DE102011001899A1

DE102011001899A1 - Festigkeitsträger zur Verwendung in einem Elastomerprodukt, vorzugsweise in einem Fahrzeugluftreifen und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102011001899A1
Application number: DE201110001899
Authority: DE
Inventors: Carole Justine; Jörn Krüger
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Festigkeitsträger zur Verwendung in einem Elastomerprodukt, vorzugsweise in einem Fahrzeugluftreifen und ein Verfahren zur Herstellung dieses Festigkeitsträgers. Der Festigkeitsträger (4) zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eine Oberfläche aus zwei Bereichen (5, 6) unterschiedlicher Eigenschaften aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich (5) adhäsiv gestaltet ist, während der zweite Oberflächenbereich (6) elektrisch leitfähig gestaltet ist und dass der erste und der zweite Oberflächenbereich (5, 6) entlang der Längsachse des Festigkeitsträgers (4) durchgehend angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Festigkeitsträger zur Verwendung in einem Elastomerprodukt, vorzugsweise in einem Fahrzeugluftreifen und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Es ist hinreichend bekannt, dass Festigkeitsträger in Elastomerprodukten, beispielsweise Fahrzeugluftreifen, vielfach eingesetzt werden.
Fahrzeugluftreifen werden aus unterschiedlichen Kautschuklagen hergestellt und anschließend vulkanisiert, um die unterschiedlichen Lagen durch Vernetzungsreaktionen in einen gummielastischen Körper zu überführen. Einigen Kautschuklagen kommen tragende Eigenschaften zu. Diese Kautschuklagen weisen Festigkeitsträger auf, die zumeist parallel zueinander in dieser Lage in Kautschuk eingebettet angeordnet sind. Die Karkasse ist eine Festigkeitsträger aufweisende Kautschuklage.
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. Die Karkasse weist bevorzugt Korde aus. Rayon oder PET auf, die elektrisch nicht leitfähig sind.
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 Kopfbereich (direkt oder über weitere Bauteile) 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.
Die Reifenentwicklung geht beständig dahin, den Rollwiderstand des Reifens zu senken. Ein Ansatz, den Rollwiderstand zu senken, ist der Einsatz rollwiderstandsarmer Kautschukmischungen. Diese werden bevorzugt als sogenannte „Body-Mischungen” im Seitenwandbereich, für die Innenschicht und/oder für die Karkasse eingesetzt. Die Hysterese dieser rollwiderstandsarmen Mischungen lässt sich 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. Die geforderte elektrische Leitfähigkeit des Gesamtreifens zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung – die bisher durch die entsprechend elektrisch leitfähigen Ruß-Kautschukmischungen geleitet wurde – kann nicht mehr sicher gestellt werden.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es beispielsweise aus der EP 1 526 005 A2 und aus der EP 1 621 365 A1 1 bei rollwiderstandsoptimierten und unzureichend elektrisch leitfähigen Bodymischungen bekannt, leitfähige Korde in die üblicherweise kordfreie bzw. von fadenförmigen Elementen freie Seitenwand eines Reifens einzubringen, wobei die leitfähigen Korde zumindest vom Wulstbereich bis zum Gürtel geführt sind und mit elektrisch leitfähigen Kautschukmischungen des Wulstbereiches und des Kopfbereiches (wie Laufstreifen, Gürtel) die zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung erforderliche Leitfähigkeit von Laufstreifen zur Felge sicherstellen. Nachteilig ist jedoch, dass diese leitfähigen Korde bzw. fadenförmigen Elemente zusätzlich in den Reifen eingebracht werden müssen. Dieses ist in der Herstellung und in Bezug auf die Reifenkonstruktion aufwendig und teuer.
Es ist aus der bisher unveröffentlichten DE-A-10 2010 017 444 der Anmelderin bekannt, auf die Karkasslage aufzulegende Luftabführungsfäden durch einen elektrisch leitfähigen Überzug elektrisch leitfähig zu gestalten. Nachteilig ist jedoch, dass diese elektrisch leitfähig gestalteten Luftabführungsfäden rissempfindlich sind und daher schwer zu produzieren und schwer prozesstechnisch zu verarbeiten sind.
Es ist ebenfalls bekannt, einen Festigkeitsträger durch einen Ruß-dip elektrisch leitfähig zu gestalten. Zur guten Kautschukanbindung muss dieser anschließend mit einem Adhäsions-dip überzogen werden, wobei der direkte Kontakt des elektrisch leitfähigen dies mit der einbettenden Kautschukmischung verloren ist und die elektrische Leitfähigkeit nachteilig beeinflusst ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festigkeitsträger zur Verwendung in Elastomerprodukten, vorzugsweise in Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, der neben seiner elektrischen Leitfähigkeit eine gute Kautschukhaftung aufweist sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe in Bezug auf den Festigkeitsträger gemäß dem Oberbegriff und dem kennzeichnenden Merkmal von Anspruch 1 dadurch, dass der Festigkeitsträger eine Oberfläche aus zwei Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich adhäsiv gestaltet ist, während der zweite Oberflächenbereich elektrisch leitfähig gestaltet ist und dass der erste und der zweite Oberflächenbereich entlang der Längsachse des Festigkeitsträgers durchgehend angeordnet sind.
Erfindungsgemäß sind durch den direkten Kontakt der beiden Oberflächenbereiche zur umgebenden Kautschukmischung sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit als auch eine gute Haftung des Festigkeitsträgers an den Kautschuk sichergestellt. Dadurch, dass beide Bereiche ununterbrochen über die gesamte Länge des Festigkeitsträgers erstreckt sind, ist eine durchgehende elektrische Leitung als auch eine durchgehende gute Haftung ermöglicht. Dabei können die unterschiedlichen Bereiche gradlinig oder wendelförmig entlang der Längsachse des Festigkeitsträgers angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Elastomerprodukt ein Fahrzeugluftreifen mit einer Innenschicht, mit einer Karkasse und mit einer Seitenwand ist, wobei die Innenschicht, die Kautschukmischungen der Karkasse und der Seitenwand zur Rollwiderstandssenkung des Fahrzeugluftreifens rußarm ausgelegt sind, so dass diese einen elektrischen Widerstand > 1 × 10⁸ Ohm aufweisen und wobei der Festigkeitsträger ein Karkass-Festigkeitsträger ist. Es ist ein Fahrzeugluftreifen bereitgestellt, der durch den Einsatz rußarmer Kautschukmischungen im Body-Bereich in seinem Rollwiderstand verbessert ist, der die elektrische Ladung über den Body-Bereich sicher ableiten kann, der aber dennoch in der Herstellung und seiner Konstruktion einfach und kostengünstig ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Oberflächenbereich durch einen Adhäsionsdip, vorzugsweise einen RFL-dip, adhäsiv ausgestaltet ist, um die Haftung zum Gummi sicherzustellen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Oberflächenbereich durch einen elektrisch leitfähigen dip, vorzugsweise einen Carbon-dip oder durch einen elektrisch leitfähigen Festigkeitsträger elektrisch leitfähig ausgestaltet ist.
Gelöst wird die Aufgabe in Bezug auf die Herstellung eines vorgenannten Festigkeitsträgers mit einem Verfahren mit den folgenden Schritten:

– Verdrehung wenigstens zweier Garne miteinander, wobei das erste Garn ein elektrisch leitfähiges Garn ist und wobei das zweite Garn ein Schutzgarn ist;
– Unterziehung der miteinander verdrehten Garne einem Adhäsions-dip;
– Unterziehung der beiden verdrehten Garne einem Heißverstreckungsprozess, bei dem das Schutzgarn entfernt wird.

Somit dient das Schutzgarn dazu, entlang der Längsachse des Festigkeitsträgers des elektrisch leitfähigen Garnes bestimmte Oberflächenbereiche vor Überdeckung mit dem Adhäsions-dip zu schützen. Nach der Entfernung des Schutzgarnes weisen diejenigen Bereiche eine elektrisch leitfähige Oberfläche auf, auf denen zuvor das Schutzgarn auflag bzw. unmittelbar in Berührung war.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Schutzgarn ein Polylaktidgarn ist, welches während des Heißverstreckungsprozesses entfernbar ist.
Der erfindungsgemäße Festigkeitsträger kann ein Garn oder ein Kord beliebiger Konstruktion sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen, welche schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Dabei zeigt die
1a zwei miteinander verdrehte Garne, von denen das erste Garn elektrisch leitfähig gestaltet ist und von denen das zweite Garn ein Schutzgarn ist;
1b den erfindungsgemäßen Festigkeitsträger mit zwei Oberflächenbereichen unterschiedlicher Eigenschaften.
Die 1a zeigt einen Festigkeitsträger 1 aus zwei miteinander verdrehten Garnen 2, 3 als Ausgangsprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Festigkeitsträgers 4. Das erste Garn 2 ist elektrisch leitfähig gestaltet, das zweite Garn 3 ist ein Schutzgarn aus Polylaktid. Im Verlauf des Herstellverfahrens unterzieht man die miteinander verdrehten Garne 2, 3 einem Adhäsions-dip und in einem weiteren Schritt entfernt man in einem Heißverstreckungsprozess das Schutzgarn 3, so dass ein erfindungsgemäßer Festigkeitsträger 4 als Endprodukt verbleibt, vergl 1b.
Der erfindungsgemäße Festigkeitsträger 4 der 1b wird vorzugsweise in einem durch den Einsatz von rußarmen Kautschukmischungen im Bodybereich rollwiderstandsoptimierten Fahrzeugluftreifen eingesetzt. Der Festigkeitsträger 4 weist eine Oberfläche aus zwei Bereichen 5, 6 unterschiedlicher Eigenschaften auf. Der erste Oberflächenbereich 5 ist adhäsiv gestaltet, während der zweite Oberflächenbereich 6 elektrisch leitfähig gestaltet ist. Der erste und der zweite Oberflächenbereich 5, 6 sind wendelförmig entlang der Längsachse des Festigkeitsträgers durchgehend angeordnet. Der Festigkeitsträger 4 ist üblicherweise linienförmig längserstreckt und hier in der 1b zum besseren Verständnis seiner Herstellung wellenförmig dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Festigkeitsträger (Ausgangsprodukt)
2: Erstes Garn
3: Zweites Garn
4: Festigkeitsträger (Endprodukt)
5: Adhäsiver Oberflächenbereich
6: Elektrisch leitfähiger Oberflächenbereich

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

EP 1526005 A2 [0007]
EP 1621365 A1 [0007]
DE 102010017444 A [0008]

Claims

Festigkeitsträger (4) zur Verwendung in einem Elastomerprodukt, vorzugsweise in einem Fahrzeugluftreifen, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger (4) eine Oberfläche aus zwei Bereichen (5, 6) unterschiedlicher Eigenschaften aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich (5) adhäsiv gestaltet ist, während der zweite Oberflächenbereich (6) elektrisch leitfähig gestaltet ist und dass der erste und der zweite Oberflächenbereich (5, 6) entlang der Längsachse des Festigkeitsträgers (4) durchgehend angeordnet sind.
Festigkeitsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerprodukt ein Fahrzeugluftreifen mit einer Innenschicht, mit einer Karkasse und mit einer Seitenwand ist, wobei die Innenschicht, die Kautschukmischungen der Karkasse und der Seitenwand zur Rollwiderstandssenkung des Fahrzeugluftreifens rußarm ausgelegt sind, so dass diese einen elektrischen Widerstand > 1 × 10⁸ Ohm aufweisen und wobei der Festigkeitsträger (4) ein Karkass-Festigkeitsträger ist.
Festigkeitsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oberflächenbereich (5) durch einen Adhäsionsdip, vorzugsweise einen RFL-dip, adhäsiv ausgestaltet ist.
Festigkeitsträger nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenbereich (6) durch einen elektrisch leitfähigen dip oder durch einen elektrisch leitfähigen Festigkeitsträger elektrisch leitfähig ausgestaltet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Festigkeitsträgers (4) gemäß den Ansprüchen 1–4 mit den folgenden Schritten: – Verdrehung wenigstens zweier Garne (2, 3) miteinander, wobei das erste Garn (2) ein elektrisch leitfähiges Garn ist und wobei das zweite Garn (3) ein Schutzgarn ist, – Unterziehung der miteinander verdrehten Garne (2, 3) einem Adhäsions-dip, – Unterziehung der beiden verdrehten Garne (2, 3) einem Heißverstreckungsprozess, bei dem das Schutzgarn (3) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgarn (3) ein Polylaktidgarn ist.