DE102010017442A1 - Reinforcement for use in elastomer product, particularly in vehicle tire, is made of electrically non-conductive material and electrically conductive coating, where coating is made of electrically conductive particles - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Festigkeitsträger zur Verwendung in einem Elastomerprodukt, vorzugsweise in einem Fahrzeugluftreifen, wobei der Festigkeitsträger aus nicht-elektrisch-leitfähigem(n) Material(ien) besteht und eine Beschichtung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, welcher einen derartigen Festigkeitsträger aufweist.The invention relates to a strength member for use in an elastomeric product, preferably in a pneumatic vehicle tire, wherein the strength member is made of non-electrically conductive material (s) and has a coating. The invention further relates to a pneumatic vehicle tire having such a strength member.
Festigkeitsträger für Elastomerprodukte, vorzugsweise für Fahrzeugluftreifen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Fahrzeugluftreifen (Reifen) weisen verschiedene Lagen auf, in denen Festigkeitsträger zumeist parallel zueinander angeordnet und in Kautschukmischungen eingebettet sind. Als nicht-leitfähige Materialien der Festigkeitsträger werden beispielsweise Polyester, Rayon, Polyamid, Nylon und Aramid oder Hybridkorde aus den vorgenannten Materialien eingesetzt. Lagen, in denen nicht-elektrisch-leitfähige Festigkeitsträger in PKW-Reifen eingesetzt werden, sind beispielsweise die Karkasse, die Gürtelbandage und der Wulstverstärker. Die Festigkeitsträger dieser Lagen sind in Material und Konstruktion derart gewählt, dass die Anforderungen, die an diese Lagen im Betrieb des Reifens gestellt sind, erfüllt werden.Reinforcing members for elastomer products, preferably for pneumatic vehicle tires, are well known to the person skilled in the art. Pneumatic vehicle tires (tires) have different layers in which strength members are usually arranged parallel to one another and embedded in rubber compounds. Polyester, rayon, polyamide, nylon and aramid or hybrid cords of the abovementioned materials are used as non-conductive materials of the reinforcements. Layers in which non-electrically-conductive reinforcements are used in passenger car tires include, for example, the carcass, the belt bandage and the bead reinforcement. The strength members of these layers are chosen in material and construction such that the requirements placed on these layers during operation of the tire are met.
Es ist ebenfalls bekannt, Festigkeitsträger mit einer Beschichtung zu versehen. Eine derartige Beschichtung ist beispielsweise ein Haftvermittler, der zur besseren Gummihaftung um den äußeren Umfang des Festigkeitsträgers aufgebracht ist, bevor dieser in eine Kautschukmischung eingebettet wird.It is also known to provide strength members with a coating. Such a coating is, for example, an adhesion promoter, which is applied around the outer circumference of the reinforcement for better rubber adhesion, before it is embedded in a rubber mixture.
Es sind verschiedenste Konstruktionen von Festigkeitsträgern, beispielsweise Monofilamenten, Multifilamentgarnen oder Korden bekannt. Ein Monofilament besteht aus einem Endlosfilament, wobei der Durchmesser des Filamentes > 0,1 mm ist. Ein Multifilamentgarn weist eine Vielzahl an Filamenten auf, wobei jedes Filament einen Durchmesser zwischen 5 μm und 50 μm aufweist. Ein Kord ist üblicherweise ein zwei- oder mehrstufiges Garn, wobei das Garn aus Filamenten besteht. Ein Kord kann aber im Sinne dieser Anmeldung ebenfalls ein zwei- oder mehrfaches Garn sein.There are a variety of constructions of reinforcements, such as monofilaments, multifilament yarns or cords known. A monofilament consists of a continuous filament, wherein the diameter of the filament is> 0.1 mm. A multifilament yarn has a multiplicity of filaments, each filament having a diameter between 5 μm and 50 μm. A cord is usually a two or more tier yarn, the yarn being filaments. However, a cord can also be a double or multiple yarn in the sense of this application.
In PKW-Radialreifen verlaufen die Festigkeitsträger der meist einlagigen Karkasse in radialer Richtung. Die Festigkeitsträger in Karkasslagen müssen eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um die im Betrieb des Reifens auftretenden Kräfte hinreichend aufnehmen zu können und dauerhaltbar zu sein. Insbesondere leistet die Karkasse Widerstand gegen den Innendruck des Reifens. Der radiale Verlauf der Festigkeitsträger der Karkasse erhöht die Festigkeitseigenschaften der Lage, erhöht insbesondere die Tragfähigkeit und die Komfortmerkmale des Reifens wie Einfederung und Fahreigenschaften. Die Festigkeitsträger sollen zusätzlich zu weiteren notwendigen Eigenschaften insbesondere eine hohe Bruchkraft aufweisen, um die Dauerhaltbarkeit des Reifens zu erhöhen. Hierzu werden als Festigkeitsträger für die Karkasse bevorzugt textile Korde, beispielsweise aus Rayon oder Polyester eingesetzt. Korde aus Stahl sind für die Verwendung in der PKW-Karkasse ungeeignet, weil diese aufgrund mangelnder Biegewechselfestigkeit und aufgrund mangelnder Kompressibilität zum Bruch neigen.In passenger car radial tires, the strength members of the usually single-ply carcass extend in the radial direction. The reinforcements in carcass plies must have sufficient strength to be able to absorb the forces occurring during operation of the tire sufficiently and to be durable. In particular, the carcass provides resistance to the internal pressure of the tire. The radial course of the carcass reinforcements increases the strength properties of the ply, in particular increasing the load-bearing capacity and comfort characteristics of the tire, such as compression and handling characteristics. The strength members should, in addition to other necessary properties in particular have a high breaking strength to increase the fatigue life of the tire. For this purpose, preference is given to using textile cords, for example of rayon or polyester, as reinforcement for the carcass. Cords made of steel are unsuitable for use in the car body, because they tend to break due to lack of bending fatigue and lack of compressibility.
Nun geht die Reifenentwicklung dahin, den Rollwiderstand des Reifens zu reduzieren. Ein Ansatz, den Rollwiderstand zu reduzieren, ist der Einsatz rollwiderstandsarmer Kautschukmischungen. Diese werden verstärkt im Seitenwandbereich, für die Seitenwand, die Innenschicht oder die Karkassgummierung eingesetzt. Mischungen derartiger Bauteile bezeichnet man auch als „body-Mischungen”. Die Hysterese dieser rollwiderstandsarmen Mischungen lässt sich vor allem durch den Einsatz niedriger aktiver Füllstoffe, geringerer Mengen an Füllstoff oder durch den Austausch von Ruß durch Silika verringern. Der Einsatz dieser rollwiderstandsarmen Mischungen führt jedoch zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes dieser Mischungen, so dass die elektrische Leitfähigkeit sinkt. Der geforderte elektrische Widerstand des PKW-Gesamtreifens von höchstens 1 × 1010 Ω, vorzugsweise von 1 × 108 Ω zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung – die bisher durch die entsprechend elektrisch leitfähigen Kautschukmischungen geleitet wurde – kann nicht sichergestellt werden.Now tire development is going to reduce the rolling resistance of the tire. One approach to reducing rolling resistance is to use low-rolling rubber compounds. These are increasingly used in the sidewall area, for the sidewall, the inner layer or the Karkassgummierung. Mixtures of such components are also referred to as "body mixtures". The hysteresis of these low-rolling mixtures can be reduced mainly by the use of low active fillers, lower amounts of filler or by the exchange of soot by silica. However, the use of these low-rolling mixtures leads to an increase in the electrical resistance of these mixtures, so that the electrical conductivity decreases. The required electrical resistance of the total vehicle tire of at most 1 × 10 10 Ω, preferably of 1 × 10 8 Ω to dissipate the electrostatic charge - which was previously passed through the corresponding electrically conductive rubber mixtures - can not be ensured.
Oftmals werden zur Abhilfe sogenannte leitfähige Ruße in geringsten Konzentrationen verwendet. Diese haben allerdings eine sehr hohe verstärkende/versteifende Wirkung und wirken sich auch negativ auf das Hystereseverhalten und somit den Rollwiderstand des Reifens aus. Um eine geforderte geringe Steifigkeit einer Mischung, z. B. im Seitenwandbereich, nicht zu überschreiten, muss als Kompensation für die leitfähigen Russe der Füllgrad mit sonstigen verstärkenden Füllstoffen weit reduziert werden. Dies kann in weichen Bauteilen wie der Seitenwand dazu führen, dass der Gesamtfüllgrad sehr niedrig wird. Als Folge ist eine Dispersion der hochoberflächigen Leitfähigkeitsruße nicht mehr zufriedenstellend möglich mit den Nachteilen wie beispielsweise Festigkeit oder auf Abriebsfestigkeit. Zudem ist eine solche Maßnahme basierend auf leitfähigen Russen teuer.Often, so-called conductive carbon blacks are used in the lowest concentrations as a remedy. However, these have a very high reinforcing / stiffening effect and also have a negative effect on the hysteresis and thus the rolling resistance of the tire. To a required low rigidity of a mixture, for. B. in the sidewall area, not to exceed, as compensation for the conductive Russians the degree of filling with other reinforcing fillers must be greatly reduced. In soft components such as the sidewall, this can cause the total fill level to become very low. As a result, dispersion of the high surface area conductivity blacks is no longer satisfactorily possible with the disadvantages such as strength or abrasion resistance. In addition, such a measure based on conductive Russians is expensive.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es beispielsweise aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen Festigkeitsträger für Elastomerprodukte, vorzugsweise für Fahrzeugluftreifen, zur Verfügung zu stellen, der in seinen Eigenschaften als Festigkeitsträger unverändert, aber dennoch elektrisch leitfähig ist.The invention is therefore based on the object to provide a cost-effective strength carrier for elastomer products, preferably for pneumatic vehicle tires, available, which is unchanged in its properties as a strength carrier, but still electrically conductive.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Beschichtung elektrisch leitfähig ist.The object is achieved according to the invention in that the coating is electrically conductive.
Erfindungswesentlich ist, dass der Festigkeitsträger als Solches nicht verändert ist und somit in seiner Funktion uneingeschränkt und unverändert erhalten ist. Der Festigkeitsträger weist lediglich eine Beschichtung auf, die elektrisch leitfähig ist und somit die elektrische Leitfähigkeit sicherstellt. Diese elektrisch leitfähig gestaltete Beschichtung verändert die physikalischen Eigenschaften des Festigkeitsträgers nicht. Es muss kein Austausch bzw. Ersatz von Festigkeitsträgern durch elektrisch leitfähige Festigkeitsträger erfolgen, ebenso brauchen keine zusätzlichen Korde in das Elastomerprodukt eingebracht zu werden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass eine elektrisch leitfähig gestaltete Beschichtung des Festigkeitsträgers vollkommen ausreicht, um die erwünschte elektrische Leitfähigkeit zu erhalten.It is essential to the invention that the strength element as such is not changed and is thus retained in its function unrestricted and unchanged. The strength element only has a coating which is electrically conductive and thus ensures electrical conductivity. This electrically conductive coating does not change the physical properties of the reinforcement. There is no need to replace or replace reinforcements with electrically conductive reinforcements, nor do additional cords need to be incorporated into the elastomer product. Surprisingly, it has been found that an electrically conductive coating of the reinforcement is completely sufficient to obtain the desired electrical conductivity.
Der Begriff „Beschichtung” meint eine Umhüllung, Beschichtung oder einen Film um den Festigkeitsträger.The term "coating" means a wrap, coating or film around the strength carrier.
Unter den Begriff „Festigkeitsträger” fallen auch textile Materialien, die nicht die primäre Funktion haben, Kräfte aufzunehmen, wie beispielsweises Luftabführungsfäden oder andere Fäden.The term "reinforcements" also includes textile materials that do not have the primary function of absorbing forces, such as air discharge threads or other threads.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Beschichtung elektrisch leitfähige Partikel. Die Beschichtung besteht aus einer Matrix und aus in dieser dispergiert angeordneten leitfähigen Partikeln. Die Matrix als solche ist nicht elektrisch leitfähig, nur die dicht gepackten elektrisch leitfähigen Partikel stellen die elektrische Leitfähigkeit des beschichteten Festigkeitsträgers her.In an advantageous embodiment of the invention, the coating contains electrically conductive particles. The coating consists of a matrix and of conductive particles dispersed therein. The matrix as such is not electrically conductive, only the densely packed electrically conductive particles produce the electrical conductivity of the coated strength member.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Festigkeitsträger ein Kord.In a further advantageous embodiment of the invention, the strength member is a cord.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die äußere Umfangsfläche des Kordes die elektrisch leitfähige Beschichtung auf. Der Kord als solcher ist beschichtet.In a further advantageous embodiment of the invention, the outer peripheral surface of the cord on the electrically conductive coating. The cord as such is coated.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die elektrisch leitfähige Beschichtung ein Haftvermittler, welcher elektrisch leitfähige Partikel enthält. Es ist üblich und bekannt, textile, nicht-metallische Festigkeitsträger, wie beispielsweise Rayon, Polyester oder Nylon zur guten Gummianbindung mit einem Haftvermittler zu beschichten. Wenn diesem Haftvermittler nun elektrisch leitfähige Partikel, vorzugsweise dispergiert, beigemengt werden, ist die elektrische Leitfähigkeit als auch die erwünschte Haftvermittlung gegeben. Ohne einen weiteren Arbeitsschritt zu benötigen, ist mit dem üblichen sog. „dip-Vorgang” des Festigkeitsträgers, bei dem dieser durch die dispergierte, elektrisch leitfähige Partikel aufweisende Haftvermittlerflüssigkeit gezogen wird, die elektrisch leitfähige und haftvermittelnde Beschichtung des Festigkeitsträgers erhalten. Dieses ist kostengünstig und effizient. Ein üblicher und dem Fachmann bekannter dip ist ein RFL-dip (Resorcin-Formaldehyd-Latex).In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the electrically conductive coating is a bonding agent which contains electrically conductive particles. It is common and known to coat textile, non-metallic reinforcements, such as rayon, polyester or nylon for good rubber bonding with a primer. If now electrically conductive particles, preferably dispersed, are added to this adhesion promoter, the electrical conductivity as well as the desired adhesion mediation is given. Without requiring a further working step, the electrically conductive and adhesion-promoting coating of the reinforcing substance is obtained by the customary so-called "dip process" of the reinforcing agent, in which this adhesive is drawn through the dispersed, electrically conductive particles. This is inexpensive and efficient. A common dip known to those skilled in the art is an RFL-dip (resorcinol-formaldehyde latex).
Mit dem Begriff „Haftvermittler” ist in dieser Anmeldung die um den Festigkeitsträger bzw. um dessen Bestandteile aufgebrachte haftvermittelnde, getrocknete Beschichtung zu verstehen.In this application, the term "adhesion promoter" is to be understood as meaning the adhesion-promoting, dried coating applied to the reinforcement or to its components.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Haftvermittler, mit welchem der Festigkeitsträger beschichtet ist, eine Konzentration an elektrisch leitfähigen Partikeln von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 20 Gew.-% bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% enthält. Die elektrisch leitfähigen Partikel sind zweckmäßigerweise Ruß-Partikel, wobei vorzugsweise Ruße mit einer Jod-Adsorption > 70 g/kg, vorzugsweise 80 bis 150 g/kg und mit einer DBP(Dibutylphthalat)-Adsorption > 90 cm3/100 g, vorzugsweise 100 bis 140 cm3/100 g eingesetzt werden. Bevorzugt werden Carbon Black N339-Partikel oder N121-Partikel verwendet.It is advantageous if the adhesion promoter, with which the strength carrier is coated, a concentration of electrically conductive particles of 10 wt .-% to 90 wt .-%, preferably from 20 wt .-% to 70 wt .-%, especially preferably from 30% to 50% by weight. The electrically conductive particles are preferably carbon black particles, preferably carbon blacks with an iodine adsorption> 70 g / kg, preferably 80 to 150 g / kg and a DBP (dibutyl phthalate) adsorption of> 90 cm3 / 100 g, preferably 100 100 g are used to 140 cm 3 /. Preference is given to using carbon black N339 particles or N121 particles.
Zweckmäßig ist es, wenn der Festigkeitsträger maximal einen elektrischen Widerstand von 10 MegaOhm/10 cm Festigkeitsträgerlänge, bevorzugt von 2 MegaOhm/10 cm Festigkeitsträgerlänge und besonders bevorzugt von 1 MegaOhm/10 cm Festigkeitsträgerlänge aufweist. It is expedient for the strength element to have an electrical resistance of at most 10 megaohms / 10 cm strength carrier length, preferably 2 megaohms / 10 cm strength carrier length and particularly preferably 1 megaohm / 10 cm strength carrier length.
Vorteilhaft ist es, wenn die Beschichtung in Bezug zum blanken Festigkeitsträger zwischen 3 bis 80 Gew.-%, bevorzugt zwischen 5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 7 bis 20 Gew.-% beträgt [DPU (Dip pick up)].It is advantageous if the coating in relation to the bare reinforcement is between 3 to 80 wt.%, Preferably between 5 and 50 wt.%, Particularly preferably between 7 and 20 wt.% [DPU (dip pick-up)] ,
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, der wenigstens einen vorbeschriebenen Festigkeitsträger mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung aufweist.The invention likewise relates to a radial type vehicle pneumatic tire which has at least one above-described strength member having an electrically conductive coating.
Der Festigkeitsträger wird vorzugsweise in einer Karkasse eines PKW-Reifens verwendet, wobei wenigstens die body-Mischungen rollwiderstandsarm und damit unzureichend elektrisch leitfähig sind.The strength member is preferably used in a carcass of a car tire, wherein at least the body mixtures are low rolling resistance and thus insufficient electrically conductive.
Die Erfindung wird nun anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Festigkeitsträger (Kord)Reinforcements (cord)
- 22
- Beschichtungcoating
- 33
- Elektrisch leitfähiger PartikelElectrically conductive particles
- 44
- Garnyarn
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1526005 A2 [0008] EP 1526005 A2 [0008]
- EP 1621365 A11 [0008] EP 1621365 A11 [0008]
- US 2475199 [0009] US 2,475,199 [0009]
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