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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, einer Innenschicht, einer Karkasse und einer Seitenwand, wobei die Kautschukmischungen der Innenschicht, der Karkasse und der Seitenwand einen spezifischen elektrischen Widerstand > 107 Ohm/cm aufweisen und wobei die Karkasse in radialer Richtung verlaufende Festigkeitsträger aufweist.
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Um elektrostatische Aufladungen an Fahrzeugen zu vermeiden, erfolgt bei herkömmlichen Fahrzeugluftreifen die Ladungsableitung über Rußnetzwerke der einzelnen Reifenmischungen von der Felge zur Straßenoberfläche. Im Fall von Reifen mit Vollsilikalaufstreifenmischungen erfolgt de Ladungsableitung über Rimstrip-, Seitenwand- und Laufstreifenbasemischung mit Carbon-Center-Beam, einer Ausbuchtung der rußhaltigen Laufstreifenbasemischung durch die Laufstreifencapmischung bis zur mit der Fahrbahn in Berührung kommenden Reifenoberfläche.
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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. Es hat sich auch herausgestellt, dass diese Maßnahmen auch in sogenannten Bodymischungen, insbesondere der Seitenwandmischung und/oder der Karkassgummierungsmischung und/oder der Innenschichtmischung erheblich zur Rollwiderstandsreduzierung beitragen können. 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.
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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.
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Ist die elektrische Leitfähigkeit der Seitenwand für eine gesicherte Ladungsableitung nicht mehr ausreichend, wird z. B. in der
EP 1 803 589 B1 vorgeschlagen, bei dem Reifen 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 auszubilden.
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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 oder zusätzliche elektrisch leitfähige Fäden auf der Karkasse vorzusehen. Derartige Corde oder Fäden können beim Reifenbau oder im späteren Einsatz des Reifens reißen, was die elektrische Ladungsableitung beeinträchtigen kann. Zusätzliche Corde oder Fäden verteuern außerdem den Produktionsprozess.
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Der Bereich der Seitenwand kann auch durch eine mit einer elektrisch leitfähigen Mischung kalandrierte Rayon- oder Polyester-Karkasse überbrückt werden. Um den Rollwiderstand von Fahrzeugluftreifen zu senken, ist es jedoch von Vorteil, wenn auch die Karkassgummierungsmischung und die Innenschichtmischung rollwiderstandsarm und damit in der Regel nicht ausreichend elektrisch leitfähig ausgebildet sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen mit rollwiderstandsarm ausgebildeten Seitenwand-, Karkass- und Innenschichtmischungen bereit zu stellen, der eine gesicherte und dauerhafte Ladungsableitung gewährleistet und der einfach herstellbar ist.
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Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass zumindest ein Teil der Festigkeitsträger der Karkasse Fasern aus Cupro enthält.
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Cupro, auch Kupferkunstseide genannt, ist eine Kunstseide aus Regeneratcellulose, die mit dem Cuoxamverfahren (Kupferoxidammoniakverfahren) hergestellt wird. Cupro zeichnet sich durch antistatische Eigenschaften aus und sorgt für eine gesicherte und dauerhafte Ableitung von elektrischer Ladung. Es basiert nicht auf Erdöl. Es wird in der
US 7,275,572 für umweltfreundliche Reifen anstelle von synthetischen Fasern vorgeschlagen.
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Cupro kann dabei anstelle der sonst üblichen Festigkeitsträger in der Karkasse eingesetzt werden und ist in seinem Dehn- und Haftverhalten ähnlich den anderen in der Karkasse üblicherweise verwendeten Festigkeitsträgern, so dass seine Verwendung kaum prozesstechnische Anpassungen erfordert. Die chemische Nähe zu anderen üblichen Festigkeitstägermaterialien, wie Rayon oder Lyocell begünstigt den Komplett- bzw. Teilaustausch unter Beibehaltung der sonstigen Eigenschaften. Durch den Einsatz von Cupro werden die sonstigen Reifeneigenschaften nicht negativ beeinflusst.
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In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Cupro enthaltenden Festigkeitsträger der Karkasse Multifilamentgarne, wobei die in der Karkasse gewünschten Eigenschaften durch die Produktionsparameter eingestellt werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die Multifilamentgarne eine Feinheit von 250 bis 5000 dtex und eine Verdrehung von 100 bis 600 t/m auf. Derartige Multifilamentgarne lassen sich einfach herstellen und bieten optimale Eigenschaften in der Karkasse.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Cupro enthaltenden Festigkeitsträger Corde aus zumindest zwei miteinander endverdrehten Multifilamentgarnen, wobei die einzelnen Multifilamentgarne eine Feinheit von jeweils 250 bis 5000 dtex und eine Vorverdrehung von 100 bis 600 t/m aufweisen und mit einer Verdrehung von 100 bis 600 t/m endverdreht sind. Cupro findet so eine analoge Anwendung wie Rayon in der Karkasse.
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Um eine ausreichende Ladungsableitung im Reifen zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in der Karkasse zumindest 5% der in radialer Richtung verlaufenden Festigkeitsträger Multifilamentgarne oder Corde aus Cupro sind. Die Multifilamentgarne oder Corde bestehen dann vollständig aus Cupro und liegen in der Karkasse neben den üblichen Kettfäden aus z. B. Rayon oder Lyocell in der Gewebelage vor.
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Bei dem in der Karkasse eingesetzten Multifilamentgarn oder Cord können alle Fasern aus Cupro bestehen. Es ist aber auch möglich, dass die Multifilamentgarne oder Corde Hybridgarne bzw. Hybridcorde sind, bei denen nur ein Teil der Fasern (Filamente) Cuprofasern sind. Die anderen Fasern bestehen aus anderen Festigkeitsträgermaterialien. Der Anteil an Cuprofasern sollte für eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit zumindest 5 Gew.-% am Hybridgarn oder am Hybridcord betragen.
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Als andere Festigkeitsträgermaterialien, die in den Hybridgarnen oder -corden zum Einsatz kommen können, zählen vorzugsweise Fasern aus Polyester (z. B. PET oder PEN), Polyamid (z. B. PA 6.6, PA 6, PA 10.10), Aramid, Polyketon (z. B. Arselon®) oder Chemiefasern aus natürlichen Polymeren oder Naturfasern
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Besonders bevorzugt ist jedoch der Einsatz von Chemiefasern aus natürlichen Polymeren, wie Rayon oder Lyocell oder Polyamid 10.10, oder Naturfasern. Das gesamte Hybridgarn bzw. der gesamte Hybridcord ist dann aus Materialien hergestellt, die nicht auf Erdöl basieren, und kann durch geeignete Materialauswahl der Garne definiert in seinen Eigenschaften eingestellt sein.
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Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nun näher erläutert werden.
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Ein Fahrzeugluftreifen weist eine Karkasse auf, die aus parallel und in radialer Richtung verlaufenden Hybridgarnen oder -corden aufgebaut ist. Die Hybridgarne oder -corde können nun wie folgt aufgebaut sein:
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Variante A: Hybridgarn
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Ein mit 100 bis 600 t/m verdrehtes Multifilamentgarn enthält neben textilen Filamenten aus Chemiefasern aus natürlichen Polymeren, wie Rayon oder Lyocell oder Polyamid 10.10, oder Naturfasern zumindest 5 Gew.-% Cuprofilamente
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Variante B: Hybridcord mit Hybridgarn
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Mindestens zwei mit 100 bis 600 t/m vorverdrehte Multifilamentgarne mit jeweils einer Feinheit von 250 bis 5000 dtex sind mit einer Endverdrehung von 100 bis 600 t/m zu einem Cord verdreht. Die Garne können dabei aus unterschiedlichen textilen Materialien bestehen Mindestens eines der Garne enthält jedoch Cuprofilamente in einer derartigen Menge, dass der Gewichtsanteil der Cuprofilamente am Gesamtcord bei mindestens 5 Gew.-% liegt.
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Variante C: Hybridcord aus Garnen jeweils einer Festigkeitsträgerart
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Mindestens ein mit 100 bis 600 t/m vorverdrehtes Multifilamentgarn aus Chemiefasern aus natürlichen Polymeren, wie Rayon oder Lyocell oder Polyamid 10.10, oder Naturfasern mit einer Feinheit von 250 bis 5000 dtex wird mit einem Cupromultifilamentgarn (Vorverdrehung 100 bis 600 t/m, Feinheit 250 bis 5000 dtex) mit 100 bis 600 t/m zur einem Hybridcord verzwirnt, wobei der Gewichtsanteil der Cuprofilamente am Gesamtcord bei mindestens 5 Gew.-% liegt.
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Fahrzeugluftreifen mit derartigen Festigkeitsträgern in der Karkasse weisen eine gute und gesicherte Ladungsableitung auf, auch wenn die Mischungen für die Seitenwand, die Karkassgummierung und die Innenschicht keine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen. Sie lassen sich einfach und nach herkömmlichen Verfahren herstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1803589 B1 [0005]
- EP 1526005 A2 [0006]
- US 7275572 [0010]