DE102019215504A1 - Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifen und Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifen und Fahrzeugluftreifen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen, welcher für ein Spulen von einer Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens geeignet ist, wobei die Festigkeitsträger textile Corde aus miteinander endverdrehten Multifilamentgarnen sind, welche parallel zueinander innerhalb einer Ebene liegen und durch Extrusion vollständig mit Kautschuk ummantelt sind und wobei zumindest zwei unterschiedliche textile Corde angeordnet sind, von denen jeder aus einem anderen Material besteht und wobei die zumindest zwei unterschiedlichen textilen Corde in einer bestimmten Reihenfolge alternieren in dem Kautschukstreifen angeordnet sind.Zur optimalen Einstellung an die Anforderungen im späteren Produkt sind die textilen Corde jeweils Einzel-Endlos-Corde und der Rohcord der zumindest zwei unterschiedlichen textilen Corde ist unterschiedlich voneinander vorbehandelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen, welcher für ein Spulen von einer Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens geeignet ist, wobei die Festigkeitsträger textile Corde aus miteinander endverdrehten Multifilamentgarnen sind, welche parallel zueinander innerhalb einer Ebene liegen und durch Extrusion vollständig mit Kautschuk ummantelt sind und wobei zumindest zwei unterschiedliche textile Corde angeordnet sind, von denen jeder aus einem anderen Material besteht und wobei die zumindest zwei unterschiedlichen textilen Corde in einer bestimmten Reihenfolge alternieren in dem Kautschukstreifen angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen, welcher eine Gürtelbandage aufweist, welche aus dem vorgenannten bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen gespult ist.
  • Ein derartiger bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifen ist in der WO 2018/070951 A1 offenbart.
  • Es ist dem Fachmann bekannt, eine ein- oder mehrlagige Gürtelbandage von Fahrzeugluftreifen durch ein spiralig ausgeführtes Spulen eines bandartigen festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifens über die axiale Breite des Reifenrohlings auszuführen. Hierbei weist der bandartige Kautschukstreifen zwischen 2 und 15 parallel zueinander angeordnete textile Festigkeitsträger pro cm auf. Die Gürtelbandage deckt zumindest die Gürtelränder ab und enthält parallel und im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Festigkeitsträger in Form von Corden. „Im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Festigkeitsträger“ bedeutet, dass diese in einem Bereich von 0° bis 5° in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung in der Gürtelbandagenlage angeordnet sind. Die Gürtelbandage dient dazu, insbesondere im Hochgeschwindigkeitseinsatz eine Erhebung des Reifens durch die im Fahrbetrieb auftretenden Fliehkräfte zu begrenzen. Zudem sollen die Festigkeitsträger der Gürtelbandage die Gürtellagen, insbesondere die Gürtelkanten für die Schnelllauffestigkeit und die Dauerhaltbarkeit niederhalten. Hierfür müssen große Kräfte gebunden werden.
  • Aus dem nächstliegenden Stand der Technik, der WO 2018/070951 A1 , ist es bekannt, zwei hinsichtlich ihres Materials und ihres Twist-Faktor verschiedene Corde in einem bandartigen Kautschukstreifen alternierend anzuordnen und mit diesem Streifen die Gürtelbandagenlage zu spulen. Hierdurch ist eine bessere Anpassung der Gürtelbandagenlage an die Anforderung im Betrieb des Fahrzeugluftreifens erreicht. Jedoch sind die Corde für den bandartigen Kautschukstreifen in einem Gewebe gefasst und die beiden unterschiedlichen Materialien der Corde werden daher als Teil dieses Rohgewebes der selben Vorbehandlung unterzogen. Nachteilig ist weiterhin, dass das Gewebe zunächst kalandriert und anschließend in entsprechend breite, zum Spulen geeignete Streifen geschnitten, wird. Durch das Schneiden der bandartigen Streifen können einzelne Corde beschädigt oder durchtrennt sein. Weiterhin hat eine Kalanderrolle nur eine Länge von etwa 150m, wodurch die Länge der bandartigen Streifen begrenzt ist und es viele Zusammensetzungen der Streifen auf dem Reifen zur Gürtelbandagenlage gibt.
  • Eine Vorbehandlung der Corde ist dem Fachmann ebenfalls bekannt.
    Die Vorbehandlung erfolgt üblicherweise in zwei Schritten:
    • In dem ersten Schritt erfolgt eine Voraktivierung des Rohcordes/-gewebes mittels eines geeigneten Bades, durch welches der/ das Rohcord/-gewebe gezogen wird. Die Voraktivierung ist für einige Festigkeitsträgermaterialien notwendig, um deren Oberfläche für die Haftung des nachfolgend aufzutragenden Haftvermittlers vorzubereiten, welcher für eine gute Anbindung an die den Festigkeitsträger später ummantelnde Kautschukmischung notwendig ist. Für andere Materialien ist diese Voraktivierung nicht notwendig und eher nachteilig, da die Oberfläche dieses Materials beschädigt werden kann.
  • In einem zweiten Schritt erfolgt der Dip-Prozess mit dem Dippen des Rohmaterials in einem Haftvermittlerbad und mit nachfolgender Trocknung und anschließender Verstreckung, jeweils bei bestimmten Temperaturen [°C]. Durch die Verstreckung des Materials wird dessen Elastizitätsmodul erhöht.
  • Der Vorbehandlung vorgelagert ist das Spinnen des jeweiligen textilen Multifilamentgarnes, wobei die Endlosfasern über mehrere vorbereitende Verfahrensschritte zu einem Rohgarn mit einer angestrebten Garnfeinheit hergestellt werden. Diese Rohgarne werden vom Hersteller haftungsaktiviert (z.B. aa-PET) oder nicht-haftungsaktiviert (z.B. non-aa-PET) angeboten. Aus diesen Garnen wird anschließend der Festigkeitsträger zunächst als Rohcord und anschließend bedarfsweise als Rohgewebe konvektioniert.
  • Ein Haftvermittler wird auch „Dip“ genannt und das Tauchen des Rohcordes/ -gewebes in ein Haftvermittlerbad wird auch „Dippen“ genannt.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen mit wenigstens zwei Festigkeitsträgern aus unterschiedlichen Materialen zur Verfügung zu stellen, welcher optimal an die Anforderungen für die Gürtelbandage eines Fahrzeugluftreifens angepasst ist. Zudem ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugluftreifen mit einer aus dem vorgenannten Kautschukstreifen gespulten Gürtelbandage zu Verfügung zu stellen, wobei die Gürtelbandage optimal an die Anforderungen im Fahrzeugreifen angepasst und haltbar sein soll.
  • Die Aufgabe wird in Bezug auf den bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen dadurch gelöst, dass die textilen Corde jeweils Einzel-Endlos-Corde sind und dass der Rohcord der zumindest zwei unterschiedlichen textilen Corde unterschiedlich voneinander vorbehandelt ist.
  • Die Aufgabe wird in Bezug auf den Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen dadurch gelöst, dass dieser eine Gürtelbandage aus wenigstens einer aus dem bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen gespulten Gürtelbandagenlage aufweist, wobei die textilen Corde jeweils Einzel-Endlos-Corde sind und wobei der Rohcord der zumindest zwei unterschiedlichen textilen Corde unterschiedlich voneinander vorbehandelt ist.
  • Wesentlich ist, dass die Festigkeitsträger des Kautschukstreifens Einzel-Endlos-Corde und nicht Teil eines Gewebes sind. Hierdurch ist es ermöglicht, jeden Cord entsprechend seines Materials optimal nach seinen späteren Anforderungen im Produkt vorzubehandeln und anschließend zu einem Kautschukstreifen mittels Extrusion in eine Kautschukmischung einzubetten. Das Verfahren zur Herstellung dieser bandartigen Kautschukstreifen mit Einzel-Endlos-Corden ist dem Fachmann bekannt und wird auf einer Vorrichtung ausgeführt, welche in der Fachwelt unter der Bezeichnung „Cap Strip Line“ bekannt ist.
  • Der Fahrzeugluftreifen weist eine gespulte Gürtelbandage auf, welche optimal an dessen Anforderungen anzupassen ist. Es liegen keine beschädigten Corde vor und -wenn überhaupt - auch nur sehr wenige Zusammensetzungen von Streifen, so dass die Haltbarkeit des Fahrzeugluftreifens erhöht ist. Denn die durch eine Cap Strip Line hergestellten festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen weisen in der Regel eine Spulenlänge von 2000m bis 3000m auf.
  • Die nachfolgend beschriebenen vorteilhaften Ausführungen der Erfindung und deren vorteilhaften Effekte werden für den Kautschukstreifen und den Fahrzeugluftreifen gemeinsam beschrieben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des bandartigen, festigkeitsträgerverstärkten Kautschukstreifen sind zwei unterschiedliche textile Corde angeordnet, von denen der eine textile Cord ausschließlich Multifilamentgarne aus PA6.6 und der andere textile Cord ausschließlich Multifilamentgarne aus PET aufweist.
    Für die Gürtelbandage hat sich eine alternierende Anordnung aus PA6.6- und PET-Corden bewährt. PET weist einen vergleichsweise hohen Elastizitätsmodul auf, welches vorteilhaft für eine hohe Umfangssteifigkeit ist und das Reifenwachstum im Schnelllauf begrenzt. Zudem weist PET bessere Hystereseeigenschaften als PA6.6 auf wirkt sich vorteilhaft auf den Rollwiderstand des Fahrzeugluftreifens aus.
    PA6.6 hingegen weist, im Vergleich zu PET, höhere Schrumpfkräfte bei Wärme auf und erhöht somit die Umfangsteifigkeit im Schnelllauf. Zudem ist PET kostengünstiger als PA6.6.
  • Besonders vorteilhaft ist das getrennte Behandeln der unterschiedlichen Materialien PET und PA6.6, wenn der PET-Rohcord, vorzugsweise ein non-aa-PET-Rohcord mittels eines Voraktivierungsbades vorzuaktivieren ist, während der PA6.6-Rohcord keine Voraktivierung erhalten muss. Dies ist insbesondere für PET-Garne der Fall, die nicht bereits vom Garnhersteller haftungsvoraktiviert wurden, sogenannte non-aa-PET Garne. Der non-aa-PET-Rohcord wird üblicherweise durch eine Voraktivierung mittels reaktiver Chemikalien wie Epoxy und geblockten Isocyanaten ausgerüstet, um für den in einem weiteren Schritt aufzutragenden handelsüblichen RFL Dip als Haftvermittler vorbereitet zu sein. Eine Voraktivierung ist bei PA6.6 nicht erforderlich. Im Falle des getrennten Behandelns kann auf die unterschiedlichen Anforderungen der Rohcorde Rücksicht genommen werden. Im Falle eines alternierend aufgebauten Gewebes ist das nicht möglich, da das Gewebe aus PA6.6- und PET-Rohcorden nur als Ganzes vorzuaktivieren ist und PA6.6 hier ebenfalls die Voraktivierung durchlaufen muss. Durch das Weglassen der Voraktivierung wird die Oberfläche des PA6.6 nicht beschädigt. Die Haltbarkeit des Kautschukstreifens bzw. die des Fahrzeugluftreifens, welcher eine gespulte Gürtelbandage aus diesem Kautschukstreifen aufweist, ist verbessert.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der PET-Rohcord während des Dip-Prozesses nach einem Dip-Bad bei einer Temperatur in einem Bereich von 160°C - 180°C, bevorzugt bei etwa 170°C getrocknet und bei einer Temperatur in einem Bereich von 240°C - 260°C, bevorzugt bei etwa 250°C verstreckt ist und eine Nettoverstreckung über den gesamten Dip-Prozess in einem Bereich von 0,3% - 1,5%, bevorzugt von 0,5 aufweist, während der PA6.6-Rohcord während des Dip-Prozesses nach dem Dip-Bad bei einer Temperatur in einem Bereich von 210°C - 230°C, bevorzugt von etwa 150°C getrocknet und bei einer Temperatur in einem Bereich von 210°C - 230°C, bevorzugt von etwa 220°C verstreckt ist und eine Nettoverstreckung über den gesamten Dip-Prozess in einem Bereich von 3,0% bis 6,0%, bevorzugt von 4,0 aufweist.
    Die niedrigere Temperatur des PA6.6-Rohcordes während des Dip-Prozesses verhindert Brüche beim Verstrecken und ist für eine erwünschte hohe Schrumpfkraft im Schnelllauf des Reifens besser. Höhere Temperaturen würden die Schrumpfkraft reduzieren.
    Der PET-Rohcord kann hierbei ein vom Hersteller haftungsvoraktiviertes Rohgarn wie aa-PET oder ein nicht-haftungsvoraktiviertes Rohgarn wie non-aa-PET sein. Der Vorteil die optimalen Verstreckbedingungen materialabhängig zu wählen, bleibt auch bestehen, falls bereits haftungsvoraktivierte Garne (bspw. aa-PET) verwendet werden und bei denen der Vorteil einer unbeschädigten Oberfläche wegfällt.
  • Die nachfolgende Tabelle gibt die unterschiedliche Vorbehandlung der Rohcorde und die Eigenschaften der Corde einerseits als Gewebe und andererseits als Einzel-Endlos-Corde wider. Tabelle
    Gewebe Einzel-Endlos-Cord
    PET PA6.6 PET PA6.6
    Voraktivierung ja ja ja nein
    Dipping Temperatur Trocknung °C 170 170 170 150
    Verstreckung °C 250 250 250 220
    NettoVerstreckung % 0,5 0,5 0,5 4
    Eigenschaften des vorbehandelten Cordes
    Modul@4% Dehnung % 100 100 100 135
    Modul@8% Dehnung % 100 100 100 135
    Schrumpf bei 180°C % 100 100 100 125
    Schrumpfkraft bei 180°C % 100 100 100 125
  • Das in dieser Tabelle zugrundeliegende PET-Material ist ein vom Hersteller nichthaftungsaktiviertes PET-Rohgarn (non-aa-PET).
    Es zeigt sich, dass eine unterschiedliche Vorbehandlung des PET- bzw. des PA6.6-Einzel-Endlos-Cordes durch eine stärkere Netto-Verstreckung und eine Anwendung einer niedrigeren Temperatur während des Dip-Prozesses vom PA6.6 ein erwünschter höheren Schrumpf und höhere Schrumpfkraft bei 180°C erhalten ist.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die zwei unterschiedlichen textilen Corde in dem Kautschukstreifen in einer der nachfolgenden Reihenfolgen angeordnet ist: A-B-A-B-A-B-A-B oder A-A-B-B-A-A-B-B oder A-A-B-A-A-B-A-A-B oder B-B-A-B-B-A-B-B-A, wobei der textile Cord mit ausschließlich Multifilamentgarnen aus PA6.6 als A und der textile Cord mit ausschließlich Multifilamentgarne aus PET als B bezeichnet ist. Hierdurch ist eine gute Anpassung an die Anforderungen der Gürtelbandagenlage im Fahrzeugreifen ermöglicht.
  • Zweckmäßig ist es, wenn in einem Kautschukstreifen textilen Corde aus PET und PA6.6 mit einer der nachfolgend genannten Konstruktionspaarungen alternierend angeordnet sind, wobei die erste aufgeführte Konstruktion jeweils aus dem Material PET und die zweite aufgeführte Konstruktion jeweils aus dem Material PA6.6, jeweils in dtex, besteht: 1670x2 - 1880x2; 1670x2 - 1400x2; 1440x2 - 1400x2; 1100x2 - 940x2; 720x2 - 700x2; 550x2 - 470x2; 360x2 - 350x2; 225x2 - 235x2.
    Der geringe Unterschied der Materialpaarungen in Bezug auf ihre Feinheit im dtex erzeugt eine homogene Lage in Bezug auf die Gummidicke über dem Cord.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die gespulte Gürtelbandagenlage des Fahrzeugluftreifens eine Dichte an Festigkeitsträgern in einem Bereich von 50-150 epdm aufweist.
    Vorteile zeigen sich in der Prozeßfähigkeit und dem Cord/Cord-Abstand.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der bandartige, Kautschukstreifen, welcher für ein Spulen von einer Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens geeignet ist, Corde aus PET der Konstruktion 1100x2 und Corde aus PA6.6 der Konstruktion 940x2 auf. Diese liegen parallel zueinander innerhalb einer Ebene, wechseln einander ab und sind durch Extrusion vollständig mit Kautschuk ummantelt. Der bandartige Kautschukstreifen weist eine Breite von 10mm auf und die Corde sind in einer Dichte von 80 epdm in diesem angeordnet. Dieses bedeutet, dass 8 Cordes in dem Streifen angeordnet sind, von denen 4 Cordes die PET-Corde und 4 Cordes die PA6.6-Cordes sind. Die Corde sind jeweils Einzel-Endlos-Corde und die PET-Rohcorde sind unterschiedlich zu den PA6.6-Rohcorden gemäß der vorangehend aufgeführten Tabelle voneinander vorbehandelt.
  • „Rohcord/ -gewebe“ meint ein Cord aus Multifilamentgarnen bzw. ein Gewebe, welcher/s den Prozeß der Vorbehandlung noch nichtdurchlaufen hat.
    „Rohgarn“ meint ein Multifilamentgarn, welches den Prozeß der Vorbehandlung noch nicht durchlaufen hat.
    „Cord“ meint einen Festigkeitsträger aus wenigstens 2 miteinander verdrehten Multifilamentgarnen, welche den Prozess der Vorbehandlung bereits durchlaufen habt und somit gedippt ist.
    Die Kraft-Dehnungsdaten der Corde sind gemäß ASTM D885 bestimmt.
    Die Abkürzung „epdm“ steht für „ends per dm“ und gibt die Dichte an, in welcher die Festigkeitsträger in einer Lage oder Streifen angeordnet sind.
  • 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
    • WO 2018/070951 A1 [0002, 0004]

Claims (8)

  1. Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifens, welcher für ein Spulen von einer Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens geeignet ist, wobei die Festigkeitsträger textile Corde aus miteinander endverdrehten Multifilamentgarnen sind, welche parallel zueinander innerhalb einer Ebene liegen und durch Extrusion vollständig mit Kautschuk ummantelt sind und wobei zumindest zwei unterschiedliche textile Corde angeordnet sind, von denen jeder aus einem anderen Material besteht und wobei die zumindest zwei unterschiedlichen textilen Corde in einer bestimmten Reihenfolge alternieren in dem Kautschukstreifen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die textilen Corde jeweils Einzel-Endlos-Corde sind und dass der Rohcord der zumindest zwei unterschiedlichen textilen Corde unterschiedlich voneinander vorbehandelt ist.
  2. Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei unterschiedliche textile Corde angeordnet sind, von denen der eine textile Cord ausschließlich Multifialemtgarne aus PA6.6 und der andere textile Cord ausschließlich Multifilamentgarne aus PET aufweist.
  3. Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der PET-Rohcord mittels eines Voraktivierungsbades voraktiviert ist, während der PA6.6-Rohcord keine Voraktivierung erhalten hat.
  4. Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der PET-Rohcord während des Dip-Prozesses nach einem Dip-Bad bei einer Temperatur in einem Bereich von 160°C - 180°C, bevorzugt bei etwa 170°C getrocknet und bei einer Temperatur in einem Bereich von 240°C - 260°C, bevorzugt bei etwa 250°C verstreckt ist und eine Nettoverstreckung über den gesamten Dip-Prozess in einem Bereich von 0,3% - 1,5%, bevorzugt von 0,5 aufweist, während der PA6.6-Rohcord während des Dip-Prozesses nach dem Dip-Bad bei einer Temperatur in einem Bereich von 210°C - 230°C, bevorzugt von etwa 150°C getrocknet und bei einer Temperatur in einem Bereich von 210°C - 230°C, bevorzugt von etwa 220°C verstreckt ist und eine Nettoverstreckung über den gesamten Dip-Prozess in einem Bereich von 3,0% bis 6,0%, bevorzugt von 4,0 aufweist.
  5. Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifens nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei unterschiedlichen textilen Corde in dem Kautschukstreifen in einer der nachfolgenden Reihenfolgen angeordnet ist: A-B-AB-A-B-A-B oder A-A-B-B-A-A-B-B oder A-A-B-A-A-B-A-A-B oder B-B-A-B-B-A-B-B-A, wobei der textile Cord mit ausschließlich Multifilamentgarnen aus PA6.6 als A und der textile Cord mit ausschließlich Multifilamentgarne aus PET als B bezeichnet ist.
  6. Bandartiger, festigkeitsträgerverstärkter Kautschukstreifen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kautschukstreifen textilen Corde aus PET und PA6.6 mit nachfolgend genannten Konstruktionspaarungen alternierend angeordnet sind, wobei die erste aufgeführte Konstruktion jeweils aus dem Material PET und die zweite aufgeführte Konstruktion jeweils aus dem Material PA6.6, jeweils in dtex, besteht: 1670x2 - 1880x2; 1670x2 - 1400x2; 1440x2 - 1400x2; 1100x2 - 940x2; 720x2 -700x2; 550x2 - 470x2; 360x2 - 350x2; 225x2 - 235x2.
  7. Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Gürtelbandage aus wenigstens einer gespulten Gürtelbandagenlage aus einem bandartigen, festigkeitsträgerverstärkte Kautschukstreifen gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche aufweist.
  8. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gespulte Gürtelbandagenlage eine Dichte an Festigkeitsträgern von 50-150 epdm aufweist.
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