DE10215768A1 - Radialreifen für ein Automobil - Google Patents

Abstract

Es ist ein Radialreifen für ein Automobil offengelegt, bei dem Lyocell, das ein Trocken-/Feucht-Festigkeitsverhältnis S1/S2 von 1,2 bis 1,6, eine Zugfestigkeit-bei-hohen-Temperaturen-/Zugestigkeit-bei-Raumtemperatur Verhältnis S3/S4 von mehr als 0,8 und eine Schrumpfung E von weniger als 0,01 aufweist, in einem Karkassen-Abschnitt verwendet wird, wodurch die Festigkeit gegen Ermüden und die Dimensionsstabilität beim Betrieb des Reifens erhöht werden.

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Radialreifen für Automobile, bei dem ein Lyocell-Cord mit hervorragender Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen und hervorragendem Trocken-/Feucht-Festigkeitsverhältnis für die Karkasse verwendet wird, und im Besonderen einen Radialreifen für ein Automobil, bei dem die Dauerfestigkeit und die Dimensionsstabilität erhöht ist, indem an einem Radialreifen mit niedrigem Querschnittsverhältnis ein Lyocell-Cord eingesetzt wird. Der Ausdruck "Lyocell" bezeichnet eine Zellulosefaser, deren Feucht-Festigkeit wesentlich größer ist als die von Viskoserayon.

Ein Radialreifen gemäß dem Stand der Technik weist eine Karkasse, bei welcher der Kautschuk durch Faser-Cordfäden wie Polyester, Rayon oder Aramid verstärkt ist, einen Gürtel, bei dem der Kautschuk durch Stahl-Cordfäden verstärkt ist, und einen Wulstkern auf.

Der Wulstkern, zur Sicherung der Wulsthaftung des Reifens und zum Erhalt der Strukturintegrität befindet sich an der Verbindungsstelle zwischen dem Reifen und der Felge und dient der Karkasse als Befestigung.

Ursprünglich weist ein Luftreifen ein Baumwoll-Segeltuch- Gewebe als Karkasse auf und später wurden mit der Entwicklung von synthetischen Fasern Faser-Cordfäden wie Rayon, Nylon und Polyester eingesetzt.

Beim Radial-Luftreifen, insbesondere beim Radial-Luftreifen mit einem Querschnittsverhältnis von 0,65 bis 0,82, wird Polyester als Karkasse eingesetzt. Eine Rayon-Karkasse wird andererseits bevorzugt, wenn ein Hochgeschwindigkeits- Radial-Luftreifen ein niedriges Querschnittsverhältnis aufweist.

In letzter Zeit wird Polyester in Hochgeschwindigkeits- Radialreifen mit niedrigem Querschnittsverhältnis eingesetzt, die Anwendung stößt jedoch an Grenzen, weil Polyester schlechtere thermische Eigenschaften und eine schlechtere Dimensionsstabilität als Rayon aufweist.

Während Rayon Nachteile in Bezug auf seine physikalischen Eigenschaften und seinen Produktionsprozess aufweist, so dass auch Rayon in seiner Anwendung bei Radialreifen eingeschränkt ist.

In anderen Worten, Rayon wird durch die Anwendung eines indirekten Substitutionsprozesses hergestellt, der kompliziert und nicht umweltfreundlich ist, so dass der Prozess mit Blick auf die Tendenz der letzten Zeit, dem Schutz der Umwelt Bedeutung beizumessen, Nachteile aufweist. Darüber hinaus sind Rayon-Corde nicht geeignet als Reifencord eingesetzt zu werden, weil ihre Feucht- Festigkeit zu gering ist und die Festigkeit des Reifens verringert wird auf Grund der Feuchtigkeit, die durch einen Riss oder eine Beschädigung in der Lauffläche des Reifens beim Gebrauch des Reifens in den Reifen eindringt, so dass die Haltbarkeit des Reifens vermindert ist. Auch sollte bei der Produktion des Reifens der Feuchtegehalt auf 2% oder darunter gehalten werden.

Daher werden Reifen mit Rayon-Karkasse beschränkt eingesetzt, obwohl Rayon ausgezeichnete thermische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität aufweisen.

Daher ist es ein Ziel der Erfindung, einen Radialreifen für Automobile zu schaffen, der eine erhöhte Dauerfestigkeit und Strukturintegrität und ein niedriges Querschnittsverhältnis aufweist, indem als Material für eine Karkasse eines Radial-Luftreifens ein Lyocell-Cord mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, Dimensionsstabilität und Trocken-Festigkeit/Feucht- Festigkeitsverhältnis verwendet wird.

Obige und andere Problemlösungen, Merkmale und andere Vorteile der Erfindung werden besser verstanden an Hand der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen mit den anliegenden Figuren, in denen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Reifens gemäß der Erfindung ist.

Die Erfindung schafft einen Reifen 1, wobei, wie in Fig. 1 gezeigt, als Reifencord 3 zum Verstärken einer Karkasse des Reifens 1 ein Lyocell-Cord mit einem hohen Trocken- Festigkeit S1/Feucht-Festigkeit S2 Verhältnis verwendet wird.

Gleichzeitig liegt vorzugsweise S1 in einem Bereich von 4,0 bis 5,5 g/d, S2 in einem Bereich von 3,0 bis 4,5 g/d und das Verhältnis S1/S2 in einem Bereich von 1,2 bis 1,6, wobei S1 die Festigkeit des Lyocell ist, die unter den Bedingungen einer Zugstangenkopf-Geschwindigkeit (crosshead-Geschwindigkeit) von 300 mm/min und einer Vorspannung von 0,05 g/d bei Verwendung einer Cordklemme gemessen wird, nachdem das Lyocell bei 107°C zwei Stunden getrocknet wurde, und S2 ist die Festigkeit, die unter denselben Bedingungen wie bei S1 gemessen wird, nachdem das Lyocell für 24 Stunden 25°C und 65% rel. Feuchte ausgesetzt war.

Wenn S1 zum Beispiel kleiner als 4,0 g/d ist, kann das Lyocell den Reifen nicht ausreichend verstärken. Andererseits kann das Lyocell kein S1 größer als 5,5 g/d aufweisen, weil zur Zeit die obere Grenze der Festigkeit des Lyocell 5,5 g/d ist. Darüber hinaus kann kein S1/S2 Verhältnis von weniger als 1,2 erreicht werden, weil die Feucht-Festigkeit größer als 90% der Trockenfestigkeit ist. Andererseits ist es von Nachteil, Reifen herzustellen, wenn das S1/S2 Verhältnis größer als 1,6 ist, weil dann die Feucht-Festigkeit zu gering ist.

Was Rayon betrifft, ist dessen S1/S2 Verhältnis im Allgemeinen 2,0 oder größer, und es sollte daher strikt überwacht werden, dass der Feuchtegehalt 2% oder weniger bei der Herstellung des Reifens beträgt. Wenn der Feuchtegehalt nicht genau eingehalten wird, genügt die Festigkeit des Radialreifens nicht den Anforderungen. Ferner wird die Festigkeit des Reifens dadurch vermindert, dass Feuchtigkeit durch einen Riss oder eine Beschädigung in der Oberfläche des Reifens während der Benutzung des Reifens in den Reifen eindringt, und Rayon-Reifen können deformiert werden, weil die Festigkeitsverminderung von Rayon-Reifen größer ist als die von Lyocell-Reifen, so dass der Reifen deformiert wird und die Dauerfestigkeit während des Einsatzes des Reifens vermindert ist.

Was die Strukturintegrität des Reifens betrifft, soll die Zugfestigkeit S3 bei hohen Temperaturen vorzugsweise 80% oder mehr der Zugfestigkeit S4 bei Raumtemperatur betragen und die Schrumpfung E kleiner als 1% sein. Dazu wird S3 bei 140°C, S4 bei 25°C und einem Feuchtegehalt von 1% oder weniger gemessen, wobei die übrigen Bedingungen dieselben sind wie bei S1. Auch ist es vorteilhaft, E zu messen, nachdem der Lyocell-Reifen für 2 min bei 177°C einer Vorspannung von 0,01 g/d ausgesetzt war.

Polyestergarn für Polyester-Reifencord gemäß dem Stand der Technik weist ein S3/S4 Verhältnis von 0,75 oder weniger und eine Schrumpfung von 1% oder mehr auf. Polyestergarn wird eingeschränkt für Hochgeschwindigkeitsreifen mit einem Querschnittsverhältnis von 0,6 oder weniger verwendet, weil S3 niedrig ist und in vielen Fällen bei der Herstellung eines Reifens unter Verwendung von Polyestergarn ein Arbeitsgang zum Weiten des Reifens nach der Vulkanisation (PCI) erforderlich ist, weil E 2,5 oder größer ist.

Gemäß der Erfindung kann jedoch ein Arbeitsgang zum Weiten des Reifens nach der Vulkanisation (PCI), der zur Herstellung des Reifens bei Verwendung von Polyester-Cord notwendig ist, bei der Herstellung des Reifens dadurch weggelassen werden, dass im Radialreifen mit niedrigem Querschnittsverhältnis Lyocell-Cord angewendet wird, bei dem das S1/S2 Verhältnis von 1,2 bis 1,6 reicht und S3 80% oder mehr von S4 beträgt.

Darüber hinaus ist die Klebekraft zwischen dem Reifencord 3 und dem Reifen, wenn der Reifencord 3 für eine Karkasse an einem Reifen eingesetzt wird, groß genug, um es zu ermöglichen, dass der Klebe-Arbeitsgang, bei dem ein Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) Klebemittel eingesetzt wird, in einem Schritt ausgeführt werden kann.

Der Arbeitsgang zum Weiten des Reifens nach der Vulkanisation (PCI) wird im Allgemeinen vor einem abschließenden Arbeitsschritt zur Qualitätssicherung bei der Herstellung des Reifens ausgeführt, wobei beim Arbeitsgang zum Weiten des Reifens heißes Wasser oder Dampf oder Inertgas wie Stickstoff durch einen Heizbalg, d. h. einen gummielastischen Körper, in einen unfertigen Reifen unter einem vorbestimmten Druck in einer Reifenform eingeführt wird, wonach der unfertige Reifen für 10 bis 15 min auf einer Temperatur von 170 bis 180°C gehalten wird, um Schwefel- und Gummimoleküle in nicht vulkanisiertem Gummi zu vernetzen, und der Reifen aus der Form gelöst wird, worauf für 10 bis 20 min Luft in den Reifen geblasen wird, wodurch eine Formveränderung des Reifens auf Grund elastischer Rückbildung und einer Schrumpfung des Reifencords im Reifen, hervorgerufen durch einen raschen Temperaturwechsel, verhindert werden kann.

Im Allgemeinen wird Luft unter 2 kg/cm² oder mehr in den Reifen geblasen. Der Heizbalg ist aus Butyl-Gummi hergestellt und der unfertige Reifen ist eine unvulkanisierte Reifenstruktur, in der Gummi, der Reifencord, Wulstkern und Stahl-Cord verstärkt und in Schichten verarbeitet sind.

In dem Fall, dass Polyester-Reifencord verwendet wird, ist der Arbeitsgang des Weitens des Reifens nach der Vulkanisation (PCI) unverzichtbar, weil der Polyester- Reifencord eine größere Wärmeschrumpfung als der Rayon- Reifencord und der Lyocell-Reifencord aufweist.

Der Karkassen-Cord 3 mit Lyocell weist vorzugsweise ein Gesamtdenier von 3000 bis 5500 d, eine Dichte von 15 bis 30 EPI und eine Twistzahl von 10 bis 15 tpi auf, oder besser noch ein Twistzahl von 10 bis 12 tpi und ein Denier von 3300 d.

Der Ausdruck "maximale Höhe des Reifenkörpers CH" ist hierin als radiale Länge vom nominalen Felgendurchmesser des Reifens zum radial äußersten Abschnitt des Laufflächen- Abschnitts am Reifen definiert. Der nominale Felgendurchmesser ist der durch die Größe des Reifens bezeichnete Reifendurchmesser.

Eine maximale Nennbreite des Reifens ist der maximale gerade Abstand zwischen der Außenseite der Seitenwände eines aufgepumpten Reifens, ohne Verzierungen aus Beschriftung (Kennzeichnung), ohne Dekorationen oder Schutzbänder oder -rippen, wobei ohne Last, nachdem der Reifen unter Regeldruck für 24 Stunden gedehnt worden ist, gemessen wird.

Der Regeldruck ist der empfohlene Fülldruck und die Last ist durch eine Koreanische Normungsgesellschaft oder eine verwandte Vereinigung festgelegt, wenn der Reifen in einem bestimmten Typ von Betriebszustand verwendet wird.

Aus den folgenden Ausführungsformen, die zur Illustration dargestellt werden, aber nicht die Erfindung einschränken, kann die Erfindung besser verstanden werden.

Polyester-Cord (Vergleichsausführungsform 1), Rayon-Cord gemäß dem Stand der Technik (Vergleichsausführungsform 2) und Lyocell-Cord gemäß der Erfindung (Ausführungsform) werden für den Reifen verwendet und ihre Festigkeit und Schrumpfung unter verschiedenen Bedingungen gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Dieselbe Maschine, mit Klimakammer, wurde zur Messung von S3 und S4 eingesetzt. S3 wurde bei 140°C gemessen. Vor der Messung von S3 wurden die Proben, eingespannt mittels C- Typ-Cordklemmen, 4 Minuten 140°C ausgesetzt. Die Messlänge von S3 und S4 betrug 500 mm, während die Zugstangenkopf- Geschwindigkeit 300 mm/min betrug. S4 wurde nach einer Konditionierung von 24 Stunden bei 25°C und 65% rel. Feuchte bei 25°C gemessen.

E: Schrumpfung, die gemessen wird, nachdem das Material für 2 min einer Vorspannung von 0,01 g/d bei einer Temperatur von 177°C ausgesetzt war.

Eine Karkasse 2 in einem Radialreifen gemäß der Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, weist mindestens eine Schicht Reifencord 3 zum Verstärken der Karkasse auf. Mit Bezug auf Fig. 1, ist die Karkasse 2, die einen in radialer Richtung äußeren Lagenumschlag 4 aufweist, dargestellt und die Karkasse 2 weist vorzugsweise ein bis zwei Schichten von Karkassen-Cord auf.

Der Reifencord 3 zum Verstärken der Karkasse ist so orientiert, dass der Reifencord 3 einen Winkel von 85 bis 90° gegenüber der Äquatorebene von Reifen 1 bildet. In Fig. 1 ist der Reifencord 3 im rechten Winkel zur Äquatorebene des Reifens 1 angeordnet.

Der Reifencord 3 ist aus Lyocell mit hervorragender Strukturintegrität bei hohen Temperaturen und hervorragendem Trocken-Festigkeit/Feucht- Festigkeitsverhältnis hergestellt.

Vorzugsweise weist der Lagerumschlag 4 eine Höhe von 30 bis 80% gegenüber einer maximalen Höhe des Reifenkörpers (CH) auf. Wenn zum Beispiel der Lagenumschlag niedriger ist als 30%, ist der Steifigkeits-Ergänzungseffekt der Reifenseitenwand zu niedrig. Wenn andererseits der Lagenumschlag höher ist als 80%, ist die Steifigkeit der Reifenseitenwand zu groß, so dass der Fahrkomfort schlecht ist.

Ein Wulst-Abschnitt 5 des Reifens 1 weist, wie in Fig. 1 gezeigt, einen Nicht-Dehnungs-Wulstkern 6 auf. Der Wulstkern 6 ist vorzugsweise aus einem fortlaufend gewundenen Endlos-Stahldraht hergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der hochfeste Stahl einen Durchmesser von 0,95 bis 1 mm auf, wobei er eine 4 × 4 Struktur ausbildet. Auch eine 4 × 5 Struktur ist zulässig.

Der Wulst-Abschnitt 5 weist einen Kernreiter 7 auf, dessen Härte über dem Durchschnitt liegt, vorzugsweise eine Shore- A-Härte von 40 oder mehr.

Gemäß der Erfindung ist ein Kronenabschnitt des Reifens 1 durch eine Struktur aus einem Gürtel 8 und einer Deckschicht 9 verstärkt.

Der Gürtel 8 weist zwei Schnitt-Gürtel-Schichten 10 auf und die Cordfäden 11 der Gürtelschicht sind so orientiert, dass die Cordfäden 11, wie in Fig. 1 gezeigt, einen Winkel von etwa 20° gegenüber der Äquatorebene des Reifens 1 bilden.

Die Cordfäden 11 der Gürtelschicht sind entgegen der Äquatorebene des Reifens 1 angeordnet, wobei die Cordfäden 11 einem weiteren Cord 12 entgegengesetzt gerichtet sind.

Der Gürtel 8 kann jegliche Anzahl von Schichten aufweisen und die Cordfäden sind in einem Winkel von 16 bis 24° gegenüber der Umfangsrichtung des Reifens 1 angeordnet.

Der Gürtel 8 schafft eine Seitensteifigkeit, so dass ein Abheben der Lauffläche 13 von der Straßenoberfläche während des Betriebs des Reifens 1 minimiert wird.

Cord 11 und 12 des Gürtels 8 sind aus Stahl-Cord hergestellt und weisen eine 2+2 Struktur auf. Die Corde können jedoch jegliche Struktur aufweisen.

Eine Deckschicht 9 und eine Randschicht 14 sind an einem oberen Abschnitt des Gürtel-Abschnitts 8 angeordnet. Ein Deckschicht-Cord 15 in der Deckschicht 9 ist parallel zur Umfangsrichtung angeordnet, um eine Größenzunahme in Umfangsrichtung aufgrund einer hohen Rotationsgeschwindigkeit des Reifens zu unterdrücken.

Gemäß der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der Deckschicht-Cord 15 bei hohen Temperaturen eine hohe Wärme- Schrumpfspannung aufweist. Ausführungsformen des Deckschicht-Cords sind Cord aus organischen Fasern, wie PEN, Rayon und Aramid, und ein Stahl-Cord. Vorzugsweise ist der Deckschicht-Cord aus Nylon hergestellt.

In der gegenwärtigen Ausführungsform sind eine Schicht der Deckschicht 9 und eine Schicht der Randschicht 14 verstärkt. Vorzugsweise sind aber 1 bis 2 Schichten der Deckschicht 9 und 1 bis 2 Schichten der Randschicht 14 verstärkt.

Ein gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform hergestellter 205/60R15 91V Reifen hat ein Gewicht von 9,9 kg.

Wie oben beschrieben, weist die Erfindung Vorteile darin auf, dass bei der Herstellung des Reifens ein Arbeitsgang zum Weiten des Reifens nach der Vulkanisation weggelassen werden kann und dass RKV (Radialkraftveränderung) und SKV (Seitenkraftveränderung) des Reifens gemäß der Erfindung um 55 bis 100% verbessert sind verglichen mit einem Polyester-Cord-Reifen gemäß dem Stand der Technik, wodurch die Formbeständigkeit erhöht wird.

Andere Vorteile sind, dass bei der Herstellung Zeit und Energie gespart werden, sowie dass die Dauerfestigkeit erhöht ist und dass die Strukturintegrität des Reifens gemäß der Erfindung hervorragend ist, weil eine Anwachsen des Außenradius' um 10% verringert ist.

Claims (3)

1. Radialreifen für ein Automobil, wobei ein Lyocell- Cord für einen Karkassen-Abschnitt verwendet wird, wobei der Lyocell-Cord eine Trocken-Festigkeit S1 von 4,0 bis 5,5 g/d, eine Feucht-Festigkeit S2 von 3,0 bis 4,5 g/d, ein Trocken-/Feucht- Festigkeitsverhältnis S1/S2 von 1,2 bis 1,6, eine Zugfestigkeit S3 bei hohen Temperaturen, die mehr als 80% der Zugfestigkeit S4 bei Raumtemperatur beträgt, und eine Schrumpfung E von weniger als 1% aufweist.

2. Radialreifen für ein Automobil gemäß Anspruch 1, wobei der Lyocell-Cord ein Gesamtdenier von 3000 bis 5500 d, eine Twistzahl von 10 bis 15 tpi und eine Verstärkungsdichte von 15 bis 30 EPI aufweist.

3. Lyocell-Cord, der eine Trocken-Festigkeit S1 von 4,0 bis 5,5 g/d, eine Feucht-Festigkeit S2 von 3,0 bis 4,5 g/d, ein Trocken-/Feucht-Festigkeitsverhältnis S1/S2 von 1,2 bis 1,6, eine Zugfestigkeit S3 bei hohen Temperaturen, die mehr als 80% der Zugfestigkeit S4 bei Raumtemperatur beträgt, und eine Schrumpfung E von weniger als 1% aufweist.