DE2825451C3

DE2825451C3 - Vollreifen-Radbaugruppe

Info

Publication number: DE2825451C3
Application number: DE2825451A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Yokohama Iijima; Norio Yokosuka Ishikawa; Takuya Odawara Takahashi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1978-06-09
Publication date: 1980-08-07
Also published as: DE2825451B2; JPS574521B2; AU509365B2; DE2825451A1; AU3685378A; US4244413A; BR7803733A; JPS543786A

Description

auf die äußere Umfangsfläche einer Metallfelge für das Rad und Verneuen dieser Schicht in der Hitze.

2. Vollreifen-Radbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung als Dienelastomer Butadienkautschuk, Isoprenkautschuk und/oder Styrol-Butadienkautschuk verwendet worden ist

3. Vollreifen-Radbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dienelastomer eis-1,4-Polybutadien verwendet worden ist.

4. Vollreifen-Radbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ä^-äthylenL'.rh ungesättigte Carbonsäure Methacrylsäure verwendet worden ist

5. Vollreifen-Radbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindung eines zweiwertige.* Metalls Zinkoxid verwendet worden ist

6. Vollreifen-Radbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Peroxid Dicumylperoxid verwendet worden ist.

7. Vollreifen-Radbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Herstellung verwendeten Masse zusätzlich

E) eine nicht-polymerisierbare Carbonsäure in einer Menge von 1,5 bis 17 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Komponente A)

enthalten ist.

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollgummireifcn-Radbaugruppe für ein Fahrzeug, das sich durch eine Röhre bewegt und durch Druckluft angetrieben wird.

Wenn Abriebfestigkeit verlangt wird auf dem Gebiet der Vollgummireifen-Radbaugruppen für Fahrzeuge, die sich mit großer Nutzlast durch Röhren bzw. Rohrleitungen bewegen, wird allgemein der Raddurchmesser klein bemessen und auf das gute Fahrverhalten verzichtet; bisher wurden dazu Vollreifen auf der Basis von Urethangummi bzw. Polyurethan-Elastomeren verwendet. Die Verwendung von Polyurethan-Elastomeren ist aber wegen der hohen Kosten der Ausgangsmaterialien und wegen der ungleichmäßigen Abnutzung problematisch, so daß Bedarf besieht nach neuen Stoffen mit hoher Abrieb· bzw. VerschleiBfestig-

keit, die Polyurethan-Gummi ersetzen können,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollgummireifen-Radbaugruppe für ein Fahrzeug, das sich durch eine Röhre bewegt, zur Verfügung zu stellen, wobei sich diese Kombination oder Baugruppe durch ausgezeichnete Abriebfestigkeit und vor allem ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber dem unebenen oder ungleichmäßigen Abrieb bzw. Verschleiß auszeichnet

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen ίο VoUgummireifen-Radbaugruppe für ein Fahrzeug, das sich durch eine Röhre bewegt, gelöst; diese Vollgummi-Radbaugruppe wird dadurch erhalten, daß man eine Schichtmasse, bestehend aus

A) einem Dienelastomeren,

B) einer «^-äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente A) zu Komponente B) 87 ; 13 bis 55 ; 45 beträgt,

C) einer Verbindung eines zweiwertigen Metalls in einer Menge von 50 bis 150 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Komponente B) sowie

D) einem organischen Peroxid in einer Menge von 03 bis 5,0 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Kombination der Komponenten A) und B),

auf die äußere Umfläche (Mantelfläche) einer Metallfelge des Reifens aufbringt und diese Schicht durch Erhitzen vernetzt bzw. vulkanisiert

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vollreifen- und Radbaugruppe für ein Fahrzeug, das sich durch eine Röhre bewegt, die dadurch erhalten wird, daß man eine Schichtmasse, bestehend aus

A) einem Dienelastomeren,

B) einer ocjS-äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente A) zu Komponente B) 87 :13 bis 55 :45 beträgt,

C) einer Verbindung eines zweiwertigen Metalls in einer Menge von 50 bis 150 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Komponente B).

D) einem organischen Peroxid in einer Menge von 03 bis 5,0 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Kombination aus den Komponenten A) und B) sowie

E) einer nicht-polymerisierbaren Carbonsäure oder Metallsalz dieser nicht-polymerisierbaren Carbonsäure in einer Menge von 1,5 bis 17 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teiie Komponente A),

auf die äußere Umfangsfläche einer Metallfelge des Rads aufbringt und die Schicht durch Erwärmen bzw. Erhitzen vernetzt bzw. vulkanisiert.

so Die Zeichnung dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, zum Teil im Schnitt, der erfindungsgemäßen Vollreifen-Radbaugruppe für ein Fahrzeug, das sich durch eine Röhre bewegt;

F i g. 2 zeigt im Schnitt ein Fahrzeug mit montierten Vollreifen-Radbaugruppen gemäß F i g. 1.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Vollreifen-Radbaugruppe für Fahrzeuge, die sich durch eine Röhre oder röhrenartige Leitung bewegen, wird mit Hilfe einer Masse hergestellt, die durch Vermischen von

A) einem Dienelastomeren, B) einer Λ^-äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, C) einer Verbindung eines zweiwertigen Metalls und D) einem organischen Peroxid

in den bestimmten oben angegebenen Mengenverhältnissen, gegebenenfalls nach Zusatz der oben bestimm-

ten angegebenen Menge an nicht-polymerisierbarer Carbonsäure als Material for den Vollreifen erhalten wird.

Zu den erfindungsgemäß als Komponente A) verwendeten Dienelastomeren gehören Naturkautschuk^ Homopolymerisate aus konjugierten Dienen wie lß-Butadien, Isopren und Chloropren sowie Copolymerisate aus diesen konjugierten Dienen und alkenylaromatischen Verbindungen wie Styrol, «-Methylstyrol, Vmyltoluol, Gemische aus diesen Homopolymerisaten und/oder Copolymerisaten sowie Gemische dieser Homopolymerisate oder Copolymerisate mit nicht-Dien-Kautschukarten wie Isopren-Isobutylen-Copolymer, Terpolymerisaten auf der Basis von Äthylen und Propylen, Bevorzugt werden Homopolymerisate von 1,3 Butadien und Isopren, d. h. Butadienkautschuk und Isoprenkautschuk sowie Styrol-Butadien-Copolymerisate (Styrol-Butadienkautschuk). Diese Dienhomopolymerisate enthalten vorzugsweise mehr als 30 Gew.-°/o Cis-l/t-Konfiguration. Insbesondere wird Cis-1,4-Polybutadien bevorzugt

Zu den erfindungsgemäß als Kompetente B) verwendeten «J?-äthylenisch jangesättigten Carbonsäuren gehören Methacrylsäure, Äthacrylsäure, Acrylsäure, Zimtsäure, Crotonsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, Itaconsäure. Bevorzugt wird Methacrylsäure verwendet Das Gewichtsverhältnis von Komponente A) zu Komponente B) soll im Bereich von 87 :13 bis 55 :45 liegen. Enthalten die Kautschukmassen mehr Komponente A) als mit diesem Bereich angegeben, so läßt die Härte des Gummis zu wünschen übrig. Enthält die Masse hingegen weniger Komponente A) als durch den Bereich angegeben, so werden die Massen zu hart und spröde für den praktischen Gebrauch.

Zu den erfindungsgemäß als Komponente C) eingesetzten Verbindungen zweiwertiger Metalle gehören Oxide, Hydroxide und Carbonate von Zink, Magnesium, Calcium, Eisen und Kobalt. Zinkoxid, besonders aktiviertes Zinkoxid, wird bevorzugt verwendet. Die Komponente C) soll in ausreichender Menge eingesetzt werden, damit alle Carboxylgruppen der Komponente B) neutralisiert werden. Die jeweilige Menge an Komponente C) ist daher variabel und richtet sich nach der Art der Komponente B) und des Metalls bzw. der Metallverbindung. Allgemein wird die Komponente C) in Mengen von 50 bis : 50 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Komponente B) eingesetzt. Wird zuviel Komponente C) in die Kautschukmasse eingearbeitet, so führt dies vor allem zu einer Abnahme der Bruchdehnung.

Zu dem als Komponente D) in den erfindungsgemäßen Massen vorgesehenen organischen Peroxiden gehören Diacylperoxide wie

Dicumylperoxid (nachfolgend DCP bezeichnet),

Di-tert. butylperoxide,

2,5-Dimethyl-2,5-di-tert. butylperoxyhexan,

Λ,Λ'-Bis-tert. butylperoxy-p-diisopropylbenzol

und

1,1 -di-tert. Butylperoxy-S^S-trimethylcyclohexan.

Allgemein wird Dicumylperoxid bevorzugt. Die Komponente D) wird allgemein in einer Menge von 0,3 bis 5,0 Gew.-Teilen auf 100 Teile kombiniertes Gewicht aus den Komponenten A) und B) eingesetzt. Werden weniger als 0,3 Gew.-% Komponente D) eingearbeitet, so ist der Young-Modul der Kautschukmasse zu niedrig und umgekehrt liegt dieier Young-Modul zu hoch, wenn die Komponente mehr als 5,0 Gew.-% ausmacht. Beide Möglichkeiten sollten im Hinblick auf die angestrebten Eigenschaften vermieden werden.

Gemäß dem weiteren Merkmal der Erfindung wird zusätzlich zu den Komponenten A) bis D) noch eine Komponente E) in die Masse eingearbeitet; diese Komponente E) ist eine nicht-polymerisierbare Carbonsäure, die von der Komponente D) nicht polymerisiert wird. Hierzu gehören gesättigte aliphatische Carbonsäuren wie Essigsäure, Buttersäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, höhere ungesättigte aliphatische Carbonsäuren wie Oleinsäure, alicyclische Carbonsäuren wie Naphthensäure und aromatische Carbonsäuren wie Benzoesäure. Die Zugabe dieser freien Carbonsäuren führt zu einer Verbesserung der Brucheigenschaften wie Bruchfestigkeit und Dehnung bei Bruch sowie Ermüdungsbiegefestigkeit Die Komponente E) wird in Mengen von 1,5 bis 17Gew.-%, bezogen auf die Komponente A), zugesetzt Macht die Menge dieser freien Carbonsäuren weniger als 1,5 Gew.-% aus, so werden die oben genannten Brucheiernschaften und die Ermüdungsbiegefestägkeit nicht wesentlich verbessert Werden hingegen zuviel derartiger Säuren zugegeben, so nimmt die Härte der Gummimasse nach dem Vulkanisieren bzw. Vernetzen ab.

In die erfindungsgemäßen Kautschukmassen können auch kußsorten eingearbeitet werden, wenn dies erforderlich oder vorteilhaft ist Infrage kommen alle bekannten und gebräuchlichen Rußsorten wie: Channel Black bzw. Gasruß und Furnace Black bzw. Ofenruß,

jo ζ. Β. Easy Processing Channel (EPC), Medium Processing Channel (MPC), Fine Furnace (FF), High Modulus Furnace (HMF), Semireinfording Furnace (SRF), Superabrasion Furnace (SAF). Intermediate Superabrasion Furnace (ISAF), Intermediate Superlow Strukture

J5 (ISAFLS), Intermediate Superhigh Structure (ISAF-HS), High Abrasion Furnace (HAF), High Abrasion Furnace Low Structure (HAF-LS), High Abrasion Furnace High Structure (HAF-HS), First Extruding Furnace (FEF), General Purpose Furnace (GPF), Conductive Furnace (CF) — (vgl. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Bd. 14, Seiten 804 bis 806). Durch Zugabe von Ruß wird allgemein die Witterungsbeständigkeit des Kautschukproduktes verbessert

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kombination aus Vollreifen und Rad für ein Fahrzeug, das sich durch eine Röhre bewegt, wird nachfolgend mit bezug auf die Zeichnung näher erläutert

Die in F i g. 1 gezeigte Verbindungs- oder Klebefläche 2 der Metallfelge 1 wird durch Sandstrahlen oder eine Säurebehandlung aufgerauht und gegebenenfalls mit einem bekannten Klebe- oder Haftmittel beschichtet. Dann wird die oben in ihrer Zusammensetzung näher beschriebene Kautschukmasse, die zuvor mit Hilfe beliebiger Mischverfahren, beispielsweise auf dem Walzenstuhl gründlich durchgearbeitet worden ist, um die äußere Umfläche oder Umfangsfiäche der Metallfelge aufgebracht und zwar in Form einer Bahn, die breiter ist als die Metallfelge, so daß man einen vorgegebenen Durchmesser erhält. Dann wird die Metallfeige mit darum gelegter Bahn aus Kautschuktn/isse in einer Form erhitzt, um die Kautschukmasse zu einem Vollreifen zu vernetzen oder vulkanisieren, wodurch man das ge wünsch.ύ Rad bzw. die Vollreifen-Radbaugruppe 4 für Fahrzeuge, die sich in Röhren bewegen, erhält. Die soeben beschriebene Arbeitsweise entspricht dem Gummi-Fomiverfahren. Die VoIlreifen*Radbau·

gruppe kann aber auch mittels Preßspritzen oder Wickel-Vulkanisation hergestellt werden. In dem oben beschriebenen Produktionsschritt beträgt die Vernetzungs- oder Vulkanisationstemperatur 110 bis 180⁰C. Wird eine Temperatur unter 110⁰C angewandt, so wird sehr lange Zeit zum Vernetzen oder Vulkanisieren benötigt Wird hingegen eine Temperatur über 180° C angewandt, so laßt die Beständigkeit der Gummimasse gegen Rißbildung erheblich nach.

Der Gummi des auf diese Weise erhaltenen Vollreifens hat eine Märte von 7*0 bis 95" entsprechend dem japanischen Industriestandard JIS und dieser Zahlenwert ist für Stabilität bei Bewegung gut geeignet.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine Röhre A mit darin laufendem Wagen 5, an dem die Vollreifen-Radbaugruppen bzw. Räder 4 montiert sind. Die erfindungsgemäDe Baugruppe bzw. Kombination weist eine überlegene Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegenüber ungleichmäßigem Verschleiß auf, verglichen mii den üblichen Rädern mit Vollreifen aus Polyurethan-Gummi. Sie entwickelt auch sehr wenig Fahrgeräusch und ist zudem billig hinsichtlich der Kosten der Ausgangsmaterialien und hat einen hohen Nutzwert. Eine dankbare Verwendungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße Kombination sind Wägen für Rohrpostleitungen.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. »Teile« beziehen sich auf das Gewicht.

Die Bewertung der Vollreifen-Radbaugruppe erfolgte gemäß folgendem Verfahren:

A. Fahrbedingungen

Ein Fahrzeug, bei dem die auf die Räder wirkende Last auf 125 kg je Rad in gerader Linie festgelegt worden war. wurde so lange hin und her bewegt oder angetrieben, bis es bei einer Geschwindigkeit von 28 km/h 10 000 km zurückgelegt hatte. Die Abmessungen der Vollreifen-Radbaugruppe lautete: 178 mm für den Außendurchmesser und 50 mm für die Breite.

Die Bewertung erfolgte entsprechend der Abnahme der Dicke der Gummischicht des Rades nach einer Fahrleistung von 10 000 km.

C. Ungleichmäßiger Verschleiß, mengenmäßig

Das obere Ende eines Anzeigegerätes bzw. Fühlhebels wurde im Bereich der Bodenberührung der Vollreifen-Radbaugruppe vor und nach der Fahrleistung von 10 000 km angebracht; die Bewertung erfolgte mit Hilfe der Differenz zwischen Maximalwert und Minimal wert an der Ablesemarke des Anzeigegerätes, wenn das Rad um eine Umdrehung bewegt worden war. Je geringer dieser Wert ist, um so kleiner ist die ungleichmäßige Abriebmenge.

D. Fahrgeräusch

Die während des Pahrens erzeugte Lärmmenge wurde mit Hilfe eines Lärmmessers in 1 m Abstand von der Röhren- oder Tunnelwand gemessen.

Beispiel

100 Teile Polybutadien mit 98% cis-1,4-Konfigura-

tion, 20 Teile HAF Ruß, 23 Teile Stearinsäure, 15 Teile

ίο Zinkoxid, 20 Teile Methacrylsäure und 13 Teile

Dicumylperoxid wurden auf defri Walzenstuhl gründlich zu einer Bahn verarbeitet. Diese Bahn wurde um die Metallfelge eines Rades mit Durchmesser 148 mm und Breite 50 mm herumgelegt, so daß der Außendurchmesr> ser nun 178 mm betrug. Die Kombination wurde in eine Form gegeben und 30 min auf 140⁰C erhitzt. Dabei bildete sich der Vollreifen-Radverbund für ein Fahrzeug, das sich in einer Röhre bewegt, aus. Die

Ergebnisse uei räliiiesis siiiu Mi uci folgenden Tabelle

2i) aufgeführt.

Vergleichsversuch

Die Verbindungsfläche einer Metallfelge für den Reifen wurde sandgestrahlt, mit einem handelsüblichen Klebmittel bestrichen und in eine Form gegeben. Ein Gemisch aus 100 Teilen Polyätherurethan, das zuvor auf 80 bis 100°C erhitzt worden war, sowie 13 Teile 4,4'-Me '.:iylen-bis(2-chlorani!in), erhitzt auf etwa 110"C₁ wurden schnell in die Form eingebracht und die Form

jn 3 h auf 100° C erhitzt, um das Gemisch zu vernetzen bzw. zu vulkanisieren. Die Ergebnisse der Fahrtests sind wiederum in der folgenden Tabelie aufgeführt.

Tabelle

	Beispiel	Vergleich
Abriebmenge (mm)	U	3,5
Ungleichmäßiger Abrieb
in mm
vnr dem Fahren	0.2	0.5
nach dem Fahren	0,1	1.0
Fahrgeräusch, dB	64-66	73 - 75

Das Hintergrund-fUmgebungs-JGeräusch betrug
43 -45 dB (Decibel).

Die Tabelle lehrt, daß die erfindungsgemäße Vollreifen-Radkombination für ein Fahrzeug, das sich :.. einer Röhre bewegt, den gebräuchlichen Rädern mit Vollreifen auf Polyurethanbasis hinsichtlich der Abriebfestigkeit weit überlegen ist und daß ungleichmäßiger Verschleiß beim Fahren praktisch nicht auftritt. Außerdem ist das Fahrgeräusch so niedrig, daß die Belastung der Umwelt dadurch auf ein Minimum reduziert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Voilreifen-Radbaugruppe fflr Fahrzeuge, die durch Rohrleitungen geschickt werden, hergestellt durch Aufbringen einer Masse, bestehend aus

A) einem Dienelastomeren,

B) einer o^-äthylenisch ungesättigten Carbonsäure in einem Gewichtsverhältnis von Komponente A) zu Komponente B) von 87:13 bis 55:45,

C) einer Verbindung ejnes zweiwertigen Metalls in einer Menge von 50 bis 100 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile Komponente B) und

D) einem organischen Peroxid in einer Menge von 0,3 bis 5,0 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile kombiniertes Gewicht der Komponenten A) und B),