DE2549239C2

DE2549239C2 - Schlauchloser Reifen mit einer selbst-abdichtenden Auskleidung und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2549239C2
Application number: DE19752549239
Authority: DE
Inventors: Bodo Hagenböhmer; Philipp 3000 Hannover Schaefer
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1983-08-11
Also published as: DE2549239A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Reifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Verfahren zur Herstellung des Reifens.

Aus der FR-OS 22 32 456 ist ein schlauchloser Luftreifen bekannt, an dessen Innenwand eine selbstabdichtende Auskleidung angebracht ist, während der verbleibende Hohlraum des Reifens mit Druckluft gefüllt ist Die Auskleidung besteht aus einem elastischen geschlossenzelligen Schaumgummi, der zusammen mit dem Reifen vulkanisiert wird und daher einen integrierten Bestandteil des Reifens bildet Die Dichtungswirkung dieser Auskleidung im Fall einer Durchbohrung der Reifendecke beruht darauf, daß der Schaumgummi infolge seiner Elastizität gegen den hindurchgestoßenen Gegenstand gepreßt wird oder sich nach dessen Entfernung infolge des in den Zellen herrschenden Gasdruckes ausdehnt und dadurch das im Schaumgummi entstandene Loch verschließt Die Wirkung der Abdichtung ist jedoch sowohl hinsichtlich der Größe der verschließbaren Löcher als auch hinsichtlich der Dauer begrenzt Sie hängt von dem Druckunterschied zwischen dem im Reifen herrschenden Aufblasdruck und dem in den Zellen herrschenden Gasdruck ab, was zur Folge haben kann, daß zunächst ein Teil der Druckluft aus dem Reifen entweicht, bis eine ausreichende Druckdifferenz entstanden ist. Ein solcher Reifen hat daher nur eine begrenzte Notlaufeigenschaft. Ferner kann die Auskleidung nur bei der Herstellung des Reifens angebracht werden.

Bei einem aus der DE-AS 12 42 116 bekannten Luftreifen ist an der Innenseite der Lauffläche ein Lochdichtungsstreifen befestigt, der aus zwei oder mehr Schichten aus vulkanisiertem Kautschuk besteht, zwischen die Schichten aus nicht vulkanisiertem Kautschuk eingebettet sind. Auch diese Auskleidung wird bei der Herstellung des Reifens vor der Vulkanisation des Reifenmantels angebracht und zusammen mit dem Reifen vulkanisiert, wodurch sie bleibend mit dem Reifen vereinigt wird. Die Dichtungswirkung beruht in diesem Fall darauf, daß der nicht vulkanisierte Kautschuk zähflüssig bleibt und deshalb nach jeder Durchbohrung wieder zu einer homogenen Schicht zusammenfließt. Da die Auskleidung die Dichte von Kautschuk hat, verursacht sie eine nicht unbeträchtliche Vergrößerung des Gewichts des Luftreifens.

Schließlich ist in der US-PS 38 66 652 ein Luftreifen beschrieben, dessen gesamter Innenraum mit einem Elastomer gefüllt ist, in das dünnwandige, hohle Glasoder Keramikperlen eingebettet sind. Die Glas- oder Keramikperlen haben einen Durchmesser von 10 bis 300 μίτι und nehmen zwischen lö und 50% des Gesamtvolumens ein. Die Herstellung des Luftreifens erfolgt dadurch, daß eine Mischung aus einem Polyurethan-Zweikomponentensystem und den Hohlperlen im gewünschten Verhältnis hergestellt, unter Druck in den Reifen eingefüllt und dann ausgehärtet wird. Im fertigen Zustand ist der Reifen mit einem

elastischen Feststoff gefüllt, dessen mittlere Dichte durch die unverrückbar eingebetteten Hohlperlen verringert ist. Dennoch wird das Gewicht des Reifens durch die Füllung beträchtlich vergrößert Da außer dem elastischen Feststoff keine Druckluft in den Reifen eingefüllt werden kann, muß der geforderte Aufblasdruck beim Einfüllen der Mischung eingestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Reifens mit einer selbst-abdichtenden Auskleidung von geringem Gewicht, die eine wirksame Lochabdichtung über lange Zeiträume ergibt, jederzeit nachträglich an einem fertigen Reifen angebracht werden kann und die Eigenschaften des Reifens in keiner Weise verändert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Bei dem Reifen nach der Erfindung wird von an sich bekannten Kunststoffhohlperlen Gebrauch gemacht, die beispielsweise in der Zeitschrift »Kunststoffe«, Band 60. 1970, Heft 1, S. 19—22 beschrieben sind. Hierbei handelt es sich um Vinylchlorid/Äthylen-Copolymerisate, die mü Hilfe der Restmonomeren zu Hohlperlen expandiert werden.

Andere geeignete Kunststoffhohlperlen, die aus Vinylidenchlorid/ Acrylnitril-Copolymerisat bestehen, sind in der Zeitschrift »Modem Plastics«, August !969, S. 55—57 beschrieben. Der Durchmesser dieser bekannten Kunststoffhohlperlen kann zwischen 0,02 und 2 mm betragen. Grundsätzlich sind für den erfindungsgemäßen Reifen alle Kunststoffhohlperlen dieser Größenordnung geeignet, die aus einer dünnen gasgefüllten Kunststoffhülle bestehen.

Die Besonderheit ries erfindungsgemäßen Reifens besteht darin, daß die Auskleidung durch eine Suspension solcher Kunststoffhuhlperlcn unterschiedlichen Durchmessers in einem flüssigen oder pastösen niedermolekularen Kunststoff gebildet ist. Uiese Suspension stellt eine luftundurchlässige, gut manipulierbare Masse dar, die an der Reifeninnenwand haftend angebracht werden kann und in der die Kunststoffhohlperlen zusammengehalten sind, wobei sie aber relativ zueinander verschiebbar bleiben.

Die die Auskleidung bildende Suspension hat eine niedrige Dichte zwischen 0,05 und 0,60, vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,26. Dadurch kann das Auskleidungsmaterial neben Druckluft auch in größerer Menge in dem Reifen enthalten sein, ohne daß das Gewicht des Reifens merklich erhöht wird oder die Fahreigenschaften beeinträchtigt werden.

Durch das in den Hohlperlen fest eingekapselte Gas, das auch Luft sein kann, und dadurch, daß der flüssige oder pastöse Kunststoff nicht in das Innere der H*ohlperlen emigrieren kann, bleibt die niedrige Dichte des Auskleidungsmaterials auch nach einer langen und starken Beanspruchung erhalten. Dadurch wird auch vermieden, daß sich das Auskleidungsmaterial beim Stehen des Fahrzeuges am tiefsten Punkt im Reifen absetzt.

Die Verwendung von Hohlperlen mit unterschiedlichen Durchmessern hat zwei Aspekte, nämlich: Die kleineren Hohlperlen füllen die Hohlräume zwischen den größeren Hohlperlen besser aus, so daß weniger flüssiger oder pastoser Kunststoff benötigt wird, was , sich positiv auf die Dichte des Auskleidungsmaterials auswirkt. Der andere Aspekt besteht darin, daß sich die kleineren Hohlperlen allmählich unter der Zentrifugalkraft an der Reifeninnenwand sammeln, um dort die mechanisch entstandenen Beschädigungen sofort und nachhaltig zu verschließen.

Die geringe Größe der Hohlperlen von vorzugsweise 0,02 bis 0,1 mm und ihre glatte Oberfläche begünstigen das Eindringen in ein im Reifen entstandenes Loch.

τ Aufgrund ihrer druckelastischen Eigenschaften wirken sie in dieser Position wie ein Weichgummipfropfen. Ihre niedrige Dichte verhindert, daß sie unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft durch die Löcher, welche sie verschließen sollen, hindurchgeschleudert werden, denn

ι» die Zentrifugalkraft ist direkt proportional der "bewegten Masse.

Der flüssige oder pastöse niedermolekulare Kunststoff muß nur die Bedingung erfüllen, daß er gegenüber dem Kunststoff der Hohlperlen inert ist Daher sind alle

r> flüssigen und pastösen Kunststoffe geeignet, die nach einer 172stündigen Kontaktlagerung mit den Hohlperlen Lsi +65⁰C die dünnere Membranhülle der Hohlperlen nicht beschädigt haben. Als besonders geeignet haben sich handelsübliche Mischpolyamide

2(1 und handelsübliches Polyisobutylen erwiesen.

Aufgrund des hohen Gas- bzw. Luftanteils im Innern der Hohlperlen verhält sich das Auskleidungsmaterial in bezug auf das Abroller! des Reifens äußerst iuftähriiich; es paßt sich gewissermaßen der im Reifen als Füllmaterial mit vorhandenen Druckluft an, bzw. es ordnet sich ihr unter.

Die Erfindung ergibt den besonderen Vorteil, daß die Auskleidung auch nachträglich an einem fertigem Reifen angebracht und im Bedarfsfall jederzeit erneuert

jn werden kann. Die übliche Reifenherstellung wird durch das Hinzufügen der Auskleidung in keiner Weise verändert.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein Reifen mit der beschriebenen Auskleidung auch ohne Felge

π beliebig manipulierbar ist, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die Auskleidung verschiebt oder umschichtet Ferner kann der mit der Auskleidung versehene Reifen in üblicher Weise auf eine serienmäßig hergestellte Felge aufgezogen werden.

Es hat sich gezeigt, daß ein nach der Erfindung ausgebildeter Reifen im normalen Fährbetrieb die gleichen optimalen Fahreigenschaften wie ein Reifen ohne selbstabdichtende Auskleidung aufweist, und daß der Reifen diese optimalen Fahreigenschaften nach

-r> einer mechanischen Beschädigung, wie sie z.B. durch einen Nagel oder eine Gewehrkugel verursacht wird, über einen langen Zeitraum unverändert beibehält. Es ist dadurch möglich, auf die Ausstattung des Fahrzeugs mit einem Reserverad zu verzichten.

■><> Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Reifens nach der Erfindung sowie Verfahren zu seiner Herstellung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von

>"> Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Zur Herstellung des Reifens werden kompakte Kunststoffteilchen, die ein Treibmittel enthalten und zu Hohlperlen expandierbar sind, in einem niedermolekularen flüssigen oder pastösen Kunststoff, gegebenenfalls

wi mit Zusatz von weiteren Stoffen, auf beliebige Art verteilt. Die kompakten Kunststoffteilchen können Vinylchlorid/Äthylen-Copolymere sein, wobei dann das Treibmittel das restliche monomere Äthylen ist. Ein anderer geeigneter Kunststoff ist ein Vinylidenchlorid/

»' Acrylnitril-Copolymerisat. Der flüssige oder pastöse Kunststoff hat vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als 7500; er kann ein handelsübliches Mischpolyamid oder Polyisobutylen sein, oder jeder

andere Kunststoff, der die Bedingung erfüllt, daß er gegenüber dem Kunststoff der Hohlperlen inert ist Diese Bedingung gilt als erfüllt, wenn nach einer 172stündigen Kontaktlagerung mit den Hohlperlen bei +65⁰C die dünne Membranhülle der Hohlperlen nicht beschädigt ist

Anschließend wird die Mischung auf eine Temperatur von mehr als +75⁰C erhitzt, wodurch die Hohlperlen gebildet werden. Das Material der Auskleidung ist dann im wesentlichen fertig; es besteht aus einer Suspension der Kunststoffhohlperlen in dem flüssigen oder pastösen Kunststoff.

Die expandierbaren kompakten Kunststoffteilchen werden so bemessen, daß sich Hohlperlen mit unterschiedlichen Durchmessern bilden, die Vorzugsweise zwischen 0,02 und 0,1 mm liegen. Das Mischungsverhältnis wird so eingestellt, daß die Dichte des fertigen Materials zwischen 0,05 und 0,60, vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,26 liegt

Nach dem Erhitzen wird, vorzugsweise unter Mitverwendung von zwei dünnen Folien, ein der auszukleidenden Reifeninnenfläche entsprechendes Formteil durch Pressen oder Extrudieren geformt Vor dem Einlegen in den Reifen wird auf der Seite, die an der Reifeninnenwand haften soll, die Folie abgezogen. Dann wird das Formteil in den Reifen eingelegt und angedrückt Das Formteil klebt dann fest aber nicht untrennbar an der Reifeninnenwand. Die der Reifeninnenwand abgewandte Seite der Auskleidung bleibt von der anderen Folie bedeckt

Für einen normal beanspruchten Reifen genügt es im allgemeinen, wenn sich die Auskleidung lediglich auf dem unter der Lauffläche liegenden Teil der Reifeninnenwand befindet, weil nahezu alle Beschädigungen im Bereich der Lauffläche entstehen.

Im allgemeinen nimmt die Auskleidung etwa 13 bis 18% des Volumens der Reifenkammer ein, so daß 82 bis 98,7% des Volumens mit Druckluft gefüllt sind.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung des Reifens besteht darin, daß das Expandieren der Hohlperlen in dem flüssigen oder pastosen Kunststoff durch Erhitzen im Reifen erfolgt

Bei einer praktischen Ausführung wurde die Auskleidung in einem serienmäßig hergestellten schlauchlosen Pkw-Stahlgürtelreifen des Typs 175/70 SR 13- in der Weise eingebracht, daß sie die der Lauffläche des Reifens gegenüberliegende Innenseite voll bedeckte, nachdem vorher von der mit dem Gummi in Berührung kommenden Seite der Auskleidung die dünne Folie

ι» abgezogen worden war. Der Reifen wurde in üblicher Weise auf eine serienmäßig hergestellte Felge des Typs 1302 aufgezogen, mit Druckluft (1,9 kp/cm²) gefüllt und ausgewuchtet Danach wurde das Rad montiert Anschließend wurde in der Mitte der Lauffläche zwischen den Profilstcllen mit einem spitzen und im Querschnitt runden Gegenstand (Länge: 80 mm; Durchmesser: 5 mm) der Reifen samt der ca. 5 mm dicken Auskleidung durchstochen. Der spitze Gegenstand wurde anschließend herausgezogen. An einem ebenfalls montierten Reifen gleicher Beschaffenheit, der jedoch lediglich mit Luft gefüllt war (1,9 kp/cm²), wurde diese Beschädigung in gleicher Weise unmittelbar danach vorgenommen. Das Ergebnis "dgte: Der nur mit Luft gefüllte Reifer, war nach einer Fnhrstrecke von ca. 5 km (nach 4,5 Minuten) fahruntauglich, weil die Luft völlig entwichen war. Der zusätzlich mit der beschriebenen Auskleidung ausgestattete Reifen zeigte nach einer Fahrstrecke von 1100 km (nach 38 Stunden) keine Veränderung. Danach wurden am gleichen Reifen, aber

jo an anderen Stellen, jedoch wieder zwischen den Profilstollen, zwei weitere Beschädigungen in der oben beschriebenen Weise vorgenommen. Nach einer Fahrstrecke von 210 km (gefahren im Laufe einer Woche) und einer anschließenden Wärmelagerung in einem Trockenschrank (8 Stunden bei 50⁰C) wurde der Reifen nach Abkühlung auf Raumtemperatur wieder montiert und der Innendruck gemessen. Es zeigte sich lediglich ein geringer Druckabfall um ca. 0,15 auf 1,75 kp/cm². Die positiven Fahreigenschaften wurden auch durch die Wärmelagerung nicht verändert.

Claims

Patentansprüche:

1. Schlauchloser Reifen mit einer selbst-abdichtenden, an der Innenwand des Reifens haftenden Auskleidung aus einem Kunststoff mit gasgefüllten Kammern, während der verbleibende Hohlraum des Reifens mit Druckluft gefüllt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung durch eine Suspension von einzelnen dünnwandigen, gasgefüllten, druckelastischen Kunststoffhohlperlen unterschiedlichen Durchmessers in einem gegenüber dem Kunststoff der Hohlperlenhüllen inerten flüssigen oder pastösen niedermolekularen Kunststoff gebildet ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle der Kunststoffhohlperlen aus Polyvinylidenchlorid-Copolymerisat und/oder aus Polyvinylchlorid-Copolymerisat besteht.

3. Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige oder pastlöse Kunststoff ein Molekulargewicht von weniger als 750Ohat

4. Reifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige oder pastöse Kunststoff ein Polyamid und/oder ein Polyisobutylen ist.

5. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhohlper-Ien einen Durchmesser von 0,02 bis 0,1 mm haben.

6. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Suspension zwischen 0,05 und 0,60 liegt.

7. Reifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Suspension zwischen 0,08 und 0,26 liegt.

8. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung 13 bis 18% des Volumens des Reifenhohlraums einnimmt.

9. Reifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Reifeninneren zugewandte Oberfläche der Auskleidung mit einer dünnen Folie bedeckt ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Reifens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bläschenbildende kompakte Kunststoffteilchen, welche ein Treibmittel enthalten, in dem flüssigen oder pastösen Kunststoff verteilt werden, daß die Mischung zur Bildung der gasgefüllten Kunststoffhohlperlen auf eine Temperatur von mehr als +70°C erhitzt wird, daß aus der dadurch erhaltenen Suspension ein der auszukleidenden Reifeninnenfläche angepaßtes Formteil geformt wird, und daß das Formteil an der Innenfläche des fertigen Reifens angebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil unter Mitverwendung von wenigstens einer die Oberfläche des Formteils bedeckenden dünnen Folie geformt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil unter Mitverwendung von zwei die beiden Oberflächen des Formteils bedeckenden dünnen Folien geformt wird, und daß die eine der beiden Folien auf der mit der Reifeninnenwand zu verbindenden Oberfläche des Formteils vor dem Anbringen des Formteils abgezogen wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Reifens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bläschenbildende kompakte Kunststoffteil

chen, welche ein Treibmittel enthalten, in dem flüssigen oder pastösen Kunststoff verteilt werden, daß die auszukleidende Fläche der Innenwand des fertigen Reifens mit der Mischung bedeckt wird, und daß die Mischung zur Bildung der Kunststoffhohlperlen im Innern des Reifens auf eine Temperatur von mehr als + 70° C erhitzt wird.