DE2659072B2

DE2659072B2 - Selbstdichtende Luftreifen

Info

Publication number: DE2659072B2
Application number: DE2659072A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Kodaira Akiyoshi; Yukio Kodaira Fukuura; Toshio Akigawa Honda; Koichi Kunitachi Iwami; Yoshikatsu Higashi-Murayama Suzuki; Shoji Higashi Yamato Tanaka; Itsuo Tokorozawa Saitama Tanuma
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1980-07-03
Also published as: CA1062968A; US4090546A; DE2659072A1; FR2337060B1; DE2659072C3; FR2337060A1; GB1533300A; JPS5284606A; JPS5244086B2

Description

(A) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus

a) 5—35 Gewichtsteilen mindestens eines Äthy-Ien-Propylen-Copolymers, Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymers, Polyisobutylen-Elastomers oder Isobutylen-Isopren-Copolymer-Elastomers als nichtpolarer Kautschuk und

b) 95—65 Gewichtsteilen Polybuten, sowie

(B) 5-35 Gewichtsteilen Kieselsäure

besteht und eine Viskosität von 1,6x10³ bis 2,0 χ 10⁵ Ps - s bei Raumtemperatur unter Scherbeanspruchung von 100 s~^! besitzt und daß die Kieselsäure in der selbstdichtenden Schicht in Form von Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 50 μπι dispergiert ist.

2. Selbstdichtender Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstdichtende Schicht eine Dicke von 1,5 bis 3,0 mm besitzt.

3. Verfahren zur Herstellung der selbstdichtenden Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die in Anspruch 1 charakterisierte Kautschukmiu se mit einem Lösungsmittel verdünnt, auf die Innenseite eines vulkanisierten Reifens aufbringt und das Lösungsmittel verdampft

Die Erfindung betrifft selbstdichtende Luftreifen, 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 hindurchdringer, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Reifen.

Luftreifen ergeben ein sehr gutes Fahrgefühl und 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 dünne viskose kautschukartige Schicht besitzen, die fest mit der Innenseite des Reifens verbunden ist. Derartige Reifen werden üblicherweise folgendermaßen hergestellt: Eine dünne elastische Kautschukfolie, wird in ausreichender Breite 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, und der Reifen anschließend vulkanisiert. Dabei wird die oben beschriebene Kautschukschicht an der Rückseite der Lauffläche in einer bestimmten konstanten Dicke gebildet, während sie ihre Viskosität behält. Dadurch werden Fremdkörper, wie Nägel und ähnliches, wenn sie durch die Lauffläche des Reifens hindurchdringen, von der viskosen Kautschukschicht eingehüllt und die Luft entweicht nicht aus dem Reifen, Außerdem fließt, wenn der Fremdkörper wieder aus der Lauffläche herausgeschleudert wird, der viskose Kautschuk in das Loch und schließt es dicht, und der Reifen bleibt luftdicht Die auf diese Weise erhaltenen Reifen waren jedoch im Hinblick auf ihr Selbstdichtungsvermögen noch nicht befriedigend.
Wenn nämlich eine viskose Kautschukschicht angewandt wird, die imstande ist, Nägel und ärmliches aufzufangen und festzuhalten, wandert der Kautschuk nach der Mitte der Lauffläche und sammelt sich aufgrund der-Viskositätsverrinserung und der Zentrifugalkraft, die während des Laufs auftreten dort an, was zur Unwucht führen kann. 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. Wenn dagegen eine hochviskose Kautschukschicht mit einer geringen Fließfähigkeit angewandt wird, ist die Haftung der Kautschukschicht an Fremdkörpern, wie Nägeln und ähnlichem zu gering.

Es sind verschiedene Maßen zur Abdichtung von Reifen bekannt auf der Basis von Kautschuk, Polybuten und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen, wie Kieselsäure. Diese Maßen besitzen jedoch ebenfalls die oben erwähnten Nachteile.

ω 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

S5 Materialien, aus denen der Reifen besteht, nicht angreift. Gemäß einem älteren Vorschlag (DE-PS 26 44 282) besteht eine Maße zur Herstellung selbstdichtender Reifen aus bestimmten Mengen Polybuten, Polyisobutylen, Kieselsäure sowie 25—90 Gew.-Teilen pulverförmi-

■w gen Kautschuk mit genau definiertet: Figenschaf ten.

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 nicht polaren Kautschuks, Polybuten und Kieselsäure, ein Reifen hergestellt werden kann, der gute Anwendungseigenschaften besitzt und betriebssicher ist.
Selbstdichtende Luftreifen, die auf der inneren

ι» umlaufenden Oberfläche eine selbstdichtende Schicht auf der Basis von nicht-polarem Kautschuk, Polybuten und Kieselsäure besitzen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Schicht aus einer viskosen Kautschukmasse aus

(A) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus

a) 5—35 Gewichtsteilen mindestens eines Äthylen-Propylen-Copolymers, Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymers, Polyisobutylen-Elastomers oder Isobutylen-Isopren-Copolymer-Elastomers als nichtpolarer Kautschuk und

b) 95-65 Gewichtsteilen Polybuten, sowie

(B) 5 —35 Gewichtsteilen Kieselsäure

besteht und eine Viskosität von 1.6x10* bis ·>> 2,0x 10⁵ Pa · s bei Raumtemperatur unter Scherbeanspruchung von 100 S"¹ besitzt und daß die Kieselsäure in der selbstdichtenden Schicht in Form von Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 50 μπι dispergiert ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines selbstdichtenden Luftreifens, das darin besteht, daß man die viskose Kautschukmasse der oben angegebenen Zusammensetzung mit einem Lösungsmittel verdünnt, die entstehende flüssige Kautschukmasse auf die Innenseite eines vulkanisierten Reifens aufbringt und das Lösungsmittel verdampft, wobei eine selbstdichtende Schicht aus der viskosen Kautschukmasse auf der Innenseite des Reifens entsteht

Die oben beschriebene viskose Kautschukmasse haftet fest an der Innenseite der Reifen und an Fremdkörpern, wie Nägeln usw„ aufgrund einer synergistischen Wirkung des nichtpolaren Kautschuks und Polybutadiens mit Kieselsäure. Sie füllt außerdem die Löcher aus und dichtet sie ab, nachdem Fremdkörper wieder entfernt worden sidcL 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, die nicht stark beeinflußt wird durch Wärme und daher fließt die Masse 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 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 des Reifens vergrößert und der Fremdkörper durch das vergrößerte Loch wieder austritt, zieht er die viskose Kautschukmasse, da sie fest an ihm haftet, mit 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 25Teilen, angewandt.

Das Polybuten wird in einer Menge von 65 bis 95, vorzugsweise 70 bis 90 und besonders 75 bis 85 Teilen angewandt.

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

Wie oben angegeben, hängt die Haftung der viskosen Kautschukmasse an Fremdkörpern, wie Nägeln usw., hauptsächlich von der Polybutenmengc 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 Nachteile auf, Kieselsäure besitzt eine deutlich höhere Wirkung bezüglich der Verbesserung der Viskosität als Ruß, Calciumcarbonat und Magnesiumearbon&t, und die Fließfähigkeit der viskose,! 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

ίο Kautschuk und Polybuten. Dadurch ist es möglich, eine selbstdiehtende Schicht, die die beiden sich widersprechenden Eigenschaften, nämlich eine hohe Viskosität und geringe Fließfähigkeit, besitzt, auf der inneren umlaufenden Oberfläche eines Reifens herzustellen.

Kieselsäure wird zu dem Gemisch aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten in einer Menge von 5 bis 35 Teilen, vorzugsweise 10 bis 30 Teilen und besonders 1 ^5 bis 224 Teilen, bezogen auf 100 Teile des Gemisches aus nicht-polarem Kautschuk und Polybuten zugegeben, um die Festigkeit der selbstdichtenden Schicht zu erhöhen. Wenn die Menge an Kieselsäure weniger ais 5 Gewichtsteile beträgt kann keiüs selbstdichtende Schicht mit der erforderlichen Fest.gkeit erhalten werden. Wenn die Mengen an Kieselsäure 35 Gewichtsteile überschreitet, ist die selbstdichtende Schicht brüchig, und es kann keine Schicht mit der erwünschten Wirksamkeit erhalten werden.

Eine notwendige Eigenschaft für die erfindungsgemäße Viskose Kautschukmasse ist die Teilchengröße der

ω 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 HöchstgröEe überschreitet, eine selbstdichtende Schicht mit einer ausreichend hohen Selbstdichtungsfähigkeit nicht erhalten werden kann. Die Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure kann auf verschiedene Weise gemessen werden, aber das Sedimentationsverfahren ist am geeignetesten für die erfindungsgemäßen viskosen Kautschukmassen. Es ist erfindungsgemäß notwendig, daß, wenn die viskose Kautschukmasse mit n-Hexan verdünnt wird, um eine Flüssigkeit herzustellen, die die Kieselsäure in einer Konzentration von 10 Gewichts-% enthält, und die Teilchengröße der Kieselsäure bei einer

4> Temperatur von 30⁰C gemessen und entsprechend der Stokes-Formel berechnet wird, die Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure nicht mehr als 50 um, vorzugsweise nicht mehr als 30 μπι und besonders nicht mehr als 20 μπι beträgt.

Bei der Stokes-Formel

dx df

j-, bedeuten

I („2 -»I)

18

d: Teilchengröße

χ: Fallweg (settled distance)

ρ2: Dichte der ausgefällten Teilchen

öl: Dichte der kontinuierlichen Phase (transparente

Flüssigkeit)

η: Viskosität der kontinuierlichen Phase

g: Erdbeschleunigung

Die Tatsache, daß die Teilchengroße der dispergierten Kieselsäure auf nicht mehr als 50 μιτι begrenzt sein muß. bedeutet, dal Kicselsiiure und nicht-polarer Kautschuk unter hoher Schwerkraft verknetet werden müssen. Wenn Kieselsäure nur in eine Losung eines

nicht-polaren Kautschuks eingerührt wird, kann sie in der Lösung nicht in einer Teilchengröße von nicht mehr als 50 um dispergiert werden.

Eine wesentliche Eigenschaft für die Kautschukmasse ist ihre Viskosität. Die Fließfähigkeit der 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 1,6 χ 10' Pa · s 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 Stahlrollen durchgeführt wurden, gezeigt, daß, wenn die selbstdichtende viskose Kautschukschicht (d. h. die viskose Kautschukmasse) eine genau definierte Viskosität von 1,6 χ 10³ bis 2,0 χ IO⁵ pa · s, vorzugsweise 3.5 χ 10³ bis 1.2 χ 10⁴ Pa · s und besonders 4.5 χ 10³ bis 1,0 χ 10⁴ Pa · s bei Raumtemperatur und unter einer Scherbeanspruchung von 100 s-', besitzt, die selbstdichtende Schicht bei allen Laufbedingungen des Reifens nicht fließt und alle notwendigen Bedingungen für eine derartige Schicht erfüllt. Die Viskosität der Kautschukmasse kann leicht berechnet werden aus dem Verhältnis zwischen Druck und 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.

Der nicht-polare Kautschuk, der erfindungsgemäß angewandt werden kann, ist einer der folgenden: 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. so daß 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 Dicyclopeniadien. 5-Äthyldien-2-norbornen. 5-Methylen-2-norbomen, 1.4-Hexadien. 2-Alkylnorbornen und Cyclooctadien sein. EPDM mit einer Mooney-Viskosiiät von 35 bis 110 bis 100^cC und einem Jodwert von 2 bis 30 ist im Handel erhältlich. Das Isobutylen-Isopren-Copolymer-EIastomer (im folgenden als HR abgekürzt) ist ein Copolymer aus Isobutylen und Isopren. HR mit 0,5 bis 2J5 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.

Die nicht-polaren Kautschukarten können im Gemisch in beliebigen Mischverhältnissen angewandt werden, und außerdem können sie zusammen mit Polymeren, wie Polyäthylen, Äthylen-Vinyiacctat-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.

Das erfindungsgemäß anzuwendende Polybuten ist ein Copolymer mit statistischer Verteilung von Isobutylen und n-Butylen, C4-Fraktionen von Erdöl sind. Polybuten mit einr Viskosität von 20 bis 33 000 mm²/5 ist im Handel erhältlich und kann vorteilhaft erfindungsgemäß angewandt werden.

Die selbstdichtende Schicht wird auf die folgende Weise hetgestellt. Vorgegebene Mengen des nicht-polaren Kautschuks, Polybuten und Kieselsäure werden bei einer Temperatur von 30 bis 150⁰C, vorzugsweise 60 bis 80⁰C 2 bis 15 Min. Vorzugsweise 3 bis 10 Min. 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 nicht-vulkanisierten Reifens auf eine Steile, die der Innenseite der Lauffläche entspricht, zusammen mit anderen Teilen zur Herstellung eines Reifens aufgebracht oder auf die Innenseite eines nicht-vulkanisierten Reifens befestigt werden. Wenn die wie oben erhaltene Kautschukmasse jedoch mit einem Lösungsmittel verdünnt und die entstehende flüssige Kautschukmasse auf die Innenseite eines vulkanisierten Reifens durch ein Luftsprühsystem oder ein anderes Spriihsystem oder mit Hilfe einer Bürste oder 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 verdampfi: das Lösungsmittel schnell, und die Flüssigkeil fließt oder tropft nicht. Daher wird vorzugsweise ein Luftsprühsystem zu 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 verdünn! wird, ist die entstehende flüssige Kautschukmasse beirr Beschichten sehr zäh (nervig) und tropft nur sehr wenig d. h. das Beschichten kann sehr leicht durchgefühn werden. Daher kann bei Anwendung eines Luftsprühsy stems die Beschichtung mit der flüssigen Kautschukmasse auf einfachste Weise durchgefühn werden, wöbe eine gleichmäßige selbstdichtende Schicht auf dei inneren peripheren Oberfläche eines Reifens entsteht die fest mit dem Reifen verbunden ist.

Wenn die Kautschukmasse, die aus dem nicht-polarer Kautschuk, Polybuten und Kieselsäure und, soweit nötig, anderen Füllstoffen besteht, mit einem Lösungs mittel verdünnt wird, beträgt die Konzentration ar Kautschukmasse in der entstehenden flüssigen Kaut schukmasse vorzugsweise 0,1 bis 55 Gewichts-%.

Als Lösungsmittel, die zur Verringerung der Viskosi tat der viskosen Kautschukmasse, verwendet werder können, sind beliebige Lösungsmittel, die EPR EPDM Polyisobutylen-Copolymer-EIastomer, HR und Polybu ten lösen können, geeignet Derartige Lösungsmitte umfassen aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol Toluol, Xylol usw, aliphatische Kohlenwasserstoffe. wi< Pentan, Hexan Heptan usw., halogenierte Kohlenwas serstoffe, wie Chloroform, Dichlorm.ethan. Tetrachlor kohlenstoff usw, lineare oder cyclische Äther. wi< Diäthyläther. Tetrahydrofuren. Dioxan usw. Ketone

wie Aceton, Methylvinylketon. Metliylisobiitylketon 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.

Die erfindungsgemäße viskose Kautschukmasse, besitzt nachdem sie mit dem Lösungsmittel verdünnt ist eine lange Topfzeit und wenn diese flüssige Masse auf die Innenseite eines Reifens aufgebracht wird, 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 Zeichnung verwiesen, in der ein Querschnitt durch einen Reifen gezeigt wird, der auf der Rückseite der Lauffläche erfindungsgemäß eine 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 seibsidichiende Schicht S mit der Dicke / haftet fest auf der Rückseite der Lauffläche 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, Bund C wurden zur Herstellung von selbstdichtenden Schichten Sverwendet.

Die flüssige Kautschukmasse A (im folgenden als Flüssigkeit A bezeichnet) wurde folgendermaßen hergestellt: 240 g EPDM mit einem Jodwert von 12, 750 g Polybuten mit einem mittleren Molekulargewicht von 1330 und einer Viskosität von 850 mm²/5 bei 98.9° C. und 210 g Kieselsäure 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 Viskosität der viskosen Kautschukmasse vor dem Verdünnen, die mit einer Durchfluß-Testvorrichtung vom Kokatyp untersucht wurde, betrug 8,2 χ 10³ Pa · s bei Raumtemperatur und unter einer Scherbeanspruchung von 100 s-'. Die Teilchengröße der in der viskosen Kautschukmasse dispergieren Kieselsäure, die nach dem oben angegebenen Verfahren bestimmt wurde, betrug 12 μηι.

Eine flüssige Kautschukmasse B (im folgenden als Flüssigkeit B bezeichnet) wurde folgendermaßen hergestellt: 290 g HR mit l,5Mol.-% ungesättigten Bindungen und 700 g Polybuten (wie für die Flüssigkeit A) wurden mit 210 g Kieselsäure zusammen verknetet, und die entstehende viskose Kautschukmasse wurde mit 1800 g n-He:«an verdünnt, um die flüssige Kautschukmasse ßzu erhalten. Die viskose Kautschukmasse besaß vor dem Verdünnen eine Viskosität von 6,1 χ 10³ Pa · s unter den für die Flüssigkeit A angegebenen Meßbedingungen. Die Teilchengröße der dispergierten Kieselsäure betrug 15 μπι.

Eine flüssige Kautschukmasse C (im folgenden als Flüssigkeit C bezeichnet) wurde folgendermaßen hergestellt: 240g EPR mit O^Gew.% flüchtigen Bestandteilen, einem spezifischen Gewicht von 0,86 und einer Mooney-Viskosität von 40 wurden mit 750 g Polybuten (wie für die Flüssigkeit A) und 210 g Kieselsäure zusammen verknetet und 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 53 χ 10³Pa · s unter den für die Flüssigkeit A angegebenen Meßbedmi-.ir.srov. D ; Teilchengröße der dispergieren KieseUa'.i: ο '";·:■ .; 16 Jim.

Die wie oben erhaltene flüssige Kautschuktnasse 4 ι wurde in einen Vorratsbehälter gegeben und der innere Druck des Behälters auf 3 bar erhöht. Der Behälter wurde mit einer Sprühvorrichtung verbunden und die Flüssigkeit A auf die Innenseite eines Reifens der Größe 195/70 HRH von der Mitte einer Seitenwand J bis mini Mitte der anderen Seitenwand 3 über die Rückseite der Lauffläche 4 mit Hilfe der Sprühvorrichtung .uit'sjc■ bracht. Bei diesem Aufsprühen wurde die flüssigkeit Λ gleichmäßig in Umlaufrichtung des Reitens \ ortoih. <o daß eine selbstdichtende Schicht aus einer \isko<c" r> Masse, die aus der Flüssigkeit \ entstanden \\.\r ν.:\\ eine Dicke von ungefähr 1.5 nun besaß, \oivugsu eise .>·· der Rückseite der Lauffläche 4 entstand.

Die flüssigen Kautschukmassen B und (' wurde" ebenfalls auf die oben beschriebene Weise auf die j" iniienseiie vun Reifen der uueii iiiigcgL-ut-iiiii (m'i.V aufgebracht.

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

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

_4n 1. Fließfähigkeit der selbstdichtenden Schicht

beim schnellen Laufen des Reifens

Jeder der oben erhaltenen drei Reifen wurde auf eine Felge aufgezogen und auf einen inneren Druck von 2,16 bar gebracht. Der Reifen lief auf einer Metalltrommel

■η 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 A, B und C überzogenen Reifen nicht

■)0 flössen und in ihrem ursprünglichen Zustand vor dem Lauf verblieben. Darüber hinaus 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 75° C 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

b5 Temperatur 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

leder der drei in dem oben angegebenen Versuch verwendeten Reifen wurde wieder auf eine Felge aufgezogen und auf einen inneren Druck von 2,16 bar bei der Raumtemperatur gebracht. 24 Nägel wurden in die Lauffläche des Reifens getrieben, so daß jeweils 2 Nägel mit einer Länge von JO, 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 der Reifen vollständig war.

Wenn 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 konstamen Geschwindigkeit von 80 km/h über eine Entfernung von 8600 km 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, urr die Temperatur zu erhöhen bis die Temperatur nicht mehr stieg, der innere Druck des Reifens auf 2,16 bar 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.

Wie oben beschrieben, wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen selbstdichtenden Schicht eine flüssige Kautschukmasse auf bestimmte Weise hergestellt und die Kautschukmasse au' die Innenseite eines vulkanisierten Kautschuks aufgebracht und das in der aufgebrachten Schicht enthaltene Lösungsmittel verdampft unter Bildung einer viskosen Kaufschukschicht, die als selbstdichtende Schicht dient. Dadurch ist da:, erfindungsgemäße Verfahren wesentlich einfacher und wirksamer als bekannte Verfahren und die erfindungsgemäß hergestellte seibstdichtende Schicht fü'nri 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 Wülsten eines schlauchlosen Reifens aufgebracht wird mr Herstellung einer selbstdichtenden Schicht für den schlauchlosen Reifen, dient die Schicht als innere Auskleidung (Schlauch), wodurch ein Druckverlust verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbstdichtende Luftreifen, die auf der inneren umlaufenden Oberfläche eine selbstdichtende Schicht auf der Basis von nichtpolarem Kautschuk, Polybuten und Kiselsäure besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einer viskosen Kautschukmasse aus