DE102010037711A1

DE102010037711A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102010037711A1
Application number: DE102010037711A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Reese
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-23
Also published as: DE102010037711B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, Wulstbereichen mit Wulstkernen und aus Gummi bestehenden Wulstprofilen, die bei auf einer Felge montiertem Reifen mit dieser in Kontakt treten, ferner mit Seitenwänden, einem Gürtelpaket aus Gürtellagen und gegebenenfalls Gürtelbandagenlagen, und mit einer Karkasslage (1) mit in radialer Richtung verlaufenden, in eine Gummierung eingebetteten Festigkeitsträgern, wobei zumindest die Gummierung der Karkasslage (1) und/oder die Seitenwände aus einer elektrisch nicht leitfähigen Gummimischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 107 Ohm·cm bestehen oder eine solche aufweisen, und wobei elektrisch leitfähige Passagen mit einem spezifischen elektrischen Widerstand < 3·106 Ohm·cm eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Laufstreifen und zumindest einem elektrisch leitfähigen Bauteil oder zur Felge herstellen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrzeugluftreifens. Für eine gesicherte und dauerhafte Ladungsableitung und einfache Herstellbarkeit werden die elektrisch leitfähigen Passagen aus Streifen (2) aus zumindest einer elektrisch leitfähigen, vulkanisierten Kautschukmischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand < 3·106 Ohm·cm gebildet, welche auf der Karkasslage (1) in radialer Richtung aufliegen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, Wulstbereichen mit Wulstkernen und aus Gummi bestehenden Wulstprofilen, die bei auf einer Felge montiertem Reifen mit dieser in Kontakt treten, ferner mit Seitenwänden, einem Gürtelpaket aus Gürtellagen und gegebenenfalls Gürtelbandagenlagen, und mit einer Karkasslage mit in radialer Richtung verlaufenden, in eine Gummierung eingebetteten Festigkeitsträgern, wobei zumindest die Gummierung der Karkasslage und/oder die Seitenwände aus einer elektrisch nicht leitfähigen Gummimischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 10⁷ Ohm·cm bestehen oder eine solche aufweisen, und wobei elektrisch leitfähige Passagen mit einem spezifischen elektrischen Widerstand < 3·10⁶ Ohm·cm eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Laufstreifen und zumindest einem elektrisch leitfähigen Bauteil oder zur Felge herstellen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrzeugluftreifens.
Es ist bekannt, dass es für die Reduzierung des Rollwiderstandes von Reifen von Vorteil ist, Reifenbauteile, insbesondere den Laufstreifen, aus Kautschukmischungen mit niedriger Hysterese herzustellen. Zu den diesbezüglich eingesetzten Maßnahmen gehören insbesondere die Verwendung gering aktiver Füllstoffe, die Verwendung einer geringen Menge an aktivem Füllstoff oder der Einsatz von Kieselsäure anstelle von Ruß. Jede dieser genannten Maßnahmen hat eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes der Kautschukmischung bzw. des aus dieser Mischung hergestellten Bauteils zur Folge. Diese rollwiderstandsarm ausgelegten Reifenbauteile weisen einen derart hohen elektrischen Widerstand auf, dass sie elektrisch nicht mehr leitfähig sind. Es ist somit eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit des Reifens, welche zur Ableitung elektrischer Ladungen – als Folge der elektrostatischen Aufladung des Fahrzeuges – notwendig ist, nicht mehr gegeben.
Eine Vielzahl von Patentdokumenten befasst sich mit der Herstellung und Ausführung elektrisch leitfähiger Passagen in solchen Reifen, um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen bzw. im Reifen leitfähige Verbindungen zu elektrisch leitfähigen Komponenten des Reifens oder zur Felge zu schaffen.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2008 058 881 A1 ein Fahrzeugluftreifen bekannt, dessen Laufstreifen einen äußeren Teil – Capteil – aus einer elektrisch nicht leitfähigen Gummimischung aufweist und dessen Seitenwände aus einer elektrisch leitfähigen Gummimischung bestehen. Zwischen dem elektrisch nicht leitfähigen Laufstreifenteil und der elektrisch leitfähigen Seitenwand wird über den Reifenumfang eine elektrisch leitfähige Passage durch ein wellenförmig in Umfangsrichtung verlaufendes Element gebildet, welches ein Strang aus elektrisch leitfähigem Gummimaterial ist.
Aus der EP 1 803 589 B1 ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, bei dem elektrisch leitfähige Strecken zwischen Wulstbauteilen und dem Laufstreifen durch wendelförmig in die Seitenwandgummis eingebettete, spiralförmig um die Drehachse des Reifens verlaufende Elemente aus einer elektrisch leitfähigen Gummimischung gebildet werden.
Bei dem aus der EP 1 526 005 A2 bekannten Fahrzeugluftreifen ist ein elektrisch leitfähiger Cord vorgesehen, welcher an der äußeren Seite der Karkasslage und somit innenseitig der aus Gummi bestehenden Seitenwand verläuft und sich zwischen einem elektrisch leitfähigen Bauteil im Wulstbereich und dem radial innerhalb des Laufstreifens angeordneten ebenfalls elektrisch leitfähigen Gürtel erstreckt. Dieser Cord bildet somit eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem rollwiderstandarm ausgerüsteten Laufstreifen und der Felge. Darüber hinaus ist es bekannt, einzelne Corde in der Karkasslage durch metallische, elektrisch leitfähige Corde zu ersetzen. Derartige Corde können beim Reifenbau oder im späteren Einsatz des Reifens reißen, was die elektrische Ladungsableitung beeinträchtigen kann.
Die Reduzierung des Rollwiderstandes von Reifen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Der Einsatz von den Rollwiderstand reduzierenden Kautschukmischungen in Reifen, auch für Body-Mischungen, ist ein wichtiges Thema. So ist man zunehmend bestrebt, auch die Kautschukmischung der Seitenwand und der Karkassgummierung rollwiderstandsarm und damit in der Regel schlecht elektrisch leitend auszubilden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen bereit zu stellen, der eine gesicherte und dauerhafte Ladungsableitung gewährleistet und der einfach herstellbar ist.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die elektrisch leitfähigen Passagen aus Streifen aus zumindest einer elektrisch leitfähigen, vulkanisierten Kautschukmischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand < 3·10⁶ Ohm·cm gebildet werden, welche auf der Karkasslage in radialer Richtung aufliegen.
Die Streifen verlaufen in radialer Richtung, d. h. in Richtung der von Wulstkern zur Wulstkern verlaufenden Festigkeitsträger (Kettfäden) der Karkasslage. Diese Streifen aus einer Kautschukmischung sind flexibel und reißen daher beim Reifenbau und im Fahrbetrieb nicht; die Ladungsableitung ist dauerhaft gewährleistet. Auch eine zusätzliche Versteifung des Reifenseitenwandbereiches ist kaum zu verzeichnen, so dass die Fahreigenschaften des Reifens nicht negativ beeinflusst werden.
Über den Reifenumfang ist zumindest ein solcher Streifen auf der Karkasslage angeordnet. Zur Sicherstellung der elektrischen Ladungsableitung werden jedoch vorzugsweise 2 bis 6, insbesondere 3, Streifen aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung unter Einhaltung von gegenseitigen Abständen über den Reifenumfang angeordnet.
Es können dabei gemäß der Erfindung Streifen aus derselben Kautschukmischung verwendet werden. Es ist aber auch möglich, unterschiedliche Kautschukmischungen z. B. mit unterschiedlichen Zuschlagstoffen und unterschiedlichen Leitfähigkeiten über den Reifenumfang verteilt einzusetzen.
Die Abstände der Streifen können dabei über die gesamte Karkasslage gleich sein. Es ist aber auch möglich, dass die Abstände unterschiedlich sind.
Um eine gesicherte Ladungsableitung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Streifen aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung im Fahrzeugluftreifen zumindest radial außerhalb (oberhalb) der Karkasslage vorliegen. Es ist aber auch möglich, dass die Streifen radial außerhalb (oberhalb) und gleichzeitig radial innerhalb (unterhalb) der Karkasslage vorliegen. So ist beim Reifenbauprozess sichergestellt, dass zumindest radial außerhalb der Karkasslage diese Streifen vorliegen und die Ladungsableitung zum Laufstreifen erfolgen kann, auch wenn die Karkasslage beim Reifenbau versehentlich anders herum aufgelegt wird.
Die Streifen aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung überbrücken zumindest den Bereich zwischen Laufstreifen und zumindest einem elektrisch leitfähigen Bauteil oder der Felge. Die Streifen aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung können auf der Karkasslage aber auch von Wulstkern zu Wulstkern reichen, also den gesamten Reifen radial umspannen. Diese Ausführungsform lässt sich einfach herstellen und erfordert bei der weiteren Verarbeitung keine speziellen Überwachungen der Platzierung der Streifen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Streifen aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen vulkanisierten Kautschukmischung eine Dicke von 0,2 bis 0,5 mm und eine Breite von 1 bis 3 mm auf.
Fahrzeugluftreifen mit derartigen Streifen lassen sich z. B. einfach herstellen, indem die Streifen aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung nach dem Gummieren der Festigkeitsträger der Karkasslage auf die Karkasslage mit Hilfe eines Extruders auf gebracht werden, bevor die Karkasslage auf eine Wickeltrommel aufgelegt wird. Üblicherweise werden also zunächst die Festigkeitsträger der Karkasslage kalandriert, dann werden die Streifen aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung mit Hilfe eines Extruders aufgebracht und das gummierte Material auf Kalanderrollen zur Lagerung und zum Transport aufgewickelt. Später wird das Material abgewickelt, auf die gewünschte Breite geschnitten und überlappend angeordnet (gespliced) und erneut aufgewickelt. Dieses Material wird dann auf die Reifenaufbautrommel aufgelegt. Der Reifenaufbau erfolgt dabei in üblicher Art und Weise.
Die Erfindung soll nun anhand der 1 und der Tabelle 1 näher erläutert werden.
Die einzige 1 zeigt dabei schematisch eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Karkasslage 1, deren Gummimischung nicht elektrisch leitfähig ist (spezifischer elektrischer Widerstand > 10⁷ Ohm·cm), mit Streifen 2 aus einer elektrisch leitfähigen Kautschukmischung (spezifischen elektrischen Widerstand < 3·10⁶ Ohm·cm). Die Streifen 2 sind auf die in Karkasslage 1 mit den gummierten Festigkeitsträgern mit Hilfe eines Extruders nach dem Kalander, der die Gummierung aufbringt, aufgelegt worden. Die Streifen 2 weisen eine Dicke von 0,4 mm und eine Breite von 2,5 mm auf und verlaufen in derselben Richtung wie die Festigkeitsträger der Karkasslage. Die Karkasslage 1 wird bei der Reifenherstellung dann, wie bekannt, nach dem Schneiden und Aneinanderlegen auf die Wickeltrommel als Radialkarkasse aufgelegt. Im fertigen Reifen bilden die Streifen 2 aus der elektrisch leitfähigen Kautschukmischung elektrisch leitfähige Passagen zwischen dem Gürtelpaket und den Wulstgummiprofilen. Es wird eine sichere Ladungsableitung gewährleistet.

Tabelle 1 zeigt eine Beispielmischung für die elektrisch leitfähigen Streifen 2. Die Anteile der Mischungsbestandteile sind in phr angegeben. Die in dieser Schrift verwendete Angabe phr (parts per hundred parts of rubber by weight) ist dabei die in der Kautschukindustrie übliche Mengenangabe für Mischungsrezepturen. Die Dosierung der Gewichtsteile der einzelnen Substanzen wird dabei stets auf 100 Gewichtsteile der gesamten Masse aller in der Mischung vorhandenen Kautschuke bezogen. In der Kautschukmischung addieren sich die phr-Anteile der verschiedenen Kautschuke zu 100. Tabelle 1

Mischung für Streifen 2
Mischungsbestandteile	Anteile (phr)
Naturkautschuk	60
Polybutadien	40
Ruß N339	50
Weichmacher	7
Wachse	2
Alterungsschutzmittel	5
Stearinsäure	2
ZnO	3
Beschleuniger	0,6
Schwefel	1,5

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008058881 A1 [0004]
EP 1803589 B1 [0005]
EP 1526005 A2 [0006]

Claims

Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, Wulstbereichen mit Wulstkernen und aus Gummi bestehenden Wulstprofilen, die bei auf einer Felge montiertem Reifen mit dieser in Kontakt treten, ferner mit Seitenwänden, einem Gürtelpaket aus Gürtellagen und gegebenenfalls Gürtelbandagenlagen, und mit einer Karkasslage (1) mit in radialer Richtung verlaufenden, in eine Gummierung eingebetteten Festigkeitsträgern, wobei zumindest die Gummierung der Karkasslage (1) und/oder die Seitenwände aus einer elektrisch nicht leitfähigen Gummimischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 10⁷ Ohm·cm bestehen oder eine solche aufweisen, und wobei elektrisch leitfähige Passagen mit einem spezifischen elektrischen Widerstand < 3·10⁶ Ohm·cm eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Laufstreifen und zumindest einem elektrisch leitfähigen Bauteil oder zur Felge herstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Passagen aus Streifen (2) aus zumindest einer elektrisch leitfähigen, vulkanisierten Kautschukmischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand < 3·10⁶ Ohm·cm gebildet werden, welche auf der Karkasslage (1) in radialer Richtung aufliegen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2 bis 6, insbesondere 3, Streifen (2) aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung unter Einhaltung von gegenseitigen Abständen über den Reifenumfang angeordnet sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (2) aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen, vulkanisierten Kautschukmischung im Fahrzeugluftreifen zumindest radial außerhalb der Karkasslage (1) vorliegen.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (2) aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen, vulkanisierten Kautschukmischung im Fahrzeugluftreifen zumindest den Bereich zwischen Laufstreifen und zumindest einem elektrisch leitfähigen Bauteil oder der Felge überbrücken.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (2) aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen vulkanisierten Kautschukmischung eine Dicke von 0,2 bis 0,5 mm und eine Breite von 1 bis 3 mm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (2) aus der zumindest einen elektrisch leitfähigen Kautschukmischung nach dem Gummieren der Festigkeitsträger der Karkasslage (1) auf die Karkasslage (1) mit Hilfe eines Extruders aufgebracht werden bevor die Karkasslage (1) auf eine Wickeltrommel aufgelegt wird.