von zumindest einem Polymer und zumindest einem Vernetzer zur Herstellung einer Komponente A und
- – Vermischen von Komponente A und Komponente B zur Herstellung eines Mikrosphären-haltigen Reifendichtmittels bei einer Temperatur von 90 bis 140 °C und
- – Auftragen des Reifendichtmittels auf die dem Laufstreifen gegenüberliegende Innenfläche eines vulkanisierten Fahrzeugluftreifens.
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Unter „vorab aufgebrachtes, selbsttätig abdichtendes Reifendichtmittel“ ist ein Reifendichtmittel zu verstehen, welches im Fahrzeugluftreifen zu Beginn des Fahrbetriebes bereits enthalten ist. Diese Begrifflichkeit soll zur Abgrenzung gegenüber Dichtmitteln dienen, die im Pannenfall erst nachträglich in den Fahrzeugluftreifen eingebracht werden.
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Unter Mikrosphären werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Partikel verstanden, deren Durchmesser im Mikrometerbereich liegt. Dem Fachmann sind sowohl durchgängig feste (engl. „solid microspheres“) als auch innen hohle Mikrosphären (engl. „hollow microspheres“) bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden lediglich hohle Mikrosphären betrachtet, die außen eine dehnbare Hülle sowie im inneren wenigstens ein Gas aufweisen. Das Gas oder Gasgemisch im inneren der Mikrosphären wird auch als Treibmittel bezeichnet. Die hohlen Mikrosphären können in expandierbare oder expandierte Mikrosphären unterteilt werden. Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Herstellung der Komponente B expandierbare Mikrosphären verwendet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren expandiert das in den expandierbaren Mikrosphären enthaltene Treibmittel beim Vermischen der Komponenten A und B miteinander, insbesondere beim Vermischen der Mikrosphären mit dem Polymer durch die dabei entstehende Erwärmung. Hierdurch bilden sich im Reifendichtmittel auf eine einfache und kostengünstige Weise geschlossene und/oder offene Poren, die wenigstens ein Gas enthalten. Bei dem Gas handelt es sich um ein Gemisch aus Luft und Treibmittel sowie gegebenenfalls chemische Derivate des Treibmittels. Das Reifendichtmittel wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so aufgetragen, dass die Reifendichtmittelschicht eine im Stand der Technik bekannte Schichtdicke aufweist. Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fahrzeugluftreifen weist daher ein geringeres Gewicht auf, als ein Fahrzeugluftreifen, dessen Reifendichtmittel ohne gasgefüllte Poren ausgeführt ist, wobei die Dichtwirkung gegenüber dem Stand der Technik gleich und/oder verbessert ist. Hierbei ist es sowohl denkbar, dass die Hülle der expandierten Mikrosphären in Form von Fragmenten vorliegt als auch, dass die Hülle als Rückstand in Form einer durchgängigen Hülle vorliegt.
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Erfindungsgemäß enthält das Verfahren als einen Verfahrensschritt das Vermischen von zumindest Mikrosphären und wenigstens einer Polybuten-Lösung zur Herstellung bzw. Bereitstellung oder Bildung einer Komponente B, d.h. eines Mikrosphären-Gemisches.
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Das Einmischen von Mikrosphären ist gegenüber dem Stand der Technik, insbesondere gegenüber der
EP 1378379 , ein kostengünstiger und nicht aufwändiger Verfahrensschritt. Polybuten-Lösungen sind dem Fachmann bekannt und kommerziell verfügbar. Weiterhin kann der Komponente B ein Aktivator, wie z.B. Zinkoxid (ZnO) zugemischt werden.
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Bevorzugt beträgt die Menge an eingemischten Mikrosphären 10 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Komponente B.
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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Mikrosphären liegen bevorzugt pulverförmig oder in pulverähnlicher Form vor. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Mikrosphären können bei einer Temperatur von 80 °C oder mehr expandieren und weisen damit eine vergleichsweise niedrige Expansionstemperatur auf. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Mikrosphären weisen vor dem Expandieren bevorzugt einen Durchmesser von 0,5 bis 50 µm (Mikrometer), besonders bevorzugt 0,5 bis 30 µm, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 20 µm, wiederum ganz besonders bevorzugt 5 bis 20 µm, auf.
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Der Durchmesser der im Rahmen der vorliegenden Erfindung diskutierten Mikrosphären wird lichtmikroskopisch bestimmt. Da Mikrosphären sphärisch geformt sind, ist der Durchmesser der größtmögliche Abstand in der zweidimensionalen Projektion unter dem Lichtmikroskop.
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Die Hülle der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Mikrosphären ist aus wenigstens einem Polymer aufgebaut und enthält bevorzugt ein Co-Polymer aus Acrylnitril und Methylacrylat. Zudem kann die Hülle der Mikrosphären Magnesiumoxid (MgO) enthalten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Hülle der Mikrosphären über das Schwefelnetzwerk des Reifendichtmittels chemisch in die Polymermatrix des Reifendichtmittels angebunden werden. Alternativ kann die Hülle der Mikrosphären derart beschaffen sein, dass diese nicht mehr über Vernetzung an das Netzwerk des Reifendichtmittels angebunden werden kann.
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Als Mikrosphären können beispielsweise unter dem Handelsnamen 031DU40 der Fa. Akzo Nobel bekannte Mikrosphären eingesetzt werden.
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Die Dicke der Hülle der verwendeten unexpandierten Mikrosphären beträgt bevorzugt 0,1 bis 5 µm (Mikrometer).
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Das Treibmittel der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Mikrosphären enthält bevorzugt Isobutan und/oder Isopentan.
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Erfindungsgemäß enthält das Verfahren als einen Verfahrensschritt das Vermischen von zumindest einem Polymer und zumindest einem Vernetzer zur Herstellung bzw. Bereitstellung oder Bildung einer Komponente A. Weiterhin können der Komponente A übliche Bestandteile zugemischt werden wie Weichmacher, wie z.B. paraffinisches oder naphthenisches Öl, und/oder ein oder mehrere Verarbeitungshilfsmittel, wie z.B. Alkyl- oder Phenolharze, und/oder ein oder mehrere Füllstoff(e), wie z.B. Ruß oder Kieselsäure, und/oder ein oder mehrere Alterungsschutzmittel, z.B. PPD’s.
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Das Polymer des Reifendichtmittels, welches in Komponente A mit dem Vernetzer vermischt wird, kann jedes im Stand der Technik für Reifendichtmittel von Fahrzeugluftreifen bekannte Polymer sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem Polymer um Polyurethan (PU) und/oder Polyisobutylen (PIB) und/oder Polybuten (PB) und/oder Butylkautschuk (Isobutylen-Isopren-Co-Polymer, IIR) und/oder Silikonkautschuk. Besonders bevorzugt wird zumindest Butylkautschuk als Polymer zur Herstellung des Mikrosphären-haltigen Reifendichtmittels zugegeben. Hierdurch können die Mikrosphären über ihre Hülle und das bei Butylkautschuk vorhandene Schwefelnetzwerk an die Butylkautschukmatrix angebunden werden, wodurch sich eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit des Reifendichtmittels ergibt.
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Als Vernetzer, der in Komponente A eingemischt wird, kommen alle dem Fachmann bekannten Vernetzer in Frage. Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Reifendichtmittel wenigstens Schwefel als Vernetzer, insbesondere, wenn als Polymer Butylkautschuk enthalten ist.
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Erfindungsgemäß enthält das Verfahren als einen Verfahrensschritt das Vermischen von Komponente A und Komponente B zur Herstellung bzw. Bereitstellung oder Bildung eines Mikrosphären-haltigen Reifendichtmittels.
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Die Herstellung bzw. Bereitstellung oder Bildung der Komponenten A und B sowie das Vermischen der Komponenten A und B erfolgt mittels dem Fachmann bekannten Verfahrensschritten, wobei dem Fachmann bekannte Vorrichtungen, insbesondere wie in der
WO 2008/141848 A1 beschrieben, verwendet werden.
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Bezogen auf die Gesamtmasse der Komponenten A und B, d.h. auf die Gesamtmasse des Reifendichtmittels, beträgt die Menge an Mikrosphären bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%. Bezogen auf die Gesamtmasse der Komponenten A und B beträgt die Menge an Mikrosphären gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 0,5 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,0 bis 2,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1,8 bis 2,2 Gew.-%. Hierdurch wird eine besonders gute Dichtwirkung bei einer geringen Dichte des mit dem Verfahren hergestellten Reifendichtmittels erzielt.
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Sämtliche im Reifendichtmittel enthaltene Substanzen inkl. der Mikrosphären, also sämtliche Substanzen der Komponenten A und B werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung begrifflich unter „Mischungsingredienzien“ zusammengefasst.
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Der Gesamtmengenanteil der Mischungsingredienzien beträgt 5 bis 200 phr (parts per hundred parts of rubber by weight). Ansonsten wird auf den allgemeinen Stand der Technik der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
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Erfindungsgemäß enthält das Verfahren als einen Verfahrensschritt das Auftragen des Reifendichtmittels auf die dem Laufstreifen gegenüberliegenden Innenfläche eines vulkanisierten Fahrzeugluftreifens, wobei im Stand der Technik bekannte Verfahrensschritte angewendet werden, insbesondere wie in der
WO 2008/141848 A1 beschrieben. Bevorzugt ist die Innenfläche des Fahrzeugluftreifens, auf die das Reifendichtmittel aufgetragen wird eine luftdicht ausgeführte Innenschicht (in der Fachwelt auch als Innenseele oder Innerliner bezeichnet) oder die radial innerste Karkasslage. Für eine ausreichende Luftdichtigkeit des Fahrzeugluftreifens, wird das Reifendichtmittel bevorzugt auf die luftdichte Innenschicht aufgetragen.
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Die Temperatur des Mikrosphären-haltigen Reifendichtmittels beträgt beim Auftragen bevorzugt 90 bis 140 °C, besonders bevorzugt 100 bis 130 °C. Das Mikrosphären-haltige Reifendichtmittel weist diese Temperatur nach dem Verfahrensschritt des Vermischens von Komponente A und Komponente B auf.
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Das Mikrosphären-haltige Reifendichtmittel wird, beispielsweise durch Aufsprühen, derart aufgetragen, dass es zumindest die dem Laufstreifen gegenüberliegende innere Oberfläche bedeckt. Zur optimalen Verteilung des Reifendichtmittels an der Innenfläche kann der Reifen in Rotation versetzt werden. Das Reifendichtmittel wird ferner in einer solchen Menge aufgetragen, dass die Schichtdicke des Reifendichtmittels zwischen 0,5 mm und 8 mm beträgt. Diese Schichtdicken entsprechen im Stand der Technik bekannten Schichtdicken von Reifendichtmitteln in Fahrzeugluftreifen. Somit weist ein Fahrzeugluftreifen, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde gegenüber einem Fahrzeugluftreifen, dessen Reifendichtmittel keine offenen und/oder geschlossenen Poren aus Gas aufweist, die gleiche Schichtdicke des Reifendichtmittels und damit ein geringeres Reifengewicht auf.
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Zumindest unmittelbar nach dem Aufbringen soll das Reifendichtmittel relativ flüssig und klebrig sein.
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Durch die Erwärmung beim Vermischen der Komponenten A und B expandiert das Treibmittel der Mikrosphären, wodurch sich geschlossene und/oder offene Poren in dem Reifendichtmittel bilden. Nach der Expansion beträgt der Durchmesser der expandierten Mikrosphären bevorzugt 0,5 bis 250 µm, besonders bevorzugt 0,5 bis 100 µm, besonders bevorzugt 80 bis 100 µm. Dies bedeutet, dass besonders bevorzugt alle Mikrosphären expandiert sind, wobei die Mikrosphären ihren Durchmesser ausgehend von ihrem Ausgangsdurchmesser vervielfachen. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, dass nach dem Vermischen der Komponenten A und B ein Gemisch aus Mikrosphären vorliegt, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen und die ausgehend von ihrem Anfangsdurchmesser sich unterschiedlich stark ausgeweitet haben, wobei es auch denkbar ist, dass einige Mikrosphären kaum oder gar nicht ausgeweitet sind und somit ihren Anfangsdurchmesser beibehalten. Bei der Expansion bleibt die nach außen feste Struktur der Mikrosphären vollständig (als Rückstand) und/oder teilweise in Form von Fragmenten erhalten. Das heißt, dass die Hülle dehnbar ist und durch die Ausbreitung des Gases beim Vermischen der Komponenten A und B und der dabei entstehenden Wärme ausgeweitet wird, d.h. die Mikrosphären expandieren räumlich.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen mit einem in seinem Inneren an der dem Laufstreifen gegenüberliegenden Innenfläche vorab aufgebrachten, selbsttätig abdichtenden Reifendichtmittel bereitzustellen, der im Vergleich zum Stand der Technik ein geringeres Gewicht aufweist, wobei die abdichtende Wirkung nicht negativ beeinträchtigt werden und/oder verbessert werden soll. Die sonstigen Eigenschaften, wie insbesondere Abriebverhalten und/oder Nassbremsen und/oder Trockenbremsen und/oder Handling-Verhalten und/oder die Reißeigenschaften und/oder das Rollwiderstandsverhalten sollen nicht nachteilig beeinflusst werden. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Fahrzeugluftreifen durch das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird. Hierbei umfasst der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen in bevorzugten Ausführungsformen die oben genannten Merkmale, die er nach der Herstellung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens inklusiver aller genannten Ausführungsformen aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1378379 B [0002]
- US 3981342 A [0002]
- EP 1378379 [0008]
- WO 2008/141848 A1 [0020, 0024]