DE112006000971B4 - Luftreifen und Verfahren zur Herstellung eines solchen - Google Patents

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    • B29K2995/0001—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular acoustical properties
    • B29K2995/0002—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular acoustical properties insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2030/00—Pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T152/00—Resilient tires and wheels
    • Y10T152/10—Tires, resilient
    • Y10T152/10036—Cushion and pneumatic combined
    • Y10T152/10054—Enclosed cushion

Abstract

Luftreifen umfassend:eine Harzlage (4), welche entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung geformt ist, welche durch das Dispergieren eines Elastomers in einem thermoplastischen Harz erhalten ist, und welche an zumindest einem Teil der inneren Oberfläche des Reifens ausgeformt ist;ein Geräuschabsorptionselement (5), welches aus einem porösen Material geformt ist und welches auf der Harzlage (4) angeordnet ist; undein Verriegelungselement (7), welches aus einem thermoplastischen Harz geformt ist und welches mit der Harzlage (4) durch das Geräuschabsorptionselement (5) hindurch mittels thermischen Verschmelzens verbunden ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen umfassend ein Geräuschabsorptionselement und auf ein Verfahren zum Herstellen des Luftreifens. Um genauer zu sein bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Luftreifen, in welchem die Anhaftung eines Geräuschabsorptionselementes, welches aus einem porösen Material ausgeformt ist, verbessert ist und sie bezieht sich ebenso auf ein Verfahren des Herstellens des Luftreifens.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine der Ursachen für ein in einem Luftreifen erzeugtes Geräusch ist Kavitätsresonanzschall, welcher mit der Vibration der Luft, welche in den Reifen eingefüllt ist, einhergeht. Wenn ein Reifen abgerollt wird, wird die Luft innerhalb des Reifens durch die Vibration des Laufflächenabschnittes aufgrund von Unregelmäßigkeiten einer Straßenoberfläche in Vibration versetzt, welche den Kavitätsresonanzschall erzeugt.
  • Als ein Verfahren zum Reduzieren des Geräusches, welches durch das Phänomen der Kavitätsresonanz erzeugt wird, so wie es oben beschrieben wurde, wurde vorgeschlagen, dass ein Geräuschabsorptionselement in einem Kavitätsabschnitt angeordnet wird, welcher zwischen einem Reifen und einer Felge eines Rades ausgeformt ist (siehe zum Beispiel die Japanische Patentanmeldung S64-78902 ). Wenn das Geräuschabsorptionselement jedoch an der äußeren Umfangsoberfläche der Felge des Rades angebracht ist, interferiert das Geräuschabsorptionselement mit der Durchführung des Montierens des Luftreifens auf der Felge. Andererseits gibt es, wenn das Geräuschabsorptionselement an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, ein Problem bezüglich dessen Langlebigkeit. Zusätzlich fällt, wenn ein aus einem porösen Material, wie beispielsweise einem Polyurethanschaum, ausgeformtes Geräuschabsorptionselement, welches an der inneren Oberfläche des Reifens mit einem Gummiklebemittel oder einem Klebeband fixiert ist, das Geräuschabsorptionselement aufgrund der nicht ausreichenden Klebkraft manchmal von der inneren Oberfläche des Reifens ab.
  • DE 60 2004 009 533 T2 und DE 198 06 935 A1 sind weiterer Stand der Technik.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftreifen bereitzustellen, in welchem das Anhaften (engl.: adhesion) eines Geräuschabsorptionselementes, welches aus einem porösen Material ausgeformt ist, verbessert wird und sie bezieht sich auch auf ein Verfahren des Herstellens des Luftreifens.
  • Diese Aufgabe wird durch den Luftreifen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und das Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 8 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche definieren dabei bevorzugte Ausführungsformen.
  • Ein Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung zum Zwecke des Lösens der oben beschriebenen Aufgabe ist charakterisiert dadurch, dass er eine Harzlage (engl.: resin layer), ein Geräuschabsorptionselement und ein Verriegelungselement (engl.: locking element) umfasst. Die Harzlage ist entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomermischung (engl.: thermoplastic elastomeric composition) geformt, welche durch das Dispergieren eines Elastomers in einem thermoplastischen Harz erhalten wird, und ist an zumindest einem Teil der inneren Oberfläche des Reifens ausgeformt. Das Geräuschabsorptionselement ist aus einem porösen Material ausgeformt und ist auf der Harzlage angeordnet. Das Verriegelungselement ist aus einem thermoplastischen Harz geformt und ist mit der Harzlage durch das Geräuschabsorptionselement hindurch mittels einer thermischen Verschmelzung (engl. thermal fusion) verbunden.
  • Zusätzlich ist ein Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Zwecke des Lösens der oben beschriebenen Aufgabe charakterisiert durch das Umfassen der Schritte: Aushärten (engl.: curing) eines Luftreifens, der zumindest an einem Teil der inneren Oberfläche des Reifens eine Harzlage umfasst, welche entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomermischung geformt ist, welche durch das Dispergieren eines Elastomers in einem thermoplastischen Harz erhalten wird, Anordnen eines Geräuschabsorptionselementes, welches aus einem porösen Material ausgeformt ist, auf der Harzlage, und Verbinden eines Verriegelungselementes, welches aus einem thermoplastischen Harz geformt ist, mit der Harzlage durch das Geräuschabsorptionselement hindurch mittels einer thermischen Verschmelzung.
  • In der vorliegenden Erfindung ist, während die Harzlage umfassend ein thermoplastisches Harz als eine Matrix auf der inneren Oberfläche des Reifens ausgeformt ist, das Geräuschabsorptionselement an der Harzlage angeordnet, und das Verriegelungselement, welches aus einem thermoplastischen Harz geformt ist, ist mit der Harzlage durch das Geräuschabsorptionselement hindurch mittels einer thermischen Verschmelzung verbunden. Entsprechend ist es, selbst wenn das Geräusch absorbierende Element aus einem wärmehärtenden Harz (engl.: thermosetting resin), wie beispielsweise einem Polyurethanschaum, geformt ist, möglich, das Geräuschabsorptionselement an der inneren Oberfläche des Reifens fest zu fixieren. Die Fixierung durch die thermische Verschmelzungsbefestigung weist eine Klebekraft auf, die stärker ist als die einer Befestigung durch ein Gummiklebemittel oder ein Klebeband. Aus diesem Grund ist es möglich, den Verbindungszustand des aus dem porösen Material geformten Geräuschabsorptionselements vorteilhaft über eine lange Zeitperiode hinweg aufrecht zu erhalten. Als ein Resultat ist es möglich, einen Geräuschreduktionseffekt durch das Geräuschabsorptionselement über einen langen Zeitraum hinweg aufrechtzuerhalten.
  • Es ist bevorzugt, dass das konstituierende Material (engl.: constituent material) des Verriegelungselementes von der gleichen Sorte eines thermoplastischen Harzes ist, wie das, welches in der Harzlage umfasst ist. Der Unterschied zwischen der Verschmelzungstemperatur (engl. fusing temperature) des Verriegelungselementes und der Verschmelzungstemperatur der Harzlage soll nicht mehr als 20°C sein. Wenn sich die Verschmelzungstemperaturen einander annähern, wird das thermische Verschmelzungsverbinden erleichtert. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass das poröse Material des Geräuschabsorptionselements ein Polyurethanschaum ist. Um genauer zu sein ist, da der Polyurethanschaum eine bevorzugte Geräuschabsorptionscharakteristik zeigt, der Polyurethanschaum geeignet als das konstituierende Material für das Geräuschabsorptionselement.
  • In dem Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Harzlage auf einem Teil der inneren Oberfläche des Reifens als Basis zum Anbringen des Geräuschabsorptionselementes an der inneren Oberfläche des Reifens ausgeformt sein. Zum Zwecke des effektiven Verwendens des Materials ist es jedoch bevorzugt, dass die Harzlage auf der gesamten Region der inneren Oberfläche des Reifens als eine Lage zur Verhinderung des Luftdurchlasses (engl.: air permeation preventive layer) ausgeformt ist. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn ein Abschnitt, in dem das Verriegelungselement und die Harzlage miteinander durch die thermische Verschmelzung verbunden sind, in einem Intervall in der Reifenumfangsrichtung angeordnet sind und auch dass das Verhältnis zwischen dem Intervall H und der Breite W des Geräuschabsorptionselementes 0,2W ≤ H ≤ 4W ist. Entsprechend ist es möglich, eine bevorzugte Haltbarkeit bei minimaler Verarbeitung sicherzustellen.
  • Bei dem Verfahren des Herstellens eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein Ultraschallschweißgerät für das thermische Verschweißungsverbinden des Verriegelungselementes mit der Harzlage verwendet wird. Wenn ein solcher Ultraschallschweißer verwendet wird, ist es möglich, das Verriegelungselement und die Harzlage lokal zu erhitzen. Entsprechend ist es möglich, eine exzellente Balance zwischen der Verarbeitbarkeit und der Haltbarkeit zu erreichen. Zusätzlich ist es, wenn ein Oszillationshorn (engl.: osciallating horn), welches angefaste Endabschnitte der Spitze in deren Breitenrichtung aufweist, als ein Oszillationshorn für den Ultraschallschweißer verwendet wird, möglich, das Auftreten eines Weißungsphänomens (engl. whitening phenomenon) im Verriegelungselement zu unterdrücken. Als ein Resultat kann die Haltbarkeit weiter verbessert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, welche einen Luftreifen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens des thermischen Verschweißungsverbindens eines Verriegelungselementes und einer Harzlage und 2(a) bis 2(c) sind Querschnittsansichten der Prozesse des Verfahrens.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel eines Oszillationshorns für einen Ultraschallschweißer zeigt.
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein weiteres Beispiel eines Oszillationshorns für einen Ultraschallschweißer zeigt.
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche noch ein weiteres Beispiel eines Oszillationshorns für einen Ultraschallschweißer zeigt.
    • 6 ist eine Vorderansicht des Oszillationshorns, welches in 5 gezeigt ist.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Struktur zeigt, in welcher ein thermisches Verschmelzungsverbinden an dem Verriegelungselement durchgeführt wird.
    • 8 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Geräuschabsorptionselement zeigt, an welchem vorher ein Kerbenabschnitt vorgesehen wird.
    • 9 ist eine Querschnittsansicht, welche das Geräuschabsorptionselement zeigt, in welchem vorher ein Schnitt vorgesehen wird.
    • 10 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, in dem das Geräuschabsorptionselement, welches an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, auf der Ebene ausgebreitet ist.
    • 11 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem ein modifiziertes Beispiel einer Anbringungsstruktur des Geräuschabsorptionselementes, welches an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, auf der Ebene ausgebreitet ist.
    • 12 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem ein modifiziertes Beispiel einer Anbringungsstruktur des Geräuschabsorptionselementes, welches an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, auf der Ebene ausgebreitet ist.
    • 13 ist eine Draufsicht, welche den Zustand zeigt, in welchem das modifizierte Beispiel der Anbringungsstruktur des Geräuschabsorptionselementes, welches an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, auf der Ebene ausgebreitet ist.
    • 14 ist eine Draufsicht, welche den Zustand zeigt, in welchem das modifizierte Beispiel der Anbringungsstruktur des Geräuschabsorptionselementes, welches an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, auf der Ebene ausgebreitet ist.
  • BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden detaillierte Beschreibungen einer Konfiguration der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben werden.
  • 1 zeigt einen Luftreifen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 1 umfasst der Luftreifen einen Laufflächenabschnitt 1, ein Paar linker und rechter Wulstabschnitte 2 und Seitenwandabschnitte 3. Jeder der Seitenwandabschnitte 3 verbindet den Laufflächenabschnitt 1 und einen dazu korrespondierenden der Wulstabschnitte 2 miteinander. Eine Harzlage 4 ist auf dem gesamten Bereich der inneren Oberfläche des Luftreifens als eine Lage zur Verhinderung des Luftdurchlasses aufgeformt. Die Harzlage 4 ist aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, welche durch das Dispergieren eines Elastomers in einem thermoplastischen Harz erhalten wird, ausgeformt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Geräuschabsorptionselement 5, welches aus einem porösen Material geformt ist, an der inneren Oberfläche des Laufflächenabschnittes 1 angebracht. Das Geräuschabsorptionselement 5 umfasst eine Mehrzahl innerer Zellen, um eine bestimmte Geräuschabsorptionscharakteristik basierend auf der porösen Struktur aufzuweisen. Als das poröse Material für das Geräuschabsorptionselement 5 wird bevorzugt ein Polyurethanschaum verwendet. Als Mittel zum Befestigen des Geräuschabsorptionselementes 5 und der Harzlage 4 wird ein thermisches Verschmelzungsverbinden verwendet, unter Verwendung eines plattenförmigen Verriegelungselementes 7 (eine Verriegelungsplatte oder eines Verriegelungschips), welches aus einem thermoplastischen Harz hergestellt ist. Insbesondere wird das Geräuschabsorptionselement 5 auf der Harzlage 4 angeordnet und dann wird das Verriegelungselement 7 mit der Harzlage 4 durch das Geräuschabsorptionselement 5 hindurch mittels thermischen Verschmelzens verbunden. Der thermische Abschnitt zur Verschmelzungsverbindung kann in einer Position an dem Reifenumfang angeordnet sein, aber kann bevorzugt in einer Mehrzahl von Abschnitten angeordnet sein und bevorzugter in vier oder mehreren Abschnitten, vorteilhaft in gleichmäßigen Intervallen, in der Reifenumfangsrichtung angeordnet sein.
  • Es ist bevorzugt, dass das konstituierende Material des Verriegelungselementes 7 von der gleichen Art eines thermoplastischen Harzes ist, wie das Harz, welches in der Harzlage 4 umfasst ist. Wenn die Harzlage 4 eine Mehrzahl von Arten von Harzen als eine Matrix umfasst, kann das konstituierende Material des Verriegelungselementes 7 das Gleiche sein wie jedes der Harze, welche in der Harzlage 4 umfasst sind. Obwohl es wünschenswert ist, dass sich die Verschmelzungstemperatur des Verriegelungselementes 7 und die Verschmelzungstemperatur der Harzlage 4 zum Zwecke des Erleichterns des thermischen Verschmelzungsverbindens einander annähern, sollte der Unterschied zwischen den Verschmelzungstemperaturen nicht mehr als 20°C sein. Der Unterschied zwischen der Verschmelzungstemperatur des Verriegelungselementes 7 und der Verschmelzungstemperatur der Harzlage 4 ist bevorzugt 10°C oder weniger und bevorzugter ist er 5°C oder weniger.
  • 2(a) bis 2(c) zeigen ein Beispiel eines Verfahrens des thermischen Verschmelzungsverbindens des Verriegelungselementes und der Harzlage. Als erstes, wie in 2(a) gezeigt ist, wird das Geräuschabsorptionselement 5 auf der Harzlage 4 angeordnet und weiterhin ist das plattengeformte Verriegelungselement 7, welches aus einem thermoplastischen Harz geformt ist, auf dem Geräuschabsorptionselement 5 angeordnet. Als nächstes, wie in 2(b) gezeigt, wird ein oszillierendes Horn 11 für einen Ultraschallschweißer gegen das Verriegelungselement 7 gepresst, so dass das Verriegelungselement 7 in einem gebogenen Zustand ist. Dann wird der Spitzenabschnitt, mit dem das Verriegelungselement 7 verbogen ist, lokal erhitzt. Als ein Resultat des Erhitzens wird, wie in 2(c) gezeigt, ein thermischer Verschmelzungsverbindungsabschnitt 8 durch das Verbinden des Verriegelungselementes 7 mit der Harzlage 4 mittels des Geräuschabsorptionselements 5 durch thermisches Verschmelzen geformt.
  • Bei dem thermischen Verschmelzungsverbinden unter Verwendung des Ultraschallschweißers ist die Form des oszillierenden Horns 11 nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel können die oszillierenden Hörner 11, welche Formen aufweisen wie sie in 3 bis 5 gezeigt sind, verwendet werden. In 3 hat das oszillierende Horn eine Spitze, welche in eine scharfe lineare Form bearbeitet ist. In 4 hat das oszillierende Horn eine Spitze, welche in eine lange und dünne rechteckige Oberfläche bearbeitet ist. In 5 hat das oszillierende Horn 11 eine Spitze, welche in eine lange und dünne rechteckige Oberfläche bearbeitet ist und weiterhin angefaste Abschnitte 11a hat, welche in beiden Endabschnitten der Spitze in deren Breitenrichtung eingeformt sind. 6 ist eine Seitenansicht des oszillierenden Horns, welches in 5 gezeigt ist. Es ist bevorzugt, dass der Radius der Biegung eines jeden angefasten Abschnittes 11a 2 mm oder mehr ist. Die Anfasung beider Endabschnitte in der Breitenrichtung der Spitze des oszillierenden Horns 11 macht es möglich, das Auftreten eines Weißungsphänomens in dem Verriegelungselement 7 aufgrund des Aufpressens des Oszillationshorns 11 zu unterdrücken.
  • Bei dem thermischen Verschmelzungsverbinden unter Verwendung des Ultraschallschweißers sind die Dimensionen und die Form des Verriegelungselementes 7 nicht besonders beschränkt. Die Form des Verriegelungselementes 7 kann zum Beispiel ein Viereck sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Ecken des Viereckes abzurunden. Dies macht es möglich, die Beschädigung des Geräuschabsorptionselementes 5, welche durch das Verriegelungselement 7 hervorgerufen wird, zu reduzieren. Zusätzlich ist es, wie in 7 gezeigt, in einem Zustand, in dem das Verriegelungselement 7 mit der Harzlage 4 durch thermisches Verschmelzen befestigt ist, bevorzugt, dass der Abstand C zwischen jedem Endabschnitt des Verriegelungselementes 7 und der oberen Oberfläche des Geräuschabsorptionselementes 0,5 mm ≤ C ≤ 8,0 mm erfüllt. Wenn der Abstand C weniger als 0,5 mm ist, ist es wahrscheinlich, dass das Geräuschabsorptionselement 5 durch das Verriegelungselement 7 beschädigt wird. Selbst wenn der Abstand mehr als 8,0 mm ist, kann ein besseres Resultat nicht erhalten werden als in einem Fall, in dem der Abstand C 8,0 mm ist. Darüber hinaus kann ein Kerbenabschnitt 5a, wie in 8 gezeigt, oder ein Schnitt 5b, wie in 9 gezeigt, an dem Geräuschabsorptionselement 5 in einem Abschnitt bereitgestellt werden, in welchem jedes der Verriegelungselemente 7 angeordnet ist.
  • In dem oben beschriebenen Luftreifen ist die Harzlage 4, welche ein thermoplastisches Harz als eine Matrix umfasst, an der inneren Oberfläche des Reifens ausgeformt, während das Geräuschabsorptionselement 5 auf der Harzlage 4 angeordnet ist, und das Verriegelungselement mit der Harzlage 4 durch das Geräuschabsorptionselement 5 durch thermisches Verschmelzen verbunden ist. Entsprechend ist es, selbst wenn das Geräuschabsorptionselement 5 aus einem wärmehärtenden Harz wie beispielsweise einem Polyurethanschaum ausgeformt ist, möglich das Geräuschabsorptionselement 5 mit der Harzlage 4 fest zu befestigen. Die Befestigung durch das thermische Verschmelzungsverbinden weist eine Anhaftungskraft auf, die stärker ist als die Befestigung durch ein Gummiklebemittel oder ein Klebeband. Als ein Resultat ist es möglich, die Anhaftung des Geräuschabsorptionselementes 5, welches aus einem porösen Material geformt ist, zu verbessern.
  • 10 zeigt einen Zustand, in welchem das Geräuschabsorptionselement, welches auf der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, auf der Ebene ausgebreitet ist. Wie in 10 gezeigt ist, sind die thermische Verschmelzungsverbindungsabschnitte 8 des Verriegelungselementes 7 und die Harzlage 4 in Intervallen (Teilungen) in der Reifenumfangsrichtung angeordnet, und das Verhältnis zwischen dem Intervall H und der Breite des Geräuschabsorptionselementes 5 kann 0,2W ≤ H ≤ 4W sein. Wenn das Verhältnis 0,2W > H ist, ist die Bearbeitbarkeit zum Zeitpunkt des thermischen Verschmelzungsverbindens reduziert. Wenn das Verhältnis H > 4W ist, ist der Verbindungszustand des Geräuschabsorptionselementes 5 an der Harzlage 4 instabil. Es sollte beachtet werden, dass die Positionen der thermischen Verschmelzungsverbindungsabschnitte 8 nicht notwendigerweise in gleichen Intervallen angeordnet sein müssen. Zusätzlich kann die Länge Lt (die Dimension vor dem thermischen Verschmelzungsverbinden) eines jeden Verriegelungselementes 7 in einem Bereich von 50% bis 200% der Dicke des Geräuschabsorptionselementes 5 liegen. Darüber hinaus kann die Dicke eines jeden Verriegelungselementes 7 in einem Bereich von 50% bis 150% der Dicke der Harzlage 4 liegen.
  • Jede der 11 und 12 zeigt einen Zustand, in welchem ein modifiziertes Beispiel der Anbringungsstruktur des Geräuschabsorptionselementes, welches an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, zeigt. In 11 erstreckt sich das Verriegelungselement 7 entlang der Harzlage 4 kontinuierlich in der Reifenumfangsrichtung und ist an der Harzlage 4 mit einer Mehrzahl der thermischen Verschmelzungsverbindungsabschnitte 8 befestigt. In 8 hat, obwohl sich das Verriegelungselement 7 entlang der Harzlage 4 kontinuierlich auf die gleiche Weise wie in 11 in Reifenumfangsrichtung erstreckt, das Verriegelungselement 7 einiges an Extralänge als Zugabe.
  • Jede der 13 und 14 zeigt einen Zustand, in dem ein modifiziertes Beispiel des Geräuschabsorptionselementes, welches an der inneren Oberfläche des Reifens angebracht ist, in der Ebene ausgebreitet ist. Wie in jeder der 13 und 14 gezeigt ist, kann das Geräuschabsorptionselement 5 aus einer Mehrzahl separater Teile ausgebildet sein und dann können die separaten Teile entlang der Harzlage 4 in der Reifenumfangsrichtung ausgerichtet werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass jedes separate Teil des Geräuschabsorptionselementes 5 an der Harzlage 4 an zumindest zwei Positionen durch thermisches Verschmelzen befestigt wird.
  • Nachfolgend werden detaillierte Beschreibungen des konstituierenden Materials der Harzlage, welche auf der inneren Oberfläche des Reifens ausgeformt ist, gegeben werden. Diese Harzlage ist, wie oben beschrieben, aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung ausgeformt, welche durch das Dispergieren eines Elastomers in einem thermoplastischen Harz erhalten wird. In einem Fall, in dem die Harzlage auf dem gesamten Bereich der inneren Oberfläche des Reifens als eine Lage zur Verhinderung des Luftdurchlasses ausgeformt ist, ist es bevorzugt, dass eine thermoplastische elastomere Zusammensetzung als das ausbildende Material der Harzlage verwendet wird.
  • Als eine thermoplastische Harzkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung kann jegliches thermoplastisches Harz, welches einen Young-Modul von mehr als 500 MPa, bevorzugt 500 MPa bis 3000 MPa, aufweist, verwendet werden. Das Mischungsverhältnis der thermoplastischen Harzkomponente kann nicht weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 80 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Polymerkomponenten umfassend das Harz und das Elastomer, sein.
  • Beispiele eines solchen thermoplastischen Harz umfassen Polyamidharze (zum Beispiel Nylon 6 (N6), Nylon 66 (N66), Nylon 46 (N46), Nylon 11 (N11), Nylon 12 (N12), Nylon 610 (N610), Nylon 612 (N612), Nylon 6/66 Copolymer (N6/66), Nylon 6/66 Copolymer (N6/66/610), Nylon MXD6, Nylon 6T, Nylon 6/6T Copolymer, Nylon 66/PP Copolymer und Nylon 66/PPS Copolymer), Polyesterharze (zum Beispiel aromatische Polyester umfassend Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenisophthalat (PEI), Polybutylenterephthalat/Tetramethylenglycolcopolymer, PET/PEI-Copolymer, Polyarylat (PAR), Polybutylennaphthalat (PBN), Flüssigkristallpolyester, Polyoxyalkylendiimiddisäure/Polybutylenterephthalat-Copolymer), Polynitrilharze (zum Beispiel Polyacrylonitril (PAN), Polymethacrylonitril, Acrylonitril/Styrol-Copolymer (AS) Methacrylonitril/Styrol-Copolymer, Methacrylonitril/Styrol/Butadien-Copolymer), Poly(meth)acrylat-Harze (zum Beispiel Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylmethacrylat, Ethylen/Ethylacrylat-Copolymer (EEA), Ethylen/Acrylsäure-Copolymer (EAA), Ethylenmethylacrylat-Harz (EMA)), Polyvinylharze (zum Beispiel Vinylacetat (EVA), Polyvinylalkohol (PVA), Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylchlorid (PVC), Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymer, Vinylidenchlorid/Methylacrylat-Copolymer), Zelluloseharze (zum Beispiel Zellulosesacetat, Zelluloseacetatbutyrat), Fluoroharze (zum Beispiel Polyvinylidendifluorid (PVDF), Polyvinylfluorid (PVF), Polychlorotrifluoroethylen (PCTFE), Ethylen/Tetrafluoroethylen-Copolymer (ETFE)), Imidharze (zum Beispiel aromatisches Polyimid (PI)). Diese thermoplastischen Harze können einzig als ein Harzmaterial, welches nicht eine elastomere Komponente umfasst, verwendet werden.
  • Als die elastomere Komponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung kann jegliches Elastomer, welches einen Young-Modul von 500 MPa oder weniger aufweist, verwendet werden. Alternativ ist es ebenso möglich eine Elastomerzusammensetzung zu verwenden, welche durch das Vermischen mit dem Elastomer eines notwendigen Betrages eines Additivmittels (engl. compounding agent), wie beispielsweise einem Verstärker, einem Füller, einem Kreuzverbinder, einem Weichmacher, einem Antioxidant oder einer Prozesshilfe zur Verbesserung der Dispergibilität, des Wärmewiderstandes oder ähnlichem des Elastomers zu verwenden. Das Mischungsverhältnis der elastomeren Komponente kann 10 Gew.-% oder mehr sein oder bevorzugt 10 bis 80 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der polymeren Komponenten umfassend das Harz und das Elastomer.
  • Beispiele eines solchen Elastomers umfassen Diengummis und hydrierte Produkte derer (zum Beispiel NR, IR, epoxidiertes Naturgummi, SBR, BR (hoch-cis BR und niedrig-cis BR), NBR, hydriertes NBR, hydriertes SBR), Olefingummis (zum Beispiel Ethylenpropylengummi (EPDM, EPM), Malonsäure-modifiziertes Ethylenpropylengummi (M-EPM)),Polyisobutylenisoprengummi (IIR), Isobutylen und aromatisches Vinyl- oder Dienmonomer-Copolymer, Acrylgummis (ACM), Ionomere, halogenierte Gummis (zum Beispiel Br-IIR, CI-IR, bromiertes Isobutylenparamethylstyrol-Copolymer (Br-IPMS), Chloroprengummi (CR), Hydringummi (CHC, CHR), Chlorosulfoniertes Polyethylen (CSM), chloriertes Polyethylen (CM), Malonsäure-modifiziertes chloriertes Polyethylen (M-CM)), Silicongummis (zum Beispiel Methylvinyl-Silicongummi, Dimethyl-Silicongummi, Methylphenyl-Vinyl-Silicongummi), Schwefel enthaltende Gummis (zum Beispiel Polysulfidgummi), Fluorogummis (zum Beispiel Vinylidenfluoridgummis, Fluor-enthaltende Vinylethergummis, Tetrafluoroethylenpropylen-Gummis, Fluor-enthaltende Silicongummis, Fluor-enthaltende Phosphatgummis), thermoplastische Elastomere (zum Beispiel Styrolelastomer, Olefinelstomer, Polyesterelastomer, Urethanelastomer, Polyamidelastomer).
  • Als eine dritte Komponente kann ein weiteres Polymer oder ein Additivmittel, so wie beispielsweise ein Kompatibilitätsmittel (engl.: compatibilizer) mit der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gemischt werden, zusätzlich zu den oben beschriebenen notwendigen Komponenten. Der Zweck des Mischens eines weiteren Polymers ist es, die Kompatibilität der thermoplastischen Harzkomponente und der elastomeren Komponente zu verbessern, um die Verarbeitbarkeit und Formbarkeit des Materials in einem Film zu verbessern, den Wärmewiderstand zu verbessern, die Herstellungskosten zu reduzieren, und ähnliches. Beispiele eines Materials, welches als ein solches Polymer für diese Zwecke verwendet wird, umfasst Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, ABS, SBS, Polycarbonat.
  • Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung wird erhalten durch das Schmelzen und Kneten des thermoplastischen Harzes und des Elastomers (wenn ein Gummi verwendet wird, ist das Gummi ein unvulkanisiertes) im Vorlauf unter Verwendung eines zwei-Schrauben-Knet-Extrudes oder ähnlichem und dann durch das Dispergieren der elastomeren Komponente in dem thermoplastischen Harz unter Formung einer kontinuierlichen Phase. In einem Fall, in dem die elastomere Komponente vulkanisiert werden soll, kann das Elastomer dynamisch vulkanisiert werden durch das Hinzufügen eines Vulkanisierungsmittels während des Knetens. Zusätzlich können die unterschiedlichen Additionsmittel (außer dem Vulkanisierungsmittel) zu dem thermoplastischen Harz oder der elastomeren Komponente während des Knetens hinzugefügt werden, aber bevorzugt mit dem thermoplastischen Harz oder der elastomeren Komponente im Vorlauf vor dem Kneten bevorzugt gemischt werden. Eine Knetmaschine, welche zum Kneten des thermoplastischen Harzes und des Elastomers verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt und ein Schraubenextruder, ein Kneter, ein Banbury-Mixer, ein zwei-Schrauben-Knetextruder oder ähnliches kann verwendet werden. Unter diesen ist es bevorzugt, dass der zwei-Schrauben-Knetextruder zum Kneten der Harzkomponente und der Gummikomponente und für das dynamische Vulkanisieren der Gummikomponente verwendet wird. Zusätzlich ist es ebenso möglich, zwei oder mehrere Arten von Knetmaschinen zu verwenden und dann das Kneten nacheinander durchzuführen. Als Bedingung für das Schmelzen und Kneten sollte die Temperatur nicht weniger sein als die, bei welcher das thermoplastische Harz geschmolzen wird. Zusätzlich ist das Scherverhältnis zum Zeitpunkt des Knetens bevorzugt 2500 bis 7500 sec-1. Die gesamte Zeitdauer für das Kneten ist bevorzugt 30 Sekunden bis 10 Minuten. Wenn das Vulkanisierungsmittel hinzugefügt ist, ist die Zeitdauer für die Vulkanisierung nach dem Hinzufügen des Vulkanisierungsmittels bevorzugt 15 Sekunden bis 5 Minuten. Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung, die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt wird, wird durch Extrusion unter Verwendung eines Harzextruders oder durch Kalandern in einen Film geformt. Als das Verfahren des Formens der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung in einen Film kann ein allgemeines Verfahren des Formens eines thermoplastischen Harzes oder eines thermoplastischen Elastomers in einen Film verwendet werden.
  • Die oben beschriebene thermoplastische Elastomerzusammensetzung wird zum Bauen eines Reifens in einem Zustand verwendet, in dem er in eine Platte oder einen Film geformt wird. Zum Zwecke des Erhöhens der Anhaftung mit einem gegenüberliegenden Gummi kann eine Klebelage auf die Platte oder den Film aufgeschichtet werden. Spezifische Beispiele eines Klebepolymers, welche die Anhaftungslage ausbildet, umfassen Ultrahochmolekulargewichtiges Polyethylen (UHMWPE), welches ein Molekulargewicht von 1 Million oder mehr, bevorzugt von 3 Millionen oder mehr, aufweist; ein Acrylat-Copolymer, wie beispielsweise Ethylenethylacrylat-Copolymer (EEA), Ethylenmethylacrylat-Harz (EMA), Ethylenacrylsäure-Copolymer (EEA) und ähnliches, und ein Malonsäureanhydridaddukt von Acrylat-Copolymer; Polypropylen (PP) und Malonsäure-modifizierte Produkte davon; Ethylenpropylen-Copolymer und ein Malonsäure-modifiziertes Produkt davon; Polybutadienharz und Malonsäure-modifiziertes Produkt davon; Styrolbutadienstyrol-Copolymer (SBS); Styrolethylenbutadienstyrol-Copolymer (SEBS), ein thermoplastisches Fluorharz; ein thermoplastisches Polyesterharz und ähnliches. Die Dicke der Harzlage ist nicht besonders beschränkt auf, aber kann gering sein zum Reduzieren des Gewichtes eines Reifens und bevorzugt 5 µm bis 150 µm sein.
  • Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden detailliert oben angegeben. Es soll verstanden werden, dass unterschiedliche Modifikationen, Veränderungen und Substitutionen an den Ausführungsbeispielen ausgeführt werden können, solange sie nicht vom Geist und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, welche durch den Umfang der angehängten Ansprüche definiert ist.
  • Beispiele
  • Luftreifen eines herkömmlichen Beispiels und der Beispiele 1 und 2 (Reifengröße: 215/55R16) wurden hergestellt. In dem Luftreifen des herkömmlichen Beispiels wurde ein Geräuschabsorptionselement, welches aus einem bandförmigen Urethanschaum (einer Breite von 150 mm bei einer Dicke von 20 mm) an der inneren Oberfläche des Laufflächenabschnittes über den gesamten Umfang des Reifens hinweg unter Verwendung eines Gummiklebemittels befestigt. Andererseits wurden in jedem der Luftreifen der Beispiele 1 und 2, während eine Harzlage, welche aus einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung geformt war, in dem gesamten Bereich der inneren Oberfläche des Reifens geformt war, ein Geräuschabsorptionselement, welches aus einem bandförmigen Urethanschaum (einer Breite von 150 mm bei einer Dicke von 20 mm) auf der Harzlage angeordnet war, auf der inneren Seite des Laufflächenabschnittes entlang dem gesamten Umfang des Reifens angeordnet. Dann wurden Verriegelungschips in Intervallen von ungefähr 200 mm jeweils an dem Geräuschabsorptionselement entlang der Reifenumfangsrichtung angeordnet. Die Verriegelungschips wurden dann mit der Harzlage durch thermisches Verschmelzen unter Verwendung des Ultraschallschweißers befestigt. Es sollte beachtet werden, dass der Unterschied zwischen der Verschmelztemperatur des Verriegelungselementes und der Verschmelztemperatur der Harzlage im Beispiel 1 bei nahezu 30°C festgelegt war, während der Unterschied zwischen der Verschmelztemperatur des Verriegelungselementes und der Verschmelztemperatur der Harzlage auf nahezu 5°C in Beispiel 2 festgelegt war.
  • Ein Fahrtest wurde durchgeführt an jedem der Luftreifen des herkömmlichen Beispiels und der Beispiele 1 und 2 unter Verwendung einer Trommeltestmaschine unter den Bedingungen eines inneren Druckes von 150 kPa und einer Geschwindigkeit von 80 km/h, so dass die Strecke, über die der Reifen fuhr bis das Geräuschabsorptionselement abgelöst wurde, gemessen wurde. Die Resultate der Tests sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bewertungsresultate sind durch Indizes angedeutet, in dem das Bewertungsresultat des herkömmlichen Beispiels als 100 genommen wurde. Je größer der Index ist, desto bevorzugter ist die Haltbarkeit des Reifens. Tabelle 1
    Herkömmliches Beispiel Beispiel 1 Beispiel 2
    Mittel zum Befestigen des Geräuschabsorptionselementes Klebemittel Thermisches Verschmelzungsbefestigen Thermisches Verschmelzungsbefestigen
    Unterschied in der Schmelztemperatur Zwischen den VerRiegelungselementen Und der Harzlage (°C) - 30 5
    Fahrdistanz (Index) 100 110 143
  • Wie es aus der Tabelle 1 klar wird, haben jeder der Luftreifen der Beispiele 1 und 2 eine verbesserte Haltbarkeit gezeigt, verglichen mit dem Luftreifen des herkömmlichen Beispiels. Die Verbesserung in der Haltbarkeit war außergewöhnlich insbesondere bei Beispiel 2.

Claims (13)

  1. Luftreifen umfassend: eine Harzlage (4), welche entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung geformt ist, welche durch das Dispergieren eines Elastomers in einem thermoplastischen Harz erhalten ist, und welche an zumindest einem Teil der inneren Oberfläche des Reifens ausgeformt ist; ein Geräuschabsorptionselement (5), welches aus einem porösen Material geformt ist und welches auf der Harzlage (4) angeordnet ist; und ein Verriegelungselement (7), welches aus einem thermoplastischen Harz geformt ist und welches mit der Harzlage (4) durch das Geräuschabsorptionselement (5) hindurch mittels thermischen Verschmelzens verbunden ist.
  2. Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei das konstituierende Material des Verriegelungselementes (7) von der gleichen Art eines thermoplastischen Harzes ist, wie das, welches in der Harzlage (4) umfasst ist.
  3. Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei der Unterschied zwischen der Verschmelztemperatur des Verriegelungselementes (7) und der Verschmelztemperatur der Harzlage (4) nicht mehr als 20°C ist.
  4. Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das poröse Material des Geräuschabsorptionselementes (5) ein Polyurethanschaum ist.
  5. Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Harzlage (4) an dem gesamten Bereich der inneren Oberfläche des Reifens als eine Lage zur Verhinderung des Luftdurchlasses ausgeformt ist.
  6. Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verriegelungselement (7) eine Plattenform aufweist.
  7. Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Abschnitt, in dem das Verriegelungselement (7) und die Harzlage (4) miteinander durch thermisches Verschweißen verbunden sind, in einem Intervall in der Reifenumfangsrichtung angeordnet sind und das Verhältnis zwischen dem Intervall H und der Breite W des Geräuschabsorptionselementes 0,2W ≤ H ≤ 4W ist.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens umfassend die Schritte: Aushärten eines Luftreifens umfassend, an zumindest einem Teil der inneren Oberfläche des Reifens, eine Harzlage (4), welche entweder aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elatomerzusammensetzung geformt ist, welche durch das Dispergieren eines Elastomers in einem thermoplastischen Harz erhalten wird; Anordnen eines Geräuschabsorptionselementes (5), welches aus einem porösen Material geformt ist, auf der Harzlage (4); und Befestigen eines Verriegelungselementes (7), welches aus einem thermoplastischen Harz geformt ist, mit der Harzlage (4) durch das Geräuschabsorptionselement (5) hindurch mittels thermischen Verschweißens.
  9. Verfahren des Herstellens eines Luftreifens gemäß Anspruch 8, wobei ein Ultraschallschweißer zum thermischen Verschweißungsverbinden des Verriegelungselementes (7) und der Harzlage (4) verwendet wird.
  10. Verfahren des Herstellens eines Luftreifens gemäß Anspruch 9, wobei ein oszillierendes Horn (11), welches angefaste Endabschnitte der Spitze in der Breitenrichtung derer aufweist als ein Oszillationshorn für den Ultraschweißer verwendet wird.
  11. Verfahren des Herstellens eines Luftreifens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein konstituierendes Material des Verriegelungselementes (7) von der gleichen Art eines thermoplastischen Harzes ist, wie das, welches in der Harzlage (4) umfasst ist.
  12. Verfahren des Herstellens eines Luftreifens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Unterschied zwischen der Verschmelztemperatur des Verriegelungselementes (7) und der Verschmelztemperatur der Harzlage (4) nicht mehr als 20°C ist.
  13. Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das poröse Material des Verriegelungselementes (7) ein Polyurethanschaum ist.
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