DE102012100513A1

DE102012100513A1 - Fahrzeugluftreifen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102012100513A1
Application number: DE201210100513
Authority: DE
Inventors: Frank Schröter; Jürgen Wolff; Jürgen Sommer
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer ein- oder mehrlagigen, Festigkeitsträger (2) enthaltenden Karkasse, der innenschichtfrei ausgebildet ist, wobei die radial innerste Karkasslage (1) beidseitig in Gummimischungen eingebettet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens mit einer ein- oder mehrlagigen, Festigkeitsträger (2) enthaltenden Karkasse, der innenschichtfrei ausgebildet ist, wobei die radial innerste Karkasslage (1) beidseitig in Gummimischungen eingebettet ist. Für einfache Herstellung bei hoher Luft-/Gasdichtigkeit ist die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage (1) im Wesentlichen gasundurchlässig und frei von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer ein- oder mehrlagigen, Festigkeitsträger enthaltenden Karkasse, der innenschichtfrei ausgebildet ist, wobei die radial innerste Karkasslage beidseitig in Gummimischungen eingebettet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens mit einer ein- oder mehrlagigen, Festigkeitsträger enthaltenden Karkasse, der innenschichtfrei ausgebildet ist, wobei die radial innerste Karkasslage beidseitig in Gummimischungen eingebettet ist.
Fahrzeugluftreifen werden aus vielen verschiedenen Komponenten gefertigt, wobei die unterschiedlichen Komponenten für verschiedene Eigenschaften des Reifens verantwortlich sind und diese mitbestimmen. So ist beispielsweise der Laufstreifen für die Haftung zur Straßenoberfläche verantwortlich und bestimmt das Bremsverhalten, den Rollwiderstand und den Abrieb. Die Karkasse, verstärkt durch in Gummi eingebettete Festigkeitsträger aus Textil- oder Stahlcord, muss dem erhöhten Reifeninnendruck Widerstand leisten, und um den Reifendruck stabil zu halten, ist eine hohe Dichtigkeit oder geringe Luft-/Gasdurchlässigkeit des Reifenmaterials erforderlich, die üblicherweise durch eine Innenschicht aus Butyl-/Halobutylkautschuk gewährleistet wird.
Die Reifenfertigung ist aufgrund der vielen einzelnen Komponenten aufwändig und unterliegt vielen Prozessschritten. Aus ökonomischer Sicht ist man daher bestrebt, einzelne Komponenten und/oder Prozessschritte bei der Reifenfertigung einzusparen. So sind aus der DE 602 20 215 T2 und der DE-OS 37 41 722 Fahrzeugluftreifen bekannt, die innenschichtfrei ausgebildet sind.
In der DE-OS 37 41 722 wird dabei die gesamte Karkasslage allseitig, d. h. auf beiden Seiten, durch eine einheitliche gasdichte Kautschukmischung auf der Basis eines Elastomers aus epoxidiertem Polyisopren mit wenigstens 20 mol-% Oxiran bedeckt.
In der DE 602 20 215 T2 sind die Festigkeitsträger der Karkasse beidseitig in eine Gummimischung eingebettet, wobei zumindest die zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung luftundurchlässig ist und auf einer Butylkautschukmischung mit mehr als 20 Gew.-% Butyl- und/oder Halobutylkautschuk basiert. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass die luftundurchlässigen Gummimischungen auf der Basis von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk trennende Eigenschaften aufweisen, d. h. es treten Unverträglichkeiten mit anderen Kautschukmischungen des Reifens auf, so dass z. B. kein haltbarer Lagenumschlag herstellbar ist, d. h. der Reifen lässt sich nicht fertigen bzw. fällt beim Betrieb aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen bereit zu stellen, der sich einfach herstellen lässt und beim Betrieb eine hohe Luft-/Gasdichtigkeit gewährleistet. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens zur Verfügung zu stellen.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage im Wesentlichen gasundurchlässig und frei von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk ausgebildet ist.
Ein derartiger Reifen lässt sich einfacher und kostengünstiger herstellen, da zum einen die Großanlage zur Fertigung einer separaten Innenseele als ein Halbzeug entfällt und zum anderen beim Reifenbau der erste Prozessschritt des Auflegens der Innenseele auf die Bombiertrommel entfällt. Durch die Reduzierung der Prozessschritte ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von schadhaften Reifen durch z. B. falsche Materialüberlappungen reduziert. Dadurch, dass die zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung frei von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk ausgebildet ist und damit keine trennende Wirkung hat, wird die erfindungsgemäße Reifenkonstruktion erst praktisch umsetzbar.
Bei dem Fahrzeugluftreifen kann es sich sowohl um einen PKW- als auch um einen LKW-Reifen handeln. In den Fahrzeugluftreifen können eine oder mehrere Karkasslagen vorsehen werden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugluftreifens werden die Festigkeitsträger der radial innersten Karkasslage beidseitig mit unterschiedlichen unvulkanisierten Kautschukmischungen kalandriert, wobei die im fertigen Reifen radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Kautschukmischung der radial innersten Karkasslage im Wesentlichen gasundurchlässig und frei von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk ausgebildet ist, im Anschluss wird die Lage aus den kalandrierten Festigkeitsträgern beim Aufbau des Fahrzeugluftreifens verbaut, ohne dass eine Lage für eine herkömmliche Innenschicht vorgesehen ist, und der so erzeugte Reifenrohling wird vulkanisiert.
Dieses Verfahren ist einfach durchführbar und spart die Verfahrensschritte zur Herstellung und zum Aufbau einer separaten Innenschicht.
Als Festigkeitsträger für die Karkasslage bzw. die Karkasslagen können unterschiedliche Materialien eingesetzt werden. Einsetzbar sind beispielsweise Festigkeitsträger aus Polyester, Nylon, Rayon, Aramid, Stahl oder Hybridcorde, wobei im Hinblick auf die Kosten und die Eigenschaften der Karkasse vorzugsweise Festigkeitsträger aus Polyester oder Rayon verwendet werden.
Die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage ist im Wesentlichen gasundurchlässig ausgebildet, so dass Reifenfüllgase, wie Luft, Stickstoff oder Schwefelhexafluorid, nicht oder kaum aus dem Reifeninneren entweichen. Vorzugsweise ist die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung im Wesentlichen luftundurchlässig ausgebildet, da Luft das am häufigsten verwendete und preiswerteste Reifenfüllgas ist.
Die Gasdichtigkeit der radial inneren, zum Reifeninneren gerichteten Gummimischung kann durch den Einsatz unterschiedlicher Kautschukmischungen bei der Herstellung der Karkasse erreicht werden, wobei jedoch auf die Verwendung von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk verzichtet wird. Die Gasdichtigkeit kann z. B. durch die Verwendung von speziellen Kautschuken erreicht werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Gasdichtigkeit allerdings durch das Vorhandensein von Füllstoffen mit Plättchenstruktur erreicht. Diese Füllstoffe liegen in der kalandrierten Karkasslage parallel zu den Festigkeitsträgern vor und versperren dem Gas auf mechanische Weise den Weg aus dem Reifeninneren.
Vorzugsweise enthält die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage für die Gasdichtigkeit 20 bis 70 phr Füllstoffe mit Plättchenstruktur. Mit diesen Mengen werden die besten Werte hinsichtlich der Gasdichtigkeit erreicht, ohne dass die Verarbeitbarkeit der Mischung stark beeinträchtigt wird.
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.
Es können unterschiedliche Füllstoffe mit Plättchenstruktur, wie Bentonite oder Aluminium-Plättchen, eingesetzt werden. Bevorzugt wird als Füllstoff mit Plättchenstruktur zumindest ein Kaolin eingesetzt.
Um Unverträglichkeiten zwischen den beiden Gummimischungen, in die die radial innerste Karkasslage eingebettet ist, zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn diese beiden Gummimischungen auf demselben Kautschuk oder, wenn mehrere Kautschuktypen vorhanden sind, auf denselben Kautschuken basieren. So kann eine optimale Einbettung der Festigkeitsträger der Karkasse zwischen den beiden Gummimischungen gewährleistet werden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugluftreifens können unterschiedliche Werkzeuge zum beidseitigen Versehen der Karkasslage mit unvulkanisierten Kautschukmischungen eingesetzt werden. Besonders effektiv ist das Verfahren, wenn die Festigkeitsträger der radial innersten Karkasslage mit Hilfe eines 4-Walzenkalanders beidseitig kalandriert werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird bei einem PKW-Reifen die im fertigen Reifen radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Kautschukmischung der radial innersten Karkasslage als eine 1 bis 2 mm, vorzugsweise 1 bis 1,5 mm, starke Kalanderbahn auf die Festigkeitsträger aufgebracht, um eine optimale Gasdichtigkeit zu erzielen.
Bei einem PKW-Reifen wird die im fertigen Reifen radial äußere, zum Reifenäußeren gerichtete Kautschukmischung der radial innersten Karkasslage vorzugsweise als eine 0,5 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt 0,5 bis 1,0 mm, starke Kalanderbahn auf die Festigkeitsträger aufgebracht
Bei LKW-Reifen weisen die Kalanderbahnen eine größere Stärke auf. Es ist möglich, die Festigkeitsträgerlage der Karkasse sowohl asymmetrisch, d. h. beidseitig mit unterschiedlich starken Kalanderbahnen zu versehen, als auch symmetrisch zu kalandrieren (beide Seiten werden mit gleich starken Kalanderbahnen versehen).
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, und anhand der Tabelle näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur schematisch eine beidseitig kalandrierte Karkasslage 1 für einen PKW-Reifen, bei der Festigkeitsträger 2 aus Polyester beidseitig in unvulkanisierte Kautschukmischungen eingebettet sind. Die Kautschukmischung 3, die im fertigen Reifen nach radial innen zum Reifeninneren gerichtet ist, weist eine Stärke von ca. 1,25 mm auf und ist im Wesentlichen gasundurchlässig ausgebildet, während die Kautschukmischung 4 nach radial außen weist und eine Stärke von ca. 0,75 mm aufweist. Eine derartige Karkasslage 1 wird bei der Reifenherstellung in üblicher Art und Weise verbaut, wobei durch die gasundurchlässige Ausbildung der Kautschukmischung 3 auf eine Innenschicht (Innenseele) verzichtet wird. Im Anschluss wird der Reifenrohling in üblicher Weise vulkanisiert.

In Tabelle 1 ist ein Beispiel für die Kautschukmischung 3 der im Wesentlichen gasundurchlässigen Schicht dargestellt, wobei die Kautschukmischung frei von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk ist und als Füllstoff mit Plättchenstruktur ein Kaolin für Reifenanwendungen enthält. Tabelle 1

Bestandteile	Menge
Naturkautschuk	40 phr
Styrol-Butadien-Copolymer (SSBR)	60 phr
Ruß N660	60 phr
Weichmacheröl	8 phr
Verarbeitungshilfsmittel	7 phr
Alterungsschutzmittel	4 phr
Stearinsäure	2 phr
Zinkoxid	3 phr
Kaolin	55 phr
Beschleuniger	1,3 phr
Schwefel	1,3 phr

Bezugszeichenliste

1: Karkasslage
2: Festigkeitsträger
3: radial innere Kautschukmischung
4: radial äußere Kautschukmischung

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 60220215 T2 [0003, 0005]
DE 3741722 OS [0003, 0004]

Claims

Fahrzeugluftreifen mit einer ein- oder mehrlagigen, Festigkeitsträger (2) enthaltenden Karkasse, der innenschichtfrei ausgebildet ist, wobei die radial innerste Karkasslage (1) beidseitig in Gummimischungen eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage (1) im Wesentlichen gasundurchlässig und frei von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk ausgebildet ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage (1) im Wesentlichen luftundurchlässig ausgebildet ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage (1) für die Gasdichtigkeit Füllstoffe mit Plättchenstruktur enthält.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Gummimischung der radial innersten Karkasslage (1) für die Gasdichtigkeit 20 bis 70 phr Füllstoffe mit Plättchenstruktur enthält.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff mit Plättchenstruktur zumindest ein Kaolin ist.
Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gummimischungen, in die die radial innerste Karkasslage (1) eingebettet ist, auf demselben Kautschuk bzw. auf denselben Kautschuken basieren.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens mit einer ein- oder mehrlagigen, Festigkeitsträger (2) enthaltenden Karkasse, der innenschichtfrei ausgebildet ist, wobei die radial innerste Karkasslage (1) beidseitig in Gummimischungen eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Festigkeitsträger (2) der radial innersten Karkasslage (1) beidseitig mit unterschiedlichen unvulkanisierten Kautschukmischungen (3, 4) kalandriert werden, wobei die im fertigen Reifen radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Kautschukmischung (3) der radial innersten Karkasslage (1) im Wesentlichen gasundurchlässig und frei von Butyl- und/oder Halobutylkautschuk ausgebildet ist, – im Anschluss die Lage (1) aus den kalandrierten Festigkeitsträgern (2) beim Aufbau des Fahrzeugluftreifens verbaut wird, ohne dass eine Lage für eine herkömmliche Innenschicht vorgesehen ist, – und der so erzeugte Reifenrohling vulkanisiert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (2) der radial innersten Karkasslage (1) mit Hilfe eines 4-Walzenkalanders beidseitig kalandriert werden.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im fertigen Reifen radial innere, zum Reifeninneren gerichtete Kautschukmischung (3) der radial innersten Karkasslage (1) als eine 1 bis 2 mm starke Kalanderbahn auf die Festigkeitsträger (2) aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im fertigen Reifen radial äußere, zum Reifenäußeren gerichtete Kautschukmischung (4) der radial innersten Karkasslage (1) als eine 0,5 bis 1,5 mm starke Kalanderbahn auf die Festigkeitsträger (2) aufgebracht wird.