SE431956B - Polybutenblandning - Google Patents

Description

15 20 25 50 35 40 7909184-9 2 Dessa tidigare försök har i första hand koncentrerats på två problemlösningar. Enligt den ena anordnas ett säker- hetsorgan i form av en andra uppumpningskammare, en spe- ciell däckfyllning eller en stel sadel, på vilket däcket kan stöda efter punktering. Enligt den andra problemlös- ningen anordnas på däckets insida en punkteringstätande beläggning som hindrar luften i däcket att strömma ut vid punktering. Denna sistnämnda problemlösning är behäftad med den nackdelen, att om den tätande beläggningen icke hundraprocentigt hindrar tryckluftsförlust, föreligger risken att en del av luften hinner gå förlorad innan punkteringen tätas, vilket har till följd att man kan fortsätta färden med undertryck i däcket utan att upp- märksamma punkteringen. Med ett knnventionellt däck kan detta vara förenat med större risk än själva punkteringen, eftersom en lång körning med hög hastighet på ett däck med ofullständigt tryck utgör en primär orsak till ring- explosion på motorvägar. Kravet på hundraprocentig effek- tivitet kan i praktiken icke uppnås.

Idëen att möjliggöra körning på ett nedgànget däck som icke har något extra stöd bygger på ett antal olika möjligheter. Sålunda beskrives i den brittiska patent- skriften 1.559.467 en däck-hjulfälgkombination med ett flytande smörjmedel, som innehåller en flyktig komponent och ett punkteringstätande material, varmed en punktering kan tätas och ett lågt tryck upprättas i däcket genom för- ångning av den flyktiga komponenten. Denna idé utvecklas ytterligare i den brittiska patentskriften 1.435.915, en- ligt vilken de flyktiga komponenterna är inneslutna i ett gelartat smörjmedel anbragt på däckets invändiga yta.

Fasta punkteringstätande material är inneslutna i gelet.

Vid punktering förstöres gelstrukturen och de flyktiga ämnena frigöres och den vid punkteringen utströmmande luften rycker med sig de punkteringstätande materialen som fastnar i det vid punkteringen bildade hålet. Smörj- medel lämpliga för användning i detta system beskrives i de brittiska patentskrifterna 1.444.547 och 1.552.216. Ändamålet med nämnda tätning av punkteringen och återupprättande av ett lågt tryck i däcket genom för- ångning av den flyktiga komponenten innebär givetvis icke 10 15 20 25 50 55 40 7909184-9 att man önskar fullständigt pumpa upp däcket utan helt enkelt att åstadkomma ett lågt tryck av storleksordningen 7-55 kPa, detta för att minska nedgången och därmed värme- alstringen när däcket köres i nedgànget tillstånd. Detta är ett helt annat problem än de man försökt lösa med punkte- ringstätande beläggning och punkteringstätande material i enlighet med tidigare framlagda förslag, enligt vilka för- söken misslyckas om däcktrycket tillåtes falla mer än några få tryckenheter.

Enligt den svenska patentansökan 7701578-7 avses ett helt nytt sätt att angripa det här ifrågavarande problemet att åstadkomma ett lågt tryck hos ett nedgånget däck med invändig smörjning. Däcket enligt nämnda patentansökan inne- håller ett skikt av punkteringstätande material som kan kvar- hålla ett tryck av storleksordningen 7-55 kPa vid punktering.

Härigenom möjliggöres körning på nedgànget däck utan flyktiga komponenter och vätskeformiga smörjmedelssystem. Föreliggande uppfinning hänför sig till blandningar lämpliga för sådana skikt av punkteringstätande material.

Enligt förevarande uppfinning avses sålunda en bland- ning för applicering åtminstone pâ slitbaneregionens in- vändiga yta i ändamål att underlätta relativrörelse mellan varandra kontaktande delar av däckets invändiga yta, när däcket köres i nedgånget tillstànd, vilken blandning inne- håller en polybuten, en akrylpolymer eller en polyolefin som gelbildande medel för polybuten och ett partikelformigt, fast punkteringstätande material. Partiklarna i nämnda punk- teringstätande material har en storleksfördelning mellan å ena sidan partiklar som passerar genom en sikt med mask- öppning 2,55 mm (sikt nr 7 B.S.) och kvarhàlles på en sikt med masköppning 1,70 mm (sikt nr 10 B.S.) till å den andra sidan partiklar som passerar genom en sikt med masköppning 0,15 mm, varvid volymen partikelformigt fast material är minst 8% men högst 66% av blandningens totala volym.

Som polybuten användes företrädesvis en polyisobuten, exempelvis en med medelmolekylvikt 1000-1300. Exempel på lämpliga polyisobutener är de i handeln tillgängliga pro- dukterna som saluföres under varumärket "Hyvis" lO och "Hyvis" šO. Dessa produkter har viskositet (bestämd enligt B.s. lea - 195? vid 9a,9°c) uppgående till 1ooo-12oo 10 15 20 25 50 55 40 7909184-9 4 respektive 2900-3200. De består av polyisobuten innehål- lande'upp till 10 viktprocent l-buten.

När gelbildningsmedlet är en polyolefin är det lämp- ligen en polyeten, företrädesvis en blandning av polyeten med låg densitet och polyeten med hög densitet. Mängden polyeten är lämpligen 6-10 viktprocent av den sammanlagda viktmängden polybuten och polyeten. När man använder en blandning av polyeten med låg densitet och polyeten med hög densitet kan viktmängden polyeten med låg densitet exempel- vis vara större än viktmängden polyeten med hög densitet.

När gelet bildas med användning av en akrylpolymer som gelbildningsmedel kan följande förfarande exempelvis till- lämpas: En sur emulsion av en akrylsampolymer innehållande karboxylgrupper sättes till smörjmedlet, så att det bildas en rörlig blandning, i vilken de punkteringstätande fasta beståndsdelarna kan inblandas. Denna blandning neutraliseras, exempelvis med ammoniak eller natriumhydroxidlösning, i och för brytning av emulsionen, så att akrylsampolymeren går i lösning och det bildas ett visköst gel.

Företrädesvis innehåller beläggningen en elast löslig i polybuten, exempelvis butylgummi, eten-propengummi eller naturgummi.

Med användning av blandningarna enligt förevarande upp- finning kan man åstadkomma en punkteringstätande förmåga som är tillräcklig för att täta eller delvis täta en punkte- ring i slitbanan på ett däck mot ett lågt tryck, varigenom man erhåller ett lågt tryck i däcket under körning med däcket i nedgånget tillstånd, varigenom däckets nedböjning minskas och därmed också temperaturstegringen i däcket.

Blandningarna är speciellt användbara i däck med radial- lagkonstruktion bestående av en radiallagstomme och en ut- efter omkretsen gående slitbanearmering. Slitbanan uppvisar företrädesvis en i huvudsak plan profil både utvändigt och invändigt. En invändigt plan profil föredrages, eftersom centrifugalkrafterna vid körning med hög hastighet i ett däck med kraftigt kupad insida driver materialet mot s1itbane_ regionens mitt, varför det i sådana däck erfordras en mycket tjock beläggning av smörjmedel för att “fylla ut kupningen“ och förhindra att beläggningen lämnar de delar av däckets insida som ligger intill slitbanans kanter. För att det 10 15 20 25 50 55 7909184-9 gelade smörjmedlet skall få tillräcklig stabilitet och icke flyta i däcket under körningen och under påverkan av tyngdkraften bör det ha en viskositet av minst 2000- 15000 sek/mg vid en skjuvningsgrad av 0,5 sek'l och vid en temperatur av 20°C.

Företrädesvis är däckets sidoväggar förtjockade, detta i ändamål att minska deras krökning vid den de- formation som uppträder vid körning i nedgånget till- stånd, jämför härtill den brittiska patentskriften nr 1.487.997.

Det partikelformiga, fasta punkteringstätande mate- rialet har lämpligen en densitet av 0,8-1,5 g/cmš, och ett speciellt lämpligt material är gummigryn eller malet gummi, tråmjöl (sågspån) eller en blandning av dessa material.

Om så önskas kan det gelade smörjmedlet också inne- hålla en flyktig vätska, exempelvis vatten, som genererar ett ángtryck i däcket efter punktering, sedan däcket körts i nedgånget tillstånd.

Härnedan beskrives som exempel några gelade buten- blandningar, som utgör föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning.

I exemplen benämnes vissa beståndsdelar med sina varubeteckningar enligt följande: "Hyvis"-blandningar är syntetiska kolvätepolymerer som framställts genom polymerisation av isobuten och som saluföres av B.P. Chemicals Limited. De består av poly- isobutener innehållande upp till 10 viktprocent 1-buten.

"Hyvis" 10 och "Hyvis" 50 har följande egenskaper: "Hyvis" l0 "Hyvis" 50 Molekylvikt (MN) 1000 1500 Viskositet vid 98,900 (Saybolt Universal Seconds:BS 188-1957) 1000-1200 2900-5200 Polyetener med låg densitet AC 6 och AC 8 (som salu- föres av Allied Chemicals Limited) och polyeten med hög densitet "Rigidex" 140/60 (som saluföres av B.P. Chemicals Limited) har följande egenskaper: 10 15 20 25 50 55 '790918læ-9 Mjukningspunkt, °C .Relativ densitet Ac 6 116* 0,92 Ae 8 106* 0,95 "nigiaex" 140/60 129%* 0,965 x bestämd enligt ASTM E-28 *ä bestämd enligt ASTM 11-1525 Exempel l. En gelad polybutenblandning framställdes genom sammanblandning av följande beståndsdelar: Viktdelar "Hyvis“ 50 90 AC 6 10 gummigryn (partikelstorlek âo,5oo mm) ao l§0 "Hyvis" ao upphettaaes till ungefär 15o°c och Ao 6 tillsattes, varpå det hela omrördes till en klar och rör- lig vätska. Gummigrynen inrördes därefter och omrörningen fortsattes, till dess att temperaturen sjunkit till under 10000, detta för att tillförsäkra att gummigrynen icke avsatte sig. Den så erhållna blandningen provades och visade sig vara stabil på en vertikal aluminiumyta vid temperaturer upp till 98°C, varpå den började sjunka ihop och slutligen vid lO5°C flyta fritt. Vid en temperatur av ungefär 12000 var blandningen flytande och rörlig och likna- de en vattenuppslamning. Fortsatt omrörning var nödvändig för att tillförsäkra att gummigrynen icke avsatte sig.

Ett sprutprov visade att blandningen lätt kunde sprutas på däckets invändiga yta, förutsatt att blandningen hölls vid 12000 och sprutpistolen upphettades till ungefär llO°C.

Ett punkteringstätningsförsök genomfördes med använd- ning av ett punkteringssäkert radialdäck 155/65-510.

I krönet på däcket brändes med en rödglödgad tråd fyra punkteringshàl på inbördes lika avstånd från varandra och läckningshastigheten för varje hål mättes genom att däcket uppumpades till ett tryck av 206,84 kPa och läck- förlusten bestämdes som funktion av tiden. Följande resul- tat erhölls: 10 15 20 25 50 55 40 7909184-9 7 Tid Punktering A Punktering B Punktering C Punktering D 0 206,84 206,84 206,84 206,84 15 sek. 196,50 194,78 175,82 158,58 50 sek. 187,88 186,16 148,24 127,55 45 sek. 175,82 179,26 127,55 105,42 1 min. 167,20 172,57 106,87 82,74 2 min. 159,62 144,79 49,99 52,75 5 min. 117,21 124,11 20,68 8,62 4 min. 94,80 105,42 6,89 6,89 5 min. 79,29 87,91 6 min. 62,05 75,84 8 min. 41,57 51,71 10 min. 27,58 56,20 12 min. 15,51 24,15 14 min. 8,62 15,51 16 min. 6,89 10,54 18 min. 6,89 500 g gelad polybutenblandning enligt detta exempel upphettades till l50°C och sprutades i hett tillstànd på däckets invändiga yta på regionerna för slitbanekronan och skuldrorna i form av en likformig, 2 mm tjock beläggning.

Vid l50°G var blandningen mycket lättflytande och kunde sprutas utan svårighet genom en konventionell luftsprut- pistgl, men under 10000 undergick den gelbildning till en styv beläggning på däckets inneryta. Antagligen kallnade blandningen och undergick gelbildning omedelbart sedan den finfördelats av sprutpistolen, men detta var utan betydelse, enär den gelade blandningens tjockflytande natur möjliggjorde åstadkommandet av en sammanhängande be- läggning på däokets invändiga yta i regionen för slitbanan och skuldrorna.

För att igensätta punkteringarna i däcket och simu- lera punkterande föremål infördes vanliga 1% tums runda trådspikar i punkteringshålen. Däcket monterades därefter på en fälg och vid ett inre tryck av 55 kPa avlägsnades i följd var och en av spikarna och punkteringarna provades med tvållösning i ändamål att fastställa om enbart avlägs- nandet av spiken skulle medföra att punkteringstätnings- medlet sögs in i hålet och täppte till detta. I själva verket tätades inget av de fyra hålen ens vid detta låga 10. l5 20 25 50 55 40 7909184-9 tryck.

Spikarna âterinfördes i däcket för att tilltäppa punkteringarna och med det inre trycket âterupprättat till 207 kPa kördes däcket på en trumma i 15 minuter med en hastighet av 96,5 km i timmen under nominell belastning. Prov genomfördes därefter på punkteringarna enligt följandez- a) däcktrycket minskades till 55 kPa och spiken av- lägsnades från punktering A - denna tillslöts icke. Däc- ket kördes därefter i ytterligare 5 minuter med en has- tighet av 80,5 km i timmen, varpå det visade sig, att punkteringen hade tätats med ett tryck av 21 kPa. Däck- trycket återupprättades till 179 kPa och punkteringen förblev tätad. b) med däcktrycket 179 kPa uttogs spiken ur punk- tering B - denna tillslöts icke. Däcket kördes därefter i ytterligare 5 minuter med en hastighet av 80,5 km i timmen, varpå det visade sig, att punkteringen till- slutits med ett tryck av 159 kPa. Däcktrycket ökades till 241 kPa och båda punkteringarna A och B förblev tätade. c) med ett däcktryck av 207 kPa avlägsnades spiken ur punktering C - denna tillslöts icke. Däcket kördes därefter i ytterligare 5 minuter med en hastighet av 80,5 km i timmen, varpå det visade sig, att punkteringen tillslutits med ett tryck av 28 kPa. Däcktrycket återupp- rättades till 195 kPa och punkteringen förblev tillsluten i ytterligare ungefär l minut, varpå den brast. I punkte- ring C återinfördes en spik. d) med däcktryck 179 kPa uttogs spiken ur punktering D _ denna tillelöte icke. Däcket kördes därefter i ytter- ligare 5 minuter med en hastighet av 80,5 km i timmen, varpå det visade sig, att punkteringen tillslöts vid 55 kPa. Provet avslutades vid denna punkt. 5 timmar senare var däcktrycket fortfarande 55 kPa. 5 Av ovanstående försök framgår det, att däcket måste rotera för att den punkteringstätande blandningen skall glida in i punkteringshâlen.

Exempel 2. En gelad polybutenblandning framställdes genom sammanblandning av följande beståndsdelar i angiven 10 15 20 25 50 ?90918læ~9 9 ordningsföljd och enkel omrörning vid l50°0:- Víktdelar "Hyvis" 10 85 AC 8 2 94 När polyetenen hade gått i lösning tillsattes följandez- "Aerosil" 500 6 (kiseldioxid) gummigryn 52 (partikelstorlek gå 0,780 mm) 155 Blandningen fick kallna och àterupphettades senare till 12000, varpå 550 g därav likformigt sprutades på den invändiga ytan i slitbanereéionen på ett punkterings- säkert radialdäck 155/65-510.

Exemgel 5. En gelad polybutenblandning framställdes genom sammanblandning av följande beståndsdelar i angiven ordningsföljd och enkel omrörning vid l50°C:- Viktdelar IIHyvis n lQ AC 8 6 98 När polyetenen hade gått i lösning tillsattes 4 viktdelar "Aerosil" 500 (kiseldioxid) och 55 viktdelar trämjöl med partikelstorlek š'O,780 mm. 500 g av det så erhållna gelet sprutades i hett tillstànd på den in- vändiga ytan av slitbaneregionen på ett punkteringssäkert radialdäck 155/65-510.

Tillsatsen av de små kiseldioxidpartiklarna ("Aero- sil" 500) ökade blandningens viskositet, så att den icke föll ihop ens vid 15000 på en vertikal yta i en glas- bägare. Ä andra sidan var viskositeten vid l50°C till- räckligt låg för att möjliggöra lätt sprutning av bland- ningen på däckets invändiga yta i slitbaneregionen. 10 15 20 25 50. 35 7909184~9 10 När blandningen provades i däcket visade det sig, att vid låga temperaturer, 10-20°C, viskositeten var så hög att blandningen icke kunde flyta in i punkteringen vid en hastighet av 80,5 km i timmen, men när däcktrycket sjönk uppvärmdes däcket snabbt och blandningens viskositet sjönk så att den kunde flyta in i punkteringen och tilltäppa den. Som exempel kan nämnas, att man vid ett prov àstadkom en stan- dardpunktering i ett kallt däck med ett tryck av 172 kPa (“ka1lt" avser här en temperatur i omgivningen av 20°C).

Punkteringen tilltäpptes icke när däcket kördes med 80,5 km i timmen. När trycket sjönk steg temperaturen i däcket och punkteringen tätades slutligen vid ett tryck av 121 kPa.

Temperaturen i däcket hade då stigit till 4500. Från och med då tätades tre ytterligare standardpunkteringar i samma däck med en maximal tryckförlust av 6,9 kPa, dvs. däck- trycket inställdes på l72 kPa före varje punktering och trycket i däcket sedan punkteringen tilltäppts var 165, 169 respektive 169 kPa.

Inblandningen av gummigryn i den gelade polybuten- blandningen enligt föreliggande exempel visade sig ge en mycket tillfredsställande punkteringstätning utan att den upphettade blandningens sprutbarhet förhindrades.

Exempel 4. En gelad polybutenblandning bestående av följande beståndsdelarz- Viktdelar “Hyvis" lO 94 "Rigídex" 140/60 2 AC 8 I 4 "Polysar" 501 (butylgummi) 2 Gummigryn (partikel- O stolek É 0,780 mm) 152 framställdes genom upplösning av "Rigidex" 140/60, AC 8 och butylgummi i form av en 53-procentig lösning i poly- buten genom omrörning vid 180-190°C. Gummigrynen sattes därefter till den heta lösningen och det hela omrördes medan temperaturen hölls över l40°C. 550 g av denna blandning sprutades i hett tillstånd vid 140-l50°G på den invändiga ytan av fodret i ett däck 155/65-510 så, att áütbanedelen täcktes till ett djup av lO 790918læ~9 ll 2-5 mm. När däcket provades visade det sig att standard- testpunkteringar adekvat tätades.

Ett däck vars invändiga yta i slitbaneregionen be- lagts med en blandning enligt förevarande uppfinning visas i den bifogade ritningen, som är ett radialsnitt genom ett punkteringssäkert däck monterat på en fälg.

Pâ ritningen visas ett radíaldäck l med en slitbane- del 4 förstärkt med en brottskyddsväv 2. Invändigt upp- bär däcket i slitbaneregionen en beläggning 5 av gelad polybutenblandning enligt förevarande uppfinning. Däcket är monterat på en tvådelad fälg 6.

Claims (10)

1. 0 l5 20 25 o50 55 7909184-9 :z Patentkrav l. Blandning avsedd att anbringas på innerytan av ett pneumatiskt däck i slitbaneregionen i ändamål att underlät- ta relativrörelse mellan varandra kontaktande innerytor i däcket, när detta köres i nedgånget tillstånd, k ä n n e - t e c k n a,d av att nämnda blandning innehåller en poly- buten; en akrylpolymer eller en polyolefin, exempelvis en polyeten, som gelbildningsmedel för polyhutenen; och ett partikelformigt, fast, punkteringstätande material, vars partiklar har sådan partikelstorleksfördelning att partik- larna passerar genom en sikt nr 7 B.S., dvs. en sikt med masköppning 2,55 mm, och kvarhålles på en sikt nr 10 B.S., dvs. en sikt med masköppning 1,70 mm till partiklar som passerar genom en sikt med masköppning 0,15 mm, varvid volymen partikelformigt, fast material är minst 8 och högst 66% av blandningens totala volym.

2. Blandning enligt krav l, k ä n n e t e c kon a d av att mängden polyeten ligger mellan 6 och 10 viktprocent av den totala viktmängden polybuten och polyeten, och av att polyetenen företrädesvis är en blandning av polyeten med hög densitet och polyeten med låg densitet, varvid viktmängden polyeten med låg densitet lämpligen är större än viktmängden polyeten med hög densitet.

5. Blandning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att polyetenen med hög densitet har en densitet av ungefär 0,96 g/cmš och polyetenen med låg densitet har en densitet mellan 0,92 och 0,93 g/cmš.

4. Blandning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att polybutenen är polyiso- buten, företrädesvis med en halt l-buten av upp till 10%, vilken blandning företrädesvis också innehåller en elast löslig i polybutenen, exempelvis butylgummi, eten-propen- gummi eller naturgummi. 5

5. Blandning enligt krav 4, av att mängden av nämnda elast är ungefär 2 viktprocent av polybutenen.

6. Blandning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller kiseldioxid som ett ytterligare gelbildningsmedel. k ä n n e t e c k n a d 10 ß 7909184-9

7. Blandning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det punkteringstätande materialet har en densitet mellan 0,8 øch 1,5 g/cma.

8. Blandning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda punkteringstätande material innehåller gummi- gryn och/eller trämjöl.

9. Blandning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att mängden punkterings- tätande material är 55-53 viktprocent av polybuten- mängden. -

10. Blandning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den har en viskositet mellan 2000 och 15000 N sek/m2 vid en skfiuvningshastig- het av 0,5 sek'1 och en temperatur av 20°C.