DE2659072A1

DE2659072A1 - Selbstdichtende reifen

Info

Publication number: DE2659072A1
Application number: DE19762659072
Authority: DE
Inventors: Hiromi Akiyoshi; Yukio Fukuura; Toshio Honda; Koichi Iwami; Yoshikatsu Suzuki; Shoji Tanaka; Itsuo Tanuma
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1977-07-07
Also published as: DE2659072C3; FR2337060A1; CA1062968A; JPS5284606A; DE2659072B2; JPS5244086B2; US4090546A; GB1533300A; FR2337060B1

Description

betreffend
Selbstdichtende Reifen

Die Erfindung betrifft selbstdichtende Reifen (puncturesealing pneumatic tire), die mit einer Schicht versehen sind, die das Austreten von Luft aus dem Reifen verhindert, selbst wenn Fremdkörper, wie Nägel und ähnliches, auf der Straße durch die Lauffläche des Reifens beim Fahren hindurchdringen, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Reifen.

Reifen, die mit Druckluft zur Lastaufnahme gefüllt sind, können die Last gut aufnehmen und ergeben ein sehr gutes Fahrgefühl. Sie werden daher mit wenigen Ausnahmen allgemein angewandt. Die Reifen bestehen jedoch aus einer verhältnismäßig dünnen Schale und besitzen den Nachteil, daß es vorkommen kann, daß ein Nagel oder sonstige Fremdkörper, der auf der Straße liegt, in den Reifen eindringt und ihn beschädigt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden Reifen entwickelt, die eine selbstdichtende Schicht besitzen, bestehend aus einer dünnen viskosen kautschukartigen Schicht, die fest mit der Innenseite des Reifens verbunden ist. Derartige Reifen werden üblicher-

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weise folgendermaßen hergestellt: Eine dünne Kautschukfolie, die nicht gehärtet und sogar durch Erhitzen elastisch gemacht worden ist, und die eine ausreichende Breite besitzt, um die Lauffläche eines Reifens zu bedecken, wird als selbstdichtende Schicht angewandt und zunächst auf eine zylindrische Form zur Herstellung von nicht vulkanisierten Reifen an einer Stelle aufgebracht, die der Lauffläche des Reifens entspricht, und dann werden die anderen Teile, aus denen der Reifen besteht, nacheinander darüber aufgebracht, um den nicht vulkanisierten Reifen zu erhalten. Dieses Verfahren besitzt den folgenden Vorteil; Selbst wenn ein nicht vulkanisierter Reifen auf diese Weise durch die anschließende Vulkanisation hart und elastisch gemacht wird, wird die oben beschriebene Kautschukschicht an einer bestimmten Stelle der Innenseite des Reifens in einer bestimmten konstanten Dicke gebildet, während sie ihre Viskosität behält. Dadjirch werden Fremdkörper, wie Nägel und ähnliches, wenn sie durch die Lauffläche des Reifens während des Laufs hindurchdringen, von der viskosen Kautschukschicht eingehüllt und die Luft entweicht nicht aus dem Reifen. Außerdem fließt, xtemi der Fremdkörper aufgrund der Zentrifugalkraft beim Lauf des Reifens wieder aus der Lauffläche· herausgeschleudert wird, der viskose Kautschuk in das durch das Herausfallen des zunächst eingedrungenen Fremdkörpers gebildete Loch und schließt es dicht, und der Reifen bleibt luftdicht. Auf diese Weise konnten jedoch keine Reifen erhalten werden, die das erwünscht hohe Selbstdichtungsvermögen besitzen.

Der Grund dafür ist der folgende: Wenn eine viskose Kautschukschicht angewandt wird, die imstande ist, Nägel und ähnliches aufzufangen und festzuhalten, wandert der Kautschuk nach der Mitte der Lauffläche und sammelt sich dort an, aufgrund der Viskositätsverringerung und der Zentrifugalkraft, die durch die Wärmeansammlung im Reifen während des Laufs verursacht werden. Dadurch ordnet sich der viskose

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Kautschuk so an, daß er die Eigenschaften des Reifens verschlechte rt_; zu einem ungleichen Gewicht bei der Drehung des Reifens (Unwucht) führen kann und es häufig nicht möglich ist, den Reifen sicher zu fahren. Um eine Bewegung und Ansammlung des viskosen Kautschuks zu verhindern, muß in der selbstdichtenden Schicht eine Deckschicht und eine Bienenwaben-förmige Schicht angebracht werden. Die Bewegung des viskosen Kautschuks kann jedoch nicht vollständig verhindert werden. Im Gegenteil wenn eine hochviskose Kautschukschicht mit einer geringen Fließfähigkeit angewandt wird, ist die Haftung der Kautschukschicht an Fremdkörpern, wie Nägeln und ähnlichem, gering.

Außerdem ist es für die selbstdichtende Schicht unerläßlich, daß sie ihre Wirksamkeit bei hohen und niedrigen Temperaturen beibehält, daß sie auch von Luft bei hoher Temperatur und unter hohem Druck nicht oxidiert oder zerstört wird und daß sie die Materialien, aus denen der Reifen besteht, nicht angreift.

Es wurden umfangreiche Versuche durchgeführt, um die Nachteile der üblichen Verfahren zu umgehen, und es hat sich gezeigt, daß,wenn eine selbstdichtende Schicht hergestellt wird unter Verwendung eines speziellen viskosen Kautschuks, der im wesentlichen aus einem nicht polaren Kautschuk, Polybuten und Kieselsäure besteht, ein Reifen hergestellt werden kann, der gute Anwendungseigenschaften besitzt und betriebssicher ist.

Die Erfindung betrifft einen selbstdichtenden Luftreifen, der auf der Innenseite eine selbstdichtende Schicht besitzt, die hergestellt worden ist aus einer viskosen Kautschukmasse, bestehend hauptsächlich aus

(A) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus 5 bis Gewichtsteilen mindestens eines nicht-polaren Kautschuks aus der Gruppe von Äthylen-Propylen-

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Copolymer-Elastomer, Athylen-Propylen-Dien-Terpolymer-Elastomer, Polyisobutylen-Elastomer und Isobutylen-Isopren-Copolymer-Elastomer und 95 bis 65 Gewichtsteilen Polybuten und

(B) 5 bis 35 Gewicht steilen Kieselsäure (white carbon), wobei die selbstdichtende Schicht eine Viskosität von 1,6x10 bis 2,0x10 Pois bei Raumtemperatur und unter einer Scherbeanspru-

chung von 100 see besitzt und die Kieselsäure in der selbstdichtenden Schicht in Form von Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 50 /um verteilt ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines selbstdichtenden Luftreifens, das darin besteht, daß man eine viskose Kautschukmasse mit einem Lösungsmittel verdünnt, die im wesentlichen aus

(A) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus 5 bis 35 Gewichtsteilen mindestens eines nicht-polaren Kautschuks aus der Gruppe von Äthylen-Propylen-Copolymer-Elastomer, Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymer-Elastomer, Polyisobutylen-Elastomer und Isobutylen-Isopren-Copolymer-Elastomer und 95 bis 65 Gewichtsteilen Polybuten und

(B) 5 bis 35 Gewichtsteilen Kieselsäure

besteht, wobei die viskose Kautschukmasse eine spezielle begrenzte Viskosität von 1,6x10 bis 2,0x10 Pois bei Raumtemperatür und unter einer Scherbeanspruchung von 100 see besitzt. Die entstehende flüssige Kautschukmasse wird auf die Innenseite eines vulkanisierten Reifens aufgebracht und das Lösungsmittel verdampft, wobei eine selbstdichtende Schicht, die aus der viskosen Kautschukmasse besteht, auf der Innenseite des Reifens entsteht.

Bei dem erfindungsgemäßen selbstdichtenden Reifen,der auf der Innenseite (inner peripheral surface) die selbstdichtende Schicht der oben angegebenen Zusammensetzung mit einer Viskosität von 1,6x10 bis 2,0x10 Pois bei Raumtemperatur unter einer Scherbeanspruchung von 100 χ sec besitzt, hat das Mischver-

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hältnis von Polybuten zu dem nicht-polaren Kautschuk einen Einfluß auf die Viskosität der entstehenden selbstdichtenden Schicht. Wenn das Mischverhältnis von Polybuten zu nicht-polarem Kautschuk kleiner ist als 65.: 35_f ist die Viskosität der entstehenden viskosen Kautschukmasse zu hoch und die Kautschukmasse verliert ihre selbstdichtende Eigenschaft. Wenn das oben beschriebene Mischungsverhältnis größer ist als 95:5 ist die Fließfähigkeit des entstehenden viskosen Kautschuks zu hoch, und die Kautschukmasse beeinflußt die Eigenschaften des Reifens selbst nachteilig.

Kieselsäure wird zu dem Gemisch aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten zugegeben, um die Festigkeit (nerve) der selbstdichtenden Schicht zu erhöhen. Wenn die Menge an Kieselsäure weniger als 5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches, aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten beträgt, kann keine selbstdichtende Schicht mit der erforderlichen Festigkeit erhalten werden. Wenn die Menge an Kieselsäure 35 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches .aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten überschreitet, ist die selbstdichtende Schicht brüchig, und es kann keine Schicht mit der erwarteten Wirksamkeit erhalten werden.

Die selbstdichtende Schicht wird auf die folgende Weise hergestellt. Vorgegebene Mengen eines nicht-polaren Kautschuks, Polybuten und Kieselsäure werden bei einer Temperatur von 30 bis 150°C, vorzugsweise 60 bis 80°C 2 bis 15 Minuten, vorzugsweise 3 bis 10 Minuten zusammen verknetet. Die entstehende Kautschukmasse kann zu einer Folie in der gewünschten Dicke, z.B. von ungefähr 1,5 bis 3 mm, ausgewalzt werden- und die Folie kann bei der Herstellung des nichtvulkanisierten Reifens auf eine Stelle, die der Lauffläche entspricht, zusammen mit anderen Teilen zur Herstellung eines Reifens aufgebracht oder auf der Innenseite eines nichtvulkanisierten Reifens befestigt werden. Wenn die wie oben er-

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haltende Kautschukmasse jedoch mit einem Lösungsmittel verdünnt und die entstehende flüssige Kautschukmasse auf die Innenseite eines vulkanisierten Reifens durch ein Luftsprühsystem oder ein Sprühsystem ohne Verwendung von Luft mit Hilfe einer Sprühvorrichtung oder einer Bürste oder durch Aufbringen mit einer Rakel aufgetragen wird, kann die Masse leicht, fest mit der Innenseite eines vulkanisierten Reifens verbunden werden. Besonders wenn ein Luftsprühsystem angewandt wird, wird Luft in die Überzugsflüssigkeit eingebaut, und es entsteht zunächst eine schwammartige Schicht, und anschließend verdampft das Lösungsmittel schnell, und die Flüssigkeit fließt oder tropft nicht. Daher wird vorzugsweise ein Luftsprühsystem zum Beschichten angewandt. Besonders wenn Kieselsäure mit dem nicht-polaren Kautschuk und Polybuten in den oben beschriebenen Mengen verknetet wird, um eine Kautschukmasse zu erhalten und die Kautschukmasse mit einem Lösungsmittel verdünnt wird, ist die entstehende flüssige Kautschukmasse beim Beschichten sehr zäh (nervig) und tropft nur sehr wenig, d.h_o das Beschichten kann sehr leicht durchgeführt werden. Daher kann bei Anwendung eines Luftsprühsystems die Beschichtung mit der flüssigen Kautschukmasse auf einfachste Weise'durchgeführt werden, wobei eine gleichmäßige selbstdichtende Schicht auf der inneren peripheren Oberfläche eines Reifens entsteht, die fest mit dem Reifen verbunden

Wenn die Kautschukmasse, die aus dem nicht-polaren Kautschuk, Polybuten und Kieselsäure und,soweit nötig₍ anderen Füllstoffen besteht_;mit einem Lösungsmittel verdünnt wird, beträgt die Konzentration an Kautschukmasse in der entstehenden flüssigen Kautschukmasse vorzugsweise 0,1 bis 55 Gewichts-%.

Die durch Verdünnen der(festen)Kautschukmasse mit einem Lösungsmittel erhaltene flüssige Kautschukmasse, die erfindungsgemäß angewandt wird, besitzt ausgezeichnete Fließfähigkeit und eine lange Topfzeit und wenn diese flüssige Kautschuk-

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masse auf die Innenseite eines Reifens aufgebracht wird, kann man eine viskose selbstdichtende Schicht erhalten, die unter den verschiedenen Temperaturbedingungen nicht nennenswert fließt.

Der nicht-polare Kautschuk.der erfindungsgemäß angewandt werden kann, ist einer der folgenden: Das Äthylen-Propylen-Copolymer-Elastomer (im folgenden als EPR abgekürzt) ist ein Copolymer, das erhalten wird durch Copolymerisieren von Äthylen und Propylen in einem geeigneten Copolymerisationsverhältnis, sodaß das entstehende Copolymer elastische Eigenschaften besitzt. Das Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymer-Elastomer (im folgenden als EPDM abgekürzt) ist ein Terpolymer aus Äthylen, Propylen und einem Dien, wobei die Menge an Dien so begrenzt ist, daß das Terpolymer den gewünschten Jodwert besitzt. Das als dritte Komponente angewandte Dien kann unter anderem Dicyclopentadien, 5-Äthyldien-2-norbornen, 5-Methylen-2-norbornen, 1,4-Hexadien, 2-Alkylnorbonadien und Cyclooctadien sein. EPDM mit einer Mooney-Viskosität von 35 bis 110 bis 100⁰C und einem Jodwert von 2 bis 30 ist im Handel erhältlich. Das Isobutylen-Isopren-Copolymer-Elastomer (im folgenden als HR abgekürzt) ist ein Copolymer aus Isobutylen und Isopren. HR mit 0,5 bis 2,5 Mol-% ungesättigter Bindungen von dem Isopren und einer Mooney-Viskosität von 30 bis 60 bei 100⁰C ist im Handel erhältlich und kann vorteilhaft erfindungsgemäß angewandt werden. Polyisobutylen-Elastomer ist ein elastisches Homopolymer von Isobutylen.

Das erfindungsgemäß anzuwendende Polybuten ist ein Copolymer mit statistischer Verteilung von Isobutylen und normalem Butylen, die C,-Fraktionen von Erdöl sind. Polybuten mit einer Viskosität von 20 bis 33000 cSt ist im Handel erhältlich und kann ebenfalls vorteilhaft erfindungsgemäß angewandt werden.

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Die erfindungsgemäß anzuwendendenKieselsäuren sind weiße Füllstoffe und umfassen künstlich hergestellte feine pulverförmige Kieselsäure und Silicate. Diese Kieselsäuren und Silicate werden trocken hergestellt, v/obei siliciumhaltige (silica-containing) Verbindungen, wie Siliciumhalogenid, siliciumhaltiges Gestein, siliciumhaltiger Sand und Terraalba oder Silicium-organische Verbindungen, thermisch zersetzt werden,oder naß, wobei Natriumsilicat oder Siliciumhalogenid zersetzt wird durch Säure , Ammoniumsalze oder Alkalisalze oder mit Hilfe eines Ionenaustauscherharzes umgewandelt wird oder ähnliches„Es hat sich gezeigt, daß die nach diesen Verfahren hergestellte Kieselsäure vorteilhaft erfindungsgemäß angewandt werden kann.

Die oben beschriebene viskose Kautschukmasse haftet erfindungsgemäß fest an der Innenseite der Reifen und an Fremdkörpern, wie Nägeln usw., aufgrund einer synergistischen Wirkung des nicht-polaren Kautschuks und Polybutadiens mit Kieselsäure. Sie füllt außerdem die Löcher aus und dichtet sie ab, nachdem Fremdkörper wieder entfernt worden sind. Sie fließt nicht und sammelt sich nicht in der Mitte der Lauffläche auf der Innenseite des Reifens an, wenn er mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird, und die mit Hilfe dieser selbstdichtenden Schicht hergestellten Reifen sind daher bei der praktischen Anwendung sicherer.

Das heißt, die erfindungsgemäß angewandte viskose Kautschukmasse besitzt eine verhältnismäßig hohe Viskosität und wird nicht stark beeinflußt durch Wärme und sie fließt daher nicht und sammelt sich bei einem laufenden Reifen nicht an einer Stelle an, wenn sie einfach auf die innere Oberfläche des Reifens aufgebracht wird, auch dann,, wenn keine Deckschicht oder eine Wand zur Verhinderung des Fließens angewandt wird. Außerdem haftet die viskose Kautschukmasse fest an Fremdkörpern, die durch den Reifen hindurchdringen aufgrund ihrer hohen Adhäsionskraft, und selbst wenn sich ein durch einen Fremdkörper verursachtes Loch in dem Reifen während des Laufs

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des Reifens vergrößert und der Fremdkörper durch das vergrößerte Loch wieder austritt, zieht er die viskose Kautschukmasse,

p.iX '

da sie fest an ihm haftet,'in das Loch, und das Loch füllt sich mit der Masse, und der Reifen bleibt vollständig luftdicht..

Der nicht-polare Kautschuk wird erfindungsgemäß in einer Menge von 5 bis 35 Gewichtsteilen (im folgenden bedeutet "Teile" immer Gewichtsteile),vorzugsweise 10 bis 30 und besonders 15 bis 25 Teilen, angewandt.

Das Polybuten wird in einer Menge von 65 bis 95, vorzugsweise 70 bis 90 und besonders 70 bis 85 Teilen angewandt.

Kieselsäure wird in einer Menge von 5 bis 35 Teilen, vorzugsweise 10 bis 30 Teilen und besonders 12,5 bis 22,5 Teilen, bezogen auf 100 Teile des Gemisches aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten, angewandt.

Wie oben angegeben, hängt die Haftung der viskosen Kautschukmasse an Fremdkörpern, wie Nägeln usw., hauptsächlich von der Polybutenmenge ab, und das Polybuten muß in einer bestimmten Mindestmenge, bezogen auf die Menge an nicht-polarem Kautschuk, angewandt werden. Wenn die Menge der klebenden Komponente (Polybuten) jedoch zunimmt, nimmt auch die Fließfähigkeit des Gemisches aus dem nicht-polaren Kautschuk und Polybuten zu, und es treten die oben angegebenen Wachteile auf. Kieselsäure besitzt eine deutlich höhere Wirkung bezüglich der Verbesserung der Viskosität als Ruß, Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat, und die Fließfähigkeit der viskosen Kautschukmasse, die eine große Menge Polybuten innerhalb des oben angegebenen Mischungsverhältnisses enthält, kann besonders wirksam verringert werden durch Zugabe einer verhältnismäßig kleinen Menge Kieselsäure zu dem Gemisch aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten. Dadurch ist es möglich, eine selbstdichtende Schicht, die die beiden sich widersprechenden Eigenschaften, nämlich eine hohe Viskosität und

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geringe Fließfähigkeit, besitzt, auf der inneren umlaufenden Oberfläche eines Reifens herzustellen.

Eine der notwendigen Eigenschaften für die erfindungsgemäße viskose Kautschukmasse ist ihre Viskosität. Die Fließfähigkeit der viskosen Kautschukmasse variiert je nach der Art der Kieselsäure, dem Verfahren des Verknetens, dem Mischungsgrad und der Menge der miteinander vermischten Bestandteile. Erfindungsgemäß kann irgendeine Kieselsäure und irgendein Knetverfahren angewandt und beliebig stark vermischt werden, und die Mischverhältnisse der Bestandteile können entsprechend angepaßt werden, aber die Viskosität der entstehenden selbstdichtenden Schicht, die aus der viskosen Kautschukmasse hergestellt wird, muß mindestens 1,6x10 P betragen.

Es hat sich bei der Untersuchung der selbstdichtenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Reifens, die unter verschiedenen Belastungen und Geschwindigkeiten auf der Straße auf einer Versuchsstrecke, und im geschlossenen Raum auf

_n, . _n ..., /durchgeführt wurden, _, ,,. , , , . . Stahlrollen/gezeigt, daß. wenn die selbstdichtende viskose Kautschukschicht (d.h. die viskose Kautschukmasse) eine sehr beschränkte Viskosität von 1,6x10 bis 2,0x10 P, vorzugsweise 3,5x10 bis 1,2x10-* P und besonders 4,5x10 bis 1,0x10^ P bei Raumtemperatur und unter einer Scherbeanspruchung von 100 see besitzt, die selbstdichtende Schicht bei allen Laufbedingungen des Reifens nicht fließt und alle notwendigen Bedingungen für eine derartige Schicht erfüllt. Die Viskosität der viskosen Kautschukmasse kann leicht berechnet werden aus dem Verhältnis zwischen dem Druck und der Fließgeschwindigkeit, wenn die Kautschukmasse in einem Zylinder mit einem bestimmten inneren Durchmesser fließt. Im Rahmen dieser Beschreibung wurde im allgemeinen eine Durchflußmeßvorrichtung vom Kokatyp angewandt

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Eine andere notwendige Eigenschaft für die erfindungsgemäße viskose Kautschukmasse ist die Teilchengröße der Kieselsäure, die in der Masse verteilt bzw. dispergiert ist. Es hat sich bei verschiedenen Versuchen gezeigt, daß, wenn die Teilchengröße der Kieselsäure, die in der viskosen Kautschukmasse verteilt ist, eine bestimmte Höchstgröße überschreitet, eine selbstdichtende Schicht mit einer aus-" reichend hohen Selbstdichtungsfähigkeit nicht erhalten werden ^aÖiö Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure kann auf verschiedene V/eise gemessen werden, aber das Sedimentationsverfahren ist am geeignetesten für die erfindungsgemäßen viskosen Kautschukmassen. Es ist erfindungsgemäß notwendig, daß wenn die viskose Kautschukmasse mit η-Hexan verdünnt wird, um eine Flüssigkeit herzustellen, die die Kieselsäure in einer Konzentration von 10 Gewichts-% enthält,und die Teilchengröße der Kieselsäure bei einer Temperatur von 30°C gemessen und entsprechend der Stokes-Formel berechnet wird, die Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure nicht mehr als 50 /um, vorzugsweise nicht mehr als 30 /Um und besonders nicht mehr als 20 ,um beträgt.

Bei der Stoke s-Forniel

1_

dt ~ 18

bedeuten

d: Teilchengröße

χ: Fallweg (settled distance/

P2.: Dichte der ausgefällten Teilchen

O^: Dichte der kontinuierlichen Phase (transparente

Flüssigkeit)

?7: Viskosität der kontinuierlichen Phase g: Erdbeschleunigung

Die Tatsache, daß die Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure auf nicht mehr als 50 /um begrenzt sein muß, bedeutet, daß Kieselsäure und nicht-polarer Kautschuk unter

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hoher Scherkraft verknetet werden müssen. Wenn Kieselsäure nur in eine Lösung eines nicht-polaren Kautschuks eingerührt wird, kann sie in der Lösung nicht in einer Teilchengröße von nicht mehr als 50 /um dispergiert werden.

Es hat sich gezeigt, daß die viskose Kautschukmasse, in der die Kieselsäure gleichmäßig dispergiert ist und eine Teilchengröße von nicht mehr als 50 /um besitzt, ausgezeichnete selbstdichtende Eigenschaften besitzt.

Erfindungsgemäß können nicht-polare Kautschukarten wie EPR, EPDM, Polyisopren-Elastomer und HR im Gemisch in beliebigen Mischverhältnissen angewandt werden, und außerdem können sie zusammen mit Polymeren, wie Polyäthylen, Äthylen-Vinylacetat-Copolymer, Äthylen-Acrylat-Copolymer und ähnlichen in einer solchen Menge, daß das Polymer mit dem nicht-polaren Kautschuk verträglich ist, verwendet werden. Füllstoffe, wie Ruß, Calciumcarbonat, Ton, Titanweiß, Zinkweiß und ähnliche und verschiedene Pigmente und Färbemittel, können als Zusätze verwendet werden.

Als Lösungsmittel, die zur Verringerung der Viskosität der viskosen Kautschukmasse, bestehend aus nicht-polarem Kautschuk, Polybuten und Kieselsäure, verwendet werden können, sind beliebige Lösungsmittel, die EPR, EPDM, Polyisobutylen-Copolymer-Elastomer, IIR.und Polybuten lösen können, geeignet. Derartige Lösungsmittel umfassen aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol usw., aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan, Heptan usw., halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform, Di chlorine than, Tetrachlorkohlenstoff usw., lineare oder cyclische Äther, wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan usw., Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Methylisobutylketon usw., und Benzin, das ein niedrig siedender Bestandteil von Erdöl ist und ähnliches. Von diesen Lösungsmitteln sind Toluol, Xylol und Benzin allein oder im Gemisch bevorzugt.

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Wenn die erfindungsgemäße viskose Kautschukmassen nachdem sie mit dem Lösungsmittel verdünnt ist, auf die Innenseite eines Reifens aufgebracht wird (stuck), entsteht eine ideale selbstdichtende Schicht, die unter den verschiedenen Bedingungen, denen der Reifen ausgesetzt wird, nicht wesentlich fließt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die beiliegende Zeichnung verwiesen, in der ein Querschnitt durch einen Reifen gezeigt wird, der auf der inneren umlaufenden Oberfläche eine erfindungsgemäße selbstdichtende Schicht besitzt.

In der Figur bezeichnen die Ziffern 1, 2, 3 und 4 einen Reifen, einen Wulst, eine Seitenwand bzw. eine Lauffläche des Reifens. Die selbstdichtende Schicht S mit der Dicke t haftet fest auf der inneren umlaufenden Oberfläche des Reifens 1 und erstreckt sich von dem mittleren Teil einer der Seitenwände 3 bis zum mittleren Teil der anderen Seitenwand 3 auf der Rückseite der Lauffläche 4.

Die folgenden 3 flüssigen Kautschukmassen A, B und C wurden zur Herstellung von selbstdichtenden Schichten S verwendet.

Die flüssige Kautschukmasse A, die im folgenden als Flüssigkeit A bezeichnet wird, wurde folgendermaßen hergestellt: 240 g EP 84X (EPDM der Japan Synthetic Rubber Co. mit einem Jodwert von 12), 750 g Polybuten 300R (Polybuten der Idemitsu Petroleum and Chemical Co. mit einem mittleren Molekulargewicht von 1330 und einer Viskosität von 850 cSt bei 98,9°C) und 210 g Nipsil VN-3 (Kieselsäure der Nippon Silica Co.) wurden mit Hilfe einer Brabender-Knetvorrichtung verknetet und die entstehende viskose Kautschukmasse mit 1800 g η-Hexan verdünnt, um die flüssige Kautschukmasse A zu erhalten. Die

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Viskosität der viskosen Kautschukmasse vor dem Verdünnen, die mit einer Durchfluß-Testvorrichtung vom Kokatyp untersucht wurde, betrug 8,2x10 P bei Raumtemperatur und unter einer Scherbeanspruchung von 100 see" . Die Teilchengröße der in der viskosen Kautschukmasse dispergierten Kieselsäure, die nach dem oben angegebenen Verfahren bestimmt wurde, betrug 12 /um.

Eine flüssige Kautschukmasse B, die im folgenden als Flüssigkeit B bezeichnet wird, wurde folgendermaßen hergestellt: 290 g Butyl 218 (HR der Japan Synthetic Rubber Co. mit 1,5 Mo1-% ungesättigten Bindungen) und 700 g Polybuten 300R wurden mit 210 g Nipsil VN-3 zusammen verknetet, und die entstehende viskose Kautschukmasse wurde mit 1800 g η-Hexan verdünnt, um die flüssige Kautschukmasse B zu erhalten. Die viskose Kautschukmasse besaß vor dem Verdünnen eine Viskosität von 6,1x10 P unter den für die Flüssigkeit A angegebenen Meßbedingungen. Die Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure betrug 15 /um»

Eine flüssige Kautschukmasse C, die im folgenden als Flüssigkeit C bezeichnet wird, wurde folgendermaßen hergestellt: 240 g JSREP 11 (EPR der Japan Synthetic Rubber Co. mit 0,5 Gew.-% flüchtiger Bestandteile, einem spezifischen Gewicht von 0,86 und einer Mooney-Viskosität von 40) wurden mit 75° g Polybuten 300R und 210 g Nipsil VN-3 zusammen verknetet uid die entstehende viskose Kautschukmasse mit 1800 g η-Hexan verdünnt, um die flüssige Kautschukmasse C zu erhalten. Die viskose Kautschukmasse besaß vor dem Verdünnen eine Viskosität von 5,3x10 P unter den für die Flüssigkeit A angegebenen Meßbedingungen. Die Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure betrug 16 /um_e

Die wie.oben erhaltene flüssige Kautschukmasse A wurde in einen Vorratsbehälter gegeben und der innere Druck des Behälters auf 3 kg/cm² erhöht. Der Behälter wurde mit einer

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Sprühvorrichtung verbunden und die Flüssigkeit A auf die Innenseite eines Reifens der Größe 195/70 HR14 von der Mitte einer Seitenwand 3 bis zur Mitte der anderen Seitenwand 3 über die Rückseite der Lauffläche 4 mit Hilfe der Sprühvorrichtung aufgebracht. Bei diesem Aufsprühen wurde die Flüssigkeit A gleichmäßig in Umlaufrichtung des Reifens verteilt, sodaß eine selbstdichtende Schicht aus einer viskosen Masse, die aus der Flüssigkeit A entstanden war/ eine Dicke von ungefähr 1,5 mm "besaßt vorzugsweise an der Rückseite der Lauffläche 4 entstand.

Die flüssigen Kautschukmassen B und C wurden ebenfalls auf die oben beschriebene Weise auf die Innenseite von Reifen der oben angegebenen Größe aufgebracht.

Die flüssigen Kautschukmassen wurden alle direkt auf die Innenseite der Reifen aufgebracht, ohne daß ölhaltige Trennmittel oder Verunreinigungen, wie Talkum und ähnliches, entfernt wurden. Innerhalb von 5 Stunden nach dem Aufbringen der Flüssigkeit A sowie der Flüssigkeiten 3 und C war das in den Flüssigkeiten enthaltene Lösungsmittel verdampft und die Massen A, B und C gehärtet. Nach dem Härten hafteten die Massen A, B und C fest an der Innenseite der. Reifen. Wenn die Viskositäten der gehärteten Massen A, B und C unter den gleichen Bedingungen, wie für die Messung der Viskositäten der viskosen Kautschukmassen vor dem Verdünnen zu den Flüssigkeiten A, B und C beschrieben, gemessen wurden, zeigte es sich, daß sie gleich waren wie diejenigen der entsprechenden viskosen Kautschukmassen.

Die folgenden Versuche wurden mit den oben erhaltenen drei Arten von selbstdichtenden Reifen durchgeführt.

1. Fließfähigkeit der selbstdichtenden Schicht beim schnellen Laufen des Reifens

Jede, der oben erhaltenen drei Arten von Reifen wurde auf eine Felge aufgezogen und auf einen inneren Druck von

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2,2 kg/cm gebracht. Der Reifen lief auf einer Metalltrommel mit 1 m Durchmesser mit einer glatten Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von 140 km/h 3 Stunden unter einer Belastung von 430 kg. Nach diesem Versuch zeigte sich, daß alle selbstdichtenden Schichten, der mit den Flüssigkeiten Δ, B und C überzogenen Reifen nicht flössen und in ihrem ursprünglichen Zustand vor dem Lauf verblieben. Darüberhinaus zeigte es sich, wenn die maximale Temperatur an dem überzogenen Teil mit Hilfe einer die Temperatur anzeigenden Markierung untersucht wurde, daß die höchste Temperatur des Reifens nach dem Lauf bei dem mit der Flüssigkeit A beschichteten Reifen ungefähr 75°C, bei dem mit der Flüssigkeit B beschichteten Reifen ungefähr 80⁰C und bei dem mit der Flüssigkeit C beschichteten Reifen ungefähr 75⁰C betrug. Diese Temperaturen sind im wesentlichen die gleichen wie die höchste Temperatur, die erreicht wird, wenn ein Reifen im Hochsommer auf der Autobahn gefahren wird. Daher zeigen die Versuche, daß bei Reifen, die die selbstdichtende Schicht besitzen, diese Schicht im wesentlichen nicht durch hohe Temperaturen erweicht wird und nicht aufgrund von Zentrifugalkräften, die durch die hohe Drehgeschwindigkeit verursacht werden, fließt, was häufig bei derartigen Reifen der Fall ist,

2. Fähigkeit der Schicht, den inneren Druck aufrechtzuerhalten, wenn der Reifen mit einem Nagel durchstochen wird

Jeder der drei ja dem oben angegebenen Versuch verwendeten Reifen wurde wieder auf eine Felge aufgezogen und auf einen inneren Druck von 2,2 kg/cm bei Raumtemperatur gebracht. 24 Nägel wurden in die Lauffläche des Reifens getrieben, sopaß jeweils 2 Nägel mit einer Länge von 30, 45 bzw. 60 mm in einen Block 6 und in eine Rille 7 getrieben wurden, die sich im Mittelteil einer Lauffläche 4 und an einem Ende befanden. Nach einer bestimmten Zeit wurden die Nägel herausgezogen und das Austreten von Luft durch die von den Nägeln hervorgerufenen Löcher untersucht. Es zeigte sich, daß durch keines der Löcher in den drei verschiedenen Reifen Luft austrat und die Dichtung

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der Reifen vollständig war.

V/enn der gleiche Versuch bei einer niedrigen Temperatur von -20 C mit den drei oben angegebenen Reifen durchgeführt wurde, nahm die "Viskosität der selbstdichtenden Schicht nicht so stark zu, daß die selbstdichtende Eigenschaft verloren ging, und es wurde ebenfalls bei allen drei Reifen eine vollständige Abdichtung beobachtet.

3. Abdichtung des inneren Druckes eines Reifens, in dem Nägel stecken und der mit den Nägeln über eine lange Strecke läuft

24 Nägel wurden in die Lauffläche von jedem der drei oben beschriebenen Reifen getrieben und zwar so, daß zwei der Nägel mit einer Länge von 30, 45 bzw. 60 mm jeweils in einen Block 6 und eine Rille 7 getrieben wurden, die sich einmal in der Mitte der Lauffläche 4 und einmal an deren Rand befanden. Der Reifen lief kontinuierlich auf einer Metalltrommel mit einem Durchmesser von einem Meter mit glatter Oberfläche mit einer konstanten Geschwindigkeit von 80 km/h über eine Entfernung von eeoCrund bei einer Belastung von 430 kg.

Wenn ein Reifen läuft, steigt die Temperatur des Reifens und der innere Druck nimmt daher bis zu einem gewissen Druck zu. Daher wurde, nachdem der Reifen mit den Nägeln über eine bestimmte Entfernung gelaufen war, um die Temperatur zu erhöhen bis die Temperatur nicht mehr stieg, der innere Druck des Reifens auf 2,2 kg/era gebracht und der oben angegebene Versuch durchgeführt. Nachdem der Reifen über die angegebene Entfernung gelaufen war, wurde der innere Druck des Reifens geprüft. Es zeigte sich, daß der innere Druck der gleiche war wie er eingestellt worden war und keine Luft durch die Nagellöcher entwichen war.

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Wie oben beschrieben,, wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen selbstdichtenden Schicht eine flüssige Kautschukmasse auf bestimmte Weise hergestellt und die Kautschukmasse auf die Innenseite eines vulkanisierten Kautschuks aufgebracht und das in der aufgebrachten Schicht enthaltene Lösungsmittel verdampft unter Bildung einer viskosen Kautschukschicht, die als selbstdichtende Schicht dient. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich einfacher und wirksamer als bekannte Verfahren und die erfindungsgemäß hergestellte selbstdichtende Schicht führt zu ausgezeichneten Ergebnissen. Wenn die flüssige Kautschukmasse auf die Innenseite eines Reifens unter Bildung einer selbstdichtenden Schicht aufgebracht wird, kann anstelle der oben angegebenen Sprühvorrichtung auch eine Bürste oder ein Spachtel angewandt werden. Außerdem kann eine selbstdichtende Schicht hergestellt werden, indem man die flüssige Kautschukmasse auf die Innenseite eines Reifens bis zu einer bestimmten Dicke aufbringt, die aufgebrachte Schicht trocknet und weitere flüssige Kautschukmasse auf die getrocknete Schicht aufbringt, oder indem man eine schwammartige Bahn, die aus einem entsprechenden Material besteht und die entsprechende Breite besitzt und die vorher mit der flüssigen Kautschukmasse imprägniert worden ist, auf eine vorbestimmte Stelle der Rückseite einer Lauffläche aufbringt. Außerdem dringt durch die erfindungsgemäße selbstdichtende Schicht selbst kaum Luft durch. Wenn die flüssige Kautschukmasse daher auf die gesamte innere Oberfläche zwischen den beiden Wulsten eines schlauchlosen Reifens aufgebracht wird zur Herstellung einer selbstdichtenden Schicht für den schlauchlosen Reifen, dient die Schicht als innere Auskleidung (Schlauch),; wodurch ein Druckverlust verhindert wird.

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Claims

Patentansprüche

. Selbstdichtende Reifen, die auf der inneren umlaufenden Oberfläche eine selbstdichtende Schicht besitzen., dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht aus einer viskosen Kautschukmasse besteht, bestehend im wesentlichen aus

(A) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus 5 bis 35 Gewichtsteilen mindestens eines nicht-polaren Kautschuks aus der Gruppe von Äthylen-Propylen-Copolymer, Äthylen—Propylen-Dien-Terpolymer-Slastomer, Polyisobutylen-Elastomer und Isobutylen-Isopren-Copolymer-Elastomer und 95 bis 65 Gewichtsteilen Polybuten und

(B) 5 bis 35 Gewichtsteilen Kieselsäure

wobei die selbstdichtende Schicht eine Viskosität von 1,6x10 bis 2,0x10 P bei Raumtemperatur und unter einer Scherbean-

—1
spruchung von 100 see besitzt und die Kieselsäure in der selbstdichtenden Schicht in Form von Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 50 /um dispergiert ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Kieselsäure 10 bis 30 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten beträgt.

Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

g e k e η η -

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zeichnet , daß die selbstdichtende Schicht aus der viskosen Kautschukmasse eine Viskosität von 3,5x10 bis 1,2x 10 P bei Raumtemperatur und einer Scherbeanspruchung von 100 see" besitzt und die Teilchengröße der Kieselsäure nicht mehr als 30 /um beträgt.

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ORIGINAL JNSPECTED

-JL.

4. Reifen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten aus 10 bis 30 Geeichtsteilen nichtpolarem Kautschuk und 90 bis 70 Gewichtsteilen Polybuten besteht.

5. Reifen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die selbstdichtende Schicht eine Dicke von ungefähr 1,5 bis 3,0 mm besitzt.

6. Verfahren zur Herstellung der Reifen nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß man eine viskose Kautschukmasse, bestehend hauptsächlich aus

(A) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus 5 bis 35 Gewichtsteilen mindestens eines nicht-polaren Kautschuks aus der Gruppe von Äthylen-Propylen-Copolymer, Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymer— Elastomer, Polyisobutylen-iilastomer und Isobutylen-Isopren-Copolymer-Elastomer und 95 bis 65 Gewichtsteilen Polybuten und

(B) 5 bis 35 Gewichtsteilen Kieselsäure

wobei die selbstdichtende Schicht eine Viskosität von 1,6x10 bis 2,0x10 P bei Raumtemperatur und unter einer Scherbeanspruchung von 100 see besitzt, mit einem Lösungsmittel verdünnt, die entstehende flüssige Kautschukmasse auf die Innenseite eines vulkanisierten Reifens aufbringt und das Lösungsmittel von der selbstdichtenden Schicht aus der viskosen Kautschukmasse auf der Innenseite des Reifens entfernt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssiges Lösungsmittel einen aromatischen,,aliphatischen oder halogenierten Kohlenwasserstoff, ein Keton, einen linearen oder cyclischen Äther und/oder Benzin verwendet.

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8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß man die viskose Kautschukmasse mit einem flüssigen Lösungsmittel auf eine Konzentra tion im Bereich von 0,1 bis 55 Gewichts-% verdünnt.

9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man die flüssige Kautschuk masse aufsprüht.

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