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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für
einen pneumatischen Reifen und einen pneumatischen Reifen. Genauer
gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für
einen pneumatischen Reifen und einen pneumatischen Reifen, die im
Stande sind, eine Verbesserung bezüglich eines Trennungsdefekts
einer Reifenkomponente, die entweder aus einem thermoplastischen
Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gefertigt
ist, zu erzielen.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Ein
herkömmlich bekannter pneumatischer Reifen enthält
eine Innendeckschicht, welche nicht aus Gummi gefertigt ist, sonder
entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung, die durch Mischen einer thermoplastischen
Harzkomponente und einer Elastomerkomponente erzeugt wird, gefertigt ist
(vergleiche beispielsweise das Patentdokument). Die Verwendung eines
solchen Materials weist einen Vorteil bezüglich des geringeren
Gewichts der Innendeckschicht und der Verbesserung der Laufzeit
auf.
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Eine
Innendeckschicht, die entweder aus einem thermoplastischen Harz
oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gefertigt
ist, ist allerdings steifer bzw. unelastischer als eine Innendeckschicht,
die aus Gummi gefertigt ist. Eine solche steife Innendeckschicht
kann ein Grund eines Reifendefekts sein, wenn ein Reifenrohling
durch radiales Aufweiten eines Karkassenbandes ausgebildet wird,
wobei das Festlegen eines zu großen Hub/Verformungsverhältnisses
(radiales Aufweitungsverhältnis) das Auftreten eines Phänomens
der elastischen Nachgiebigkeit bewirkt, um wiederum ein Phänomen der
Trennung der Innendeckschicht zu bewirken. Der Defekt, der durch
eine solche Trennung verursacht wird, tritt mit höherer
Wahrscheinlichkeit in Reifen mit einem Hub-/Verformungsverhältnis
größer als 160% auf, wie beispielsweise bei Hochprofilreifen,
Schwerlastreifen, Flugzeugreifen und Baufahrzeugreifen.
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Internationale Patentanmeldung Veröffentlichung WO 2005/007423
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren
eines pneumatischen Reifens und einen pneumatischen Reifen bereitzustellen,
die im Stande sind, eine Verbesserung bezüglich eines Trennungsdefekts
einer Reifenkomponente, die entweder aus einem thermoplastischen
Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gefertigt
ist, bereitzustellen.
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Um
die Aufgabe zu lösen, enthält ein Herstellungsverfahren
für einen pneumatischen Reifen der vorliegenden Erfindung
einen Schritt des Ausbildens eines Reifenrohlings durch radiales
Aufweiten eines Karkassenbandes, das auf einer Fertigungstrommel ausgebildet
ist und eine ringförmige Reifenkomponente aufweist, die
aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
gefertigt, die durch Mischen einer thermoplastischen Harzkomponente
mit einer Elastomerkomponente erzeugt wird, gefertigt ist. In dem
Herstellungsverfahren für einen pneumatischen Reifen wird
die Reifenkomponente aus einer Mehrzahl von Schichten ausgebildet,
die aufeinander gestapelt sind, und nachdem eine Innenseitenschicht
der Mehrzahl der Schichten aufgebracht ist, wird die Fertigungstrommel
um einen vorbestimmten Betrag radial aufgeweitet, und anschließend
wird eine Schicht auf der Außenseite der Innenseitenschicht
auf die Innenseitenschicht aufgebracht.
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Ein
pneumatischer Reifen der vorliegenden Erfindung enthält
eine Innendeckschicht, die aus einem thermoplastischen Harz oder
einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, die durch Mischen
einer thermoplastischen Harzkomponente mit einer Elastomerkomponente
erzeugt wird, gefertigt ist. In dem pneumatischen Reifen ist die
Innendeckschicht aus einer Mehrzahl von Schichten, die aufeinander
gestapelt sind, von der Innenseite des Reifens zur Außenseite
davon, ausgebildet, und unter der Mehrzahl von Schichten weist eine
Schicht auf einer Außenseite des Reifens eine größere
Dicke und/oder ein höheres Elastizitätsmodul auf.
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Gemäß der
oben beschriebenen vorliegenden Erfindung ist die Reifenkomponente,
die aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung gefertigt ist, aus der Mehrzahl von Schichten
ausgebildet. Folglich weist jede Schicht eine geringe Festigkeit
auf. Mit diesen Schichten geringerer Festigkeit wird, nachdem eine
Innenseitenschicht der mehreren Schichten aufgebracht ist, die Fertigungstrommel
radial um einen vorbestimmten Betrag aufgeweitet, und anschließend
wird eine Schicht auf der Außenseite der Innenseitenschicht
auf die Innenseitenschicht aufgebracht. Somit kann der Betrag der
radialen Aufweitung der Außenseitenschicht, was die Trennung,
die durch das Phänomen der elastischen Nachgiebigkeit bewirkt
wird, zur Zeit der radialen Aufweitung des Karkassenbands verringert.
Folglich ist es möglich, eine Verbesserung hinsichtlich
des Trennungsdefekts bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Reifenmeridian-Querschnittsansicht, welche einen Teil eines
pneumatischen Reifens gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht, welche einen Teil einer
Innendeckschicht darstellt.
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3 ist
ein Diagramm zum Beschreiben eines Schritts zum Aufbringen der innersten
von Innendeckschichten in einem Herstellungsverfahren für
einen pneumatischen Reifen gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Diagramm zum Beschreiben eines Schritts zum Aufbringen der zweiten
von den Innendeckschichten in dem Herstellungsverfahren für einen
pneumatischen Reifen gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Diagramm zum Beschreiben eines Schritts zum Aufbringen der dritten
der Innendeckschichten in dem Herstellungsverfahren für
einen pneumatischen Reifen gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein Diagramm zum Beschreiben eines Zustands, in dem ein Karkassenband
auf einer Fertigungstrommel in dem Herstellungsverfahren für einen
pneumatischen Reifen gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
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7 ist
ein Diagramm zum Beschreiben eines Schritts zum Ausbilden eines
Reifenrohlings durch Aufweiten eines Karkassenbands in dem Herstellungsverfahren
für einen pneumatischen Reifen gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 stellt
einen pneumatischen Reifen gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. In 1 bezeichnet
Referenzzeichen 1 einen Laufflächenabschnitt,
Referenzzeichen 2 bezeichnet einen Seitenwandabschnitt
und Referenzzeichen 3 bezeichnet einen Wulstrandabschnitt.
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Eine
Karkassenschicht 4 erstreckt sich zwischen dem rechten
und linken Wulstrandabschnitt 3. In der Karkassenschicht 4 sind
Verstärkungsschnüre, wobei jede davon sich in
der radialen Richtung des Reifens erstreckt, in der Umfangsrichtung
des Reifens in vorbestimmten Abständen angeordnet und sind
in einer Gummischicht eingebettet. Jede der beiden Endabschnitte
der Karkassenschicht 4 ist von der Innenseite in der Achsenrichtung
des Reifens zur Außenseite umgeschlagen. Die Karkassenschicht 4, die
somit umgeschlagen ist, ist um einen Wulstrandkern 5, der
in dem Wulstrandabschnitt 3 verlegt ist, gewickelt, um
einen Wulstrandfüller 6 einzuschließen.
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In
dem Laufflächenabschnitt 1 sind mehrere Gürtelschichten 7 auf
der Außenumfangsseite der Karkassenschicht 4 vorgesehen.
Eine Laufflächengummischicht 8 ist auf der Außenumfangsseite
der Gürtelschichten 7 vorgesehen. Ein Bindungsgummi 9 ist
auf der Innenseite der Karkassenschicht 4 vorgesehen, und
eine Innendeckschicht 10 ist auf der Innenseite der Bindungsgummischicht 9 vorgesehen. Die
Innendeckschicht 10 ist eine filmförmige Schicht, die
entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung, in der eine thermoplastische Harzkomponente
und eine Elastomerkomponente miteinander vermischt sind, gefertigt
ist.
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Wie
es 2 zeigt, enthält die Innendeckschicht 10 mehrere
Schichten 10A, 10B, 10C, wobei alle davon
das gleiche Elastizitätsmodul aufweisen. Die mehreren Schichten 10A, 10B, 10C sind
von der Innenseite des Reifens zur Außenseite davon aufeinander
gestapelt. Die Schicht, die auf der innersten Seite positioniert
ist, wird als die innerste Schicht 10A bezeichnet. Die
Schicht, die unmittelbar auf der Außenseite der innersten
Schicht 10A positioniert ist, wird als die zweite Schicht 10B bezeichnet.
Die Schicht, die unmittelbar auf der Außenseite der zweiten
Schicht 10B positioniert ist, wird als die dritte Schicht 10C bezeichnet.
Je weiter außen eine Schicht positioniert ist, desto dicker
wird die Schicht. Die Anzahl der Schichten, die in der Innendeckschicht 10 enthalten
sind, ist in dem Beispiel, das in 2 gezeigt
ist, drei, aber auch entweder zwei oder mehr als vier Schichten
können in der Innendeckschicht 10 enthalten sein.
Die Anzahl von Schichten kann durch Berücksichtigen der
Größe und der Art des Reifens geeignet ausgewählt
werden.
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Eine
Seitengummischicht 11 ist auf der Außenseite der
Karkassenschicht 4 des Seitenwandabschnitts 2 vorgesehen.
Eine Verstärkungskissengummischicht 12 ist auf
der Außenseite des umgeschlagenen Abschnitts der Karkassenschicht 4 des
Wulstrandabschnitts 3 vorgesehen.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des pneumatischen Reifens
von 1 durch ein Herstellungsverfahren der vorliegenden
Erfindung im Detail mit Bezug auf die 3 bis 7 beschrieben.
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Am
Anfang, wie es 3 zeigt, wird die innerste Schicht 10A der
röhrenförmigen Innendeckschicht auf eine Fertigungstrommel 21 aufgebracht. Die
innerste Schicht 10A ist entweder aus einem thermoplastischen
Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gefertigt.
Anschließend, wie es 4 zeigt,
wird die Fertigungstrommel radial um einen vorbestimmten Betrag erweitert.
Der Betrag dieser radialen Erweiterung kann für die Dicke
der zweiten Schicht 10B geeignet ausgewählt werden.
Beispielsweise kann der Betrag der radialen Erweiterung auf 110%
(relativ zum Radius der Fertigungstrommel 21, wobei die
innerste Schicht 10A daran aufgebracht ist) festgelegt
werden. Nach der radialen Aufweitung wird die gürtelförmige
zweite Schicht 10B, welche dicker als die innerste Schicht 10A ist,
um den Außenumfang der innersten Schicht 10A gewickelt,
um eine Ringform auszubilden. Die zweite Schicht 10B wird
somit an die innerste Schicht 10A gebunden.
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Anschließend,
wie es 5 zeigt, wird die Fertigungstrommel weiter radial
um einen vorbestimmten Betrag aufgeweitet. Der Betrag dieser radialen
Aufweitung kann für die Dicke der dritten Schicht 10C geeignet
ausgewählt werden. Beispielsweise kann der Betrag der radialen
Aufweitung auf 120% (relativ zum Radius der Fertigungstrommel 21,
wobei die innerste Schicht 10A daran aufgebracht ist) festgelegt
werden. Nach der radialen Aufweitung wird die gürtelförmige
dritte Schicht 10C, welche dicker als die zweite Schicht 10B ist,
um den Außenumfang der zweiten Schicht 10B gewickelt,
um eine Ringform auszubilden. Die dritte Schicht 10C wird
somit an die zweite Schicht 10B gebunden. Auf diese Weise
wird die röhrenförmige Innendeckschicht 10,
die entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung gefertigt ist, auf der Fertigungstrommel 21 ausgebildet.
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Ein
Haftvermittler wird auf die Oberfläche der dritten Schicht 10C aufgebracht.
Danach wird auf gleiche Weise, wie im Fall des herkömmlichen
Verfahrens, die nicht vulkanisierte Bindungsgummischicht 9,
die nicht vulkanisierte Karkassenschicht 4, der Wulstkern 5,
an dem der nicht vulkanisierte Wulstrandfüller 6 angebracht
ist, die nicht vulkanisierte Verstärkungskissengummischicht 12,
die nicht vulkanisierte Seitengummischicht 11 sequentiell
angebracht.
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Somit
wird ein röhrenförmiges Karkassenband 13 (vergleiche 6)
ausgebildet.
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Anschließend
wird das Karkassenband 13 von der Fertigungstrommel 21 abgenommen.
Wie es 7 zeigt, wird das Karkassenband 13 auf
eine Gestaltungstrommel 22 aufgebracht, und anschließend wird
ein Innendruck an das Karkassenband 13 angelegt. Der Innendruck
dehnt das Karkassenband 13 in eine toroidförmige
Gestalt. Das somit aufgeweitete Karkassenband 13 wird auf
den Innenumfang eines ringförmigen Gürtelbandes 14 gepresst
und gebunden. Das Gürtelband 14 ist auf der Außenumfangsseite
des Karkassenbands 13 vorgesehen und wird durch Binden
der nicht vulkanisierten Laufflächengummischicht 8 auf
den Außenumfang der nicht vulkanisierten Gürtelschicht 7 hergestellt.
Somit ist die Ausbildung des Reifenrohlings abgeschlossen. Der Reifenrohling
wird anschließend vulkanisiert, indem dieser in der Form
unter Druck gesetzt und erhitzt wird. Somit wird der pneumatische
Reifen, der in 1 gezeigt ist, erhalten.
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Gemäß der
vorliegenden oben beschriebenen Erfindung enthält die Innendeckschicht 10 die mehreren
Schichten 10A, 10B, 10C. Folglich weist jede
Schicht eine geringere Festigkeit auf. Mit diesen Schichten geringerer
Festigkeit 10A, 10B, 10C wird, nachdem
die Innenseitenschicht 10A (10B) aufgebracht ist,
die Fertigungstrommel 21 radial um einen vorbestimmten
Betrag aufgeweitet, und anschließend wird die Außenseitenschicht 10B (10C)
auf die Innenseitenschicht 10A (10B) aufgebracht.
Somit kann der Betrag der radialen Aufweitung der Außenseitenschicht,
der die Trennung von der Bindungsgummischicht 9 durch das
Phänomen der elastischen Nachgiebigkeit bewirkt stark beeinflusst,
zur Zeit der radialen Aufweitung des Karkassenbands verringert werden.
Infolgedessen ist es möglich, eine Verbesserung bezüglich
des Trennungsdefekts, bei dem die Innenschicht 10 von der
Bindungsgummischicht 9 getrennt wird, zu erzielen.
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Das
Auftreten des Phänomens der elastischen Nachgiebigkeit
wird durch die Tatsache vermieden, dass, nachdem die Innenseitenschicht 10A (10B)
aufgebracht ist, die Fertigungstrommel 21 um einen vorbestimmten
Betrag radial aufgeweitet wird und anschließend die Außenseitenschicht 10B (10C) auf
die Innenseitenschicht 10A (10B) aufgebracht wird.
Ferner kann gemäß der vorliegenden oben beschriebenen
Erfindung die Außenseitenschicht dicker als die Innenseitenschicht
gefertigt werden. Aus diesem Grund weist die vorliegende Erfindung
einen Vorteil auf. Im Besonderen kann die Innendeckschicht 10,
die hinreichend dick ist, um eine gewünschte Eigenschaft
(Widerstand gegen Luftdurchdringung) aufzuweisen, mit wenigen Runden
der radialen Aufweitung der Fertigungstrommel 1 ausgebildet
werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist eine bevorzugte Dicke der innersten Schicht 10A nicht größer
als 150 μm. Eine dicke der innersten Schicht 10A,
welche 150 μm übersteigt, erschwert es für
die innerste Schicht 10A, einer großen Hubverformung von
160% oder einem größeren radialen Aufweitungsverhältnis
eines Karkassenbands 13 and der Position der innersten
Schicht 10A zu folgen. Eine noch bevorzugtere Dicke beträgt
100 μm oder weniger. Im Hinblick auf die Produktivität
weist die innerste Schicht 10A vorzugsweise eine Dicke
von wenigstens 40 μm auf.
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Ein
bevorzugtes radiales Aufweitungsverhältnis der Fertigungstrommel 21 zur
Zeit des Aufbringens der äußersten dritten Schicht 10C ist
nicht größer als 30% des Radius der Fertigungstrommel 21 zur
der Zeit, wenn die innerste Schicht 10A aufgebracht wird.
Ein radiales Aufweitungsverhältnis, das 130% übersteigt,
verursacht eine Faltenbildung, die sich in jedem der Endabschnitte
der Innendeckschicht 10 ausbilden, der hinsichtlich des
Radius verringert ist, wenn der Wulstrandkern 5 eingebracht
ist. Die Falten wiederum verursachen die Ausbildung von Lufttaschen.
Ein noch bevorzugteres radiales Aufweitungsverhältnis beträgt
120% oder weniger.
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Die
mehreren Schichten 10A, 10B, 10C der Innendeckschicht 10 sind
entsprechend aus Materialien gefertigt, welche das gleiche Elastizitätsmodul aufweisen.
Allerdings können die Schichten 10A, 10B, 10C entsprechend
aus Materialien gefertigt sein, die sich bezüglich des
Elastizitätsmoduls voneinander unterscheiden. In diesem
Fall weist die Außenseitenschicht vorzugsweise ein höheres
Elastizitätsmodul als die Innenseitenschicht auf, aus dem gleichen
Grund wie oben beschrieben. Die Schichten, die sich bezüglich
des Elastizitätsmoduls voneinander unterscheiden, können
die gleiche Dicke aufweisen. Alternativ kann die Variation bezüglich
des Elastizitätsmoduls mit der Variation der Dicke kombiniert
werden. Das heißt, die Außenseitenschicht kann
sowohl eine größere Dicke als auch ein höheres Elastizitätsmodul
als die Innenseitenschicht aufweisen.
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Das
Elastizitätsmodul (Speicherelastizität) des thermoplastischen
Harzes oder der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, die
für jede der mehreren Schichten 10A, 10B, 10C der
Innendeckschicht 10 verwendet werden, liegen vorzugsweise im
Bereich von 1 bis 500 MPa. Ein niedrigeres Elastizitätsmodul
als 1 MPa verursacht die Ausbildung von Falten, wenn der Reifenrohling
ausgebildet wird, was die Ausbildungsverarbeitbarkeit verschlechtert. Umgekehrt
weist ein Elastizitätsmodul, das 500 MPa übersteigt,
eine schlechte Wirkung bezüglich der Haltbarkeit auf. Ein
noch bevorzugteres Elastizitätsmodul liegt im Bereich von
25 bis 400 MPa. Die oben erwähnte „Speicherelastizität” betrifft
die Speicherelastizität, die unter den Bedingungen einer
statischen Dehnungsbelastung von 10%, einer dynamischen Dehnungsbelastung
von ±10%, einer Frequenz von 20 Hz, einer Temperatur von
20°C und unter Verwendung eines Viscoelastizitätsspektrometers,
hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-sho Ltd., gemessen wird.
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Der
Luftdurchdringungskoeffizient des thermoplastischen Harzes oder
der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, die für
jede der mehreren Schichten 10A, 10B, 10C der
Innendeckschicht 10 verwendet wird, ist vorzugsweise 25 × 10–12 cc·cm/cm2·sec·cmHg
oder kleiner. Ein Luftdurchdringungskoeffizient, der 25 × 10–12 cc·cm/cm2·sec·cmHg übersteigt,
macht eine Erhöhung der Dicke dieser Schichten 10A, 10B, 10C zum
Zweck der Aufrechterhaltung des Innendrucks erforderlich. Eine dickere Innendeckschicht 10 ist
nicht günstig, wenn der Reifen so leicht wie möglich
sein soll.
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In
der vorliegenden Erfindung enthalten Beispiele des thermoplastischen
Harzes zur Verwendung in der Innendeckschicht 8: Polyamidharze
(beispielsweise Nylon 6 (N6), Nylon 66 (N66) Nylon 46 (N46), Nylon
11 (N11), Nylon 12 (N12), Nylon 610 (N610), Nylon 612 (N612), Nylon-6/66-Copolymere (N6/66),
Nylon-6/66/610-Copolymere (N6/66/610), Nylon MXD6 (MXD6), Nylon
6T, Nylon-6/6T-Copolymere, Nylon-66/PP-Copolymere und Nylon-66/PPS-Copolymere);
deren N-Alkoxyalkylat-Produkte (beispielsweise, Metoxymethylat-Nylon 6,
Metoxymethylat-Nylon-6/610-Copolymere und Metoxymethylat-Nylon 612);
Polyesterharze (beispielsweise aromatisches Polyester, wie beispielsweise
Polybutylenterphthalat (PPBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenisophthalat
(PEI), PET/PEI-Copolymere, Polyarylat (PAR), Polybutylennaphthalat
(PBN), Flüssigkristallpolyester und Polyoxyalkylen-diimiddiacid/Polybutylenteraphthalat-Copolymere);
Polynitrilharze (beispielsweise Polyacrylonitril (PAN), Polymethacrylonitril,
Acrylonitril/Styren-Copolymere (AS), (Meth)Acrylonitril/Styren-Copolymere
und (Meth)Acrylonitril/Styren/Butadien-Copolymere); Polymethacrylatharze
(beispielsweise Polymethylmetacrylat (PMMA), Polyethylmethacrylat);
Polyvinylharze (beispielsweise Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol
(PVA), Vinylalkohol/Ethylen-Copolymere (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC),
Polyvinylchlorid (PVC), Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymere,
Vinylidenchlorid/Methylacrylat-Copolymere, Vinylidenchlorid/Acrylonitril-Copolymere);
Celluloseharze (beispielsweise Celluloseacetat und Celluloseacetatbutyrat);
Fluoroharze (beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvenlyfluorid
(PVF), Polychlorotrifluoroethylen (PCTFE) und Ethylen/Tetrafluoroethylen-(ETFE)-Copolymere);
und Imidharze (beispielsweise aromatisches Polyimid (PI)).
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung kann durch Mischen einer
thermoplastischen Harzkomponente und einer Elastomerkomponente erzeugt
werden. Bevorzugte Beispiele des Elastomers zur Verwendung enthalten:
Diengummi und deren hydrierte Produkte (beispielsweise natürliche
Gummi bzw. natürliches Kautschuk (NR), Isoprengummi (IR),
epoxierte natürliche Gummi, Styrenbutadiengummi (SBR),
Butadiengummi (BR, high-cis BR und low-cis BR), Nitrilgummi (NBR),
hydriertes NBR und hydriertes SBR); Olefingummi (beispielsweise
Ethylenpropylengummi (EPDM und EPM), Maleinsäure-modifiziertes
Ethylenpropylengummi (M-EPM), Butylgummi (IIR), Copolymere aus Isobutylen
und aromatisches Vinyl oder Dienmonomer, Acrylgummi (ACM) und Ionomere);
Halogen enthaltende Gummi (beispielsweise BR-IIR, Cl-IIR, bromierte
Isobutylen-p-Methylstyren-Copolymere (BR-IPMS), Choloroprengummi
(CR), Hydringummi (CHR), Chlorosulfuniertes Polyethylengummi (CSM), chloriniertes
Polyeethylengummi (CM) und Maleinsäure-modifiziertes chloriniertes
Polyethylengummi (M-CM)); Silikongummi (beispielsweise Methylvinylsilikongummi,
Dimethylsilikongummi und Methylphenylvinylsilikongummi); Schwefel
enthaltende Gummi (beispielsweise Polysulfidgummi); Fluorogummi
(beispielsweise Vinylidenchloridgummi, Fluor enthaltende Vinylethergummi,
Tetrafluoroethylen-Propylengummi, Fluor enthaltende Silikongummi
und Fluor enthaltende Phosphazengummi); und thermoplastische Elastomere
(beispielsweise Styrenelastomere, Olefinelastomere, Estherelastomere,
Urethanelastomere und Polyamidelastomere).
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Wenn
ein bestimmtes thermoplastisches Harz unter den oben beschriebenen
mit einem solchen Elastomer inkompatibel ist, kann ein geeignetes Mittel
zum Kompatibelmachen als eine dritte Komponente verwendet werden,
um die beiden miteinander kompatibel zu machen. Das Mischen eines
solchen Mittels zum Kompatibelmachen in das gemischte System aus
dem thermoplastischen Harz und dem Elastomer verringert die Spannung
an den Trennflächen zwischen dem thermoplastischen Harz
und der Elastomerkomponente. Als ein Resultat liegen die Gummiteilchen,
welche die Dispersionsschicht bilden, feiner vor, so dass beide
Komponenten ihre Charakteristika wirkungsvoller aufweisen können.
Im Allgemeinen weist ein solches Mittel zum Kompatibelmachen eine
Copolymerstruktur von wenigstens entweder dem thermoplastischen
Harz oder der Elastomerkomponente, oder eine Copolymerstruktur auf,
welche eine Epoxydgruppe, eine Karbonylgruppe, eine Halogengruppe,
eine Aminogruppe, eine Oxazolingruppe oder eine Hydroxylgruppe aufweist, die
im Stande ist, mit dem thermoplastischen Harz oder der Elastomerkomponente
zu reagieren. Das Mittel zum Kompatibelmachen kann in Abhängigkeit der
Arten des thermoplastischen Harzes und der Elastomerkomponente,
die damit zu vermischen sind, ausgewählt werden. Beispiele
des Mittels zum Kompatibelmachen, die normalerweise zu diesem Zweck
verwendet werden, enthalten Styren/Ethylen-Butylenstyrenblock-Copolymere
(SEBS) und deren Maleinsäure-modifizierte Produkte, EPDM,
EPM, EPDM/Styren oder EPDM/Acrylonitril-Pfropfcopolymere und deren
Maleinsäure-modifizierte Produkte, Styren/Meleinsäure-Copolymere,
reaktives Phenoxin und dergleichen. Das Mischverhältnis
eines solchen Mittels zum Kompatibelmachen ist nicht im Besonderen
beschränkt. Das Mischverhältnis eines solchen Mittels
zum Kompatibelmachen kann vorzugsweise 0,5 bis 10 Gewichtsteile
relativ zu 100 Gewichtsteilen der Copolymerkomponenten (der Gesamtbetrag
des thermoplastischen Harzes und der Elastomerkomponente) sein.
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Wenn
ein thermoplastisches Harz und ein Elastomer miteinander vermischt
werden, ist der Anteil einer speziellen thermoplastischen Harzkomponente
(A) zu einer speziellen Elastomerkomponente (B) nicht auf ein bestimmtes
Verhältnis beschränkt. Vielmehr ist es möglich,
das Verhältnis mit Berücksichtigung der Ausgewogenheit
zwischen Dicke des Films, Widerstand gegen Luftdurchdringung und
Flexibilität zu bestimmen. Ein bevorzugtes Gewichtsverhältnis
(A)/(B) liegt im Bereich von 10/90 bis 90/10. Ein noch bevorzugteres
Verhältnis (A)/(B) liegt im Bereich von 15/85 bis 90/10.
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Neben
den oben erwähnten wesentlichen Polymerkomponenten können
andere Polymere mit der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung gemischt werden. Wenn solche anderen Polymere
gemischt werden, muss darauf geachtet werden, dass die notwendigen Eigenschaften
der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung für den
Reifen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigen
werden. Das oben erwähnte Kompatibilitätspolymer
ist ein Beispiel solcher anderen Polymere. Die Zwecke des Mischens eines
solchen Polymers bestehen darin, die Kompatibilität zwischen
dem thermoplastischen Harz und dem Elastomer zu verbessern, die
Ausformungsverarbeitbarkeit des Materials für den Film
zu verbessern, den Wärmewiderstand zu verbessern, Kosten zu
verringern usw. Beispiele des Materials, das für das Polymer
verwendet wird, umfassen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyren
(PS), ABS, SBS und Polycarbonat (PC). Ferner können ein
Füllmittel (Calciumkarbonat, Titanoxid, Aluminiumoxid oder dergleichen),
das im Allgemeinen mit einer Polymermischung, einem Verstärkungsmittel,
wie beispielsweise Ruß und weißem Kohlenstoff,
einem Weichmacher, einem Plastifikator, einem Verarbeitungshilfsmittel,
Farbpigmenten, einem Farbstoff, einem Konservierungsstoff oder dergleichen gemischt
ist, optional mit der Innendeckschicht vermischt werden, solange
ein solches Mittel die erforderliche Charakteristik, die das Bandelement 3 erfordert,
nicht beeinträchtigt.
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Wenn
mit dem thermoplastischen Harz gemischt, kann die vorgenannten Elastomerkomponente
dynamisch vulkanisiert werden. Wenn die vorgenannte Elastomerkomponente
dynamisch vulkanisiert wird, können ein Vulkanisierer,
ein Vulkanisationshilfsmittel, Vulkanisationsbedingungen (Temperatur
und Zeit) und dergleichen gemäß der Zusammensetzung
der hinzuzufügenden Elastomerkomponente geeignet bestimmt
werden und sind nicht im Besonderen beschränkt.
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Als
Vulkanisierer kann ein allgemein erhältlicher Gummivulkanisierer
(Vernetzungsmittel) verwendet werden. Im Besonderen enthalten Beispiele eines
auf Schwefel basierten Vulkanisierers Schwefelpulver, präzipitierter
Schwefel, hoch dispergierbarer Schwefel, oberflächenbehandelter
Schwefel, nicht lösbarer Schwefel, Dimorpholindisulfid
und Alkaliphenoldisulfid. Ein solcher Vulkanisierer kann mit einem
Betrag von beispielsweise ungefähr 0,5 bis 4 phr verwendet
werden. Hierin bezeichnet „phr” Gewichtsteile
pro 100 Gewichtsteile der Gummi-(Polymer)-Komponente.
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Beispiele
eines organischen auf Peroxid basierenden Vulkanisierers enthalten
Benzoilperoxid, t-Butylhydroperoxid, 2,4-Dichrolobenzoilperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-Di(t-Butylperoxy)-Hexan
und 2,5-Dimethylhexan-2,5-Di(Peroxylbenzoat). Ein solcher Vulkanisierer
kann bezüglich des Betrags beispielsweise mit ungefähr
1 bis 20 phr verwendet werden.
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Beispiele
eines auf Phenolharz basierenden Vulkanisierers enthalten: ein bromiertes
Alkylphenolharz; ein gemischtes quervernetztes System enthaltend
einen Halogendonner, wie beispielsweise Zinnchlorid und Chloropren,
und ein Alkylphenolharz. Ein solcher Vulkanisierer kann bezüglich
des Betrags beispielsweise mit ungefähr 1 bis 20 phr verwendet werden.
Andere Beispiele enthalten Zinkoxid (ungefähr 5 phr), Magnesiumoxid
(ungefähr phr), Bleioxid (ungefähr 10 bis 20 phr),
p-Quinonedioxim (ungefähr 2 bis 10 phr), p-Dibenzoilquinonedioxim
(ungefähr 2 bis 20 phr), Tetrachloro-p-Benzoquin (ungefähr
2 bis 10 phr), Poly-p-Dinitrosobenzen (ungefähr 2 bis 20 phr)
und Methylenedianilin (ungefähr 0,2 bis 10 phr).
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Wenn
notwendig, kann ein Vulkanisierungsbeschleuniger hinzugefügt
werden. Beispiele eines Vulkanisierungsbeschleunigers sind auf Aldehydammoniak
basierende, Guanidin basierende, Thiazol basierende, Sulfenamid
basierende, Thiuram basierende, Dithiocsäure-Salz basierende
und Thiourea basierende Vulkanisierungsbeschleuniger, die allgemein
erhältlich sind. Die Menge des verwendeten Vulkanisierungsbeschleunigers
beträgt beispielsweise 0,5 bis 2 phr. Im Besonderen ist
ein Beispiel des auf Aldehyd-Ammoniak basierenden Vulkanisierungsbeschleunigers
Hexamethylenetetramine. Ein Beispiel des auf Guanidin basierenden
Vulkanisierungsbeschleunigers ist Diphenylguanidin. Einige Beispiele
des auf Thiazol basierenden Vulkanisierungsbeschleunigers enthalten
Dibenzothiazyl-Disulfid (DM), 2-Mercaptobenzothiazol und sein Zn-Salz, und
Cyclohexylaminsalz. Einige Beispiele des auf Sulfenamid basierenden
Vulkanisierungsbeschleunigers enthalten Cyclohexylbenzothiazylsulfonamid (CBS),
N-Oxydiethylenbenzothiazyl-2-Sulfenamid, N-t-Butyl-2-Benzothiazolsulfonamid
und 2-(Thymolpolynyldithio)-Benzothizol. Einige Beispiele des auf Thiuram
basierenden Vulkanisierungsbeschleunigers enthalten Tetramethylthiuramdisulfid
(TMTD), Tetreathyltiuramdisulfid, Tetramethylthiurammonosulfid (TMTM)
und Dipenthamethylentiuramtetrasulfid. Einige Beispiele des auf Dithioicsäuresalz
basierenden Vulkanisierungsbeschleunigers enthalten Zn-Dimethyldithiocarbamat,
Zn-Diethyldithiocarbamat, Zn-di-n-Buthyl-Dithiocarbamat, Zn-Ethylphenyldiciocarbamat,
Te-Diethyl-Dithiocarbamat, Cu-Dimethyldithiocarbamat, Fe-Dimethyldithiocarbamat
und Pipecolinpipecolyldithiocarbamat. Einige Beispiele des auf Thiourea
basierenden Vulkanisierungsbeschleunigers enthalten Ethylenthiourea
und Diethylthiourea.
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Ferner
kann auch ein Vulkanisierungsbeschleunigerhilfsmittel, das allgemein
für Gummi verwendet wird, verwendet werden. Einige Beispiele
des Vulkanisierungsbeschleunigerhilfsmittels enthalten: Zinkoxid
(ungefähr 5 phr); und Stearinsäure, Ölsäure und
deren Zn-Salze (ungefähr 2 bis 4 phr). Das Verfahren zur
Herstellung der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung ist wie
folgt. Die thermoplastische Harzkomponenten und die Elastomerkomponente
(nicht vulkanisiert in dem Fall von Gummi) werden mittels eines
Bi-Axial-Kneters/Extruders oder dergleichen im Voraus schmelzgeknetet.
Die Elastomerkomponente wird als eine Dispersionsphase (Domäne)
in das thermoplastische Harz, das eine kontinuierliche Phase (Matrix)
bildet, dispergiert. Wenn die Elastomerkomponente vulkanisiert wird,
kann der Vulkanisierer während des Knetprozesses hinzugefügt
werden, um die Elastomerkomponente dynamisch zu vulkanisieren. Obwohl
die verschiedenen Zusammensetzungsmittel (mit Ausnahme des Vulkanisierers)
während des Knetprozesses zum thermoplastischen Harz oder
zur Elastomerkomponente hinzugefügt werden können,
ist es vorzuziehen, die Zusammensetzungsmittel vor dem Knetprozess
vorzumischen. Der Kneter, der zum Kneten des thermoplastischen Harzes
und der Elastomerkomponente verwendet wird, ist nicht im Besonderen
beschränkt. Beispielsweise können ein Schraubenextruder,
Kneter, Banbury Mischer, Bi-Axial-Kneter/Extruder oder dergleichen
als der Kneter verwendet werden. Unter diesen wird ein Bi-Axial-Kneter/Extruder
zum Kneten des thermoplastischen Harzes und der Elastomerkomponente vorzugsweise
verwendet. Ferner können zwei oder mehr Arten von Knetern
verwendet werden, um das thermoplastische Harz und die Elastomerkomponente
sukzessive zu kneten. Als Bedingung für das Schmelzkneten
sollte die Temperatur so sein, dass das thermoplastische Harz schmilzt,
oder höher. Die Schergeschwindigkeit zur Zeit des Knetens
beträgt vorzugsweise 1000 bis 7500 sec–1.
Die Gesamtknetzeit beträgt 30 Sekunden bis 10 Minuten. Wenn
der Vulkanisierer hinzugefügt wird, beträgt die Vulkanisierungszeit
nach dem Hinzufügen vorzugsweise 15 Sekunden bis 5 Minuten.
Die Polymerzusammensetzung, die durch das oben beschriebene Verfahren
hergestellt wird, kann unter Verwendung eines gewöhnlichen
zylinderförmigen Filmextruders gemäß einem
vorbestimmten Verfahren in eine Zylindergestalt ausgebildet werden.
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung, die somit erhalten wird,
weist eine Struktur auf, in der die Elastomerkomponente (B) als
eine diskontinuierliche Phase in der Matrix des thermoplastischen
Harzes (A) dispergiert ist. Durch Annehmen einer solchen Struktur
kann die thermoplastische Elastomerzusammensetzung dem Film eine
ausreichende Flexibilität verleihen. Inzwischen kann die
Wirkung, welche die Harzschicht als kontinuierliche Phase aufweist,
dem Film eine ausreichende Festigkeit verleihen. Ferner wird es
beim Ausformen möglich, eine Ausformungsverarbeitbarkeit
zu erhalten, die zu dem Fall eines thermoplastischen Harzes äquivalent ist,
unabhängig vom Betrag der Elastomerkomponente.
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Es
gibt verschiedene Wege zum Binden der Innendeckschicht 8 an
andere benachbarte Reifenkomponenten. In einem beispielhaften Verfahren wird
ein Haftvermittler auf die Innendeckschicht 8 und/oder
das Gegenstück aufgebracht, und anschließend wird
die Bindung mittels Wärme und Druck bewerkstelligt, die
angelegt werden, wenn der Reifen durch Vulkanisierung ausgebildet
wird. Der Haftvermittler, der zu diesem Zweck verwendet wird, wird durch
Lösen eines Polymers und eines Quervernetzungsmittels erhalten.
Einige Beispiele des Polymers enthalten ein gewöhnliches
auf Gummi basierendes Polymer, ein auf Phenolharz basierendes Polymer, ein
acrylisches auf Copolymer basierendes Polymer, ein auf Isocyanat
basierendes Polymer. In einem alternativen Verfahren wird ein Mehrschichtverbundstoff
entweder durch Extrudieren des zylindrischen Films gemeinsam mit
einem Haftvermittlerharz hergestellt, und der Mehrschichtverbundstoff
wird während des Vulkanisierungsprozesses an die benachbarte
Reifenkomponente gebunden. Einige Beispiele des Haftvermittlerharzes
enthalten Styrenbutadienstyren-Copolymer (SBS), Ethylenethylacrylat (EEA)
und Styrenethylenbutylenblock-Copolymer (SEBS). Einige Beispiele
des auf Lösungsmittel basierenden Haftvermittlers enthalten
einen auf Phenolharz basierenden Haftvermittler (Chemlock® 220 hergestellt von Lord Corporation),
ein chlorierter auf Gummibasierender Haftvermittler (Chemlok® 205 und Chemlock® 234B)
und ein auf Isocyanat basierender Haftvermittler (Chemlock® 402).
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Wie
es in der Ausführungsform beschrieben wurde, kann die vorliegende
Erfindung für die Innendeckschicht 10, die entweder
aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
gefertigt ist, angewendet werden. Die vorliegende Erfindung ist
allerdings nicht auf diese Anwendung beschränkt. Die vorliegende
Erfindung kann für irgendwelche Reifenkomponenten angewendet
werden, solange die Reifenkomponente aus einem thermoplastischen
Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gefertigt
ist, die vergleichbare Probleme aufweisen.
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Unter
verschiedenen Arten von Reifen kann die vorliegende Erfindung vorteilhaft
für einen Reifen mit einem Hub/Verformungsverhälntis
angewendet werden, das 160% übersteigt, wie beispielsweise
einen Hochprofilreifen, einen Hochlastreifen, einen Flugzeugreifen
und einen Baufahrzeugreifen.
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Beispiele
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Ein
Reifenrohling mit einem Aufbau, der in 1 gezeigt
ist (mit Ausnahme darin, dass die Innendeckschicht lediglich zwei
Schichten aufwies) wurde gemäß der folgenden Spezifikation
ausgebildet. Die Reifengröße betrug 255/45R18.
Die Innendeckschicht wurde aus einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
gefertigt. Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung wurde durch
Mischen von Nylon-6/66-Copolymer (AMILAN® CM6001,
hergestellt von Toray Industries, Inc.) und dem Bromit aus Isobuthylen/para-Methylstryren-Copolymer
(MDX90-10, hergestellt von ExxonMobil Chemical Inc.) hergestellt.
Die Innenschicht enthielt die innerste Schicht, die eine Dicke von
100 μm aufwies, und die zweite Schicht, die eine Dicke
von 150 μm aufwies. Jede der zwei Schichten wies ein Elastizitätsmodul
von 100 MPa auf. Das radiale Aufweitungsverhältnis der
Fertigungstrommel betrug 160% zur der Zeit, wenn die zweite Schicht
aufgebracht wurde. Dieses Verfahren des Ausbildens eines Reifenrohlings
wird als Verfahren 1 der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
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Ein
weiterer Reifenrohling mit einem Aufbau, der in 1 gezeigt
ist (mit Ausnahme darin, dass die Innendeckschicht lediglich zwei
Schichten aufwies) wurde gemäß den folgenden Spezifikationen ausgebildet.
Die Reifengröße war gleich der oben beschriebenen.
Die Innendeckschicht enthielt die innerste Schicht, welche ein Elastizitätsmodul
von 100 MPa aufwies, und die zweite Schicht, welche ein Elastizitätsmodul
von 200 MPa aufwies. Jede der zwei Schichten wies eine dicke von
100 μm auf. Das radiale Aufweitungsverhältnis
der Fertigungstrommel betrug 160% zur der Zeit, wenn die zweite
Schicht aufgebracht wurde. Dieses Verfahren des Ausbildens eines
Reifenrohlings wird als Verfahren 2 der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
Sowohl die innerste Schicht als auch die zweite Schicht wurden aus
der gleichen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung wie oben
beschrieben gefertigt. Allerdings wurden das Nylon-6/66-Copolymer
und das Bromit von Isobuthylene/para-Methylstyren-Copolymer mit einem
anderen Mischverhältnis als im beschriebenen Fall gemischt,
um die Elastizitätsmodule auf die oben erwähnten
Werte einzustellen.
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Die
Innendeckschicht, die somit hergestellt wurde, wurde in jedem Reifenrohling
bezüglich des Vorhandenseins oder Fehlens des Trennungsdefekts überprüft.
Anschließend wurde in keineem Reifenrohling ein Trennungsdefekt
der Innendeckschicht gefunden, und somit wurde eine Verbesserung
bezüglich des Trennungsdefekts festgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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