DE102018218788A1 - Suspension zum Aufbringen auf einen Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens und ihre Verwendung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Suspension zum Aufbringen auf einen Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens, wobei die Suspension als Dispersionsmedium Alkohol und als disperse Phase Kieselsäure-Nanopartikel in einer Menge von 10g bis 100g pro Kilogramm Alkohol enthält.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Suspension zum Aufbringen auf einen Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens sowie die Verwendung der Suspension zur Verbesserung der Haftung eines Laufstreifens eines Fahrzeugluftreifens auf einer schnee- und/oder eisbedeckten Fahrbahn.
- Aktuell sind Haftsprays zum Besprühen von Laufstreifen von Fahrzeugluftreifen beispielsweise unter den Bezeichnungen „Snow Grip“ oder „Power Grip“ im Handel erhältlich. Diese Haftsprays werden als wirkungsvoll beworben und sollen auf einer Strecke von zirka 8 km bis 10 km die Schnee- und Eisgriffeigenschaften des Fahrzeugluftreifens verbessern (Quelle: https://schneeketten-ratgeber.de/schneeketten-zumaufspruehen/#Snow Grip Reifenspray, aufgerufen am 17.10.2018). Der „Power Grip“ - Spray enthält laut Sicherheitsdatenblatt unter anderem Dimethylether und „Naphta hydrotreated“ (EC Safety Data Sheet, Quelle: https://www.weicon.de/en/products/spray-onsnow-chain/310/power-grip, aufgerufen am 17.10.2018). Dimethylether dürfte als Treibgas dienen. „Naphta“ ist bekannter Weise eine Erdölfraktion und „Naphta hydrotreated“ bezeichnet Naphta nach einer Hydrosulfierung („Hydrotreating“). Durch Hydrosulfierung werden dem Naphta Schwefelverbindungen entzogen, sodass „Naphta hydrotreated“ ein schwefelarmes bzw. schwefelfreies Naphta bezeichnet.
- Die Wirksamkeit der bekannten Sprays wurde bisher Großteils als gering beurteilt. Laut ADAC liefert der „Snow Grip“ - Spray „keine nennenswerte, messbare Wirkung auf Eis und Schnee“ (Quelle: https://www.adac.de/infotestrat/tests/autozubehoertechnik/schneeketten_2011/detail.aspx?testId=107&recordId=2355, aufgerufen am 17.10.2018). Zu einem ähnlichen Ergebnis kam der ADAC beim Testen des „Power Grip“ - Sprays: „Das Spray zeigt keine dauerhafte Wirkung“ (Quelle:
https://www.testberichte.de/p/snow-grip-tests/reifenhaftspray-testbericht.html, aufgerufen am 17.10.2018). - Ferner ist aus der
EP 2 799 484 B1 ein Fahrzeugluftreifen, welcher gute Fahreigenschaften auf Eis aufweisen soll, bekannt. Der Laufstreifen des Fahrzeugluftreifens enthält Fasern aus einem hydrophilen Harz, welche von einer Deckschicht aus einem Harz auf Polyolefin-Basis umgeben sind, wobei sich zwischen der Deckschicht und den Fasern eine Bindungsschicht befindet. Die Bindungsschicht besteht ebenfalls aus einem Harz und soll eine gewisse Affinität sowohl zur Deckschicht als auch zu den Fasern aufweisen. Die Kautschukmischung des Laufstreifens kann ein schaumbildendes Mittel, beispielsweise Azodicarbonamid, enthalten, welches während der Vulkanisation Gasblasen bildet, sodass der fertige Reifen im Inneren des Gummimaterials des Laufstreifens Luftblasen aufweist. Die Fasern sollen die Fahreigenschaften auf Eis über einen langen Zeitraum verbessern, die Luftblasen, welche bei fortschreitendem Laufstreifenabrieb freigelegt werden, sollen als wasseraufnehmende „Drainage-Rillen“ wirken. - Um die Sicherheit beim Fahren mit Reifen, insbesondere mit spikefreien Reifen, unter winterlichen Fahrbedingungen auf zuverlässige und einfache Weise vor Ort verbessern zu können, besteht der Bedarf nach einer tatsächlich wirksamen Alternative zu den aktuell bekannten, unwirksamen Haftsprays.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Mittel bereitzustellen, mit welchem die Hafteigenschaften von Fahrzeugluftreifen auf mit Schnee und/oder Eis bedeckten Fahrbahnen bedarfsweise und wirksam verbessert werden können.
- Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Suspension zum Aufbringen auf einen Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens, wobei die Suspension als Dispersionsmedium Alkohol und als disperse Phase Kieselsäure-Nanopartikeln in einer Menge von 10g bis 100g pro Liter Alkohol enthält.
- Eine solche Suspension kann bei Bedarf auf einfache Weise vor Ort auf den Laufstreifen eines Reifens aufgebracht, insbesondere aufgesprüht, werden. Der Alkohol verdampft aufgrund seiner Flüchtigkeit auch bei tiefen Temperaturen sehr schnell. Nach dem Verdampfen des Alkohols verbleibt an der Außenfläche des Laufstreifens eine an dieser sehr gut anhaftende Schicht von Kieselsäure-Nanopartikeln mit einer Schichtdicke von zirka 50 nm bis 200 nm. Diese dünne Schicht aus Kieselsäure-Nanopartikeln bildet eine Art Hohlraumsystem mit einer Vielzahl von Kapillaren mit wechselndem Querschnitt und unzähligen Querverbindungen. Beim Fahren auf schnee- und/oder eisbedeckter Fahrbahn bewirkt die Reibung zwischen dem Reifen und der Fahrbahn ein oberflächliches Aufschmelzen von Eis und/oder Schnee, sodass ein dünner Wasserfilm gebildet wird. Analog wie beim Eintauchen einer Kapillare in Wasser, zieht die Schicht aus Kieselsäure-Nanopartikeln das gebildete Schmelzwasser auf, sodass - im Gegensatz zu einem nicht beschichteten Laufstreifen - Wasser vom Laufstreifen angezogen wird. Zusätzlich wirkt die Schicht aus Kieselsäure-Nanopartikeln bedingt durch die Silanolgruppen der Kieselsäure stark polar und daher hygroskopisch, sodass das „Material“ der Nanopartikeln die wasseranziehende Wirkung des erwähnten Hohlraumsystems unterstützt.
- Durch die Schicht aus Kieselsäure-Nanopartikeln bildet sich beim Fahren auf schnee- und/oder eisbedeckter Fahrbahn zwischen der Fahrbahn und dem Laufstreifen ein Wasserfilm, welcher - im Vergleich zu einem nicht besprühten Laufstreifen - eine deutlich größere Kontaktfläche zum Laufstreifen sowie zur Fahrbahn aufweist. Dies hat zur Folge, dass sich der Reibungskoeffizient zwischen dem Laufstreifen und der Fahrbahn deutlich erhöht, wie auch Tests gezeigt haben (siehe Tabelle 1). Durch die Suspension wird somit die Kraftübertragung vom Reifen auf schnee- und/oder eisbedecktem Untergrund maßgeblich verbessert, sodass insbesondere auch die Bremseigenschaften auf Schnee und/oder Eis verbessert sind.
- Die Verwendung der erfindungsgemäßen Suspension auf Reifen, insbesondere auf spikefreien Reifen, trägt dazu bei, beim Fahren auf Eis und/oder Schnee die Fahrsicherheit zu erhöhen. Besonders geeignet ist die Verwendung der Suspension bei extremen winterlichen Fahrbedingungen (lange, stark vereiste und/oder verschneite Strecken). Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Suspension selbstverständlich auch auf Laufstreifen von Sommerreifen oder Ganzjahressreifen aufgebracht werden. Etwa beim Fahren in großer Höhe oder bei einem Wetterumsturz, beispielsweise beim Befahren einer Passstraße, kann ein Aufbringen der Suspension auf die Laufstreifen der Reifen äußerst vorteilhaft sein, um ein Rutschen des Fahrzeuges zu verhindern.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante enthält die Suspension pro Liter Alkohol Kieselsäure-Nanopartikel in einer Menge von mindestens 15g, insbesondere von mindestens 30g. Mittels einer solchen Suspension wird nach dem Auftragen eine für gute Hafteigenschaften besonders vorteilhafte Schicht aus Kieselsäue-Nanopartikeln gebildet.
- Ferner ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn die Kieselsäure-Nanopartikel einen Siebdurchmesser von 1,0 nm bis 100,0 nm, insbesondere von 10,0 nm bis 50,0 nm, aufweisen. Solche Kieselsäure-Nanopartikel haften beim Fahren auf Schnee- und/oder Eis besonders zuverlässig am Laufstreifen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante enthält die Suspension als Alkohol zumindest einen der Alkohole aus der Gruppe Methanol, Ethanol und Propanol. Diese Alkohole aufgrund ihrer Flüchtigkeit bevorzugt, sodass sie nach dem Auftragen der Suspension, insbesondere auch bei sehr niedriger Lufttemperatur, schnell verdampfen.
- Besonders bevorzugt ist es, wenn die Suspension als Alkohol ausschließlich Ethanol enthält, da Ethanol flüchtiger ist als Propanol und da Methanol als „ökologisch problematisch“ eingestuft werden kann.
- Besonders bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Suspension zur Verbesserung der Haftung eines Laufstreifens eines Fahrzeugluftreifens auf einer schnee- und/oder eisbedeckten Fahrbahn, wobei die Suspension insbesondere aufgesprüht wird.
- Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
- Die Erfindung befasst sich mit einer Suspension zum Aufbringen auf einen Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens zur Verbesserung der Fahreigenschaften, insbesondere der Hafteigenschaften, auf schnee- und/oder eisbedeckten Fahrbahnen oder solchen Untergründen.
- Die Suspension basiert auf zumindest einem mit dem Gummimaterial des Laufstreifens verträglichen Alkohol. Alkohol ist daher das Dispersionsmedium der Suspension. Als Alkohol kommen insbesondere Methanol, Ethanol oder Propanol, entweder einzeln oder als Gemisch, zum Einsatz.
- Die Suspension enthält pro Kilogramm Alkohol Kieselsäure-Nanopartikel in einer Menge von 10g bis 100g, insbesondere von mindestens 15g, und besonders bevorzugter Weise von mindestens 30g. Die Kieselsäure-Nanopartikeln weisen vorzugsweise einen Siebdurchmesser von 1,0 nm bis 100,0 nm, insbesondere von 10,0 nm bis 50,0 nm, auf. Die Kieselsäure-Nanopartikeln bilden daher die disperse Phase der Suspension.
- Eine derartige Suspension ist gut sprühbar und lässt sich daher in Form von fein verteilten Tröpfchen auf einfache Weise bei Bedarf auf die Außenfläche des Laufstreifens eines am Fahrzeug montierten Reifens mittels eines üblichen Sprays aufsprühen. Die Suspension wird daher insbesondere auf den beim Abrollen des Reifens mit dem Untergrund in Kontakt tretenden Bereich des Laufstreifens aufgesprüht, vorzugsweise auch in die am Laufstreifen ausgebildeten Rillen. Nach dem Aufsprühen verdampft der Alkohol sehr schnell und die Kieselsäure-Nanopartikeln verbleiben als dünne, an der Außenfläche des Laufstreifens anhaftende Schicht mit einer Dicke von insbesondere 50,0 nm bis 200,0 nm.
- Die Auswirkungen einer erfindungsgemäßen Suspension auf die Fahreigenschaften eines Reifens auf Eis wurden mit einem Labortest untersucht, bei welchem Reibungskoeffizienten zwischen Eis und einem vulkanisierten blockförmigen Probekörper aus einer für einen Laufstreifen üblichen Kautschukmischung ermittelt wurden. Sämtliche Probekörper wiesen eine übereinstimmende Geometrie auf. Probekörper ohne Beschichtung (Referenz-Probekörper) und Probekörper, auf welche die erfindungsgemäße Suspension aufgebracht wurde (beschichteter Probekörper), wurden geprüft. Bei der Prüfung wurden die Probekörper mit einer konstanten Gleitgeschwindigkeit über eine simulierte Eisoberfläche gezogen, wobei die Prüfung bei unterschiedlichen Gleitgeschwindigkeiten in einem Bereich von 0,1 m/s bis 2,0 m/s durchführt wurde. Die prozentuale Verbesserung des beschichteten Probekörpers gegenüber dem Referenz-Probekörper betrug im Mittel zirka 6%.
- Durch Aufbringen der Suspension auf den Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens lassen sich somit die Hafteigenschaften zu Schnee und Eis verbessern.
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- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2799484 B1 [0004]
Claims (7)
- Suspension zum Aufbringen auf einen Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens, wobei die Suspension als Dispersionsmedium Alkohol und als disperse Phase Kieselsäure-Nanopartikeln in einer Menge von 10 g bis 100 g pro Kilogramm Alkohol enthält.
- Suspension nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie pro Liter Alkohol Kieselsäure-Nanopartikel in einer Menge von mindestens 15 g, insbesondere von mindestens 30 g, enthält. - Suspension nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kieselsäure-Nanopartikeln einen Siebdurchmesser von 1,0 nm bis 100,0 nm, insbesondere von 10,0 nm bis 50,0 nm, aufweisen. - Suspension nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass sie als Alkohol zumindest einen der Alkohole aus der Gruppe Methanol, Ethanol und Propanol enthält. - Suspension nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass sie als Alkohol ausschließlich Ethanol enthält. - Verwendung der Suspension nach einem der
Ansprüche 1 bis5 zur Verbesserung der Haftung eines Laufstreifens eines Fahrzeugluftreifens auf einer schnee- und/oder eisbedeckten Fahrbahn. - Verwendung der Suspension nach
Anspruch 6 durch Aufsprühen auf den Laufstreifen des Fahrzeugluftreifens.
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