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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einer schwammartigen,
klebrigen Dichtungsmaterialschicht in dem Reifenhauptkörper, erhalten
durch Erhitzen der Kautschukzusammensetzung der Dichtungsmaterialschicht,
und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Stand der Technik
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Übliche Maßnahmen,
die vorgeschlagen werden für
das Loch in einem Reifen, wenn der Reifen während des Fahrens auf einen
Nagel oder dergleichen trifft, sind: (1) ein Pannenlaufsystemreifen
(run-flat tire), in welchem ein steifer Teil in dem Reifen eingeführt ist;
(2) ein Verfahren zum Abdichten eines Lochs durch Einspritzen eines
flüssigkeitsartigen
Reparaturmittels in den Reifen aus einem Luftventil, nachdem das
Loch entstanden ist; (3) ein Verfahren, worin bei der Reifenherstellung
schon im Vorhinein ein klebriges Dichtungsmaterial der inneren Oberfläche des
Reifens überlagert
wird; und dergleichen.
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Jedoch
hat der Pannenlaufreifen von (1) den Nachteil, dass sein Gewicht
erhöht
wird durch das steife Material, was eine Verschlechterung des Fahrkomforts
bewirkt. In Bezug auf die Gewichtszunahme ist das Problem des Verfahrens
zum Einspritzen einer Reparaturflüssigkeit von (2) nicht genauso
schwerwiegend wie jenes des Pannenlaufreifens gemäß (1). Jedoch
besteht ein Problem darin, dass der Fahrer das Fahrzeug verlassen
muss, um nach dem Auftreten des Lochs die Flüssigkeit zu injizieren.
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Das
Verfahren gemäß (3) hat
Vorteile gegenüber
dem Pannenlaufreifen von (1) und dem Verfahren von (2) insoweit
als das Problem der Gewichtszunahme beim Pannenlaufreifen von (1)
gelöst
ist, und das Verfahren gemäß (3) in
der Lage ist, selbständig
abzudichten, ohne dass eine Person die Flüssigkeit nach Auftreten des
Lochs injizieren muss.
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Ein
Beispiel eines Verfahrens gemäß (3), welches
vorteilhaft ist gegenüber
dem Pannenlaufreifen von (1) und dem Verfahren (2), wird in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 53-55802 vorgeschlagen, in welcher eine Kautschukzusammensetzung
mit einem Peroxid, welches zu Polyisobutylen hinzugefügt wurde,
auf die innere Oberfläche
des Reifens aufgebracht wird, und erhitzt wird, um bei der Vulkanisierung
des Reifens abgebaut zu werden, um ein klebriges Dichtungsmittel
zu erhalten.
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Jedoch
wird bei der in der Veröffentlichung
beschriebenen Technik das Polyisobutylen weiter zersetzt, und flüssigkeitsartiges
Polybuten selbst, hergestellt als Klebstoff, wird durch ein Peroxid
in einem klebrigen Dichtungsmittel abgebaut, erhalten durch Erhitzen
und Abbauen von Polyisobutylen mit einem Peroxid. So wird die Viskosität des Dichtungsmittels
extrem reduziert. Dementsprechend wird, wenn das Dichtungsmittel auf
der inneren Oberfläche
des Reifens aufgebracht ist, die Klebrigkeit gegenüber einem
Nagel, der das Dichtungsmittel durchdringt, schlecht sowie die Viskosität verringert
ist. Daher bestand das Problem darin, dass die Dichtungseigenschaften
verschlechtert sind.
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US 4,539,344 offenbart eine
klebrige Dichtungsmittelzusammensetzung auf Basis eines Butylkautschuks
für Luftreifen.
Die Zusammensetzung wird charakterisiert durch eine bestimmte Zugfestigkeit,
Dehnung und Vernetzungsdichte.
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EP 0 007 982 A1 offenbart
einen selbstdichtenden Luftreifen, umfassend eine selbstdichtende
Schicht. Diese Schicht umfasst eine Mischung eines vernetzten polymerischen
Materials und eines durch Bestrahlung abgebauten Polymermaterials.
In einer alternativen Ausführungsform
ist das vernetzte Polymermaterial durch Vulkanisierung vernetzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reifen gemäß Anspruch
1 zur Verfügung
zu stellen, und ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß Anspruch
3.
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Die
Kautschukzusammensetzung für
ein Loch-verhinderndes Dichtungsmittel, um die schwammartige Dichtungsschicht
mit moderaten Viskositätseigenschaften
zu formen, umfasst 0,2 bis 20 Gew.-Teile eines Peroxids pro 100
Gew.-Teile Polymer, umfassend 95 bis 50 Gew.-Teile eines Polymers,
das durch das Peroxid abbaubar ist und 5 bis 50 Gew.-Teile eines
Polymers, das mit dem Peroxid vernetzbar ist.
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Der
Luftreifen mit exzellenter Funktion der Lochvermeidung hat in dem
Reifenhauptkörper
eine klebrige Dichtungsmittelschicht, erhalten durch Erhitzen einer
Kautschukzusammensetzung, welche 0,2 bis 20 Gew.-Teile eines Peroxids
pro 100 Gew.-Teile eines Polymers enthält, welches 95 bis 50 Gew.-Teile
eines Polymers enthält,
das mit dem Peroxid abbaubar ist, und 5 bis 50 Gew.-Teile eines
Polymers, das mit dem Peroxid vernetzbar ist.
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Des
Weiteren wird der Luftreifen der vorliegenden Erfindung effizient
hergestellt durch Erhitzen einer Kautschukzusammensetzung und Vulkanisieren
der anderen Teile des Reifens zur selben Zeit, zu der eine klebrige Dichtungsmittelschicht
in dem Hauptkörper
des Reifens durch Erhitzen der Kautschukzusammensetzung gebildet
wird, welche 0,2 bis 20 Gew.-Teile eines Peroxids pro 100 Gew.-Teile
Polymere umfasst, welche 95 bis 50 Gew.-Teile eines Polymers umfassen,
das abbaubar mit dem Peroxid ist, und 5 bis 50 Gew.-Teile eines
Polymers, das mit dem Peroxid vernetzbar ist.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen
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1 ist
die meridiane Ansicht eines halben Querschnitts eines Luftreifens
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine erklärende
Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Nagel den Luftreifen
von 1 durchsticht.
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Der beste Weg, die Erfindung auszuführen
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung noch detaillierter beschrieben. Die
vorliegende Erfindung ist dadurch charakterisiert, dass ein Polymer,
das mit einem Peroxid abbaubar ist, und ein Polymer, das mit einem
Peroxid vernetzbar ist, in einem spezifischen Bereich zusammen verwendet
werden. Genauer gesagt wird, wenn die Kautschukzusammensetzung beim
Vorhandensein eines Peroxids erhitzt wird, das mit einem Peroxid
abbaubare Polymer zur selben Zeit abgebaut wie das mit einem Peroxid
vernetzbare Polymer vernetzt wird. Zusätzlich wird, während das
mit einem Peroxid abbaubare Polymer abgebaut wird, Olefingas mit
einem niedrigen Molekulargewicht generiert. So entsteht aus dem
vernetzbaren Polymer ein Gitterwerk, und die Kautschukzusammensetzung
wird schwammartig. Inzwischen hat der Schwamm moderate Viskositätseigenschaften
durch Abbauen des mit einem Peroxid abbaubaren Polymers. Im Ergebnis
kann das so erhaltene schwammartige, klebrige Dichtungsmittel dem
Reifen exzellente Lochverhinderungsfunktion geben. Des Weiteren
ist es möglich,
den Reifen selbst leichter zu machen.
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In
der vorliegenden Erfindung zeigt das Polymer, das mit einem Peroxid
abbaubar ist, kautschukähnliche
Viskosität
durch Erhitzen während
des Vorhandenseins des Peroxids. Beispiele des Polymers umfassen Polyisobutylen
und Polypropylen. Unter diesen ist Polyisobutylen bevorzugt. Hierin
umfasst Polyisobutylen ein Polymer, welches mit einer kleinen Menge
von Isopren oder dergleichen copolymerisiert ist. Im Fall der Polymerisierung
wird normalerweise Polyisobutylen mit nicht mehr als 2,2 mol-% an
Ungesättigtheit
verwendet.
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Als
Nächstes
bezeichnet das Polymer, welches gemäß der vorliegenden Erfindung
mit einem Peroxid vernetzbar ist, ein Polymer, welches vernetzbar
ist, wenn es nach Zugabe eines Peroxids erhitzt wird. Beispiele des
Polymers umfassen Naturkautschuk, Styrolbutadienkautschuk (SBR),
Butadienkautschuk (BR), Nitrilbutadienkautschuk (NBR) und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer
(EPDM).
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Zusätzlich ist
es nötig,
0,2 bis 20 Gew.-Teile eines Peroxids pro 100 Gew.-Teile der Polymere,
die mit dem Peroxid abbaubar und vernetzbar sind, in der Kautschukzusammensetzung
zuzumischen. Wenn die Menge weniger ist als 0,2 Gew.-Teile, wird
das Polymer, das mit einem Peroxid abbaubar ist, wie Polyisobutylen, nicht
ausreichend abgebaut. Des Weiteren entwickelt sich die Vernetzung
des Polymers, das vernetzbar ist, mit einem Peroxid nicht ausreichend.
So können
die Loch-verhindernden
Effekte nicht ausreichend ausgeübt werden.
Wenn die Menge 20 Gew.-Teile übersteigt,
ist die hinzugefügte
Menge extrem groß.
Dementsprechend tritt die Dekomposition exzessiv auf, und die Viskosität einer
klebrigen Zusammensetzung wird extrem niedrig. Daher können die
Loch-verhindernden
Effekte nicht ausreichend erhalten werden.
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Beispiele
des Peroxids umfassen Acylperoxide, wie Benzoylperoxid und p-Chlorbenzoylperoxid,
Ketonperoxide, wie Methylethylketonperoxid, Peroxyester, wie t-Butylperoxyacetat,
t-Butylperoxybenzoat und t-Butylperoxyphthalat, und Alkylperoxide,
wie Dicumylperoxid, Di-t-butylperoxybenzoat, 1,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)-benzol, und Hydroxyperoxide,
wie t-Butylhydroxyperoxid. Insbesondere wird Dicumylperoxid bevorzugt.
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Zu
der Kautschukzusammensetzung, die zur Herstellung des klebrigen
Dichtungsmittels in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann
ein Katalysator, wie Kobaltnaphthenat, welcher den Abbau eines Polymers
durch ein Peroxid beschleunigt, ein anorganischer Füllstoff,
wie Ruß und
Silika, ein Klebemittel, wie Polybuten, oder ein Weichmacher, wie
ein Prozessöl
der aromatischen Serie, ein Prozessöl der Naphtholserie und ein
Prozessöl
der Paraffinserie, wenn nötig,
hinzugefügt
werden. Jedoch wird Tonerde nicht bevorzugt, da Tonerde den Abbau
des Peroxids behindert.
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Des
Weiteren bewegt sich die Dicke der klebrigen Dichtungsmittelschicht
vorzugsweise im Bereich von 1 bis 8 mm, noch bevorzugter von 1 bis
4 mm. Es ist nicht bevorzugt, dass die klebrige Dichtungsmittelschicht
dünner
als 1 mm ist, da die Loch-verhindernden Effekte reduziert sein werden,
oder dicker als 8 mm, da das Gewicht des Reifens zunehmen wird.
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Nachfolgend
werden die Bestandteile eines Reifens der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die Abbildungen im Detail beschrieben. 1 ist
eine meridiane Halbquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines Luftreifens
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bezugszeichen 1, 2 und 3 bezeichnen
eine Lauffläche,
eine Seitenwand bzw. eine Reifenwulst. Eine Karkassenschicht 4 ist
an der inneren Seite des Reifens angeordnet, und beide Enden der
Karkassenschicht 4 sind zu einem bilateralen Paar von Wulstkernen 5, 5 verbunden.
Gürtelschichten 6 sind
in der Peripherie der Karkassenschicht 4 in der Lauffläche 1 zur
Verfügung
gestellt. Ein innerer Mantel 7 ist auf der inneren Seite
der Karkassenschicht 4 aufgebracht. Eine schwammförmige, klebrige
Dichtungsmittelschicht 6 ist auf der inneren Seite des
inneren Mantels 7 an einer Position aufgebracht, die der
Lauffläche
entspricht. Eine Deckblatt-Kautschukschicht 10 ist auf
der inneren Seite der klebrigen Dichtungsmittelschicht 8 aufgebracht.
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Für den inneren
Mantel 7 wird im Allgemeinen Butylkautschuk, welcher in
Bezug auf die Undurchlässigkeit
hervorragend ist, verwendet. Alternativ kann eine Folie aus thermoplastischem
Harz verwendet werden. Die Deckblatt-Kautschukschicht 10 bewirkt
das Beibehalten einer gleichmäßigen Schicht
aus klebrigem Dichtungsmittel über
die gesamte innere Oberfläche
des Reifens. Die Dicke der Deckblatt-Kautschukschicht 10 bewegt
sich vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm. Die Deckblatt-Kautschukschicht 10 wird
gebildet aus natürlichem
Kautschuk, BR, SBR oder dergleichen.
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Das
Verfahren zur Herstellung des so strukturierten Luftreifens umfasst
einen Schritt des Aufbringens einer Kautschukzusammensetzung auf
der inneren Oberfläche
eines nicht vulkanisierten Reifens in dem Verfahren zur Herstellung
eines normalen Luftreifens. Die Kautschukzusammensetzung umfasst
0,2 bis 20 Gew.-Teile eines Peroxids pro 100 Gew.-Teile Polymere, umfassend
95 bis 50 Gew.-Teile eines Polymers, das mit dem Peroxid abbaubar
ist, und 5 bis 50 Gew.-Teile eines Polymers, das mit dem Peroxid
vernetzbar ist. Durch Erhitzen der Kautschukzusammensetzung und
Vulkanisieren der anderen Teile zur gleichen Zeit, bildet die Kautschukzusammensetzung
eine schwammartige klebrige Dichtungsmittelschicht mit moderater
Viskosität
in dem Hauptkörper
des Reifens durch thermische Dekomposition und Vernetzungsreaktionen.
Zu dieser Zeit ist das Zurverfügungstellen
der Deckblatt-Kautschukschicht an der inneren Oberfläche der
Dichtungsmittelschicht zum Beibehalten einer gleichförmigen klebrigen
Dichtungsmittelschicht über
die gesamte innere Oberfläche
des Reifens effektiv.
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In
dem Verfahren zur Herstellung eines normalen Luftreifens wird das
Vulkanisieren durchgeführt, während eine
Blase auf der Innenseite des Reifens als Druckmittel eingeführt wird.
In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch bevorzugt, die Blase
in einer Position beizubehalten, die kontrahiert ist um die Zunahme
der Dicke der klebrigen Dichtungsmittelschicht, um so die Dicke
der klebrigen Dichtungsmittelschicht auf eine vorher bestimmte Dicke
nach dem Beendigung der Vulkanisierung zu erhöhen. So ist es möglich, die
Dicke der klebrigen Dichtungsmittelschicht zu kontrollieren, um
gleichförmig
zu sein.
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Mit
anderen Worten, da die vorhergehende klebrige Dichtungsmittelschicht
durch die Bildung von Gas, welche den Abbau des Polymers begleitet,
schäumt,
besteht nach der Beendigung der Vulkanisierung die Möglichkeit,
dass die Dicke der klebrigen Dichtungsmittelschicht ungleich wird,
wenn die Blase schnell kontrahiert wird. Somit wird durch Beibehalten
der Blase in einem Zustand, in dem die Blase in der radialen Richtung durch
Dekompression nur geringfügig
kontrahiert ist, die klebrige Dichtungsmittelschicht geschäumt, um
eine gleichförmige
Dicke aufzuweisen. Zum Beispiel sollte, wenn die Ausgangsdicke der
klebrigen Dichtungsmittelschicht t1 (mm)
ist und die Zieldicke t2 (mm) ist, ein Radius
R der Blase kontrahiert werden um die Zunahme in der Dicke der klebrigen
Dichtungsmittelschicht (t2–t1). Wenn die Blase in der geringfügig kontrahierten
Position beibehalten wird, sollte die Zeit der Beibehaltung zwischen
10 und 120 Sekunden betragen.
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Durch
den Luftreifen mit der klebrigen Dichtungsmittelschicht der vorliegenden
Erfindung können
die Effekte des Verhinderns von Löchern wie folgt erhalten werden:
Wie in 2 gezeigt, durchsticht ein Nagel 9 den
Reifen von der Lauffläche 1 zu der
klebrigen Dichtungsmittelschicht 8 an der inneren Seite
des Reifens durch den inneren Mantel 7. In diesem Fall
verändert
die Deckblatt-Kautschukschicht 10 ihre Form in ein Dreieck,
und die klebrige Dichtungsmittelschicht 8 an der inneren
Oberfläche
klebt an dem Nagel 9 fest, um so das Loch im Reifen hermetisch
zu verschließen.
Dadurch wird das Austreten von Luft verhindert. Des Weiteren wird,
wenn der Nagel 9 durch Zentrifugalkräfte, die durch Fahren mit hoher
Geschwindigkeit verursacht werden, entfernt wird, die klebrige Dichtungsmittelschicht 8,
die an die Peripherie des Nagels 9 klebte, zu dem Loch
im Profil 1, das zu verschließen ist, gezogen. Dadurch wird
keine Luft austreten.
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Beispiel
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Nachfolgend
wird die gegenwärtige
Erfindung durch das Anführen
von Beispielen im Detail beschrieben. Die Viskosität in den
Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde durch das folgende Messverfahren
ermittelt.
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Ein
Eisenstab (14 Φ =
154 mm2) aus SS400 (das gleiche Material,
das für
den Nagel verwendet wurde) berührte
leicht die klebrige Oberfläche
mit dem Oberflächendruck
von 1 g/mm2, und die Trennungskraft wurde nach
1 Minute gemessen. In der vorliegenden Erfindung wurde die Viskosität als ausreichend
für das
Anwendungsniveau bestimmt, wenn die Trennungskraft nicht weniger
als 40 kPa war.
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Beispiel 1
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Ein
Luftreifen, ausgestattet mit einer klebrigen Dichtungsmittelschicht,
mit der Reifengröße 205/65R15,
der Dicke der klebrigen Dichtungsmittelschicht von 3 mm und der
Dicke der Deckblatt-Kautschukschicht von 1 mm, wurde hergestellt
durch Vulkanisieren für
20 Minuten bei 160°C
unter Verwendung einer Dichtungsmittel- Kautschukzusammensetzung, gebildet aus
den folgenden Komponenten.
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Der
Schwammbildungszustand der klebrigen Dichtungsmittelschicht des
erhaltenen Reifens wurde visuell beurteilt. Die Viskosität wurde
durch die erwähnte
Methode gemessen und beurteilt. Die Ergebnisse werden in Tabelle
1 aufgelistet. In Bezug auf die Schwammbildung in Tabelle 1 zeigt
die Nummer 1 den Fall an, in dem ein Schwamm von guter Qualität gebildet
wurde. Nummer 2 zeigt den Fall an, in dem ein Schwamm gebildet wurde.
Nummer 3 zeigt den Fall an, in dem ein Schwamm beinahe nicht vorhanden
war.
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Beispiel 2
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Die
klebrige Schicht wurde in derselben Weise gebildet wie in Beispiel
1, abgesehen davon, die Menge des beigemischten Polyisobutylen auf
65 Gew.-Teile zu setzen, und die zugemischte Menge von natürlichem Kautschuk,
dem vernetzbaren Polymer, auf 37 Gew.-Teile, anders als in Beispiel
1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
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Vergleichsbeispiel 1
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Die
klebrige Schicht wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 gebildet,
abgesehen davon, die zugemischte Menge von Polyisobutylen auf 98
Gew.-Teile zu setzen, und die zugemischte Menge von natürlichem Kautschuk,
dem vernetzbaren Polymer, auf 2 Gew.-Teile, anders als in Beispiel
1. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 aufgelistet.
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Vergleichsbeispiel 2
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Die
klebrige Schicht wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 gebildet,
abgesehen davon, die zugemischte Menge von Polyisobutylen auf 45
Gew.-Teile zu setzen, und die zugemischte Menge von natürlichem Kautschuk,
dem vernetzbaren Polymer, auf 55 Gew.-Teile, anders als in Beispiel
1. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 aufgelistet.
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Beispiel 3
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Anders
als in Beispiel 1 wurden 50 Gew.-Teile Polypropylen anstelle von
Polyisobutylen verwendet, welches ein Polymer ist, das mit einem
Peroxid abbaubar ist. Anstelle natürlichen Kautschuks, welcher
ein vernetzbares Polymer ist, wurden 50 Gew.-Teile EPDM verwendet.
Abgesehen davon wurde die klebrige Dichtungsmittelschicht in derselben
Weise gebildet wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse werden in Tabelle
1 gezeigt. Tabelle
1
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Voran
stehend wurde die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden,
dass verschiedene Veränderungen,
Substitutionen und Ersetzungen darin gemacht werden können, ohne
von dem Geist und Umfang der Erfindungen abzuweichen, wie sie in
den beigefügten
Ansprüchen
definiert sind.
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Industrielle Anwendbarkeit
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In
der vorliegenden Erfindung kann, durch Verwendung eines Polymers,
das mit einem Peroxid abbaubar ist, in einem bestimmten Verhältnis zusammen
mit einem Polymer, das mit einem Peroxid vernetzbar ist, ein schaumartiges,
klebriges Dichtungsmittel mit moderater Viskosität gebildet werden durch thermische
Prozesse bei dem Vorhandensein von Peroxid. So ist es möglich, einem
Reifen exzellente Loch-verhindernde Eigenschaften zu geben und den
Reifen selbst leichter zu gestalten.
