DE3331630A1

DE3331630A1 - Gegen gasverlust sicherer fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE3331630A1
Application number: DE3331630A
Authority: DE
Inventors: Ransome J. Calabasas Calif. Wyman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-09-01
Publication date: 1984-10-04
Also published as: BR8304552A; JPS59179404A; AU1756683A; GB2137639A; AU2259883A; ZA835831B; GB8320952D0

Description

Der pneumatische Reifen, d.h. eine, armierte Gummidecke, die ein unter einem geeigneten Druck stehendes Gas enthält, hat. beträchtliche Vorteile in seiner Eigenschaft als Belastungsträger für Autos, Lastkraftwagen und andere Straßenfahrzeuge. Ein Hauptnachteil pneumatischer Reifen ergibt sich jedoch für abseits einer Straße benutzte Fahrzeuge oder Industriefahrzeuge, wie Gabellift-Lastwagen, aus dem Aufwand und den Kosten, die mit dem Risiko einer Durchlöcherung des Reifens und dem damit verbundenen Ausströmen des Gases verbunden sind. Beispielsweise können Traktoren oder andere abseits einer Straße benutzte Fahrzeuge auf scharfe Steine treffen, die einen Reifen durchstechen können, und in der Industrie verwendete Gubollin-Lastkraftwaqon können mit gleichem Ergebnis üljor metdillische Abf allmator ialien fahren.

Häufig, beispielsweise beim Betrieb von Traktoren in der Landwirtschaft, kann ein Reifen oder können mehrere Reifen des Fahrzeugs mit Ballast versehen worden, um in bestimmten Geländearten die Stabilität des Fahrzeugs zu erhöhen. Auch Metallgewichte sind schon an den Roifen oder den Radnaben von Traktoren vorgesehen worden, oder die Reifendecken der Fahrzeuge sind mit Wasser gefüllt worden. Obwohl Wasser in einem pneumatischen Reifen das Gewicht, wie erwünscht, beträchtlich erhöht, erhöht es auch die Trägheit des Fahrzeuges, wenn der Reifen nicht vollständig gefüllt ist, und bei einer Durchlöcherung der Reifendocke kann das Wasser aus dem Reifen bis zum Niveau des Loches ausströmen, wodurch es zu einer Schädigung der Feldfrucht kommt.Wenn es in beträchtlicher Entfernung von einer Stelle, wo Kasser, Aufpumpmittel und Dichtungsmassen zur Verfugung stehen, zu einer Durchlöcherung der Reifendecke kommt, wird eine Reparatur schwierig.

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Es sind schon verschiedene Alternativen amjcboton worden, um die Nachteile pneumatischer Reifen zu mildern. So sind schon feste Gummireifen auf Gabellift-Lnstkraftwacjen verwendet worden, "die jedoch hinsichtlich .Stoßabsorption und Dehnung den pneumatischen Reifen nicht; gleichkommen. Ein verbreiteteres Verfahren zur Lösunq dor obigen Probleme besteht darin, aus den pneuina ti schon Roifon biegsame feste oder halbfeste Verbundreifen zu machen. Diese festen Reifen erforderten die Anwesenheit einer J·: I .istomersehauiust of ff üllung. Beispielsweise wird Ln di>i; (JS-PS 3 ü2'A 8IO ein mit einem eigenkomprimierten res i J icntoii Schaum, der an Ort und Stelle, d.h. direkt in dem Roifan erzeugt wird, gefüllter pneumatischer Reifen beschrieben. Als Beispiel wird ein Polyuirethanschaum genannt., hol dom während doj. Umsetzung Kohlendioxidblasen gebildet wei den, so daß innerhalb der Decke des Reifens ein gummi ar tig er Polymer schaum 5;tof f gebildet wird. Gemäß US-PS 3 112 785 wird mit gleichem Ergebnis einem, flüssigen auf zuschäuiuondon Polyurethaninator i α] , während es in die Reifendecke gepumpt wird, ein herkömmliche"-; Schäummittel zugesetzt, worauf oine flüssige Gefri ersehn I·/.-lösung in den Reifen gespritzt wird, so daß sie zusammen mit Luft in der Zollstruktur disporg ιοί: t wird. Aus dor US-P:; 3 381 735 ist ein deflationssiehorer keifen bekannt, bei dem ein FüLl-material aus synthetischem Gummi innerhalb dos Reifens geschäumt und dann vulkanisiert ist. D i.e US-PS 3 605 848 beschreibt einen Reifen, dor mit einem mikroz"ll.ularen, offenzelligen U-rethankern gefüllt ist. Ks wird angegeben, daß Wasser als Blähmittel bei der Bildung von Kohlendioxid durch Umsetzung der Isocyanatkomponente mit der PoIyurethanprecursorflüssigkeit dient. Wenn der flüssige Precursor in den Reifen eingespritzt wird, erfolgt die Schaumbildung innerhalb des Reifens.

Zufolge der Anwesenheit der GasbJasen der Schaumstoff i'-l-'ü IJ nnq , die den Schaumstoff flexibel machen, weisen solche Reifen beträchtliche Nachteile auf, die auf die starke Wärmeentwicklung in dem Schaumstoff und die Zerstörung der Schaumsi.ruktür während des Einsatzes des Reifens zurückzuführen sind. I) 1,05:0 Wärmeentwicklung erfolgt nicht nur durch einen Hy.steresIs-'

effekt, sondern auch durch Biegungen, die die gasgefüllten .Zellen zusammenbrechen lassen 'und die Zellwände in reibenden ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL _COPY

Kontakt miteinander bringen ,wodurch weitere Wärme erzeugt wird Außerdem wirkt der Schaumstoff selbst als Isoliermasse, die die Wärme zurückhält statt sie zur Reifendecke abzuleiten, .'läufig kommt es durch die Wirkung dieser Wärme zum Zusammenfallen des Schaumstoffs, so daß die Abstützung der Reifendecke entweder verringert wird oder ganz entfällt.

Außerdem sind Schaumstoffvolumen und Drücke nicht voraussehbar, v/eil die Schaumbildung innerhalb des Reifens erfolgt. Das heißt, wenn eine genügende Gleichmäßigkeit des Schaumstoffs erzielt werden soll, muß das Aufschäumen in der Fabrik unter aufwendiger und ungewöhnlich.genauer überwachung erfolgen, damit Reifen gleicher Eigenschaften erhalten werden.

Aus der US-Reissue PS 2 9 8 90 ist ein pneumatischer Reifen mit einer blasenfreien Elastomerfüllung, von der behauptet wird, daß sie hinsichtlich der Wärmestauung überlegene Eigenschaften hat, bekannt. Da jedoch das Elastomer den Reifen vollständig ausfüllt, sind diese Reifen sehr teuer, und v/enn versucht wird, das Füllmaterial mit einem öl zu strecken, kann es zu einer erheblichen Verringerung der gewünschten Härte kommen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Elastomerfüllung für einen pneumatischen Reifen, die aus einer Wasser-in-öl-Urethanemulsion, die zu einem festen Elastomer polymerisiert, besteht. Wasser in beträchtlichem stöchiometrischen Überschuß wird in dem Urethanpolyol dispergiert, und das bei der Polymerisation gebildete Kohlendioxid wird in dem Elastomer und dem darin dispergierten Wasser gelöst, so ^{daß ein} blasenfreies, elastomeres Füllmaterial entsteht. Da das dispergierte Wasser in einer Menge bis zu etwa 60 Prozent der Füllmasse anwesend sein kann,orgeben sich aus der Verwendung einer solchen Füllung beträchtliche Kostensenkungen. Da zudem Wasser ein guter Wärmeleiter ist, wird die in dem Polymer erzeugte Wärme zur Reifendecke abgeleitet, d.h. das Wasser kompensiert die

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verhältnismäßig schlechte Wän.ic! oi tf ähigkcit des Polymer. Schließlich hat das Wasscr-in-Polymer auch einen außerordentlich geringen Hysteresisofrf ekt, so daß die anfängliche Wärmeerzeugung gering ist.

Die Erfindung besteht also aus einem innerhalb des Reifens härtenden Polyurethanelastomer, das aus einem Polyol, einem organischen Isocyanat und Wasser im Überschuß über die zum Polymerisieren des organischen Polyols mit endständigen Isocyanatgruppen erforderlichen Menge gebildet wird. Obwohl Kohlendioxid durch das im stöchiometrischen Überschuß anwesende Wasser absorbiert wird, können zur Verbesserung der Kohlendioxidabsorption Magnesium- oder Calciumoxid zugesetzt werden.

Durch die Reaktion des Wasser wird ein Polyharnstoff enthaltendes Polyurethanelastomer von überlegener Härte und Wärmeübertragungsvermögen erhalten. Zur Kostendämmung und Viskositätssteuerung kann ohne wesentliche Verschlechterung der Durometerhärte öl zugesetzt werden. Außerdem kann Gummiabfallstaub, ein besonders erwünschter und kostenwirksamer Füllstoff, der wegen der den Staubteilchen anhaftenden Feuchtigkeit und Luft den derzeit bekannten Urethanen auf Ölgrundlage nicht zugesetzt werden kann, gut in.der Form einer wässrigen Aufschlämmung zugesetzt werden.

Das Urethan wird durch Umsetzen eines Polyols mit einem organischen Polyisocyanat und Wasser hergestellt, wie oben beschrieben. Bei einer speziellen Ausführungsform ist das Polyol ein Polyol-oxipropylenglycoltriol oder eine Kombination von Triolen und Diolen. Mit besonderem Vorteil werden Triole mit angefügten Ethylenoxidgruppen wegen ihrer größeren Affinität zu Wasser verwendet, obwohl auch geradkettige Oxipropylenglycoltriole, Triol-Diol-Kombinationen oder andere Polyole mit schlechterer Affinität 2ju

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Wasser zusammen mit wirksameren Emulgatoren oder Extramischung verwendet werden können. Ein besonders gut geeignetes Polyisocyanat ist Toluoldiisocyanat. Ein weiteres gut verwendbares Polyisocyanat ist Polymethylenpolyphenylisocyanat. Auch eine geringe Menge von bis zu etwa 5 Gewichtsprozent an einem Kohlendioxidabsorbens, wie Calciumoxid oder -hydroxid, Aluminiumtrihydrat, Magnesiumoxid, Zinkoxid oder dergleichen, kann zugesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein bestimmtes, aus einer Wasser-in-öl-Emulsioh erhaltenes Polyurethanelastomer als Beispiel beschrieben. Sie geht jedoch weit über dieses Beispiel hinaus, und insbesondere hat die Härtung einer Wasser-in-Öl-Urethanemulsion innerhalb eines pneumatischen Reifens unter Bildung eines blasenfreien Elastomer, das das bei der Elastomerbildung erzeugte Kohlendioxid gelöst enthält, weitreichende Bedeutung. Die angegebenen Einzelheiten beschreiben also die derzeit bekannten besten Ausführungsformen als Stütze für die Patentansprüche. Grundsätzlich kann das Verfahren gemäß der Erfindung aber auf jeden pneumatischen Reifen vom Fahrradreifen bis zu Reifen von gigantischer Größe und mit oder ohne Schlauch, angewandt werden.

Die Zeichnung zeigt im Querschnitt einen herkömmlichen Reifen, der auf der Felge eines Fahrzeugsrads montiert und mit einer Füllung gemäß der Erfindung versehen ist. Eine herkömmliche Reifendecke 10 mit einer Lauffläche 12 ist auf einer Felge 14 eines Fahrzeugrades (nicht gezeigt) montiert. Die Felge 14 hat eine Öffnung 15 für einen Ventilschaft 16, durch den das flüssige Polymer in den Reifen gepumpt wird. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der von der Felge 14 und der Decke 10 begrenzte Raum mit einem elastomeren organischen Polymer 18, das aus einer Wasserin-Öl-Polyolemulsion gebildet ist, gefüllt.

Verfahren zum Füllen pneumatischer Reifen mit elastomerem Füllmaterial sind bekannt.und beispielsweise in der erwähnten US Reissue PS 29 890 beschrieben. Das flüssige Füllmaterial wird durch den Ventilschaft des Reifens, nachdom dieser fest auf dem Rad montiert ist, oingoführt. Durch di'ii Reifen wird an einer Stelle gegenüber der Ventilschaftöffnung ein-kleines Loch gebohrt, das einen Gasauslaß bildet, während das flüssige Füllmaterial ins Reifeninnere gespritzt wird. Wie üblich werden die Reaktanten des Füllmaterials in zwei getrennten Behältern, die gewöhnlich als eine "Α-Seite" und "B-Seite" bezeichnet werden, zugeliefert. Jedoch können bei der Durchführung des Verfahrens die reaktiven Materialien, ausgenommen Wasser, auch aus nur einem Behälter ausgebracht werden. Um die Bemessung zu erleichtern, werden A-Seite und B-Seite gewöhnlich so zusammengestellt, daß etwa gleiche Volumina für eine angemessene Reaktion erforderlich sind, wie im folgenden im einzelnen beschrieben.

Das Flüssigkeitsgemisch wird in den Reifen gepumpt. Nachdem der Reifen teilweise gefüllt ist, wird eingeschlossene Luft, wie oben beschrieben, abgelassen, indem man ein Loch in den Reifen sticht. Wenn alle Luft durch die Flüssigkeit ersetzt ist, wird das Loch mit einer Metallschraube mit Senkkopf verschlossen. Der Endflüssigkeitsdruck muß etwa gleich dem bei einer Luftfüllung verwendeten sein, damit die Reifendecke dicht an der Felge anliegt und Schlupf verhindert wird. Wenn der gewünschte Reifendruck eingestellt ist, wird der Flüssigkeitseinlaß abgedichtet und das Urethan wird vor dem Einsatz des Reifens voll aushärten gelassen.

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Die Füllung des Reifens kann kontinuierlich erfolgen, indem man die flüssigen Komponenten gleichzeitig dosiert, mischt, pumpt und unter Druck setzt. Das Dosieren, Pumpen und Unterdrucksetzen kann in einer Anlage für die kontinuierliche Füllung von Reifen erfolgen, indem man zwei gleiche Doppelkugelventilpumpen mit einem einzigen Luftmotor kuppelt. Die Pumpen arbeiten im Gleichtakt und liefern gleiche Volumen der beiden flüssigen Komponenten. Das Mischen erfolgt mit statischen Mjschvorrichtungen. Verwendbare statische Mischvorrichtungen, beispielsweise Tah, "Ross, Kennies und Komax sind im Handel erhältlich. Alle diese Mischvorrichtungen arbeiten so, daß sie die eingeführte Flüssigkeit teilen und die Teilströme wieder vereinigen. Solche Mischer sind in der US-PS 4 093 beschrieben. Sie können jede für sich oder es können Kombinationen verschiedener Arten verwendet werden. Bei langsamem Pumpen erfolgt allgemein eine bessere Durchmischung, und es v/ird ein besonders homogenes Elastomer erhalten. Auch die Anwesenheit geringer Mengen an Seife, Detergens oder einem anderen !emulgator verbessert die Durchmischung. Auch durch dynamische Mischung werden hupiogono elastomere erzeugt; jedoch sind statische Mischvorrichlungen besonders vorteilhaft, da sie die Kombination von Dosierung, Mischen, Pumpen und Unterdrucksetzen des pneumatischen Reifens ermöglichen.

Das Elastomer härtet über Nacht bei Raumtemperatur ausreichend aus, was ein beträchtlicher Vorteil gegenüber bekannten Reifenfüllmaterialien, die längere Zeiten und höhere Temperaturen für eine ausreichende Aushärtung benötigen, ist. Der Reifen kann dann für den vorgesehenen Zweck verwendet werden. Wie bei elantomeren Reifenfüllungen üblich, kann in oin^r Zeit bis zu zwei Wochen während der Verwendung eine zusätzliche Aushärtung erfolgen.

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Wie erwähnt wo.rdon dio Polyurcl-li.uiprocursort-n mit. Vorteil in zwei Teilen, einer A-Scito und einer H-Snitc anqoiiofert. Die Α-Seite kann die Polyolkoinponenti.· und das orqa.nische Polyisocyanat enthalten. Außerdem v/ird qeniäß einor bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein öl als Streckmittel an der Α-Seite zugeliefert. Die B-Seite enthält das Wasser sowie ein Absorbens für das Kohlendioxid, das bei der Isocyanat-Wasser-Umsetzung gebildet wird, und verschiedene Emulgatoren, Eindicker und Entschäumer, die sich für die angewandte Mischtechnik oder die Verwendung des' Produkts eignen. Alternativ können alle Komponenten, ausgenommen das Wasser, an einer Seite zugeführt werden, in welchem Fall die von beiden Behältern zufließenden Materialien so dosiert werden müssen, daß das gewünschte Verhältnis der Komponenten eingestellt v/ird.

Eine weitere Alternative besteht darin, daß alle Polyol- und Polyisocyanat-Komponenten an einer Seite zugeführt und die andere Seite mit Strecköl so ausgeglichen wird, daß beide Ströme gleiches Volumen haben. Allgemein können die Komponenten in jedem Verhältnis, das den reibungslosen Betrieb einer Reifenfüllvorrichtung gewährleistet, kombiniert werden.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung kann jedes organische Polyisocyanat, das auf dem Gebiet der Herstellung von Polyurethanen und Polvharnstoff enthaltenden Polyurethanen verwendet wird, verwendet werden. Beispiele dafür sind: Hexametyl-en-diisocyanat; m-Xylylen-diisocyanat; Toluoldiisocyanat; Polymethylen-polyphenylisocyahat; 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat; m-Phenylen-diisocyanat; Methylen-bis-(2-methyl-p-phenylen)-diisocyanat; 3,3'-Dimethoxy-4,4'-biphenylen diisocyanat; 2, 2 '·, 4 , 4¹-Tetramethyl-4, 4 ' -biphenylen-diisocyanat; 3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenylmethan-diisocyanat; 4,4'-Diphenylisopropyliden-diisocyanat; 1,5'-Naphthylen-diisocyanat und Polymethylen-polyphenylisocyanat. Eine Gruppe besonders

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bevorzugter Polyisocyanate bilden die Toluol-diisocyanc-tisomeren, insbesondere 2,4-Toluol-diisocyanat. Auch die im Handel erhältlichen Gemische des 2,4- und 2,6-Isomeren können verwendet werden, wobei das 80:20 und das 65:35-Gemisch am leichtesten erhältlich sind. Ein weiteres besonders bevorzugtes Polyisocyanat ist Polymethylen-polyphenylisocyanat, das unter der Bezeichnung PAPI 901 von der Upjohn Company in den Handel gebracht wird. Dieses 'Polyisocyanat hat ein mittleres Molekulargewicht von 260 bis 300, ein Isocyanataquivalent von 133, einen Gehalt an NCO von 31,6 Gewichtsprozent, eine Azidität von 0,05 % als HCl und eine Viskosität von 25°C von 80 lps.

Das Polyol kann eines von einer großen Anzahl Polyethern mit endständigem OH sein.·Bevorzugt sind die Polyoxialkylenpolyole mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen, worin die Alkylengruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome hat. Viele verschiedene solcher Polyolc, die durch Polymerisieren eines Alkylenoxide, wie Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid, mit einem Glycol erhalten werden, sind erhältlich. PoIyäther mit höherer Funktionalität können durch Umsetzen eins Triols oder eines höheren Polyols, wie Glycerin, Trimethylolpropan und Pentaerythrit, erhalten werden. Solche Polyole sind im Handel erhältlich als: Voranole (Warenzeichen) der Dow Chemical Company; PoIy-G (Warenzeichen) der Olin Chemicals Division:; Pluracole (Warenzeichen) der BASF Wyandotte Corporation und Carpol (Warenzeichen) der Carpenter Chemical Company. Besonders geeignet ist ein vorwiegend aus Polypropylenoxid-diol oder -triol bestehendes Polyol mit aufgesetztem Ethylenoxid und einem Molekulargewicht von wenigstens 1000.

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Ein Teil des Polyisocyanate, d.h. das Polyisocyanat an der Α-Seite, kann mit dem Polyol unter Bildung eines Prepolymer oder quasi-Prepolymer, in dem im wesentlichen alle endständigen Gruppen Isocyanat-Gruppen sind, umgesetzt werden. Da die Umsetzung zwischen Wasser und der Isocyanal.-gruppe erwünscht ist, wird gewöhnlich die endständicje Isocyanatgruppe des Prepolymer nicht blockiert, wie es gewöhnlich getan wird und in der Reissue US-PS 29 890 beschrieben ist. Jedoch ist für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung die Blockierung eines gewissen Anteils der Polyisocyanatgruppen nicht ausgeschlossen.

Vorzugsweise werden wenigstens 10 Volumenprozent bis zu etwa 30 Volumenprozent an einem Öl als Streckmittel zugesetzt, um die Kosten und die Viskosität der Elastomer-Precursoren zu reduzieren. Es wurde gefunden, daß solche Zusätze die Durometerhärte des Elastomer nicht wesentlich senken. Zu diesem Zweck kann jedes der öle, die gewöhnlich als Streckungsmittel für Polymere verwendet werden und die mit dem Urethan-elastomer kompatibel sind, verwendet werden. Vorzugsweise hat das Öl eine verhältnismäßig niedrige Viskosität, ist im wesentlichen aromatisch und

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kann polare-Verbindungen enthalten. Ein besonders gut verwendbares Öl ist das aromatische Strecköl Califlux LP (Warenzeichen) der Witco Chemical Company. Califlux LP besteht zu etwa 78 % aus Aromaten und zu 9 % aus polaren Verbindungen, Rest gestättigte Verbindungen. Es hat ein spezifisches Gewicht bei -14,4°C von 0,9786, eine API-Dichte (API gravity) von 13,1, eine Viskosität, SUS, bei 37,8°C von 169, einen Flammpunkt COC von 16O°C und einen Anilinpunkt von unter 15,O°C.

Auch kolloidale hydratisierte Silicate, beispielsweise Ton oder wahlweise andere Füllstoffe, können an der B-Seite als Füllstoffe oder Eindickungsmittel und um das Mischen oder die Aufschlämmungsbildung zu begünstigen, falls erwünscht, ebenso wie geringe Mengen an Surfaktaits oder Emulgatoren, beispielsweise in einer Menge von T % des Gemisches der B-Seite zugesetzt werdend Weitere Eindickungsmittel sind calziumcarbonat, Talkum, Ruß, Cabosil, zermahlene Walnußschalen oder Reishüllen, wasserlösliche Amine, Gelierungsmittel oder Vernetzungsmittel.

Der B-Seite wird Gummilitzenabfall, Gummipufferstaub oder anderes teilchenförmiges Gummimaterial so zugeführt, daß sich eine Aufschlämmung bildet, die danach leicht mit der Α-Seite unter Bildung des Reifenfüllmaterials gemäß der Erfindung vermischt werden kann. Verwendbar sind viele verschiedene natürliche oder synthetische Gummimaterialien von sehr grobem litzenartigen Material mit einer Höchstabmessung von 0,64 bis 1,27 cm bis zu sehr feinem Gummistaub mit einer Teilchengröße bis zu 0,42 mm, wie es beim Abschleifen von Reifen vor einer Runderneuerung erhalten wird. Die Teilchengröße des Gummimaterials kann mit dem Verwendungszweck dos Reifens variieren, und, wenn ein dichteres Produkt erhalten werden soll, werden vorzugsweise Gummiteilchen verschiedener Größen verwendet, um die Räume zwischen den Teilchen zu verringern. Der Zusatz einer ge-

r , ringen Menge an einem Surfaktant ermöglicht den Zusatz

eines höheren Anteils an Teilchen zu einer gegebenen Menge Wasser, und das Surfaktant kann zusammen mit kolloidalen Substanzen, wie Ton, eine semi-thixotrope Masse bilden, in der der teilchenförmige Füllstoff über längere Zeit suspendiert bleibt.

Auch verschiedene einschlägig verwendete Emulgatoren können der A-Seite oder der B-Seite zugesetzt werden, um die Bildung der Wasser-in-Öl-Emulsion zu begünstigen. Ebenso hat sich ein stufenweiser Zusatz an der Wasserseite als Vorteilhaft für die Dispergierung des Wassers in der Ölphase erwiesen.

Je nach Art der Verwendung kann ein Teil der Komponenten des hier als B-Seite bezeichneten Gemisches oder es können alle Komponenten des Gemisches bereits in der Fabrik miteinander vermischt werden. Beispielsweise können Verdickungsmittel, Füllstoffe, Emulgatoren und Kohlendioxidabsorbens vorgemischt und zusammen mit der Α-Seite zu der Verwendungsstelle transportiert werden, worauf der Wasseranteil der B-Komponente zugesetzt werden kann und die fertige B-Seite dann in der geeigneten Menge wie beschrieben der A-Seite zugesetzt werden kann. Dadurch können beträchtliche Transportkosten eingespart werden. Außerdem hat die B-Komponente in trockenem Zustand eine unbegrenzte Lagerungsfähigkeit, unddie im folgenden beschriebenen Komponenten der A-Seite können 7 bis 8 Jahre gelagert werden, ohne einem Abbau zu unterliegen.

Schließlich können die Bestandteile an jeder Seite zugcliefert werden, sofern nur das Isocyanat nicht in einer Vormischform mit einem stöchiometrischen Überschuß an Wasser vermischt wird.

Beim Härten der Wasser-in-Öl-Emulsion unter Bedingungen, unter denen das Kohlendioxid in dem gebildeten Elastomer gelöst wird und gelöst bleibt, d.h., Wasser in stöchiometrischem Überschuß über die für die Polymerisation er- '

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forderliche Menge als disperse Phase in dem Elastomer bleibt und das Kohlendioxid lösen kann, wird die sonst durch interzellulare Reibung in schaumstoffgefüllten Reifen erzeugte Wärme eleminiert, und die durch den Hysteresiseffekt gebildete Wärme wird von dem Füllmaterial zur Reifendecke abgeleitet.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Angaben in Teilen beziehen sich auf das Volumen, sofern nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Die Α-Seite eines flüssigen Polyurethanprecursors wurde durch Vermischen von 3 5 Teilen eines Polypropylens auf Triolbasis mit aufgesetzten Ethylenoxidgruppen (Carpol (Warenzeichen) 6 500) mit 5 Teilen Toluoldiisocyanat und 60 Teilen Califlux LP als Strecköl vermischt.

Die B-Seite des Precursors war ein Gemisch von 9 6 Teilen Wasser, 1,8 Teilen M£ignesiumoxid, 1,5 Teilen Verdickungsmittel Methocell J5MS (Dow Chemical Company), 0,25 Teilen Seifenflocken und 0,009 Teilen Entschäumer SAG 30 (Union Carbide Company). A- und B-Seite wurden im Gewichtsoder Volumenverhältnis 1:1 eingesetzt und in einem STATA-Rohr (Warenzeichen), einem bewegungslosen Mischer, hergestellt von Tah Industries, Inc., unter Bildung einer Wasserin-Öl-Emulsion miteinander vermischt.

Mit diesem Gemisch wurde ein Elastomer mit der Shore A-Härte "7" und einer Topfzeit von etwa 15 Minuten erhalten.

Beispiel 2

Die Α-Seite des Polyurethanprecursors wurde durch Vermischen

11 von 3 5 Teilen eines Polyol-oxipropylenglycoltriols mit

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Ethoxidgruppen und einem Molekul?irgewicht von 4800 (PoIy-G (Warenzeichen) 853 6) mit 5 Teilen Toluoldiisocyanat und 60 Teilen Califlux LP als Strecköl vermischt. Die B-Seite des Precursors war ein Gemisch von 9 6 Teilen Wasser,' 1 Teil Magnesiumoxid, 2 Teilen Ton und 1 Teil Methocell J5MS als Eindickungsmittel. Ton und Eindickungsmittel wurden mit der Α-Seite zugesetzt, um eine Emulsion mit überlegenen Eigenschaften zu' bilden. ' Die Emulsion wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gemischt.

Mit der obigen Masse wurde ein trockenes Elastomer mit der Shore A-Härte "0" und einer Topfzeit von etwa 15 bis 20 Minuten erhalten.

Beispiel 3

Ein weiteres Elastomer wurde mit einer Α-Seite aus 3 5 Teilen eines Triols (PoIy-G (Warenzeichen) 8529) vom Molekulargewicht 6000, 5 Teilen Toluol-diisocyanat und 60 Teilen Califlux LP als Strecköl hergestellt. Die B-Seite bestand aus 98 Teilen Wasser, 1 Teil Magnesiumoxid und 1 Teil Methocell J5MS als Eindickungsmittel. Die Emulsion wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gemischt.

Mit dieser Masse wurde ein resilientes Elastomer mit einer Shore Α-Härte von "8" und einer Topfzeit von etwa 20 Minuten erhalten.

Beispiel .4

Es wurde gef-unden, daß die Härte des Elastomer nicht von dem Molekulargewicht des Polyols, sondern vielmehr von der Menge des Toluol-diisocyanats in dem Polyurptlianprocursor abhängt. Eine Λ-SeitG wurde aus 51 TgIlon don in Hoi.spicil 5 verwendeten Triols vom Molekulargewicht 65(JO und 9 Tel 1cm 1

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Toluoldiisocyanat sowie 60 Teilen Califlux als Strecköl hergestellt. Die B-Seite enthielt 9 5 Teile Wasser, 3 Teile Magnesiumoxid und 2 Teile Methocell J5MS als Eindickungsmittel. Die Emulsion wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gemischt.

Diese Masse ergab ein trockenes Elastomer der Shore A-Härte "22-25" und einer Topfzeit von etwa 10 Minuten.

Da in jeder der obigen Massen Wasser als Träger verwendet wird, kann man Wasser enthaltende Verdünnungsmittel zusetzen, was bei wasserfreien Massen nicht möglich ist. In der Reifenindustrie fällt eine große Menge Wasser enthaltender Gummistaub an, der in jedem der obigen Beispiele in einer Menge bis zu 58% oder darüber als Streckmittel zugesetzt werden kann.

Die Härtewerte der Klastomeien der Beispiele ι bis 4 sind in Tabelle I zusammengestellt. Es ergibt sich, daß die Härte nicht notwendig mit dem Molekulargewicht des Polyols zunimmt. Um dies zu erklären, muß berücksichtigt werden, daß Polyole von höherem Molekulargewicht beträchtlich weniger Hydroxylgruppen, die mit dem Toluol-diisocyanat reagieren, besitzen. Das heißt, die Menge an freiem Toluol-diisocyanat ist in Beispiel 2 geringer, da ein größerer Anteil des gesamten Toluol-diisocyanats in dem Gemisch mit dem Polyol umgesetzt wird. Beispiel 2 hat die niedrigste Härte auf der Durometer-"A"-Skala, weil die Gemische der Beispiele 1 und 3 mehr verfügbares Toluol-diisocyanat. enthalten. Entsprechend hat das Elastomer von Beispiel 4 den höchsten Härtewert.

Jedes nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Elastomer von jedem Härtewert ist verwendbar, wobei die gewünschte Härte von dem Verwendungszweck abhängt. Beispielsweise konnte unter Verwendung der Masse von Beispiel 4 mit 10 Teilen Toluol-diisocyanat ein extrem hartes Reifenfülltnateria."
wordon.

ι ι material mit einer Durometer-"A"-IIärte von 35 hergestellt

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-Sl-

	Molekular gewicht	Tabelle χ	Polyol (Teile)	Härte
Beispiel	6.000	Isocyanat (Teile)	35	7
1	4 .800	5	3 5	0
2	6.00O	5	r>	8
3	6.000	5	31	2'?.
4	<■)

Beispiel 5

Die A- und B-Komponente von Beispiel 1 wurden durch ein System aus zwei gleichen Doppelkugalvcntilpuinpon (Arrow-(Warenzeichen)-Pumpen) die jede von einem einzigen luftgetriebenen Motor angetrieben wurden, gepumpt und in einem bewegungslosen Mischer (Tah STATA-Rohr (Warenzeichen)) vormischt. Mit diesem System wurde dLo beschriebene Wasser-in-Öl-Emulsion erhalten, die dann in vier Reifen (Ooodyoar Power Torque (Warenzeichen)) von 11,2 χ 24 und 18,4 χ 38 mit oinem Druck von etwa 5,6 χ 10 Pa gepumpt: und über Nat:ht aushärten gelassen. Am nächsten Tag wurden die Keifen auf einoiu Kubata-Traktor mit Vierradantrieb montiert und dieser wurde dann, um das Produkt zu testen, in der Landwirtschaft eingesetzt. Nach neun Monaten täglicher Verwendung für Landarbeiten v/urden

die Reifen abgenommen und geprüft. Sie waren zu etwa 50 V.

abgenutzt, und einer der Reifen war runderneuert worden (drei Stunden bei 149°C). Bine Schädigung des- Reif enfüllmaterials war nicht erkennbar.

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Leerseite -

Claims

Ansprüche

Verfahren zur Herstellung eines gegen Gasvorlust sicheren Reifens, dadurch gekennzeichnet

daß man

eine Wasser-in-Öl-Emulsion aus einem Polyol und einem organischen Polyisocyanat sowie einem beträchtlichen stöchiometrischen Überschuß an Wasser in der dispersen Phase, in der das Wasser in ausreichender Menge enthalten ist, um Kohlendioxid zu erzeugen und ein Polyurethan-elastomer, in dem ein Teil des Wassers dispergiert ist, zu bilden, so daß Kohlendioxid in dem Elastomer gelöst wird, unter Bildung eines praktisch hohlraumfreien elastomeren Füllmaterials innerhalb des Reifens härtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol ein Polypropylenglycol-diol oder -triol ist. ' t

r -·-; -_? . ; .... BAD ORIGINAL

Bayerische Vereinsbank München, Kto.Nr. 882495 (BLZ 700 20270) - Deutsche Bank München, Kto.Nr. 82/08050 (BLZ 700700 10)

Postscheckamt München, Kto.Nr. 163397 - 802 (BLZ 700 100 80)
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion noch wenigstens 10 Prozent Öl enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorwiegender Anteil des Öls aromatisch ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat Toluol-diisocyanat ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion noch ein anorganisches Absorbens für das Kohlendioxid enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorbens Magnesiumoxid ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion noch pulverisierten Gummi enthält.
9. Verfahren zur Herstellung eines gegen Gasablassen sicheren Reifens, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Decke eines pneumatischen Reifens eine Kombination einspritzt, die ein Polyol, ein organisches Polyisocyanat und einen beträchtlichen stöchiometrischen Überschuß an Wasser in Mengen enthält, die ausreichen, um Kohlendioxid zu erzeugen und ein Polyurethan-elastomer zu · bilden _r das PoIyharnstoff enthält und in dem ein -Teil des Wassers dispergiert ist/ wobei das Kohlendioxid in dem dispergierten Wasser gelöst ist, so daß innerhalb des Reifens ein praktisch hohlraumfreies elastomeres Füllmaterial gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol ein Polypropylenglycol-diol oder -triol ist.
11. Verfahren) nacli Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol ein Triol mit Ethylenoxidkappen 'ist.

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12. Verfahren nach Anspruch 9; dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination noch wenigstens 10 Volumenprozent Öl enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorwiegender Anteil des Öls aromatisch ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat Toluoldiisocyanat ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat Polymethylen-polyphgnylisocyanat ist.
16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination noch ein anorganisches Absorbens

■ für das Kohlendioxid enthält.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorbens Magnesiumoxid ist.
18. Verfahren zur Herstellung eines gegen Luftablassen sicheren pneumatischen Reifens, dadurch gekennzeichnet, daß man

in die Decke eines pneumatischen Reifens eine Wasser-in-öl-Emulsion einspritzt, die ein Polypropylenglycol-diol oder
-triol und ein organisches Polyisocyanat sowie Wasser in
stöchiometrischem Überschuß über die Menge, die -zur Erzeugung von Kohlendioxid und Bildung eines Polyurethan-elastomers mit einer Durometer-Härte von wenigstens Null auf der "A"-Skala zu bilden, ausreicht, enthält;

die Reifendecke bis zu einem gewünschten Reifendruck mit
der Wasser-in-Öl-Emulsion füllt, bevor es zu einer beträchtlichen Kohlendioxiderzeugung kommt; und
das Elastomer aushärtet, wobei das Kohlendioxid in dem
Elastomer gelöst und eine Urethan-elastomer-Emulsion in der
Form eines praktisch hohlraumfreien?Füllmaterials innerhalb der Reifendecke gebildet wird. ''

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19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch g e k e η η z. e i c h net, daß die Wasser-in-Öl-Emulsion noch ein anorganisches Absorbens für das Kohlendioxid enthält.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol ein Polypropylenglycol-diol oder -triol ist.
21. Gegen Gasablassen sicherer (flat-free) pneumatischer Reifen mit einer Reifendecke und einem wenigstens' teilweise durch die'Reifendecke · begrenzten, im wesentlichen hohlraumfreien Füllmaterial, das aus einer Wasser-in-Öl-Emulsion gebildet ist, die ein Polyol und ein organisches Polyisocyanat sowie eine disperse Phase, die Wasser in stöchiometrischem Überschuß über die zur Erzeugung des Polyurethanisomer erforderliche Menge enthält, enthält.
22. Reifen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial in den Reifen eingebracht wird , bevor Kohlendioxid bis zu einem bestimmten Reifendruck erzeugt wird .
23. Reifen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol Polypropylenglycol-diol oder -triol ist.
•24. Reifen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat Toluol-diisocyanat ist.
25. Reifen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat Polyethylen-polyphenylisocyanat ist.
26. Reifen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion noch ein anorganisches Absorbens für das Kohlendioxid enthält.
27. Gegen Gasablassen sicherer (flat-free) pneumatischer

Reifen mit einer Reifendecke und einem wenigstens teilweise durch die Reifendecke begrenzten, im wesentlichen hohlraumfreien Füllmaterial, das eine Wasser enthaltende disperse Phase aufweist und wenigstens teilweise
durch die Reifendecke begrenzt ist und das das Produkt
der Reaktion eines Polypropylen-diols oder -triols mit
einem organischen Polyisocyanat in einer kontinuierlichen Phase und einer dispersen Phase, die Wasser in stöchiometrischen Überschuß über die zur Bildung eines elastomeren Polymer und Kohlendioxid notwendige Menge und
in ausreichender Menge, um unter den Bedingungen ein
elastomeres Füllmaterial, in dem ein Teil des Wassers
dispergiert ist, zu bilden, enthält, ist.