DE2448663B2 - Auf ein Rad aufgezogener pannenfreier Reifen - Google Patents
Auf ein Rad aufgezogener pannenfreier ReifenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen auf ein Rad aufgezogenen pannenfreien Reifen mit einer auf das Rad
aufgezogenen Decke und Polyurethan als Füllmaterial.
Die moderne Industrie fordert einen maximalen Wirkungsgrad ihrer Betriebsai
Ausfallzeiten von mit Luftreifen versehenen Maschinen.
In vielen Geboten mit hoher betrieblicher Beanspru- 21)
chung stellen die Ausfallzeiten infolge von Reifenpannen ein echtes Problem dar, und die Kosten, die dadurch
entstehen, sind nicht annehmbar. Dies gilt z. B. für Hilfsfahrzeuge für den Flughafenbetrieb, Hafenfahrzeuge, landwirtschaftliche Geräte. Industriefahrzeuge wie 2r>
Gabelstapler und Zugmaschinen, für den Forst- und Bergwerksbetrieb, für Militärfahrzeuge, kommunale
Dienstfahrzeuge und Schrottlagerhöfe- In diesen Anwendungsgebieten bietet ein pannenfreier Fahrzeugreifen entweder einen echten Vorteil gegenüber herkömm- w
liehen Luftreifen oder stellt sogar eine Notwendigkeit dar.
Personen- und Lastkraftwagen iowie Busse können
pannenfreie Reifen für den Cetrieb auf ungepflasterten Straßen oder im freien Gelänö, brauchen. Für j5
Fahrzeuge, die nicht dauernd einen Ersatzreifen mit sich führen, wie z.B. Fahr- und Motorräder, ist ein
pannenfreier Reifen unerläßlich.
Sogenannte »pannenfreie« Reifen sind an sich seit
mehreren Jahren bekannt; sie hängen jedoch allesamt von einer verschäumten Elastomerfüllung ab. Eine
Schaumfüllung hat wesentliche Nachteile, insbesondere eine übermäßige Wärmeentwicklung im Betrieb und die
Gefahr eines Bruchs der Füllung, die dann dem Reifenkörper keine Abstützung mehr bieten kann und r>
zu schweren Reifenschäden führt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, daß die Füllung bereits in der Fabrik
eingebracht werden muß und damit teuer ist
Diese Nachteile eines porigen, zelligen Füllmaterials
der Reifendecke ist auch bei den Reifen gegeben, die in w der US-PS 36 05 848 und der DEPS 15 79 214
beschrieben sind. Die Reifen nach dieser US-PS enthalten zeilige Polyurethanelastomere als Füllmaterial der Reifendecke, während nach der genannten
DE-PS dieses Material aus einem Schaum aus r> Polyisrethankunststoff auf Polyätherbasis oder einem
elastischen kautschukähnlichen Schaum bestehen kann.
Aus der DE-AS 12 16 538 ist ferner ein Verfahren zur
Herstellung von homogenen Urethan-Harnstoff-Elastomeren bekannt, die u. a. zur Herstellung von Vollreifen wi
verwendet Werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auf
ein Rad aufgezogenen pannenfreien Reifen mit einer auf das Rad aufgezogenen Decke und Polyurethan als
Füllmaterial zu schaffen, der beim Betrieb keine (>■>
übermäßige Wärmeentwicklung zeigt und bei dem die Gefahr eines Bruches des Füllmaterials sowohl bei
Nennbelastung als auch bei mäßiger Oberbelastung
gering ist, so daß Reifenschäden auch bei starker
Beanspruchung verhindert bzw. weitgehend eingeschränkt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor,
daß die Reifendecke mit einer hohlraumfreien Polyurethanmasse gefüllt ist
Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei Benutzung des Reifens die Wärmebildung minimal und das
Füllmaterial wesentlich bruchfester ist als das Lisherige
porige, zellige Füllmaterial.
Die die Reifendecke füllende hohlraumfreie Polyurethanmasse bei dem Reifen der Erfindung ist das Produkt
einer Reaktion von (a) einem Vorpolymerisat aus einem organischen Polyisocyanat und (i) einem polyfunktionelbn Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen oder
(ii) einem polyfunktionellen Polyestermi^endständi
^biidi1~1ff^l7ni
^biidi1~1ff^l7ni
y^^yJ^p
allen Vorpolymerisatendgruppen um Isocyana'gruppen
handelt, oder (b) dem Vorpolymerisat von (a) (i) oder (a)(ii), bei dem die endständigen Isocyanatgruppen
blockiert sind, um eine Isocyanat-Reaktionsfähigkeit nur bei erhöhter Temperatur herzustellen, und (c)(i)
einem polyfunktionellen Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen im Fall von (a) (i) und (b) (i) oder (ii)
einem polyfunktionellen Polyester mit endständigen Hydroxylgruppen im Fall von (a) (ii) und (b) (ii) bei im
wesentlichen völlige:* Abwesenheit eines schaumerzeugenden Materials in der Reaktionszone.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist die füllende Polyurethanmasse das
Produkt der Reaktion von (a) einem Vorpolymerisat aus etwa 16 Teilen (sämtliche Teilangaben sind nachfolgend
Gewichtsteile) Toluoldiisocyanat mit einem Isomergehalt im Verhältnis von 80/20 und etwa 84 Teilen eines
Polyoxypropylen-Triolderivats von Glyzerin mit einem
Molekulargewicht von etwa 3000 sowie von 0,03 Teilen Zinn(II)-Octoat als Katalysator bei Umgebungstemperatur, wobei das Vorpolymerisat einen theoretischen
Anteil freier Isocyanatgruppen vor etwa 4,2% und ein
Äquivalentgewicht von etwa 1000 aufweist, und (b) einer Mischung aus Polyoxypropylendio1 mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 und dem Triol aus (a), wobei
die Mischung ein Äquivalentgewicht von etwa 1000 hat,
man (c) das Vorpolymerisat aus (a) und die Mischung aus (b) in etwa gleichen Gewichtsteilen in Anwesenheit von
etwa 0,02 Teilen Zinn(II)-Octoat als Katalysator umgesetzt und (d) das flüssige Reaktionsprodukt des
Schritts (c) bei etwa 71"C etwa 12 Stunden zu einem im wesentlichen hohlraumfreien elastomeren Produkt
aushärten gelassen hat.
Der auf ein Rad aufgezogene pannenfreie Reifen kann gebildet werden, indem man
(1) in einem auf eine Felge aufgezogenen Reifenkörper eine Gasaustrittsöffnung vorsieht und diese
während des Eintritts des flüssigen Füllmaterials in den Reifenkörper an dessen oberster Stelle
anordnet,
(2) ein Gefäß vorsieht, in dem die Reaktionsteilnehmer bei im wesentlichen völliger Abwesenheit von
schaumerzeugenden Substanzen innig miteinander vermischt werden, ohne daß man ein schaumerzeugendes Material anwendet, wobei
(3) die Reaktionsteilnehmer der Definition im Abschnitt (A.) oder (B.) oben entsprechen,
(4) die vermischten Reaktionsteilnehmer vor dem Gelieren im Gefäß in den Reifenkörper einbringt,
und zwar
(5) an einem Punkt des Reifenkörpers, infolgedessen das Gas im Reifenkörper nach oben und aus der
Austrittsöffnung mit solcher Geschwindigkeit herausgedrückt wird, daß keine wesentliche Gasmenge
in die flüssige Mischung der Reaktionsteilneh- 's mer hereingerissen wird, und daß man
(6) die Mischung der Reaktionsteilnehmer im Reifenkörper härtet um einen Reifenkörper zu erhalten,
der mindestens teilweise mit einem im wesentlichen hohlraumfreien Polyurethanpolymerisat gefüllt ist. ι»
Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen auf eine Felge aufgezogenen Fahrzeugreifeni_wobsi-tü'e~FeIge
mit_emerjye£schlossencr. uargestellten) öffnung versehen
ist durch die hindurch der Reifenkörper mit elastischem hohlraumfreier/i Elastomermaterial gefüllt
wurde.
Die Erfindung ist für jeden Fahrzeugreifen — vom Fahrradreifen bis zum übergroßen Reifen für Baumaschinen
— anwendbar, und zwar unabhängig davon, ob es sich um einen Schlauch- oder einen schlauchlosen
Reifen handelt
In der Figur ist eine herkömmliche Reifer.rfcc-ke II
mit einer Lauffläche !3 auf die Felge 15 eines (nicht gezeigten) Fahrzeugrades aufgezogen. In dieser Ausführungsform
weist die Felge eine mit einem Gewinde versehene (nicht numerierte) Öffnung auf, in die ein
Stopfen 17 eingeschraubt ist Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der von der Felge 15 und
der Innenfläche der Decke 1 ί umschlossene Raum mit der im wesentlichen hohlraumfreien Füllung 19
ausgefüllt Die Figur zeigt die vorzugsweise ausgeführte Form der Erfindung.
Was die feste Füllung anbetrifft, kann man das Füllmaterial mit einem inerten Material wie Kieselerde,
um das Gewicht zu erhöhen, oder mit leichtgewichtigen inerten Harzen versetzen, um das Gewicht der Füllung
zu senken.
Bei dem Füllmaterial für den Reifen handelt es sich um ein elas'.isches, im wesentlichen hohlraumfreies
elastomeres Polyurethan, und zwar entweder ein Poly(äther)urethan oder ein Poly(ester)urethan. Es
handelt sich dabei um das Produkt der Reaktion eines Polyisocyanat-Vorpolymers und, abhängig von der Art
des Vorpolymerisats, eines definierten Polyäthers oder -esters.
Die Technik der Polyisocyanat-Vorpolymerbildung mit diesen Polyäthern oder -estern ist bekannt und soll
daher hier nicht beschrieben werden. Desgleichen sind die Technik der Reaktion des Vorpolymerisats mit den
Polyestern oder -äthern mit oder ohne Katalysator und
die Zeit-Tcmperatur-Abhäiigigkeit der Härtung der
flüssigen Reaktionsmischung bekannt.
Zu den Quellen, denen die entsprechenden Angaben zu entnehmen sind, gehören die Bücher »Polyurethanes,
Chemistry and Technology«, Interscience 1962, und »Encyclopedia of Polymer Science and Technology«,
Interscience 1969.
Für das Polyurethanelastomere nach der vorliegenden Erfindung lassen sich die aus dem Stand der Technik
bekannten organischen Polyisocyanate verwenden. Beispiele hierfür sind
Hexamethylendiisocyanat,
33'-Dimethoxybenzidin-4,4'-diisocyanat, m-XylylendiisocyanatTolidindiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethaiir'iisocyanat (MDI), m-Phenylendiisocyanat,
33'-Dimethoxybenzidin-4,4'-diisocyanat, m-XylylendiisocyanatTolidindiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethaiir'iisocyanat (MDI), m-Phenylendiisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat (FDI),
Methylen-p-phenylendiisocyanat,
3,3'-L)imethyl-4,4'-diphenyldiisocyanat (TODI),
Methylenbis(2-methyl-p-phenylen)-diisocyanat,
3,3'-Dimethoxy-4,4'-biphenylendiisocyanat,
2,2',5,5'-Tetramethyl-4,4'-biphenylen-
_düsocyanat,3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenyl-
methandiisocyanat (DMDl),
^'-Diphenylisopropylidendiisocyanat (DPDI)
und !,5-Naphathlendiisocyanat(NDIi
^'-Diphenylisopropylidendiisocyanat (DPDI)
und !,5-Naphathlendiisocyanat(NDIi
rem Vorzug werden die Toluoldiisocyanat-Isomeren eingesetzt, insbesondere 2,4-ToIuoldiisocyanat
Die handelsüblichen Mischungen aus den 2,4- und 2,6-lsomeren sind wirkungsvoll — insbesondere
sind die 80:20- und die 65:35-Mischung leicht erhältlich.
Bei den nach der Erfindung eingesetzten Polyäthern handelt es sich um polyfunktionelle Polyäthcr mit
endständigen Hydroxylgruppen, wie <:ie üblicherweise
für die Po!y(äther)urethanb!!dur.g eingesetzt werden.
Vorzugsweise eingesetzt werden die Polyoxyalkylenpolyole
mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen, wobei das Alkylen 2 bis 6 C-Atome enthält Diese lassen sich durch
2r> Kondensieren der Glycole mit 2 bis 6 C-Atomen — wie
Äthylenglycol und 1,6-Hexandiol — erhalten. Desgleichen
kann die Kondensation mit einem Alkylenoxid wie Äthylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid mit Glycol
stattfinden. Höhere Polyäther erhält man durch
ίο Reaktion mit einem Triol oder höheren Polyol wie
Glyzerin, Trimethylolpropan und Pentaerythritol.
Bei den Polyestern handelt es sich um polyfunktionelle Substanzen mit endständigen Hydroxylgruppen. Der
Polyester ist wünschenswerterweise ein Polymerisat aus
ίί (1) einer Alkandicarbonsäure mit 2 bis 8 C-Atomen und
PhenylendicarboRSäure mit (2) Alkanpolyol und Oxyalkylenpolyol,
wobei das Polyol 2 bis 3 Hydroxylgruppen und Alkan und Alkylen 2 bis 6 C-Atome aufweisen
Beispiele hierfür sind Äthandicarbonsäure, Propandicarbonsäure, Butandicarbonsäure, Hexandicarbonsäure, d. h. Adipinsäure, und Octandicarbonsäure; Äthylenglycol, Propylenglycol, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Hexantriol, Diäthylenglycol und Dipropylenglycol.
Beispiele hierfür sind Äthandicarbonsäure, Propandicarbonsäure, Butandicarbonsäure, Hexandicarbonsäure, d. h. Adipinsäure, und Octandicarbonsäure; Äthylenglycol, Propylenglycol, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Hexantriol, Diäthylenglycol und Dipropylenglycol.
ν·, Das spezielle Polyisocyanat und der bzw. die
speziellen Polyäther bzw. Polyester werden in Anteilen vermischt, die zu dem gewünschten Produkt führen,
wobei im wesentlichen sämtliche endständigen Gruppen des Vorpolymerisats Isocyanatgnippen sind. Die
'.ο hierbei angewandten Bedingungen — mit oder ohne
Katalysator, Zeit-lemperatur-Abhängigkeit — sind herkömmlich und brauchen hier nicht diskutiert zu
werden,
es wird darauf verwiesen, daß der hierin verwendete
es wird darauf verwiesen, daß der hierin verwendete
v> Ausdruck »Vorpolymerisat« ein Material einschließt, in dem die endständigen Isocyanatgruppen des Vorpolymerisats
durch eine monofunktionelle Hydroxy- oder Wasserstoffverbindung blockiert sind, um eine Isocyanat-Reaktionsfähig1
eit nur bei erhöhter Temperatur
Wi herzustellen, bei der die Isocyanatgruppen aktiviert
werden. Zum Beispiel reagieren Toluoldiisocyanat und Trimethylolpropan, wenn mit Phenol blockiert, als
Isocyanatvorpolymer, wenn man auf etwa 149"C erhitzt. Diese blockierten Vorpolymerisate können mit PoIy-
h-, estern oder -äthern π Jt endständigen Hydroxylgruppen
oder Mischungen aus Polyestern mit endständigen Hydroxylgruppen und polyfunktionellen Aminen oder
Mischungen aus polyfunktioneüen Polyäthern mit
endständigen Hydroxylgruppen und polyfunktionellen
Aminen umgesetzt (vernetzt) werden.
Das Polyol-Vorpolymerisat wird mit dem definierten Polyol bei im wesentlichen völliger Abwesenheit eines
schaumerzeugenden Materials bei der Reaktion umgesetzt, um ein Poly(äther)urethanelastomer zu erhalten,
das im wesentlichen hohlraumfrei ist. Der Ausdruck »Hohlraum« wird hier zur Beschreibung der Zellbildung
verwendet, die durch ein schaumerzeugendes Material verursacht wird, z. B. durch das als Nebenprodukt der
Isocyanat-Wasser-Reaktion auftretende Kohlendioxid. Halogenkohlenwasserstoff-Treibgase oder mit den
flüssigen Reaktionskomponenten vermischte Luft
»Vorzugsweise eingesetzte Rcaktionsteilnehmer sind
aromatisches Diisocyanat und Polyoxypropylendiol oder ein Polyoxypropylen-Trioldcrivat eines Alkantriols
mit 3 bis 6 C-Atomen im Alkantriol. Vorzugsweise wird mindestens eine wesentliche Menge des dcfiniertrn
Triol-Derivats als Reaklionsmaterial in der Poly(äther)urethanreaktion — d. h. zwischen dem
Vorpolymerisat und dem Polyol — verwendet.
Das Polyester-Vorpolymerisat wird mit dem definierten
Polyester bei im wesentlichen völliger Abwesenheit eines schaumerzeugenden Materials in der Reaktionszone umgesetzt, um ein im wesentlichen hohlraumfreies
Poly(ester)urethanelastomer zu erreichen.
Das blockierte Vorpolymerisat wird mit dem geeigneten Polyäther oder -ester bei der zur Herstellung
der Isocyanatreaktionsfähigkeit erforderlichen Temperatur und bei im wesentlichen völliger Abwesenheit
von schaumerzeugendem Material in der Reaktionszone umgesetzt, um ein im wesentlichen hohlraumfreies
Poly(äther)- oder Poly(ester)urethanelastomer zu erreichen.
Die Einfachheit des Verfahrens zur Herstellung eines pannenfreien Fahrzeugreifens nach der vorliegenden
Erfindung wird durch die folgende Ausführungsform bewiesen:
Hat der Reifen einen Schlauch, ist dieser zu entfernen. Dann bohrt man in die Felge ein für das Einbringen der
flüssigen Füllung geeignetes Loch. In den meisten Fällen reicht ein Gewindeloch aus. das ein 1,27-cm-Kleinventil
mit durchgehendem Außengewinde aufnehmen kann. Bei großen Reifen beschleunigt jedoch eine 1,9-cm-Armaturdas
Füllen.
Man reinigt das Innere des Reifenkörpers mit Druckluft und muß dabei auf Wasserfreiheit achten.
Risse. Spalte usw. sind mit einer geeigneten Füllmasse auszufüllen. Auf die Stoßstelle zwischen Reifenwulst
und Felge läßt sich ein Kontaktkleber aufbringen, um den Reifen auf der Felge festzulegen und kleine
Undichtigkeiten zu verschließen.
Dann sind das Rad mit Reifen und Felge senkrecht zu stellen und festzuhalten, wobei das Einfüilventil unten
liegt.
Sodann bohrt man durch den Oberteil des Reifens gegenüber dem Einfüllventil (am obersten Punkt des
Reifens) ein kleines Loch. z. B. mit einem Durchmesser von 3 mm. damit Gas (die Luft) aus dem Reifen
entweichen kann, während das flüssige Füllmaterial in den Reifenkörper eingebracht wird.
Die Reaktionskomponenten für das Füllmaterial liegen in zwei Behältern vor. Der eine enthält das
Isocyanat-Vorpolymerisat, der andere das für das
eingesetzte Vorpolymerisat geeignete Polyol bzw. Polyester. Man setzt ein Gefäß wie beispielsweise einen
Drucktopf — vorzugsweise mit mechanischer Rührvorrichtung — ein (zum Vermischen darf kein Gas oder
Luft verwendet werden). Weiterhin müssen das GefäQ und die Leitungen zum Reifenkörper frei von Wasser
oder anderen Materialien sein, die im erzeugte Elastomer schaumerzeugend wirken könnten. Di
Einfülleitung — vorzugsweise ein Kunststoffschlauch — verläuft vom Boden des GefäCes zum Einlaßventil.
Die Materialien werden in den erforderlichen Anteilen in das Mischgefäß gegeben und gründlich
vermischt. Es hat sich herausgestellt, daß man ausgezeichnete Ergebnisse erreicht, wenn man da:
Isocyanat- und Hydroxylgruppengleichgewicht au gleiche Gewichts- oder Volumenteile der Reaktions
komponenten einstellt. Es ist vorteilhaft eine de Reaktionskomponenten gelb und die andere blau
einz.ufärbcn; das vollstän'iige Vermischen der beiden im
Gefäß zeigt sich dann durch eine gleichmäßig grüne Färbung des Gefäßinhalts.
Die Reaktionszeit der Materialien ist ausreichend, so daß die Gelbildung das Überführen des Materials aus
dem Gefäß zum Reifen nicht behindert. Standzeiten von 2 bis 8 Std. bei Umgebungstemperatur lassen sich mi
I .eichtigkeit erreichen und erlauben es, das Verfahren in
Ruhe und ohne Zeitdruck auszuführen.
Wünschenswerterweise wird das vermischte Füllma terial aus dem Gefäß durch Trockenluft- oder
.Stickstoffdruck ausgebracht. Fängt die Flüssigkeit an aus der Gajauslaßöffnung auszutreten, schließt man da;
Einfüllventil und verschließt die Auslaßöffnung mi einer Blechschraube. Dann öffnet man das Einlaßventi
noch einmal und erlaubt dem Reifendruck, den Gefäßdruck zu erreichen (bei einem Antriebsrad sollte
der Reifendruck den vom Hersteller empfohlenen Arbeitsdruck erreichen). Dann schließt man das
Einfüllventil wieder und nimmt den Schlauch ab.
Hiernach legt man das Rad waagerecht hin und laß die Füllung aushärten. Hierzu vorgeschlagene Temperaturen
und Zeiten sind: 7 Tage bei 22°C, 12 Std. bei49°C
und 8 Std. bei 71°C. Variationen dieser Werte sine möglich.
Nach dem Härten entfernt man das Einfüllventil schraubt an dessen Stelle den zugehörigen Stopfen ein
und entfernt die Blechschraube. Die Füllung härtet jedoch im Einsatz des Reifens über einen Zeitraum von
bis zu 30 Tagen weiter aus.
Nach dem Aushärten sind die Polyurethanelastomere unlöslich. Es ist wesentlich, sämtliche verwendeten
Geräte unverzüglich nach dem Gebrauch zu reinigen Geeignete Lösungsmittel sind Xylen, Toluol, Methylenchlorid,
Azeton und Methyläthylketon.
Vorzugsweise werden aromatisches Diisocyanat Polyoxypropylendiol sowie ein Polyoxypropyler1
Triolderivat eines Alkantriols mit 3 bis 6 C-Atomen C-Atome im Triol eingesetzt. Vorzugsweise wire
weiterhin eine wesentliche Menge dieses definierter Triolderivats als Reaktionskomponente in dei
Poly(äther)urethanreaktion verwendet.
Vorzugsweise wird ein Vorpolymerisat aus Toluoldii socyanat und einem Polyoxypropylen-Triolderivat vor
Glyzerin mit einen Molekulargewicht von 300C verwendet und dieses mit einer Mischung aus einen
Polyoxypropylendiol mit einem Molekulargewicht vor etwa 2000 und dem obenerwähnten Triolderivat, die eir
Äquivalentgewicht von etwa 1000 hat, umgesetzt
Im Fall eines blockierten Vorpolymerisats kann diese: vorgemischt und gelagert werden, da die Reaktion nich
einsetzt, bis die Mischung auf die geeignete Temperatu
erhitzt wird. In diesem Fall ist kein Vermischet
erforderlich, und die Mischung läßt sich unmittelbar ii
den Reifenkörper einspritzen.
Um luftleere Fahrzeugreifen nach der vorliegenden Erfindung zu füllen, ist nur erforderlich, das Zwei-Behälter-System
anzuwenden. Ein Behälter enthält das Isocyanatvorpolymerisat, wie es oben definiert ist, der
andere — je nach dem Vorpolymerisat — ein Polyol oder Polyester. Die beiden Behälter bilden eine
Kon.tmation, die auch dem Nichtfachmann gestattet,
den Reifen der Erfindung herzustellen.
Es wird darauf verwiesen, daß das blockierte Vorpolymerisat auch mit dem zugehörigen Polyether
oder Polyester vermischt, in einem einzigen Behälter bei Umgebungstemperatur versandt und/oder gelagert und
als Einkomponenten-System für die Herstellung des im wesentlichen hohlraumfreien elastomeren Produktes
nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Die nun folgenden Beispiele 1 bis 5 erläutern ÄuMÜMiungsiormen von für die Erfindung geeigneten
Elastomeren. In jedem Beispiel handelte es sich bei dem Diisocyanat um das 80 : 20-Toluoldiisocyanat (TDI).
In jedem Beispiel wurde weiterhin Zinn(ll)-Octoat als
Katalysator in sowohl der Vorpolymerisat- als auch der Polyurethanreaktion verwendet.
Bei den Diol-Reaktionsteilnehmern handelte es sich
um Polyoxypropylendiole eines mittleren Molekulargewichts von 4000 im Beispiel I und 2000 im Beispiel 2.
Beim Triol handelte es sich im Beispiel 1 um ein Polyoxypropylenderivat von Glyzerin mit einem mittleren
Molekulargewicht von 5000 und einem Äquivalentgewicht von 1500, mit einem Molekulargewicht von
3000 und einem Äquivalentgewicht von 1000 im Beispiel 2 und mit einem Molekulargewicht von 4500 und einem
Äquivalentgewicht von 1500 im Beispiel 3.
In den Beispielen 4 und 5 war der Polyester Poly(äthy!enadipat)glykol mit einem Äquivalentgewicht
von 625.
In sämtlichen Beispielen wurde das Vorpolymerisat durch Umsetzen der angegebenen TDI-Mengen und
Polyol bzw. Polyester bei Umgebungstemperatur hergestellt. Das Äquivalentgewicht des Vorpolymers
wurde bestimmt und der theoretische Anteil freien Isocyanats berechnet.
Das zuvor zubereitete Vorpolymer wurde mit dem Poiyoi oder Polyester bei Umgebungstemperatur
umgesetzt und das Produkt gehärtet: 12 Stunden bei 71°C beim Poly(äther)urethan und 10 Stunden bei 93°C
für das Poly(ester)urethan.
An sämtlichen Produkten wurden die Durometer-A-Härte, die Zugfestigkeit in kp/cm2, die Bruchdehnung
und die Dauerverformung unter Druck bestimmt. Sämtliche Anteilsangaber. sind Gewichtsteile.
Vorpolymerisal
Diol
Katalysator
Theoretisch freier NCO-Anteil
Äquivalentgewicht
Polyurethan-Reaktion
Vorpolymer
Vorpolymer
Katalysator
Durometer-A-Härte
Zugfestigkeit, kp/cm'
Bruchdehnung
Dauerverformung unter Druck
Durometer-A-Härte
Zugfestigkeit, kp/cm'
Bruchdehnung
Dauerverformung unter Druck
Triol
90.3Ί
9.63
0,03
2,74%
1527
50,00 49,97
0,03
13,08
1100%
7% Triol
Diol I
83,91
16,06
0,03
16,06
0,03
4,23%
993
993
49,94
49,94
49,94
0,03
20
9,56
250%
0%
Triol
Triol
88,65
11,32
0,03
2,98%
1409
46,90
53,07
0,03
30
13,36
320%
0%
Vorpolymerisat
Polyester | 75,73 |
TDI | 24,24 |
Katalysator | 0,03 |
Theoretisch freier NCO-Anteil | 6,8% |
Äquivalentgewicht | 615 |
Polyurethanreaktion | |
Polyester | 49,97 |
Vorpolymerisat | 50,00 |
Katalysator | 0,03 |
Durometer-A-Härte | 43 |
Zugfestigkeit, kp/cm2 | 108,97 |
Bruchdehnung | 510% |
Dauerverformung unter Druck | 0,65% |
3eispiel 5
Ein Vorpolymerisat mit endständigen Isocyanatgruppen und 6,95% freiem NCO wurde durch Umsetzen
eines Po!y(äthylenadipat)glykols mit einem Äquivalentgewicht
von etwa 650 mit Toluoldiisocyanat hergestellt 57 Gewichtsteile des oben angegebenen Vorpolymerisats
wurden gründlich mit 43 Teilen des Poly(äthylenadipat)glykois vermischt, dem zuvor 0,03% Zinn(I I)-Octoat
als Katalysator zugegeben worden waren.
Die Vermischung findet bei Raumtemperatur entweder von Hand oder maschinell fünf Minuten lang statt,
d. h. für eine Dauer, die ausreicht, um eine Vermischung b5 der Farben der beiden Komponenten zu gewährleisten,
wobei die beiden Komponenten zunächst mit unterschiedlichen Farben vorliegen, um die Feststellung zu
erleichtern, ob die Durchmischung ausreichend fortge-
schritten ist. Die Mischung wurde dann in den
vorbereiteten Reifen eingespritzt, wie oben beschrieben, und 12Std. bei 93°C härten gelassen. Die
ausgehärtete flüssige Mischung hat folgende Eigenschaften:
Zugfestigkeit eiwa
Bruchdehnung
Reißfestigkeit «Form C)
Bruchdehnung
Reißfestigkeit «Form C)
Durometer-A- Härte
98,42 kp/cm2
500%
12,2 bis 13,4 kg
je linearem cm
30 ±
Die physikalischen Eigenschaften des gehärteten Materials lassen sich in Grenzen durch Ändern des
Verhältnisses von dem Glykolderivat zum Vorpolymerisat einstellen. Ein Verhältnis von 50 : 50 ergibt einen
gehärteten Gummi mit einer Durometer-Λ·Härte von 43. Die Härte nimmt ab, wenn sich die Mischung von
gleichen Anteilen aus innerhalb eines Bereiches von 40 Teilen Vorpolymerisat zu 60 Teilen Glykol bis 60 Teilen
Vorpolymer mit 40 Teilen Glykolderivat ändert. Dieser Mischungsbereich ergibt Durometer-A-Härten im Bereich
von 25 bis 43.
Betriebstests
A Reifen für Bergwerksfahrzeuge in zwei üblichen Größen wurden nach dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung mit den Reaktionskomponenten des Beispiels 2 in den dort angegebenen Anteilen zur
Herstellung hohlraumfreier Fahrzeugreifen gefüllt. In diesen Größen sind auch Reifen erhältlich, die
mit Schaum aus geschlossenen Zellen gefüllt sind.
Herkömmliche luftgefüllte Reifen, die schaumgefüllten Reifen und die hohlraumfrei gefüllten Reifen
wurden auf Auslenkung geprüft. Im Nennlastbereich waren die hohlraurnfreien Reifen den
luftgefüllten Reifen gleichwertig. Bei Überlastung zeigten die hohlraumfreien Reifen eine geringere
Auslenkung als die luftgefüllten Reifen. Die hohlraumfreien Reifen erwiesen sich sowohl bei
Nenn- als auch bei Überlast als besser als die schaumgefüllten Reifen.
Labortests zeigten einen entschiedenen Vorteil der hohlraumfreien Reifen gegenüber dem schaumgefüllten
Reifen hinsichtlich der Wärmtstaueigenschaften.
(t) LKW-Reifen in Rippenkonstruktion für Landstraßenbetrieb zeigten mit der hohlraumfreien
Füllung im Mittel eine um etwa 44°C geringere Betriebstemperatur als schaumgefüllte Reifen.
(2) LKW-Zugreifen zeigten mit hohlraumfreier Füllung ausgezeichnete Resultate bei Geschwindigkeiten
von 96 km/h oder weniger. Dauergeschwindigkeiten von 96 ... 113 km/h für eine Dauer von 5
Stunden ergaben den Beginn einer übermäßigen Temperaturerhöhung.
(3) LKW-Reifen mit sehr schweren Rippen (»extra heavy rib design, M & L type) mit Schaumfülliing
standen nach nur wenigen Meilen mit 96 km/h in Flammen. Hohlraumfrei gefüllte Reifen bestanden
den gleichen Test ohne Ausnahme.
Mehrere Gürtelreifen mit hohlraumfreier Füllung wurden auf einem Hallenteststand auf Wärmestabilität
untersucht. Ein Reifen zeigte nach 6 Stunden Betrieb mit 129 km/h eine »hohe« Temperatur.
Sämtliche anderen Reifen ergaben nach 6 Stunden mit 129 km/h eine zufriedenstellende Betriebstemperatur.
Aus den obigen Tests wurde der Schluß gezogen, daß das elastomere hohlraumfreie Füllmaterial
nach der vorliegenden Erfindung die für die Füllung von Fahrzeugreifen erforderlichen Eigenschaften
aufweist.
Die vorgehende Beschreibung ist lediglich zur Erläuterung und als Beispiel gedacht; der Umfang
der Erfindung ist nur durch die Ansprüche festgelegt.
Hierzu 1 ßlull Zci
Claims (1)
- Patentanspruch:Auf ein Rad aufgezogener pannenfreier Reifen mit einer auf das Rad aufgezogenen Decke und Polyurethan als Füllmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifendecke mit einer hohlraumfreien Polyurethanmasse gefüllt isL
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