DE2448663C3 - Auf ein Rad aufgezogener pannenfreier Reifen - Google Patents

Auf ein Rad aufgezogener pannenfreier Reifen

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Description

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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 Betriebsausrüstung mit minimalen Ausfallzeiten von mit Luftreifen versehenen Maschinen. In vielen Gebieten mit hoher betrieblicher Beanspruchung 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 Gabelstapler und Zugmaschinen für den Forst- und Bergwerksbetrieb, für Militärfahrzeuge, kommunale Dienstfahrzeuge und Schroitlagerhöfe. In diesen Anwendungsgebieten bietet ein pannenfreier Fahrzeugreifen entweder einen echten Vorteil gegenüber herkömmlichen Luftreifen oder stellt sogar eine Notwendigkeit dar.
Personen- und Lastkraftwagen sowie Busse können pannenfreie Reifen für den Betrieb auf ungepflaslerten Straßen oder im freien Gelände brauchen. Für 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 Schaumfüiiung 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 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 der US-PS 36 05 848 und der DE-PS 15 79 214 beschrieben sind. Die Reifen nach dieser US-PS enthalten zellige Polyurethanelastomere als Füllmaterial der Reifendecke, während nach der genannten DE-PS dieses Material aus einem Schaum aus Polyurethankunststoff 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 verwendet werden können.
In mehreren Beschreibungen (Modern Tire Dealer, August 1973, s. 52-53; Rubber & Plastic News, Febr. 1973, S. 21) als Beitrag zurwfoam filling scene« wird mitgeteilt, daß ausgehend von einem zweikomponentigen Polyurethansystem eine Reifenfüllung erhalten wird, die fest ist und das Reifeninnere vollständig füllt. Daß eine von Zellhohlräumen freie Polyurethanmasse aus bestimmten Reaktionsprodukten ohne Mitwirkung eines schaumerzeugenden Materials das Reifengehäuse füllt, wird nicht gelehrt.
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 Überbelastung gering ist, so daß Reifenschäden auch bei starker Beanspruchung verhindert bzw. weitgehend eingeschränkt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient der im Patentanspruch angegebene Reifenaufbau.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei Benutzung des Reifens die Wärmebildung minimal und das Füllmaterial wesentlich bruchfester ist als das bisherige porige, zellige Füllmaterial.
Die die Reifendecke füllende hohlraumfreie Polyurethanmasse bei dem Reifen der Erfindung besteht aus dem Produkt einer Reaktion von
1) einem endständige Isocyanatgruppen aufweisenden Vorpolymerisat (a), welches gegebenenfalls durch monofunktionelle Hydroxyl- oder Wasserstoffverbindungen blockiert sein kann (b), hergestellt durch Umsetzung eines organischen PoIyisocyanats mit einem polyfunktionellen Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen (i) oder einem polyfunktionellen Polyester mit endständigen Hydroxylgruppen (ii) und
2) einem polyfunktionellen Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen (i) im Fall von (a) (i) oder (b) (i) oder einem polyfunktionellen Polyester mit endständigen Hydroxylgruppen (ii) im Fall von (a) (ii) oder (b) (ii) bei völliger Abwesenheit eines schaumerzeugenden Materials.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist die füllende Polyurethanmasse das Produkt der Reaktion von (a) einem Vorpolymensat aus etwa 16 leilen (sämtliche Teilangaben sind nachfolgend Gewichtsteile) Toluoldiisocyanat mit einem Isomergehalt im Verhältnis von 80/20 und etwa 84 Teilen eines Polyoxypropylen-Triolderivats von Glycerin 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 von etwa 4,2% und ein Äquiva-
lentgewicht von etwa 1000 aufweist, und (b) einer Mischung aus Polyoxypropylendiol mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 und dem Triol aus (a), wobei die Mischung ein Äquivalentgewicht von etwa 1000 hat, man (c) das Vörpolymerisat 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) bsi etwa 71°C etwa 12 Stunden zu einem 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 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 Gasmenge in die flüssige Mischung der Reaktionsteilnehmer hereingerissen wird, und daß man
(6) die Mischung der Reaktionsteilnehmer im Reifenkörper härtet, um einen Reifenkörper zu erhalten, der mit einem hohlraumfreien Polyurethanpolymerisat gefüllt ist.
40
Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen auf eine Felge aufgezogenen Fahrzeugreifen, wobei die Felge mit einer (verschlossen dargestellten) Öffnung versehen ist, durch die hindurch der Reifenkörper mit elastischem hohlraumfreiem 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 Reifendecke 11 mit einer Lauffläche 13 auf die Felge 15 eine3 (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 11 umschlossene Raum mit der hohiraumfreien Füiiung 19 ausgefüllt. Die Figur zeigt t>u 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 elastisches, 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 Po'yisocyanat-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-Temperatur-Abhängigkeit der Härtung der flüssigen Reaktionsmischung bekannt
Zu den Quellen, denen die entsprechenden Angaben zu epjnehmen 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,
3,3'-Dimethoxybenzidin-4,4'-diisocyanat,
m-Xylylendiisocyanat, Tolidindiisocyanat,
4,4'-DiphenyImethandiisocyanat (MDI),
m-Phenylendiisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat (FDI),
Methylen-p-phenylendiisocyanat,
3,3'-DimethyM,4'-diphenyldiisocyanat (TODI),
Methylenbis(2-methyl-p-phenylen)-diisocyanat,
3,3'-Dimethoxy-4,4'-biphenylendiisocyanat,
2,2',5,5'-Tetramethyl-4,4'-biphenylen-
diisocyanat,3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenyl-
methandiisocyanat (DMDI),
4,4'-Diphenylisopropylidendiisocyanat (DPDI)
und 1,5-Naphthalendiisocyanat (NDI).
Mit besonderem Vorzug werden die Toluoldiisocyanat-Isomeren eingesetzt, insbesondere 2,4-Toluoldiisocyanat. Die handelsüblichen Mischungen aus den 2,4- und 2,6-Isomeren sind wirkungsvoll - insbesondere *» sind die 80 : 20- und die 65 : 35-Mischungen leicht erhältlich.
Bei den nach der Erfindung eingesetzten Polyäthern handelt es sich um polyfunktionelle Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen, wie sie üblicherweise für die Poly(äther)urethanbildung eingesetzt werden.
Vorzugsweise eingesetzt werden die Polyoxyalkylenpolyole mit 2 bis4 Hydroxylgruppen, wobei das Alkylen 2 bis 6 C-Atome enthält. Diese lassen sich durch Kondensieren der Glycole mit 2 bis 6 C-Atomen - wie Äthylenglycol und 1,6-HexandioI - erhalten. Desgleichen kann die Kondensation mit einem Alkylenoxid wie Äthylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid mit Glycol stattfinden. Höhere Polyäther erhält man durch Reaktion mit einem Triol oder höheren Polyol wie Glycerin, Trimethylolpropan und Pentaerythrit.
Bei den Polyestern handelt es sich um polyfunktioneiie Substanzen mii endständigen Hydroxylgruppen. Der Polyester ist wünschenswerterweise ein Polymerisat aus (1) einer Alkandicarbonsäure mit 2 bis 8 C-Atomen und Phenylendicarbonsäure 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, Hexandicarbon-
säure, d. h. Adipinsäure, und Octandicarbonsäure, Äthylenglycol, Projpylenglycol, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Hexantriol, Diäthylenglycol und Dipropylenglycol.
Das spezielle Polyisocyanat und der bzw. die speziellen Polyäther bzw. Polyester werden in Anteilen vermischt, die zu dem gewünschten Produkt führen, wobei sämtliche endständigen Gruppen des Vorpolymerisats Isocyanatgruppen sind. Die hierbei angewandten Bedingungen - mit oder ohne Katalysator, Zeit-Temperatur-Abhängigkeit - sind herkömmlich und brauchen hier nicht diskutiert zu werden.
Es wird darauf verwiesen, daß der hierin verwendete Ausdruck »Vorpolymerisat« ein Material einschließt, in dem die endständigen Isocyanatgruppen des Vorpolymerisats durch eine monofunktionelle Hydroxyl- oder Wasserstoffverbindung blockiert sind, um eine Isocyanat-Reaktionsfähigkeit nur bei erhöhter Temperatur 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 Polyestern oder -äthern mit endständigen Hydroxylgruppen oder Mischungen aus Polyestern mit endständigen Hydroxylgruppen und polyfunktionellen Aminen oder Mischungen aus polyfunktionellen Polyäthern mit endständigen Hydroxylgruppen und polyfunktionellen Aminen umgesetzt (vernetzt) werden.
Das Polyol-Vorpolymerisat wird mit dem definierten Polyol bei völliger Abwesenheit eines schaumerzeugenden Materials bei der Reaktion umgesetzt, um ein Poly(äther)urethanelastomer zu erhalten, das 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 Reaktionsteilnehmer sind aromatisches Diisocyanat und Polyoxypropylcndiol oder ein Polyoxypropylen-Triolderivat eines Alkantriols mit 3 bis 6 C-Atomen im Alkantriol. Vorzugsweise wird mindestens eine wesentliche Menge des definierten Triol-Derivats als Reaktionsmaterial in der Poly(äther)-urethanreaktion - d. h. zwischen dem Vorpolymerisat und dem Polyol - verwendet.
Das Polyester-Vorpolymerisat wird r.iit dem definierten Polyester bei 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 völliger Abwesenheit von schaumerzeugendem Material in der Reaktionszone umgesetzt, um ein 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 folgenden Ausführungsform bewiesen:
Hat der Reifen einen Schlauch, ist dieser zu entfernen. Dann bohrt man in die Felge ein füT 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-Armatur das 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 Einfüllventil unten liegt.
Sodann bohrt man durch das 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 Gefäß und die Leitungen zum Reifenkörper frei von Wasser oder anderen Materialien sein, die im erzeugten Elastomer schaumerzeugend wirken könnten. Die Einfülleitung - vorzugsweise ein Kunststoffschlauch - verläuft vom Boden des Gefäßes 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 das Isocyanat- und HydroxylgruDpengleichgewicht auf gleiche Gewichtsoder Volumenteile der Reaktionskomponenten einstellt. Es ist vorteilhaft einen der Reaktionskomponenten gelb und die andere blau einzufärben; das vollständige 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 mit Leichtigkeit erreichen und erlauben es, das Verfahren in Ruhe und ohne Zeitdruck auszuführen.
Wünschenswerterweise wird das vermischte Füllmaterial aus dem Gefäß durch Trockenluft- oder Stickstoffdruck ausgebracht Fängt die Flüssigkeit an, aus der Gasauslaßöffnung auszutreten, schließt man das Einfüllventil und verschließt die Auslaßöffnung mit einer Blechschraube. Dann öffnet man das Einlaßventil 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 läßt die Füllung aushärten. Hierzu vorgeschlagene Temperaturen und Zeiten sind: 7 Tage bei 22°C, 12 Std. bei 49°C und 8 Std. bei 71°C. Variationen dieser Werte sind 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 Xylol, Toluol, Methylenchlorid, Azeton und Methyläthylketon.
Vorzugsweise werden aromatische Diisocyanat, Polyoxypropylendiol sowie ein Polyoxypropylen-Triolderivat eines Alkantriols mit 3 bis 6 C-Atomen im Triol eingesetzt. Vorzugsweise wird weiterhin eine wesentliche Menge dieses definierten Triolderivats als Reaktionskomponente in der Poly(äther)urethanreaktion verwendet.
Vorzugsweise wird ein Vorpolymerisat aus Toluoldiisocyanat und einem Polyoxypropylen-Triolderivat von Glycerin mit einem Molekulargewicht von 3000 verwendet und dieses mit einer Mischung aus einem Polyoxypropylendiol mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 und dem obenerwähnten Triolderivat, die ein Äquivalentgewicht von etwa 1000 hat, umgesetzt.
Im Fall eines blockierten Vorpolymerisats kann dieses vorgemischt und gelagert werden, da die Reaktion nicht einsetzt, bis die Mischung auf die geeignete Temperatur erhitzt wird. In diesem Fall ist kein Vermischen erforderlich, und die Mischung läßt sich unmittelbar in 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 Kombination, die auch dem Nichtfachmann gestattet, den Reifen der Erfindung herzustellen.
Es wird darauf verwiesen, daß das blockierte Vorpolymerisat auch mit dem zugehörigen Polyäther 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 folgendenBeispiele 1 bis 5 erläutern Ausführungsformen von für die Erfindung geeigneten Elastomeren. In jedem Beispiel handelt es sich bei dem Diisocyanat um das 80 : 20-Toluoldiisocyanat (TDI).
In jedem Beispiel wurde weiterhin Zinn(II)-Octoat als Katalysator in sowohl der Vorpolymerisat- als auch der Polyurethanreaktion verwendet.
Bei den Diol-Reaktionsteilnehmern handelt es sich um Polyoxypropylendiole eines mittleren Molekulargewichts von 4000 im Beispiel 1 und 2000 im Beispiel 2.
Beim Triol handelte es sich im Beispiel 1 um ein PoIyoxypropylenderivat von Glycerin 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 Beispielen4 und 5 war der Polyester Poly(äthylenadipat)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 Polyol oder Polyester bei Umgebungstemperatur umgesetzt und das Produkt gehärtet: 12 Stunden bei 710C beim Poly(äther)urethan und 10 Stunden bei 930C 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 Anteilsangaben sind Gewichtsteile.
Vorpolymerisat
Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3
Diol 90,34 Trio!
TDI 9,63
Katalysator 0,03
Theoretisch freier NCI-Anteil 2,74%
Äquivalentgewicht 1527
Polyurethan-Reaktion
Vorpolymer 50,00
Triol 49,97 Triol
Diol
Katalysator 0,03
Durometer-A-Härte 8
Zufestigkeit, kp/cm2 13,08
Bruchdehnung 1100%
Dauerverformung unter Druck 7%
83,91
16,06
0,03
4,23%
993
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
Beispiel 4
Polyester 75,73
TDI 24,24
Katalysator 0,03
Theoretisch freier NCO-Anteil 6,8%
Äquivalentgewicht 615
Polyurethan-Reaktion
Polyester 49,97
Vorpolymerisat 50,00
Katalysator 0,03
Durorneter-A-Härte 43
Zugfestigkeit, kp/cm2 108,97
Bruchdehnung 510%
Dauerverformung unter Druck 0,65%
Beispiel 5
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.
10
15
20
Ein Vorpolymerisat mit endständigen Isocyanatgruppen und 6,95% freiem NCO wurde durch Umsetzen eines Poly(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)glykols vermischt, dem zuvor 0,03% Zinn(II)-Octoat als Katalysator zugegeben worden waren. 30 B.
Die Vermischung findet bei Raumtemperatur entweder von Hand oder maschinell fünf Minuten lang statt, d. h. für eine Dauer, die ausreicht, um eine Vermischung der Farben der beiden Komponenten zu gewährleisten, wobei die beiden Komponenten zunächst mit unterschiedlichen Farben vorliegen, um die Feststellung zu erleichtem, ob die Durchmischung ausreichend fortgeschritten ist. Die Mischung wurde dann in den vorbereiteten Reifen eingespritzt, wie oben beschrieben, und 12 Std. bei 93°C härten gelassen. Die ausgehärtete flüssige Mischung hat folgende Eigenschaften:
Zugfestigkeit etwa
Bruchdehnung
Reißfestigkeit (Form C)
Durometer-A-Härte
98,42 kp/cm2
500%
12,2 bis 13,4 kg je
linearem cm
30+
45 C.
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-A-Härte von 43. Die Härte nimmt ab, wenn sich die Mischung'von gleichen Anteilen aus innerhalb eines Bereiches von 40 Betriebstests
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 hohlraumfreien 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 Nennais auch bei Überlast als besser als die schaumgefüllten Reifen.
Labortests zeigten einen entschiedenen Vorteil der hohlraumfreien Reifen gegenüber dem schaumgefüllten Reifen hinsichtlich der Wärmestaueigenschaften.
(1) LKW-Reifen in Rippenkonstruktion für Landstraßenbetrieb zeigten mit der hohlraumfreien Füllung im Mittel eine um etwa44°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 bis 113 km/h für eine Dauer von 5 Stunden ergaben den Beginn einer übermäßigen Temperaturerhöhung
(3) LKW-Reifen mit sehr schweren Rippen mit Schaumfüllung 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.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

  1. Patentansprach:
    Auf ein Rad aufgezogener, pannenfreier Reifen mit einer auf das Rad aufgezogenen Decke und einer elastomeren Polyurethanmasse als Vollfüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethanmasse hohlraumfrei ist und aus einem Reaktionsprodukt
    10
    1) eines endsiändige Isocyanatgmppen aufweisenden Vorpolymerisats (a), welches gegebenenfalls durch monofunktionelle Hydroxyl- oder Wasserstoffverbindungen blockiert sein kann (b), hergestellt durch Umsetzung eines organischen Polyisccyanats mit einem polyfuuktjonellen Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen (i) oder einem polyfunktionellen Polyester mit endständigen Hydroxylgruppen (ii) und
  2. 2) einem polyfunktionellen Polyäther mit endständigen Hydroxylgruppen (i) im Fall von (a) (i) oder (b) (i) oder einem polyfunktionellen Polyester mit endständigen Hydroxylgruppen (ii) im Fall von (a) (ii) oder (b) (ii) bei völliger Abwesenheit eines schaumerzeugenden Materials besteht.
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