DE102013200984A1

DE102013200984A1 - Reifen für einen LKW oder Bus

Info

Publication number: DE102013200984A1
Application number: DE201310200984
Authority: DE
Inventors: Daisuke Todoroki
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2013-08-22
Also published as: JP5592420B2; JP2013166445A; US20130206303A1

Abstract

Ein Lkw-/Busreifen weist eine Innenfläche auf, die mit einer Luftabdichtungsschicht bedeckt ist, die ein Ende in einem Bereich innerhalb von 120 mm aufweist, wie von der Zehenspitze eines Wulstabschnitts entlang der Wulstbasislinie gemessen, und ist aus einem Stapel aus Polymerschichten ausgestaltet, der eine erste Schicht aus einer Elastomerzusammensetzung, die ein SIBS enthält und eine Dicke von 0,05–0,6 mm aufweist, und eine zweite Schicht aus einer Elastomerzusammensetzung umfasst, die zumindest eines von einem SIS und einem SIB enthält, eine Dicke von 0,01–0,3 mm aufweist und benachbart zu einer Karkasslage angeordnet ist. Die Elastomerzusammensetzungen der ersten und zweiten Schicht weisen einen dynamischen Elastizitätsmodul (E*) von 2–5 MPa auf. Es kann ein Luftreifen vorgesehen werden, der eine Luftabdichtungsschicht mit einer begrenzten Schwankung an einer Innenfläche des Reifens für einen verbesserten Luftdurchlässigkeitswiderstand und einen verbesserten Rollwiderstand umfasst.

Description

Diese nicht vorläufige Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-30342 , eingereicht beim Japanischen Patentamt am 15. Februar 2012, deren gesamte Inhalte hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen für einen Lkw oder Bus vorgesehenen Reifen, der eine Luftabdichtungsschicht umfasst.
Beschreibung des technischen Hintergrundes
In den letzten Jahren gibt es ein großes gesellschaftliches Verlangen nach kraftstoffeffizienten Fahrzeugen und somit leichten Reifen, und unter Reifenelementen muss eine Luftabdichtungsschicht, die Luftleckage aus einem Luftreifen vermindert, d. h. eine Funktion eines Luftdurchlässigkeitswiderstands hat, ebenfalls leicht sein.
Gegenwärtig lässt eine Kautschukzusammensetzung für eine Luftabdichtungsschicht zu, dass ein Reifen einen erhöhten Luftdurchlässigkeitswiderstand aufweist, indem z. B. eine Kautschukmischung hauptsächlich aus einem Butylkautschuk, die 70–100 Masse-% Butylkautschuk und 30–0 Masse-% Naturkautschuk enthält, angewandt wird. Darüber hinaus enthält eine Kautschukmischung hauptsächlich aus Butylkautschuk etwa 1 Masse-% eines anderen Isoprens als Butylen, und dies in Kombination mit Schwefel, einem Vulkanisationsbeschleuniger und Zinkweiß lässt eine zwischenmolekulare Vernetzung mit einer benachbarten Kautschukschicht zu. Wenn dieser Kautschuk auf Butylbasis in einer typischen Mischung vorgesehen ist, wird ein Reifen für einen Pkw eine Dicke von etwa 0,6–1,0 mm erfordern, und ein Reifen für eine Lkw oder einen Bus wird eine Dicke von etwa 1,0–2,0 mm erfordern, und um das Gewicht der Reifen zu verringern, gibt es einen Bedarf für ein Polymer, das einen größeren Luftdurchlässigkeitswiderstand als der Kautschuk auf Butylbasis aufweist und zulässt, dass eine Dicke einer Luftabdichtungsschicht weiter verringert werden kann.
Das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 9-019987 offenbart einen Schichtstapel für eine verbesserte Anhaftung zwischen einer Luftabdichtungsschicht und einer Kautschukschicht. Die Luftabdichtungsschicht weist entgegengesetzte Seiten auf, die mit Klebstoffschichten versehen sind, so dass die Luftabdichtungsschicht Abschnitte aufweist, die einander überlappen, wobei die Klebstoffschichten in Kontakt miteinander sind, und erwärmt und somit fest miteinander verbunden werden, um den Luftdruck besser zu halten. Jedoch wird die Klebstoffschicht, die zulässt, dass die Luftabdichtungsschicht Abschnitte aufweist, die einander überlappen, in einem Vulkanisationsschritt unter einer erwärmten Bedingung in Kontakt mit einem Heizbalg gebracht und somit nachteiligerweise an dem Heizbalg kleben.
Das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 2000-159936 beschreibt, dass zufrieden stellend luftdurchlässiges Nylonharz und Butylkautschuk dynamisch vernetzt werden, um ein Gemisch zur Herstellung einer 100 μm dicken Luftabdichtungsschicht zu erzeugen. Nylonharz ist jedoch bei Raumtemperatur hart und somit für eine Luftabdichtungsschicht für Reifen ungeeignet. Darüber hinaus haftet dieses dynamisch vernetzte Gemisch alleine durch Vulkanisation nicht an einer Kautschukschicht an und dementsprechend ist abgesehen von der Luftabdichtungsschicht eine Vulkanisationshaftschicht erforderlich, was zu einem Luftabdichtungsschichtelement führt, dessen Aufbau kompliziert ist und das eine große Zahl von Prozessschritten mit sich bringt, was im Hinblick auf die Produktivität nachteilig ist.
Das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 2008-024219 beschreibt das Dispergieren eines mit Maleinsäureanhydrid denaturierten, hydrierten Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Blockcopolymers in einem zufrieden stellend luftabdichtenden Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, um eine weiche Gasbarriereschicht zu bilden. Darüber hinaus ist die Gasbarriereschicht mit einer thermoplastischen Polyurethanschicht geschichtet und darüber hinaus wird ein Kautschukkleber (70/30 Butadienkautschuk/Naturkautschuk in Toluol aufgelöst) auf einer Oberfläche benachbart zu dem Reifenkautschuk aufgetragen, um eine Luftabdichtungsschicht herzustellen.
Jedoch hat ein denaturiertes Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer mit dispergiertem Weichharz eine schlechte Haftfestigkeit und kann sich von der thermoplastischen Polyurethanschicht abschälen. Obwohl in dem denaturierten Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer mit dispergiertem Weichharz ein Weichharz dispergiert ist, hat darüber hinaus dessen Matrix aus EVOH eine schlechte Biegeermüdungsfestigkeit und wird während der Reifen läuft, zerstört werden. Darüber hinaus erfordert das Auftragen des Kautschukklebers auf die Oberfläche, die mit dem Reifenkautschuk zu verbinden ist, einen weiteren Prozess als der für das normale Herstellen einer Luftabdichtungsschicht und wird daher zu einer schlechteren Produktivität führen.
Das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 2009-173114 betrifft einen Reifen, der für Schwerlast vorgesehen ist und eine Luftabdichtungsschicht in einer Innenseite eines Innerliners oder anstelle des Innerliners aufweist, der eine vorbestimmte Dicke aufweist, einschließlich einer Schicht, die aus einer Harzzusammensetzung mit einer besonderen Sauerstoffpermeabilität gebildet ist, die eine Matrix aus einem denaturierten Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer mit einem Weichharz aufweist, das einen geringeren Young'schen Modul als das darin dispergierte Copolymer aufweist, zumindest benachbart zu der Zehenspitze eines Wulstabschnitts eines Reifens, um zuzulassen, dass der Reifen Luft besser hält und die Haltbarkeit des Wulstabschnitts verbessert ist. Diese Technik liefert jedoch eine unzureichende Anhaftung zwischen der Luftabdichtungsschicht und dem Karkasskautschuk und kann keine ausreichende Biegeermüdungsfestigkeit zur Verfügung stellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zieht einen Reifen in Betracht, der für einen Lkw oder Bus vorgesehen ist und eine Luftabdichtungsschicht umfasst, die eine begrenzte Schwankung an einer Innenfläche des Reifens für einen verbesserten Luftdurchlässigkeitswiderstand und einen verbesserten Rollwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Reifen bereit, der für einen Lkw oder Bus vorgesehen ist und eine Innenfläche aufweist, die mit einer Luftabdichtungsschicht bedeckt ist. Die Luftabdichtungsschicht weist ein Ende in einem Bereich innerhalb von 120 mm, wie von der Zehenspitze eines Wulstabschnitts entlang einer Wulstbasislinie gemessen, auf und ist als ein Stapel aus Polymerschichten ausgestaltet, der eine erste Schicht aus einer Elastomerzusammensetzung, die ein Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblock-Copolymer enthält und eine Dicke von 0,05 mm bis 0,6 mm aufweist, und eine zweite Schicht aus einer Elastomerzusammensetzung umfasst, die zumindest eines von einem Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer und einem Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer enthält, der eine Dicke von 0,01 mm bis 0,3 mm aufweist und benachbart zu der Karkasslage angeordnet ist. Ein dynamischer Elastizitätsmodul (E*) der Elastomerzusammensetzungen der ersten und zweiten Schicht weist einen Wert gleich oder größer als 2 MPa und gleich oder kleiner als 5 MPa auf.
Der Stapel aus Polymerschichten weist eine erste Dicke (T0) auf, wenn er auf einer Trommel beim Formen des Reifen gebildet wird, wohingegen der Stapel aus Polymerschichten eine zweite Dicke (T1) aufweist, wenn er zu einem Torus ausgedehnt wird, wobei ein Verhältnis der zweiten Dicke (T1) zu der ersten Dicke (T0)(T1/T0 × 100) zwischen einem Stützabschnitt des Reifens und einer Äquatorialebene des Reifens 50–75% beträgt.
Vorzugsweise enthält das Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblock-Copolymer Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–30 Masse-%. Darüber hinaus enthält das Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer vorzugsweise Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–30 Masse-% und weist ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 100.000 bis 290.000 auf, und darüber hinaus ist das Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer geradkettig, enthält Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–35 Massen-% und weist ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 40.000–120.000 auf.
Der Stapel aus Polymerschichten des vorliegenden Lkw- oder Busreifens wird für eine Luftabdichtungsschicht verwendet und dessen Bereich des dynamischen Elastizitätsmoduls (E*) ist ebenfalls eingestellt. Wenn er aus einem Reifenformungszustand auf einer Trommel derart ausgedehnt wird, dass er torusförmig wird, kann er eine gleichmäßige Dicke und auch eine verminderte Dicke aufweisen, und kann auch Luft nach außen hin in einem Innenraum des Reifens einschließen, um den Innendruck darin zu halten, und kann darüber hinaus eine verbesserte Anhaftung an einer benachbarten Kautschukschicht bieten. Es kann ein Reifen mit einer ausgezeichneten Luftabdichtungsfähigkeit und einem verbesserten Rollwiderstand für einen Lkw oder Bus erhalten werden.
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, deutlicher werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematischer Querschnitt einer rechten Hälfte eines Reifens für einen Lkw oder Bus in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Wulstabschnitts eines Reifens für einen Lkw oder einen Bus in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3A zeigt einen auf einer Trommel gebildeten Stapel aus Polymerschichten.
3B ist eine schematische Ansicht des zu einem Torus geformten Stapels.
4 ist ein schematischer Querschnitt einer Luftabdichtungsschicht in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung ist ein Luftreifen, der eine Innenfläche aufweist, die mit einer Luftabdichtungsschicht versehen ist, die aus einem Stapel aus zumindest zwei Polymerschichten gebildet ist. Eine erste Schicht ist aus einem Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblock-Copolymer (SIBS) gebildet und weist eine Dicke in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,6 mm auf. Eine zweite Schicht umfasst zumindest eines von einem Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer (SIS) und einem Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer (SIB) und weist ein Dicke von 0,01 mm bis 0,3 mm auf. Die zweite Schicht ist in Kontakt mit der Kautschukschicht einer Karkasslage angeordnet.
Der vorliegende Reifen für einen Lkw oder Bus wird anhand schematischer Querschnitte beschrieben. 1 ist ein Querschnitt einer rechten Hälfte des Reifens für einen Lkw oder Bus, und 2 zeigt einen Wulstabschnitt davon in einer vergrößerten Ansicht. Ein Reifen 1 für einen Lkw oder Bus weist einen Laufflächenabschnitt 2 und einen Seitenwandabschnitt 3 und einen Wulstabschnitt 4 auf, wobei von den entgegengesetzten Enden des Laufflächenabschnitts ein Torus gebildet ist. Darüber hinaus ist in dem Wulstabschnitt 4 ein Wulstkern 5 vergraben. Ferner sind eine Karkasslage 6, die sich von einem Wulstabschnitt 4 zu dem anderen Wulstabschnitt erstreckt und entgegengesetzte Enden aufweist, die um den Wulstkern 5 herum umgeschlagen sind und somit in Eingriff stehen, und eine Gürtelschicht 7 vorgesehen, die aus vier Lagen weiter außen als ein Kronenabschnitt der Karkasslage 6 gebildet ist.
Die Gürtelschicht 7 weist normalerweise vier Lagen auf, die aus Stahlkord oder Aramidfaserkord oder ähnlichem Kord gebildet sind und einander schneiden, so dass der Kord normalerweise einen Winkel von 5–30 Grad relativ zu der Umfangsrichtung des Reifens bildet, oder einen Abschnitt aufweist, der in einer einzigen Richtung angeordnet ist. Es ist anzumerken, dass eine Gummierungskautschukschicht weiter außen als die entgegengesetzten Enden der Gürtelschicht vorgesehen sein kann, um zu verhindern, dass sich die entgegengesetzten Enden der Gürtelschicht abschälen. Darüber hinaus weist die Karkasslage im Allgemeinen einen Stahlkord auf, der im Wesentlichen unter 90 Grad relativ zu der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet ist, und in einem Bereich, der durch die Karkasslage und einen umgeschlagenen Abschnitt von dieser umgeben ist, ist ein Wulstkernreiter 8 vorgesehen, der sich von einem oberen Ende des Wulstkerns 5 zu der Seitenwand hin erstreckt. Ferner ist innerhalb der Karkasslage 6, wie in der radialen Richtung des Reifens gesehen, eine Luftabdichtungsschicht 9 angeordnet, die sich von einem Wulstabschnitt 4 zu dem anderen Wulstabschnitt 4 erstreckt.
Darüber hinaus ist in einem Abschnitt, bei dem die Karkasslage 6 um den Wulstkern 5 zurückgeschlagen ist, eine Wulstverstärkungsschicht 10, die aus Stahlkord, Aramidfaserkord oder Nylonfaserkord gebildet ist, angeordnet.
Es ist anzumerken, dass der Reifen für einen Lkw oder Bus der vorliegenden Erfindung nicht mit einem Innerliner versehen zu sein braucht, wie es in der Figur gezeigt ist, und in diesem Fall der Reifen eine Innenfläche haben wird, die mit Luftabdichtungsschicht 9 bedeckt ist, die direkt innerhalb der Karkasslage 6, wie in der radialen Richtung des Reifens gesehen, angeordnet ist.
In 1 und 2 bedeckt die Luftabdichtungsschicht 9 eine Innenfläche des Reifens und ist an einer Zehenspitze P in der Richtung der Breite des Reifens umgeschlagen und weist auch ein unteres Ende 9e auf, das in einem Bereich einer Wulstbasislinienbreite Wb von der Zehenspitze P entlang einer Wulstbasislinie L angeordnet ist. Hierin wird die Wulstbasislinienbreite Wb normalerweise einen Bereich von 100 bis 120 mm für einen Reifen für einen Lkw oder Bus aufweisen. Wenn die Luftabdichtungsschicht 9 von der Zehenspitze P entlang der Wulstbasislinie L bis zu einem Bereich, der 120 mm übersteigt, angeordnet ist, erreicht die Luftabdichtungsschicht 9 einen Abschnitt, der eine Felge berührt, und die Felge kann schlecht befestigt werden.
Wenn ein Reifen rotiert, verformt sich ein Wulstabschnitt wiederholt, was dazu führt, dass Luft von außen zwischen den Wulstabschnitt und einen Wulstbasisabschnitt in den Reifen eingeleitet wird. Die Luftabdichtungsschicht 9 kann vermindern, dass solche Luft in den Reifen eingeleitet wird, und kann somit den Innendruck aufrechterhalten. Wenn darüber hinaus die Einleitung von Sauerstoff von außen in den Reifen verringert wird, kann die Zersetzung der Luftabdichtungsschicht vermindert und die Haltbarkeit des Wulstabschnitts signifikant verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass ein Kautschukwulstband 12 an einem Wulstbereich direkt in Kontakt mit der Wulstbasis und einem Felgenhorn angeordnet ist, um den Wulstabschnitt zu verstärken. Darüber hinaus ist der Zehenabschnitt mit Zehenkautschuk 13 versehen, der den unteren Endabschnitt 9e der Luftabdichtungsschicht bedeckt. Der Zehenkautschuk 13 ist eine Kautschukzusammensetzung, bei der 20 bsi 40 Masse-% einer Kautschukkomponente aus zumindest einem von Butylkautschuk und halogeniertem Butylkautschuk gebildet ist.
<Luftabdichtungsschicht>
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Luftabdichtungsschicht aus einem Schichtstapel aus besonderen Polymeren gebildet. Der Stapel aus Polymerschichten ist aus einer ersten Schicht, die ein Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblock-Copolymer (SIBS) enthält und eine Dicke in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,6 mm aufweist, und einer zweiten Schicht gebildet, die zumindest eines von einem Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer (SIS) und einem Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer (SIB) enthält und eine Dicke von 0,01 mm bis 0,3 mm aufweist.
Beim Bilden eines Reifens wird der Stapel aus Polymerschichten zusammen mit einer Karkasslage und anderen Elementen des Reifens auf eine Trommel gesetzt, wie es in 3A gezeigt ist und dann zu einem Torus ausgedehnt, wie es in 3B gezeigt ist. Dabei wird der Stapel aus Polymerschichten von einer zylindrischen Form mit einem Durchmesser R0 zu einer Torusform mit einem maximalen Durchmesser R1 ausgedehnt. Hier wird R1 auf 140% bis 200% von R0 ausgedehnt. Infolgedessen wird die Dicke des Stapels aus Polymerschichten auf der Trommel (T0) auf eine Dicke in der Form des Toroids (T1) mit einem Verhältnis (T1/T0 × 100) von 50% bis 70% vermindert. Wenn dabei die erste und zweite Schicht des Stapels aus Polymerschichten nicht mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit ausgedehnt werden, wird deren Dicke schwanken und ist nicht nur ungeeignet, um Luft abzudichten, sondern kann auch zerrissen werden.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, versieht die vorliegende Erfindung die erste und zweite Schicht mit einem dynamischen Elastizitätsmodul (E*), der einen Wert aufweist, der derart eingestellt ist, dass er in einen Bereich von 2 MPa bis 5 MPa fällt. Ein kleinerer dynamischer Elastizitätsmodul (E*) als 2 MPa lässt zu, dass der Stapel aus Polymerschichten beim Vulkanisieren des Reifens fließt und infolgedessen der Stapel aus Polymerschichten nicht in dem Reifen als ein Produkt bleibt und somit keine Luft einschließen kann. Im Gegensatz dazu führt ein dynamischer Elastizitätsmodul (E*), der 5 MPa übersteigt, zu einem Reifen, der mit einem Stapel aus Polymerschichten mit schlechter Ausdehnbarkeit gebildet ist, was es schwierig machen kann, die Dicke der Luftabdichtungsschicht in dem Reifen als ein Produkt einzustellen. Es ist anzumerken, dass ein dynamischer Elastizitätsmodul (E*) mit einem Viskoelastizitätsspektrometer VES (von IWAMOTO Quartz Glass Lab Co., Ltd. hergestellt) bei 70°C mit einer Anfangsdehnung von 10% und einer dynamischen Dehnung von 2% gemessen wird.
<Erste Schicht>
Die vorliegende Erfindung stellt eine Luftabdichtungsschicht bereit, die mit einem Stapel aus Polymerschichten gebildet ist, die eine erste Schicht, die innerhalb eines Reifens angeordnet ist, und eine zweite Schicht, die näher bei der Karkasslage angeordnet ist, sind. Die erste Schicht ist eine SIBS-Schicht, die eine Polymerzusammensetzung aufweist, die ein Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblock-Copolymer (SIBS) mit einer Menge enthält, die gleich oder größer als 50 Masse-% einer Polymerkomponente ist.
Vorzugsweise enthält das SIBS Styroleinheiten in einem Gehalt von 10 bis 30 Masse-%, vorzugsweise 14 bis 23 Masse-%, zum Einstellen des dynamischen Elastizitätsmoduls, so dass er in einen spezifizierten Bereich fällt und ein verbesserter Luftdurchlässigkeitswiderstand erhalten wird.
Darüber hinaus weist das SIBS vorzugsweise ein Molekulargewicht mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 50.000 bis 400.000 über eine GPC-Messung im Hinblick auf die Einstellung des dynamischen Elastizitätsmoduls und darüber hinaus im Hinblick auf eine Fließfähigkeit, eines Formgebungsprozesses und dergleichen auf. Ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht kleiner als 50.000 kann zu einer verminderten Zugfestigkeit und verminderten Zugdehnung führen, wohingegen ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht, das 400.000 übersteigt, zu einer nicht wünschenswert beeinträchtigten Extrudierfähigkeit führt.
Wenn in dem SIBS ein Isobutylenblock vorliegt, kann der SIBS verwendet werden, um einen Polymerfilm mit einem ausgezeichneten Luftdurchlässigkeitswiderstand zu erzeugen. Wenn der Polymerfilm aus dem SIBS verwendet wird, um die Luftabdichtungsschicht zu erzeugen, kann ein Luftreifen mit einem ausgezeichneten Luftdurchlässigkeitswiderstand erhalten werden.
Darüber hinaus weist der SIBS keine Doppelbindungen in seinem Molekül abgesehen von der aromatischen Gruppe auf, und ist somit im Wesentlichen stabil gegen ultraviolette Strahlung und weist somit eine ausgezeichnete Haltbarkeit auf. Wenn der Polymerfilm des SIBS verwendet wird, um die Luftabdichtungsschicht zu erzeugen, kann ein Luftreifen mit einer ausgezeichneten Haltbarkeit erhalten werden.
Das Auflegen des Polymerfilms aus dem SIBS auf die Luftabdichtungsschicht, um einen Luftreifen zu erzeugen, stellt einen Luftdurchlässigkeitswiderstand sicher. Dies kann die Notwendigkeit beseitigen, halogenierten Butylkautschuk oder einen ähnlichen halogenierten Kautschuk mit einem großen spezifischen Gewicht zu verwenden, der herkömmlich verwendet wird, um Luftdurchlässigkeitswiderstand vorzusehen, und wenn er verwendet wird, kann er in einer reduzierten Menge verwendet werden. Es kann ein gewichtsreduzierter Reifen erhalten werden, und es kann effektiv eine bessere Kraftstoffwirtschaftlichkeit erreicht werden.
Vorzugsweise weist der SIBS in seinem Copolymer Blöcke mit Polymerisationsgraden von etwa 10.000–150.000 für Isobutylen und etwa 5.000–30.000 für Styrol im Hinblick auf Kautschukelastizität und Handhabbarkeit auf (da ein Polymerisationsgrad kleiner als 10.000 Verflüssigung liefert).
Die erste Schicht aus dem SIBS weist eine Dicke von 0,05 bis 0,6 mm auf. Wenn die erste Schicht eine Dicke von weniger als 0,05 mm aufweist, dann wird beim Vulkanisieren des Reifens mit dem darauf als die Luftabdichtungsschicht aufgelegten Stapel aus Polymerschichten die erste Schicht zerrissen, wenn Druck auf sie ausgeübt wird, und der erhaltene Reifen kann Luftleckage daraus aufweisen. Wenn im Gegensatz dazu die erste Schicht eine Dicke aufweist, die 0,6 mm übersteigt, wird das Gewicht des Reifens erhöht sein, was zu einem beeinträchtigten Leistungsvermögen hinsichtlich eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs führt. Die erste Schicht kann zu einem Film ausgebildet werden, indem der SIBS extrudiert oder kalandert wird, oder durch ein ähnliches Verfahren, das normalerweise angewandt wird, um thermoplastisches Harz, thermoplastisches Elastomer oder dergleichen zu Filmen auszubilden.
<Zweite Schicht>
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Schicht zumindest eine von einer SIS-Schicht, die aus einem Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer (SIS) gebildet ist, und einer SIB-Schicht, die aus einem Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer (SIB) gebildet ist.
Das Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer (SIS) weist einen Isoprenblock auf, der ein weiches Segment ist, und dementsprechend haftet ein Polymerfilm, der aus dem SIS gebildet ist, durch Vulkanisation leicht an einer Kautschukkomponente an. Wenn der Polymerfilm, der aus dem SIS gebildet ist, für die Luftabdichtungsschicht verwendet wird, die eine ausgezeichnete Anhaftung z. B. an einer Kautschukschicht einer Karkasslage aufweist, kann ein Luftreifen mit ausgezeichneter Haltbarkeit erhalten werden.
Vorzugsweise weist der SIS ein Molekulargewicht mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 100.000 bis 290.000 über GPC-Messung im Hinblick auf eine Einstellung des dynamischen Elastizitätsmoduls, so dass er in einen besonderen Bereich fällt, und Formbarkeit auf. Ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von weniger als 100.000 kann zu verminderter Zugfestigkeit führen, wohingegen ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht, das 290.000 übersteigt, zu einer nicht bevorzugten schlechten Extrusionsfähigkeit führt. Darüber hinaus enthält der SIS vorzugsweise Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–30 Masse-%, um den dynamischen Elastizitätsmodul derart einzustellen, dass er in den vorstehend erwähnten Bereich fällt.
Darüber hinaus weist der SIS vorzugsweise Blöcke mit Polymerisationsgraden von etwa 500–5.000 für Isopren und etwa 50–1.500 für Styrol im Hinblick auf das Einstellen des dynamischen Elastizitätsmoduls, so dass er in einen besonderen Bereich fällt, auf.
Der SIS kann durch ein typisches Verfahren zur Polymerisation einer Mischung auf Vinylbasis, wie etwa lebende kationische Polymerisation, erhalten werden. Die SIS-Schicht kann zu einem Film ausgebildet werden, indem der SIS extrudiert oder kalandert wird, oder durch ein ähnliches Verfahren, das normalerwiese angewandt wird, um thermoplastisches Harz, thermoplastisches Elastomer oder dergleichen zu einem Film auszubilden.
Das Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer (SIB) weist einen Isobutylenblock auf, der ein weiches Segment ist, und dementsprechend haftet ein Polymerfilm, der aus dem SIB gebildet ist, durch Vulkanisation leicht an einer Kautschukkomponente an. Wenn der aus SIB gebildete Polymerfilm für die Luftabdichtungsschicht verwendet wird, die eine ausgezeichnete Anhaftung z. B. an der Karkasslage, benachbart zu dem Kautschuk, der eine Isolierung bildet, und dergleichen aufweist, kann ein Luftreifen mit ausgezeichneter Haltbarkeit erhalten werden.
Vorzugsweise ist der SIB im Hinblick auf Kautschukelastizität und Haftvermögen geradkettig. Vorzugsweise weist der SIB ein Molekulargewicht mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 40.000 bis 120.000 über GPC-Messung auf, um den dynamischen Elastizitätsmodul derart einzustellen, dass er in einen besonderen Bereich fällt, um eine bessere Formbarkeit zu erhalten. Ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von weniger als 40.000 kann zu einer verminderten Zugfestigkeit führen, wohingegen ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht, das 120.000 übersteigt, zu einer nicht bevorzugten beeinträchtigten Extrusionsfähigkeit führen kann.
Darüber hinaus enthält der SIB vorzugsweise Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–35 Masse-%, um den dynamischen Elastizitätsmodul derart einzustellen, dass er in den vorstehend erwähnten Bereich fällt, und um eine bessere Viskosität und ein besseres Haftvermögen zu erhalten.
Bei der vorliegenden Erfindung weist der SIB vorzugsweise Blöcke mit einem Polymerisationsgrad von etwa 300–3.000 für Isobutylen und etwa 10–1.500 für Styrol im Hinblick auf Kautschukelastizität und Handhabbarkeit auf.
Die SIB-Schicht kann zu einem Film ausgebildet werden, indem der SIB extrudiert oder kalandert wird, oder durch ein ähnliches Verfahren, das normalerweise angewandt wird, um thermoplastisches Harz, thermoplastisches Elastomer oder dergleichen zu einem Film auszubilden.
Die zweite Schicht weist eine Dicke von 0,01 mm bis 0,3 mm auf. Hierin bedeutet die Dicke der zweiten Schicht eine Gesamtdicke der SIS-Schicht und der SIB-Schicht, wenn die zweite Schicht aus den zwei Schichten der SIS-Schicht und der SIB-Schicht gebildet ist.
Wenn die zweite Schicht eine Dicke von weniger als 0,1 mm aufweist, dann wird beim Vulkanisieren des Rohreifens mit darauf als die Luftabdichtungsschicht aufgelegtem Stapel aus Polymerschichten die zweite Schicht zerrissen, wenn Druck auf sie ausgeübt wird, was zu einer verminderten Haftfestigkeit durch Vulkanisation führt. Wenn im Gegensatz dazu die zweite Schicht eine Dicke aufweist, die 0,3 mm übersteigt, wird das Gewicht des Reifens erhöht sein, was zu einem beeinträchtigten Leistungsvermögen hinsichtlich eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs führt.
Darüber hinaus weist die zweite Schicht vorzugsweise eine Dicke von 0,05–0,2 mm auf.
<Formen von Stapeln aus Polymerschichten>
Die vorliegende Erfindung kann eine Luftabdichtungsschicht bereitstellen, die mit Stapeln aus Polymerschichten gebildet ist, die in einer Vielfalt von Formen aufgebaut sind. Diese Formen werden nachstehend anhand von 4 beschrieben, die eine Luftabdichtungsschicht im Querschnitt schematisch zeigt. Ein Stapel aus Polymerschichten PL ist aus einer ersten Schicht PL1 und einer zweiten Schicht PL2 ausgestaltet, wie es in 4 gezeigt ist. Wenn der Stapel aus Polymerschichten PL bei einem Luftreifen als die Luftabdichtungsschicht angewendet wird, gestattet ein Platzieren der zweiten Schicht PL2 an einer äußeren Lage, wie in der radialen Richtung des Reifens gesehen, in Kontakt mit einer Karkasslage C, dass ein nachfolgender Reifenvulkanisationsschritt durchgeführt werden kann, um eine erhöhte Haftfestigkeit zwischen der zweiten Schicht PL2 und der Karkasslage C vorzusehen. Dementsprechend weist der erhaltene Luftreifen die Luftabdichtungsschicht und einen Innerliner oder eine Kautschukschicht von Karkasslage C auf, die zufrieden stellend aneinander haften, und kann somit einen verbesserten Luftdurchlässigkeitswiderstand und ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen.
<Verfahren zum Herstellen eines Reifens für einen Lkw oder Bus>
Die vorliegende Erfindung stellt einen Lkw- oder Busreifen bereit, der in einem üblichen Verfahren hergestellt werden kann. Der vorliegende Reifen kann hergestellt werden, indem ein Stapel aus Polymerschichten PL auf eine Luftabdichtungsschicht eines Rohreifens für Reifen 1 für einen Lkw oder Bus aufgelegt und vulkanisiert wird und somit dieser zusammen mit weiteren Elementen geformt wird. Der Stapel aus Polymerschichten PL wird derart auf dem Rohreifen angeordnet, dass der Stapel aus Polymerschichten PL eine nach außen gewandte zweite Schicht PL2, wie in der radialen Richtung des Reifens gesehen, in Kontakt mit der Karkasslage (oder dem Innerliner, wenn dieser verwendet wird) aufweist.
Diese Anordnung gestattet es, dass ein nachfolgender Reifenvulkanisationsschritt durchgeführt werden kann, um eine erhöhte Haftfestigkeit zwischen der zweiten Schicht PL2 und der Karkasslage C (oder dem Innerliner) vorzusehen. Der erhaltene Luftreifen weist eine Luftabdichtungsschicht und die Karkasslage auf, die zufrieden stellend aneinander haften, und kann somit einen verbesserten Luftdurchlässigkeitswiderstand und ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen.
Beispiele
Eine in Tabelle 1 gezeigte Spezifikation wurde angewandt, um Reifen von Beispielen der vorliegenden Erfindung und jene von Vergleichsbeispielen für einen Lkw oder Bus herzustellen, und das Leistungsvermögen der Reifen wurde bewertet. Der SIB, SIBS und SIS, die für die erste und zweite Schicht verwendet wurden, wurden wie folgt vorbereitet.
<SIBS>
Es wurde SIBSTAR 102T, das von Kaneka Corporation (Shore A-Härte: 25, Styrolgehalt: 15 Masse-%, gewichtsgemitteltes Molekulargewicht: 100.000) hergestellt wurde, verwendet. Andere SIBSs mit unterschiedlichen Styrolgehalten waren konform mit einem Polymerisationsverfahren, das in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 2002-161186 beschrieben ist, und wurden mit einem Monomerverhältnis hergestellt, das in einer Copolymerisationreaktion von Isobutylen und Styrol verändert wurde.
<SIB>
Es wurden 589 mL Methylcyclohexan (durch Molekularsiebe getrocknet), 613 ml n-Butylchlorid (durch Molekularsiebe getrocknet) und 0,550 g Cumylchlorid in einen mit einem Rührer ausgestatteten Reaktor mit 2 L eingeleitet. Der Reaktor wurde auf –70°C gekühlt, und danach wurden 0,35 mL α-Picolin (2-Methylpyridin) und 179 mL Isobutylen hinzugegeben. Darüber hinaus wurden 9,4 mL Titantetrachlorid zugegeben, und die Polymerisation wurde gestartet, und die Lösung wurde bei –70°C gerührt und somit 2,0 Stunden reagieren gelassen. Danach wurden 59 mL Styrol in den Reaktor eingeleitet, und die Reaktion wurde weiter für 60 Minuten fortgesetzt, und danach wurde eine große Menge Methanol zugegeben und die Reaktion wurde gestoppt. Aus der Reaktionslösung wurde Lösungsmittel und dergleichen entfernt, und danach wurde ein Polymer in Toluol aufgelöst und mit Wasser zweifach gewaschen. Diese Toluollösung wurde dem Methanolgemisch hingegeben und das Polymer wurde ausgefällt, und das erhaltene Polymer wurde bei 60°C für 24 Stunden getrocknet, um ein Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer zu erhalten.
Styrol als Komponente in Gehalt von: 15 Masse-%
Gewichtsgemitteltes Molekulargewicht: 70.000
Es ist anzumerken, dass SIBs mit unterschiedlichen Styrolgehalten konform mit dem vorstehend erwähnten Polymerisationsverfahren waren und mit einem Monomerverhältnis hergestellt wurden, das in einer Copolymerisationsreaktion von Isobutylen und Styrol verändert wurde.
<SIS>
Es wurde D1161JP, das von Kraton Performance Polymers Inc. hergestellt wurde (Styrol als Komponente in einem Gehalt von: 15 Masse-% und gewichtsgemitteltes Molekulargewicht: 150.000) verwendet. Es ist anzumerken, dass SISs mit unterschiedlichen Styrolgehalten mit einem Monomerverhältnis hergestellt wurden, das in einer Copolymerisationsreaktion von Isopren und Styrol verändert wurde.
<Produktion eines Reifens für einen Lkw oder Bus>
Die obigen SIBS, SIS und SIB wurden mit einem Zweiachsenextruder (Schneckendurchmesser: φ50 mm, L/D: 30, Zylindertemperator: 220°C) pelletisiert. Danach wurde ein Extruder mit T-Mundstück (Schraubendurchmesser: φ80 mm, L/D: 50, Mundstücklippenbreite: 500 mm, Zylindertemperator: 220°C, Filmstärke: 0,3 mm) oder eine Mehrschicht-Blasfilmmaschine verwendet, um eine Luftabdichtungsschicht zu erzeugen.
Für einen Reifen für einen Lkw oder Bus mit einer Größe von 11R22.514PR mit der Grundstruktur von 5 und der Wulstabschnittsstruktur von 2 wurde der Stapel aus Polymerschichten für die Luftabdichtungsschicht verwendet, um einen Rohreifen herzustellen, und anschließend wurde ein Vulkanisationsschritt durchgeführt, um das Zwischenprodukt bei 150°C für 35 Minuten einem Pressformen zu unterziehen und somit einen vulkanisierten Reifen herzustellen.
<Vergleichsbeispiel 1>
Vergleichsbeispiel 1 umfasste nicht die Luftabdichtungsschicht, und als ein Innerliner wurden die folgenden Komponenten in einem Banbury-Mischer gemischt und durch eine Kalanderwalze zu einer Bahn ausgebildet, um einen 1,0 mm dicken Polymerfilm vorzusehen.
IIR^*1: 90 Masseteile
Naturkautschuk^*2: 10 Masseteile
Füllstoff^*3: 50 Masseteile
^*1 IIR: Exxon Chlorobutyl 1068 von Exxon Mobil Corporation
^*2 TSR20
^*3 SEAST V von Tokai Carbon Co., Ltd. (N660, spezifische Oberfläche zur Stickstoffadsorption: 27 m²/g)
<Beispiele 1–5 der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele 2–5>
Die vorliegende Erfindung stellt in den Beispielen 1–5 eine Luftabdichtungsschicht mit einer ersten Schicht aus SIBS und einer zweiten Schicht aus SIS oder SIB bereit. Die erste und zweite Schicht weisen dynamische Elastizitätsmoduln (E*) mit unterschiedlichen Werten auf. Die Vergleichsbeispiele 2–5 versehen die erste oder zweite Schicht mit einem dynamischen Elastizitätsmodul (E*), der einen Wert aufweist, der nicht in den Bereich der vorliegenden Erfindung fällt. Die Beispiele der vorliegenden Erfindung stellen alle Luftabdichtungsschichten mit einer begrenzten Dickenschwankung bereit, halten die Fähigkeit, Luft abzudichten, aufrecht und erreichen einen verbesserten Rollwiderstand.
<Leistungsfähigkeitstest>
Die Reifen der Beispiele der Erfindung und jene der Vergleichsbeispiele für einen Lkw oder Bus wurden wie oben beschrieben hergestellt und durchliefen den folgenden Leistungsfähigkeitstest.
<Schwankung der Dicke der Luftabdichtungsschicht>
Jeder Reifen wurde an vier Stellen auf seinem Umfang gemessen, um die Maximal- und Minimaldickenwerte der Luftabdichtungsschicht zu erhalten. Ein gemessener Wert von Vergleichsbeispiel 1 diente als Referenz, und jedes Beispiel der vorliegenden Erfindung und jedes Vergleichsbeispiel durchliefen eine Messung, um Werte relativ zu der Referenz zu erhalten, und die erhaltenen Werte sind mit Indizes angegeben. Kleinere Zahlenwerte geben eine kleinere Schwankung an. Wenn die Luftabdichtungsschicht zerrissen ist, ist dies in der Tabelle 1 als ”zerrissen” angegeben.
<Abfallrate des statischen Luftdrucks>
Es wurden jeweils 11R22.5PR-Lkw- oder Busreifen, die in dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, auf eine JIS-Felge aufgezogen, und es wurde ein Anfangsluftdruck von 900 kPa darin aufgebaut, und die Reifen wurden dann bei Raumtemperatur für 90 Tage belassen und danach wurden deren Abfallraten des statischen Luftdrucks gemessen. Werte relativ zu dem von Vergleichsbeispiel 1 sind durch Indizes angegeben. Kleinere Zahlenwerte geben kleinere Luftdruckabfälle an.
<Rollwiderstand>
Es wurde eine Rollwiderstandstestmaschine, die von Kobe Steel, Ltd. hergestellt, verwendet, und ein hergestellter 11R22.5PR-Lkw- oder Busreifen wurde auf eine JIS-Felge aufgezogen, und der Rollwiderstand des Reifens wurde für eine Last von 29,42 kN, einen Anfangsluftdruck von 800 kPa und eine Geschwindigkeit von 80 km/h und eine Raumtemperatur (38°C) gemessen, während der Reifen rollte. Der folgende Ausdruck wurde mit Vergleichsbeispiel 1, das als eine Referenz (100) diente, angewandt, um den Rollwiderstand für jede Mischung durch einen Index anzugeben. Kleinere Rollwiderstandsindizes geben reduzierten Rollwiderstand an. (Rollwiderstandsindex) = (Rollwiderstand jedes Beispiels)/(Rollwiderstand von Vergleichsbeispiel 1) × 100
Der vorliegende Lkw- oder Busreifen ist ein Konzept, das so genannte Reifen für Schwerlastfahrzeuge und dergleichen einschließt, und ist auf diese Reifen anwendbar.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist ohne Weiteres zu verstehen, dass selbige lediglich zur Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht als Einschränkung zu nehmen ist, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung durch den Wortlaut der beigefügten Ansprüche zu interpretieren ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-30342 [0001]
JP 9-019987 [0005]
JP 2000-159936 [0006]
JP 2008-024219 [0007]
JP 2009-173114 [0009]
JP 2002-161186 [0057]

Claims

Reifen, der für einen Lkw oder Bus vorgesehen ist und eine Innenfläche aufweist, die mit einer Luftabdichtungsschicht (9) bedeckt ist, wobei die Luftabdichtungsschicht (9) ein Ende in einem Bereich innerhalb von 120 mm aufweist, wie von einer Zehenspitze (P) eines Wulstabschnitts entlang einer Wulstbasislinie gemessen, wobei die Luftabdichtungsschicht (9) aus einem Stapel aus Polymerschichten ausgestaltet ist, der eine erste Schicht aus einer Elastomerzusammensetzung, die ein Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblock-Copolymer enthält und eine Dicke von 0,05 mm bis 0,6 mm aufweist, und eine zweite Schicht aus einer Elastomerzusammensetzung umfasst, die zumindest eines von einem Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer und einem Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer enthält, eine Dicke von 0,01 mm bis 0,3 mm aufweist und benachbart zu der Karkasslage angeordnet ist, wobei die Elastomerzusammensetzungen der ersten und zweiten Schicht einen dynamischen Elastizitätsmodul (E*) mit einem Wert gleich oder größer als 2 MPa und gleich oder kleiner als 5 MPa aufweisen.
Reifen, der für einen Lkw oder Bus vorgesehen ist, nach Anspruch 1, wobei der Stapel aus Polymerschichten eine erste Dicke (T0) aufweist, wenn er beim Formen des Reifens auf einer Trommel geformt wird, wohingegen der Stapel aus Polymerschichten eine zweite Dicke (T1) aufweist, wenn er zu einem Torus ausgedehnt ist, wobei das Verhältnis von der zweiten Dicke (T1) zu der ersten Dicke (T0) (T1/T0 × 100) zwischen einem Stützabschnitt des Reifens und einer Äquatorialebene des Reifens 50–75% beträgt.
Reifen, der für einen Lkw oder Bus vorgesehen ist, nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblock-Copolymer Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–30 Masse-% enthält.
Reifen, der für einen Lkw oder Bus vorgesehen ist, nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Styrol-Isopren-Styrol-Triblock-Copolymer Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–30 Masse-% enthält und ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 100.000 bis 290.000 aufweist.
Reifen, der für einen Lkw oder Bus vorgesehen ist, nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Styrol-Isobutylen-Diblock-Copolymer geradkettig ist, Styroleinheiten in einem Gehalt von 10–35 Masse-% enthält und ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 40.000–120.000 aufweist.