DE102013111338A1

DE102013111338A1 - Linienförmiges Gebilde für ein Elastomerprodukt, vorzugsweise für einen Fahrzeugluftreifen sowie Verwendung dieses linienförmigen Gebildes

Info

Publication number: DE102013111338A1
Application number: DE201310111338
Authority: DE
Inventors: Carole Justine; Günter Wahl; Thomas Kramer
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein linienförmiges Gebilde (1) aus wenigstens einem Multifilamentgarn (2) zur Verwendung in einem Elastomerprodukt, vorzugsweise in einem Fahrzeugluftreifen, wobei das Multifilamentgarn (2) aus nicht-elektrisch-leitfähigen Filamenten (3) besteht und wobei das linienförmige Gebilde (1) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (4) aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (4) die Beschichtung der mantelförmigen Oberfläche eines Filamentes (3) des Multifilamentgarnes (2) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein linienförmiges Gebilde aus wenigstens einem Multifilamentgarn für ein Elastomerprodukt, vorzugsweise für einen Fahrzeugluftreifen, wobei das Mulitfilamentgarn aus nicht-elektrisch-leitfähigen Filamenten besteht und wobei das linienförmige Gebilde eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines solchen linienförmigen Gebildes als auch einen Fahrzeugluftreifen, welcher ein derartiges linienförmiges Gebilde aufweist.
Linienförmige Gebilde für Fahrzeugluftreifen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Fahrzeugluftreifen (Reifen) weisen verschiedene Lagen auf, in denen diese linienförmigen Gebilde beispielsweise als Festigkeitsträger zumeist parallel zueinander angeordnet und in eine Kautschukmischung eingebettet sind.
Ein linienförmiges Gebilde gemäß dem Oberbegriff ist aus der DE 10 2010 017 442 A1 bekannt. Das linienförmige Gebilde besteht aus elektrisch nicht leitfähigen Filamenten und ist insgesamt an seiner äußeren Oberfläche mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen. Das linienförmige Gebilde kann als Festigkeitsträger, bevorzugt als Kord, oder als sogenannter „Luftabführungsfaden“ in einem Reifen verwendet werden.
Ein Kord ist üblicherweise ein zwei- oder mehrstufiges Garn, wobei das Garn aus Filamenten besteht. Ein Kord kann aber im Sinne dieser Anmeldung ebenfalls ein zwei- oder mehrfaches Garn sein.
Lagen, in denen nicht-elektrisch-leitfähige linienförmige Gebilde in PKW-Reifen eingesetzt werden, sind beispielsweise die Karkasse, die Gürtelbandage und der Wulstverstärker. Die linienförmigen Gebilde dieser Lagen sind in Material und Konstruktion derart gewählt, dass die Anforderungen, die an diese Lagen im Betrieb des Reifens gestellt sind, erfüllt werden.
Die Entwicklung geht dahin, den Rollwiderstand eines Reifens zu reduzieren. Ein Ansatz, den Rollwiderstand zu reduzieren, ist der Einsatz rollwiderstandsarmer Kautschukmischungen. Diese werden verstärkt im Seitenwandbereich, für die Seitenwand, die Innenschicht oder die Karkassgummierung eingesetzt. Mischungen derartiger Bauteile bezeichnet man auch als „body-Mischungen“. Die Hysterese dieser rollwiderstandsarmen Mischungen lässt sich vor allem durch den Einsatz niedriger aktiver Füllstoffe, geringerer Mengen an Füllstoff oder durch den Austausch von Ruß durch Silika verringern. Der Einsatz dieser rollwiderstandsarmen Mischungen führt jedoch zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes dieser Mischungen, so dass die elektrische Leitfähigkeit sinkt. Der geforderte elektrische Widerstand des PKW oder LKW-Gesamtreifens von höchstens 1 × 10¹⁰ Ω, vorzugsweise von 1 × 10⁸ Ω zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung – die bisher durch die entsprechend elektrisch leitfähigen Kautschukmischungen geleitet wurde – kann nicht sichergestellt werden. In besonderen Anwendungen, wie in explosionsgeschützten Bereichen, ist maximal ein Widerstand von 1 × 10⁶ Ω erlaubt. Maßgeblich ist der Durchgangswiderstand vom Laufstreifen des Reifens bis zur Felge, auf die der Reifen aufgebracht ist.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden elektrisch leitfähige linienförmige Gebilde in den Reifen eingebracht und stellt mit deren Anordnung im Reifen die zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung erforderliche Leitfähigkeit vom Laufstreifen durch den Reifen bis zur Felge sicher.
Es ist ebenfalls bekannt, elektrisch leitfähige Filamente aus Stahl in ein im Übrigen nicht elektrisch leitfähiges linienförmiges Gebilde, vorzugsweise einen Festigkeitsträger, einzubringen. Dieses hat jedoch den Nachteil, dass die Reißdehnungen beider Materialien unterschiedlich sind und zumeist das Stahlfilament eher reißt und dadurch der Leitungsweg unterbrochen ist. Zur Vermeidung dieser Problematik ist es aus der JP 03169711 A bekannt, den elektrisch nicht leitfähigen Festigkeitsträger mit einem Stahlfilament zu umwendeln, wodurch jedoch der Herstellprozess aufwendiger ist.
Aus der US 2,475,199 ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, bei dem nicht elektrisch leitfähige Festigkeitsträger durch elektrisch leitfähige Festigkeitsträger oder durch Hybridkorde mit elektrischer Leitfähigkeit, ersetzt sind. Die elektrische Leitfähigkeit der Festigkeitsträger ist durch die Verwendung von Stahlfilamenten sichergestellt. Nachteilig ist jedoch, dass die Eigenschaften der Festigkeitsträger bzw. der Festigkeitsträgerlage durch den Ersatz von diesen Festigkeitsträgern nachteilig verändert sein können und somit der Fahrzeugluftreifen in seiner Qualität nachteilig verändert sein kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen alternativen kostengünstigen Festigkeitsträger für Elastomerprodukte, vorzugsweise für Fahrzeugluftreifen, zur Verfügung zu stellen, der in seinen Eigenschaften als Festigkeitsträger weitestgehend unverändert, aber dennoch elektrisch leitfähig ist.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung die Beschichtung der mantelförmigen Oberfläche wenigstens eines Filamentes des Multifilamentgarnes ist. Erfindungsgemäß ist nur das Filament des aus vielen Filamenten bestehenden linienförmigen Gebildes mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung umgeben, nicht das linienförmige Gebilde insgesamt. Hierdurch ist erreicht, dass das linienförmige Gebilde in seinen sonstigen physikalischen Eigenschaften weitestgehend unverändert ist und somit in seiner Funktion uneingeschränkt und unverändert erhalten ist. Es hat sich gezeigt, dass die Beschichtung eines Filamentes innerhalb des linienförmigen Gebildes ausreichend ist, um die elektrische Ladungsableitung sicherzustellen. Denn es tritt eine hohe Spannung, aber nur ein geringer Stromfluss auf. Die Filamente innerhalb eines Multifilamentgarnes sind über dessen Längserstreckung nicht positionskonstant angeordnet, sondern weisen über die Längserstreckung des linienförmigen Gebildes verschiedene Positionen innerhalb des Multifilamentgarnes auf, so dass ein Filament über bestimmte Längenabschnitte innerhalb des Multifilamentgarnes angeordnet ist, über andere Längenabschnitte aber randlich angeordnet ist.
Der Begriff „Beschichtung“ meint eine Umhüllung, Beschichtung oder einen Film um ein Filament. „Elektrisch leitfähige Beschichtung“ meint eine Beschichtung, die eine elektrische Leitfähigkeit von σ > 10³ S/m aufweist.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Filament oder mehrere Filamente des linienförmigen Gebildes die elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen, wobei das oder die eine Beschichtung aufweisende(n) Filament(e) 0,02 Gew% bis 10 Gew%, vorzugsweise 0,5 Gew% bis 3 Gew% des linienförmigen Gebildes ausmachen. Hierdurch sind nur geringste Änderungen am linienförmigen Gebilde erforderlich. Die Eigenschaften des Gebildes wie beispielsweise Gewicht, Dicke und Bruchdehnung bleiben annähernd gleich. Auch die Reifenperformance wie Haltbarkeit und Rollwiderstand sind weitestgehend unbeeinflusst. Zudem sind im Reifenbauprozess keine Anpassungen erforderlich.
Vorteilhaft ist es, wenn die nicht-elektrisch-leitfähigen Filamente Polymere sind, die mittels des Schmelzspinnverfahrens erhaltbar sind, wie vorzugsweise PET, PA6 und / oder PA6.6.
Zweckmäßig ist es, wenn die elektrisch leitfähige Beschichtung entweder eine auf das Filament aufgetragene elektrisch leitfähige Substanz oder ein mittels des Schmelzspinnverfahrens erhaltbares elektrisch leitfähiges Thermoplast ist. Hierdurch ist das Filament einfach und kostengünstig zu beschichten.
Vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch leitfähige Beschichtung eine Konzentration an elektrisch leitfähigen Partikeln, vorzugsweise an Rußpartikeln, zwischen 10 Gew% und 90 Gew%, bevorzugt zwischen 25 Gew% und 75 Gew% enthält.
Zweckmäßig ist es, wenn die elektrisch leitfähigen Rußpartikel eine Jod-Absorption < 140g/kg, bevorzugt zwischen 60 und 100g/kg aufweisen oder eine DBP-Absorption > 50 cm³/100g, bevorzugt zwischen 70 und 130 cm³/100g aufweisen.
Vorteilhaft ist es, wenn das linienförmige Gebilde aus einem, aus zwei oder aus mehr Garnen besteht, wobei nur ein Garn oder zwei Garne oder alle Garne ein oder mehrere Filament(e) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung aufweist. Bestehende Kordkonstruktionen sowie deren Eigenschaften sind bei erwünschter elektrischer Leitfähigkeit des linienförmigen Gebildes beibehalten.
Vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch leitfähige Beschichtung eines beschichteten Filamentes 1 % bis 30 %, bevorzugt 1 % bis 10 %, besonders bevorzugt 2 % bis 5 % der Querschnittsfläche des beschichteten Filamentes ausmacht.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung des vorbeschriebenen linienförmigen Gebildes als Festigkeitsträger, als Schuß- oder Kettfaden eines Gewebes und/ oder als Luftabführungsfaden in einem Fahrzeugreifen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, vorzugsweise einen PKW oder LKW-Reifen, der wenigstens ein vorbeschriebenes linienförmiges Gebilde aufweist.
Die Erfindung wird nun anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die 1 einen Querschnitt durch ein linienförmiges Gebilde 1 aus einem Multifilamentgarn 2 zur Verwendung in einem Fahrzeugluftreifen und einen vergrößerten Ausschnitt dieses Querschnittes. Das linienförmige Gebilde 1 weist die Konstruktion Polyester 1440 × 1 auf. Es ist ein verdrehtes Multifilamentgarn 2 aus HMLS-Polyesterfilamenten 3 der Garnfeinheit von 1440 dtex. Die Polyesterfilamente 3 sind elektrisch nicht leitfähig. Zur Sicherstellung der elektrischen Ladungsableitung ist die mantelförmige Oberfläche eines Filamentes mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 4 versehen. Das Polyestergarn 2 weist etwa 200 Filamente 3 auf, von denen ein einziges Filament 3 die elektrisch leitfähige Beschichtung 4 aufweist. Das eine Beschichtung 4 aufweisende Filament 3 macht 0,5 Gew% des linienförmigen Gebildes, hier des Polyestergarnes 2, aus. Die elektrisch leitfähige Beschichtung 4 ist eine auf das Filament 3 aufgetragene elektrisch leitfähige Substanz, die Rußpartikel aufweist. Die elektrisch leitfähigen Rußpartikel weisen eine Jod-Absorption zwischen 60 und 100g/kg oder eine DBP-Absorption zwischen 70 und 130 cm³/100g auf. Die elektrisch leitfähige Beschichtung 4 des beschichteten Filamentes 3 macht vorzugsweise 2 % bis 5 % der Querschnittsfläche des beschichteten Filamentes 3 aus. Dieses linienförmige Gebilde wird als Karkassfestigkeitsträger in einem PKW-Reifen verwendet.
Bezugszeichenliste

1: Linienförmiges Gebilde
2: Multifilamentgarn
3: Filament
4: Elektrisch leitfähige Beschichtung

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 102010017442 A1 [0003]
JP 03169711 A [0008]
US 2475199 [0009]

Claims

Linienförmiges Gebilde (1) aus wenigstens einem Multifilamentgarn (2) zur Verwendung in einem Elastomerprodukt, vorzugsweise in einem Fahrzeugluftreifen, wobei das Multifilamentgarn (2) aus nicht-elektrisch-leitfähigen Filamenten (3) besteht und wobei das linienförmige Gebilde (1) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (4) die Beschichtung der mantelförmigen Oberfläche eines Filamentes (3) des Multifilamentgarnes (2) ist.
Linienförmiges Gebilde (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filament (3) oder mehrere Filamente (3) des linienförmigen Gebildes (1) die elektrisch leitfähige Beschichtung (4) aufweisen, wobei das oder die eine elektrisch leitfähige Beschichtung (4) aufweisende(n) Filament(e) (3) 0,02 Gew% bis 10 Gew%, vorzugsweise 0,5 Gew% bis 3 Gew% des linienförmigen Gebildes (1) ausmachen.
Linienförmiges Gebilde (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-elektrisch-leitfähigen Filamente (3) Polymere sind, die mittels des Schmelzspinnverfahrens erhaltbar sind, wie vorzugsweise PET, PA6 und / oder PA6.6.
Linienförmiges Gebilde (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (4) entweder eine auf das Filament (3) aufgetragene elektrisch leitfähige Substanz oder ein mittels des Schmelzspinnverfahrens erhaltbares elektrisch leitfähiges Thermoplast ist.
Linienförmiges Gebilde (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Beschichtung (4) eine Konzentration an elektrisch leitfähigen Partikeln, vorzugsweise an Rußpartikeln zwischen 10 Gew% und 90 Gew%, bevorzugt zwischen 25 Gew% und 75 Gew% enthält.
Linienförmiges Gebilde (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Rußpartikel eine Jod-Absorption < 140g/kg, bevorzugt zwischen 60 und 100g/kg aufweisen oder eine DBP-Absorption > 50 cm³/100g, bevorzugt zwischen 70 und 130 cm³/100g aufweisen.
Linienförmiges Gebilde (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Kord aus zwei oder mehr Garnen (2) ist, dass nur ein Garn oder dass zwei Garne oder dass alle Garne (2) wenigstens ein Filament (3) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (4) aufweist.
Linienförmiges Gebilde (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (4) eines beschichteten Filamentes 1 % bis 30 %, bevorzugt 1 % bis 10 %, besonders bevorzugt 2 % bis 5 % der Querschnittsfläche des beschichteten Filamentes (3) ausmacht.
Verwendung des linienförmigen Gebildes (1) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1–8 als Festigkeitsträger in einem Fahrzeugreifen.
Verwendung des linienförmigen Gebildes (1) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1–8 als Schuß- oder Kettfaden eines Gewebes in einem Fahrzeugreifen.
Verwendung des linienförmigen Gebildes (1) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1–8 als Luftabführungsfaden in einem Fahrzeugreifen
Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugluftreifen wenigstens ein linienförmiges Gebilde (1) gemäß der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.