DE102010037065A1

DE102010037065A1 - Fahrzeugluftreifen mit Seitenwand-Verstärkungsprofil

Info

Publication number: DE102010037065A1
Application number: DE102010037065A
Authority: DE
Inventors: Martin Francke
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-20
Also published as: DE102010037065B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Fahrzeugluftreifen in radialer Bauart mit einem profilierten Laufstreifen 1, einem mehrlagigen Gürtelverband 2, einer Innenschicht 4, einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse 3, welche um Wulstkerne 6 und Wulstprofile 7 i und mit je einem im Bereich jeder Seitenwand 8 eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil 9, welches jeweils zwischen der Innenschicht und der Karkasse angeordnet ist und sich jeweils zumindest über einen Großteil der Seitenwandlänge erstreckt und welches aufgrund einer radialen Teilung aus wenigstens zwei Teil-Verstärkungsprofilen 10, 11 besteht, wobei das erste Teil-Verstärkungsprofil 10 axial innen, unmittelbar an die Innenschicht 4 angrenzend und das zweites Teil-Verstärkungsprofil 11 axial außen angeordnet ist und wobei sich das axial innen angeordnete erste Teil-Verstärkungsprofil 10 über die gesamte radiale Höhe des Verstärkungsprofils 9 erstreckt. Die Haltbarkeit des Fahrzeugluftreifens wird dadurch verbessert, dass die Teil-Verstärkungsprofile 10, 11 aus Kautschukmischungen des gleichen Polymersystems bestehen und somit im vulkanisierten Zustand gleiche physikalische Eigenschaften aufweisen, dass jedoch die unvulkanisierte Kautschukmischung des axial innen angeordneten ersten Teil-Verstärkungsprofils eine längere Scorch-Zeit und/oder eine reduzierte Viskosität im Vergleich zur unvulkanisierten Kautschukmischung des axial außen angeordneten zweiten Teil-Verstärkungsprofils aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in radialer Bauart mit einem profilierten Laufstreifen, einem mehrlagigen Gürtelverband, einer Innenschicht, einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse, welche um Wulstkerne und Wulstprofile in Wulstbereichen geführt ist, mit Seitenwänden und mit je einem im Bereich jeder Seitenwand eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil, welches jeweils zwischen der Innenschicht und der Karkasse angeordnet ist und sich jeweils zumindest über einen Großteil der Seitenwandlänge erstreckt und welches jeweils aufgrund einer radialen Teilung aus wenigstens zwei Teil-Verstärkungsprofilen besteht, wobei das erste Teil-Verstärkungsprofil axial innen, unmittelbar an die Innenschicht angrenzend und das zweites Teil-Verstärkungsprofil axial außen an die Karkasse angrenzend, angeordnet ist und wobei sich das axial innen angeordnete erste Teil-Verstärkungsprofil über die gesamte radiale Höhe des Verstärkungsprofils erstreckt.
Derartige im Pannenfall selbsttragende Fahrzeugluftreifen sind in unterschiedlichen Ausführungen schon seit längerem bekannt. Die im Bereich der Seitenwände des Reifens eingebauten Verstärkungsprofile werden bezüglich ihrer Querschnittsform und bezüglich diverser Eigenschaften ihrer elastomeren Mischung derart ausgeführt, dass sie in der Lage sind, den Reifen bei einem plötzlichen Druckverlust, also im Pannenfall, auf eine gewisse Zeit bzw. über eine gewisse Laufleistung selbsttragend zu erhalten, so dass eine Weiterfahrt möglich ist.
Ein selbsttragender Reifen mit einem einteiligen Verstärkungsprofil ist beispielsweise aus der DE 29 43 654 A1 bekannt. Der Reifen ist im Bereich seiner Seitenwände jeweils mit einem einteiligen, etwa mondsichelförmigen Verstärkungsprofil versehen, welches zwischen der Innenschicht und der Karkasslage angeordnet ist und bis unterhalb des Gürtels und bis in die Nähe der Wulstbereiche verläuft. Ein selbsttragender Reifen mit einem zweiteiligen Verstärkungsprofil gemäß dem Oberbegriff ist beispielsweise aus der US 4,779,658 bekannt. Der Reifen ist im Bereich seiner Seitenwände jeweils mit einem zweiteiligen, etwa mondsichelförmigen Verstärkungsprofil versehen, welches zwischen der Innenschicht und der Karkasslage angeordnet ist und bis unterhalb des Gürtels und bis in die Nähe der Wulstbereiche verläuft. Das zweiteilige Verstärkungsprofil weist eine radiale Teilung auf, so dass dieses aus einem ersten, axial innen angeordneten Teil-Verstärkungsprofil und einem zweiten, axial außen angeordneten Teil-Verstärkungsprofils besteht. Die Polymersysteme der beiden Teil-Verstärkungsprofile sind verschieden, so dass das axial innen angeordnete erste Teil-Verstärkungsprofil eine geringere Steifigkeit als das axial äußere zweite Teil-Verstärkungsprofil aufweist. Durch diese Maßnahme kann die radiale Steifigkeit des Reifens sowohl im Standard- als auch im Pannenlauffall eingestellt und die Pannenlaufleistung und das Komfortverhalten des Reifens angepasst werden.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Verbindung zwischen dem Verstärkungsprofil und der Innenschicht weniger fest ist, als zwischen anderen Gummi-Gummi-Verbindungen des aus diversen Gummibauteilen aufgebauten Reifens, so dass am geheizten Reifen mit geeigneten Hilfsmitteln die Innenschicht von dem Verstärkungsprofil mechanisch wieder abgezogen werden kann.
Dieses kann einerseits daran liegen, dass der Vernetzungsgrad zwischen dem Polymersystem der halobutyl-haltigen Innenschicht und dem Butadien-Naturkautschuk-Polymersystem des Verstärkungsprofils geringer ist als zwischen den übrigen Polymersystemen, aus denen die übrigen Bauteile des Fahrzeugluftreifens bestehen. Denn der Vernetzungsgrad zwischen einem halobutyl-haltigen Polymersystem und dem Butadien-Naturkautschuk-Polymersystem ist gering. Andererseits wird, um während des Reifenbaus Lufteinschlüsse zwischen den Bauteilen der Innenschicht und dem Verstärkungsprofil zu vermeiden, diejenige Fläche des Verstärkungsprofils, welche mit der Innenschicht in Kontakt kommt, mit einer der Luftabführung dienenden Riffelung versehen. Diese Riffelung ist teilweise im geheizten Reifen noch erkennbar und stellt eine Inhomogenität dar, die unter bestimmten Bedingungen die Verbindung zwischen Verstärkungsprofil und Innenschicht schwächen kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen im Pannenfall selbsttragenden Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, der sich durch eine verbesserte Haftung zwischen der Innenschicht und dem Verstärkungsprofil auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Teil-Verstärkungsprofile aus Kautschukmischungen des gleichen Polymersystems bestehen und somit im vulkanisierten Zustand gleiche physikalische Eigenschaften, insbesondere auch gleiche Steifigkeiten aufweisen, dass jedoch die unvulkanisierte Kautschukmischung des axial innen angeordneten ersten Teil-Verstärkungsprofils eine längere Scorch-Zeit und/oder eine reduzierte Viskosität im Vergleich zur unvulkanisierten Kautschukmischung des zweiten Teil-Verstärkungsprofils aufweist.
Erfindungswesentlich ist, dass das Verstärkungsprofil durch eine radiale Teilung wenigstens zweigeteilt ausgebildet ist. Die Teil-Verstärkungsprofile bestehen aus Kautschukmischungen des gleichen Polymersystems, haben gleiche physikalische Eigenschaften und weisen untereinander eine gute Haftung auf. Das erste Teil-Verstärkungsprofil grenzt immer an die Innenschicht an. Dieses an die Innenschicht angrenzende erste Teil-Verstärkungsprofil hat im Gegensatz zu dem weiteren Teil-Verstärkungsprofil eine längere Scorch-Zeit und/oder eine reduzierte grüne Viskosität. Hierdurch ist erreicht, dass die Oberfläche des ersten Teil-Verstärkungsprofils zu Beginn der Vulkanisation weicher ist, so dass das Kautschukmaterial besser verlaufen/verquetschen kann. Durch das langsamere Anspringen der Vulkanisation des ersten Teil-Verstärkungsprofils ist eine bessere Haftung zwischen der Innenschicht und dem ersten Teil-Verstärkungsprofil durch einen höheren Vernetzungsgrad erreicht. Die Scorch-Zeit des karkassseitigen, axial außen gelegenen zweiten Teil-Verstärkungsprofils ist nicht verlängert, wodurch ein vollständiges Ausheizen des gesamten Verstärkungsprofils gewährleistet ist. Es ist bei erwünschten gleichbleibenden physikalischen Eigenschaften der Verstärkungsprofile eine verbesserte Verbindung zwischen dem Gesamt-Verstärkungsprofil und der Innenschicht erreicht.
Unter „Scorch-Zeit” wird die Anvulkanisationszeit t₅ verstanden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das erste Teil-Verstärkungsprofil aus einer Kautschukmischung besteht, bei der die längere Scorch-Zeit durch einen stärkeren Anteil an Vulkanisationsverzögerern wie beispielsweise CTP (N-Cyclohexylthiophthalimide) und/oder einem geringeren Anteil an Vulkanisationsbeschleunigern oder einen im vorliegenden System langsameren Vulkanisationsbeschleuniger im Vergleich zur Kautschukmischung des zweiten Teil-Verstärkungsprofil erhaltbar ist.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das erste Teil-Verstärkungsprofil aus einer Kautschukmischung besteht, bei der die reduzierte grüne Viskosität durch die Verwendung von Flüssigpolymeren erhaltbar ist. Es wurde gefunden, dass sich durch teilweise Verwendung von Flüssigpolymeren anstelle von hochmolekularen Polymeren die Grünsteifigkeit bzw. die Viskosität der grünen Kautschukmischung gesenkt werden kann, ohne die Materialeigenschaften des anschließenden Vulkanisats signifikant zu beeinflussen. Das flüssige Polymer sollte dabei eine hohe Kettenlänge, ergo ein hohes Molekulargewicht haben, so dass es während der Vulkanisation an die Polymermatrix angebunden werden kann und nicht wie die kürzerkettigen flüssigen Polymere als Weichmacher wirkt. In der Kautschukmischung des ersten Teil-Verstärkungsprofils sind 5–30 phr, bevorzugt 5–20 phr, zumindest eines flüssigen Polymers enthalten. Bevorzugt werden hierbei ein flüssiger Butadienkautschuk, wie z. B. LIR-300 der Firma Kuraray, und/oder ein flüssiger Isoprenkautschuk, wie z. B. LIR-50 der Firma Kuraray. Wie bereits erwähnt sollte bzw. sollten sich das gewählte flüssige Polymer oder die gewählten flüssigen Polymere durch ein hohes Molekulargewicht auszeichnen. Geeignet sind Molekulargewichte zwischen 10000 und 100000 g/mol, bevorzugt zwischen 30000 und 100000 g/mol. Wesentlich ist, dass die Kautschukmischung des ersten Teil-Verstärkungsprofils einen höheren phr-Wert an flüssigem Polymer als das weitere Teil-Verstärkungsprofil aufweist. Die Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Verhältnis der Dicke des ersten Teil-Verstärkungsprofils zum zweiten Teil-Verstärkungsprofil zwischen 0,05:0,95 und 0,95:0,05, vorzugsweise zwischen 0,2:0,8 und 0,4:0,6 beträgt. Das erste Teil-Verstärkungsprofil sollte aus Kostengründen dünner als das weitere Teil-Verstärkungsprofil sein. Das erste Teil-Verstärkungsprofil soll eine derartige Dicke aufweisen, dass die Anbindung an die Innenschicht sicher gegeben ist.
Anhand von einer Figur, die ein schematisches Ausführungsbeispiel darstellt, wird die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigt die 1 einen Teilquerschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen radialer Bauart für Personenkraftwagen.
Gemäß des in 1 gezeigten Querschnitts sind beispielhaft die wesentlichen Bauteile, aus welchen sich der dargestellte Fahrzeugluftreifen zusammensetzt: ein profilierter Laufstreifen 1, ein bei der gezeigten Ausführung aus zwei Lagen bestehender Gürtel 2, eine einlagig ausgeführte Karkasse 3, eine weitgehend luftdicht ausgeführte Innenschicht 4, Wülste 5 mit Wulstkernen 6 und Wulstkernprofilen (Kernprofilen, Apex) 7, sowie Seitenwände 8 und etwa mondsichelförmige Verstärkungsprofile 9. Die beiden Lagen des Gürtels 2 bestehen aus in eine Gummimischung eingebetteten Festigkeitsträgern aus Stahlcord, welche innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen, wobei die Stahlcorde der einen Lage in kreuzender Anordnung zu den Stahlcorden der zweiten Lage orientiert sind und mit der Reifenumfangsrichtung jeweils einen Winkel zwischen 15° und 30° einschließen. Auch die Karkasse 3 kann in herkömmlicher und bekannter Weise ausgeführt sein und somit in eine Gummimischung eingebettete, in radialer Richtung verlaufende Verstärkungsfäden aus einem textilen Material oder aus Stahlcord aufweisen. Die Karkasse 3 ist um die Wulstkerne 6 von innen nach außen geführt, ihre Hochschläge verlaufen neben den Wulstkernprofilen 7 in Richtung Gürtel 2.
Die Verstärkungsprofile 9 bestehen aufgrund einer in etwa radial verlaufenden Teilung aus zwei Teil-Verstärkungsprofilen 10, 11. Das erste Teil-Verstärkungsprofil 10 ist axial innen, unmittelbar an die Innenschicht 4 angrenzend und das zweites Teil-Verstärkungsprofil 11 ist axial außen, an die Karkasse angrenzend, angeordnet. Das axial innen angeordnete erste Teil-Verstärkungsprofil 10 erstreckt sich über die gesamte radiale Höhe des Verstärkungsprofils 9. Beide Teil-Verstärkungsprofile 10, 11 bestehen aus Kautschukmischungen des gleichen Polymersystems und weisen somit gleiche Steifigkeitseigenschaften auf. Jedoch weist die Kautschukmischung des axial innen angeordneten ersten Teil-Verstärkungsprofils 10 eine längere Scorch-Zeit und/oder eine reduzierte grüne Viskosität im Vergleich zur Kautschukmischung des axial außen angeordneten zweiten Teil-Verstärkungsprofils 11 auf.
Die unvulkanisierten, aus Kautschukmischungen hergestellten Verstärkungsprofile 9 sind während des Aufbaus des Reifens auf der Innenschicht 4 positioniert worden und befinden sich daher zwischen dieser und der Karkasse 3. Um während des Reifenbaus Lufteinschlusse zwischen den Bauteilen der Innenschicht und dem Verstärkungsprofil zu vermeiden, ist die Fläche des Teil-Verstärkungsprofils 10, welche mit der Innenschicht 4 in Kontakt kommt, mit einer der Luftabführung dienenden Riffelung versehen.
Die Dicke der Verstärkungsprofile 9 nimmt sowohl Richtung Gürtel 2 als auch Richtung Wulst 5 ab. Richtung Gürtel 2 reicht jedes Verstärkungsprofil 9 bis unter die Randbereiche desselben. Richtung Wulst 5 endet jedes Verstärkungsprofil 9 knapp oberhalb des Wulstkernes 6. Über den überwiegenden Bereich der Länge der Seitenwand ist jedes Verstärkungsprofil 9 nahezu konstant dick ausgeführt, seine Stärke am Punkt der maximalen Dicke 12 – in axialer Richtung (aR) gemessen – ist von der Reifengröße und der Reifenart abhängig und kann 5 bis 12 mm betragen. Im Bereich der maximalen Dicke 12 des Verstärkungsprofils 9 beträgt das Verhältnis der Dicke des ersten Teil-Verstärkungsprofils 10 zum zweiten Teil-Verstärkungsprofil 11 zwischen 0,05:0,95 und 0,95:0,5, vorzugsweise 0,3:0,7.

Die nachfolgende Tabelle zeigt Mischungszusammensetzungen von Teil-Verstärkungsprofilen einer Referenz und von Varianten (Var 1, Var 2a–c) sowie von einer Kombination. Das Zeichen „-„ bedeutet, dass der Bestandteil nicht in der Mischung vorhanden ist. Das Zeichen „<” bedeutet, dass der Bestandteil in der gleichen Menge wie in der links nebenstehenden Menge in der Mischung vorhanden ist. Das Referenz-Teil-Verstärkungsprofil entspricht dem zweiten Teil-Verstärkungsprofil des erfindungsgemäßen Reifens, welches axial außen zur Karkasse weisend angeordnet ist. Die Teil-Verstärkungsprofile der Varianten und der Kombination entsprechen dem axial innen angeordneten, unmittelbar an die Innenschicht angrenzenden Verstärkungsprofil des erfindungsgemäßen Reifens.

	Einheit	Referenz/compound radial aussen	Var 1	Var 2a	Var 2b	Var 2c	Kombination
NR	Phr	25	15	25	25	25	15
BR	Phr	75	<	<	<	<	<
Flüssigpolymer	Phr	-	10	-	-	-	10
Ruß (N660)	Phr	65	<	<	<	<	<
Mineralol (MES)	Phr	2	<	<	<	<	<
Alterungsschutzmittel	Phr	1	<	<	<	<	<
Klebharz	Phr	2	<	<	<	<	<
Stearinsäure	Phr	1	<	<	<	<	<
ZNo	Phr	5	<	<	<	<	<
Beschleuniger 1	Phr	3	3	1–2	-	3	1–3
Beschleuniger 2	Phr	-	-	-	3	-	1–3
Verzogerer	Phr	-	-	-	-	0,1–0,5	0,1–0,5
Schwefel	Phr	6	<	<	<	<	<

Die Var 1 nutzt ein Flüssigpolymer und Standard-Beschleuniger/Verzögerer-System. Die Var 2 nutzt ein Standard-Polymer und geändertes Beschleuniger/Verzögerer-System. Die Kombination nutzt ein Flüssigpolymer und geändertes Beschleuniger/Verzögerer-System.
Die Teil-Verstärkungsprofile haben im heizgepressten Fahrzeugluftreifen gleiche physikalische Eigenschaften, insbesondere gleiche Steifigkeiten.
Im grünen, noch nicht heizgepressten Fahrzeugluftreifen sind die Teil-Verstärkungsprofile der Var 1 und der Kombination weniger viskos als das Referenz-Teil-Verstärkungsprofil, während die Var 2a–c gleichviskos wie das Referenz-Teil-Verstärkungsprofil sind.
Bezugszeichenliste

1: Laufstreifen
2: Gürtel
3: Karkasse
4: Innenschicht
5: Wulst
6: Wulstkern
7: Wulstkernprofil
8: Seitenwand
9: Verstärkungsprofil
10: Teil-Verstärkungsprofil
11: Teil-Verstärkungsprofil
12: Maximale Dicke des Verstärkungsprofils
aR: axiale Richtung
rR: radiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2943654 A1 [0003]
US 4779658 [0003]

Claims

Fahrzeugluftreifen in radialer Bauart mit einem profilierten Laufstreifen (1), einem mehrlagigen Gürtelverband (2), einer Innenschicht (4), einer zumindest einlagig ausgeführten Karkasse (3), welche um Wulstkerne (6) und Wulstprofile (7) in Wulstbereichen (5) geführt ist, mit Seitenwänden (8) und mit je einem im Bereich jeder Seitenwand (8) eingebrachten, im Querschnitt mondsichelförmigen Verstärkungsprofil (9), welches jeweils zwischen der Innenschicht und der Karkasse angeordnet ist und sich jeweils zumindest über einen Großteil der Seitenwandlänge erstreckt und welches aufgrund einer radialen Teilung aus wenigstens zwei Teil-Verstärkungsprofilen (10, 11) besteht, wobei das erste Teil-Verstärkungsprofil (10) axial innen, unmittelbar an die Innenschicht (4) angrenzend und das zweites Teil-Verstärkungsprofil (11) axial außen angeordnet ist und wobei sich das axial innen angeordnete erste Teil-Verstärkungsprofil (10) über die gesamte radiale Höhe des Verstärkungsprofils (9) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Verstärkungsprofile (10, 11) aus Kautschukmischungen des gleichen Polymersystems bestehen und somit im vulkanisierten Zustand gleiche physikalische Eigenschaften aufweisen, dass jedoch die unvulkanisierte Kautschukmischung des axial innen angeordneten ersten Teil-Verstärkungsprofils (10) eine längere Scorch-Zeit und/oder eine reduzierte Viskosität im Vergleich zur unvulkanisierten Kautschukmischung des axial außen angeordneten zweiten Teil-Verstärkungsprofils (11) aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil-Verstärkungsprofil (10) aus einer Kautschukmischung besteht, bei der die längere Scorch-Zeit durch einen stärkeren Anteil an Vulkanisationsverzögerern und/oder einem geringeren Anteil an Vulkanisationsbeschleunigern im Vergleich zur Kautschukmischung des zweiten Teil-Verstärkungsprofil (11) erhaltbar ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil-Verstärkungsprofil (10) aus einer Kautschukmischung besteht, bei der die reduzierte grüne Viskosität durch die Verwendung von Flüssigpolymeren erhaltbar ist.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke des ersten Teil-Verstärkungsprofils (10) zum zweiten Teil-Verstärkungsprofil (11) zwischen 0,05:0,95 und 0,95:0,5, vorzugsweise zwischen 0,2:0,8 und 0,4:0,6 beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (9) aus drei oder mehr Teil-Verstärkungsprofilen besteht.