DE102010037328A1 - Pneumatic vehicle tire of radial design comprises carcass, components adjacent to it, and thread-like elements on one of two surfaces of carcass, that discharges air enclosed between carcass and adjacent components during tire construction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einer Karkasse und mit an die Karkasse angrenzenden Bauteilen, wobei auf zumindest einer der beiden Oberflächen der Karkasse fädenförmige Elemente angeordnet sind, die vorzugsweise während des Reifenaufbaus einer Luftabführung von eingeschlossener Luft zwischen der Karkasse und den angrenzenden Bauteilen dienen.The invention relates to a radial type vehicle pneumatic tire with a carcass and with components adjacent to the carcass, wherein thread-like elements are arranged on at least one of the two surfaces of the carcass, which are preferably used during the tire construction air removal of trapped air between the carcass and the adjacent components ,
Radialreifen mit fadenförmigen Elementen zur Luftabführung (sog. Luftabführungsfäden) sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Ein derartiger Fahrzeugluftreifen ist beispielsweise aus der
Um beim Reifenbau zu verhindern, dass Luft zwischen aneinandergefügten Bauteilen eingeschlossen und somit die Qualität des Reifens gemindert wird, wird das Bauteil Karkasse nach seiner Herstellung in dem Textilkalander auf der Oberfläche der Mischungsschicht mit fadenförmigen, parallel zueinander angeordneten Elementen zur Luftabführung belegt. Diese Belegung kann einseitig, also nur auf einer der beiden Oberflächen der Karkasse, oder beidseitig auf beiden Oberflächen der Karkasse erfolgen. Die Belegung mit den fadenförmigen luftabführenden Elementen, welche nicht bzw. nicht ausreichend elektrisch leitfähig sind, erfolgt üblicherweise in einem Abstand von 25 bis 40 mm. Die luftabführenden Elemente sind beispielsweise Baumwollfäden mit einem Durchmesser von 0,05–1 mm. Im Reifen verlaufen die fadenförmigen Elemente zur Luftabführung in radialer Richtung und überspannen die volle Karkasslagenbreite.In order to prevent the formation of air between adjacent components and thus reduce the quality of the tire in the tire building, the component carcass after its manufacture in the textile calender on the surface of the mixture layer is covered with thread-shaped, parallel to each other elements for air discharge. This assignment can be done on one side, so only on one of the two surfaces of the carcass, or both sides on both surfaces of the carcass. The assignment with the filamentary air-discharging elements, which are not or not sufficiently electrically conductive, usually takes place at a distance of 25 to 40 mm. The air-discharging elements are, for example, cotton threads with a diameter of 0.05-1 mm. In the tire, the thread-like elements for air discharge in the radial direction and span the full carcass ply width.
Um die im Betrieb des Reifens auftretende elektrostatische Aufladung ableiten zu können, sind der mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt tretende Kopfbereich samt Laufstreifen, der mit der Reifenfelge in Kontakt tretende Wulstbereich und wenigstens ein Bauteil, wie Innenschicht, Karkasse oder Seitenwand, welche den Laufstreifen und den Wulstbereich miteinander verbindet, elektrisch leitfähig gestaltet. Dieses kann beispielsweise durch die Verwendung elektrisch leitfähiger Kautschukmischungen erfolgen. Elektrisch leitfähig bedeutet, dass der Reifen einen elektrischen Widerstand von höchstens 1 × 108 Ohm aufweist.In order to be able to derive the electrostatic charge which occurs during operation of the tire, the head area in contact with the road surface including the tread, the bead area in contact with the tire rim and at least one component such as the inner layer, carcass or sidewall, which form the tread and the tread Bülstbereich interconnects, designed electrically conductive. This can be done for example by the use of electrically conductive rubber mixtures. Electrically conductive means that the tire has an electrical resistance of at most 1 × 10 8 ohms.
Nun geht die Entwicklung dahin, den Rollwiderstand des Reifens zu reduzieren. Ein Ansatz, den Rollwiderstand zu reduzieren, ist der Einsatz rollwiderstandsarmer Mischungen. Diese werden bevorzugt als sogenannte „Body-Mischungen” im Seitenwandbereich, für die Innenschicht und die Karkasse eingesetzt. Die Hysterese dieser rollwiderstandsarmen Mischungen lässt sich u. a. 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 Gesamtreifens von 1 × 108 Ohm zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung kann nicht sichergestellt werden.Now the development is going to reduce the rolling resistance of the tire. One approach to reduce rolling resistance is the use of low-rolling mixtures. These are preferably used as so-called "body mixtures" in the sidewall region, for the inner layer and the carcass. The hysteresis of these low-rolling mixtures can be reduced, inter alia, by the replacement 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 entire tire of 1 × 10 8 ohms to dissipate the electrostatic charge can not be ensured.
Aus der bisher unveröffentlichten
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen, qualitativ hochwertigen Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, der mit einfachen Maßnahmen eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit aufweist.The invention has for its object to provide a low-cost, high quality pneumatic vehicle tire, which has improved electrical conductivity with simple measures.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 dadurch, dass wenigstens eines dieser fadenförmigen Elemente ein fadenförmiges Hybridelement ist, welches aus einem ersten fadenförmigen Element zur Luftabführung und einem zweiten fadenförmigen Element mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung besteht und dass das fadenförmige Hybridelement einen elektrischen Widerstand von < 1 × 108 Ohm/10 cm aufweist.The object is achieved according to the features of claim 1, characterized in that at least one of these thread-like elements is a thread-like hybrid element, which consists of a first thread-shaped element for air discharge and a second thread-like element with an electrically conductive coating and that the filament-shaped hybrid element has an electrical resistance of <1 × 10 8 ohms / 10 cm.
Erfindungswesentlich ist, dass das fadenförmige Element ein Hybridelement ist, welches aus einem gesonderten fadenförmigen luftabführenden Element und aus einem weiteren gesonderten fadenförmigen Element mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung besteht, durch welches die geforderte elektrische Leitfähigkeit sicherstellt ist. Es hat sich gezeigt, dass eine Beschichtung eines fadenförmigen Elements vollkommen ausreicht, um die erwünschte und geforderte elektrische Leitfähigkeit des Reifens mit einem maximalen Gesamtwiderstand von 1 × 108 Ohm zu erhalten. Somit ist ein Hybridelement geschaffen, welches zwei Funktionen in sich eint: einerseits die Luftabführung, andererseits die elektrische Leitfähigkeit. Durch diese kostengünstige Maßnahme ist ein qualitativ hochwertiger Fahrzeugluftreifen bereitgestellt, der mit einfachen Maßnahmen eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit aufweist.It is essential to the invention that the thread-like element is a hybrid element which consists of a separate filamentary air-discharging element and of a further separate filamentary element with an electrically conductive coating, by which the required electrical conductivity is ensured. It has been found that a coating of a thread-like element is completely sufficient to obtain the desired and required electrical conductivity of the tire with a maximum total resistance of 1 × 10 8 ohms. Thus, a hybrid element is created, which unites two functions: on the one hand, the air discharge, on the other hand, the electrical conductivity. By this cost-effective measure, a high-quality pneumatic vehicle tire is provided which has improved electrical conductivity with simple measures.
Es ist sichergestellt, dass die Ableitung der elektrostatischen Aufladung von der Felge über den Wulst über die elektrisch leitenden Elemente bis zum elektrisch leitenden Kopfbereich verbessert ist, auch wenn keine der den Seitenbereich des Reifens überbrückenden Kautschukmischungen eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweist.It is ensured that the discharge of the electrostatic charge from the rim over the Bead is improved over the electrically conductive elements to the electrically conductive head portion, even if none of the lateral region of the tire bridging rubber compounds has sufficient electrical conductivity.
Der Begriff „Beschichtung” meint eine Umhüllung, eine Beschichtung oder einen Film um das fadenförmige Element.The term "coating" means an envelope, coating or film around the filamentary element.
Der Ausdruck „fadenförmiges Element” meint einen textilen Faden, Garn oder Kord als solchen, wie vorzugsweise einen Luftabführungsfaden, ohne elektrisch leitfähige Beschichtung. Der Begriff „Kopfbereich” meint die Bauteile Laufstreifen, Gürtel und Gürtelbandage des Reifens und diejenigen Zwischenschichten, die zwischen diesen Bauteilen angeordnet sind.The term "thread-like element" means a textile thread, yarn or cord as such, preferably an air release thread, without an electrically conductive coating. The term "head area" means the components tread, belt and belt bandage of the tire and those intermediate layers which are arranged between these components.
Zweckmäßig ist es, wenn das erste und das zweite fadenförmige Element aus elektrisch nicht leitfähigen Materialien wie Baumwolle, Nylon, z. B. PA6, PA6.6, PA10.10 oder Polyester, z. B. PET bestehen. Dabei ist jedoch wesentlich, dass das luftabführende fadenförmige Element aus einem Material besteht, welches die Luftabführung erlaubt. Daher besteht das luftabführende fadenförmige Element vorzugsweise aus Baumwolle.It is useful if the first and the second thread-like element of electrically non-conductive materials such as cotton, nylon, z. As PA6, PA6.6, PA10.10 or polyester, z. B. PET exist. However, it is essential that the air-removing thread-like element consists of a material which allows the air discharge. Therefore, the air-releasing thread-like element is preferably made of cotton.
Vorteilhaft ist es, wenn das erste und das zweite fadenförmige Element miteinander endverdreht sind, so dass das fadenförmige Hybridelement eine Endverdrehung von 1–1000 tpm, vorzugsweise von 10–100 tpm, besonders bevorzugt von 20–50 tpm aufweist. Durch diese Endverdrehung weist das fadenförmige Element eine ausreichende Dehnbarkeit auf und neigt daher während der Reifenherstellung und im Betriebszustand des Reifens nicht zum Bruch, was zu einer Unterbrechung des Leitweges führen würde.It is advantageous if the first and the second thread-like element are end-twisted together, so that the filament-shaped hybrid element has a final twist of 1-1000 tpm, preferably 10-100 tpm, more preferably 20-50 tpm. By this final twist, the thread-like element has a sufficient extensibility and therefore does not fracture during tire manufacture and in the operating condition of the tire, which would lead to an interruption of the route.
Zweckmäßig ist es, wenn das erste oder das zweite fadenförmige Element einen Titer von 50–3000 dtex, bevorzugt von 100–1000 dtex, besonders bevorzugt von 200–500 dtex aufweist. Die fadenförmigen Elemente sind vergleichsweise dünn ausgelegt, so dass das Äußere des Reifens und dessen Performance nicht unerwünscht verändert wird.It is expedient if the first or the second thread-like element has a titre of 50-3000 dtex, preferably of 100-1000 dtex, particularly preferably of 200-500 dtex. The thread-like elements are designed comparatively thin, so that the exterior of the tire and its performance is not changed undesirable.
Das fadenförmige Hybridelement kann auf der äußeren Oberfläche oder auf der inneren Oberfläche oder sowohl auf der äußeren Oberfläche als auch auf der inneren Oberfläche der Karkasse, auch auf beiden Oberflächen alternierend, angeordnet sein.The filamentary hybrid element may be disposed on the outer surface or on the inner surface or both on the outer surface and on the inner surface of the carcass, also alternating on both surfaces.
„Äußere Oberfläche” meint die Oberfläche der Karkasse, die zur Seitenwand weist, während „innere Oberfläche” diejenige Fläche der Karkasse meint, die zur Innenschicht weist."Outer surface" means the surface of the carcass facing the sidewall, while "inner surface" means that surface of the carcass facing the inner layer.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur Sicherstellung oder Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit vorgesehen, dass zwischen 1 und 20, vorzugsweise zwischen 2 und 6 fadenförmige Hybridelemente auf der/den Oberfläche/n der Karkasse, vorzugsweise regelmäßig über die Karkassbreite verteilt, auch alternierend auf äußerer und innerer Oberfläche, angeordnet sind.In an advantageous development of the invention, to ensure or improve the electrical conductivity, it is provided that between 1 and 20, preferably between 2 and 6 thread-like hybrid elements on the surface (s) of the carcass, preferably distributed regularly over the carcass width, also alternately on the outside and inner surface, are arranged.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung ein Haftvermittler, vorzugsweise ein RFL-dip, ist, der elektrisch leitfähige Partikel, vorzugsweise Ruß mit einer spezifischen Oberfläche ≥ 50 m2/g, wie beispielsweise Ruß vom Typ N339, besonders bevorzugt Ruß mit einer spezifischen Oberfläche ≥ 100 m2/g enthält. Dem Fachmann ist es bekannt, ein fadenförmiges Element 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 als auch eine gute Haftung des Rußes am fadenförmigen Element gegeben. Ohne einen weiteren Arbeitsschritt zu benötigen, ist mit dem üblichen sog. „dip-Vorgang” des fadenförmigen Elementes, bei der dieses durch die dispergierte, elektrisch leitfähige Partikel aufweisende Haftvermittlerflüssigkeit gezogen wird, die elektrisch leitfähige und haftvermittelnde Beschichtung des fadenförmigen Elementes erhalten. Dieses ist kostengünstig und effizient.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the electrically conductive coating is an adhesion promoter, preferably an RFL-dip, the electrically conductive particles, preferably carbon black with a specific surface ≥ 50 m 2 / g, such as type N339 carbon black , particularly preferably contains carbon black with a specific surface ≥ 100 m 2 / g. It is known to the person skilled in the art to coat a thread-like element for good rubber bonding with a bonding agent. If now electrically conductive particles, preferably dispersed, are added to this adhesion promoter, the electrical conductivity as well as the desired adhesion promotion as well as a good adhesion of the carbon black to the thread-like element are given. Without requiring a further working step, the electrically conductive and adhesion-promoting coating of the thread-like element is obtained by the customary so-called "dip process" of the thread-like element, in which this adhesive is drawn through the dispersed, electrically conductive particles. This is inexpensive and efficient.
Die Abkürzung „RFL” steht für Resorcin-Formaldehyd-Latex. Unter dem Begriff „Haftvermittler” ist die um den Festigkeitsträger bzw. um dessen Bestandteile aufgebrachte haftvermittelnde Beschichtung zu verstehen.The abbreviation "RFL" stands for resorcinol-formaldehyde latex. The term "adhesion promoter" is understood to mean the adhesion-promoting coating applied to the reinforcement or to its components.
Die fadenförmigen Elemente des Hybridelementes können aus kontinuierlichen Filamenten, aus texturierten Filamenten oder aus Stapelfasern bestehen.The thread-like elements of the hybrid element may consist of continuous filaments, textured filaments or staple fibers.
Vorteilhaft ist es, wenn die Beschichtung in Bezug zum blanken fadenförmigen Element zwischen 10 und 90 Gew%, bevorzugt zwischen 10 und 50 Gew%, besonders bevorzugt zwischen 15 und 35 Gew% des fadenförmigen Elements beträgt [DPU (dip pick up)]. Ein DPU zwischen 15 und 35 Gew% stellt bei einer vergleichsweise dünnen und somit kosteneffiziente Beschichtung, die in einem dip-Vorgang aufgebracht werden kann, eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit sicher.It is advantageous if the coating in relation to the bare filamentary element is between 10 and 90% by weight, preferably between 10 and 50% by weight, more preferably between 15 and 35% by weight of the filamentary element [DPU (dip pick-up)]. A DPU between 15 and 35% by weight ensures sufficient electrical conductivity with a comparatively thin and therefore cost-efficient coating that can be applied in a dip process.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Fahrzeugluftreifen einen Kopfbereich und Wulstbereiche aus elektrisch leitfähigen Kautschukmischungen auf, während die Kautschukmischung(en) der Karkasse und/oder des Seitenwandbereiches und/oder der Innenschicht unzureichend elektrisch leitend ist/sind. Trotz der Verwendung von rollwiderstandsoptimierten, „schlecht” elektrisch leitfähigen Kautschukmischungen im Seitenwandbereich und/oder in der Karkasse und/oder in der Innenschicht ist eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit durch die elektrisch leitfähige Gestaltung weniger Luftabführungsfäden durch dessen elektrisch leitfähige Beschichtung erreicht. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Ableitung der elektrostatischen Aufladung von der Felge über den Wulst über die elektrisch leitenden Elemente bis zum elektrisch leitenden Laufstreifen ausreichend erfolgt. Der Fahrzeugluftreifen ist dennoch von hoher Fertigungsqualität, da die während des Reifenbaus zwischen den Bauteilen eingeschlossene Luft weiterhin zuverlässig über die luftabführenden Elemente der Hybridelemente abführbar ist. Aufwendige konstruktive Maßnahmen am Fahrzeugluftreifen sind nicht erforderlich.In a preferred embodiment, the pneumatic vehicle tire has a head portion and bead portions of electrically conductive rubber blends while the rubber compound (s) of the carcass and / or sidewall portion and / or the inner layer is insufficiently electrically conductive / are. Despite the use of rolling resistance-optimized, "poorly" electrically conductive rubber mixtures in the sidewall region and / or in the carcass and / or in the inner layer, improved electrical conductivity is achieved by the electrically conductive design of fewer air removal threads through its electrically conductive coating. This ensures that the discharge of the electrostatic charge from the rim over the bead on the electrically conductive elements to the electrically conductive tread is sufficient. Nevertheless, the pneumatic vehicle tire is of high manufacturing quality, since the air trapped between the components during tire building can still be reliably discharged via the air-discharging elements of the hybrid elements. Elaborate design measures on the pneumatic vehicle tire are not required.
Mit „unzureichend elektrisch leitfähigen Kautschukmischungen” sind Mischungen gemeint, mit denen der Reifen einen elektrischen elektrischen Widerstand von > 1 × 108 Ohm aufweist.By "insufficiently electrically conductive rubber compounds" is meant mixtures with which the tire has an electrical electrical resistance of> 1 × 10 8 ohms.
Als leitfähigen Dip kann man quasi jede Kombination aus polymerbasiertem Latex und Ruß bzw. polymerhaltigem Lösemittel und Ruß verwenden, die nach Abtrocknen von Wasser bzw. Lösemittel auf dem nichtleitenden fadenförmigen Element als Träger einen leitfähigen Film bestehend aus Polymer und Ruß hinterlässt.Virtually any combination of polymer-based latex and carbon black or polymer-containing solvent and carbon black, which leaves a conductive film consisting of polymer and carbon black after drying off water or solvent on the non-conductive filamentary element as support, can be used as the conductive dip.
Die Erfindung wird nun anhand von drei Figuren, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Dabei zeigen die:The invention will now be explained in more detail with reference to three figures, which illustrate schematic embodiments. The show:
Die
Zwischen 2 und 6 Stück der Luftabführungsfäden
Das fadenförmige Hybridelement
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- FahrzeugluftreifenVehicle tires
- 22
- Wulstbereichbead
- 33
- Wulstbereichbead
- 44
- Karkassecarcass
- 55
- Wulstkernbead
- 66
- Laufstreifentread
- 77
- Gürtelbelt
- 88th
- Karkasshochschlaga carcass
- 99
- Innenschichtinner layer
- 1010
- SeitenwandSide wall
- 1111
- Luftabführungsfaden (fadenförmiges Element)Air discharge thread (thread-like element)
- 1212
- Fadenförmiges HybridelementThread-shaped hybrid element
- 1313
- luftabführendes fadenförmiges ElementAir-releasing thread-like element
- 1414
- fadenförmiges beschichtetes Elementfiliform coated element
- 1515
- elektrisch leitfähige Beschichtungelectrically conductive coating
- 1616
- elektrisch leitfähiger Partikelelectrically conductive particles
- 1717
- Garnyarn
- 1818
- Garnyarn
- aRaR
- axiale Richtungaxial direction
- rRrR
- radiale Richtungradial direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3014268 A1 [0002] DE 3014268 A1 [0002]
- DE 102010017444 [0006] DE 102010017444 [0006]
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