DE19601058C1 - Kostengünstige, schwer entflammbare Polyurethan-Reifenfüllmasse, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verfahren zur Herstellung einer Reifenfüllung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine hoch belastbare, schwer entflammbare und kostengünstige Reifenfüllmasse auf Polyurethan-Basis und ein Verfahren zur ihrer Herstellung, die sich von den herkömmlichen Reifenfüllmassen durch einen extrem hohen Wassergehalt unterscheidet, welcher dem Produkt ohne weiteren Zusatz von herkömmlichen Flammschutzmitteln eine signifikante Brandresistenz verleiht.

Die Herstellung von Polyurethan-Reifenfüllmassen und die Füllung von Fahrzeugreifen mit diesen ist bekannt und wird seit geraumer Zeit mit dem Ziel eines dauerhaften Pannenschutzes für off-road-Großraumreifen praktiziert. So werden nach DE-PS 24 48 663 und DE-PS 38 15 856 solche Reifen über eine spezielle Füllvorrichtung mit einem aus zwei Komponenten bestehenden und kurz vor dem Eintritt in den Reifen zu vermischenden Polyurethan-System vollständig ausgefüllt und durch die nachfolgend ablaufende Polyurethan-Reaktion zwischen den reaktive Wasserstoffatome tragenden Verbindungen der einen Komponente mit den Isocyanatgruppen tragenden Verbindungen der anderen Komponente unter Erhärtung der Masse in einen pannensicheren Status überführt.

Infolge der guten mechanischen Eigenschaften eines solchen klassischen Polyurethan- Elastomers hält dieser Pannenschutz ohne Beeinträchtigung der Fahreigenschaften im Vergleich zum luftgefüllten Reifen sehr lange an.

So erhält man nach DE 30 21 946 A1 (1) aus den üblichen Polyurethan-Einsatzstoffen, wie Polyetherpolyolen, aromatischen Diisocyanaten und Kettenverlängerern, in Gegenwart eines Katalysators, bei Verwendung von bis zu 3 Gew.-% Wasser stabile, blasenhaltige Reifenfüllmassen, deren durch Kohlendioxid erzeugten Hohlräumen eine Feder - sowie Schutzwirkung gegen Überhitzung zugeschrieben wird.

Nach US 46 83 929 (2) und nach US 44 16 844 (3) werden kompakte, aber blasenfreie Polyurethan-Reifenfüllmassen, ebenfalls aus den gängigen Polyurethan- Einsatzstoffen, wie Polyetherpolyolen, aromatischen Diisocyanaten und Kettenverlängerern, in Gegenwart, eines Katalysators, bei Verwendung von bis zu 0,6 Gew.-% Wasser hergestellt, wobei das entstehende Kohlendioxid einerseits in dem ölgefüllten Reaktionsprodukt gelöst und andererseits in anorganische Carbonate umgewandelt wird.

Der Nachteil dieser Reifenfüllmassen besteht in den hohen Materialkosten und in ihrer Brennbarkeit, so daß ihre Anwendung in sensiblen, brandgefährdeten Einsatzbereichen nicht in Betracht kommt.

Eine Verbesserung der Brandresistenz mit den herkömmlichen, Chlor und/oder Phosphor enthaltenden, Flammschutzmitteln ist möglich, verteuert die Füllmasse aber enorm und verschlechtert zudem infolge der weichmachenden Wirkung der Flammschutzmittel die mechanischen Eigenschaften drastisch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu überwinden.

Der Weg zur Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschrieben, wobei die Unteransprüche bevorzugte Ausgestaltungsmerkmale betreffen.

Die vorliegende Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, daß Polyurethan-Reifenfüllmassen mit hyperäquivalenten Wasseranteilen den klassischen Polyurethanelastomer-Reifenfüllmassen hinsichtlich ihrer physikalisch- mechanischen Eigenschaften mindestens ebenbürtig, tatsächlich aber überlegen und dazu wesentlich kostengünstiger als jene sind. Außerdem verhilft der hohe Wasseranteil des ausreagierten Polymers diesem zu einer erstaunlichen Flammbeständigkeit, die bei dem klassischen Polymer nicht bzw. nur durch zusätzlichen, kostenintensiven Aufwand bei gleichzeitigem Abfall der physikalisch-mechanischen Eigenschaften zu erreichen ist.

Polyurethane mit einem überäquivalenten Wasseranteil erscheinen auf den ersten Blick als chemisch paradox, wenn man das niedrige Äquivalentgewicht des Wassers, bezogen auf eine Isocyanatgruppe betrachtet. Deshalb enthalten die klassischen Polyurethanelastomere in ihren Rezepturen maximal 1 Gew.-% Wasser in der Komponente A, um die Ausbildung von Hartsegmenten in der Polymermatrix zu gewährleisten. Höhere Wasseranteile führen zu vermehrter Kohlendioxid-Bildung und damit zu störenden Blasen im Elastomer.

Der extrem hohe Wassergehalt der vorliegenden Erfindung ist nur möglich, weil der größte Teil des Wassers latent gebunden und damit der Reaktion mit dem Isocyanat entzogen wird, bis die organischen Zusätze der Komponente A in Form von Polyetheralkoholen und Aminen mit den Isocyanatgruppen reagiert haben. Das überschüssige Wasser ist danach in der Polymermatrix eingeschlossen und bleibt dies auch bei mechanischer Belastung, z. B. bei der Walkarbeit des gefüllten Reifens. Die bei jeder Polyrethan-Reaktion stattfindenden Nebenreaktion der Kohlendioxid-Bildung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend unterdrückt, so daß sich im Reifen ein hohlraumfreies, schnittfestes, trockenes Material mit hervorragenden physikalisch-mechanischen Eigenschaften sowie geringer Entflammbarkeit ausbilden kann.

Die Zusätze zur Komponente A bestehen in einer ausgewogenen Kombination anorganischer und organischer Verbindungen, die in Wasser ganz oder teilweise löslich und/oder quellfähig sind. Dabei werden die Zusatzstoffe so kombiniert, daß die Kohlendioxidbildung bei der nachfolgenden Polyurethan-Reaktion minimiert und das dennoch gebildete Gas chemisch umgewandelt und/oder physikalisch fixiert wird. Durch die Auswahl und Kombination der Zusätze kann außerdem die Reaktivität des Polyurethansystems gesteuert werden, indem man die unterschiedliche Basizität der anorganischen Verbindungen und der Aminogruppen tragenden organischen Verbindungen ausnutzt.

Die anorganischen Zusätze bestehen vorwiegend aus Magnesiumoxid, Magnesiumchlorid, Calciumhydroxid, Calciumchlorid oder statt dieser Verbindungen aus dem sehr gut wasserlöslichen Bariumhydroxid.

Der wichtigste organische Zusatz ist ein wasserlösliches Cellulose-Derivat, wie es aus der Reaktion von Cellulose mit Propylenoxid erhalten wird.

Die dabei entstehende Hydroxypropylcellulose ist ein Produkt mit variablen Quelleigenschaften.

Handelsübliche Sorten sind z. B. Methocel J 5 MS, Methocel J 75 MS der Fa. Dow Chemical oder Celacol der Fa. Worlee Chemie. Die organischen Zusätze bestehen weiterhin aus den bekannten Polyetheralkoholen auf Basis Glycerin, Trimethylolpropan und Alkylenoxiden, wie sie üblicherweise in der Polyurethan- Chemie eingesetzt werden, weiterhin aus stickstoffhaltigen, kurzkettigen Polyetheralkoholen und aminterminierten Polypropylenglykolen und/oder Aminoalkoholen sowie Alkylsulfonaten und silikonhaltigen Entschäumern. Es werden handelsübliche Polyätheralkohole vom Desmocast- und/oder Desmophentyp der Fa. Bayer, Lupranole der Fa. BASF oder Voranole der Fa. Dow Chemical verwendet. Handelsübliche Alkylsulfonate sind z. B. Dowfax-Typen der Fa. Dow Chemical oder Linda neutral der Linda Waschmittel GmbH. Als silikonhaltige Entschäumer werden Tegosipon N der Fa. Goldschmidt, Silicex-Typen von Rhône Poulenc oder Antaphron-Typen von CW Nünchritz eingesetzt.

Als stickstoffhaltige kurzkettige Polyetheralkohole werden z. B. die Arcol-Typen der Fa. ARCO eingesetzt. Aminterminierte Polypropylenglykole sind die Jeffamine der Fa. Huntsman.

Die Summe der anorganischen und organischen Zusatzstoffe in der Komponente A beträgt maximal 11 Gew.-%. Damit besteht die Komponente A zu mindestens 89 Gew.-% aus Wasser.

Im Gegensatz zur Komponente A hat die Komponente B den typischen Polyurethan- Charakter. Die reaktive Substanz ist das Isocyanat, wobei alle in der Polyurethan- Chemie üblichen Verbindungen dieser Stoffklasse geeignet sind. Vorzugsweise werden 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat in seinen handelsüblichen Sorten und die üblichen Isomerengemische des Toluylendiisocyanats verwendet, z. B. Lupranat MM 103, Desmodur T 80, Desmodur 44 MS oder Desmodur CD der Firmen BASF bzw. Bayer.

Die B-Komponente besteht in einem Quasi-Prepolymer aus einem oder mehreren Polyetheralkoholen und einem oder mehreren der beschriebenen Isocyanate im Überschuß sowie einem oder mehreren funktionslosen Weichmachern.

Als Weichmacher werden vorzugsweise stark aromatenhaltige Mineralöle, wie Dealen D 7, Dealen D 25, Dealen D 27 der Fa. DEA oder Enerdex 81 der Fa. BP oder Califlux der Fa. WITCO, Halogenalkane, wie die Cereclor-Typen der Fa. ICI, Alkylbenzole (C₈ bis C₁₇), wie die Marlican-Typen der Fa. Hüls, und/oder Esterweichmacher vom Phthalat-Typ, wie die Palatinole der Fa. BASF und die Vestinole der Fa. Hüls, verwendet.

Die B-Komponente enthält 5 bis 35 Gew.-% zumindest einer isocyanathaltigen Verbindung, 5 bis 30 Gew.-% zumindest einer hydroxylgruppenhaltigen Verbindung und 30 bis 70 Gew.-% nichtreaktive Zusatzstoffe mit Weichmacherfunktion. Die Komponente A wird in drei Stufen hergestellt, indem das Cellulosederivat mit ca. der Hälfte der erfindungsgemäßen Wassermenge angequollen wird, während alle anorganischen Zusätze parallel dazu in der zweiten Wasserhälfte gelöst bzw. angelöst werden.

Sobald die Cellulose/Wassermischung einen dynamischen Viskositätswert von ca. 500 bis 1200, vorzugsweise 700 bis 1000 mPa · s, bei 20°C erreicht hat, werden beide wäßrigen, Komponentenbestandteile vereinigt und danach mit den restlichen organischen Bestandteilen versetzt. Auf diese Weise erhält man eine standfeste, sedimentationsfreie, hitze- und kältebeständige Komponente A mit nicht-Newtonschen Charakter, deren dynamische Viskosität bei 20°C sich nach 24 Stunden zwischen 800 und 1500 mPa · s einstellt.

Da die Viskosität der Komponente B bei 20°C aufgrund ihrer Zusammensetzung 300 bis maximal 900 mPa · s erreicht, ist das Viskositätsverhältnis der Komponenten A zu B in jedem Fall < 1, was für die Herstellung einer homogenen Mischung beider Komponenten von großer Bedeutung ist.

Für die Reaktion der beiden Komponenten ist kein Katalysator erforderlich, da der pH-Wert der Komponente A < 7 ist und somit eine zügige Polyurethan-Reaktion ermöglicht.

Die Vermischung der Komponenten A und B erfolgt unmittelbar vor der Befüllung des Reifens in einem statischen oder dynamischen Mischer, wobei die mittlere Verweilzeit bevorzugt 30 bis 120, insbesondere 50 bis 70 Sekunden beträgt.

Die Aushärtung der Reifenfüllmasse ist nach 8 bis 10 Stunden abgeschlossen. Die Befüllung des Reifens erfolgt auf übliche und dem Stand der Technik gemäße Weise, indem die kurz zuvor hergestellte Mischung aus Komponente A und Komponente B mittels Pumpendruck über einen auf das Lufteinlaßventil gestülpten Füllstock in den Reifen gepreßt wird, der zur Entlüftung gegenüber dem Einlaßventil angestochen worden ist. Wenn das Füllprodukt aus der Entlüftungsöffnung heraustritt, ist der Reifen gefüllt. Das Entlüftungsloch wird mit einer Schraube verschlossen. Dann wird noch etwas Produkt mittels Pumpendruck nachdosiert, wobei sich die Reifendecke spannt. Eventuell vorhandene Hohlräume oder Gasblasen werden dabei ausgefüllt bzw. zerteilt. Der Füllprozeß wird bei Erreichen eines vorher festgelegten, an einem eigens dafür angebrachten Manometer ablesbaren, Fülldruck beendet, indem der Füllstock abgezogen und das Lufteinlaßventil verschlossen wird. Der gefüllte Reifen wird über Nacht bei einer Temperatur von 20 bis 25°C der Aushärtung überlassen und kann danach montiert und belastet werden.

Die Füllmasse zeichnet sich durch hervorragende chemische und physikalisch- mechanische Eigenschaften aus.

So hat sie eine sehr gute Brandresistenz und hohe Festigkeitsmerkmale. Hervorzuheben sind die Kälteeigenschaften des Materials.

Entgegen den Erwartungen sind dessen mechanische Eigenschaften bei Temperaturen < 0°C noch deutlich besser als bei Normaltemperatur, wodurch es für einen Einsatz in kalten Zonen besonders prädestiniert ist.

Allgemeines Herstellungsbeispiel

Für die erfindungsgemäße Reifenfüllmasse werden zunächst die Komponente A und B getrennt voneinander durch innige Vermischung ihrer jeweiligen Bestandteile hergestellt, wobei die Komponente A drei Stufen durchläuft:

• - Anquellen der Cellulose in ca. 50% der Gesamtwassermenge, bis eine Viskosität von ca. 800 m Pa · s bei 20°C erreicht ist.
• - Anlösen der anorganischen Verbindungen in der restlichen Wassermenge,
• - Vereinigung beider Teile und Zugabe der restlichen organischen Bestandteile.

Die Komponente B wird durch Zusammengeben aller Bestandteile unter Rühren hergestellt. Die Komponente A wird durch ihre Viskosität und ihren pH-Wert, die Komponente B durch ihre Viskosität und ihren NCO-Gehalt charakterisiert. Die Vermischung der Komponenten erfolgt durch Gegeneinanderführen der Produktströme in einem statischen Mischer oder durch Rühren in einem dynamischen Mischer, wobei die Verweilzeit ca. 60 Sekunden beträgt und anschließend sofort die Befüllung des Reifens auf die übliche Weise vorgenommen wird. An einer zwischen dem Mischer und dem Reifenfüllventil abgenommene Probe wird die Reaktion der beiden Komponenten durch Messung der stetig anwachsenden Viskosität bestimmt.

Die Zeitspanne bis zum Erreichen der Viskosität von 10 000 mPa · s bei 20°C wird dabei als Topfzeit bezeichnet und stellt ein Maß für die Verarbeitbarkeit dar. Nach 6 bis 8 Stunden ist das Reaktionsprodukt hinreichend vernetzt und durchgehärtet. Es kann die Shore A-Härte nach DIN 53 505 gemessen werden. Zwischen dem Mischer und dem Reifenfüllventil werden außerdem Proben für die Herstellung von Prüfplatten abgenommen. An daraus geschnittenen Prüfkörpern werden die Zugfestigkeit und die Dehnung nach DIN 53 504 sowie der Weiterreißwiderstand nach DIN 53 515 bestimmt. Eine weitere, zwischen dem Mischer und dem Reifenfüllventil abgenommene Probe wird für die Herstellung eines Brandtestkörpers, Abmaße 250 × 120 × 60 mm, verwendet. Die Flammbeständigkeit wird durch 7 Minuten Direktbeflammung der frei aufgehängten Probe, Flammentemperatur 700 bis 750°C, getestet, indem die Zeit bis zur ersten Brandreaktion und bis zum Verlöschen der Flamme bestimmt wurde. Es wurde folgende Einteilung getroffen:

Entflammung nach 2 Minuten Flammenkontakt und gleichmäßiges Abbrennen
brennbar
Entflammung nach 4 Minuten Flammenkontakt und Selbstverlöschen nach 1 Minute Brenndauer	schwer entflammbar
keine Entflammung	unbrennbar

Die Ausführungsbeispiele 1 bis 7 beschreiben die labormäßige Herstellung und Prüfung des Reifenfüllmaterials bei weitgehender Simulierung des Füllprozesses. Das Ausführungsbeispiel 8 beschreibt die Herstellung und Verfüllung der Reifenfüllmasse.

Das Vergleichsbeispiel beschreibt eine herkömmliche Polyurethan-Reifenfüllmasse, ihre Herstellung und ihre Eigenschaften.

Bei den folgenden Ausführungsbeispielen werden die nachfolgenden aufgeführten Abkürzungen verwendet:

MM
- Molmasse
PPET	- Polyetheralkohol auf Basis Glycerin oder Trimethylolpropan, Propylenoxid und Ethylenoxid (Polyoxypropylenethylentriol), (z. B. Lupranol 2040® oder Desmocast 8901 Y®)
EDA-Polyol	- Polyetheralkohol auf Basis Ethylendiamin und Propylenoxid, (z. B. Arcol 3420® oder Arcol 3450®)
4,4′-MDI	- 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat, z. B. (Lupranat MM 103® oder Desmodur CD®)
PPG 400	- Polyetheralkohol auf Basis Ethylenglykol und Propylenoxid, MM 400 (z. B. Voranol 400® oder Desmophen 4000 Z®)
TDI	- 2,4-/2,6-Toluylendiisocyanat, (z. B. Desmodur T80®)
PPG-Diamin	- aminterminiertes Polypropylenglykol, (z. B. Jeffamine D 230® oder Jeffamine D 400®)
PPG 2000	- Polyetheralkohol auf Basis Ethylenglykol und Propylenoxid, MM 2000 (z. B. Desmophen 3600 Z® oder Arcol 1020®)
PPEG	- Polyetheralkohol auf Basis Ethylenglykol, Propylenoxid und Ethylenoxid, (z. B. Arcol 1061®)

Ausführungsbeispiel 1

Nach der unter dem allgemeinen Herstellungsbeispiel beschriebenen Methode werden 400 Gramm Komponente A und 400 Gramm Komponente B hergestellt, miteinander zur Reaktion gebracht und danach folgende Eigenschaften gemessen:

Komponente A
Hydroxypropylcellulose (z. B. Methocel J75 MS®)|5,6 g
Wasser	200,0 g
Magnesiumoxid	4,0 g
Calciumchlorid	1,0 g
Wasser	186,52 g
PPG-Diamin, MM 200	2,0 g
Na-Alkylsulfonat (z. B. Linda neutral®)	0,8 g
Methylpolysiloxan (z. B. Silicex 107 A®)	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	1120
pH-Wert	10,1

Komponente B
PPET, MM 6000|84,0 g
EDA-Polyol, MM 3000	8,0 g
Aromatischer Mineralölextrakt (z. B. BP Enerflex 81®) oder (Dealen D7®)	240,0 g
Diisooctylphthalat (z. B. Palatinol AH®)	8,0 g
Chloralkan (z. B. Cereclor S 52®)	20,0 g
4,4′-MDI	40,0 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	720
NCO-Gehalt [%]	2,8

Komponente A+B
bei Raumtemperatur
Topfzeit [min]:
27
ShA-Härte:	9-10
Zugfestigkeit [kN/m]:	1085
Dehnung [%]:	455
Weiterreißwiderstand [kN/m]:	5,1
Brennbarkeit:	schwer entflammbar bei Schrumpfung des Testkörpers

Ausführungsbeispiel 2

Nach der Methode des allgemeinen Herstellungsbeispiels und analog dem Ausführungsbeispiel 1 werden folgende Komponenten A und B hergestellt, miteinander zur Reaktion gebracht und folgende Eigenschaften gemessen:

Komponente A
Magnesiumoxid|4 g
Magnesiumchlorid	2 g
Calciumchlorid	2 g
Wasser	183,12 g
Hydroxypropylcellulose	2 g
Wasser	200,0 g
PPG 400	4 g
Triisopropanolamin	2 g
Na-Alkylsulfonat	0,8 g
Methylpolysiloxan	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	1260
pH-Wert	9,8

Komponente B
PPET, MM 6000|100,0 g
Aromatischer Mineralölextrakt	242,0 g
Chloralkan	20,0 g
4,4′-MDI, carbodiimidmodifiziert	38,0 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	1090
NCO-Gehalt [%]	2,25

Komponente A+B
bei Raumtemperatur
Topfzeit [min]:
21
ShA-Härte	11-12
Zugfestigkeit [kN/m²]	1120
Dehnung [%]:	314
Weiterreißwiderstand [kN/m]	4,29
Brennbarkeit:	unbrennbar bei Schrumpfung des Testkörpers

Ausführungsbeispiel 3

Nach der Methode des allgemeinen Herstellungsbeispiels und analog dem Ausführungsbeispiel 1 werden folgende Komponenten A und B hergestellt, miteinander zur Reaktion gebracht und folgende Eigenschaften bestimmt:

Komponente A
Magnesiumoxid|3 g
Bariumhydroxidoctahydrat	1 g
Wasser	185,12 g
Hydroxypropylcellulose	4 g
Wasser	200,0 g
PPG 400	4 g
PPET, MM 4000	2 g
Na-Alkylsulfonat	0,8 g
Methylpolysiloxan	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	990
pH-Wert	10

Komponente B
PPET MM 4000|92,0 g
Aromatischer Mineralölextrakt	244,0 g
Alkylbenzol C₈-C₁₇, (z. B. Marlican®)	8,0 g
TDI	36,0 g
Chloralkan	20,0 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	380
NCO-Gehalt [%]	3,78

Komponente A+B

Ausführungsbeispiel 4

Nach der Methode des allgemeinen Herstellungsbeispiels und analog dem Ausführungsbeispiel 1 werden folgende Komponenten A und B hergestellt, miteinander zur Reaktion gebracht und folgende Eigenschaften bestimmt:

Komponente A
Bariumhydroxidoctahydrat|4,0 g
Wasser	185,12 g
Hydroxypropylcellulose	10,0 g
Wasser	200,0 g
Na-Alkylsulfonat	0,8 g
Methylpolysiloxan	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	1310
pH-Wert	10,1

Komponente B
PPET, MM 6000|80,0 g
PPEG, MM 2000	12,0 g
Aromatischer Mineralölextrakt	244,0 g
Diisooctylphthalat	8,0 g
4,4′-MDI, carbodiimidmodifiziert	36,0 g
Chloralkan	20,0 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	610
NCO-Gehalt [%]	2,15

Komponente A+B

Ausführungsbeispiel 5

Nach der Methode des allgemeinen Herstellungsbeispiels und analog dem Ausführungsbeispiel 1 werden folgende Komponenten A und B hergestellt, miteinander zur Reaktion gebracht und folgende Eigenschaften bestimmt:

Komponente A
Magnesiumoxid|2,0 g
Calciumhydroxid	2,0 g
Wasser	192,32 g
Hydroxypropylcellulose	2,0 g
Wasser	200,0 g
PPG-Diamin, MM 400	0,8 g
Na-Alkylsulfonat	0,8 g
Methylpolysiloxan	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	890
pH-Wert	9,8

Komponente B
PPET, MM 6000|20,0 g
PPEG, MM 1000	8,0 g
Chloralkan	20,0 g
Aromatischer Mineralölextrakt	264,0 g
Diisononylphthalat	40,0 g
4,4′-MDI, carbodiimidmodifiziert	40,0 g
Isophorondiisocyanat	8,0 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	315
NCO-Gehalt [%]	3,42

Komponente A+B

Ausführungsbeispiel 6

Nach der Methode des allgemeinen Herstellungsbeispiels und analog dem Ausführungsbeispiel 1 werden folgende Komponenten A und B hergestellt, miteinander zur Reaktion gebracht und folgende Eigenschaften bestimmt:

Komponente A
Harnstoff|8,0 g
Wasser	183,12 g
Hydroxypropylcellulose	2,0 g
Wasser	200,0 g
PPG-Diamin, MM 200	4,0 g
PPET, MM 6000	2,0 g
Na-Alkylsulfonat	0,8 g
Methylpolysiloxan	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	1130
pH-Wert	10,1

Komponente B
PPET, MM 6000|110,0 g
PPG, MM 2000	10,0 g
Chloralkan	20,0 g
Aromatischer Mineralölextrakt	148,0 g
Diisooctylphthalat	12,0 g
4,4′-MDI, carbodiimidmodifiziert	96,0 g
Naphthylendiisocyanat	4,0 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	870
NCO-Gehalt [%]	6,68

Komponente A+B
bei Raumtemperatur
Topfzeit [min]:
28
ShA-Härte:	11-12
Zugfestigkeit [kN/m²]	1090
Dehnung [%]:	366
Weiterreißwiderstand [kN/m]	4,6
Brennbarkeit:	schwer entflammbar bei Schrumpfung des Testkörpers

Ausführungsbeispiel 7

Nach der Methode des allgemeinen Herstellungsbeispiels und analog dem Ausführungsbeispiel 1 werden folgende Komponenten A und B hergestellt, miteinander zur Reaktion gebracht und folgende Eigenschaften bestimmt:

Komponente A
Magnesiumoxid|2,0 g
Harnstoff	4,0 g
Diphenylharnstoff	2,0
Wasser	181,72 g
Hydroxypropylcellulose	6,4 g
Wasser	200,0 g
EDA-Polyol, MM 3000	2,0 g
PPG-Diamin, MM 200	4,0 g
PPET, MM 6000	1,0 g
Na-Alkylsulfonat	0,8 g
Methylpolysiloxan	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	1260
pH-Wert	10,0

Komponente B
PPET, MM 6000|88,0 g
Chloralkan	20,0 g
Diisononylphthalat	200,0 g
4,4′-MDI, carbodiimidmodifiziert	44,0 g
Hexamethylendiisocyanat	4,0 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	420
NCO-Gehalt [%]	2,98

Komponente A+B

Ausführungsbeispiel 8

Nach der Methode des allgemeinen Herstellungsbeispiels und analog dem Ausführungsbeispiel 1 werden je 150 kg Komponente A und Komponente B hergestellt und zunächst getrennt gelagert. Die Befüllung eines Reifens mit diesem Material erfolgt auf die übliche Weise, jedoch mit der erfindungsgemäßen Einschränkung, daß die Mischzeit der Komponenten vor dem Eintritt in den Reifen mindestens 60 Sekunden beträgt:
Aus den Lagerbehältern werden die Komponenten A und B mittels einer geeigneten Pumpe angesaugt und im Mischungsverhältnis 1 : 1 in einen, mit einem mehrflügeligen Rührer versehenen, zylindrischen Mischbehälter von ca. 15 Liter Rauminhalt gedrückt, ca. 1 Minute gemischt und dann über die übliche Einfüllvorrichtung in einen Reifen von ca. 280 Liter Rauminhalt injiziert. Durch Dehnung der Reifendecke mittels Nachpressen der Mischung wird das Reifenvolumen auf 284 Liter erweitert, was einer Füllmasse von ca. 284 kg Produktgemisch A+B entspricht. Der so gefüllte Reifen wird für 8 Stunden bei 25°C der Aushärtung überlassen und ist danach montier- und belastungsfähig. Der Reifen kann in Arbeitsbereichen mit hohem Brandrisiko eingesetzt werden.

Die Materialkosten der Füllung sind im Vergleich zu einer klassischen Reifenfüllung um ca. 40% geringer.

Vergleichsbeispiel

Durch einfaches Zusammenmischen der Bestandteile werden je 400 g Komponente A und Komponente B hergestellt, durch deren Reaktion miteinander analog dem allgemeinen Herstellungsbeispiel die folgenden relevanten Eigenschaften bestimmt werden:

Komponente A
PPET, MM 6000|240 g
Aromatischer Mineralölextrakt	145,12 g
PPG 400	10,4 g
m-Phenylendiamin	3,2 g
Wasser	1,2 g
Katalysator Dibutylzinndilaurat	0,8 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	820

Komponente B
PPET, MM 6000|72,0 g
Aromatischer Mineralölextrakt	243,52 g
Chloralkal	20,0 g
4,4′-MDI, carbodiimidmodifiziert	64,4 g
Methylpolysiloxan	0,08 g
Viskosität bei 20°C [m Pa s]	770
NCO-Gehalt [%]	4,35

Komponente A+B
Topfzeit [min]:
38
ShA-Härte:	10-11
Zugfestigkeit [kN/m²]	750
Dehnung [%]:	560
Weiterreißwiderstand [kN/m]	2,8
Brennbarkeit:	brennbar

Hält man die Ausführungsbeispiele 1 bis 7 entgegen, so ist bei diesem Vergleichsbeispiel der kostenintensive Rohstoffeinsatz bei der Herstellung herkömmlicher Reifenfüllmassen im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Reifenfüllmasse direkt erkennbar. Außerdem ist das herkömmliche Material brennbar und hat zwei schlechtere Zugparameter als die erfindungsgemäße Reifenfüllmasse.

Claims (19)

1. Kostengünstige hohlraumfreie, elastische, schwer entflammbare Reifenfüllmasse für Fahrzeugreifen, insbesondere hochbelastete Großraumreifen für in schwierigem Gelände einsetzbare Fahrzeuge und Arbeitsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifenfüllmasse aus einer zu mindestens aus 89% Wasser bestehenden Komponente A mit anorganischen und/oder organischen, die Reaktion beeinflussenden, Zusätzen und einer B-Komponente, bestehend aus 5-35 Gew.-% zumindest einer isocyanathaltigen Verbindung, 5-30 Gew.-% zumindest einer hydroxylgruppenhaltigen Verbindung, und nichtreaktiven Zusatzstoffen besteht, wobei das Volumenverhältnis von B : A 0,8 : 1,2 bis 1,2 : 0,8 oder das Gewichtsverhältnis von B : A 1 : 1 bis 1 : 1,5 beträgt.

2. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Zusätze Magnesiumoxid, Magnesiumchlorid, Calciumoxid, Calciumchlorid und/oder Bariumhydroxid verwendet werden.

3. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der anorganischen Zusätze maximal 8, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-% beträgt.

4. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Zusätze Cellulosederivate sind.

5. Reifenfüllmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 0,5 bis 2,5 Gew.-% Cellulosederivate in der Komponente A enthalten sind.

6. Reifenfüllmasse nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben Cellulosederivaten ein oder mehrere wasserlösliche bzw. teilweise wasserlösliche bzw. in Wasser quellende Polyetheralkohole oder Polyalkylendiamine und/oder stickstoffhaltige Polyetheralkohole und/oder Aminoalkohole verwendet werden.

7. Reifenfüllmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Cellulosederivaten Harnstoff und/oder Harnstoffderivate verwendet werden.

8. Reifenfüllmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Cellulosederivaten Alkylsulfonate und silikonhaltige Entschäumer verwendet werden.

9. Reifenfüllmasse nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der organischen Zusätze ohne Cellulose maximal 8, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-% in der Komponente A beträgt.

10. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A 89-99%, vorzugsweise 91-96 Gew.-% Wasser enthält.

11. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als isocyanathaltige Verbindung der Komponente B Toluylendiisocyanate, 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat in reiner oder modifizierter Form, Naphthylendiisocanat, Isophorondiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, vorzugsweise Diphenylmethandiisocyanat- und Toluylendiisocyanat-Varianten verwendet werden.

12. Reifenfüllmasse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Isocyanate an der Komponente B 5 bis 25 Gew.-% beträgt.

13. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B einen oder mehrere Polyetheralkohole im stöchiometrischen Unterschuß zum verwendeten Isocyanat enthält.

14. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B als nichtreaktive Zusatzstoffe, Esterweichmacher und/oder Mineralölextrakte und/oder Alkylbenzole (C₈ bis C₁₇) und/oder Chloralkane enthält.

15. Reifenfüllmasse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der summarische Anteil der nichtreaktiven Zusatzstoffe in der Komponente B 35 bis 85 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-% beträgt.

16. Reifenfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Viskositäten der Komponenten A und B 1,5 : 1 bis 3,8 : 1, vorzugsweise 2 : 1 bis 2,5 : 1, beträgt.

17. Verfahren zur Herstellung einer Reifenfüllmasse nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A und die B-Komponente in einem Volumenverhältnis von 0,8 : 1,2 bis 1,2 : 0,8 oder einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 1,5 unter Anwendung des statischen oder dynamischen Mischprinzips, unmittelbar vor dem Eintritt in den zu füllenden Reifen vermischt werden.

18. Verfahren zur Herstellung einer Reifenfüllmasse nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A dadurch hergestellt wird, daß die Cellulose in einem Teil der erfindungsgemäßen Wassermenge, vorzugsweise in ca. 50%, vorgequollen wird, die anorganische Verbindungen in der restlichen Wassermenge angemischt, beide wäßrigen Komponentenbestandteile miteinander vereinigt werden und danach die Gesamtheit der übrigen organischen Bestandteile zugemischt wird.

19. Verfahren zur Herstellung einer Reifenfüllung unter Verwendung einer Reifenfüllmasse gemäß den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A und die B-Komponente der Reifenfüllmasse durch geeignete Vermischung beider Komponenten in einem Volumenverhältnis von 0,8 : 1,2 bis 1,2 : 0,8 oder einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 1,5 unter Anwendung des statischen oder dynamischen Mischprinzips, beginnend unmittelbar vor dem Eintritt in den zu füllenden Reifen und endend im Reifeninneren, zur Reaktion gebracht werden.