DE102017208662A1

DE102017208662A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels in Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102017208662A1
Application number: DE102017208662.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Kunze; Fei Liu
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels in Fahrzeugluftreifen und ein Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels in Fahrzeugluftreifen.
Die Vorrichtung (10) umfasst wenigstens folgende Komponenten:
- Eine erste Mischvorrichtung (1), mit einer ersten Einlassöffnung (2), wobei die erste Mischvorrichtung (1) kontinuierlich betrieben werden kann;
- Einen Zwischenspeicher (9), der mit der ersten Mischvorrichtung (1) verbunden ist;
- Eine Pumpvorrichtung (4), die zur Beförderung des in der ersten Mischvorrichtung (1) gemischten Mischgutes geeignet ist;
- Eine zweite Mischvorrichtung (5) mit wenigstens einer zweiten Einlassöffnung (6);
- Einen Auslass (7), durch welchen ein Reifendichtmittel die Vorrichtung (10) verlassen kann und in Fahrzeugluftreifen (8) aufgebracht werden kann;
- wobei die Komponenten derart miteinander verbindbar sind, dass ein durchgängiger Materialfluss von der ersten Mischvorrichtung (1) bis zum Auslass (7) möglich ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels in Fahrzeugluftreifen und ein Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels in Fahrzeugluftreifen.
Selbstdichtend ausgestaltete Fahrzeugluftreifen sind beispielsweise aus der DE 102006059286 A1 der Anmelderin bekannt. Hierbei werden Reifen-Standardkonstruktionen nachträglich mit einer Dichtmittellage versehen. Das Dichtmittel ist eine selbsthaftende, viskose Dichtmasse, welche von radial innen im Projektionsbereich des Gürtelpakets auf die radial innerste Reifenlage, die weitgehend luftdicht ausgeführte Innenschicht, als Lage aufgetragen wird. Die Dichtmittelschicht ist in der Lage, Einstiche von bis zu fünf Millimetern Durchmesser selbständig abzudichten. Nach einem Durchstich durch den Laufstreifen bis durch die Innenschicht umschließt das Dichtmittel den eingedrungenen Fremdkörper vollständig, dichtet den Innenraum gegenüber der Umgebung ab und verhindert so einen Druckluftverlust des Reifens. Der Fahrer des Fahrzeuges ist nicht gezwungen, den defekten Reifen sofort durch ein vollwertiges Ersatzrad oder ein Notrad zu ersetzen.
Das Dichtmittel zeichnet sich durch Luftdichtigkeit, starke Klebrigkeit und ausgewogenes Fließverhalten aus.
In der WO 2008/141848 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels offenbart, wobei dieses aus zwei Dichtmittelkomponenten A und B hergestellt wird.
Die Komponenten A und B werden dabei separat hergestellt und mittels Verpumpen und Dosieren zusammengeführt. Insbesondere das beschriebene Membrandosieren ist vergleichsweise aufwändig.
Bei der getrennten Herstellung von Dichtmittelkomponenten kann zudem die Schwierigkeit der Lagerung auftreten. Wird von einer Komponente mehr als von der anderen hergestellt, muss der Überschuss aufwändig zwischengelagert und aus dem Speicher entnommen werden. Hierbei kann es zudem zu Alterungsprozessen der gelagerten Komponente kommen, was die Qualität des Reifendichtmittels beeinflussen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels in Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, welche eine vergleichsweise einfache Herstellung des Reifendichtmittels und dessen Aufbringen in Fahrzeugluftreifen ermöglichen. Gleichzeitig soll ein Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels bereitgestellt werden, welches zu einer optimierten Qualität des Reifendichtmittels führt. Insbesondere sollen aufwändige Zwischenschritte, wie die Lagerung einer Komponente über einen längeren Zeitraum und in einer größeren Menge, vermieden werden. Insbesondere soll es ermöglicht werden, möglichst kontinuierlich eine Vielzahl von Reifen mit dem Reifendichtmittel zu befüllen.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, die wenigstens die folgenden Komponenten umfasst:

- Eine erste Mischvorrichtung mit einer ersten Einlassöffnung, wobei die erste Mischvorrichtung kontinuierlich betrieben werden kann;
- Einen Zwischenspeicher, der mit der ersten Mischvorrichtung verbunden ist;
- Eine Pumpvorrichtung, die zur Beförderung des in der ersten Mischvorrichtung gemischten Mischgutes geeignet ist;
- Eine zweite Mischvorrichtung mit wenigstens einer zweiten Einlassöffnung;
- Einen Auslass, durch welchen ein Reifendichtmittel die Vorrichtung verlassen kann und in Fahrzeugluftreifen aufgebracht werden kann;
- wobei die Komponenten derart miteinander verbindbar sind, dass ein durchgängiger Materialfluss von der ersten Mischvorrichtung bis zum Auslass möglich ist.

Dadurch, dass die Vorrichtung die genannten Komponenten aufweist, welche miteinander verbindbar sind, kann ein fertiges Reifendichtmittel auf eine einfache Weise in der Vorrichtung hergestellt und aus dieser in Fahrzeugluftreifen ausgelassen werden. Insbesondere kann in der ersten Mischvorrichtung kontinuierlich eine Komponente A eines Reifendichtmittels als Mischgut hergestellt werden. Beim Wechsel von einem befüllten Reifen zu einem zu befüllenden Reifen kann die erste Komponente in der ersten Mischvorrichtung weiter produziert werden und Mengen der ersten Komponente in dem Zwischenspeicher kurzfristig zwischengelagert werden und im laufenden Verfahren diskontinuierlich daraus entnommen werden. Auch die Pumpvorrichtung kann durch diskontinuierlichen Betrieb die Totzeiten beim Reifenwechsel ausgleichen und die Komponente A je nach Bedarf weiterbefördern. Somit ermöglicht die Vorrichtung - unter Berücksichtigung der Reifenwechsel - ein quasi-kontinuierliches Verfahren zur Befüllung einer Vielzahl von Reifen mit einem Reifendichtmittel.
In der zweiten Mischvorrichtung kann dann durch die zweite Einlassöffnung eine Komponente B eines Reifendichtmittels eingebracht werden, sodass in der zweiten Mischvorrichtung die Komponente A und B zum Reifendichtmittel vermischt werden können. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Komponente A nicht separat hergestellt und außerhalb der Vorrichtung zwischengelagert werden muss. Die Vorrichtung ermöglicht die Herstellung und den Auslass des Reifendichtmittels im (quasi-)kontinuierlichen Betrieb.
Der Ausdruck „wobei die Komponenten derart miteinander verbindbar sind, dass ein durchgängiger Materialfluss von der ersten Mischvorrichtung bis zum Auslass möglich ist“ bedeutet, dass die Komponenten zwar durch kurzfristiges Schließen einer Verbindung zwischen zwei Komponenten voneinander getrennt werden können, um insbesondere beim Reifenwechsel den Materialfluss zu verlangsamen. Grundsätzlich sind die Komponenten aber Bestandteile der Vorrichtung und somit derart miteinander verbunden, dass Material durch die Vorrichtung von der ersten Einlassöffnung bis zum Reifen gelangen kann, ohne die Vorrichtung zu verlassen.
Prinzipiell kann die Vorrichtung auch diskontinuierlich verwendet werden, z. B. durch ein länger andauerndes Stoppen der Pumpvorrichtung oder der anderen Komponenten, was jedoch nicht bevorzugt ist.
Bevorzugt ist die Vorrichtung, insbesondere die Pumpvorrichtung, dabei so ausgelegt, dass 1 bis 2 kg an Reifendichtmittel pro Reifen hergestellt und aufgebracht werden. Die Beförderungsgeschwindigkeit der Materialien wird entsprechend passend gewählt, sodass ein gleichmäßiges Aufbringen des Dichtmittels gewährleistet ist.
Bevorzugt werden 1 bis 3 kg, bevorzugt 1 bis 2 kg an Reifendichtmittel pro Minute aus dem Auslass befördert. Neben der Beförderungsgeschwindigkeit sind zudem bevorzugt die Volumina der einzelnen Komponenten für ihren jeweiligen Zweck optimal ausgelegt, um die entsprechenden Mengen quasi-kontinuierlich aufzunehmen und wieder abzugeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Mischvorrichtung selbstfördernd. „Selbstfördernd“ bedeutet, dass bei Betrieb der Mischvorrichtung gleichzeitig das gemischte Material in eine definierte Richtung aus der Vorrichtung weiterbefördert wird.
Hierdurch kann ein Vordruck für die Pumpvorrichtung eingestellt werden. Dies ist insbesondere für die Beförderung von Komponenten von Reifendichtmitteln enthaltend Kautschuk und Füllstoff, insbesondere mit einer vergleichsweise hohen Viskosität, vorteilhaft.
Besonders bevorzugt ist die erste Mischvorrichtung ein Extruder. Ganz besonders bevorzugt ist ein Doppelschneckenextruder, da dieser gegenüber einem Einschneckenextruder eine bessere Mischwirkung erzielt.
Bevorzugt ist der Doppelschneckenextruder gleichläufig, d .h. die beiden Schnecken rotieren in die gleiche Richtung.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Doppelschneckenextruder eine Länge von 1 bis 2,5 m aufweist, wobei jede Schnecke einen Durchmesser von 20 bis 40 mm aufweist. Beispielsweise und bevorzugt ist ein Doppelschneckenextruder mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis L/D der einzelnen Schnecken von 56 oder entsprechend vergleichbare Doppelschneckenextruder.
Ein Doppelschneckenextruder mit derartigen Maßen weist ein besonders geeignetes Volumen auf, um die für einen kontinuierlichen Betrieb nötige Menge an Komponente A herzustellen.
Die erste Mischvorrichtung ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass sie kontinuierlich betrieben werden kann. Prinzipiell sind hierzu neben den genannten Extrudern auch andere Vorrichtungen denkbar, wie die Kombination eines Mischers mit einer kontinuierlichen Entnahmevorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Zwischenspeicher, der mit der ersten Mischvorrichtung verbunden ist.
Hierdurch können insbesondere z.B. aufgrund der Wechsel der Reifen am Auslass im Vergleich zum Stand der Technik geringe Mengen der Komponente A innerhalb der Vorrichtung kurzfristig zwischengespeichert werden. Die erste Mischvorrichtung kann hierdurch kontinuierlich betrieben werden. Die Entnahme aus dem Zwischenspeicher erfolgt diskontinuierlich.
Prinzipiell ist jede Speichervorrichtung als Zwischenspeicher denkbar, die geeignet ist, das in der ersten Mischvorrichtung gemischte Mischgut, insbesondere Komponente A eines Reifensichtmittels, aufzunehmen und wieder abgeben zu können.
Bevorzugt umfasst der Zwischenspeicher hierzu ein Volumen von 1 bis 10 Litern, besonders bevorzugt ist ein Volumen von 1 bis 5 Litern, ganz besonders bevorzugt 1 bis 3 Litern, insbesondere und beispielsweise 2 Litern.
Ein derartiges Volumen ist geeignet, die bei Bedarf nötigen Mengen an Komponente A aufzunehmen ohne, dass sich zu große Mengen an A ansammeln.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Zwischenspeicher um einen Kolbenspeicher.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pumpvorrichtung eine Zahnradpumpe. Diese ist besonders gut geeignet, das Mischgut aus der ersten Mischvorrichtung, also bevorzugt einer Komponente A eines Reifendichtmittels, weiter zu befördern und in die zweite Mischvorrichtung zu dosieren. Durch eine Zahnradpumpe lässt sich der Volumenfluss bzw. Materialfluss genau steuern.
Die Dosierung erfolgt hierbei insbesondere und bevorzugt über die Geschwindigkeit der Pumpvorrichtung, wobei die Pumpvorrichtung hierzu beim Reifenwechsel diskontinuierlich betrieben wird.
Die zweite Mischvorrichtung kann ein statisches oder dynamisches Mischelement umfassen, bevorzugt handelt es sich um ein statisches Mischelement.
Das Volumen der zweiten Mischvorrichtung umfasst bevorzugt 0,05 bis 0,2 L. Das Volumen ist besonders geeignet, um die Vorrichtung wie beschrieben quasi-kontinuierlichen zu betreiben; das Volumen der zweiten Mischvorrichtung umfasst somit nicht notwendigerweise die Füllmenge an Reifendichtmittel für einen Reifen, sondern ist für das Vermischen der Dichtmittelkomponenten optimal ausgelegt.
Durch die zweite Einlassöffnung der zweiten Mischvorrichtung kann eine weitere Komponente eines Reifendichtmittels, Komponente B, eingebracht werden, welche dann in der zweiten Mischvorrichtung wie beschrieben mit Komponente A vermischt wird. Da die Vorrichtung bevorzugt quasi-kontinuierlich betrieben wird bzw. quasi-kontinuierlich betrieben werden kann, erfolgt auch die Zugabe der Komponente B diskontinuierlich. Hierzu ist mit der zweiten Einlassöffnung bevorzugt ein Dosiersystem zur Beförderung der Komponente B verbunden. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um eine Membrandosierpumpe.
Durch den quasi-kontinuierlichen Druck der Pumpvorrichtung, bevorzugt Zahnradpumpe, wird das gemischte Dichtmittel aus der zweiten Mischvorrichtung zum Auslass befördert. Der Auslass kann prinzipiell auf jede Weise ausgeführt sein, die geeignet ist, das Reifendichtmittel aus der Vorrichtung auf eine Innenfläche von Fahrzeugluftreifen auszulassen. Bevorzugt ist der Auslass eine Düse. Hierdurch kann das Dichtmittel in definierten Mengen zielgenau aufgebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Haltevorrichtung für Fahrzeugluftreifen, die zudem bevorzugt dazu geeignet ist, einen Fahrzeugluftreifen zu rotieren. Derartige Haltevorrichtungen sind bekannt.
Bevorzugt kann die Haltevorrichtung den Reifen zudem entlang seiner axialen Erstreckung, also in axialer Richtung, bewegen.
Hierdurch wird ein gleichmäßiges Aufbringen des Reifendichtmittels auf die Innenfläche des Fahrzeugluftreifens ermöglicht.
Bei der Innenfläche des Fahrzeugluftreifens handelt es sich bevorzugt um wenigstens die radial dem Laufstreifen gegenüberliegende und nach innen gerichtete Oberfläche der radial innersten Schicht, üblicherweise der Innenschicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringen in Fahrzeugluftreifen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst, welches wenigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

a) Bereitstellung wenigstens eines Masterbatches enthaltend wenigstens einen Kautschuk und wenigstens einen Füllstoff;
b) Einbringen des Masterbatches durch die erste Einlassöffnung in die erste Mischvorrichtung;
c) Einbringen wenigstens einer niederviskosen Flüssigkeit mit einer dynamischen Scherviskosität bei 100 °C im Bereich von 1 mPas bis 10 Pas in die erste Mischvorrichtung, insbesondere durch wenigstens eine dritte Einlassöffnung;
d) Vermischen des Masterbatches mit der niederviskosen Flüssigkeit zur Herstellung einer Komponente A;
e) Beförderung der Komponente A mittels der Pumpvorrichtung in die zweite Mischvorrichtung;
f) Einbringen einer Komponente B enthaltend wenigstens einen Vernetzungsinitiator durch die zweite Einlassöffnung in die zweite Mischvorrichtung;
g) Vermischen der Komponente A mit Komponente B in der zweiten Mischvorrichtung zur Herstellung des Reifendichtmittels;
h) Auslass des Reifendichtmittels durch den Auslass und
i) Aufbringen des Reifendichtmittels auf wenigstens eine Innenfläche von Fahrzeugluftreifen.

Für die Vorrichtung und deren Komponenten gelten sämtliche obige Ausführungen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Verfahren wie oben beschrieben im quasi-kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung durchgeführt wird und somit das Reifendichtmittel nacheinander in mehrere Fahrzeugluftreifen aufgebracht wird. Hierdurch ergeben sich die oben genannten Vorteile, wobei insbesondere auf eine aufwändige Zwischenlagerung des Reifendichtmittels oder einzelner Komponenten, insbesondere A, verzichtet werden kann.
Hierzu ist es besonders bevorzugt, dass beim Wechsel der Fahrzeugluftreifen die Beförderungsgeschwindigkeit der Komponente A, die Geschwindigkeit der Zugabe von Komponente B in die zweite Mischvorrichtung, das Vermischen von A und B, sowie der Auslass des Reifendichtmittels aufeinander abgestimmt sind. Wie oben beschrieben ist es im quasi-kontinuierlichen Betrieb der beschriebenen Vorrichtung möglich, Teilmengen von Komponente A zwischenzeitlich diskontinuierlich im Zwischenspeicher zu speichern und dann wieder diskontinuierlich daraus zu entnehmen. Die Geschwindigkeit dieser Schritte sowie die Menge an aus dem Zwischenspeicher entnommener Menge der Komponente A ist dann ebenfalls auf die genannten Geschwindigkeiten der anderen Prozessschritte abgestimmt.
Im obigen Verfahren erfolgt somit im Falle des Befüllen von zwei oder mehreren Reifen mit dem hergestellten Dichtmittel ein gleichzeitiger Zwischenschritt d1), in dem eine definierte (abhängig von der benötigten Dichtmittelmenge pro Reifen und den Geschwindigkeiten der anderen Prozessschritte) Teilmenge der Komponente A in dem Zwischenspeicher zwischengelagert wird.
Im weiteren Verlauf wird dann die Teilmenge A in einem weiteren Zwischenschritt d2) aus dem Zwischenspeicher entnommen, wodurch im Ergebnis ein konstantes Mengenverhältnis von A zu B in der zweiten Mischvorrichtung erzielt wird, ohne dass beim Reifenwechsel Reifendichtmittel unerwünscht aus der Vorrichtung gelangt.
Für den Zwischenspeicher gelten sämtliche obige Ausführungen.
Ausdrücke wie „Befüllen eines Reifens mit dem Dichtmittel“ und „Aufbringen des Dichtmittels auf eine Fläche eines Reifens“ meinen im Rahmen der vorliegenden Erfindung den gleichen Verfahrensschritt und sind somit synonym.
Im Folgenden werden die genannten Verfahrensschritte und Bestandteile des Reifendichtmittels erläutert.
Erfindungsgemäß wird in Verfahrensschritt a) zunächst ein Masterbatch bereitgestellt, welcher wenigstens einen Kautschuk und wenigstens einen Füllstoff enthält.
Bei dem Kautschuk kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Kautschuktypen handeln. Es ist auch ein Gemisch verschiedener Kautschuke denkbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kautschuk in Verfahrensschritt a) um Naturkautschuk (NR) und/oder Butadien-Kautschuk (BR) und/oder Isopren-Kautschuk (IR) und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und/oder Polychloropren (CR) und/oder Butylkautschuk (IIR) und/oder Brombutylkautschuk (BIIR) und/oder Chlorbutylkautschuk (CIIR).
Diese Kautschuktypen sind für die Verarbeitungstemperaturen bei der Herstellung des Reifendichtmittels und später bei der Anwendung im Reifen besonders gut geeignet. Besonders bevorzugt wird in Verfahrensschritt a) wenigstens Butylkautschuk (IIR) verwendet. Butylkautschuk eignet sich besonders gut, da er eine vergleichsweise hohe Luftdichtigkeit aufweist.
Bei dem Füllstoff kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Füllstoffe handeln, wie insbesondere Ruß und/oder Kieselsäure. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Füllstoff in Verfahrensschritt a) wenigstens einen Ruß. Dies hat den Vorteil, dass die Kohäsion des Dichtmittels erhöht und die Klebrigkeit des Dichtmittels während des Herstellverfahrens erniedrigt wird. Gleichzeitig werden die Ortsfestigkeit und die Reißeigenschaften des Dichtmittels verbessert.
Hierbei kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Rußtypen handeln, wie insbesondere und bevorzugt ein Ruß des Typs N326.
In Verfahrensschritt a) können weitere Bestandteile des Masterbatches hinzugegeben werden, wie bevorzugt ein Vernetzer, sowie weitere Bestandteile wie Verarbeitungshilfsmittel, insbesondere Klebrigmacher wie z. B. Alkyl- oder Phenolharze, und/oder wenigstens ein Weichmacher, wie z. B. ein Öl, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, wie z. B. Farbpigmente.
Bei dem Öl kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Öle handeln, wie insbesondere aromatische, naphthenische oder paraffinische Mineralölweichmacher. Bei der Verwendung von Mineralöl ist dieses bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend - bevorzugt bestehend aus -DAE (Destillated Aromatic Extracts), RAE (Residual Aromatic Extract), TDAE (Treated Destillated Aromatic Extracts), MES (Mild Extracted Solvents) und naphthenische Öle.
Das Bereitstellen des Masterbatches in Verfahrensschritt a) kann dabei bevorzugt durch Mischen der genannten Bestandteile in einer oder mehreren Mischstufen durchgeführt werden, wobei das Herstellen des Masterbatches außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt.
Insbesondere durch die Kombination der Zugabe eines Vernetzers bei der Herstellung der Komponente A mit der Zugabe eines Vernetzungsinitiators in Komponente B wird ein besonders wirksames, im Pannenfall schnell abdichtendes Reifendichtmittel erhalten. Bevorzugt basiert das Dichtmittel somit auf der Vernetzung eines Kautschuks mit einem Vernetzer. Dem Fachmann ist klar, dass die genannten Bestandteile im vernetzten Dichtmittel zumindest teilweise in chemisch veränderter Form, insbesondere als Derivate, vorliegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Vernetzer ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend, besonders bevorzugt bestehend aus, Polymethylolharz und Divinylbenzol und Chinonen. Das Chinon ist bevorzugt ein Chinondioxim, beispielsweise Dibenzoylchinondioxim oder para-Benzochinondioxim. Besonders bevorzugt ist para-Benzochinondioxim.
Gemäß Verfahrensschritt b) wird der bereitgestellte Masterbatch durch die erste Einlassöffnung in die erste Mischvorrichtung eingebracht, welche kontinuierlich betrieben werden kann und wie oben ausgeführt bevorzugt selbstfördernd und ganz besonders bevorzugt ein Doppelschneckenextruder ist und wobei sämtliche obige Ausführungen gelten.
Die erste Einlassöffnung ist entsprechend ausgelegt, sodass der Kautschuk und Füllstoff umfassende vergleichsweise hochviskose Masterbatch hindurch gelangen kann.
Gemäß Verfahrensschritt c) wird wenigstens eine niederviskose Flüssigkeit mit einer dynamischen Scherviskosität bei 100 °C im Bereich von 1 mPas bis 10 Pas in die erste Mischvorrichtung, insbesondere durch wenigstens eine dritte Einlassöffnung, eingebracht. Die niederviskose Flüssigkeit kann aber prinzipiell auch durch die erste Einlassöffnung ggf. gemeinsam mit dem Masterbatch in die erste Mischvorrichtung eingebracht werden. Im Falle des Einbringens durch eine separate, wenigstens eine dritte, Einlassöffnung, ist diese bevorzugt so ausgeführt, dass sie für niederviskose Flüssigkeiten besonders geeignet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die niederviskose Flüssigkeit eine dynamische Scherviskosität bei 100 °C von 20 bis 1000 mPas auf.
Bevorzugt enthält die niederviskose Flüssigkeit wenigstens ein Polyolefin, besonders bevorzugt wenigstens ein Polybuten. Dieses stellt die Klebrigkeit des fertigen Dichtmittels ein und bestimmt die Fließfähigkeit der Komponente A im Produktionsprozess sowie die lokale Ortsfestigkeit des fertigen Dichtmittels. Bevorzugt ist wenigstens ein Polybuten mit einem Zahlenmittel der Molekulargewichtsverteilung Mn gemäß GPC von 200 bis 2500, weiter bevorzugt 800 bis 2500 g/mol, besonders bevorzugt 1200 bis 1600 g/mol, wiederum besonders bevorzugt 1200 bis 1400 g/mol, insbesondere beispielhaft 1300 g/mol.
Ein Polybuten mit einer derartigen Molekulargewichtsverteilung Mn weist bevorzugt eine dynamische Scherviskosität bei 100 °C von 20 bis 1000 mPas auf und ist aufgrund des Fließverhaltens in Kombination mit den weiteren Eigenschaften besonders bevorzugt.
Der in Schritt a) bereitgestellte Masterbatch wird in Verfahrensschritt d) mit der wenigstens einen niederviskosen Flüssigkeit mit einer dynamischen Scherviskosität im Bereich von 1 mPas bis 10 Pas, vermischt, wodurch die Komponente A hergestellt wird. Unter „niederviskos“ (auch „niedrigviskos“) wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine dynamische Scherviskosität im Bereich von 1 mPas bis 10 Pas verstanden.
Die Angaben der dynamischen Scherviskositäten gelten in beiden Fällen für eine Schergeschwindigkeit von 1 s^-1 gemessen bei 100 °C. Die Messung der Scherviskosität im Bereich der niedrigviskosen Flüssigkeiten erfolgt hierbei mit handelsüblichen Scherscheiben- Rheometern, insbesondere mit Platte-Platte-Rheometern, beispielsweise der Firma Haake, Modell Rheostress 6000.
Die Einheit „Pas“ bedeutet Pascal-Sekunde (Pascal mal Sekunde) und ist dem Fachmann bekannt. Die Einheit „mPas“ bedeutet entsprechend Millipascal-Sekunde.
Der in Verfahrensschritt a) bereitgestellte Masterbatch wird dagegen als ein hochviskoser Masterbatch mit einer dynamischen Scherviskosität im Bereich von 5000 Pas bis 140000 Pas erhalten. Hier erfolgt die Messung der Scherviskosität mit handelsüblichen Hochdruckkapillar- Rheometern im Bereich hochviskoser Flüssigkeiten.
Zudem kann in Verfahrensschritt c) zusätzlich wenigstens ein Öl, bevorzugt wenigstens eines der oben genannten Öle wie insbesondere und beispielsweise ein paraffinisches Öl, zugegeben werden.
Wie oben beschrieben umfasst das Verfahren im quasi-kontinuierlichen Betrieb beim Befüllen von zwei oder mehr Fahrzeugluftreifen noch die Schritte d1) und d2), wobei eine Teilmenge von Komponente A diskontinuierlich in dem beschriebenen Zwischenspeicher zwischengelagert und daraus entnommen wird.
Im einmaligen Betrieb, d. h. zum Befüllen nur eines Reifens mit Dichtmittel, ist die Zwischenspeicherung von Komponente A nicht nötig.
Gemäß Schritt e) wird die hergestellte Komponente A mittels der Pumpvorrichtung in die zweite Mischvorrichtung weiterbefördert. Dies erfolgt beim Befüllen einer Vielzahl von Reifen wie beschrieben bevorzugt ebenfalls diskontinuierlich. Die Pumpvorrichtung, bevorzugt eine Zahnradpumpe, befördert dabei mit einer auf das Gesamtverfahren angepassten Geschwindigkeit eine entsprechend angepasste Menge der Komponente A.
Gemäß Schritt f) wird eine Komponente B des herzustellenden Reifendichtmittels durch die zweite Einlassöffnung in die zweite Mischvorrichtung eingebracht.
Im quasi-kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung, also beim Befüllen von zwei oder mehr Fahrzeugluftreifen, erfolgt dies bevorzugt diskontinuierlich, besonders bevorzugt wie oben beschrieben über eine Membrandosierpumpe.
Dabei wird die Menge der eingespeisten Komponente B auf die beförderte Menge der Komponente A abgestimmt und entsprechend dosiert.
Die Komponente B enthält wenigstens einen Vernetzungsinitiator. Der Vernetzungsinitiator ist eine chemische Verbindung, welche die Vernetzung des Dichtmittels initiiert. Bei dem Vernetzungsinitiator kann es sich beispielsweise und bevorzugt um Bleioxid oder andere Metalloxide oder eine peroxidische Verbindung handeln.
Eine peroxidische Verbindung ist eine chemische Verbindung, die wenigstens eine Peroxid-Einheit, also -O-O- enthält (wobei O = Sauerstoff). Es können auch mehrere Peroxide eingesetzt werden. Das oder die Peroxid(e) sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Diaroylperoxiden, Diacylperoxiden und Peroxyestern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Komponente B vor dem Vermischen mit Komponente A ebenfalls eine niederviskose Flüssigkeit mit einer dynamischen Scherviskosität im Bereich von 1 mPas bis 10 Pas, wobei die vorstehend genannten Angaben zur Messung der dynamischen Scherviskosität und der Beschaffenheit der niederviskosen Flüssigkeit auch hier gelten.
Insbesondere umfasst die niederviskose Flüssigkeit, die in Komponente B enthalten sein kann, bevorzugt ebenfalls ein Polyolefin, bevorzugt wenigstens ein Polybuten.
Bevorzugt ist wenigstens ein Polybuten mit einem Zahlenmittel der Molekulargewichtsverteilung Mn gemäß GPC von 200 bis 2500 g/mol, besonders bevorzugt 200 bis 1600 g/mol, wiederum besonders bevorzugt 400 bis 1000 g/mol.
Gemäß Schritt g) erfolgt schließlich das Vermischen der Komponenten A und B zur Herstellung des Reifendichtmittels.
Beispielsweise und bevorzugt werden die Komponenten A und B in einem Mengenverhältnis von 10 zu 1 miteinander vermischt.
Das hergestellte Reifendichtmittel wird gemäß Schritt h) durch den Auslass aus der Vorrichtung befördert. Der Auslass umfasst bevorzugt eine Düse.
Gemäß Schritt i) wird das ausgelassene Dichtmittel auf wenigstens eine Innenfläche eines Fahrzeugluftreifens aufgebracht.
Wie oben beschrieben sind die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren so vorgesehen, dass zwei oder mehr Reifen mit dem Dichtmittel befüllt werden können, ohne dass beim Reifenwechsel Dichtmittel verloren geht. Die Beförderung aus dem Auslass wird dann beim Reifenwechsel entsprechend angehalten.
Die Menge des benötigten Reifendichtmittels pro Zyklus, also pro Reifen, hängt von der Dichte des Reifendichtmittels sowie vom jeweiligen Reifentyp und dessen Größe bzw. Innenfläche ab, und davon, mit welcher Schichtdicke das Dichtmittel aufgetragen werden soll.
Beispielsweise ergibt sich mit einer Zykluszeit von 30 bis 50 Sekunden ein Materialfluss von 1,5 bis 3 kg/min.
Besonders bevorzugt wird der Fahrzeugluftreifen in Schritt i) rotiert und in axialer Richtung bewegt. Hierdurch wird das Reifendichmittel gleichmäßig und reproduzierbar in Fahrzeugluftreifen aufgebracht.
Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in 1 schematisch skizziert ist, erläutert werden.
Die Vorrichtung 10 ist dabei so dargestellt, dass der Materialfluss von rechts nach links zu einem Fahrzeugluftreifen 8 verläuft. In 1 ist ein Doppelschneckenextruder als erste Mischvorrichtung 1 schematisch von der Seite gezeigt, sodass in dieser Ansicht nur eine der beiden Schnecken dargestellt ist. Die erste Mischvorrichtung 1 weist eine erste Einlassöffnung 2 auf, durch die z. B. ein vergleichsweise hochviskoser Masterbatch enthaltend Butylkautschuk, Ruß und einem Vernetzer eingebracht wird.
In 1 sind weitere Einlassöffnungen 3 gezeigt, durch die eine niederviskose Flüssigkeit, insbesondere Polybuten und/oder ein Öl in die erste Mischvorrichtung 1 eingebracht werden kann. In dem Doppelschneckenextruder werden Masterbatch und niederviskose Flüssigkeit miteinander zu einer Komponente A des Reifendichtmittels vermischt.
Die erste Mischvorrichtung 1 ist zudem mit einem Zwischenspeicher 9, beispielsweise ein Kolbenspeicher, verbunden, der Material, also Komponente A, aufnehmen und wieder abgeben kann.
Ferner ist in 1 eine Zahnradpumpe als Beispiel einer Pumpvorrichtung 4 mit schematisch dargestellten Zahnrädern 4a gezeigt, welche die hergestellte Komponente A befördert.
Mit der Pumpvorrichtung 4 ist eine zweite Mischvorrichtung 5 verbunden, die beispielsweise ein statisches Mischelement umfasst. Durch eine zweite Einlassöffnung 6 kann weiteres Material, insbesondere eine Komponente B eines Reifendichtmittels umfassend wenigstens einen Vernetzungsinitiator und optional eine niederviskose Flüssigkeit, in die zweite Mischvorrichtung 5 eingebracht werden. Dies erfolgt bevorzugt mittels einer Membrandosierpumpe (in 1 nicht dargestellt).
In der zweiten Mischvorrichtung 5 werden die Komponenten A und B in einem Mengenverhältnis von 10 zu 1 miteinander vermischt.
Das somit hergestellte Dichtmittel wird durch einen Auslass 7 auf die Innenfläche eines Fahrzeugluftreifens 8a aufgebracht.
Dabei wird der Reifen bevorzugt entlang seiner Umlaufachse rotiert und dabei bevorzugt in axialer Richtung aR, gegebenenfalls hin und zurück, bewegt, sodass das Dichtmittel spiralförmig und gleichmäßig auf die Innenfläche aufgetragen wird.
Beispielsweise werden 1 bis 2 kg Dichtmittel in einen Reifen 8 aufgebracht bzw. wird der Reifen mit 1 bis 2 kg Dichtmittel befüllt.
Beim Wechsel zum nächsten zu befüllenden Reifen wird der Materialfluss am Auslass 7 angehalten. Die Komponente A wird hierbei kontinuierlich unter Verwendung des Zwischenspeichers 9 produziert. Das Verfahren ist damit quasi-kontinuierlich.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)

1: Erste Mischvorrichtung
2: Einlassöffnung
3: Weitere Einlassöffnung
4: Pumpvorrichtung
4a: Zahnrad
5: Zweite Mischvorrichtung
6: Einlassöffnung
7: Auslass
8: Fahrzeugluftreifen
8a: Innenfläche eines Fahrzeugluftreifens
9: Zwischenspeicher
10: Vorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006059286 A1 [0002]
WO 2008/141848 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (10) zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringung des Reifendichtmittels in Fahrzeugluftreifen (8), wobei die Vorrichtung (10) wenigstens folgende Komponenten umfasst: - Eine erste Mischvorrichtung (1), mit einer ersten Einlassöffnung (2), wobei die erste Mischvorrichtung (1) kontinuierlich betrieben werden kann; - Einen Zwischenspeicher (9), der mit der ersten Mischvorrichtung (1) verbunden ist; - Eine Pumpvorrichtung (4), die zur Beförderung des in der ersten Mischvorrichtung (1) gemischten Mischgutes geeignet ist; - Eine zweite Mischvorrichtung (5) mit wenigstens einer zweiten Einlassöffnung (6); - Einen Auslass (7), durch welchen ein Reifendichtmittel die Vorrichtung (10) verlassen kann und in Fahrzeugluftreifen (8) aufgebracht werden kann; - wobei die Komponenten derart miteinander verbindbar sind, dass ein durchgängiger Materialfluss von der ersten Mischvorrichtung (1) bis zum Auslass (7) möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischvorrichtung (1) selbstfördernd ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischvorrichtung (1) ein Doppelschneckenextruder ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelschneckenextruder eine Länge von 1 bis 2,5 m aufweist, wobei jede Schnecke einen Durchmesser von 20 bis 40 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (9) ein Volumen von 1 bis 10 Litern umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (4) eine Zahnradpumpe ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Haltevorrichtung für Fahrzeugluftreifen umfasst, die zudem bevorzugt dazu geeignet ist, einen Fahrzeugluftreifen zu rotieren.
Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels und Aufbringen in Fahrzeugluftreifen in einer Vorrichtung (10) nach einer der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Bereitstellung wenigstens eines Masterbatches enthaltend wenigstens einen Kautschuk und wenigstens einen Füllstoff; b) Einbringen des Masterbatches durch die erste Einlassöffnung (2) in die erste Mischvorrichtung (1); c) Einbringen wenigstens einer niederviskosen Flüssigkeit mit einer dynamischen Scherviskosität bei 100 °C im Bereich von 1 mPas bis 10 Pas in die erste Mischvorrichtung (1), insbesondere durch wenigstens eine dritte Einlassöffnung (3); d) Vermischen des Masterbatches mit der niederviskosen Flüssigkeit zur Herstellung einer Komponente A; e) Beförderung der Komponente A mittels der Pumpvorrichtung (4) in die zweite Mischvorrichtung (5); f) Einbringen einer Komponente B enthaltend wenigstens einen Vernetzungsinitiator durch die zweite Einlassöffnung (6) in die zweite Mischvorrichtung (5); g) Vermischen der Komponente A mit Komponente B in der zweiten Mischvorrichtung (5) zur Herstellung des Reifendichtmittels; h) Auslass des Reifendichtmittels durch den Auslass (7) und i) Aufbringen des Reifendichtmittels auf wenigstens eine Innenfläche (8a) von Fahrzeugluftreifen (8).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es im quasi-kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung (10) durchgeführt wird und somit das Reifendichtmittel nacheinander in mehrere Fahrzeugluftreifen (8) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugluftreifen in Schritt i) rotiert und in axialer Richtung (aR) bewegt wird.