IT7370845A1 - Pneumatico autosigillante - Google Patents

Description

[0001] 1000614 DESCRIzIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Pneumatico autosigillante", di: THE B.F.

[0002] GOODRICH COMPANY, nazionalita statuni- tense, 277 Park Avenue, New York, Case 17216 Stati Uniti d'America.

[0003] 70845 -A/ 73 Depositato il 21 Dicembre 1973 ESTRATTO Un pneumatico autosigillante comprende uno stra to interno che consiste in gomma cellulare a cellu le chiuse, in contatto diretto con il gas di gonfia- mento.

[0004] Lo strato interno e preferibilmente rivesti- to con un materiale solido scorrevole plasticamente il quale e atto ad affluire nei fori alle temperatu re d'esercizio.

[0005] SFONDO Uno dei pericoli principali nell'uso dei pneu- matici e sempre stato quello delle forature dovute ad oggetti acuminati come chiodi o schegge di vetro.

[0006] Fra le molte soluzioni proposte per sigillare i fo ri, quella che ha avuto piu successo e stata la so A'Ufficlale luzione consistente nell'applicare materiali appic cicosi sull'interno dei pneumatici, ma questi mate riali erano difficili da manipolare nella fabbrica zione di pneumatici e si e constatato che la rela- SA/ip tiva spesa era maggiore di quanto i benefici non giustificassero.

[0007] Sono pure stati proposti strati di gomma spugnosa o cellulare, ma sembra che questi non siano mai entrati nell'uso pratico, forse per il fatto che i proponenti non comprendevano le con- dizioni richieste per la sigillatura con tali mate- riali e di conseguenza non potevano ottenere risul.

[0008] tati soddisfacenti.

[0009] SOMMARIO DELL'INVENZIONE Gli Inventori hanno scoperto che si ottiene una sigillatura soddisfacente e sicura dei sempli- ci fori aderizzando allo strato di ritenuta del gas (il rivestimento interno, nel caso di un pneu- matico senza camera d'aria) un sottile strato sup- plementare di gomma cellulare contenente di prefe- renza azoto gassoso nelle sue cellule chiuse.

[0010] Que- sto strato supplementare viene preparato sotto for- ma di un sottile foglio di gomma calandrato che contiene un agente schiumogeno generatore d'azoto e viene laminato sul rivestimento interno in modo che lo strato supplementare costituisca lo strato esposto piu all'interno del pneumatico, in contat- to cen il gas di gonfiamento.

[0011] Quando il pneumatico viene vulcanizzato, l'agente schiumogeno viene de- composto dal calore, liberando azoto.

[0012] Quando viene tolta la pressione esercitata sul pneumatico nel yulcanizzatore, l'azoto si espande e rigonfia la gom ma producendo uno strato di gomma cellulare a cellu- Le chiuse contenenti azoto sotto pressione.

[0013] Quando un pneumatico di questo genere viene mon tato e gonfiato (disolito con aria compressa, che composta per quattro quinti d'azoto, ma talvolta con azoto di purezza commerciale), la pressione del gas sullo strato interno schiaccia parzialmente le cellule, ma nel giro di qualche giorno la diffusio- ne del gas attraverso le pareti sottili delle cellu le eguaglia la pressione, prima nelle cellule piu vicine alla superficie ed alla fine in tutte le cel lule, e le pareti delle cellule ritornano approssi- mativamente alla forma che avevano subito dopo la vulcanizzazione ed all'atto dell'espansione inizia le.

[0014] Di conseguenza, la pressione del gas nelle cel- lule nelle condizioni d'esercizio non e mai inferio- re alla pressione di gonfiamento.

[0015] Quando questo pneumatico subisce una foratura, il foro costituisce un canale di sfuggita del gas di gonfiamento nell'atmosfera.

[0016] Nella misura in cui viene.

[0017] effettivamente stabilita la comunicazione con llatmosfera, nel canale esistera la pressione atmo- la di gonfiamento, cosicché il gas compresso nelle cellule piu vicine al foro pu espandersi verso que $t'ultimo, rigonfiando le pareti delle cellule e tendendo a sigillare il foro.

[0018] Si preferisce rivestire la superficie esposta dello strato di gomma cellulare sull'interno del pneumatico con un materiale flessibile ehe sia in grado di scorrere plasticamente o venire spremuto in un foro per effetto del calore sviluppato da un pneumatico nella marcia, ma incapace di compiere uno spostamento tale da squilibrare il pneumatico nelle condizioni d'esercizio ordinarie.

[0019] Un materiale attualmente preferito per questo scopo un polimero etilenico molle di basso peso molecolare, dell'ordi ne di 2000.

[0020] I fori che vengono chiusi soltanto par- zialmente dalla sola gomma cellulare tendono a veni re chiusi completamente dalla combinazione della gomma cellulare e di questo rivestimento.

[0021] DISEGNO Il disegno annesso e una sezione trasversale schematica di un tipico pneumatico senza camera d: aria per autovetture secondo la presente invenzione: con una parte della sezione rappresentata in maggio- re scala per illustrare lo strato di gomma cellula- re ed il rivestimento secondo l'invenzione stessa.

[0022] DESCRIZIONE PARTICOLAREGGIATA La presente invenzione e applicabile a pneumati- ci di qualsiasi tipo o dimensione, ma poiché una proporzione sempre crescente di pneumatici viene fabbricata con carcasse radiali, l'invenzione e il- lustrata nella sua applicazione ad un pneumatico senza camera d'aria per autovetture del tipo radia le I pneumatici consistono generalmente in una car- cassa flessibile di cordicelle o pacco tele per re- sistere alla pressione del gas di gonfiamento, che impegna il cerchio di una ruota.

[0023] Le cordicelle sono annegate in gomma, sono protette contro l'abrasione dalla gomma del battistrada ed i fianchi e sono mes- se in grado di trattenere l'aria da una camera d' aria interna separata oppure da un rivestimento in- terno integrale, essenzialmente impermeabile.

[0024] Nel disegno, due tele di cordicelle 10 ed 11 della carcassa, che possono consistere in raion o poliestere di elevata tenacita o di altro materiale L'Utficlale Rogap adatto, giacciono con le singole cordicelle gomma- te essenzialmente in piani radiali.

[0025] I bordi delle tele sono opportunamente risvoltati attorno a cer- chietti inestensibili 12 che fanno parte di talloni 13 stampati con una forma tale da impegnare un cer- chio normale.

[0026] Le tele radiali 10_ed 11, nel dorso del pneuma tico, che e la regione di quest'ultimo destinata ad impegnare la strada, sono circondate da una fascia circonferenziale, che in questo caso illustrata nella forma consistente in due strisce di tessuto di cordicelle organiche ripiegate longitudinalmente 15 e 16, le quali possono essere dello stesso mate- riale delle cordicelle della carcassa, ed in una striscia intermedia di cordicelle d'acciaio 16 o di altro materiale di piccola estensibilita analoga.

[0027] Le tele di cordicelle organiche 15 e 17 della fascia dorsale sono preferibilmente preparate con le cordi celle orientate rispetto al piano centrale secondo un'angolazione tale che il loro angolo nel pneuma- tico finito sia di circa 15o a 25° rispetto al piano centrale, e per via della piegatura ogni striscia forma una coppia di tele in cui le cordicelle s'in- crociano secondo angoli opposti rispetto al piano centrale.

[0028] La tela di cordicelle d'acciaio 16 della fascia dorsale ha preferibilmente le sue cordicelle orientate secondo un angolo di 20o a 30o rispetto al piano centrale, nel senso opposto a quello della fal- da piu esterna della striscia 17, sebbene possa es- -6- sere cosi disposta che ciascuno strato della fascia abbia le sue/cordicelle orientate in senso opposto a quello di ciascuno strato adiacente della fascia stessa* Il pneumatico e circondato completamente da uno strato protettivo di gomma che composto da un mo.

[0029] desto spessore di gomma 20 dei fianchi nelle zone ove si verifica una flessione intensa, e da uno spesso strato di gomma 21 del battistrada, destinato a resistere all'usura della strada e presentante un adatto disegno antisdrucciolevole 22 composto di ta gli, incisioni, scanalature e simili.

[0030] Sulla faccia interna del pneumatico si trova di gomma dotata di un'elevata resistenza alla diffu sione dell'azoto, quale gomma butile o butile cloru- rato, che si estende da un tallone 13 all'altro in modo da realizzare la tenuta contro il cerchio e minimizzare la perdita del gas di gonfiamento o la sua penetrazione nel corpo del pneumatico.

[0031] Il pneumatico quale descritto sopra era noto prima della presente invenzione.

[0032] Secondo la presente invenzione, uno strato sup plementare di gomma cellulare 30 a cellule chiuse e applicato all'interno del pneumatico, perlomeno su tutta la larghezza della sua parte dorsale, vale a dire sotto l'intero battistradar ove le forature sono piu suscettibili di verificarsi.

[0033] In piu alla gomma cellulare 30 preferibilmen te applicato un ulteriore strato sottile di polieti lene 31 di basso eso molecolare o simile materiale solido flessibile facilmente fusibile.

[0034] Nella fabbricazione dei pneumatici di questo tipo sono richiesti pochi cambiamenti rispetto alle pratiche ed alle procedure anteriori.

[0035] I pneumatici possono avere qualsiasi tipo di struttura desidera.

[0036] to di cui quella che precede costituisce solo un esempio.

[0037] I pneumatici possono essere fabbricati con at- soltanto un lieve aumento delle materie prime e dei costi di mano d'opera.

[0038] Il principale cambiamento rispetto alla prati- ca ordinaria consiste nel collocamento di un foglid di gomma espansibile, contenente un agente schiumo- geno che sviluppa azoto, direttamente sul tamburo di confezione per formare lo strato piu interno al- meno della parte dorsale del pneumatico.

[0039] Questa gom ma espansibile deve essere compatibile con lo stra- to seguente, che e il rivestimento interno impermea - 8 - bile, affinché aderisca e subisca la vulcanizzazio- ne nelle stesse condizioni..Altresi, l'agente schiu- -uenb eT gesaqtT ep otTeos tsoo gsasse gaap 0ua%oa tita desiderata d'azoto gassoso alla temperatura di vulcanizzazione.

[0040] Nel pneumatico illustrato, come descritto so- pra, impiegato un rivestimento interno tradizio- nale dello spessore di circa due mallimetri, che consiste principalmente in gomma polimera olefinica resistente alla diffusione, quale una mescola di circa 50 parti in peso di gomma butile clorurata e 56 parti di gomma butile rigenerata, con un teno- re di gomma di circa il 50%, insieme con 22 parti di altre gomme polimere idrocarburiche, nonché con 50 parti di nerofumo termico, 16 parti di olio emol- liente, 2 parti di resina generatrice di appiccicosi- t , 0,5 parti di acido grasso, 5 parti di ossido di zinc0, 0,25 parti di zolfo (come zolfo libero oppu- re come contenuto di zolfo di un donatore di zolfo) ed acceleratori di vulcanizzazione tali da permet- tere alla vulcanizzazione di avvenire nelle condi- zioni di cui si dira piu avanti.

[0041] Questa composizio L'Ufficlale Rogep ne di rivestimento interno aderisce saldamente al- le usuali composizioni di rivestimento delle tele di cordicelle, sia durante l'operazione di confezio ne del pneumatico che dopo la vulcanizzazione.

[0042] La composizione di gomma cellulare e incorpo- rata nel pneumatico in qualita di strato piu inter no sotto forma di un foglio avente all'incirca lo stesso spessore del rivestimento interno impermea- bile.

[0043] Cosi, con un rivestimento interno di due mil- limetri, il foglio di materiale che deve subire l' espansione per costituire la gomma cellulare puü ne, minore o maggiore dello spessore del rivestimen- to interno, ma di preferenza leggermente maggiore, a4 e ozzaa a yx4aatttu anp ep ea auo odmeo tau millimetri, per una miglior sigillatura dei sempli ci fori, senza alcun aumento significativo del co- sto totale.

[0044] La composizione di gomma cellulare formata generalmente dagli stessi costituenti del rivesti- mento interno, con modificazioni per facilitare l' espansione dando un prodotto ben vulcanizzato con un volume pari a diverse volte quello d'origine.

[0045] Specificatamente, 32 parti in peso di poliisoprene, 42 parti di gomma butile clorurata e 52 parti di gomma butile rigenerata, con un tenore di gomma al l'incirca del 50%, vengono mescolate insieme con circa 50 ad 80 parti di carica minerale (a seconda 10 della densita), 17 parti di nero di forno per ap- plicazioni diverse, 15 parti di olio emolliente, 2 parti di acido grasso, 5 parti di ossido di zinco, 2 parti di resina generatrice di appiccicosita, O,22 parti di zolfo (come zolfo libero od in un do- natore di zolfo), con acceleratori di vulcanizzazio- ne tali da permettere alla vulcanizzazione di avve- nire nelle condizioni di cui si dira piu avanti, e 6 parti di azobisformamide incorporate nella mesco la madre con 2 parti di gomma.

[0046] L'azobisformamide un agente schiumegeno re- peribile in commercio che si decompone, liberando azoto gassoso, a temperature comprese nel campo che va all'incirca da 160 a 200°C.

[0047] Nel processo di fabbricazione del pneumatico autosigillante, il foglio di composizione di gomma cellulare 30 (nella condizione non espansa), dello spessore di circa due millimetri e mezzo e di lar- ghezza tale da estendersi sotto il dorso del pneuma- tico su una larghezza almeno pari a quella del bat tistrada, viene collocato centralmente sul tamburo di confezione del pneumatico e le sue estremita vengono congiunte.

[0048] Indi si applica sullo strato di gomma cellulare il rivestimento interno 25, di lar ghezza tale da coprire l'intera superficie interna 11 del pneumatico da un tallone all'altro, seguito dal le tele radiali 10 ed 11_e dagli usuali elementi costitutivi 12 e 13 dei talloni, con i margini del- le tele di cordicelle risvoltati attorno ai cer- chietti 12 dei talloni nel modo usuale.

[0049] Da questo stadio in poi, il pneumatico puo venire completato con una qualsiasi procedura tradizionale, che dipen- de dalla Scelta degli angoli delle cordicelle del- la fascia dorsale e dall'attrezzatura disponibile ad esempio, con il processo ad un solo stadio in cui le tele 15, 16, 17 della fascia dorsale vengono applicate in successione sul pacco di tele radiali seguite dalla gomma 20 dei fianchi e dalla gomma 21 del battistrada, dopodiché il pneumatico crudo viene fatto espandere alla forma toroidale nella pressa di vulcanizzazione, oppure con il processo a due stadi in cui le tele 15, 16, 17 della fascia dorsale vengono montate separatamente (con o senza i fianchi 20 ed il battistrada 21) ed il pacco di tele radiali viene fatto espandere nella fascia dor- sale in un'operazione separata (seguita immediata- mente dall'applicazione dei fianchi 20 e del batti strada 21, se gia non sono presenti), prima del col- locamento nella pressa di vulcanizzazione.

[0050] Se viene fabbricato un tipo di pneumatico dif- -12 ferente, come un pneumatico a cordicelle oblique, i componenti diversi dal rivestimento interno e dal- lo strato di gomma cellulare, come si comprendera, saranno leggermente diversi, ma la procedura gene rale sara essenzialmente la medesima.

[0051] Le composizioni descritte sopra sono destina- te alla vulcanizzazione in una pressa in cui una vescica interna contenente vapore sotto pressione circa 185°C_preme il pneumatico contro uno stampo riscaldato a circa 170°C per circa 18 minuui.

[0052] Alla conclusione della vulcanizzazione la pressione vie ne tolta scaricando il vapore dalla vescica, al che la gomma cellulare si espande immediatamente ad un volume pari a diverse volte quello originario ed il pneumatico finito viene tolto dallo stampo.

[0053] Si preferisce applicare al pneumatico un ri- coprimento interno di un polietilene solido scorre vole plasticamente, con un punto di fusione di cir ca.78°C ed un peso molecolare di circa 2000,su_tut ta la superficie esposta della gomma cellulare.

[0054] Questo materiale ha la consistenza di un grasso L'Ufficiale R6g spesso, tale da non divenire liquido e scorrere al fondo del pneumatico, ma penetrare invece nei vuoti come i fori sotto l'influenza della pressione di gonfiamento.

[0055] Lo si pu applicare a pennello od a .13 spruzzo allo stato fuso in una quantita tale da ot- tenere una pellicola di spessore uniforme non supe- riore a circa mezzo millimetro, ossia circa 200 g per un pneumatico di dimensione media con un diame- tro dei talloni di 15 pollici (circa 45,5 cm).

[0056] In sostituzione si possono impiegare altri materiali di proprieta fisiche simili, come ad esempio poliisobu tilene di basso peso molecolare.

[0057] E' ben noto che le condizioni di vulcanizzazio- ne vanno messe in correlazione correttamente con la temperatura di decomposizione dell'agente schiumoge- no affinché venga prodotta una gomma cellulare a cellule chiuse.

[0058] Se la, gomma e troppo molle o non ha incominciato a vulcanizzarsi quando viene liberato il gas, le pareti delle cellule si spezzano e si produce una spugna ordinaria, inutile per lo scopo della presente invenzione.

[0059] Se invece la vulcanizza- zione e troppo avanzata quando il gas viene libera- to, la gomma sara cosi rigida che il gas sara inca- pace di farla espandere, oppure la fara espandere soltanto in un grado limitato variabile.

[0060] Pertanto, per i pneumatici di maggiori dimensioni con pareti piu spesse, che vengono vulcanizzati a temperature inferiori per tempi piü lunghi in modo da ottenere un'uniformita di vulcanizzazione ragionevole al ter- 14 mine del tempo di vulcanizzazione, occorrera sceglie- re un agente schiumogeno che si decomponga ad una temperatura inferiore, come la dinitrosopentametilen tetramina che si decompone a 130-190oC, o l'ossibis benzensolfonil idrazide che si decompone a 120-140oC.

[0061] Numerose prove nelle quali i pneumatici secon- do la presente invenzione sono stati forati con chio di o schegge hanno dimostrato che l'efficacia della sigillatura dei fori che questi pneumatici presenta no e quasi completa.

[0062] La sigillatura dei fori e quasi certa e la perdita d'aria e minore di quando i pneumatici vengono forati durante l'uso e mentre il veicolo continua a marciare.

[0063] .

Claims (7)

1. 1.

- Pneumatico autosigillante, comprendente in qualita di strato di gomma piu interno un foglio sottile di gomma cellulare a cellule chiuse le cui cellule sono riempite con un gas sotto pressione.

2.

- Pneumatico autosigillante secondo la ri vendicazione 1, in cui il gas contenuto nelle cel- luce e perlopiu azoto.

3.

- Pneumatico autosigillante secondo la ri- vendicazione 2, del tipo senza camera d'aria con un rivestimento interno resistente alla diffusione dei gas, in cui lo strato di gomma cellulare aderizza- 15 to a questo rivestimento.

4.

- Pneumatico autosigillante secondo la ri- vendicazione 1, in cui la gomma cellulare rivesti ta con un materiale solido scorrevole plasticamente, il quale e atto ad affluire nei fori nelle condizio.

ni d'esercizio.

5.- Pneumatico autosigillante secondo la ri- vendicazione 3, in cui la gomma cellulare rivesti ta con un polietilene ceroso a basso punto di fusio- ne.

matici autosigillanti, comprendente la laminazione delle parti strutturali di un pneumatico con lo stra- to piü interno comprendente gomma ed un agente schiu mogeno generatore d'azoto, la vulcanizzazione del pneumatico sotto pressione ad una temperatura alla quale l'agente schiumogeno si decompone, e lo scari strato piu interno in modo che costituisca una gomma cellulare le cui cellule sono riempite d'azoto sot- to_pressione.

7.

- Procedimento secondo la rivendicazione 6, comprendente la fase supplementare di applicazione, sulla gomma cellulare all'interno del pneumatico fi nito, di una sottile pellicola di un materiale soli- -16 - do scorrevole plasticamente, atto ad affluire nei fori nelle condizioni d'esercizio.

ER/LARICO L'Ufficiale Roga 17 .