DE102019203136A1 - Fahrzeugluftreifen umfassend einen Geräuschabsorber - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen umfassend einen Geräuschabsorber.Der wenigstens eine Geräuschabsorber (9) haftet an einem Dichtmittel (8), wobei das Dichtmittel 0,2 bis 10 Gew.-% magnetische Partikel enthält.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen umfassend einen Geräuschabsorber.
• Ein Fahrzeugluftreifen umfassend einen Geräuschabsorber in Form eines Schaumstoffrings an der Reifeninnenfläche ist aus der DE 10 2007 028932 A1 und der WO 2015149959 A1 bekannt. Der Geräuschabsorber reduziert die Luftschwingung im Reifen und führt zu einer Verbesserung des Geräuschverhaltens im Fahrzeug. Der Schaumstoffring besteht aus offenzelligem Schaumstoff und wird auch als „Innenabsorber“ bezeichnet. Der Geräuschabsorber ist gemäß der Offenbarung der DE 10 2007 028932 A1 mittels eines klebrigen Dichtmittels an die Reifeninnenfläche angebracht.
  Das Dichtmittel zeichnet sich durch Luftdichtigkeit, starke Klebrigkeit und ein ausgewogenes Fließverhalten aus.
• Bei der Zusammensetzung des Dichtmittels ist jedoch zu beachten, dass es einerseits ein gutes Fließverhalten aufweisen muss, um insbesondere schnell zur Einstichstelle zu gelangen und diese auszufüllen, aber andererseits eine ausreichende Ortsfestigkeit aufweisen muss, damit es nach dem (zufälligen) Entfernen des Einstichobjektes nicht aus der Einstichstelle herausfließt.
  Für den ersten Mechanismus ist eine vergleichsweise niedrige Viskosität von Vorteil, während diese für das Herausfließen eher von Nachteil ist.
  Zudem muss das Fließverhalten an den Umstand angepasst sein, dass sich das Dichtmittel räumlich zwischen der Reifeninnenseite und dem Geräuschabsorber befindet. Das Dichtmittel sollte hierzu neben der erforderlichen Klebrigkeit nicht zu flüssig sein, sodass nicht zu viel von dem Dichtmittel vom Geräuschabsorber (je nach Ausführungsform des Absorbers) absorbiert wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen umfassend einen Geräuschabsorber mit Dichtmittel bereitzustellen, wobei im Pannenfall die Einstichstelle zuverlässig abgedichtet wird, wobei gleichzeitig ein Ausfließen an Dichtmittel aus dem Reifen nach Außen verhindert wird. Das Dichtmittel soll dabei weiterhin ein ausbalanciertes Eigenschaftsbild aus Klebrigkeit und Fließverhalten aufweisen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch den erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen gemäß Anspruch 1. Mögliche vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der Beschreibung der Erfindung aufgeführt.
• Dadurch, dass das Dichtmittel 0,2 bis 10 Gew.-% magnetische Partikel enthält, wird ein unerwünschtes Ausfließen des Dichtmittels vermieden.
  Die magnetischen Partikel werden dabei insbesondere von Nägeln als Einstichobjekte angezogen.
  Nach dem Entfernen des Einstichobjektes verbleibt das Dichtmittel aufgrund der magnetischen Anziehungskräfte der Partikel untereinander in der Einstichstelle, seine Viskosität hat sich hierdurch erhöht, bzw. das rheologische Verhalten verändert.
  In dem angegebenen Mengenbereich der magnetischen Partikel weist das Dichtmittel weiterhin ein sehr gutes Fließverhalten bei gleichzeitig sehr guter Ortsfestigkeit vor dem Pannenfall auf.
  Das Dichtmittel ermöglicht somit eine längere Fahrdauer des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens im Pannenfall und damit mehr Sicherheit und Komfort im Fahrbetrieb.
  Gleichzeitig werden die geräuschabsorbierenden Eigenschaften des Fahrzeugluftreifens mit Geräuschabsorber nicht negativ beeinträchtigt.
  Durch die Verwendung von magnetischen Partikeln kann gleichzeitig die Menge an Klebrigmachern, die üblicherweise in einem Dichtmittel enthalten sind, reduziert werden. Hierdurch werden Schwierigkeiten bei der Herstellung und Lagerung von Reifen mit dem Dichtmittel vermieden.
• Prinzipiell sind alle magnetischen Materialien für die sphärischen magnetischen Partikel denkbar.
  Die magnetischen Partikel umfassen gemäß vorteilhafter Ausführungsformen wenigstens ein Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus a) ferromagnetischen Metallen, wie beispielsweise Eisen, Nickel, Cobalt, Strontium, Barium und Gadolinium, und b) deren Verbindungen, wie insbesondere Eisenverbindungen, insbesondere Eisenoxiden, wie beispielsweise Magnetit (Fe₃O₄) oder Ferriten und c) magnetischen Legierungen, wie insbesondere Neodym-Legierungen wie eine Legierung aus Neodym, Eisen und Bor oder Legierungen umfassend Eisen, Nickel und Cobalt.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem magnetischen Material um Eisen und/oder Eisenverbindungen, insbesondere Eisenoxiden, wie beispielsweise Magnetit (Fe₃O₄) oder Ferrite.
• Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen tragen die magnetischen Partikel funktionelle Gruppen, wie insbesondere Silanolgruppen und/oder Carboxy-Gruppen. Dies bedeutet, dass zumindest die Oberfläche dieser Partikel mit den genannten Gruppen modifiziert ist.
  Durch funktionelle Gruppen an der Oberfläche der Partikel wird eine bessere Mischbarkeit im Dichtmittel erzielt.
• Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen sind die magnetischen Partikel mit einer Schicht überzogen, die insbesondere Polystyrol und/oder Polymethylmethacrylat umfasst.
• Die magnetischen Partikel können prinzipiell sämtliche Formen aufweisen. Die Partikel können beispielsweise sphärisch oder nahezu sphärisch oder länglich wie insbesondere ellipsoid oder stäbchenförmig (engl. „rod-shaped“) geformt sein, wobei auch ein Gemisch verschiedener Formen denkbar ist.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das Dichtmittel sphärische magnetische Partikel. Durch sphärische Partikel wird das Fließverhalten optimiert, wobei das Dichtmittel insbesondere homogen in alle Raumrichtungen fließen kann. Eine Einstichstelle wird somit optimal vom Dichtmittel ausgefüllt.
• Bevorzugt weisen die magnetischen Partikel einen Durchmesser von 0,01 bis 40 µm (Mikrometer) auf, besonders bevorzugt 0,1 bis 40 µm (Mikrometer), ganz besonders bevorzugt 0,2 bis 10 µm, wiederum bevorzugt 0,2 bis 5 µm (Mikrometer). Insbesondere mit einem Durchmesser der magnetischen Partikel von 0,1 µm, bevorzugt 0,2 µm (Mikrometer) oder mehr wird ein optimales Fließverhalten erzielt und Prozessschwierigkeiten aufgrund zu feiner Partikel vermieden.
  Partikel mit einem Durchmesser von mehr als 40 µm führt wiederum zu einem schlechteren Fließverhalten und einer unerwünscht hohen Viskosität.
• Partikelgröße der magnetischen Partikel wird mittels SEM („scanning electron microscopy“) bestimmt.
  Hierbei ist unter Partikelgröße der größtmögliche Abstand in der zweidimensionalen Projektion eines Partikels zu verstehen. Im Fall von sphärisch geformten Partikeln, entspricht dies dem Durchmesser in der zweidimensionalen Projektion.
• Geeignete magnetische Partikel sind beispielsweise unter den folgenden Handelsnamen erhältlich: ProMag® oder ProMag® HP High Performance Magnetic Microspheres der Firma Polysciences, Inc.; Estapor® SuperParamagnetic Microspheres der Firma Merck KGaA; MagniF der Firma LKAB Minerals oder Eisenoxid-Partikel der Firma micromod Partikeltechnologie GmbH.
  Mit Silanolgruppen modifizierte magnetische Partikel sind beispielsweise unter dem Handelsnamen SiMAG-Silanol der Firma chemicell GmbH erhältlich.
• Mit Carboxy-Gruppen modifizierte magnetische Partikel sind beispielsweise unter dem Handelsnamen SiMAG-Carboxyl der Firma chemicell GmbH erhältlich.
• Die magnetischen Partikel weisen bevorzugt eine Dichte gemäß Archimedes-Prinzip von 1,0 bis 12 g/cm³, besonders bevorzugt 5 bis 12 g/cm³, ganz besonders bevorzugt mehr als 5 g/cm³ bis 12 g/cm³auf.
• Auch ein Gemisch verschiedener magnetischer Partikel unterschiedlicher Materialien und/oder Dichten ist denkbar.
• Die bevorzugte Menge der magnetischen Partikel richtet sich in bevorzugten Ausführungsformen nach der Dichte der jeweiligen magnetischen Partikel.
• Die magnetischen Partikel sind gemäß vorteilhafter Ausführungsformen in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-%, beispielsweise 8 bis 10 Gew.-%, enthalten.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens 5 Gew.-% magnetische Partikel mit einer Dichte von größer oder gleich 5 g/cm³ bis 12 g/cm³ enthalten. Bei den magnetischen Partikeln handelt es sich dabei bevorzugt um Partikel mit einer Polymerschicht, wie oben beschrieben, beispielsweise Estapor® SuperParamagnetic Microspheres der Firma Merck KGaA oder andere der oben genannten Partikel.
  Die Gesamtmenge an magnetischen Partikeln beträgt hierbei weiterhin 10 Gew.-%.
• Bei dem Dichtmittel kann es sich prinzipiell um jede Art von Dichtmittel handeln, die geeignet ist, zwischen der Reifeninnenseite und wenigstens einem Geräuschabsorber dauerhaft aufgebracht zu werden, und eine Einstichstelle im Pannenfall verschließen kann.
  Das Dichtmittel ist dabei insbesondere ein selbsttätig abdichtendes Reifendichtmittel.
• Bevorzugt enthält das Dichtmittel hierzu wenigstens ein Vulkanisationssystem. Durch die Vulkanisation des Dichtmittels wird ein optimales Eigenschaftsbild hinsichtlich Dichtwirkung und Fließverhalten erzielt.
• Bevorzugt umfasst das Vulkanisationssystem wenigstens einen Vernetzer und wenigstens einen Vernetzungsinitiator.
  Insbesondere durch die Kombination eines Vernetzers mit einem Vernetzungsinitiator wird ein besonders wirksames, im Pannenfall schnell abdichtendes Reifendichtmittel erhalten.
• Bevorzugt basiert das Dichtmittel auf der Vernetzung wenigstens eines Kautschuks und/oder wenigstens eines Polyolefins mit wenigstens einem Vernetzer mithilfe wenigstens eines Vernetzungsinitiators.
  Dem Fachmann ist klar, dass die genannten Bestandteile im vernetzten Dichtmittel zumindest teilweise in chemisch veränderter Form, insbesondere als Derivate, vorliegen.
• Bevorzugt enthält das Dichtmittel somit wenigstens einen Vernetzer.
  Die Menge des wenigstens einen Vernetzers beträgt bevorzugt 0,4 bis 1,2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,8 bis 1,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Dichtmittel.
• 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.
  Mit den bevorzugten und besonders bevorzugten Vernetzern wird eine extrem schnelle Vernetzung bei relativ niedrigen Temperaturen erzielt. Dies ermöglicht bei der Herstellung des Dichtmittels eine Anwendung von Rezepten mit niedrigen Viskositäten die schnell nach dem Aufbringen des Materials in den Reifen ortsfest sind.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält das Dichtmittel wie bereits beschrieben wenigstens einen Vernetzungsinitiator.
  Der Vernetzungsinitiator ist eine chemische Verbindung, welche die Vernetzung des Dichtmittels initiiert.
  Der wenigstens eine Vernetzungsinitiator ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Bleioxid und andere Metalloxide und peroxidische Verbindungen.
  Der Vernetzungsinitiator ist besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bleioxid und anderen Metalloxiden und peroxidischen Verbindungen.
• 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.
• Der Vernetzungsinitiator kann als reine Substanz oder in einem Gemisch, insbesondere mit einem Stabilisator, zugegeben werden. Im Falle eines Gemisches, beispielsweise von 50 Gew.-% Dibenzoylperoxid in Dibutylmaleat als Stabilisator, geht nur die Menge des enthaltenen Peroxides in die Menge an Vernetzungsinitiator mit ein, sodass in den angegebenen Mengen des wenigstens einen Vernetzungsinitiators Begleitsubstanzen wie Dibutylmaleat nicht eingerechnet sind bzw. separat aufgeführt werden.
• Die Menge des wenigstens einen Vernetzungsinitiators beträgt bevorzugt 0,5 bis 1,2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,8 bis 1,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Dichtmittel.
• Bevorzugt basiert das Dichtmittel auf der Vernetzung wenigstens eines Kautschuks und/oder wenigstens eines Polyolefins.
• 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 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 Dichtmittels und später bei der Anwendung, insbesondere im Fahrzeugluftreifen, besonders gut geeignet.
  Besonders bevorzugt wird wenigstens Butylkautschuk (IIR) verwendet. Butylkautschuk eignet sich besonders gut, da er eine vergleichsweise hohe Luftdichtigkeit aufweist.
• Die Menge des wenigstens einen Kautschuks beträgt bevorzugt 9 bis 15 Gew.-%, beispielsweise 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Dichtmittel.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält das Dichtmittel wenigstens ein Polyolefin, besonders bevorzugt 50 bis 75 Gew.-% wenigstens eines Polyolefins. Hiermit wird ein optimales Fließverhalten bei einer gleichzeitig guten Herstellbarkeit (Prozessierbarkeit) des Dichtmittels erzielt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält das Dichtmittel dabei 60 bis 75 Gew.-%, insbesondere 65 bis 75 Gew.-%, beispielsweise 70 Gew.-%.
  Das wenigstens eine Polyolefin weist bevorzugt ein Zahlenmittel der Molekulargewichtsverteilung Mn gemäß GPC von 400 bis 2500 g/mol, besonders bevorzugt 800 bis 2500 g/mol, ganz besonders bevorzugt 800 bis 1600 g/mol, wiederum bevorzugt 1200 bis 1600 g/mol, wiederum besonders bevorzugt 1200 bis 1400 g/mol, beispielsweise 1300 g/mol, auf.
• Ein Polyolefin mit den genannten Bereichen für das Mn ist besonders geeignet, um die gewünschte Fließfähigkeit bei gleichzeitiger Abdichtwirkung des Dichtmittels im Pannenfall zu erzeugen.
  Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass das wenigstens eine Polyolefin wenigstens ein Polybuten ist.
  Dieses stellt die Klebrigkeit des fertigen Dichtmittels ein und bestimmt die Fließfähigkeit im Produktionsprozess sowie die lokale Ortsfestigkeit des fertigen Dichtmittels.
  Es kann sich auch um ein Gemisch zweier oder mehrerer Polybutene mit jeweils einem Mn von 400 bis 2500 g/mol handeln, wobei sich die Polybutene im Mn unterscheiden können.
  Geeignete Polybutene, auch Polyisobutene genannt, sind beispielsweise unter den Handelsnamen Indopol® Polybutene der Firma INEOS Capital Limited erhältlich. Es ist auch ein Gemisch wenigstens eines Polybutens mit wenigstens einem weiteren Polyolefin denkbar. Die Gesamtmenge an enthaltenen Polyolefinen beträgt in jedem Fall wie oben ausgeführt bevorzugt 50 bis 75 Gew.-%.
• Das Dichtmittel kann ferner weitere Bestandteile enthalten, wie insbesondere weitere Füllstoffe, Klebrigmacher, Weichmacher, wie z. B. Öl(e), sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, wie z. B. Farbpigmente und/oder Zinkoxid und/oder Schwefel.
• Bei dem Weichmacher kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Weichmacher, insbesondere Öle, handeln, wie insbesondere aromatische, naphthenische oder paraffinische Mineralölweichmacher, wie z.B. MES (mild extraction solvate) oder RAE (Residual Aromatic Extract) oder TDAE (treated distillate aromatic extract), oder Rubber-to-Liquid-Öle (RTL) oder Biomass-to-Liquid-Öle (BTL) bevorzugt mit einem Gehalt an polyzyklischen Aromaten von weniger als 3 Gew.-% gemäß Methode IP 346. Mineralöle sind als Weichmacher besonders bevorzugt.
  Bei der Verwendung von Mineralöl ist dieses bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus DAE (Destillated Aromatic Extracts) und/oder RAE (Residual Aromatic Extract) und/oder TDAE (Treated Destillated Aromatic Extracts) und/oder MES (Mild Extracted Solvents) und/oder naphthenische Öle.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Dichtmittel zudem - neben den magnetischen Partikeln - wenigstens einen weiteren Füllstoff, insbesondere wenigstens einen aktiven Füllstoff.
  Bei dem weiteren Füllstoff kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Füllstoffe handeln, wie insbesondere verstärkende Füllstoffe, wie Ruß und/oder Kieselsäure, wobei insbesondere gefällte Kieselsäuren gemeint und bevorzugt sind, die als Füllstoffe für Reifenkautschukmischungen bekannt sind.
• Ferner sind weitere verstärkende und nicht verstärkende Füllstoffe, insbesondere Siliziumoxid basierte Füllstoffe, wie Silikate oder Sand oder Glaskugeln, denkbar sowie ggf. verstärkende Füllstoffe wie z.B. Graphit und Graphene und sogenannte „carbon-silica dual-phase filler“, sowie Mikrosphären oder Plastikpartikel oder wiederaufbereitete Reste von Schaumstoffen.
• Als „Ruße“ sind sowohl Industrieruße aus auch Pyrolyse-Ruße umfasst.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der weitere Füllstoff wenigstens einen Industrieruß. 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.
  Als Ruße sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Ruß-Typen denkbar.
  Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Ruß eingesetzt, der eine Jodadsorptionszahl gemäß ASTM D 1510 von 20 bis 180 g/kg, besonders bevorzugt 30 bis 140 g/kg, und eine DBP-Zahl gemäß ASTM D 2414 von 30 bis 200 ml/100 g, bevorzugt 90 bis 180 ml/100g, besonders bevorzugt 110 bis 180 ml/100g, aufweist.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Ruß des Typs N326 verwendet.
  Es ist auch ein Gemisch von zwei oder mehreren Rußen denkbar.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der weitere Füllstoff wenigstens eine Kieselsäure (engl. „silica“).
  Hierdurch wird eine optimale Verstärkung des Dichtmittels erzielt und eine gute Viskositätskontrolle und -einstellung ermöglicht. Zudem wird mit wenigstens einer Kieselsäure 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.
  Es ist auch ein Gemisch von zwei oder mehreren Kieselsäuren denkbar.
  Bei den Kieselsäuren kann es sich um die dem Fachmann bekannten Kieselsäuren, die als Füllstoff für Reifenkautschukmischungen geeignet sind, handeln. Als Kieselsäuren können somit z. B. sowohl jene des Typs Ultrasil® VN3 (Handelsname) der Firma Evonik als auch Kieselsäuren mit einer vergleichsweise niedrigen BET-Oberfläche (wie z. B. Zeosil® 1115 oder Zeosil® 1085 der Firma Solvay) als auch hoch dispergierbare Kieselsäuren, so genannte HD-Kieselsäuren (z. B. Zeosil® 1165 MP der Firma Solvay) verwendet werden.
• Ferner ist ein Gemisch der genannten weiteren Füllstoffe denkbar und bevorzugt, wie insbesondere wenigstens ein Industrieruß in Kombination mit wenigstens einer Kieselsäure, wobei sich ebenfalls die genannten Vorteile ergeben.
• Die Menge des wenigstens einen weiteren Füllstoffs beträgt gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 9 Gew.-%, beispielsweise 6 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Dichtmittel.
• Das Dichtmittel enthält gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 9 Gew.-%, beispielsweise 6 Gew.-%, wenigstens eines Füllstoffs, welcher ausgewählt ist aus Rußen und Kieselsäuren.
  Durch Füllstoffe wie Ruße und/oder Kieselsäuren wird das Dichtmittel verstärkt, insbesondere bei geringen Dehnungen. Ferner weist es eine hohe Temperaturstabilität des Netzwerkes auf.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist kein weiterer Füllstoff, d. h. 0 Gew.-% weiterer Füllstoff enthalten.
• Das Dichtmittel enthält gemäß vorteilhafter Ausführungsformen wenigstens einen Klebrigmacher, und zwar insbesondere für den Fall, dass das Dichtmittel nicht bereits aufgrund der enthaltenen Bestandteile, insbesondere der Polymere eine ausreichende Klebrigkeit aufweist. Unter „Klebrigmacher“ wird prinzipiell jede Substanz verstanden, die die Klebrigkeit des Dichtmittels erhöht.
• Die Menge des wenigstens einen Klebrigmachers beträgt bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 3,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Dichtmittel.
  Mit derartigen bevorzugten und besonders bevorzugten Mengen werden die Klebrigkeit und die Viskosität des Dichtmittels weiter optimiert.
• Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich bei dem Klebrigmacher um wenigstens ein Kohlenwasserstoffharz.
• Dem Fachmann ist klar, dass Kohlenwasserstoffharze Polymere sind, die aus Monomeren aufgebaut sind, wobei das Kohlenwasserstoffharz durch die Verknüpfung der Monomere zueinander formal aus Derivaten der Monomere aufgebaut ist.
  Der Begriff „Kohlenwasserstoffharze“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Anmeldung Harze, die Kohlenstoffatome und Wasserstoffatome aufweisen sowie optional Heteroatome, wie insbesondere Sauerstoffatome, aufweisen können.
• Das Kohlenwasserstoffharz kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein. Unter Homopolymer wird in der vorliegenden Anmeldung ein Polymer verstanden, welches gemäß Römpp Online (Auszug vom 02.01.2017, letzte Aktualisierung des Artikels August 2008) „aus Monomeren nur einer Art entstanden ist“.
  Unter Copolymer wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polymer verstanden, welches aus mehreren, d.h. zwei oder mehr, verschiedenen Monomeren aufgebaut ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Kohlenwasserstoffharz daher z.B. auch ein Copolymer aus drei verschiedenen Monomeren sein.
• Bei den Monomeren kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Monomere von Kohlenwasserstoffharzen handeln, wie aliphatische Monomere, insbesondere aliphatische C₅-Monomere, weitere ungesättigte Verbindungen, die kationisch polymerisiert werden können, enthaltend Aromaten und/oder Terpene und/oder Alkene und/oder Cycloalkene.
  Bevorzugte Monomere sind insbesondere C₅ und C₉-Monomere.
• Bei den Aromaten (aromatische Monomere) kann es sich beispielsweise um alpha-Methylstyrol und/oder Styrol und/oder Vinyltoluol und/oder Inden und/oder Cumaron und/oder Methylinden und/oder Methylcumaron und/oder Phenol handeln. Bevorzugt handelt es sich bei den aromatischen Monomeren um alpha-Methylstyrol und/oder Styrol und/oder Vinyltoluol und/oder Inden und/oder Cumaron und/oder Methylinden und/oder Methylcumaron.
• Gemäß Römpp Online ist der Begriff „Olefine“ die „Gruppenbezeichnung für acyclische und cyclische aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren reaktiven C=C-Doppelbindungen im Molekül, die heute besser als Alkene bzw. Cycloalkene bezeichnet werden, in weiterem Sinne auch Bezeichnung für deren substituierte Derivate....“ Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden daher ungesättigte Terpene, Alkene und Cycloalkene unter den Oberbegriff Olefine zusammengefasst.
  Bei den Alkenen kann es sich beispielsweise um 1-Buten und/oder 2-Buten und/oder Butadien handeln.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kohlenwasserstoffharz um wenigstens ein aliphatisches Harz, also ein Harz welches keine aromatischen Ringsysteme enthält. Ein derartiges Harz besteht zu 100 Gew.-% aus aliphatischen Monomeren bzw. dessen Derivaten.
  Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Harz zu 10 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 99 Gew.-%, aus aliphatischen und zu 1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 30 Gew.-% aus aromatischen Monomeren.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kohlenwasserstoffharz um wenigstens ein Harz, welches wenigstens aus C₅-Monomeren aufgebaut ist und dem Fachmann als sogenanntes Cs-Harz bekannt ist. Hiermit werden besonders gute Eigenschaften des Dichtmittels, insbesondere ein optimiertes Fließverhalten bei gleichzeitig guter Klebrigkeit, erzielt.
• Bei den aliphatischen Cs-Monomeren kann es sich um Monomere der C₅-Erdölfraktion, z.B. Isopren, und/oder Monomere der Terpene und/oder Cycloolefine und/oder Olefine, wie z.B. Penten, handeln. Unter C₅ ist zu verstehen, dass diese Monomere aus fünf Kohlenstoffatomen aufgebaut sind.
  Ferner ist dem Fachmann bekannt, dass die Cs-Erdölfraktion außer aliphatischen Monomeren mit fünf Kohlenstoffatomen andere aliphatische Monomere (Bausteine) mit z.B. vier, also C₄-Monomere, oder sechs Kohlenstoffatomen, C₆-Monomere, enthalten kann.
• Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung enthält das Dichtmittel 0,5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 3,5 Gew.-%, wenigstens eines Kohlenwasserstoffharzes als Klebrigmacher.
  Mit derartigen bevorzugten und besonders bevorzugten Mengen an Kohlenwasserstoffharz(en) werden die Klebrigkeit und die Viskosität des Dichtmittels weiter optimiert.
• Gemäß vorteilhafter und beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung enthält das Dichtmittel folgende Bestandteile in folgenden Mengen:
• - 0,2 bis 10 Gew.-% der magnetischen Partikel und
• - 50 bis 75 Gew.-% wenigstes eines Polyolefins, bevorzugt wenigstens eines Polybutens,
• - 2,0 bis 3,5 Gew.-% wenigstens eines Klebrigmachers und
• - 9,0 bis 15 Gew.-% wenigstens eines Kautschuks und
• - 5,0 bis 9 Gew.-% wenigstens eines Füllstoffs und
• - 0,4 bis 1,2 Gew.-% wenigstens eines Vernetzers und
• - 0,5 bis 1,2 Gew.-% wenigstens eines Vernetzungsinitiators.
• Die Angaben in Gew.-% beziehen sich jeweils auf die Gesamtmenge an Dichtmittel.
• Das Dichtmittel wird insbesondere durch - bevorzugt intensives - Vermischen der Substanzen hergestellt, wobei dies in einer oder mehreren Mischstufen erfolgen kann wobei die magnetischen Partikel in einer möglichen Vorstufe des Dichtmittels eingemischt werden. Hierbei können die dem Fachmann bekannten Mischvorrichtungen, wie Innenmischer und/oder Extruder, verwendet werden. Auch die Mischdauer und Mischtemperatur können je nach Zusammensetzung und Viskosität des Dichtmittels eingestellt werden.
  Beispielsweise kann das Dichtmittel auch in einem Extruder, bevorzugt einem Doppelschneckenextruder, hergestellt werden.
• Ferner ist es denkbar, dass das Dichtmittel zur - bevorzugt zwischenzeitlichen - Verringerung der Viskosität unter Zuhilfenahme von Lösungsmitteln gemischt wird.
• Das Dichtmittel kann auf jede dem Fachmann bekannte Weise auf die Reifeninnenfläche, insbesondere der dem Laufstreifen gegenüberliegenden Fläche aufgebracht werden.
  Bevorzugt wird es durch Aufsprühen oder mit einer Hochdruckpumpe aufgebracht.
• Das Dichtmittel wird bevorzugt je nach Ausführungsform mit einer Schichtdicke (in radialer Richtung) von 0,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 mm ganz besonders bevorzugt 1 bis 5 mm, aufgetragen, wobei sich in axialer Richtung herstellungsbedingte Schwankungen ergeben können. Das Dichtmittel kann dabei vollflächig oder nur in bestimmten Bereichen aufgebracht werden. Bevorzugt wird es an der dem Laufstreifen gegenüberliegenden Innenfläche vollflächig aufgebracht, um über den gesamten Laufstreifenbereich eine Abdeckung mit Dichtmittel im Reifeninneren zu sicher zu stellen.
• Bei dem Geräuschabsorber kann es sich prinzipiell um jedes Element oder jede Kombination von Elementen handeln, welches bzw. welche in einem Fahrzeugluftreifen auf seiner Innenfläche durch Haftung angebracht werden kann/können und welches/welche die Geräuschemission des Reifens im Fahrbetrieb reduziert/reduzieren.
  Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Geräuschabsorber wenigstens ein poröses Dämpfungselement. Poröse Materialien weisen insbesondere den Vorteil auf, dass sie neben der Geräuschabsorption zugleich ein nicht zu hohes Eigengewicht in den Reifen einbringen, sodass die Rollwiderstandseigenschaften des Reifens nicht unnötig verschlechtert werden.
  Das poröse Material, aus dem das Dämpfungselement ausgebildet ist, ist beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Polyurethan, insbesondere Polyurethanschäume auf einer Polyetherbasis und/oder Polyurethanschäume auf einer Polyesterbasis mit einer Dichte von 18 bis 300 kg/m³, bevorzugt 30 bis 35 kg/m³, und einer Härte von 6,5 kilo-pascal, Polyester mit einer Dichte von 18 bis 300 kg/m³ bevorzugt 30 bis 35 kg/m³, und einer Härte von 6,5 kilo-pascal, Polyether, sowie beliebige poröse, schallabsorbierende Materialienmischungen, wie beispielsweise Glas- oder Steinwolle, Schlingenware oder Hochflor oder Vliesmaterialien oder Kork. Weitere mögliche poröse Materialien, die sich für die Nutzung als Dämpfungselement eignen, sind beispielsweise ein Melaminharzschaum oder ein Bauschaum.
• Besonders bevorzugt umfasst der Geräuschabsorber, bevorzugt wenigstens ein poröses Dämpfungselement, wenigstens ein Polyurethan. Polyurethan ist aufgrund seiner spezifischen Dichte und sonstigen Materialbeschaffenheit sowie Verfügbarkeit besonders geeignet.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das poröse Dämpfungselement ein in Umlaufrichtung geschlossener oder geöffneter schallabsorbierender Schaumstoffring. Dieser sorgt für eine gleichmäßige Schallabsorption und der Reifen behält seine Gleichförmigkeit. Der Ring kann dabei in Umlaufrichtung geschlossen sein oder in geöffneter Form als Streifen vorliegen, wobei sich die Enden des Streifens berühren können aber nicht müssen oder aber auch überlappen können.
  Der Schaumstoff des Schaumstoffringes ist bevorzugt ein offenzelliger Schaumstoff, da dieser am besten dazu geeignet ist, Schall zu absorbieren.
• Besonderes bevorzugt ist der Geräuschabsorber ein geschlossener schallabsorbierender Schaumstoffring aus Polyurethan, dabei besonders bevorzugt ein Polyurethanschaum auf Polyetherbasis.
  Derartige Schäume sind dem Fachmann bekannt.
• Darüber hinaus kann der Geräuschabsorber bzw. die Geräuschabsorber eine beliebige Form aufweisen, wie. z.B. einzelne Elemente in Form von Blöcken, Streifen oder ähnlichem, die beliebig miteinander kombiniert werden können.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der wenigstens eine Geräuschabsorber mit einer Schicht umfassend Poren beschichtet, wobei die Poren eine durchschnittliche Porengröße von 5 bis 30 µm aufweisen.
  Die Porengröße wird mittels Quecksilber-Porosimetrie bestimmt, wie beispielsweise für die akustischen Schäume der Firma Metzeler (s. unten) angegeben.
  Durch die poröse Schicht ergeben sich aufgrund der vergleichsweise großen Oberfläche eine verbesserte Anhaftung des Dichtmittels an den Geräuschabsorber.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der wenigstens eine Geräuschabsorber eine Oberfläche mit einer Rauheit auf, wobei die Oberflächenrauheit mittels AFM (Atomkraftmikroskop engl. atomic/scanning force microscope oder Rasterkraftmikroskop) bestimmt wird und die rauhe Oberfläche Erhebungen mit einer Höhe von mehr als 15 nm aufweist.
  Hierdurch wird die Oberfläche des Geräuschabsorbers erhöht, sodass sich eine bessere Anhaftung über das Dichtmittel ergibt.
• Geeignet sind beispielsweise Schäume, die eine derartige Porengröße und/oder Oberfläche aufweisen oder entsprechend mit einer Schicht beschichtet sind, wie beispielsweise METZONOR® Acoustic Foams der Firma Metzeler, beispielsweise ein Schaum des Typs Classic oder Micro, welcher einen Schaumgrundkörper und eine Polyurethanhaut mit 25 µm großen Poren umfasst.
• Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens ist in 1 gezeigt.
• In 1 ist ein Querschnitt durch einen PKW-Radialreifen dargestellt, welcher einen profilierten Laufstreifen 1, Seitenwände 2, Wulstbereiche 3, Wulstkerne 4 sowie einen mehrlagigen Gürtelverband 5 und eine Karkasseinlage 6 aufweist. An seiner inneren Fläche ist der Reifen mit einer Innenschicht 7 aus einer luftdicht ausgeführten Gummimischung bedeckt. An der dem Laufstreifen 1 gegenüberliegenden inneren Oberfläche der Innenschicht 7 ist nachträglich (beim fertigen Reifen) ein Dichtmittel 8 aufgebracht.
• Das Dichtmittel 8 besteht gemäß einem ersten Beispiel aus folgenden Substanzen:
• - 9,0 Gew.-% magnetische Partikel, MagniF der Firma LKAB Minerals mit einer Dichte von 5,2g/cm³, und
• - 70 Gew.-% Polybuten mit einem Mn von 1300 g/mol, und
• - 3,0 Gew.-% aliphatisches Kohlenwasserstoffharz (Cs-Harz) und
• - 10 Gew.-% Butylkautschuk und
• - 6,0 Gew.-% Ruß N326 als Füllstoff und
• - 1,0 Gew.-% wenigstens eines Vernetzers und
• - 1,0 Gew.-% wenigstens eines Vernetzungsinitiators.
• Dieses Dichtmittel weist somit magnetische Partikel auf, wodurch ein Ausfließen des Dichtmittels im Pannenfall auch nach einem zufälligen Entfernen des Einstichobjektes vermieden wird. Es ist ferner hinsichtlich Verarbeitbarkeit, Fließverhalten und Ortsfestigkeit optimiert. Es weist zudem aufgrund der Zusammensetzung eine optimale Klebrigkeit auf.
• Am Dichtmittel 8 haftet ein schallabsorbierender Schaumstoffring als Geräuschabsorber 9, welcher unmittelbar nach dem Aufbringen des Dichtmittels 8 aufgepresst wird, wie nachfolgend beschrieben wird. Der schallabsorbierende Schaumstoffring ist bezüglich seiner schallabsorbierenden Eigenschaften auf die Reifenhohlraumfrequenz abgestimmt. Der Geräuschabsorber 9 in Form eines Schaumstoffrings weist beispielsweise hier einen etwa langgestreckt dreieckförmigen, bezüglich des Reifenäquators symmetrischen Querschnitt auf. Der Schaumstoff des Schaumstoffringes ist beispielsweise ein METZONOR® Acoustic Foam des Typs Classic, welcher einen Schaumgrundkörper und eine Polyurethanhaut mit 25 µm großen Poren umfasst. Hierdurch weist der Geräuschabsorber eine optimale Oberfläche für die Anhaftung über das Dichtmittel an die Reifeninnenseite auf.
• Das Dichtmittel wird, beispielsweise durch Aufsprühen, derart eingebracht, dass es zumindest die dem Laufstreifen 1 gegenüberliegende innere Oberfläche bedeckt. Zur optimalen Verteilung des Dichtmittels an der Innenfläche kann der Reifen in Rotation versetzt werden. Das Dichtmittel wird gemäß diesem Beispiel in einer solchen Menge eingebracht, dass die Dicke bzw. Schichtdicke des Dichtmittels von 0,5 mm bis 5 mm, beispielsweise 2 mm, beträgt. Zumindest unmittelbar nach dem Aufbringen soll das Dichtmittel relativ flüssig sein, um eine optimale Verteilung des Dichtmittels über die Oberfläche zu erreichen und zudem klebrig sein. Zu diesem Zeitpunkt wird der vorgefertigte Schaumstoffring in das Innere des Reifens eingebracht und angedrückt. Nach dem Einbringen haftet der Schaumstoffring an dem elastisch deformierbaren, aber weitestgehend ortsfest verbleibenden Dichtmittel 8.
• Bezugszeichenliste

1

Laufstreifen

2

Seitenwand

3

Wulstbereich

4

Wulstkern

5

Gürtelverband

6

Karkasseinlage

7

Innenschicht

8

Dichtmittel

9

Geräuschabsorber

rR

radiale Richtung (in Pfeilrichtung von radial innen nach radial außen)

aR

axiale Richtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102007028932 A1 [0002]
• WO 2015149959 A1 [0002]

Claims (10)

1. Fahrzeugluftreifen mit wenigstens einem in seinem Inneren an der dem Laufstreifen (1) gegenüberliegenden Innenfläche haftend angebrachten Geräuschabsorber (9), wobei der wenigstens eine Geräuschabsorber (9) an einem Dichtmittel (8) haftet, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel 0,2 bis 10 Gew.-% magnetische Partikel enthält.
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel wenigstens ein Vulkanisationssystem enthält.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisationssystem wenigstens einen Vernetzer und wenigstens einen Vernetzungsinitiator umfasst.
4. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vernetzer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus, Polymethylolharz und Divinylbenzol und Chinonen.
5. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vernetzungsinitiator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bleioxid und anderen Metalloxide und peroxidischen Verbindungen.
6. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel wenigstens ein Material umfassen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus a) ferromagnetischen Metallen, wie beispielsweise Eisen, Nickel, Cobalt, Strontium, Barium und Gadolinium, und b) deren Verbindungen, wie insbesondere Eisenverbindungen, insbesondere Eisenoxiden, wie beispielsweise Magnetit (Fe₃O₄) oder Ferriten und c) magnetischen Legierungen, wie insbesondere Neodym-Legierungen wie eine Legierung aus Neodym, Eisen und Bor oder Legierungen umfassend Eisen, Nickel und Cobalt.
7. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel auf der Vernetzung wenigstens eines Kautschuks und/oder wenigstens eines Polyolefins basiert.
8. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel folgende Bestandteile in folgenden Mengen enthält: - 0,2 bis 10 Gew.-% der magnetischen Partikel und - 50 bis 75 Gew.-% wenigstes eines Polyolefins, bevorzugt wenigstens eines Polybutens, und - 2,0 bis 3,5 Gew.-% wenigstens eines Klebrigmachers und - 9,0 bis 15 Gew.-% wenigstens eines Kautschuks und - 5,0 bis 9 Gew.-% wenigstens eines Füllstoffs und - 0,4 bis 1,2 Gew.-% wenigstens eines Vernetzers und - 0,5 bis 1,2 Gew.-% wenigstens eines Vernetzungsinitiators.
9. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Geräuschabsorber (9) wenigstens ein poröses Dämpfungselement ist, der bevorzugt wenigstens ein Polyurethan umfasst.
10. Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Dichtmittel wenigstens 5 Gew.-% magnetische Partikel mit einer Dichte von größer oder gleich 5 g/cm³ enthalten sind.

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