DE102016219338A1

DE102016219338A1 - Fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE102016219338A1
Application number: DE102016219338.4A
Authority: DE
Inventors: Nadja-Annette Friederici; Nils Walter Hojdis
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit zumindest einem radial außen befindlichen Gummilaufstreifen, Wulstbereichen für den Anschluss an eine Felge und mit auf einer Gummimischung basierenden Seitenwandbereichen zwischen Gummilaufstreifen und den Wulstbereichen. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung solcher Fahrzeugreifen. Um den Anteil der umweltschädlichen Substanzen, insbesondere im Innenstadtbereich, zu reduzieren weisen die Seitenwandbereiche auf der äußeren Oberfläche eine für den oxidativen Abbau von Molekülen photokatalytisch aktive Substanz auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit zumindest einem radial außen befindlichen Gummilaufstreifen, Wulstbereichen für den Anschluss an eine Felge und mit auf einer Gummimischung basierenden Seitenwandbereichen zwischen Gummilaufstreifen und den Wulstbereichen. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung solcher Fahrzeugreifen.
Die Umwelt wird durch unterschiedliche Emissionen beeinträchtigt. Bei den Emissionen kann es sich um giftige, gesundheitsschädliche und/oder umweltgefährdende chemische Substanzen handeln, die unterschiedlichen Ursprungs sein können. Um derartige Substanzen zu beseitigen, sind unterschiedlichste Verfahren bekannt. So werden in Schornsteine Filter eingebaut oder es werden spezielle Nachbehandlungsverfahren durchgeführt, die zu einem Abbau der Schadsubstanzen führen.
Es ist bekannt, dass Stickoxide, organische Luftschadstoffe, riechstoffbildende Substanzen, Viren, Sporen und Bakterien durch die Verwendung von Titandioxid-Nanopartikeln photokatalytisch zu ungefährlichen Substanzen abgebaut werden können. Titandioxid-Nanopartikel sind dabei aus Titan- und Sauerstoffatomen im stöchiometrischen Verhältnis von 1:2 aufgebaut und weisen eine Partikelgröße von 2 bis ca. 100 nm auf, liegen also im Nanometerbereich. Die mit der Verkleinerung der Partikel in den Nanometerbereich einhergehende Vergrößerung der Oberfläche führt zu einer erheblichen Verstärkung der photochemischen Aktivität bei gleichzeitiger Reduktion der Lichtstreuung.
Neueste Entwicklungen schlagen zur Reduktion von Stickoxiden und anderen Luftschadstoffen beispielsweise vor, luftreinigende Fassaden oder Pflastersteine, deren Oberflächen mit photokatalytisch aktivem Titandioxid versehen sind, in Innenstädten zu verwenden. Stickoxide werden dann durch chemische Reaktion mittels Photokatalyse bei Sonnenlicht in Nitrat umgewandelt, welches leicht wasserlöslich ist und von Kondenswasser, Regenwasser oder Reinigungswasser aufgenommen und abtransportiert wird. Das Nitrat wird so dem Stickstoffkreislauf in der Bodenzone zugeführt. Die Stickoxide werden aus der Luft entfernt. Gleichzeitig werden leichtflüchtige organische Verbindungen (VOC) sowie flüssige und pastöse organische Substanzen und biologisches Material photokatalytisch abgebaut. Die Fassaden oder Pflastersteine lassen sich dadurch leicht reinigen.
Ein großer Teil der umweltschädlichen Emissionen im innerstädtischen Bereich wird von Fahrzeugen und deren Reifen erzeugt. Dabei handelt es sich insbesondere um Stickoxide und organische Substanzen. Die Emissionsbilanz eines Fahrzeuges ist dabei ausnahmslos negativ.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Anteil der umweltschädlichen Substanzen, insbesondere im Innenstadtbereich, zu reduzieren.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass bei einem Fahrzeugreifen der eingangs genannten Art die Seitenwandbereiche auf der äußeren Oberfläche eine für den oxidativen Abbau von Molekülen photokatalytisch aktive Substanz aufweisen.
Auf diese Weise gelingt es, die Emissionsbilanz von Fahrzeugen zu verbessern und den Anteil der schädlichen Substanzen zu reduzieren. Dabei können sowohl Stickoxide zu Nitrat als auch leichtflüchtige organische Substanzen sowie organisches Material, z. B. Viren, Sporen und Bakterien abgebaut werden. Besonders vorteilhaft ist, dass die von den Fahrzeugen emittierten Schadstoffe NO_x und leichtflüchtige organische Substanzen bei günstigen Bedingungen direkt an Fahrzeugen wieder abgebaut werden können. Dies kann sowohl beim Betrieb der Fahrzeuge als auch beim Parken geschehen.
Ein weiterer positiver Effekt der Anwesenheit der photokatalytisch aktiven Substanzen ist die Reduzierung der auf die Gummischung der Seitenwandbereiche treffenden UV-Strahlung, so dass die Gummimischung einer geringeren Alterung durch Strahlung unterliegt.
Vorzugsweise weisen die Seitenwandbereiche auf der Oberfläche Titandioxid-Nanopartikel, insbesondere in der Anatas-Modifikation, als photokatalytisch aktive Substanz auf. Nanopartikel aus Titandioxid zeichnen sich durch eine besonders hohe photokatalytische Aktivität aus. Zudem können die Titandioxid-Nanopartikel zur weiteren Steigerung der Aktivität mit Edelmetallen dotiert sein. Auch eine Verzahnung von nanoskaligem Titandioxid mit Farbstoffmolekülen ist möglich, so dass Einfluss auf den aktiven Wellenlängenbereich des Lichts für den photokatalytischen Abbau genommen werden kann. Zusätzlich weist die Verwendung von Titandioxid-Nanopartikel den Vorteil auf, dass es transparent ist und einen hydrophilen Charakter hat. Letzterer führt zu einem geschlossenen Wasserfilm auf der Oberfläche, welcher Schmutz und Abbauprodukte leicht abtransportieren kann, so dass die Oberfläche selbstreinigend ist.
Die Verwendung von Titandioxid in Seitenwänden von Reifen ist zwar schon bekannt, hierbei handelt es sich aber um die typischen Weißpigmente, bei denen Titandioxid fast ausschließlich in der Rutilmodifikation mit Korngrößen im Mikrometerbereich vorliegt. Die Weißpigmente werden eingesetzt, um sogenannte Weißwandreifen herzustellen. Eine photokatalytische Aktivität für oxidativen Abbau weisen diese Weißpigmente nicht auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt zwischen der Oberfläche mit der für den oxidativen Abbau von Molekülen photokatalytisch aktiven Substanz und der Gummimischung der Seitenwandbereiche eine Versiegelungsschicht vor. Auf diese Weise kann die Gummimischung der Seitenwandbereiche vor den freien Radikalen, die für den oxidativen Abbau der Schadstoffe gebildet werden, geschützt werden. Diese Versiegelungsschicht kann auch zur bessere Haftung der photokatalytisch aktiven Substanz auf den Seitenwandbereichen beitragen und einen zusätzlichen UV-Schutz für die Gummimischung bieten. Bei der Versiegelungsschicht kann es sich zum Beispiel um eine Schicht aus polymeren Werkstoffen, wie Thermoplastlagen, handeln. Vorzugsweise ist die Versiegelungsschicht jedoch eine Schicht aus Titandioxid, welches nicht photokatalytisch aktiv ist. Die photokatalytische Aktivität von Titandioxid kann durch spezielle Modifikationen in dessen Molekularstruktur unterbunden werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen handelt es sich vorzugsweise um einen Fahrzeugluftreifen mit

– einer luftundurchlässigen Innenschicht,
– einer Festigkeitsträger enthaltenden gummierten Karkasse, die vom Zenitbereich des Fahrzeugluftreifens über die Seitenwände bis in den Wulstbereich reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist,
– einem radial außen befindlichen, Profilrillen aufweisenden Gummilaufstreifen,
– einer Gürtelverstärkung mit zumindest einer zwischen dem Gummilaufstreifen und der Karkasse befindlichen Gürtellage, die gummierte metallische Festigkeitsträger enthält,

Fahrzeugluftreifen werden in großer Stückzahl hergestellt und finden an Fahrzeugen wie PKW oder LKW üblicherweise Anwendung. Diese Fahrzeuge fahren im innerstädtischen Bereich und können so mit ihren erfindungsgemäßen Reifen den Schadstoffanteil in der Luft besonders gut reduzieren.
Die für den oxidativen Abbau von Molekülen, insbesondere Schadstoffmolekülen, photokatalytisch aktive Substanz kann durch unterschiedliche Verfahren auf die Seitenwandbereiche des Fahrzeugreifens aufgebracht werden. So kann dies durch Aufsprühen, Aufstreichen, Stempeln oder Bedampfen geschehen. Dabei ist es möglich, dass die photokatalytisch aktive Substanz sowohl vor der Vulkanisation des Reifenrohlings als auch danach aufgebracht wird.
Die für den oxidativen Abbau von Molekülen, insbesondere Schadstoffmolekülen, photokatalytisch aktive Substanz kann als reine Substanz aufgebracht werden, vorzugsweise wird sie aber in Form einer Suspension auf die Seitenwandbereiche aufgebracht. Die Suspension kann dabei wässrig sein oder auf einem organischen Lösemittel basieren. So kann beispielsweise eine wässrige Suspension von Titandioxid-Nanopartikeln auf die Seitenwandbereiche aufgesprüht werden.
Die für den oxidativen Abbau von Molekülen, insbesondere Schadstoffmolekülen, photokatalytisch aktive Substanz kann nach der Aufbringung, z. B. durch Aufsprühen, durch Einheizen während der Vulkanisation des Reifens in die Oberfläche der Seitenwandbereiche eingebracht werden. Es ist auch möglich, die photokatalytisch aktive Substanz in eine Kautschukmischung einzuarbeiten und bei der Herstellung des Reifenrohlings diese Kautschukmischung auf die äußere Oberfläche z. B. als dünnen Mischungsstreifen aufzuwickeln. So wird auch hier die photokatalytisch aktive Substanz durch Einheizen während der Vulkanisation in die Oberfläche der Seitenwandbereiche eingebracht.
Es ist auch möglich, die für den oxidativen Abbau von organischen Molekülen photokatalytisch aktive Substanz zunächst auf eine Vulkanette aufzubringen, welche im Anschluss während der Vulkanisation des Reifens in die Oberfläche der Seitenwandbereiche eingebracht wird. Das Aufbringen der Substanz auf die Vulkanette kann hier wieder z. B. durch Aufsprühen, Aufstreichen, Stempeln oder Bedampfen erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen der Oberfläche mit der für den oxidativen Abbau von organischen Molekülen photokatalytisch aktive Substanz und der Gummimischung der Seitenwandbereiche eine Versiegelungsschicht aufgebracht wird. Diese Versiegelungsschicht kann nach herkömmlichen Verfahren wie z. B. Aufsprühen, Aufstreichen, Stempeln oder Bedampfen aufgebracht werden. Auch die Versiegelungsschicht kann vor oder nach der Vulkanisation des Reifens aufgebracht werden.
Die Erfindung soll nun anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Ein Fahrzeugluftreifen mit einer luftundurchlässigen Innenschicht, einer Festigkeitsträger enthaltenden gummierten Karkasse, die vom Zenitbereich des Fahrzeugluftreifens über die Seitenwände bis in den Wulstbereich reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einem radial außen befindlichen, Profilrillen aufweisenden Gummilaufstreifen, einer Gürtelverstärkung mit zumindest einer zwischen dem Gummilaufstreifen und der Karkasse befindlichen Gürtellage, die gummierte metallische Festigkeitsträger enthält, und weiteren üblichen Bestandteilen wurde nach herkömmlichen Verfahren hergestellt und vulkanisiert. Im Anschluss wurde auf die äußere Oberfläche der Seitenwandbereiche des fertigen Reifens eine Versiegelungsschicht aus nicht photokatalytisch aktivem Titandioxid durch Aufsprühen einer wässrigen Suspension aus Ti 2220 der Firma CCM GmbH, Overrath, Deutschland und anschließender Trocknung aufgebracht. Im Anschluss wurde eine Schicht aus photokatalytisch aktivem Titandioxid-Nanopartikeln auf der Versiegelungsschicht erzeugt, indem eine wässrige Suspension aus Ti 2202 der Firma CCM GmbH, Overrath, Deutschland aufgesprüht und getrocknet wurde. Ein auf diese Weise hergestellter Fahrzeugluftreifen kann z. B. Stickoxide und leicht flüchtige organische Verbindungen an seiner Oberfläche mit Hilfe des photokatalytisch aktiven Titandioxids oxidativ bei Sonnenlicht abbauen und damit den Schadstoffanteil in der Umgebungsluft reduzieren. Zusätzlich weist die Seitenwand selbstreinigende Eigenschaften auf.

Claims

Fahrzeugreifen mit zumindest einem radial außen befindlichen Gummilaufstreifen, Wulstbereichen für den Anschluss an eine Felge und mit auf einer Gummimischung basierenden Seitenwandbereichen zwischen Gummilaufstreifen und den Wulstbereichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandbereiche auf der äußeren Oberfläche eine für den oxidativen Abbau von Molekülen photokatalytisch aktive Substanz aufweisen.
Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandbereiche auf der Oberfläche Titandioxid-Nanopartikel als photokatalytisch aktive Substanz aufweisen.
Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche mit der für den oxidativen Abbau von organischen Molekülen photokatalytisch aktiven Substanz und der Gummimischung der Seitenwandbereiche eine Versiegelungsschicht vorliegt.
Fahrzeugreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Fahrzeugluftreifen mit – einer luftundurchlässigen Innenschicht, – einer Festigkeitsträger enthaltenden gummierten Karkasse, die vom Zenitbereich des Fahrzeugluftreifens über die Seitenwände bis in den Wulstbereich reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, – einem radial außen befindlichen, Profilrillen aufweisenden Gummilaufstreifen, – einer Gürtelverstärkung mit zumindest einer zwischen dem Gummilaufstreifen und der Karkasse befindlichen Gürtellage, die gummierte metallische Festigkeitsträger enthält, und weiteren üblichen Bestandteilen wie z. B. Bandagen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugreifens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine für den oxidativen Abbau von Molekülen photokatalytisch aktive Substanz auf die Seitenwandbereiche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für den oxidativen Abbau von Molekülen photokatalytisch aktive Substanz durch Aufsprühen, Aufstreichen, Stempeln oder Bedampfen auf die Seitenwandbereiche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die für den oxidativen Abbau von organischen Molekülen photokatalytisch aktive Substanz in Form einer Suspension aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für den oxidativen Abbau von organischen Molekülen photokatalytisch aktive Substanz durch Einheizen während der Vulkanisation des Reifens in die Oberfläche der Seitenwandbereiche eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für den oxidativen Abbau von organischen Molekülen photokatalytisch aktive Substanz zunächst auf eine Vulkanette aufgebracht wird, welche im Anschluss während der Vulkanisation des Reifens in die Oberfläche der Seitenwandbereiche eingebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugreifen nach zumindest einem Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche mit der für den oxidativen Abbau von organischen Molekülen photokatalytisch aktive Substanz und der Gummimischung der Seitenwandbereiche eine Versiegelungsschicht aufgebracht wird.