DE102007023994B4 - Verfahren zum Herstellen eines lösungsmittelfreien Reifendichtmittels auf polymerer Basis - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines lösungsmittelfreien Reifendichtmittels auf polymerer Basis Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Reifendichtmittels (C) auf polymerer Basis, wobei eine hochviskose erste Dichtmittelkomponente (A), umfassend eine Kautschukkomponente, die verschnittfrei oder mit wenigstens einer weiteren Kautschukkomponente verschnitten ist, sowie Mischungsingredienzien, die frei von einem Lösungsmittel und einem Aktivator sind, mit wenigstens einer zweiten Dichtmittelkomponente (B), umfassend ein niedrigviskoses und separat hergestelltes Medium, das wenigstens einen Aktivator enthält, unter Bildung des Reifendichtmittels (C) vermischt wird, wobei eine Vernetzung stattfindet, verbunden mit dem anschließenden Eintrag des Reifendichtmittels (C) in die Innenseite des Reifens, gekennzeichnet durch wenigstens folgende Verfahrensschritte: – die erste Dichtmittelkomponente (A) wird mittels eines Zweischnecken-Extruders zubereitet; – die zweite Dichtmittelkomponente (B) wird auf einem Rührwerk separat hergestellt; – die erste Dichtmittelkomponente (A) und die zweite Dichtmittelkomponente (B) werden unter Verpumpen getrennt einer Dosiervorrichtung zugeführt, wobei das Verpumpen und Dosieren der ersten Dichtmittelkomponente (A) mit einem Membrandosierer erfolgt und das Verpumpen und Dosieren der zweiten Dichtmittelkomponente (B) mittels eines Membrandosierers erfolgt; – nun wird die hochviskose erste Dichtmittelkomponente (A) mit der niedrigviskosen zweiten Dichtmittelkomponente (B) in einem Mischgerät unter Bildung des Reifendichtmittels (C) vermischt; – der Reifen wird nun vor seinem Kontakt mit dem Reifendichtmittel (C) vorgewärmt, was die Vernetzung und somit das Ausreagieren des Reifendichtmittels beschleunigt; – anschließend wird das Reifendichtmittel (C) in die Innenseite eines rotierenden Reifens eingetragen, wobei der Eintrag des Reifendichtmittels so erfolgt, dass in den Reifen ein Endloswulst gelegt wird, welcher mittels eines Spulbildes die zu bedeckende Innenseite des Reifens abdeckt; – schließlich wird das Reifendichtmittel (C) zum Erstarren gebracht, und zwar unter Erzielung der Dichtwirkung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Reifendichtmittels (C) auf polymerer Basis, wobei eine hochviskose erste Dichtmittelkomponente (A), umfassend eine Kautschukkomponente, die verschnittfrei oder mit wenigstens einer weiteren Kautschukkomponente verschnitten ist, sowie Mischungsingredienzien, die frei von einem Lösungsmittel und einem Aktivator sind, mit wenigstens einer zweiten Dichtmittelkomponente (B), umfassend ein niedrigviskoses und separat hergestelltes Medium, das wenigstens einen Aktivator enthält, unter Bildung des Reifendichtmittels (C) vermischt wird, wobei eine Vernetzung stattfindet, verbunden mit dem anschließenden Eintrag des Reifendichtmittels (C) in die Innenseite des Reifens. Hinsichtlich des diesbezüglichen Standes der Technik von Reifendichtmitteln bei Einsatz von Beschädigungen, beispielsweise beim Durchstechen der Lauffläche mittels eines Nagels, wird insbesondere auf folgende Druckschriften (1) bis (8) verwiesen, wobei die Druckschrift (1) als nächst liegender Stand der Technik die Verfahrenstechnologie zur Herstellung eines Reifendichtmittels beschreibt:
  • Aus der Patentschrift (1) ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Reifendichtmittels unter Bereitstellung einer ersten Dichtmittelkomponente (A) mittels eines Knetextruders bekannt, die aus einer Kautschukkomponente mit hohem Molekulargewicht sowie Mischungsingredienzien besteht. Die Herstellung des Reifendichtmittels erfolgt in Gegenwart eines Lösungsmittels, wobei alternativ hierzu vorgeschlagen wird, die Herstellung des Reifendichtmittels im Wesentlichen lösungsmittelfrei durchzuführen.
  • Die Patentschrift (2) stellt eine teilvernetzte Mischung zur Abdichtung von Reifen vor, die aus einem hochmolekularen festen Elastomer und einem niedermolekularen, flüssigen Elastomer besteht. Das hochmolekulare Elastomere soll dabei für Steifigkeit und Festigkeit und das niedermolekulare Elastomere für Haftung und Anschmiegsamkeit bzw. Nachgiebigkeit sorgen.
  • In der Offenlegungsschrift (3) wird ein Reifendichtmittel vorgestellt, das bei einem durch die Lauffläche des Reifens hindurchgehenden Loch eine Selbstheilung bewirkt. Das Reifendichtmittel auf der Basis einer verstärkten, partiell vernetzten Matrix aus einem Copolymerisat mit mittlerem bis hohem Molekulargewicht wird auf die Innenfläche von Gummireifen aufgebracht und dient zur Abdichtung von Löchern im Laufflächenbereich unter stark variierenden Temperaturbedingungen (–30 bis +130°C). Bei der Herstellung des Reifendichtmittels kommen Lösungsmittel, wie Toluol, Hexan, Heptan, Naphtha, Trichlorethylen, Cyclohexan und Tetrahydrofuran, zum Einsatz.
  • In der Patentschrift (4) wird ein Reifendichtmittel auf der Basis eines vernetzten Butylkautschuks beschrieben. Das Reifendichtmittel besteht dabei aus zwei Komponenten, wobei wiederum eine den Butylkautschuk umfasst. Diese beiden Komponenten werden kurz vor Einbringen in den Reifen zusammengemischt. Dabei wird die Kautschukkomponente mittels eines Lösungsmittels, beispielsweise Hexan, auf verarbeitbare Viskositäten verdünnt.
  • Die Patentschrift (5) befasst sich ebenfalls mit einem Reifendichtmittel auf der Basis von Butylkautschuk, der verstärkt und partiell vernetzt ist. Es besteht ebenfalls aus zwei Komponenten, wobei hier zwei unterschiedliche Butylkautschuktypen eingesetzt werden. Ansonsten wird hier auf die bereits vorgestellte Lehre gemäß Offenlegungsschrift (3) verwiesen.
  • In der Patentschrift (6) wird eine Vorrichtung zum Positionieren einer Arbeitseinheit zwischen den Seitenwänden eines Reifens vorgestellt, mit der das Reifendichtmittel in einen Reifen appliziert werden kann.
  • In der Auslegeschrift (7) wird eine partiell vernetzte kautschukhaltige Reifendichtmittelmasse unter Einsatz eines flüssigen Kautschuks beschrieben.
  • In der Patentschrift (8) wird ein Auftrag einer Reifendichtmasse auf die Innenfläche eines vorgewärmten Reifens beschrieben, wobei ein Lösungsmittel, beispielsweise Toluol, eingesetzt wird.
  • Druckschrift (9) beschreibt die Verwendung von Zweischneckenextrudern zur Herstellung von Kautschukmischungen.
  • Mit der bisherigen Verfahrenstechnik zum Herstellen von Reifendichtmitteln war der Einsatz von Lösungsmitteln zum Verdünnen des Polymerisates mit folgenden Nachteilen verbunden:
    • – Die einsetzbaren Lösungsmittel, insbesondere die in der Offenlegungsschrift (1) erwähnten Lösungsmittel, sind umwelt- und gesundheitsschädlich.
    • – Es entstehen zusätzliche Materialkosten durch das Lösungsmittel als Prozesshilfsmittel.
    • – Die Lösungsmittel müssen im Prozess abgesaugt und zurückgewonnen werden, so dass zudem kostenintensive zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich sind.
    • – Bei den bislang eingesetzten Lösungsmitteln bestand Explosionsgefahr im Prozess.
    • – Lösungsmittel verbleiben teilweise im Produkt, was eine Zwischenlagerung erforderlich macht. Außerdem waren hiermit Schwierigkeiten mit Kunden-Emissionsanforderungen verbunden.
  • Zwecks Vermeidung der oben genannten Nachteile unter Weiterentwicklung der verfahrenstechnologischen Lehre gemäß Patentschrift (1) unter vollständigem Verzicht von Lösungsmitteln bei gleichzeitiger Optimierung des Verfahrensablaufes zeichnet sich das gattungsgemäße Verfahren durch wenigstens sieben Verfahrensschritte gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 aus.
  • Im folgenden werden die einzelnen Verfahrensschritte unter Einbezug vorteilhafter Verfahrensparameter näher vorgestellt.
  • Erster Verfahrensschritt
  • Die erste Dichtmittelkomponente (A) wird mittels eines Zweischnecken-Extruders zubereitet.
  • Als Kautschukkomponente für die erste Dichtmittelkomponente (A) werden Naturkautschuk (NR), Butadien-Kautschuk (BR), Isopren-Kautschuk (IR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Polychloropren (CR), Butylkautschuk (IIR), Brombutylkautschuk (BIIR) oder Chlorbutylkautschuk (CIIR) oder ein Verschnitt der vorgenannten Kautschuktypen, beispielsweise NR/BR-, NR/SBR- oder NR/SBR/BR-Verschnitte, eingesetzt. Von besonderer Bedeutung ist IIR, der insbesondere unverschnitten ist.
  • Die Mischungsingredienzien der ersten Dichtmittelkomponente (A) umfassen einen Füllstoff (z. B. Ruß, Silica) und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel (z. B. Alkyl- oder Phenolharze) und/oder einen Weichmacher (z. B. naphthenischisches Öl) und/oder ein Alterungsschutzmittel (z. B. PPD's) sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z. B. Farbpigmente). Als Zusatzstoff kann auch bereits der Vernetzer beigemischt werden, jedoch nicht der Aktivator. Die Mischungsingredienzien können aber auch frei von einem Vernetzer sein. Zweckmäßigerweise wird der Vernetzer der ersten Dichtmittelkomponente (A) beigefügt, so dass beim Vermischen mit der zweiten Dichtmittelkomponente (B) eine gute Verteilung gewährleistet ist. Es wird bevorzugt ein Vernetzer aus der Klasse der Chinone, insbesondere wiederum ein Chinondioxim (QDO), beispielsweise Para-Chinondioxim, eingesetzt. Der Gesamtmengenanteil der Mischungsingredienzien unter Einbezug des Vernetzersystems, nämlich Vernetzer und Aktivator (Beschleuniger), beträgt 5 bis 200 phr (per hundred rubber), insbesondere 20 bis 100 phr. Ansonsten wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
  • Zweiter Verfahrensschritt
  • Die zweite Dichtmittelkomponente (B), die im Vergleich zur ersten Dichtmittelkomponente (A) niedrigviskos ist, wird auf einem Rührwerk separat hergestellt. Sie umfasst ein Medium, insbesondere ein pastöses oder öliges Medium, das wenigstens den Aktivator enthält. Als weiterer Zusatzstoff kann der Vernetzter beigemischt sein, so dass die zweite Dichtmittelkomponente (B) das komplette Vernetzersystem umfasst. Eingesetzt wird insbesondere ein peroxidischer Aktivator, beispielsweise auf der Basis von Diaroylperoxiden, Diacylperoxiden oder Peroxyestern.
  • Dritter Verfahrensschritt
  • Die erste Dichtmittelkomponente (A) und die zweite Dichtmittelkomponente (B) werden unter Verpumpen getrennt einer Dosiervorrichtung zugeführt. Diesbezüglich kommt folgende Variante zur Anwendung:
    • – Das Verpumpen und Dosieren der ersten Dichtmittelkomponente (A) erfolgt mittels einem Membrandosierer und das Verpumpen und Dosieren der zweiten Dichtmittelkomponente (B) erfolgt mittels eines Membrandosierers. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwecks Erzeugung eines gleichmäßigen Volumenstromes das Verpumpen und Dosieren mittels einer Hydraulikanlage erfolgt.
  • Vierter Verfahrensschritt
  • Die hochviskose erste Dichtmittelkomponente (A) wird mit der niedrigviskosen zweiten Dichtmittelkomponente (B) in einem Mischgerät unter Bildung des Reifendichtmittels (C) vermischt. Dabei tritt eine Vernetzung ein. Die Vermischung kann dabei in einem statischen oder dynamischen Mischer erfolgen.
  • Gegebenenfalls kann eine dritte oder weitere Komponente/n, die ebenfalls separat hergestellt werden, mit den beiden Dichtmittelkomponenten (A, B) vermischt werden. Eine dritte Dichtmittelkomponente kann beispielsweise ein pastöses oder öliges Medium sein, das Farbpigmente enthält. Die Zubereitung, das Verpumpen und Dosieren der dritten oder weiteren Komponenten erfolgen nach den Richtlinien der Dichtmittelkomponente (B).
  • Fünfter Verfahrensschritt
  • Der Reifen wird vor seinem Kontakt mit dem Reifendichtmittel (C) vorgewärmt, was die Vernetzung und somit das Ausreagieren des Reifendichtmittels beschleunigt. Die Vorwärmung wird bei 40 bis 100°C, insbesondere bei 50 bis 70°C, durchgeführt.
  • Sechster Verfahrensschritt
  • Das Reifendichtmittel (C) wird nun in einen rotierenden Reifen eingetragen. Der Eintrag in den Reifen erfolgt hierbei folgendermaßen:
    • – Der Eintrag des Reifendichtmittels (C) erfolgt derart, dass in den Reifen ein Endloswulst gelegt wird, welcher mittels eines Spulbildes die zu bedeckende Innenseite des Reifens, insbesondere unterhalb dessen Lauffläche, abdeckt.
  • Siebter Verfahrensschritt
  • Schließlich wird das Reifendichtmittel (C) zum Erstarren gebracht, und zwar unter Erzielung der Dichtwirkung.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Reifendichtmittels (C) auf polymerer Basis, wobei eine hochviskose erste Dichtmittelkomponente (A), umfassend eine Kautschukkomponente, die verschnittfrei oder mit wenigstens einer weiteren Kautschukkomponente verschnitten ist, sowie Mischungsingredienzien, die frei von einem Lösungsmittel und einem Aktivator sind, mit wenigstens einer zweiten Dichtmittelkomponente (B), umfassend ein niedrigviskoses und separat hergestelltes Medium, das wenigstens einen Aktivator enthält, unter Bildung des Reifendichtmittels (C) vermischt wird, wobei eine Vernetzung stattfindet, verbunden mit dem anschließenden Eintrag des Reifendichtmittels (C) in die Innenseite des Reifens, gekennzeichnet durch wenigstens folgende Verfahrensschritte: – die erste Dichtmittelkomponente (A) wird mittels eines Zweischnecken-Extruders zubereitet; – die zweite Dichtmittelkomponente (B) wird auf einem Rührwerk separat hergestellt; – die erste Dichtmittelkomponente (A) und die zweite Dichtmittelkomponente (B) werden unter Verpumpen getrennt einer Dosiervorrichtung zugeführt, wobei das Verpumpen und Dosieren der ersten Dichtmittelkomponente (A) mit einem Membrandosierer erfolgt und das Verpumpen und Dosieren der zweiten Dichtmittelkomponente (B) mittels eines Membrandosierers erfolgt; – nun wird die hochviskose erste Dichtmittelkomponente (A) mit der niedrigviskosen zweiten Dichtmittelkomponente (B) in einem Mischgerät unter Bildung des Reifendichtmittels (C) vermischt; – der Reifen wird nun vor seinem Kontakt mit dem Reifendichtmittel (C) vorgewärmt, was die Vernetzung und somit das Ausreagieren des Reifendichtmittels beschleunigt; – anschließend wird das Reifendichtmittel (C) in die Innenseite eines rotierenden Reifens eingetragen, wobei der Eintrag des Reifendichtmittels so erfolgt, dass in den Reifen ein Endloswulst gelegt wird, welcher mittels eines Spulbildes die zu bedeckende Innenseite des Reifens abdeckt; – schließlich wird das Reifendichtmittel (C) zum Erstarren gebracht, und zwar unter Erzielung der Dichtwirkung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpumpen und Dosieren zwecks Erzeugung eines gleichmäßigen Volumenstromes mittels einer Hydraulikanlage erfolgt, wenn das Verpumpen und Dosieren der ersten Dichtmittelkomponente (A) mittels eines Membrandosierers erfolgt und das Vermpumpen und Dosieren der zweiten Dichtmittelkomponente (B) mittels eines Membrandosierers erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen der ersten Dichtmittelkomponente (A) mit der zweiten Dichtmittelkomponente (B) unter Bildung des Reifendichtmittels (C) in einem statischen Mischer durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen der ersten Dichtmittelkomponente (A) mit der zweiten Dichtmittelkomponente (B) in einem dynamischen Mischer durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen bei 40 bis 100°C vorgewärmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen bei 50 bis 70°C vorgewärmt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Kautschukkomponente für die erste Dichtmittelkomponente (A) Naturkautschuk (NR), Butadien-Kautschuk (BR), Isopren-Kautschuk (IR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Polychloropren (CR), Butylkautschuk (IIR), Brombutylkautschuk (BIIR) oder Chlorbutylkautschuk (CIIR) oder ein Verschnitt der vorgenannten Kautschuktypen eingesetzt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Dichtmittelkomponente (A) Mischungsingredienzien, umfassend einen Füllstoff und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder einen Weichmacher und/oder ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, die nicht den Aktivator betreffen, eingesetzt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Dichtmittelkomponente (A) Mischungsingredienzien eingesetzt werden, die einen Vernetzer umfassen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Dichtmittelkomponente (A) Mischungsingredienzien eingesetzt werden, die frei von einem Vernetzer sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vernetzer der zweiten Dichtmittelkomponente (B) beigemischt wird, der mit dem Aktivator ein Vernetzersystem bildet.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vernetzer aus der Klasse der Chinone eingesetzt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Vernetzer ein Chinondioxim (QDO) eingesetzt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Dichtmittelkomponente (B) ein peroxidischer Aktivator eingesetzt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mischungsingredienzien unter Einbezug des Vernetzersystems in einem Gesamtmengenanteil von 5 bis 200 phr eingesetzt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Mischungsingredienzien in einem Gesamtmengenanteil von 20 bis 100 phr eingesetzt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Dichtmittelkomponente (B) ein pastöses oder öliges Medium eingesetzt wird.
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