DE102011117065A1

DE102011117065A1 - Reifen, insbesondere selbstauswuchtender Reifen, und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102011117065A1
Application number: DE102011117065A
Authority: DE
Inventors: Ramendra Nath Majumdar; Giorgio Agostini
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2012-05-10
Also published as: US8726955B2; US20120111462A1

Abstract

Es wird ein Reifen, insbesondere ein selbstauswuchtender Reifen, beschrieben, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine unvulkanisierte Reifenbaugruppe zur Benutzung bei der Herstellung des Reifens. Der Reifen hat eine Lauffläche (12), die eine Laufflächenbreite (W) aufweist und eine äußerste Schicht definiert, und umfasst erste und zweite fließfähige, mindestens teilweise depolymerisierte Gel-Vorläufermaterialien (30A, 30B), die innerhalb jeweiliger voneinander beabstandeter erster und zweiter umfangsgerichteter Bereiche (26A, 26B) enthalten sind. Der erste umfangsgerichtete Bereich (26A) ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines ersten Barriereschichtteils und eines zweiten Barriereschichtteils definiert. Der zweite umfangsgerichtete Bereich (26B) ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines dritten Barriereschichtteils und eines vierten Barriereschichtteils definiert, wobei der erste und der zweite umfangsgerichtete Bereich (26A, 26B) jeweils eine axiale Breite in einem Bereich von 5 bis 25 Prozent, bevorzugt 5 bis 15 Prozent, der Laufflächenbreite (W) aufweisen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung ist generell auf einen Reifen gerichtet, bevorzugt einen Luftreifen, und spezifischer auf einen selbstauswuchtenden Reifen oder Luftreifen, und ein Verfahren zur Herstellung eines Reifens.
Hintergrund
Reifen werden auf verschiedenene Fahrzeugen verwendet, wie etwa Personenwagen, Flugzeugen oder Industriefahrzeugen. Es ist bekannt, dass sogar ein geringer Betrag an Unwucht in einem Reifen, der an einem Fahrzeug montiert ist, unerwünschte Vibration und Lärm verursachen kann, wenn sich der Reifen auf der Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs dreht. Diese Unwucht kann auf Ungleichförmigkeiten oder Unvollkommenheiten in der Reifenradfelge oder auf Unvollkommenheiten oder Ungleichförmigkeiten in dem geformten Reifen selbst zurückzuführen sein. Eine solche Unwucht ist besonders wahrnehmbar an Reifen, die an Flugzeugfahrwerken verwendet werden, aufgrund der während des Abhebens und Landens des Flugzeugs erzielten hohen Radgeschwindigkeiten.
Eine Herangehensweise an das Eliminieren oder Reduzieren der Auswirkungen von Unwuchten in geformten Reifen war das Anbringen einzelner Gummimaterialflicken an der Reifeninnenisolierung nach dem Vulkanisieren des Reifens, in dem Versuch, jedwede Unwucht aufzuheben. Diese Herangehensweise erfordert das Ermitteln des Betrags und Standorts der Unwucht des geformten Reifens, typischerweise in einer dynamischen Prüfmaschine. Auf Basis der Ergebnisse der Unwuchtprüfung wird eine Bestimmung in Bezug auf Standort und Masse des Flickenmaterials, das erforderlich war, um die Unwucht des Reifens auszugleichen, durchgeführt. Danach wird die Innenfläche des Reifens an der geeigneten Stelle gereinigt, typischerweise unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels, und der Flicken wird unter Verwendung von Klebematerial an der gewünschten Stelle angeheftet. Üblicherweise zum Auswuchten von Reifen verwendete Gummiflicken werden generell in festen Gewichtsschritten vorgesehen, wodurch die Präzision eingeschränkt wird, mit der die Unwucht korrigiert werden kann, und es erforderlich ist, dass Benutzer ein Inventar von Flicken in verschiedenen Größen bereithalten. Alternativ können fluidische Auswuchtmaterialien an der Innenfläche des vulkanisierten Reifens angebracht werden, wobei die fluidischen Auswuchtmaterialien nach dem Anbringen viskoser werden und im Wesentlichen befestigt bleiben, wo sie an der Innenfläche angebracht worden waren, wie dies in US-7,368,024 B1 beschrieben ist. Diese Verfahren mit festem Gewicht erfordern eine Nachvulkanisationsbearbeitung.
Ein anderes konventionelles System nutzt ein frei fließendes Auswuchtmaterial, wie etwa Glykol und Fasern, in dem nicht ausgewuchteten Reifen. Das Material kann beim Montieren eines Reifens auf eine Felge oder in einen bereits montierten Reifen eingebracht werden. Der Reifen behält eine gute Auswuchtung, da das frei fließende Material, insbesondeer die das frei fließende Material bildenden winzigen einzelnen Elemente, in dem Reifen durch zentripetale Kräfte, die durch Rotation des Rads/Reifens erzeugt werden, so verteilt werden, dass das frei fließende Material eine schwere Stelle oder eine schwere Seite der Reifenbaugruppe auswuchtet. Wenn jedoch die Rotation stoppt, fließt das Material unter dem Einfluss der Schwerkraft zurück und wird der Vorgang des Wiederauswuchtens nach jedem Stopp wieder beginnen. Als solches wird in dem Fahrzeug ein gewisser Grad an Vibration gefühlt werden, bevor das Wiederauswuchten abgeschlossen ist. Weiterhin kann das frei fließende Material während Reifenreparatur oder Reifenrunderneuerung herauskommen und könnte nachgefüllt werden müssen.
Folglich besteht weiterhin ein Bedarf an einem selbstauswuchtenden Reifen und einem Verfahren zur Herstellung desselben, der bzw. das die vorgenannten Schwachpunkte und Nachteile überwindet.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft einen Reifen in Übereinstimmung mit Anspruch 1, eine unvulkanisierte Baugruppe in Übereinstimmung mit Anspruch 8 und ein Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 9.
Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein selbstauswuchtender vulkanisierter Reifen bereitgestellt, der eine vulkanisierte Lauffläche, die eine Laufflächenbreite aufweist und eine äußerste Schicht definiert, und der einen ersten und zweiten fließfähigen, teilweise depolymerisierten Gel-Vorläufer, die bevorzugt vor dem Vulkanisieren nicht fließfähig sind, beinhaltet. Die Gel-Vorläufer sind jeweils innerhalb voneinander beabstandeter erster und zweiter umfangsgerichteter Bereiche enthalten. Der erste umfangsgerichtete Bereich ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines ersten Barriereschichtteils und eines zweiten Barriereschichtteils definiert, und der zweite umfangsgerichtete Bereich ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines dritten Barriereschichtteils und eines vierten Barriereschichtteils definiert. Weiter befinden sich der erste und der zweite umfangsgerichtete Bereich bevorzugt nächst entgegengesetzten Seitenwänden des Reifens und hat jeder umfangsgerichtete Bereich eine Breite von 5 bis 25 Prozent der Laufflächenbreite. In einem Beispiel definieren der erste und der dritte Barriereschichtteil und/oder der zweite und der vierte Barriereschichtteil eine kontinuierliche Barriereschicht.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird eine unvulkanisierte Reifenbaugruppe, bevorzugt eine selbstauswuchtende Reifenbaugruppe, bereitgestellt, die eine unvulkanisierte Lauffläche beinhaltet, die eine äußerste Schicht beinhaltet, sowie und einen ersten und zweiten Gel-Vorläufer, die bevorzugt vor dem Vulkanisieren nicht fließfähig, jedoch nach dem Vulkanisieren fließfähig sind. Die Gel-Vorläufer sind jeweils in einem voneinander beabstandeten ersten und zweiten umfangsgerichteten Bereich enthalten. Der erste umfangsgerichtete Bereich ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines ersten Barriereschichtteils und eines zweiten Barriereschichtteils definiert. Der zweite umfangsgerichtete Bereich ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines dritten Barriereschichtteils und eines vierten Barriereschichtteils definiert. Weiter befinden sich der erste und der zweite umfangsgerichtete Bereich bevorzugt nächst entgegengesetzten Seitenwänden des Reifens und hat jeder umfangsgerichtete Bereich eine Breite von 5 bis 25 Prozent einer letztendlichen Laufflächenbreite. Die letztendliche Laufflächenbreite ist diejenige, die nach Vulkanisieren der unvulkanisierten Reifenbaugruppe erhalten wird. In einem Beispiel definieren der erste und der dritte Barriereschichtteil und/oder der zweite und der vierte Barriereschichtteil eine kontinuierliche Barriereschicht.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Reifens, bevorzugt eines selbstauswuchtenden Reifens, bereitgestellt, welches das Aufbauen eines voneinander beabstandeten ersten und zweiten umfangsgerichteten Bereichs unfasst, wobei jeder umfangsgerichtete Bereich einen Gel-Vorläufer enthält, sowie das Anordnen eines Karkassenteils auswärts von dem ersten und zweiten umfangsgerichteten Bereich und dann einer Lauffläche auf der Karkasse beinhaltet, um eine unvulkanisierte Reifenbaugruppe zu definieren. Der erste umfangsgerichtete Bereich ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines ersten Barriereschichtteils und eines zweiten Barriereschichtteils definiert. Der zweite umfangsgerichtete Bereich ist durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines dritten Barriereschichtteils und eines vierten Barriereschichtteils definiert. Jeder umfangsgerichtete Bereich hat bevorzugt eine Breite von 5 bis 25 Prozent einer Letztendlichen Laufflächenbreite, erhalten nach Vulkanisieren der unvulkanisierten Reifenbaugruppe. Weiter befindet sich jeder umfangsgerichtete Bereich bevorzugt nächst entgegengesetzten Seitenwänden der unvulkanisierten Reifenbaugruppe, sodass der erste und der zweite umfangsgerichtete Bereich bevorzugt um einen Abstand von 50 Prozent oder mehr der letztendlichen Laufflächenbreite voneinander beabstandet sind. In einem Beispiel definieren der erste und der dritte Barriereschichtteil und/oder der zweite und der vierte Barriereschichtteil eine kontinuierliche Barriereschicht.
Bevorzugt wird das Vulkanisieren der unvulkanisierten Reifenbaugruppe unter Bedingungen von Hitze und Druck vollzogen, sodass die Gel-Vorläufermaterialien in fließfähige, teilweise depolymerisierte Gel-Vorläufermaterialien umgewandelt werden. Dies gestattet, den vulkanisierten Reifen mit Selbstauswuchteigenschaften zu versehen.
Bevorzugt sind das erste und das zweite Vorläufermaterial in dem vorgenannten vulkanisierten Reifen, der unvulkanisierten Reifenbaugruppe oder dem Verfahren die gleichen. Sie können jedoch auch unterschiedlich sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen, zusammen mit der vorangehendeb allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der nachstehenden detaillierten Beschreibung, zur Erläuterung der Erfindung.
1 ist eine Querschnittsansicht eines selbstauswuchtenden Reifens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines selbstauswuchtenden Reifens in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines selbstauswuchtenden Reifens in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines selbstauswuchtenden Reifens in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Querschnittsansicht des selbstauswuchtenden Reifens von 1 als unvulkanisierte selbstauswuchtende Reifenbaugruppe in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ist eine Teil-Querschnittsansicht eines umfangsgerichteten Bereichs mit Gel-Vorläufer der unvulkanisierten Reifenbaugruppe von 5, die sich auf einer Reifenbauvorrichtung befindet, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung spezifischer Ausführungsformen
1 zeigt einen Luftreifen 10, der eine Fähigkeit aufweist, sich selbst auszuwuchten. Dadurch kann die Notwendigkeit, zu Reifenauswuchtzwecken einzelne Flicken aus Gummimaterial an einer innersten Lage anzubringen, eliminiert oder reduziert werden. Der Reifen 10 beinhaltet eine äußere umfangsgerichtete Gummilauffläche (oder Laufflächenteil) 12, eine tragende Karkasse, die aus Gürteln 13, 14 und Radiallagen 16, 17 ausgeführt ist, Seitenwände 18, unausdehnbare Wülste 20, eine erste Barriereschicht 22, eine zweite Barriereschicht 24, und voneinander beabstandete erste und zweite umfangsgerichtete Bereiche 26A und 26B. Die umfangsgerichteten Bereiche 26A, 26B befinden sich nächst den Seitenwänden 18 des Reifens 10 und nahe dem Schulterbereich 28 und enthalten jeweils einen ersten und zweiten fließfähigen, teilweise depolymerisierten Gel-Vorläufer 30A und 30B, auf die hierin als Auswuchtgele 30A und 30B verwiesen wird und die vor dem Vulkanisieren nicht fließfähig sind.
Die einzelnen Seitenwände 18 erstrecken sich radial einwärts von dem Schulterbereich 28, um die jeweiligen unausdehnbaren Wülste 20 mit dem Laufflächenteil 12 zu verbinden. Die tragende Karkasse wirkt als Stützstruktur für den Laufflächenteil 12 und die Seitenwände 18. Die erste Barriereschicht 22 ist einwärts von den Radiallagen 16, 17 angeordnet. Die erste Barriereschicht 22 befindet sich zusätzlich benachbart zu der zweiten Barriereschicht 24 und ist dadurch sandwichartig zwischen der zweiten Barriereschicht 24 und den Lagen 16, 17 angeordnet. Der erste und der zweite umfangsgerichtete Bereich 26A und 26B sind durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen der ersten Barriereschicht 22 und der zweiten Barriereschicht 24 definiert. Jeder umfangsgerichtete Bereich 26A, 26B kann weiter definiert sein durch miteinander in Kontakt kommende Oberflächen der ersten Barriereschicht 22 und der zweiten Barriereschicht 24, die sich axial benachbart zu dem betreffenden ersten und dem zweiten umfangsgerichteten Bereich 26A, 26B befinden. Jeder umfangsgerichtete Bereich 26A, 26B hat eine Breite von etwa 5 Prozent bis etwa 25 Prozent einer Laufflächenbreite (W).
Während die erste und zweite Barriereschicht 22, 24 in 1 jede als kontinuierliche Lagen gezeigt sind, die sich von Wulst zu Wulst erstrecken, können eine oder beide des ersten und zweiten umfangsgerichteten Bereichs 26A, 26B diskontinuierlich oder unter Verwendung von Teilen davon gebildet sein, wie in den 2–4 gezeigt. Beispielsweise kann, wie in 2 gezeigt, der erste umfangsgerichtete Bereich 26A durch einen ersten Barriereschichtteil 22A und einen zweiten Barriereschichtteil 24A gebildet sein und ist der zweite umfangsgerichtete Bereich 26B durch einen dritten Barriereschichtteil 22B und einen vierten Barriereschichtteil 24B gebildet.
Alternative Konfigurationen beinhalten eine Konfiguration von Barriereschichtteilen 22A, 22B, 24A, 24B und kontinuierlichen Barriereschichten 22, 24. Beispielsweise können, wie in 3 gezeigt, der erste und zweite umfangsgerichtete Bereich 26A, 26B durch eine erste Barriereschicht 22 gebildet sein, die eine kontinuierliche Schicht ist, in Kombination mit dem zweiten Barriereschichtteil 24A beziehungsweise dem vierten Barriereschichtteil 24B, die effektiv eine diskontinuierliche zweite Barriereschicht 24 definieren. In einem anderen Beispiel, wie in 3 gezeigt, können der erste und zweite umfangsgerichtete Bereich 26A, 26B durch die zweite Barriereschicht 24 gebildet sein, die eine kontinuierliche Schicht ist, in Kombination mit dem ersten Barriereschichtteil 22A beziehungsweise dem dritten Barriereschichtteil 22B, die effektiv eine diskontinuierliche erste Barriereschicht 22 definieren.
Die erste Barriereschicht 22 sowie der erste und zweite Barriereschichtteil 22A, 22B beinhaltet generell Materialien, die zum Hemmen des Luftdruckverlusts in Luftreifen 10 verwendet werden. In einer Ausführungsform können die erste Barriereschicht 22 und der erste und zweite Barriereschichtteil 22A, 22B eine Kautschukmischung beinhalten, die Naturkautschuk, synthetischen Kautschuk oder Kombinationen oder Gemische davon aufweist. Beispielsweise können die erste Barriereschicht 22 und der erste und zweite Barriereschichtteil 22A, 22B eine Kautschukmischung beinhalten, die einen Nicht-Butylkautschuk für allgemeine Zwecke (GPR) beinhaltet. In einem anderen Beispiel können die erste Barriereschicht 22 und der erste und zweite Barriereschichtteil 22A, 22B eine schwefelvulkanisationsmittelhaltige Halobutyl-Kautschukzusammensetzung aus einem Halobutylkautschuk, beispielsweise Chlorbutylkautschuk oder Brombutylkautschuk, beinhalten. Solche Zusammensetzungen auf Basis von Halobutylkautschuk können auch ein oder mehrere schwefelvulkanisierbare dienbasierte Elastomere, wie etwa 1,4-Polyisopren-Naturkautschuk, 1,4-Polybutadienkautschuk und Styrol-Butadienkautschuk oder Mischungen davon enthalten. In noch einem anderen Beispiel können die erste Barriereschicht 22 und der erste und zweite Barriereschichtteil 22A, 22B ein Copolymer von Isobutylen und Isopren beinhalten, das durch Einarbeiten eines Verzweigungsmittels produziert wird und eine breite Molmassenverteilung aufweist. Solche Copolymere enthalten Moleküle mit niedriger Molmasse, die generell linear sind, und die Moleküle mit hoher Molmasse, die sternförmig sind, mit linearen Teilen, die strahlenförmig von dem Verzweigungsmittel ausgehen.
Zusätzliche in der Technik bekannte Additive können auch in der Kautschukmischung der ersten Barriereschicht 22 und des ersten und zweiten Barriereschichtteils 22A, 22B vorgesehen sein, um eine erwünschte Mischung mit erwünschten physikalischen Eigenschaften bereitzustellen. Solche bekannten und gemeinsam verwendeten Additivmaterialien sind Aktivatoren, Verzögerungs- und Beschleunigungsmittel, Kautschukprozessöle, Harze einschließlich klebrigmachender Harze, Weichmacher, Fettsäuren, Zinkoxid, Wachse, Anti-Abbaumittel und Peptisatoren. Die Kautschukmischung kann auch Vulkanisationsmittel oder ein Vulkanisationssystem beinhalten, sodass die Zusammensetzung vulkanisierbar ist und durch Standard-Kautschukmischverfahren hergestellt werden kann. Wie den Fachleuten mit gewöhnlicher Fachkenntnis bekannt ist, werden die Additive und Vulkanisatoren abhängig von der beabsichtigten Verwendung der Barriereschicht 22 in herkömmlichen Mengen ausgewählt und verwendet.
Weiter können, in noch einer anderen Ausführungsform, die erste Barriereschicht 22 und der erste und zweite Barriereschichtteil 22A, 22B eine dynamisch vulkanisierte Legierung („DVA”) beinhalten, die mindestens ein technisches Harz als kontinuierliche Phase und mindestens einen teilweise vulkanisierten Kautschuk als dispergierte Phase beinhaltet. Die DVA kann durch generell miteinander Vermischen und zusammen Extrudieren des technischen Harzes und Kautschuks mit Vulkanisationsmitteln, Füllstoffen und Weichmachern hergestellt werden, unter Anwendung einer als dynamische Vulkanisation bekannten Technologie. Der Begriff „dynamische Vulkanisation” bezeichnet einen Vulkanisationsprozess, worin das technische Harz und der Kautschuk unter Hochscher- und erhöhten Temperaturbedingungen in Gegenwart eines Vulkanisationsmittels gemischt werden. Die dynamische Vulkanisation wird durch Mischen der Inhaltsstoffe auf einer Temperatur bewirkt, die auf oder über der Vulkanisationstemperatur des Kautschuks liegt, unter Verwendung von Ausrüstung wie etwa Walzwerken, Banbury-Mischern, kontinuierlichen Mischwerken, Knetmaschinen, Mischextrudern (wie etwa Doppelschneckenextrudern) oder dergleichen. Infolgedessen wird der Kautschuk gleichzeitig vernetzt und als feine Partikel, beispielsweise in Form eines Mikrogels, in dem technischen Harz dispergiert, das eine kontinuierliche Matrix bildet. Ein Merkmal der dynamisch vulkanisierten Zusammensetzung ist, dass, ungeachtet der Tatsache, dass der Kautschuk vulkanisiert ist (oder mindestens teilweise vulkanisiert), die Zusammensetzung durch herkömmliche thermoplastische Verarbeitungstechniken verarbeitet und aufbereitet werden kann, wie etwa Extrusion, Spritzguss, Pressen etc.
Das Harz (auch ein „technisches thermoplastisches Harz”, „thermoplastisches Harz” oder ein „thermoplastisches technisches Harz” genannt) kann jedes beliebige thermoplastische Polymer, Copolymer oder Mischung davon beinhalten, einschließlich eines oder mehrere der folgenden: a) Polyamidharze, wie etwa Nylon 6 (N6), Nylon 66 (N66), Nylon 46 (N46), Nylon 11 (N11), Nylon 12 (N12), Nylon 610 (N610), Nylon 612 (N612), Nylon 6/66-Copolymer (N6/66), Nylon Jun. 66, 19610 (N6/66/610), Nylon MXD6 (MXD6), Nylon 6T (N6T), Nylon 6/6T-Copolymer, Nylon 66/PP-Copolymer oder Nylon 66/PPS-Copolymer; b) Polyesterharze, wie etwa Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenisophthalat (PEI), PET/PEI-Copolymer, Polyacrylat (PAR), Polybutylennaphthalat (PBN), Flüssigkristallpolyester, Polyoxalkylendiimiddiacid/Palybutyratterephthalat-Copolymer und andere aromatische Polyester; c) Polynitrilharze, wie etwa Polyacrylnitril (PAN), Polymethacrylnitril, Acrylnitril-Styrol-Copolymere (AS), Methacrylnitril-Styrol-Copolymere oder Methyacrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymere; d) Polymethacrylatharz, wie etwa Polymethylmethacrylat, oder Polyethylacrylat; e) Polyvinylharze, wie etwa Ethylvinylacetat (EVA), Polyvinylalkohol (PVA), Vinylalkohol/Ethylen-Copolymer (EVOA), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinyl/Polyvinyliden-Copolymer oder Polyvinylidenchlorid/Methacrylat-Copolymer; f) Celluloseharze, wie etwa Celluloseacetat oder Celluloseacetatbutyrat; g) Fluorharze, wie etwa Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylfluorid (PVF), Polychlorfluorethylen (PCTFE) oder Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer (ETFE); h) Polyimidharze, wie etwa aromatische Polyimide; i) Polysulfone; j) Polyacetale; k) Polylactone; l) Polyphenylenoxid und Polyphenylensulfid; m) Styrol-Maleinsäureanhydrid; n) aromatische Polyketone; und o) Mischungen beliebiger und aller von a) bis einschließlich n) sowie Mischungen beliebiger der illustrativen oder beispielhaft dargestellten Harze innerhalb jedes von a) bis einschließlich n).
In einer Ausführungsform beinhaltet das Harz Polyamidharze und Mischungen davon, wie etwa Nylon 6, Nylon 66, Nylon 6 66-Copolymer, Nylon 11 und Nylon 12 und deren Gemische. In einer anderen Ausführungsform schließt das technische Harz Polymere von Olefinen aus, wie etwa Polyethylen und Polypropylen. In einer anderen Ausführungsform hat das Harz einen Young'schen Modul von mehr als 500 MPa und/oder einen Luftpermeationskoeffizienten von weniger als 60 × 10^–12 cc·cm/cm² sec cm Quecksilbersäule (bei 30°C). In einem Beispiel beträgt der Luftpermeationskoeffizient weniger als 25 × 10^–12 cc·cm/cm² sec cm Quecksilbersäule (bei 30°C).
Die Kautschukkomponente der DVA kann Dienkautschuke und Hydrogenate davon, halogenhaltige Kautschuke, wie etwa Copolymere, die ein hydriertes Isobutylen enthalten (z. B. bromiertes Isobutylen-p-Methylstyrol-Copolymer), Siliziumkautschuke, schwefelhaltige Kautschuke, Fluorkautschuke, Hydrinkautschuke, Acrylkautschuke, Ionomere, thermoplastische Elastomere oder Kombinationen und Gemische davon beinhalten.
In einer Ausführungsform ist die Kautschukkomponente ein halogenhaltiger Kautschuk. Der halogenhaltige Kautschuk oder halogenierte Kautschuk kann einen Kautschuk beinhalten, der mindestens etwa 0,1 Mol-% Halogen (z. B. Brom, Chlor oder Iod) aufweist. Geeignete halogenierte Kautschuke beinhalten halogeniertes Isobutylen enthaltende Kautschuke (auch als auf halogeniertem Isobutylen basierte Homopolymere oder Copolymere bezeichnet). Diese Kautschuke können als statistische Copolymere einer von C₄- bis C₇-Isomonoolefin-abgeleiteten Einheit beschrieben werden, wie etwa Isobutylen-abgeleiteten Einheit, und mindestens einer anderen polymerisierbaren Einheit. In einem Beispiel ist der halogeniertes Isobutylen enthaltende Kautschuk ein Kautschuk vom Butyltyp oder Kautschuk vom verzweigten Butyltyp, wie etwa bromierte Versionen. Nützliche ungesättigte Butylkautschuke, wie etwa Homopolymere und Copolymere von Olefinen oder Isoolefinen und andere Typen von Kautschuken, die für die Offenbarung geeignet sind, sind wohlbekannt und sind beschrieben in RUBBER TECHNOLOGY 209–581 (Maurice Morton Hrsg., Chapman & Hall 1995), THE VANDERBILT RUBBER HANDBOOK 105–122 (Robert F. Ohm Hrsg., R. T. Vanderbilt Co., Inc. 1990), und Edward Kresge und H. C. Wang in 8 KIRK-OTHMER ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY 934–955 (John Wiley & Sons, Inc., 4. Aufl. 1993). In einem Beispiel ist der halogenhaltige Kautschuk ein halogeniertes Isobutylen-p-Methylstyrol-Isopren-Copolymer oder ein halogeniertes Poly(Isobutylen-Co-p-Methylstyrol)-Polymer, welches ein bromiertes Polymer ist, das generell 0,1 bis 5 Gew.-% Brommethylgruppen enthält.
In einer Ausführungsform hat der Kautschuk einen Young'schen Modul von mehr als 500 MPa und/oder einen Luftpermeationskoeffizienten von weniger als 60 × 10^–12 cc·cm/cm² sec cm Quecksilbersäule (bei 30°C). In einem Beispiel beträgt der Luftpermeationskoeffizient weniger als 25 × 10^–12 cc·cm/cm² sec cm Quecksilbersäule (bei 30°C).
In einer Ausführungsform sind sowohl die Kautschukkomponente als auch das technische Harz in einer Menge von mindestens 10 Gew.-% vorhanden, auf Basis des Gesamtgewichts der Kautschukrezeptur; und beträgt die Gesamtmenge der Kautschukkomponente und des technischen Harzes nicht weniger als 30 Gew.-%, auf Basis des Gesamtgewichts der Kautschukrezeptur.
Die DVA kann auch eine oder mehrere Füllstoffkomponenten beinhalten, die Calciumcarbonat, Ton, Glimmer, Silika und Silikate, Talk, Titandioxid, Stärke und andere organische Füllstoffe, wie etwa Holzmehl, und Carbon Block beinhalten können. In einem Beispiel ist der Füllstoff von etwa 20 Gew.-% bis zu etwa 50 Gew.-% der gesamten DVA-Zusammensetzung vorhanden.
Es können auch zusätzliche, in der Technik bekannte Additive in der DVA vorgesehen sein, um eine erwünschte Mischung mit erwünschten physikalischen Eigenschaften bereitzustellen. Solche bekannten und gemeinsam verwendeten Additivmaterialien sind Aktivatoren, Verzögerungs- und Beschleunigungsmittel, Kautschukprozessöle, Harze einschließlich klebrigmachender Harze, Weichmacher, Fettsäuren, Zinkoxid, Wachse, Anti-Abbaumittel, Ozonschutzmittel und Peptisatoren. Wie den Fachleuten mit gewöhnlicher Fachkenntnis bekannt ist, werden die Additive und Vulkanisatoren abhängig von der beabsichtigten Verwendung der DVA in herkömmlichen Mengen ausgewählt und verwendet.
Geeignete DVAs sowie Verfahren zur Herstellung von DVAs in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind offenbart in US 2008/0314491 A1 ; US 2008/0314492 A1 und US 2009/015184 A1 . Weitere Beispiele finden sich in US 6,359,071 B1 , US 6,376,598 B1 , US 6,843,292 B1 , US 6,861,470 B1 und US 6,538,066 B1 , JP 2006/315339 A1 und WO 2006/121140 A1 .
Spezifisch in Bezug auf den dynamischen Vulkanisationsprozess selbst beinhaltet der Prozess das gleichzeitige Mischen und Vulkanisieren oder Vernetzen mindestens der einen vulkanisierbaren Kautschukkomponente in einer Zusammensetzung, die weiter mindestens das eine technische Harz umfasst, das nicht vulkanisierbar ist, unter Verwendung eines oder mehrerer Vulkanisations- oder Aushärtemittel für die vulkanisierbare Komponente. Geeignete Vulkanisationsmittel oder Vulkanisatoren für den dynamischen Vulkanisationsprozess beinhalten beispielsweise ZnO, CaO, MgO, Al₂O₃, CrO₃, FeO, Fe₂O₃ und NiO, die in Zusammenwirken mit einem entsprechenden Metallstearatkomplex (z. B. den Stearatsalzen von Zn, Ca, Mg und Al) oder mit Stearinsäure und entweder einer Schwefelverbindung oder einer Alkylperoxidverbindung verwendet werden können. Optional können Beschleunigungsmittel zugesetzt werden. Peroxidvulkanisatoren sind zu meiden, wenn das bzw. die technischen Harz(e) so ausgewählt sind, dass Peroxid veranlassen würde, dass diese Harze sich vernetzen, wodurch sich eine übermäßig vulkanisierte, nicht-thermoplastische Zusammensetzung ergeben würde.
Der dynamische Vulkanisationsprozess wird auf Bedingungen vollzogen, um die Kautschukkomponente mindestens teilweise zu vulkanisieren. Um dies zu erreichen, können das technische Harz, die Kautschukkomponente und andere optionale Polymere sowie das Vulkanisationssystem auf einer Temperatur miteinander vermischt werden, die ausreicht, das Harz zu erweichen. Der Mischvorgang kann fortgesetzt werden, bis das gewünschte Niveau von Vulkanisation oder Vernetzung abgeschlossen ist. In einer Ausführungsform kann die Kautschukkomponente in Gegenwart eines Teils oder der Gesamtheit des technischen Harzes dynamisch vulkanisiert werden. Gleichermaßen ist es nicht notwendig, die Gesamtheit der Füllstoffe und des Öls, falls verwendet, vor der dynamischen Vulkanisationsstufe zuzusetzen. Gewisse Inhaltsstoffe, wie etwa Stabilisatoren und Prozesshilfsmittel, können effizienter funktionieren, wenn sie nach dem Vulkanisieren zugesetzt werden. Erhitzen und Mastizieren auf Vulkanisationstemperaturen sind generell adäquat zur Vollendung der Vulkanisation in 0,5 bis 10 Minuten. Die Vulkanisationszeit kann durch Erhöhen der Vulkanisationstemperatur reduziert werden. Ein geeigneter Bereich von Vulkanisationstemperaturen ist typischerweise etwa ab dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes bis zu etwa 300°C, beispielsweise.
Die resultierende DVA ist fertig zur Verwendung als die erste Barriereschicht 22 oder erster und/oder zweiter Barriereschichtteil 22A, 22B. Zu diesem Zweck kann das „Material” durch Kalandern oder Extrudieren des DVA-Materials zu einem Platten- oder Folienmaterial mit einer Dicke von 0,1 mm bis 1 mm und Schneiden des Plattenmaterials zu Streifen geeigneter Breite und Länge zur Anwendung als Innenisolierung in einem Reifen bestimmter Größe oder bestimmten Typs hergestellt werden. Die erste Barriereschicht 22 kann auch als röhrenförmige Schicht bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform, in Personenwagen, kann die erste Barriereschicht 22 und/oder der erste und/oder zweite Barriereschichtteil 22A, 22B eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweisen, während für Lastkraftwagenreifen die Dicke beispielsweise 0,2 mm bis 1 mm betragen kann. Ein geeigneter Typ von DVA-Folie zur Verwendung als die erste Barriereschicht 22 und/oder den ersten und/oder zweiten Barriereschichtteil 22A, 22B ist Exxcore^TM, das von ExxonMobil aus Houston, Texas, bezogen wurde.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die zweite Barriereschicht 24, oder der erste und/oder zweite Barriereschichtteil bzw. Barriereschichtteile 24A, 24B, radial einwärts von der ersten Barriereschicht 22 oder dem ersten und/oder zweiten Barriereschichtteil 22A, 22B angeordnet und muss nicht unbedingt die innerste Schicht des Reifens 10 sein. Als solches können gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die zweite Barriereschicht 24 und der erste und/oder zweite Barriereschichtteil 24A, 24B generell Materialien enthalten, die dazu verwendet werden, Druckluftverlust in Luftreifen 10 zu hemmen, wie die vorangehend zur Verwendung in der ersten Barriereschicht 22 und dem ersten und zweiten Barriereschichtteil bzw. Barriereschichtteilen 22A, 22B beschriebenen. Somit kann gemäß einer Ausführungsform die zweite Barriereschicht 24 und der erste und/oder zweite Barriereschichtteil bzw. Barriereschichtteile 24A, 24B eine DVA beinhalten, die eine kontinuierliche thermoplastische Polymerphase aufweist, die eine Dispersion mindestens eines teilweise vulkanisierten Kautschuks als dispergierte Phase enthält, insbesondere vulkanisierten Kautschuk mit niedriger Ungesättigtheit. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die zweite Barriereschicht 24 und der erste und/oder zweite Barriereschichtteil 24A, 24B die innerste Schicht.
Wenn die zweite Barriereschicht 24 oder der erste und/oder zweite Barriereschichtteil bzw. Barriereschichtteile 24A, 24B eine mangelnde Fähigkeit demonstriert, an der ersten Barriereschicht 22 oder dem ersten und/oder zweiten Barriereschichtteil bzw. Barriereschichtteilen 22A, 22B zu haften, können an einer oder beiden der Oberflächen davon eine Haftschicht hinzugefügt werden, um die vulkanisierte Haftung der Barriereschicht an anderen Reifenlagen zu verbessern. Es ist anzumerken, dass, falls gewünscht, eine oder beide Oberflächen der ersten Barriereschicht 22 oder des ersten und/oder zweiten Barriereschichtteils bzw. Barriereschichtteile 22A, 22B ebenfalls eine Haftschicht aufweisen können. Die Haftschicht kann von klebriger Natur sein und eine adäquate Aufbauklebkraft aufweisen. Alternativ kann die Haftschicht nichtklebrig sein, sodass die Haftschicht keine extensive Aufbauklebkraft aufweist, insbesondere bei Zimmertemperatur (z. B. 23°C). Die Haftschicht hilft beim Anheften der zweiten Barriereschicht 24 an der ersten Barriereschicht 22 durch Wärmeaktivierung der Haftschicht während des Vulkanisierens der Reifenbaugruppe auf einer erhöhten Temperatur.
Geeignete Haftschichtmaterialien sowie Verfahren zur Herstellung einer beispielhaften DVA-Innenisolierung mit einer Haftschicht in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in US 2008/0314491 A1 ; US 2008/0314492 A1 und US 2009/015841 A1 offenbart. Beispielhafte Klebstoffe können ein Kolophonium-basiertes Harz beinhalten; ein Terpen-basiertes Harz; ein Rohbenzin-Harz; ein Cumarin-Inden-Harz; ein Styrol-basiertes Harz; ein Alkylphenol-Harz; ein Harz vom Polyesterpolyol/Isocyanat-Typ; ein Harz vom Acrylsäureester-Copolymer/organischen Peroxid-Typ; ein Resorcinol-Formaldehyd-Latex(RFL)-Harz; ein verstärktes Polyurethanklebstoff(RPU)-Harz; oder Kombinationen davon. Das Klebstoffmaterial kann weiter ein reaktives Additiv enthalten, das fähig ist, mit der polymeren Folie und/oder ihrer benachbarten Reifenschicht zu reagieren. Das reaktive Additiv kann eine oder mehrere reaktive funktionelle Gruppen beinhalten, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, Hydroxyl und Isocyanat. Der Klebstoff kann auf eine oder beide Seiten der polymeren Folie aufgetragen werden. Der Klebstoff kann auf jede herkömmliche Weise aufgetragen werden, wie etwa Sprühbeschichtung, Tauchbeschichtung oder Extrusionsbeschichtung. Die Dicke der Klebstoffmaterialbeschichtung kann im Bereich von 2,5 Mikron bis 250 Mikron liegen. Solche Klebstoffschichten können daher in dieser Beschreibung als „Barriere-Bonding”-Schicht bezeichnet werden, dadurch, dass sie das Bonden der zweiten Barriereschicht 24 an die erste Barriereschicht 22 fördert, was das Formen der ersten und zweiten umfangsgerichteten Bereiche 26A, 26B, wie in 1 gezeigt, erleichtert.
Die Auswuchtgele 30A, 30B definieren, vor dem Vulkanisieren des Reifens, nicht fließfähige Gel-Vorläufer 70A und 70B, wie in 5 gezeigt. Solche Gel-Vorläufer 70A und 70B sind ähnlich denen einer herkömmlichen Kautschukzusammensetzung verarbeitbar und können geeigneterweise unter Anwendung von Standard-Reifenbautechniken als kautschukartige Lage in einen Reifen eingebaut werden. Die Gel-Vorläufer 70A, 70B können generell jedes in der Technik bekannte nicht-fließende oder feste Material beinhalten, das unter Vulkanisationsbedingungen fließfähig wird, z. B. über thermischen Zerfall oder teilweise Depolymerisation. In einem Beispiel sind die Vorläufer 70A, 70B selbsttragend und beinhalten eine nicht fließende oder nicht flüssige Zusammensetzung, die weder gel-artig noch im Wesentlichen klebrig ist. In Bezug auf selbsttragend sollte die Zusammensetzung der Gel-Vorläufer 70A, 70B während des Reifenbauvorgangs im Wesentlichen ihre Form behalten, z. B. als dünne Platte, Stab, Halbkreis oder Barren. Die Gel-Vorläufer 70A, 70B können so geformt sein, dass sie den Betrag des zwischen der ersten Barriereschicht 22 und der zweiten Barriereschicht 24 eingeschlossenen Luftraums minimieren, etwa als Halbkreis.
In einem Beispiel ist der Vorläufer eine nicht fließende oder nicht flüssige Polyurethanzusammensetzung, die weder gel-artig noch im Wesentlichen klebrig ist. In einem anderen Beispiel kann die Polyurethan-Gel-Vorlauferzusammensetzung eine vernetzte Dichte von etwa 0,160 aufweisen. Die vernetzte Dichte kann unter Anwendung von Festzustand-NMR-Techniken bestimmt werden. Ein nicht einschränkendes Beispiel einer Polyurethanzusammensetzung, die zur Anwendung als die Gel-Vorläufer 70A, 70B geeignet ist, ist eine Methylendiphenyl-4,4'-diisocyanat(MDI)- und Poly(alkylenoxid)glykol-basierte Zusammensetzung, die von Novex aus Wadsworth, Ohio, zu beziehen ist. Es ist anzumerken, dass andere Urethanrezepturen, die für den Gel-Vorläufer verwendet werden können, durch Personen mit gewöhnlicher Kenntnis in der Technik aus bekannten Chemietechniken leicht herzustellen sind.
Die Polyurethanzusammensetzungen zur Verwendung als die Gel-Vorläufer 70A, 70B können weiter eine oder mehrere zusätzliche Komponenten beinhalten, wie etwa Verstärkungsfüllstoff, z. B. Carbon Black, Silika, Kohlenstaub, Fasern, Mikrokügelchen, Prozessöl usw. Es sollte einer Person mit gewöhnlicher Kenntnis in der Technik verständlich sein, dass zusätzliche Komponenten in dem Gel-Vorläufer inbegriffen sein können, wie gewünscht, wie etwa Anti-Abbaumittel, Beschleunigungsmittel, usw., in herkömmlichen Mengen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Gel-Vorläufer 70A, 70B eine thermisch zerlegbare Butylkautschukzusammensetzung sein. Geeignete Kautschukzusammensetzungen auf Butylkautschukbasis sind in US 6,962,181 B1 und US 2009/0084483 A1 offenbart.
Der Gel-Vorläufer auf Butylkautschukbasis kann ein Peroxid und eine Dispersion darin eines partikelförmigen vorvulkanisierten Kautschuks, ausgewählt aus einem harz-vulkanisierten Butylkautschuk, beinhalten. In einem Beispiel, basiert auf Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile besagten Butylkautschuks, kann die Kautschukzusammensetzung auf Butylkautschukbasis ein Copolymer von Isobutylen und Isopren beinhalten, wobei das Copolymer 0,5 bis 5 von Isopren abgeleitete Einheiten und entsprechend 95 Gewichtsprozent bis 99,5 Gewichtsprozent von Isobutylen abgeleitete Einheiten enthält. Der Butylkautschuk, der eingesetzt werden kann, kann typischerweise eine zahlenmittlere Molmasse beispielsweise im Bereich von 200.000 bis 500.000 aufweisen.
Die Butylkautschukzusammensetzung weist generell weiter eine ausreichende Menge von Organoperoxid auf, um den Butylkautschuk zu veranlassen, teilweise zu depolymerisieren, üblicherweise in einem Bereich von 0,5 bis 20 ThK des aktiven Organoperoxids, etwas abhängig von der Dauer und Temperatur des Reifenvulkanisationsvorgangs und dem gewünschten Depolymerisationsgrad. Beispielsweise kann eine Butylkautschukzusammensetzung mit 6 bis 14 ThK aktiven Organoperoxids von 130°C bis 180°C für eine Dauer von 15 bis 35 Minuten vulkanisiert werden, um das Auswuchtgel 30 bereitzustellen.
Es können verschiedene Organoperoxide verwendet werden, wie etwa diejenigen, die bei hohen Temperaturen, das heißt, über 100°C, aktiv werden (z. B. freie Radikale generieren). Solche Organoperoxide werden hierin als aktive Peroxide bezeichnet. Beispiele für solche Organoperoxide sind beispielsweise Tertbutylperbenzoat und Dialkylperoxide mit den gleichen oder verschiedenen Radikalen, wie etwa Dialkylbenzolperoxide und Alkyl-Prä-Ester. In einem Beispiel enthält das aktive Peroxid zwei Peroxidgruppen. In einem anderen Beispiel sind die Peroxidgruppen an einer tertiären Butylgruppe befestigt. Der Basisanteil, woran die zwei Peroxidgruppen angehängt sind, kann aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Radikale sein. Einige repräsentative Beispiele solcher aktiver Organoperoxide sind beispielsweise 2,5-Bis(t-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan; 1,1-Di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan; 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyn-3; p-Chlorbenzylperoxid; 2,4-Dichlorbenzylperoxid; 2,2-Bis-(t-butylperoxy)butan; Di-t-butylperoxid; Benzylperoxid; 2,5-Bis(t-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan, Dicumylperoxid; und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan Andere geeignete aktive Peroxide finden sich in P. R. Dluzneski, „Peroxide vulcanization of elastomers", Rubber Chemistry and Technology, Bd. 74, 451 (2001).
Das Peroxid kann der Butylkautschukzusammensetzung in reiner Form (100 Prozent aktives Peroxid) oder auf einem inerten, frei fließenden mineralischen Träger zugesetzt werden. Silikonöl ist ein häufig zu diesem Zweck genutzter inerter mineralischer Träger. Eine solche Trägerzusammensetzung, die etwa 35 Gewichtsprozent bis 60 Gewichtsprozent aktiven Bestandteil (Peroxid) enthält, kann eingesetzt werden. Beispielsweise können 40 Gewichtsprozent Dicumylperoxid auf einem inerten Träger als das Peroxidmittel in der Butylkautschukzusammensetzungsschicht eingesetzt werden.
Die Kautschukzusammensetzung auf Butylkautschukbasis kann weiter partikelförmige Füllstoffe, wie etwa Carbon Block, Fasern, und/oder hohle Glas-Mikrokügelchen beinhalten. Es versteht sich auch, dass in dieser Zusammensetzung andere bekannte Füllstoffe und/oder Verstärkungsmittel, wie etwa Silika und Calciumcarbonat, für einen Teil des Carbon Blacks ersetzt werden können. Die Füllstoffe helfen beim Modulieren der Viskosität des Auswuchtgels 30 nach der teilweisen Depolymerisation des Gel-Vorläufers auf Butylkautschukbasis.

In einem Beispiel beinhaltet die Zusammensetzung auf Butylkautschukbasis die in Tabelle 1 aufgeführten Inhaltsstoffe. Tabelle 1: Gel-Vorläuferzusammensetzung auf Butylkautschukbasis

Komponente	Stufe	Menge (ThK)
Nicht-produktiv 1 (NP1)
Butylkautschuk	NP1	100,00
Mittleres Prozessöl	NP1	3,00
Silika	NP1	20,00
Ton	NP1	10,00
Titandioxid	NP1	2,00
Mattierungsmittel	NP1	0,5
Total		135,5
Produktiv 1 (P1)
Peroxid¹ (40%)	P1	12,00
Total		147,50

¹Link-Cup^® NBV40C, erhältlich von GEO Specialty Chemicals aus Gibbstown, NJ, USA; chemische Bezeichnung: n-Butyl-4,4-di(tert-butylperoxy)valerat, 40% geträgert auf Calciumcarbonat.

Die verschiedenen Komponenten des Gel-Vorläufers 70A, 70B können, vor dem Bauen des Reifens 10, unter Verwendung herkömmlicher Gummimischausrüstung, spezieller eines Innengummimischers, miteinander gemischt werden. Beispielsweise weisen in den Gel-Vorläufern 70A, 70B verwendete Butylkautschuk- und Polyurethanzusammensetzungen generell eine ausreichende Viskosität auf, d. h. sind nicht frei fließend, und weisen genug Klebrigkeit auf, um die Einarbeitung in einen unvulkanisierten Reifen zu ermöglichen, ohne im Wesentlichen von Standard-Reifenbautechniken abzuweichen und ohne die Verwendung komplizierter, kostspieliger Reifenbauausrüstung.
Wenn das Material dies zulässt, können die Gel-Vorläufer 70A, 70B vor dem Aufbauen des Reifens 10 zu Plattenmaterial geformt werden, das in Streifen geschnitten und dann während des Reifenaufbauvorgangs auf angemessene Weise auf einem Reifenbaugerät, wie etwa einer Reifenbautrommel, positioniert werden kann. Alternativ können die Gel-Vorläufer 70A, 70B während des Reifenbauvorgangs mit einem Handextruder direkt auf die zweite Barriereschicht 24 extrudiert werden. Der Reifenbauvorgang wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Die Reifengürtel 13, 14 und Radiallagen 16, 17 können generell die herkömmlich bei der Herstellung von Reifenkarkassen in Luftreifen 10 verwendeten sein. Die übrigen Reifenbauteile, z. B. Reifenlauffläche 12, Seitenwände 18 und Verstärkungswülste 20, können auch generell aus den herkömmlich in der Technik bekannten ausgewählt werden. Die Reifenkarkasse, Reifenlauffläche 12 und Wülste 20 und deren Herstellungsverfahren sind den Fachleuten in der Technik wohlbekannt.
Wie am deutlichsten in 5 gezeigt, kann der Luftreifen von 1 durch Einbau der Gel-Vorläufer 70A, 70B in eine unvulkanisierte selbstauswuchtende Reifenbaugruppe 10A unter Anwendung herkömmlicher Reifenbautechniken hergestellt werden. Spezifischer, wie in 6 gezeigt, wird die zweite Barriereschicht 24 zuerst auf der Reifenbautrommel 60 angeordnet oder positioniert, etwa, indem sie darum herumgewickelt wird, wobei der Rest der unvulkanisierten selbstauswuchtenden Reifenbaugruppe 10A anschließend darauf gebaut wird. Die Reifenbautrommel kann modifiziert sein, um einen Raum zur Unterbringung der generellen Form und/oder Größe (nicht gezeigt) des Gel-Vorläufers (z. B. 70A, 70B) unterzubringen. Die Dicke der zweiten Barriereschicht 24 kann in der unvulkanisierten selbstauswuchtenden Reifenbaugruppe 10A variieren. Generell kann sich die Dicke auf 0,05 cm bis 0,5 cm belaufen.
Unter fortgesetzter Referenz auf die 5 und 6 werden die Gel-Vorläufer 70A, 70B auf der zweiten Barriereschicht 24 positioniert. Die Gel-Vorläufer 70A, 70B können vor dem Bauen des Reifens unter Verwendung herkömmlicher Ausrüstung, wie etwa eines Kalanders, Extruders oder gleich welcher Kombination davon, zu einem Streifen oder einer Schicht geformt werden. Alternativ können die Gel-Vorläufer 70A, 70B während des Reifenbauvorgangs geformt/gebildet werden. Beispielsweise können die Gel-Vorläufer 70A, 70B mit einem Handextruder direkt in Form eines Halbkreises auf die zweite Barriereschicht 24 extrudiert werden. Die Breite des Streifens oder der Schicht von Gel-Vorläufern 70A, 70B kann auf der letztendlichen Laufflächenbreite W des vulkanisierten Reifens 10 basiert sein. Beispielsweise kann der Gel-Vorläufer eine Breite von 5 Prozent bis 25 Prozent, von 7 Prozent bis 23 Prozent oder von 10 Prozent bis 20 Prozent der letztendlichen Laufflächenbreite W aufweisen. Alternativ kann die Breite auf einer Breite des Gürtels 14 basiert sein, welche typischerweise 90–95 Prozent der Laufflächenbreite (W) beträgt.
Die Dicke der Gel-Vorläufer 70A, 70B ist von verschiedenen Erwägungen abhängig, wie etwa der Menge an Auswuchtgelen 30A, 30B, die letztendlich in dem vulkanisierten Reifen 10 gewünscht wird, und der Form und/oder der Breite des Streifens von Gel-Vorläufern 70A, 70B. Als solches kann die Dicke des Gel-Vorläuferstreifens in der unvulkanisierten selbstauswuchtenden Reifenbaugruppe 10A variieren. Generell kann die Dicke sich von 0,08 cm bis auf 2,67 cm belaufen. Bei Personenwagen können die Gel-Vorläufer 70A, 70B eine Dicke von etwa 0,32 cm aufweisen, während die Gel-Vorläufer 70A, 70B für Lastkraftwagenreifen eine Dicke von etwa 0,76 cm aufweisen können.
Der Gel-Vorläufer befindet sich generell im Schulterbereich 28 der unvulkanisierten selbstauswuchtenden Reifenbaugruppe 10A. Gemäß einer Ausführungsform befinden sich der erste und zweite Gel-Vorläufer 70A, 70B im Schulterbereich 28, nächst der Stelle, wo die entgegengesetzten Seitenwände in dem vulkanisierten Reifen 10 angeordnet sein werden, und voneinander beabstandet, wodurch eine Lücke im zentralen Teil der Lauffläche belassen wird. Beispielsweise können der erste und der zweite Gel-Vorläufer 70A, 70B um einen Abstand gleich 50 Prozent, 60 Prozent, 70 Prozent, 80 Prozent oder mehr der Laufflächenbreite W voneinander beabstandet sein.
Schließlich ist die Barriereschicht 22 auswärts von den Gel-Vorläufern 70A, 70B gelegen oder angeordnet, gefolgt von den Radiallagen 16 und 17, Gürteln 13 und 14, und dann der Reifenlauffläche 12, die auf dem Gürtel 13 positioniert ist, wodurch die unvulkanisierte selbstauswuchtende Reifenbaugruppe 10A definiert wird.
Nach dem Zusammenfügen der unvulkanisierten selbstauswuchtenden Reifenbaugruppe 10A wird die Baugruppe 10A unter Anwendung eines normalen Reifenvulkanisationszyklus geformt und vulkanisiert. Während des Vulkanisierens wird die Zusammensetzung der Gel-Vorläufer 70A, 70B in fließfähige gel-artige, teilweise depolymerisierte Gel-Vorläufer oder Auswuchtgele 30A, 30B umgewandelt, zusammen mit einer geringen Menge gasförmigen Nebenprodukts, wodurch der Luftreifen 10 mit Selbstauswuchteigenschaften versehen wird.
Generell kann die Baugruppe 10A über einen breiten Temperaturbereich vulkanisiert werden. Beispielsweise können Personenwagenreifen auf einer Temperatur vulkanisiert werden, die sich von 130°C bis auf 170°C beläuft, und Lastkraftwagenreifen könnten auf einer Temperatur vulkanisiert werden, die sich von 150°C bis auf 180°C beläuft. Somit kann sich eine Vulkanisationstemperatur beispielsweise von 130°C bis auf 180°C belaufen, und für einen gewünschten Zeitraum. Beispielsweise kann eine unvulkanisierte selbstauswuchtende Reifenbaugruppe 10A in einem geeigneten Formwerkzeug auf einer Temperatur in einem Bereich von 150°C bis 175°C für einen ausreichenden Zeitraum vulkanisiert werden, um den Butylkautschuk teilweise zu depolymerisieren oder beispielsweise nicht fließendes Polyurethan, das weder gel-artig noch fließfähig ist, thermisch zu zerlegen, wodurch ein eingebautes Auswuchtgel gebildet wird, das dem vulkanisierten Reifen 10 Selbstauswuchteigenschaften verleiht. Zusätzlich heftet sich die zweite Barriereschicht 24 während des Vulkanisationsprozesses an die Barriereschicht 22, mit Ausnahme des durch die Gel-Vorläufer 70A, 70B eingenommenen Bereichs, wodurch mittels gegenüberliegender, nicht miteinander in Kontakt kommender Oberflächen der ersten Barriereschicht 22 und der zweiten Barriereschicht 24 voneinander beabstandete erste und zweite umfangsgerichtete Bereiche 26A, 26B gebildet werden.
Somit wird nach dem Vulkanisieren der selbstauswuchtende Reifen 10 bereitgestellt. Bei Rotation des Reifens 10 um eine zentrale Achse können die jetzt fließfähigen Auswuchtgele 30A, 30B durch Zentrifugalkräfte beeinflusst werden, um die Masse des fließfähigen Auswuchtgels 30A, 30B überall in den umfangsgerichteten Bereichen 26A, 26B umzuverteilen, um einen ausgewuchteten Reifen bereitzustellen. In Bezug auf „fließfähig” sollten die Auswuchtgele 30A, 30B fähig sein, unter einer Zentrifugalkraft zu fließen, die vorliegt, wenn der Reifen rotiert. Gemäß einer Ausführungsform fließen die Auswuchtgele 30A, 30B jedoch nicht unter der schieren Schwerkraft, d. h. sie können thixotrop sein.
Beispiele von Teststücken der unvulkanisierten Reifenbaugruppe 10A mit Gel-Vorläufern 70A, 70B in Übereinstimmung mit der detaillierten Beschreibung werden nun nachstehend offenbart.
BEISPIELE
Beispiele 1–5
Ein unvulkanisiertes Haft-Teststück wurde aus einer Halobutyl-Barriereschicht hergestellt, welche eine Kautschukrezeptur mit 80 Teilen bromiertem Butylkautschuk, 20 Teilen Naturkautschuk, 62,5 ThK Carbon Black, 5 ThK Zinkoxid, 18 ThK Prozessöl und 1,7 ThK Beschleunigungs-mitteln/Vulkanisationsmitteln und Antioxidantien/Verarbeitungshilfsmitteln beinhaltete. Fünf verschiedene Streifen von Gel-Vorläufern wurden Seite an Seite auf das unvulkanisierte Teststück 6'' mal 6'' angerollt und mit einem 6'' mal 6'' mal 0,011'' großen Stück Exxcore^TM DVA-Innenisolierung bedeckt, wobei die Haftseite den Gel-Vorläufern zugewendet war. Beispiel 1 war ein ¼'' × 3'' × 0,125'' großer Streifen aus Polyurethan mit einer Vernetzungsdichte von 0,16 (Novex, Inc.); und die Beispiele 2–5 waren ¼'' × 3''-Streifen einer Butylmischung mit einer Dicke von 0,03'', 0,06'', 0,09'' beziehungsweise 0,12''. Für die Beispiele 2–5 wurden 100 Teile Butylkautschuk-Gel-Vorläufer, gemischt mit einer Peroxidbeladung von 12 ThK, hergestellt, wobei der Butyl-Gel-Vorläufer ein 5% G' von 0,244 MPa aufwies. Ein Teststück von 1'' mal 1'' entspricht einem Teststück von 2,54 cm mal 2,54 cm.
Das Teststück wurde 30 Minuten lang bei 150°C und 100 psi (1 psi = 6895 Pa) vulkanisiert, wobei die Balgseite die Exxcore^TM-DVA berührte. Nach dem Vulkanisieren befand sich jeder Streifen von Gel-Vorläufer innerhalb von Bereichen gegenüberliegender, nicht miteinander in Kontakt befindlicher Oberflächen des Haft-Teststücks und der Exxcore^TM DVA-Innenisolierung und konnte von einem Ende zu einem anderen gequetscht werden. Die einzelnen fließfähigen Streifen waren aufgrund der starken Bindung des Exxcore^TM DVA (Haftseite) zu dem Strebler-Stück gut voneinander getrennt. Ein Test des Polyurethangels enthüllte einen verringerten Vernetzungsgrad, produziert durch die Vulkanisationsbedingungen, von einer anfänglichen Vernetzungsdichte von 0,160 auf 0,126, was eine Verringerung von etwa 21% darstellt. Ein Test der Butylgele enthüllte eine Verringerung im G', verursacht durch die Vulkanisationsbedingungen, von einem anfänglichen G' von 0,244 MPa bis auf 0,015 MPa. Alle Dicken der Butylkautschuk-Gel-Vorläufer (Beispiele 2–5) wurden nach Vulkanisation frei fließend.
Beispiele 6–10
Das obengenannte Experiment wurde erneut durchgeführt, außer das die Exxcore^TM DVA durch eine andere Lage einer Halobutyl-Barriereschicht ersetzt wurde. Ein Stück von 6'' mal 6'' × 0,030'' der Halobutyl-Barriereschicht wurde ohne Verwendung eines Klebstoffs oben auf den Gel-Vorläufern plaziert.
Das Teststück wurde 30 Minuten lang bei 150°C und 100 psi (1 psi = 6895 Pa) vulkanisiert. Nach dem Vulkanisieren befand sich jeder Streifen von Gel-Vorläufern innerhalb eines Bereichs gegenüberliegender, nicht miteinander in Kontakt befindlicher Oberflächen des Haft-Teststücks und der Halobutyl-Barriereschicht und konnte von einem Ende zu einem anderen gequetscht werden. Wiederum waren die einzelnen fließfähigen Streifen aufgrund der starken Bindung der Halobutyl-Barriereschicht zu dem Haft-Teststück gut voneinander getrennt. Gleichartig zu den Beispielen 2–5 wurden die Beispiele 4–10 jedes nach Vulkanisation frei fließend.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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Claims

Reifen, insbesondere selbstauswuchtender Reifen, wobei der Reifen eine Lauffläche (12) mit einer Laufflächenbreite (W) und einer äußersten Schicht aufweist, und wobei der Reifen erste und zweite fließfähige, mindestens teilweise depolymerisierte Gel-Vorläufermaterialien (30A, 30B) aufweist, die innerhalb jeweiliger voneinander beabstandeter erster und zweiter umfangsgerichteter Bereiche (26A, 26B) vorgesehen sind, wobei der erste umfangsgerichtete Bereich (26A) durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines ersten Barriereschichtteils und eines zweiten Barriereschichtteils definiert ist, wobei der zweite umfangsgerichtete Bereich (26B) durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines dritten Barriereschichtteils und eines vierten Barriereschichtteils definiert ist, und wobei der erste und der zweite umfangsgerichtete Bereich (26A, 26B) jeweils eine axiale Breite in einem Bereich von 5 bis 25 Prozent, insbesondere 5 bis 15 Prozent, der Laufflächenbreite (W) aufweisen.
Reifen nach Anspruch 1, wobei die mindestens teilweise depolymerisierten Gel-Vorläufermaterialien Materialien sind, die vor einer Vulkanisation des Reifens nicht fließfähig sind.
Reifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der erste und zweite umfangsgerichtete Bereich (26A, 26B) jeweils in der Nähe der jeweiligen, sich gegenüberliegenden Seitenwand (18) des Reifens (10) befinden.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der erste und der dritte Barriereschichtteil eine kontinuierliche Barriereschicht definiert, und/oder wobei der zweite und der vierte Barriereschichtteil eine kontinuierliche Barriereschicht definiert.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei mindestens eines der Gel-Vorläufermaterialien eine Kautschukzusammensetzung auf Butylkautschukbasis, eine Zusammensetzung auf Polyurethanbasis oder eine Kombination davon beinhaltet.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei mindestens ein Teil des ersten und des dritten Barriereschichtteils und/oder mindestens ein Teil des zweiten und des vierten Barriereschichtteils eine Kontaktfläche benachbart zu dem jeweiligen ersten und dem zweiten umfangsgerichteten Bereich definiert, und wobei die Kontaktfläche von mindestens einem des ersten Barriereschicht-, des zweiten Barriereschicht-, des dritten Barriereschicht- und/oder des vierten Barriereschichtteils eine Haftschicht beinhaltet.
Reifen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei jeder umfangsgerichtete Bereich (26A, 26B) eine Breite in einem Bereich von 10 Prozent bis 20 Prozent der Laufflächenbreite (W) aufweist, und/oder wobei der erste und zweite umfangsgerichtete Bereich (26a, 26B) in einem Abstand von 40%, insbesondere mindestens 50 Prozent oder mehr oder in einem Bereich von 50% bis 70%, der Laufflächenbreite (W) voneinander beabstandet sind.
Unvulkanisierte Reifenbaugruppe, insbesondere unvulkanisierte selbstauswuchtende Reifenbaugruppe, umfassend eine unvulkanisierte Lauffläche, die eine äußere Schicht aufweist, und ein erstes und ein zweites Gel-Vorläufermaterial, die jeweils vor dem Vulkanisieren nicht fließfähig jedoch nach dem Vulkanisieren fließfähig sind, wobei die Gel-Vorläufermaterialien jeweils innerhalb voneinander beabstandeter erster und zweiter umfangsgerichteter Bereiche (26a, 26b) vorgesehen sind, wobei der erste umfangsgerichtete Bereich (26A) durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines ersten Barriereschichtteils und eines zweiten Barriereschichtteils definiert ist, wobei der zweite umfangsgerichtete Bereich (26B) durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines dritten Barriereschichtteils und eines vierten Barriereschichtteils definiert ist, und wobei der erste und der zweite umfangsgerichtete Bereich (26A, 26B) jeder eine axiale Breite in einem Bereich von 5 bis 25 Prozent, insbesondere 5 bis 15 Prozent, einer nach Vulkanisieren der unvulkanisierten Reifenbaugruppe erhaltenen Laufflachenbreite aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Reifens, insbesondere eines selbstauswuchtenden Reifens, wobei das Verfahren umfasst: Aufbauen voneinander beabstandeter erster und zweiter umfangsgerichteter Bereiche (26A, 26B), wobei jeder umfangsgerichtete Bereich ein Gel-Vorläufermaterial enthält, wobei der erste umfangsgerichtete Bereich (26A) durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines ersten Barriereschichtteils und eines zweiten Barriereschichtteils definiert ist, und wobei der zweite umfangsgerichtete Bereich (26B) durch gegenüberliegende, nicht miteinander in Kontakt befindliche Oberflächen eines dritten Barriereschichtteils und eines vierten Barriereschichtteils definiert ist; Auswärts von dem ersten und dem zweiten umfangsgerichteten Bereich (26A, 26B) Anordnen eines Karkassenteils und einer Lauffläche (12) auf dem Karkassenteil, um eine unvulkanisierte Reifenbaugruppe zu erhalten; und Vulkanisieren der unvulkanisierten Reifenbaugruppe.