DE102013103945A1

DE102013103945A1 - Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102013103945A1
Application number: DE102013103945.6A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hallmann; Alberto Sabor; Petra Lüderitz
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2014-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit Cap/Base-Aufbau, wobei die Base aus zwei voneinander verschiedenen Kautschukmischungen A und B besteht. Die Kautschukmischung A und die Kautschukmischung B der Base des Fahrzeugluftreifens sind in wenigstens zwei radial übereinanderliegen Schichten angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit Cap/Base-Aufbau, wobei die Base aus zwei voneinander verschiedenen Kautschukmischungen A und B besteht.
Es ist bekannt, dass Fahrzeugluftreifen zur Optimierung im Zielkonflikt Rollwiderstand versus Abriebverhalten einen zweigeteilten Laufstreifen aufweisen, der aus einem radial äußeren, mit der Fahrbahn in Berührung kommenden Teil und einem radial inneren Teil aufgebaut ist. In der Fachwelt wird der radial äußere Teil als „Cap“ und der radial innere Teil des Laufstreifens als „Base“ bezeichnet.
Während die Kautschukmischung der Cap derart ausgelegt ist, dass bei Kontakt mit der Fahrbahn ein möglichst geringer Materialabtrag erfolgt, ist die Kautschukmischung der Base üblicherweise auf einen möglichst geringen Wärmeaufbau ausgelegt. Eines der bekannten Mittel, um den Wärmeaufbau einer Kautschukmischung zu reduzieren ist die Verringerung des Füllgrades durch Füllstoffe wie Ruß und/oder Kieselsäure. Es ist jedoch bekannt, dass sehr weiche Kautschukmischungen in der Base eine höhere Riss-Anfälligkeit durch z.B. während des Fahrbetriebes bis zur Base eindringende Steine zeigen. Das Einreißen der Base kann in der Folge dazu führen, dass weitere Fremdkörper in den Reifen gelangen und somit innere Bauteile beschädigen können, was u.a. zu Korrosion der im Reifen befindlichen Festigkeitsträger aus Stahl führen kann. Ferner können Risse im Profilgrund von Fahrzeugluftreifen, in der Fachwelt auch als „groove cracks“ bezeichnet, bis zur Base hervordringen. Auch hier ist eine möglichst rissbeständige Base vorteilhaft, um weiterführende Schäden und Ausfälle des Reifens, wie z.B. Schulterabrisse zu vermeiden. In der Base von Fahrzeugluftreifen besteht daher ein Zielkonflikt zwischen Rollwiderstandsverhalten und Reißeigenschaften. Auch die Abriebeigenschaften der Base-Mischung, insbesondere im Bereich der Gürtelkanten, sind für die Haltbarkeit von Fahrzeugluftreifen relevant. Zudem beeinflusst die Base eines Fahrzeugluftreifens dessen Handling-Verhalten. Eine füllstoffarme und damit üblicherweise relativ weiche Kautschukmischung in der Base führt zu einem schlechten Handling-Verhalten.
Es ist im Stand der Technik bekannt, einem Teil dieser genannten Zielkonflikte in der Base von Fahrzeugluftreifen mit einer Konstruktion zu begegnen, bei der die Base verschiedene Bereiche aus voneinander verschiedenen Kautschukmischungen aufweist. So beschreiben z.B. die DE 19850766 A1 , DE 102006012536 A1 , US 2012/0285590 A1 und die WO 2012/119844 A1 einen Fahrzeugluftreifen mit einem Cap/Base-Aufbau, bei dem die Base in axialer Richtung aus unterschiedlichen Abschnitten besteht, wobei die Base in den seitlichen Schulterbereichen eine andere Kautschukmischung aufweist, als in dem mittleren über dem Gürtel angeordneten Bereich. Diesen Schriften ist gemein, dass mit der genannten Konstruktion der Wärmeaufbau verringert bzw. das Rollwiderstandsverhalten verbessert werden soll. Gleichzeitig sollen die Gürtelhaltbarkeit und/oder das Handling-Verhalten verbessert werden bzw. nicht verschlechtert werden. Der Konflikt zwischen dem Wärmeaufbau, und damit dem Rollwiderstandsverhalten, und den Reißeigenschaften im Hinblick auf die eingangs genannten Herausforderungen, wird in den genannten Schriften nicht betrachtet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugluftreifen mit einem Cap/Base-Aufbau, wobei die Base aus zwei voneinander verschiedenen Kautschukmischungen A und B besteht, bereitzustellen, bei dem die Base auf einem höheren Niveau hinsichtlich des Zielkonfliktes Rollwiderstand vs. Reißeigenschaften liegt, ohne dass der Fahrzeugluftreifen Nachteile in den sonstigen Reifeneigenschaften, wie Abrieb und/oder Handling-Verhalten zeigt.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Kautschukmischung A und die Kautschukmischung B der Base des Fahrzeugluftreifens eingangs genannter Art in wenigstens zwei radial übereinanderliegen Schichten angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße Kombination von zwei verschiedenen Kautschukmischungen A und B, die in wenigstens zwei Schichten radial übereinander angeordnet sind, wird der Zielkonflikt aus Rollwiderstandsverhalten und Reißeigenschaften in der Base überraschenderweise auf einem höheren Niveau gelöst. Unter „voneinander verschiedenen Kautschukmischungen A und B“ ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung zu verstehen, dass die Kautschukmischung A eine andere Zusammensetzung hinsichtlich der Bestandteile aufweist als die Kautschukmischung B. Es ist zudem bevorzugt, wenn sich die Kautschukmischungen auch in ihren physikalischen Eigenschaften, insbesondere den Rückprallelastizitäten, unterscheiden.
Unter Base wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung, wie oben beschrieben, der Teil des Laufstreifens von Fahrzeugluftreifen mit Cap/Base-Aufbau verstanden, der nicht mit der Fahrbahn in Berührung kommt. Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen kann zudem eine im Stand der Technik bekannte Unterplatte zwischen der radial äußeren Gürtellage und der Base enthalten. Erfindungsgemäß sind die Kautschukmischung A und die Kautschukmischung B in wenigstens zwei radial übereinanderliegen Schichten angeordnet. Hiermit wird der Zielkonflikt aus Rollwiderstandsverhalten und Reißeigenschaften auf einem höheren Niveau gelöst und gleichzeitig lässt sich der Fahrzeugluftreifen einfach herstellen. Die einfache Herstellbarkeit ergibt sich daraus, dass übereinander liegende Schichten zusammen extrudiert werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Kautschukmischung A 10 bis 45 phr Füllstoff(e). Weiterhin weist die Kautschukmischung A bevorzugt eine Rückprallelastizität bei 70°C gemäß DIN 53512 von 62 bis 85 % auf. Eine derartige Kautschukmischung A ist hinsichtlich des Rollwiderstandverhaltens optimiert und ermöglicht somit einen geringen Wärmeaufbau in der Base von Fahrzeugluftreifen. Bevorzugt weist die Kautschukmischung A einen Verlustmodul E'' bei 60°C von 0,3 bis 0,5 MPa sowie einen Tangens Delta (tan δ oder tan d) bei 60 °C von 0,070 bis 0,100. Der Verlustmodul E'' wird gemäß DIN 53513 und 53535 mittels eines Temperaturdurchlaufs (T-Sweep) bestimmt. Die Bestimmung des tan δ wird gemäß DIN 53513 und 53535 mittels eines Temperaturdurchlaufs (T-Sweep) ausgeführt.
Es ist zudem vorteilhaft, wenn die Kautschukmischung B 46 bis 100 phr Füllstoff(e) enthält. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Kautschukmischung B eine Rückprallelastizität bei 70°C gemäß DIN 53512 von 30 bis 60 % aufweist. Eine derartige Kautschukmischung B weist gute Reißeigenschaften auf, sodass die Base eine verbesserte Rissbeständigkeit aufweist. Bevorzugt weist die Kautschukmischung B einen Verlustmodul E'' bei 60 °C von 0,53 bis 1,0 MPa sowie einen Tangens Delta (tan δ) bei 60 °C von 0,120 bis 0,160 auf. Der Verlustmodul E'' wird gemäß DIN 53513 und 53535 mittels eines Temperaturdurchlaufs (T-Sweep) bestimmt. Die Bestimmung des tan δ wird gemäß DIN 53513 und 53535 mittels eines Temperaturdurchlaufs (T-Sweep) ausgeführt.
Unter Füllstoffe werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Kieselsäure, Ruß sowie weitere dem Fachmann bekannte Füllstoffe verstanden. Zu weiteren Füllstoffen zählen insbesondere Alumosilicate, Kreide, Stärke, Magnesiumoxid, Titandioxid oder Kautschukgele.
Vorzugsweise enthalten die Kautschukmischungen A und B jeweils wenigstens einen Dienkautschuk. Als Dienkautschuke werden Kautschuke bezeichnet, die durch Polymerisation oder Copolymerisation von Dienen und/oder Cycloalkenen entstehen und somit entweder in der Hauptkette oder in den Seitengruppen C=C-Doppelbindungen aufweisen. Der Dienkautschuk ist dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Polyisopren und/oder synthetischem Polyisopren und/oder epoxidiertem Polyisopren und/oder Butadien-Kautschuk und/oder lösungspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder Halobutylkautschuk und/oder Polynorbornen und/oder Isopren-Isobutylen-Copolymer und/oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Nitril-Kautschuk und/oder Acrylat-Kautschuk und/oder Fluor-Kautschuk und/oder Chloropren-Kautschuk und/oder Silikon-Kautschuk und/oder Polysulfid-Kautschuk und/oder Epichlorhydrin-Kautschuk und/oder Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer und/oder hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk und/oder Isopren-Butadien-Copolymer und/oder hydriertem Styrol-Butadien-Kautschuk und/oder Flüssigkautschuken.
Die Kautschukmischung A des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens enthält bevorzugt 80 bis 100 phr wenigstens eines natürlichen und/oder synthetischen Polyisoprens und 0 bis 20 phr wenigstens eines Butadien-Kautschuks und/oder Styrol-Butadien-Kautschuks. Besonders bevorzugt enthält die Kautschukmischung A 100 phr wenigstens eines natürlichen und/oder synthetischen Polyisoprens. Hiermit ergeben sich gute Rollwiderstandsindikatoren, wie z.B. Rückprallelastizität bei 70 °C, bei guten Reißeigenschaften.
Die Kautschukmischung B des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens enthält bevorzugt 30 bis 100 phr, besonders bevorzugt 60 bis 100 phr, ganz besonders bevorzugt 80 bis 100 phr und wiederum ganz besonders bevorzugt 80 bis 90 phr, wenigstens eines natürlichen und/oder synthetischen Polyisoprens und 0 bis 70 phr, besonders bevorzugt 0 bis 40 phr, ganz besonders bevorzugt 0 bis 20 phr und wiederum ganz besonders bevorzugt 10 bis 20 phr wenigstens eines Butadien-Kautschuks und/oder Styrol-Butadien-Kautschuks. Besonders bevorzugt enthält die Kautschukmischung B 80 bis 90 phr wenigstens eines natürlichen und/oder synthetischen Polyisoprens und 10 bis 20 phr wenigstens eines Butadien-Kautschuks. Hiermit ergeben sich sehr gute Reißeigenschaften.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung A 10 bis 45 phr Füllstoff(e). Dies bedeutet, dass die Kautschukmischung A einen Füllstoff oder mehrere verschiedene der oben genannten Füllstoffe enthalten kann. Bevorzugt enthält die Kautschukmischung A 0 bis 40 phr, besonders bevorzugt 20 bis 40 phr und ganz besonders bevorzugt 30 bis 40 phr wenigstens eines Rußes. Bei dem Ruß kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen handeln. Vorteilhaft für die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung A, insbesondere der Rückprallelastizität bei 70 °C, ist es jedoch, wenn der in der Kautschukmischung A enthaltene Ruß eine BET-Oberfläche gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132 von 30 bis 150 m²/g, besonders bevorzugt 30 bis 115 m²/g und ganz besonders bevorzugt von 70 bis 115 m²/g aufweist. Ganz besonders bevorzugte Ruße sind demnach Ruße des Typs N220 und/oder N339.
Weiterhin enthält die Kautschukmischung A bevorzugt Kieselsäure als zweiten Füllstoff, und zwar in Mengen von 0 bis 10 phr, besonders bevorzugt 0,1 bis 7 phr und ganz besonders bevorzugt von 2 bis 7 phr.
Erfindungsgemäß enthält die Kautschukmischung B 46 bis 100 phr Füllstoff(e). Dies bedeutet, dass die Kautschukmischung B einen Füllstoff oder mehrere verschiedene der oben genannten Füllstoffe enthalten kann. Bevorzugt enthält die Kautschukmischung B 0 bis 100 phr, besonders bevorzugt 20 bis 100 phr und ganz besonders bevorzugt 41 bis 100 phr wenigstens eines Rußes. Bei dem Ruß kann es sich um alle dem Fachmann bekannten Typen handeln. Vorteilhaft für die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung B, insbesondere der Rückprallelastizität bei 70 °C, ist es jedoch, wenn der in der Kautschukmischung B enthaltene Ruß eine BET-Oberfläche gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132 von 30 bis 150 m²/g, besonders bevorzugt 30 bis 130 m²/g und ganz besonders bevorzugt von 95 bis 130 m²/g aufweist. Ganz besonders bevorzugte Ruße sind demnach Ruße des Typs N220 und/oder N339.
Weiterhin enthält die Kautschukmischung B bevorzugt Kieselsäure als zweiten Füllstoff und zwar in Mengen von 0,1 bis 40 phr, besonders bevorzugt 3 bis 40 phr und ganz besonders bevorzugt von 3 bis 20 phr.
Dabei kann es sich bei den in den Kautschukmischungen A und B enthaltenen Kieselsäuren um alle dem Fachmann bekannten Kieselsäure-Typen handeln. Die Begriffe Kieselsäure und Silika werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwendet und in der Fachwelt bekannte Silika-Typen zählen im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu den Kieselsäuren.
Vorteilhaft für die physikalischen Eigenschaften der Kautschukmischung A und B ist, wenn die in der Kautschukmischung A und B enthaltenen Kieselsäuren eine BET-Oberfläche gemäß DIN ISO 9277 und DIN 66132 von 120 bis 240 m²/g, besonders bevorzugt 160 bis 220 m²/g und ganz besonders bevorzugt von 180 bis 200 m²/g aufweisen.
Die Kautschukmischungen A und B können zudem zur Anbindung der Kieselsäure bekannte Kupplungsagenzien, insbesondere Silan-Kupplungsagenzien, in Mengen von 0 bis 20 phr enthalten. Als Silan-Kupplungsagenzien können dabei alle dem Fachmann für die Verwendung in Kautschukmischungen bekannten Silan-Kupplungsagenzien verwendet werden. Solche aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsagenzien sind bifunktionelle Organosilane, die am Siliciumatom mindestens eine Alkoxy-, Cycloalkoxy- oder Phenoxygruppe als Abgangsgruppe besitzen und die als andere Funktionalität eine Gruppe aufweisen, die gegebenenfalls nach Spaltung eine chemische Reaktion mit den Doppelbindungen des Polymers eingehen kann. Bei der letztgenannten Gruppe kann es sich z. B. um die folgenden chemischen Gruppen handeln: -SCN, -SH, -NH2 oder -Sx- (mit x = 2 bis 8). So können als Silan-Kupplungsagenzien z. B. 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Thiocyanato-propyltrimethoxysilan oder 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)polysulfide mit 2 bis 8 Schwefelatomen, wie z. B. 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (TESPT), das entsprechende Disulfid (TESPD) oder auch Gemische aus den Sulfiden mit 1 bis 8 Schwefelatomen mit unterschiedlichen Gehalten an den verschiedenen Sulfiden, verwendet werden. TESPT kann dabei beispielsweise auch als Gemisch mit Industrieruß (Handelsname X50S^® der Firma Evonik) zugesetzt werden. Bevorzugt wird ein Silan-Gemisch eingesetzt, welches zu 40 bis 100 Gew.-% Disulfide, besonders bevorzugt 55 bis 85 Gew.-% Disulfide und ganz besonders bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% Disulfide enthält. Auch geblockte Mercaptosilane, wie sie z. B. aus der WO 99/09036 bekannt sind, können als Silan-Kupplungsagens eingesetzt werden. Auch Silane, wie sie in der WO 2008/083241 A1 der WO 2008/083242 A1 , der WO 2008/083243 A1 und der WO 2008/083244 A1 beschrieben sind, können eingesetzt werden. Verwendbar sind z. B. Silane, die unter dem Namen NXT in verschiedenen Varianten von der Firma Momentive, USA, oder solche, die unter dem Namen VP Si 363^® von der Firma Evonik Industries vertrieben werden.
Bevorzugt enthält die Kautschukmischung A 0 bis 5 phr Silan, besonders bevorzugt 0 phr Silan, d.h. besonders bevorzugt ist die Kautschukmischung A frei von Silanen.
Die Kautschukmischung B enthält bevorzugt 0,1 bis 20 phr wenigstens eines der oben aufgeführten Silane, besonders bevorzugt 10 bis 17 phr wenigstens eines der oben auf geführten Silane.
Die Vulkanisation der Kautschukmischungen A und B erfolgt in Anwesenheit von Schwefel und/oder Schwefelspendern sowie Vulkanisationsbeschleunigern, wobei einige Vulkanisationsbeschleuniger zugleich als Schwefelspender wirken können. Schwefel oder Schwefelspender sowie ein oder mehrere Beschleuniger werden im letzten Mischungsschritt in den genannten Mengen der Kautschukmischung zugesetzt. Die Begriffe Schwefelspender und schwefelspendende Substanz werden im Rahmen dieser Anmeldung synonym verwendet. Des Weiteren ist der Begriff Schwefeldonor für Schwefelspender gebräuchlich. Der Beschleuniger ist ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Thiazolbeschleuniger und/oder Mercaptobeschleuniger und/oder Sulfenamidbeschleuniger und/oder Thiocarbamatbeschleuniger und/oder Thiurambeschleuniger und/oder Thiophosphatbeschleuniger und/oder Thioharnstoffbeschleuniger und/oder Xanthogenat-Beschleuniger und/oder Guanidin-Beschleuniger. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Sulfenamidbeschleuniger, der ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsufenamid (CBS) und/oder N,N-Dicyclohexylbenzothiazol-2-sulfenamid (DCBS) und/oder Benzothiazyl-2-sulfenmorpholid (MBS) und/oder N-tert.Butyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS) verwendet.
Die schwefelspendende Substanz ist dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend z.B. Thiuramdisulfide, wie z.B. Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD) und/oder Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD) und/oder Tetramethylthiurammonosulfid (TMTM) und/oder Tetraethylthiuramdisulfid (TETD), und/oder Thiuramtetrasulfide, wie z.B. Dipentamethylenthiuramtetrasulfid (DPTT), und/oder Dithiophosphate, wie z.B. DipDis (Bis-(Diisopropyl)thiophosphoryldisulfid) und/oder Bis(O,O-2-ethylhexylthiophosphoryl)Polysulfid (z. B. Rhenocure SDT 50^®, Rheinchemie GmbH) und/oder Zinkdichloryldithiophosphat (z. B. Rhenocure ZDT/S^®, Rheinchemie GmbH) und/oder Zinkalkyldithiophosphat, und/oder 1,6-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldithio)hexan und/oder Diarylpolysulfide und/oder Dialkylpolysulfide und/oder 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (TESPT). Somit können auch Silane, die während der Vulkanisation Schwefel abgeben können, an der Vulkanisation beteiligt sein.
Auch weitere netzwerkbildende Systeme, wie sie beispielsweise unter den Handelsnamen Vulkuren^®, Duralink^®oder Perkalink^® erhältlich sind, oder netzwerkbildende Systeme, wie sie in der WO 2010/049261 A2 beschrieben sind, können in den Kautschukmischungen A und B eingesetzt werden. Außerdem können in den Kautschukmischungen A und B Vulkanisationsverzögerer vorhanden sein.
Die Kautschukmischung A enthält bevorzugt 1 bis 6 phr, besonders bevorzugt 1,4 bis 2 phr und ganz besonders bevorzugt 1,4 bis 1,8 phr wenigstens einen der oben genannten Vulkanisationsbeschleuniger. Weiterhin enthält die Kautschukmischung A bevorzugt 0 bis 4 phr, besonders bevorzugt 1,2 bis 2 phr Schwefel, wobei der Schwefel bevorzugt als elementarer Schwefel der Kautschukmischung zugegeben wird.
Die Kautschukmischung B enthält bevorzugt 1 bis 6 phr, besonders bevorzugt 1,0 bis 2 phr und ganz besonders bevorzugt 1,0 bis 1,5 phr wenigstens einen der oben genannten Vulkanisationsbeschleuniger. Weiterhin enthält die Kautschukmischung A bevorzugt 0 bis 4 phr, besonders bevorzugt 1,0 bis 1,3 phr Schwefel, wobei der Schwefel bevorzugt als elementarer Schwefel der Kautschukmischung zugegeben wird.
Des Weiteren können die Kautschukmischungen A und B übliche Additive in üblichen Gewichtsteilen enthalten. Zu diesen Additiven zählen

a) Alterungsschutzmittel, wie z. B. N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin (6PPD), N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin (DPPD), N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin (DTPD), N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin (IPPD), 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin (TMQ),
b) Aktivatoren, wie z. B. Zinkoxid (ZnO) und Fettsäuren (z. B. Stearinsäure),
c) Wachse,
d) Weichmacher, wie z.B. Mineralölweichmacher
e) Kohlenwasserstoffharze, die nicht zu den Weichmachern zählen
f) Mastikationshilfsmittel, wie z. B. 2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid (DBD).

Bevorzugt enthalten die Kautschukmischungen A und B wenigstens ein Zinkoxid als Aktivator. Dabei kommen alle dem Fachmann bekannten Zinkoxid-Typen in Frage. So kann das eingesetzte ZnO z.B. als Pulver oder Granulat vorliegen. Es kann sich des Weiteren auch um nanoskaliges Zinkoxid handeln. In den Kautschukmischungen A und B wird Zinkoxid in vergleichsweise geringen Mengen eingesetzt. Die Menge an Zinkoxid beträgt dabei 0,1 bis 4 phr, bevorzugt 0,1 bis 3,5 phr und besonders bevorzugt 2,5 bis 3,5 phr.
Erfindungsgemäß ist die Base aus voneinander verschiedenen Kautschukmischungen A und B derart aufgebaut, dass die Kautschukmischung A und die Kautschukmischung B in wenigstens zwei radial übereinanderliegen Schichten angeordnet sind. Die Summe der Zahl der Schichten aus der Kautschukmischung A und der Zahl der Schichten aus der Kautschukmischung B beträgt bevorzugt 2 bis 13, besonders bevorzugt 2 bis 8, wobei die Schichten der Kautschukmischungen A und B abwechselnd radial übereinander angeordnet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Base so aufgebaut, dass drei oder mehr Schichten aus den Kautschukmischungen A und B radial übereinander angeordnet sind, wobei die Schichten der Kautschukmischungen A und B abwechselnd radial übereinander angeordnet sind. Durch die abwechselnde Anordnung der Kautschukmischungen A und B ergibt sich eine gleichmäßige Verbesserung der Reißeigenschaften über die Gesamtdicke der Base und damit über das Gesamtbauteil Base ohne, dass der Wärmeaufbau in der Base lokal stark erhöht wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die radial äußerste Schicht der Base aus der Kautschukmischung B. Hierdurch ist die Base nach radial außen besonders gut gegenüber eindringenden Steinen und Rissbildung geschützt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die Base aus drei Schichten und zwar in der Abfolge A B A, wobei A und B die beschriebenen Kautschukmischungen sind. Hieraus ergibt sich ein besonders gutes Rollwiderstandsverhalten des Fahrzeugluftreifens bei einer guten Rissbeständigkeit und einer vergleichsweise einfachen Herstellbarkeit aufgrund der Anzahl der Schichten. Eventuell bis zur Base eindringende Steine werden von der Schicht B am weiteren Eindringen in die radial inneren Bauteile des Fahrzeugluftreifens gehindert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die Base aus fünf Schichten und zwar in der Abfolge A B A B A, wobei A und B die beschriebenen Kautschukmischungen sind. Hieraus ergibt sich ein besonders gutes Rollwiderstandsverhalten des Fahrzeugluftreifens bei einer guten Rissbeständigkeit. Eventuell bis zur Base eindringende Steine werden von der Schicht B am weiteren Eindringen in die radial inneren Bauteile des Fahrzeugluftreifens gehindert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die Base aus sechs Schichten, wobei jeweils drei Schichten aus der Kautschukmischung A und B abwechselnd radial übereinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn die radial äußerste Schicht der Base, also die Schicht, die der Cap des Laufstreifens am nächsten ist, die Kautschukmischung B ist. Dabei ist die radial innerste Schicht der Base, also die Schicht, die dem Gürtelpaket des Fahrzeugluftreifens am nächsten ist, die Kautschukmischung A. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass am Gürtel durch die Kautschukmischung A möglichst wenig Wärmeaufbau generiert wird und die Base durch die Kautschukmischung B nach radial außen gegenüber eindringenden Steinen oder einer Rissfortpflanzung möglichst gut geschützt ist.
Die Schichtdicke der einzelnen Schichten aus den Kautschukmischungen A und B beträgt jeweils 0,4 bis 1,6 mm, bevorzugt 0,4 bis 1,1 mm und ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 1 mm. Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen dergestalt, dass die Schichten aus den Kautschukmischung A und B die gleichen Schichtdicken aufweisen, wobei die oben genannten Schichtdicken gelten. Ein Fahrzeugluftreifen mit gleichen Schichtdicken der einzelnen Schichten der Base weist eine besonders einfache Herstellbarkeit auf, insbesondere im Hinblick auf die Extrusion der Mischungen zur Formung der unvulkanisierten Reifenbauteile.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen ist dergestalt, dass die Gesamtdicke der Base, bestehend aus wenigstens zwei Schichten aus den Kautschukmischungen A und B, 10 bis 115 %, bevorzugt 10 bis 50 % der Gesamtdicke der Cap beträgt.
Die Erfindung soll nun anhand von Beispielen und Ausführungsformen näher erläutert werden.
In Tabelle 1 sind physikalische Daten von Probekörpern E1, die erfindungsgemäß einen Schichtaufbau aus unterschiedlich vielen Schichten der zwei Kautschukmischungen A und B aufweisen, gegenüber den jeweiligen Referenzen A und B zusammengefasst. Die unter E1 aufgeführten Proben weisen einen Schichtaufbau aus den sich abwechselnden Kautschukmischungen A und B auf, wobei jede Schicht 1 mm dick ist. In der rechten Spalte der Tabelle 1 ist angegeben, wie viele Schichten der Kautschukmischungen A und B bei den Probekörpern für den jeweiligen Test verwendet wurden. Dabei ist die Dicke der Probekörper der reinen Kautschukmischungen A und B jeweils die gleiche wie die der Probekörper mit Schichtaufbau. Des Weiteren ist in Tabelle 1 der Erwartungswert aufgeführt, das bedeutet der Wert für den jeweiligen Test, den man anhand der Einzelergebnisse A und B gewichtet mit der Zahl der Schichten A und B im Probekörper E1 erwarten würde.
Die Mischungsherstellung der Kautschukmischungen A und B erfolgte unter üblichen Bedingungen in drei Stufen in einem Labortangentialmischer. Aus den Mischungen A und B wurden die oben beschriebenen Prüfkörper durch optimale Vulkanisation unter Druck bei 140 °C hergestellt und mit diesen Prüfkörpern für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften mit den im Folgenden angegebenen Testverfahren ermittelt.

• Shore-A-Härte bei Raumtemperatur (RT) gemäß DIN ISO 7619-1
• Rückprallelastizität bei 70°C gemäß DIN 53 512
• Tangens Delta (tan δ) bei 60°C aus dynamisch-mechanischer Messung gemäß DIN 53513 und 53535
• Verlustmodul E'' aus dynamisch-mechanischer Messung (Temperaturdurchlauf, T- Sweep) gemäß DIN 53513 und 53535
• Rissfortpflanzung nach De Mattia: gemessen wird die Länge des Risses nach 128 kilo-Zyklen gemäß DIN 53522-1/2/3
• Weiterreißwiderstand nach Graves gemäß DIN 53515

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigen die Probekörper E1 gute Reißeigenschaften bei gleichzeitig gutem Rollwiderstandsverhalten, wie aus den Indikatoren Rückprallelastizität bei 70°C und dem Tangens Delta bei 60°C hervorgeht. Dabei sind die Eigenschaften der einzelnen Probekörper E1 sogar besser als der jeweilige Erwartungswert.
Aufgrund dieses synergistischen Effektes wird mit der erfindungsgemäßen Kombination von zwei voneinander verschiedenen Mischungen, die in der Base von Fahrzeugluftreifen radial übereinander in Schichten angeordnet sind, eine Verbesserung im Zielkonflikt Rollwiderstandsverhalten versus Reißeigenschaften erzielt.
In 1 ist beispielhaft ein schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens abgebildet. Der Fahrzeugluftreifen mit einem Cap/Base-Aufbau weist eine Cap (1) und eine Base (2) auf, wobei die Base (2) aus abwechselnd angeordneten Schichten (2a und 2b) der Kautschukmischungen A (Schicht 2a) bzw. B (Schicht 2b) besteht. In 1 sind beispielhaft drei Schichten der Kautschukmischung A (2a) und zwei Schichten der Kautschukmischung B (2b) abgebildet. Die Gesamtdicke des Laufstreifens aus Cap und Base (3) wird in radialer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Laufstreifens vom radial äußersten Punkt der Cap bis zum radial innersten Punkt der Base gemessen. Die Gesamtdicke (3) des Laufstreifens aus Cap und Base setzt sich daher aus der Gesamtdicke (4) der Cap und der Gesamtdicke (5) der Base zusammen. Die Gesamtdicke (3) der Base, bestehend aus wenigstens zwei Schichten (2a und 2b) aus den Kautschukmischungen A und B, beträgt 10 bis 115 % der Gesamtdicke (4) der Cap. Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen weist ein Gürtelpaket (7) auf, welches in der beispielhaften 1 aus drei Gürtellagen besteht. Hierbei enthält jede einzelne Gürtellage (6) Festigkeitsträger, die von wenigstens einer Gummierungsmischung ummantelt sind. Im Beispiel der 1 enthält der Fahrzeugluftreifen eine Unterplatte (8), die sich zwischen der Base des Laufstreifens (2) und dem Gürtelpaket (7) befindet.
Bezugszeichenliste

1: Laufstreifen Cap
2: Laufstreifen Base
2a: Schicht der Base des Laufstreifens mit Kautschukmischung A
2b: Schicht der Base des Laufstreifens mit Kautschukmischung B
3: Gesamtdicke des Laufstreifens aus Cap + Base
4: Gesamtdicke der Cap
5: Gesamtdicke der Base
6: Einzelne Gürtellage
7: Gürtelpaket
8: Unterplatte zwischen Base des Laufstreifens und Gürtelpaket

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19850766 A1 [0004]
DE 102006012536 A1 [0004]
US 2012/0285590 A1 [0004]
WO 2012/119844 A1 [0004]
WO 99/09036 [0021]
WO 2008/083241 A1 [0021]
WO 2008/083242 A1 [0021]
WO 2008/083243 A1 [0021]
WO 2008/083244 A1 [0021]
WO 2010/049261 A2 [0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

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DIN 53513 [0009]
53535 [0009]
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53535 [0009]
DIN 53512 [0010]
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53535 [0010]
DIN 53513 [0010]
53535 [0010]
DIN ISO 9277 [0015]
DIN 66132 [0015]
DIN ISO 9277 [0017]
DIN 66132 [0017]
DIN ISO 9277 [0020]
DIN 66132 [0020]
DIN ISO 7619-1 [0041]
DIN 53 512 [0041]
DIN 53513 [0041]
53535 [0041]
DIN 53513 [0041]
53535 [0041]
DIN 53522-1/2/3 [0041]
DIN 53515 [0041]

Claims

Fahrzeugluftreifen mit einem Cap/Base-Aufbau, wobei die Base aus zwei voneinander verschiedenen Kautschukmischungen A und B besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung A und die Kautschukmischung B in wenigstens zwei radial übereinanderliegen Schichten angeordnet sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung A 10 bis 45 phr Füllstoff(e) enthält.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung A eine Rückprallelastizität bei 70 °C gemäß DIN 53512 von 62 bis 85 % aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung B 46 bis 100 phr Füllstoff(e) enthält.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung B eine Rückprallelastizität bei 70 °C gemäß DIN 53512 von 30 bis 60 % aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr Schichten aus den Kautschukmischungen A und B radial übereinander angeordnet sind, wobei die Schichten der Kautschukmischungen A und B abwechselnd radial übereinander angeordnet sind.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußerste Schicht der Base aus der Kautschukmischung B besteht.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der Base (5), bestehend aus wenigstens zwei Schichten aus den Kautschukmischungen A und B, 10 bis 115 % der Gesamtdicke der Cap (4) beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Schichten aus den Kautschukmischung A und B die gleichen Schichtdicken aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen der Base (2) und dem Gürtelpaket (7) eine Unterplatte (8) aufweist.