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Patent Searching and Data


Title:
MULTILAYER INNER TUBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/030320
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a multilayer inner tube (1) for a vehicle wheel, comprising an inner layer (2) that is in contact with a gaseous filling of the inner tube (1) and a thermoplastic polyurethane outer layer (3) that is different from the inner layer (2) and that is in contact with an area surrounding the inner tube (1). In order to improve the inner tube (1), the inner layer (2) also consists of a thermoplastic polyurethane.

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JPS58134857ASSIST GRIP
Inventors:
MATTFELD PATRICK (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/071615
Publication Date:
February 14, 2019
Filing Date:
August 09, 2018
Export Citation:
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Assignee:
TPU PLUS GMBH (DE)
International Classes:
B29C65/00; B29D23/24; B32B1/08; B32B25/08; F16C11/04
Domestic Patent References:
WO2015155596A12015-10-15
WO2014150550A12014-09-25
Foreign References:
JPH035213A1991-01-11
FR2598653A11987-11-20
FR2335335A11977-07-15
DE2653211A11977-06-02
US6418991B12002-07-16
DE102010026582A12012-01-12
EP1940605B12010-07-14
DE2725702A11978-08-17
CN205326695U2016-06-22
CN202042296U2011-11-16
Attorney, Agent or Firm:
BAUER, Dirk (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Mehrlagiger Innenschlauch (1 , 7, 13, 24) für ein Fahrzeugrad mit einer

Innenschicht (2, 8, 14, 27), die mit einer gasförmigen Füllung des

Innenschlauchs (1 , 7, 13, 24) in Kontakt steht und mit einer von der

Innenschicht (2, 8, 14, 27) unterschiedenen Außenschicht (3, 9, 16, 25) aus thermoplastischem Polyurethan, die mit einer äußeren Umgebung des Innenschlauchs (1 , 7, 13, 24) in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Innenschicht (2, 8, 14, 27) aus thermoplastischem Polyurethan besteht.

2. Innenschlauch (1 , 13) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht (5, 20) aus einem Ethylen-Vinylalkohol- Copolymer zwischen der Innenschicht (2, 14) und der Außenschicht (3, 16).

3. Innenschlauch (7) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht (1 1 ) aus einem Gel zwischen der

Innenschicht (8) und der Außenschicht (9).

4. Innenschlauch (7) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass das Gel im Kontakt mit Luft aushärtet .

5. Innenschlauch (7) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch

gekennzeichnet, dass das Gel Agarose enthält.

6. Innenschlauch (13) nach einem der vorgenannten Ansprüche,

gekennzeichnet durch eine bis zu 220 °C hitzebeständige

Zwischenschicht (22) zwischen Innenschicht (14) und Außenschicht (16).

7. Innenschlauch (13) nach einem der vorgenannten Ansprüche,

gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht (18) aus thermoplastischem Polyurethan.

8. Innenschlauch (1 , 7, 13, 24) nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (3, 9, 13, 25) geschäumt ist.

9. Verfahren zum Herstellen eines Innenschlauchs (1 , 7, 13, 24) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem endlos-schlauchförmig mehrlagigen Extrudat ein Rohling mit zwei

Schlauchenden geschnitten und der Rohling torusförmig geschlossen wird und die zwei Schlauchenden miteinander verschweißt werden.

10. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst an einer Nahtstelle auf einer Innenseite eines ersten der

Schlauchenden eine Schutzschicht appliziert, dann ein zweites der

Schlauchenden über die Nahtstelle hinaus über das erste Schlauchende geschoben wird und schließlich die Schlauchenden an der Nahtstelle zwischen zwei aufeinander zu geführten Spannbacken flach

zusammengepresst und in dieser Stellung verschweißt werden, wobei die Schutzschicht ein Verschweißen der Innenseite des ersten Schlauchendes verhindert.

Description:
Mehrlagiger Innenschlauch

Die Erfindung betrifft einen mehrlagigen Innenschlauch für ein Fahrzeugrad mit einer Innenschicht, die mit einer gasförmigen Füllung des Innenschlauchs in Kontakt steht und mit einer von der Innenschicht unterschiedenen Außenschicht aus thermoplastischem Polyurethan, die mit einer äußeren Umgebung des Innenschlauchs in Kontakt steht.

Fahrräder weisen typischer Weise Reifen aus einem Mantel und einem

luftgefüllten Innenschlauch auf. Der Mantel hält den Reifen gegen den Innendruck des Innenschlauchs formstabil, überträgt Beschleunigungs-, Brems- und

Seitenführungskräfte auf die Fahrbahn und ist häufig profiliert. Der Innenschlauch ist zur Befüllung mit einem Ventil versehen und luftdicht und hält so den

Innendruck aufrecht.

Mehrlagige Innenschläuche mit einer Außenschicht aus thermoplastischem Polyurethan (auch„TPU" oder„TPUR") vermeiden die Nachteile einlagiger Schläuche, insbesondere mangelnde Lufthaltigkeit und Pannensicherheit traditioneller einlagiger Butyl- oder Gummischläuche. Durch die Verwendung von TPU kann zudem das Gewicht des Innenschlauchs vermindert werden. JP H-03 5213 A schlägt vor, einen mehrlagigen Innenschlauch der vorgenannten Art aus Kostengründen mit einer stabilisierenden Innenschicht aus einem Polyolefin, Polystyren, Polybutadien, PVC oder Polyisopropen zu formen.

Im Hintergrund der Erfindung sind verschiedene Innenschläuche aus oder mit TPU bekannt: So offenbart WO 2015/155596 A1 einen einlagigen Innenschlauch aus TPU, FR 2 598 653 A1 schlägt vor, einen solchen zum Verschweißen auf der Innenseite mit einem Puder als Trennmittel zu versehen. WO 2014/150550 A1 offenbart einen Schlauch mit einer Zwischenschicht aus TPU als Klebeschicht und einer darüber koextrudierten Trennschicht.

Im weiteren Hintergrund sind verschiedene mehrlagige Innenschläuche bekannt: FR 2 335 335 A1 schlägt vor, einen zweilagigen Innenschlauch durch Tauchen einer Form zunächst in Butyllatex und dann in Kautschuk und anschließend gemeinsames Vulkanisieren beider Schichten herzustellen. DE 26 53 21 1 A1 schlägt vor, einen Innenschlauch aus Naturkautschuk mit Polyisobutylen auszukleiden. US 6,418,991 B1 schlägt vor, einen Innenschlauch mit einem stichfesten Polyamidgewebe zu verstärken. DE 20 2010 026582 A1 und EP 1 940 605 B1 schlagen vor, einen Innenschlauch zur Lauffläche mit einer Kammer zu versehen, die mit einem Gel gefüllt ist. DE 27 25 702 A1 und CN 205326695 U beschreiben jeweils Schlauchreifen mit einer tragenden Karkasse zwischen zwei Elastomerschichten. CN 202042296 U offenbart einen mehrlagigen

hitzebeständigen Schlauch mit einer Zwischenlage aus Silikagel.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Innenschlauch zu verbessern. Lösung

Ausgehend von den bekannten Innenschläuchen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass auch die Innenschicht aus thermoplastischem Polyurethan besteht. Ein erfindungsgemäßer zweischichtiger Innenschlauch weist gegenüber dem bekannten Schlauch aus verschiedenen Materialien bessere

Recyclingeigenschaften auf. Zudem lassen sich die vielfältigen Materialien der Stoffklasse„thermoplastische Polyurethane" technisch besonders einfach kombinieren, um gewünschte Eigenschaften des Innenschlauchs zu erzielen.

Ein erfindungsgemäßer drei- oder mehrschichtiger Innenschlauch mit Innen- und Außenschicht aus thermoplastischem Polyurethan und einer oder mehreren Zwischenschichten erweitert die Kombinationsmöglichkeiten zur Herstellung von anwendungsspezifisch passgenauen Produkten.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Innenschlauch eine Zwischenschicht aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer zwischen der Innenschicht und der Außenschicht auf. Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere (Kurzzeichen EVAL) kommen beispielsweise in der Lagerung von Lebensmitteln als Gasbarriere zum Einsatz. Ein solcher Innenschlauch weist eine weiter erhöhte Lufthaltigkeit auf. Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Innenschlauch eine Zwischenschicht aus einem Gel zwischen der Innenschicht und der Außenschicht auf. Ein Gel ist ein viskoelastisches, sich nicht entmischendes Gemenge aus einer festen und einer flüssigen Komponente. Ein solcher Innenschlauch weist eine weiter erhöhte Pannensicherheit auf, weil das viskoelastische Gel durch Beschädigungen entstehende Durchstöße schließt und Fremdkörper dichtend umfließt.

Vorzugsweise härtet das Gel im Kontakt mit Luft aus. Ein solcher Innenschlauch weist eine noch weiter erhöhte Pannensicherheit auf, weil das aushärtende Gel durch Beschädigung entstandene bleibende Löcher in der angrenzenden Innenoder Außenschicht dauerhaft schließt.

Vorzugsweise enthält in einem solchen erfindungsgemäßen Innenschlauch das Gel Agarose. Agarose (CAS 9012-36-6) ist ein starker, aber kostengünstiger wasserlöslicher Gelbildner mit hoher Stabilität gegen Alterung.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Innenschlauch eine bis zu 220 °C hitzebeständige Zwischenschicht zwischen Innenschicht und Außenschicht auf. TPU ist bis zu 180 °C hitzebeständig. Ein solcher Innenschlauch weist gegenüber einem erfindungsgemäßen Innenschlauch, der ausschließlich aus extrudiertem TPU besteht, eine erhöhte Hitzestabilität auf.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Innenschlauch eine Zwischenschicht aus demselben oder einem anderen thermoplastischen Polyurethan auf. Ein solcher Innenschlauch weist eine weiter erhöhte Lufthaltigkeit und

Pannensicherheit auf. Weiterhin bietet ein solcher Innenschlauch die Möglichkeit, zwei Zwischenräume zwischen TPU-Schichten mit unterschiedlichen Materialien zu füllen. Die Anzahl der TPU-Schichten ist vor allem durch die Herstellverfahren, insbesondere die möglichen Schichtdicken begrenzt. Mit den heutigen

technischen Möglichkeiten erscheinen erfindungsgemäße Innenschläuche mit bis zu dreizehn TPU-Schichten sinnvoll.

Vorzugsweise ist an einem erfindungsgemäßen Innenschlauch die Außenschicht geschäumt. Ein solcher Innenschlauch verbessert den tribologischen Kontakt zwischen dem Innenschlauch und dem Mantel und reduziert so die in diesem Kontakt auftretende Verlustleistung.

Vorzugsweise wird ein erfindungsgemäßer Innenschlauch hergestellt, indem aus einem endlosschlauchförmig mehrlagigen Extrudat ein Rohling mit zwei

Schlauchenden geschnitten und der Rohling torusförmig geschlossen wird und die zwei Schlauchenden miteinander verschweißt werden. Diese Art der Herstellung von Innenschläuchen ist aus dem Stand der Technik bekannt und bewährt.

Weiter vorzugsweise wird in einem solchen Verfahren zunächst an einer

Nahtstelle auf einer Innenseite eines ersten der Schlauchenden eine

Schutzschicht appliziert, dann ein zweites der Schlauchenden über die Nahtstelle hinaus über das erste Schlauchende geschoben und schließlich werden die Schlauchenden an der Nahtstelle zwischen zwei aufeinander zu geführten Spannbacken flach zusammengepresst und in dieser Stellung verschweißt, wobei die Schutzschicht ein Verschweißen der Innenseite des ersten Schlauchendes verhindert. Ein solches Verfahren vermeidet die Gratbildung an der Nahtstelle.

In erfindungsgemäßen Innenschläuchen sind die Schichten untrennbar miteinander verbunden und in der Regel nur unter einem Mikroskop als Schichten zu identifizieren.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt eines ersten erfindungsgemäßen Innenschlauchs, Fig. 2 einen Schnitt eines zweiten erfindungsgemäßen Innenschlauchs, Fig. 3 einen Schnitt eines dritten erfindungsgemäßen Innenschlauchs und Fig. 4 einen Schnitt eines vierten erfindungsgemäßen Innenschlauchs.

Der in Figur 1 im Schnitt gezeigte erste erfindungsgemäße Innenschlauch 1 weist eine Innenschicht 2 und eine Außenschicht 3 mit einer Dicke 4 von je 170 μπι, beide aus TPU (Handelsname BASF Elastollan SP 883) sowie eine

Zwischenschicht 5 mit einer Dicke 6 von 10 μω aus EVAL (Handelsname EVAL F 101 B) auf. Der erste Innenschlauch 1 zeichnet sich durch eine hohe Lufthaltigkeit aus.

Der in Figur 2 im Schnitt gezeigte zweite erfindungsgemäße Innenschlauch 7 weist zwischen Innenschicht 8 und Außenschicht 9 mit einer Dicke 10 von je 150 um eine Zwischenschicht 11 mit einer Dicke 12 von 50 um aus einem Gel aus einer flüssigen Dichtmilch (Handelsname Tune One Shot) und Agarose auf.

Darüber hinaus entspricht der zweite Innenschlauch 7 dem ersten

Innenschlauch 1. Der zweite Innenschlauch 7 zeichnet sich durch eine hohe Pannensicherheit aus.

Der in Figur 3 im Schnitt gezeigte dritte erfindungsgemäße Innenschlauch 13 weist zwischen einer Innenschicht 14 mit einer Dicke 15 von 100 um und einer

Außenschicht 16 mit einer Dicke 17 von 50 um eine erste Zwischenschicht 18 mit einer Dicke 19 von 100 um, alle aus dem o.g. TPU auf.

Zwischen der Innenschicht 14 und der ersten Zwischenschicht 18 weist der dritte Innenschlauch 13 eine zweite Zwischenschicht 20 mit einer Dicke 21 von 10 um aus dem o.g. EVAL und zwischen der ersten Zwischenschicht 18 und der

Außenschicht 16 eine hitzebeständige weitere Zwischenschicht 22 mit einer Dicke 23 von 100 um aus einem Polystyren-Ethylen-Butylen-Copolymer

(Handelsname Kraton A1535 H) auf. Der dritte Innenschlauch 13 zeichnet sich durch eine hohe Lufthaltigkeit und Hitzebeständigkeit aus.

Der in Figur 4 im Schnitt gezeigte vierte erfindungsgemäße Innenschlauch 24 weist lediglich eine Außenschicht 25 mit einer Dicke 26 von 250 um aus einem sehr weichen und elastischen TPU (Handelsname BASF Elastollan Soft 45A) und einer Innenschicht 27 mit einer Dicke 28 aus dem o.g. härteren TPU (Elastollan SP 883) auf. Der Innenschlauch 24 zeichnet sich durch einen sehr geringen Rollwiderstand und eine geringe Walkarbeit und damit einen sehr guten

Fahrkomfort aus.

Die gezeigten erfindungsgemäßen Innenschläuche 1 , 7, 13 und 24 sind durch Blasfolienextrusion mit TPU auf Polyesterbasis zusammen mit den Füllungen zwischen den TPU-Schichten 2, 3, 8, 9, 14, 16, 18 zunächst schlauchförmig endlos gefertigt, abgelängt und torusförmig verschweißt. Die Außenschichten 3, 9, 16 und 25 sind geschäumt. Die erfindungsgemäßen Innenschläuche 1 , 7, 13 und 24 sind für ein nicht dargestelltes 29"-Fahrzeugrad eines Fahrrads geeignet und weisen im nicht unter Druck gefüllten Zustand einen Außendurchmesser von 30 mm auf.

In den Figuren sind

1 Innenschlauch

2 Innenschicht

3 Außenschicht

4 Dicke

5 Zwischenschicht

6 Dicke

7 Innenschlauch

8 Innenschicht

9 Außenschicht

10 Dicke

1 1 Zwischenschicht

12 Dicke

13 Innenschlauch

14 Innenschicht

15 Dicke

16 Außenschicht

17 Dicke

18 Zwischenschicht

19 Dicke

20 Zwischenschicht

21 Dicke

22 Zwischenschicht

23 Dicke

24 Innenschlauch

25 Außenschicht

26 Dicke

27 Innenschicht

28 Dicke