DE112007002263T5

DE112007002263T5 - Luftreifen

Info

Publication number: DE112007002263T5
Application number: DE112007002263T
Authority: DE
Inventors: Norihiko Osaka-shi Nakamura
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-08-13
Also published as: CN101522442B; JPWO2008038461A1; WO2008038461A1; CN101522442A; JP5172686B2; US20090308512A1

Abstract

Luftreifen mit einer blattförmigen Gummi-Zwischenlage mit einer Dicke von 1 mm oder weniger an der zur Reifen-Innenseite zeigenden Seite des Seitenwandgummis des Reifens, wobei die Gummi-Zwischenlage mit einem Felgenstreifen in Kontakt steht und über einen Seitenwandabschnitt mit dem Randbereich eines Laufflächenabschnitts in Verbindung steht, der mit dem Boden in Kontakt kommt;
wobei am Umfang der Seitenbereiche des Reifens einseitig oder beidseitig der Felgenstreifen, die Gummi-Zwischenlage und wenigstens ein Oberflächenabschnitt des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad ausbilden, wobei nur der leitende Pfad als Leitungsweg für den Reifen verwendet wird und die Elemente außerhalb des leitenden Pfads aus einem leitenden oder einem nichtleitenden Gummimaterial bestehen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Luftreifen, der mit einem herkömmlichen Prozeß hergestellt wird, eine Lauffläche in Silikatechnik und dergleichen besitzt, einen geringen Rollwiderstand und verbesserte Naßlaufeigenschaften aufweist und der die statische Elektrizität, mit der sich ein Fahrzeug aufgeladen hat, an die Straßenoberfläche abgeben kann.
Stand der Technik
Um den Rollwiderstand und die Laufeigenschaften auf einer nassen Straßenoberfläche (das Naßlaufverhalten) bei einem Luftreifen zu verbessern, ist es bekannt, der Gummimischung für die Lauffläche als Verstärkungsmittel anstelle des herkömmlichen Industrierußes ein Silika-Verstärkungsmittel hinzuzufügen. Bei Reifen in dieser Silikatechnik ergibt sich jedoch das Problem, daß die statische Elektrizität, mit der sich Fahrzeuge aufladen, zu heftigen Entladungen führt, wenn der Reifen zum Beispiel über einen eisernen Kanaldeckel rollt und dergleichen, mit der Folge von elektromagnetischen Störungen, negativen Einflüssen auf elektronische Schaltungen, Erzeugung von Kurzschlüssen undsoweiter.
Herkömmlich wird dieses Problem dadurch gelöst, daß ein Ruß enthaltendes leitendes Element in einen Teil der Lauffläche eingebracht wird, um dadurch sicherzustellen, daß der Reifen elektrisch leitfähig ist. Zum Beispiel ist in der unten genannten Patent-Druckschrift 1 angegeben, daß auf die Außenseite der Lauffläche und der Seitenwand des Reifens eine leitende dünne Schicht aufgebracht wird, über die elektrische Ladungen abgeführt werden können. Gemäß Patent-Druckschrift 2 wird der Kronenbereich des Reifens von der Lauffläche bis zur Unterseite mit einer leitenden Einlage versehen, wobei ein leitender Streifen, der ein leitendes Material enthält und der mit dieser Einlage in Kontakt steht, über einen leitenden Wulstbereich mit der Felge in Kontakt steht, so daß die statische Elektrizität abgeführt werden kann.

Patent-Druckschrift 1: JP-A-8-230407
Patent-Druckschrift 2: JP-A-2006-143208

Darstellung der Erfindung
Probleme, die mit der Erfindung gelöst werden sollen
Bei der in der Patent-Druckschrift 1 beschriebenen Vorgehensweise werden jedoch die Verbesserungen, die durch die in Silikatechnik ausgeführte Lauffläche beim Rollwiderstand und beim Naßlaufverhalten erhalten werden, durch die leitende dünne Schicht, die Ruß enthält, zum Teil wieder aufgehoben, und es ist schwierig, die ursprünglichen Verbesserungen wieder herzustellen. Die an der Außenseite der Lauffläche und der Seitenwand aufzubringende leitende dünne Schicht macht zusätzliche Materialelemente und Prozeßschritte erforderlich, so daß die Produktivität abnimmt und die Kosten ansteigen.
Bei der Vorgehensweise der Patent-Druckschrift 2 sind sowohl ein leitender Einsatz als auch ein leitender Streifen vorgesehen. Die Anzahl der Teile nimmt daher zu, und es sind spezielle Prozeßschritte erforderlich. Die Herstellung eines entsprechend ausgestalteten und aufgebauten Reifens ist nicht einfach, und es ist vorauszusehen, daß die Produktivität darunter leidet.
Aufgrund dieser Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen mit sehr geringem Rollwiderstand und sehr gutem Naßlaufverhalten zu schaffen, der elektrisch leitend ist und der mit dem herkömmlichen Prozeß hergestellt werden kann, ohne daß spezielle Schritte bei der Herstellung des Reifens erforderlich sind und ohne daß zusätzliche Materialelemente und Prozeßstufen erforderlich sind.
Die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung umfaßt einen Luftreifen mit einer blattförmigen Gummi-Zwischenlage mit einer Dicke von 1 mm oder weniger an der zur Reifen-Innenseite zeigenden Seite des Seitenwandgummis des Reifens, wobei die Gummi-Zwischenlage mit einem Felgenstreifen in Kontakt steht und über einen Seitenwandabschnitt mit dem Randbereich eines Laufflächenabschnitts in Verbindung steht, der mit dem Boden in Kontakt kommt, wobei der Luftreifen dadurch gekennzeichnet ist, daß einseitig oder beidseitig am Umfang der Seitenbereiche des Reifens der Felgenstreifen, die Gummi-Zwischenlage und wenigstens ein Oberflächenabschnitt des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad ausbilden, wobei nur der leitende Pfad als Leitungsweg für den Reifen verwendet wird und die Elemente außerhalb des leitenden Pfads aus einem leitenden oder einem nichtleitenden Gummimaterial sind.
Die mit dem Patentanspruch 2 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der in radialer Richtung äußere Rand der Seitenwand des Reifens integral den mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereich bildet, wobei die Oberseite der Gummi-Zwischenlage an der Oberfläche des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs freiliegt.
Die mit dem Patentanspruch 3 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Reifen in Axialrichtung des Reifens an beiden Rändern der Lauffläche Flügel aufweist, die mit der Seitenwand in Kontakt stehen und den Oberflächenabschnitt des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs bilden, wobei die Oberseite der Gummi-Zwischenlage mit dem Flügel in Kontakt steht.
Die mit dem Patentanspruch 4 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das leitende Gummimaterial eine Gummimischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm ist.
Die mit dem Patentanspruch 5 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 4, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gummimischung als Kautschukkomponente einen Dienkautschuk und Ruß mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsfläche von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% oder mehr der gesamten Gummimischung enthält.
Die mit dem Patentanspruch 6 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das nichtleitende Gummimaterial eine Gummimischung umfaßt, die als Verstärkungsmittel ein Verstärkungsmittel ohne Ruß enthält.
Die mit dem Patentanspruch 7 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 6, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verstärkungsmittel ohne Ruß ein Silika-Verstärkungsmittel ist.
Vorteile der Erfindung
Durch die Verwendung der Gummi-Zwischenlage an der zur Innenseite des Reifens zeigenden Seitenwand des Reifens, die zum Verbessern der Haftung zwischen den verschiedenen Gummiarten wie dem Seitenwandgummi, der Karkasse und dem Felgenstreifengummi dient, als leitendem Pfad wird erfindungsgemäß ein Luftreifen erhalten, der elektrisch leitfähig ist und der gleichzeitig aufgrund der Silikatechnik einen geringen Rollwiderstand und ausgezeichnete Naßlaufeigenschaften aufweist, der mit dem herkömmlichen Prozeß hergestellt werden kann, ohne daß wie beim Stand der Technik spezielle Reifen-Herstellungsschritte erforderlich sind, und bei dem keine zusätzlichen Materialelemente und Prozeßstufen erforderlich sind, so daß dadurch auch bei einem nichtleitenden Reifen in Silikatechnik die Probleme mit elektrischen Störungen, negativen Einflüssen auf elektronische Teile und Kurzschlüsse durch die in den Fahrzeugen vorhandene statische Elektrizität vermieden werden können.
Beste Art der Erfindungsausführung
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die 1 zeigt eine halbe Schnittansicht eines Luftreifens 10 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Der Luftreifen (im folgenden wird der Luftreifen auch einfach als "Reifen" bezeichnet) 10 umfaßt ein Paar von Wulstabschnitten 11, mit denen der Reifen auf eine Felge montiert wird, einen Seitenwandabschnitt 16, der sich in der Radialrichtung des Reifens vom Wulstabschnitt 11 nach außen erstreckt, und einen Laufflächenabschnitt 13, der zwischen den Seitenwandabschnitten 16, 16 liegt und der mit der Straßenoberfläche bzw. dem Boden in Kontakt kommt. Der Laufflächenabschnitt 13 umfaßt einen Kronenabschnitt 15, der in der Breitenrichtung im mittleren Bereich des Reifens den hauptsächlich mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich des Reifens bildet. An den beiden Seiten des Laufflächenabschnitts 13 befindet sich jeweils ein Schulterabschnitt 17, der ebenfalls einen mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet und der sich kontinuierlich an den Seitenwandabschnitt 16 anschließt.
Der Reifen 10 weist in der Axialrichtung des Reifens außerhalb des Wulstabschnitts 11 einen Felgenstreifen 19 auf, der mit dem Flansch einer Felge in Kontakt kommt. Durch Überlappen am oberen Rand des Felgenstreifens 19 steht der untere Rand des Seitenwandabschnitts 16 mit dem Felgenstreifen 19 in Kontakt.
Der Reifen 10 weist einen Seitenwand-über-der-Lauffläche-Aufbau (SWOT-Aufbau) auf, bei dem der in Radialrichtung des Reifens äußere Rand des Seitenwandabschnitts 16 überlappend über dem Rand des Laufflächengummis 21 liegt, wie es in der 1 gezeigt ist. Das heißt, daß der äußere Rand des Seitenwandabschnitts 16 die Oberfläche der beiden seitlichen Abschnitte des Laufflächenabschnitts 13 am Umfang des Reifens bedeckt und den Schulterabschnitt 17 bildet, der den mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet.
Im Seitenwandabschnitt 16 des Reifens 10 ist auf der zum Reifeninneren zeigenden Seite des Seitenwandgummis 22 eine Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 ausgebildet, die mit dem Felgenstreifen 19, der Karkasse 14 und dem Rand des Laufflächengummis 21 in Kontakt steht und die eine Trennschicht bildet, die die Haftung zwischen den verschiedenen Gummiarten verbessert.
Bei dem Reifen 10 mit dem SWOT-Aufbau erstreckt sich der Seitenwandabschnitt 16 in der Radialrichtung des Reifens vom Wulstabschnitt 11 durchgehend in einem Stück nach außen und bildet auch den Schulterabschnitt 17, der den mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet. Die Oberseite 25a der Gummi-Zwischenlage 25 liegt an der Außenseite des mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereichs frei.
Der Reifen 10 stellt einen Reifen für einen Personenwagen mit einem radialen Aufbau dar mit einer Karkasse 14, die zwei Karkassenlagen umfaßt, wobei ein Cordelement in der Radialrichtung um den Wulstkern 12 in den beiden Wulstabschnitten 11 verläuft und von der Innenseite des Reifens nach außen um diesen umgeschlagen und an der Außenseite befestigt ist. Unterhalb des Laufflächenabschnitts 13 ist ein Gürtel 18 aus zwei gekreuzten Gürtellagen vorgesehen, wobei eine Abschlußlage 20 ein Cordelement umfaßt, das am Außenumfang des Gürtels 18 spiralförmig mit einem Winkel von nahezu 0° in der Umfangsrichtung um den Reifen gewickelt ist.
In der Karkassenlage der Karkasse 14 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial aus einer organischen Faser wie Polyester, Nylon oder Rayon verwendet. In der Gürtellage des Gürtels 18 wird als Verstärkungselement eine feste Cordlage aus Stahlcord oder einer Aramidfaser verwendet. In der Abschlußlage 20 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial mit einem relativ großen Wärmeschrumpfvermögen wie Nylon oder Polyester verwendet.
Für den Laufflächengummi 21 des Kronenabschnitts 15, der den hauptsächlich mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich des Laufflächenabschnitts 13 bildet, wird bei einer rußfreien Gummimischung als Verstärkungsmittel anstelle des herkömmlichen Rußes ein Silika-Verstärkungsmittel wie ausgefällte Kieselerde oder Siliziumanhydrid, Ton wie gebrannter Ton oder harter Ton oder Kalziumkarbonat verwendet. Dadurch nimmt das tan δ der Gummimischung ab, so daß der Rollwiderstand kleiner wird und sich die Naßlaufeigenschaften des Reifens 10 verbessern. Vorzugsweise wird ein Silika-Verstärkungsmittel verwendet, das beim Rollwiderstand und dergleichen einen großen Verbesserungseffekt bewirkt.
Die Zugabemenge an rußfreiem Verstärkungsmittel wie einem Silika-Verstärkungsmittel variiert in Abhängigkeit von der Art des Rußes und des Ersatzanteils, beträgt jedoch in der Regel 30 bis 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 40 bis 80 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente.
Im Falle eines Silika-Verstärkungsmittels bestehen bezüglich der Art des Siliziumoxids keine besonderen Einschränkungen. Hinsichtlich des Verstärkungseffekts und der Verarbeitbarkeit wird nasse Kieselerde mit einer spezifischen Stickstoffabsorptionsfläche (BET) von 100 bis 250 m²/g und einer DBP-Ölabsorption von 100 ml/100 g oder mehr bevorzugt. Es können die kommerziell zur Verfügung stehenden Produkte wie NIPSIL AQ und VN3 von der Tosoh Silika Corporation und ULTRASIL VN3 von der Degussa verwendet werden. In Verbindung damit wird vorzugsweise ein Silan-Haftmittel wie bis(Triethoxysilylpropyl)-Tetrasulfid verwendet.
Hinsichtlich der Abriebfestigkeit und der exothermen Eigenschaften wird als Ruß für den Laufflächengummi 21 SAF-Ruß, ISAF-Ruß, HAF-Ruß und dergleichen verwendet.
Als Kautschukkomponente für die Gummimischung des Laufflächengummis 21 werden im allgemeinen Dienkautschuke wie Naturkautschuk (Natural Rubber, NR), Isoprenkautschuk (IR), Styrol-Butadienkautschuk (SBR) und Butadienkautschuk (BR) verwendet. Diese Kautschukarten können jeweils alleine oder in einer Mischung verwendet werden. Je nach Bedarf werden außerdem Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen in geeigneten Mengen hinzugemischt.
Um die Verbesserungseffekte für den Rollwiderstand und dergleichen zu erhöhen, wird nicht nur für den Laufflächengummi, sondern auch für den Seitenwandgummi 22 des Seitenwandabschnitts 16 eine Gummimischung verwendet, die in einer Menge von 30 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente ein rußfreies Verstärkungsmittel enthält.
Die nichtleitende Seitenwand 22 enthält als Kautschukkomponente einen Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder einen Butadienkautschuk (VCR) mit syndiotaktischem 1,2-Polybutadien allein oder in einer Mischung sowie Ruß mit einer spezifischen Stickstoffabsorptionsfläche (N₂SA) von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von weniger als 14 Vol.-% der ganzen Gummimischung.
Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 25 m²/g, nimmt die Haltbarkeit aufgrund einer Abnahme der Festigkeit der Gummimischung ab, und wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, nimmt der Hystereseverlust zu, mit der Folge einer Erhöhung des Rollwiderstands und einer starken Erwärmung.
Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g umfaßt die Ruße der Spezifikation HAF, FEE und GPF.
Zusammen mit dem Ruß können in einer geeigneten Menge rußfreie Verstärkungsmittel wie Silika-Verstärkungsmittel, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Dadurch weisen der Laufflächengummi 21 und der Seitenwandgummi 22 einen geringeren Rollwiderstand und ein besseres Naßlaufverhalten auf, andererseits steigt jedoch der spezifische elektrische Widerstand der Gummimischung auf 10⁸ Ωcm und mehr an, und es ergibt sich ein nichtleitender Gummi. Insbesondere werden der mit dem Boden in Kontakt kommende Bereich der Lauffläche und der Seitenwandabschnitt 16 nichtleitend, und der Reifen 10 wird durch die Kombination der einzelnen Elemente zu einem nichtleitenden Reifen mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 10⁹ Ωcm und mehr. Statische Elektrizität, mit der sich das Fahrzeug aufgeladen hat, kann nicht mehr über den Laufflächenabschnitt 13 an die Straßenoberfläche abgegeben werden.
Um das Problem mit der statischen Elektrizität zu lösen, mit der sich die Fahrzeuge aufladen, wird bei dem erfindungsgemäßen Reifen 10 am Umfang des Reifens 10 zumindest auf einer Seite des Reifens für den Felgenstreifengummi 23 und die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet. Dadurch bilden der Felgenstreifengummi 23 und die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 einen durchgehenden leitenden Pfad aus.
Bei dem Reifen 10 bildet nur dieser leitende Pfad einen Leitungsweg, und die statische Elektrizität des Fahrzeugs wird über die Felge, den Felgenstreifengummi 23 und die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 an der Oberseite 25a der Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25, die an der Oberfläche des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs freiliegt, an die Straßenoberfläche abgeleitet.
Die leitende Gummimischung kann leicht dadurch erhalten werden, daß eine entsprechende Menge an Ruß zugemischt wird. Vorzugsweise weist die Gummimischung einen spezifischen elektrischen Widerstand auf, der kleiner ist als 10 Ωcm.
Für den leitenden Gummi der Seitenwand-Zwischenlage 25 wird für die Kautschukkomponente ein Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder VCR jeweils allein oder in einer Mischung mehrerer Sorten verwendet und Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung oder mehr hinzugefügt.
Wenn die Menge an Ruß kleiner ist als 14 Vol.-%, beträgt der elektrische Widerstand der Gummimischung 10⁸ Ωcm oder mehr, mit der Folge einer zu geringen Leitfähigkeit. Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 25 m²/g, nimmt die Haltbarkeit aufgrund einer Abnahme der Festigkeit der Gummimischung ab, und wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, steigen die Hystereseverluste an, mit der Folge eines erhöhten Rollwiderstands und einer vermehrten Erzeugung von Wärme.
Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g umfaßt die Ruße der Spezifikation HAF, FEE und GPF.
Zusammen mit dem Ruß können in geeigneten Mengen nicht rußhaltige Verstärkungsmittel wie ein Silika-Verstärkungsmittel, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Die Elemente des Reifens 10 außerhalb des leitenden Pfades (das heißt außerhalb des Felgenstreifengummis 23 und der Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25) können aus leitendem Gummimaterial oder nichtleitendem Gummimaterial bestehen, solange sie keinen leitenden Pfad ausbilden.
Wenn zum Beispiel die leitende Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 nur auf einer Seite des Reifens 10 aufgebracht wird, kann auf der anderen Seite dafür ein nichtleitender Gummi mit einem elektrischen Widerstand von 10⁸ Ωcm und mehr verwendet werden. Dadurch können der Rollwiderstand und die Naßlaufeigenschaften des Reifens 10 weiter verbessert werden, da die Menge an nichtleitendem Gummi größer wird. In einem solchen Fall steigt der elektrische Widerstand des Reifens 10 im Vergleich zu dem Fall, daß auf beiden Seiten für die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage ein leitender Gummi verwendet wird, etwas an. Die Entladungsmöglichkeiten für die statische Elektrizität nehmen jedoch kaum ab, und in der Praxis gibt es dadurch keinerlei Probleme.
Eine nichtleitende Seitenwand-Gummi-Zwischenlage wird dadurch erhalten, daß nur die Menge an Ruß im leitenden Gummi verringert wird. Das heißt, daß die nichtleitende Seitenwand-Gummi-Zwischenlage aus einer Gummimischung besteht, die Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von weniger als 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung enthält.
Wenn die Menge an Ruß 14 Vol.-% oder mehr beträgt, hat die Gummimischung einen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm und ist damit leitend. Der Rollwiderstand wird dadurch jedoch nicht verbessert.
Der leitende Felgenstreifengummi 23 enthält als Kautschukkomponente einen Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder VCR allein oder in einer Mischung mehrerer Sorten und Ruß mit einem N₂SA von 70 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung oder mehr.
Wenn die Menge an Ruß kleiner ist als 14 Vol.-%, beträgt der elektrische Widerstand der Gummimischung 10⁸ Ωcm oder mehr, mit der Folge einer zu geringen Leitfähigkeit. Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 70 m²/g, besteht aufgrund der Abnahme der Abriebfestigkeit der Gummimischung die Gefahr, daß der Wulstabschnitt durch die Reibung an der Felge beschädigt wird. Wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, steigen die Hystereseverluste an, mit der Folge eines erhöhten Rollwiderstands und einer vermehrten Erzeugung von Wärme.
Ruß mit einem N₂SA von 70 bis 100 m²/g umfaßt Ruß der Spezifikation HAF.
Zusammen mit dem Ruß können in geeigneten Mengen nicht rußhaltige Verstärkungsmittel wie ein Silika-Verstärkungsmittel, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Wenn nur auf einer Seite die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 aus leitendem Gummi besteht, ist auf der gleichen Seite auch der Felgenstreifengummi 23 aus einem leitenden Gummi. Die Leitfähigkeit des Reifens wird somit dadurch sichergestellt, daß sowohl für die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 als auch den Felgenstreifengummi 23 auf einer oder auf beiden Seitenabschnitten des Reifens 10 ein leitender Gummi verwendet wird.
Bei dem Reifen 10 der 1 bildet der Laufflächengummi 21 eine Lauffläche mit einem integrierten Aufbau. Wenn der Laufflächenabschnitt 13 einen Basis-Auflagen-Aufbau aufweist, wird unter den Gesichtspunkten des Rollwiderstands und der Naßlaufeigenschaften für den Gummi der Auflage ein nichtleitender Gummi verwendet. Für den Gummi der Basislage kann ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden. An anderen Stellen des Reifens 10 wie bei dem Abdeckgummi für die Karkasse oder den Gürtel und für den Wulstfüller kann jeweils ebenfalls ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden, solange dadurch kein leitender Pfad ausgebildet wird. Unter dem Gesichtspunkten einer Verbesserung des Rollwiderstands und der Naßlaufeigenschaften wird vorzugsweise ein nichtleitender Gummi verwendet.
Zweite Ausführungsform
Die 2 zeigt eine halbe Schnittansicht eines Luftreifens 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Der Luftreifen 30 umfaßt ein Paar von Wulstabschnitten 31, mit denen der Reifen auf eine Felge montiert wird, einen Seitenwandabschnitt 36, der sich in der Radialrichtung des Reifens vom Wulstabschnitt 31 nach außen erstreckt, und einen Laufflächenabschnitt 33, der zwischen den Seitenwandabschnitten 36, 36 liegt und der mit der Straßenoberfläche bzw. dem Boden in Kontakt kommt. Der Laufflächenabschnitt 33 umfaßt einen Kronenabschnitt 35, der in der Breitenrichtung im mitt leren Bereich des Reifens den hauptsächlich mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich des Reifens bildet. An den beiden Seiten des Laufflächenabschnitts 33 befindet sich jeweils ein Schulterabschnitt 37, der ebenfalls einen mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet und der sich kontinuierlich an den Seitenwandabschnitt 36 anschließt.
Der Reifen 30 weist in der Radialrichtung außen am Wulstabschnitt 31 einen Felgenstreifen 39 auf, der mit dem Flansch einer Felge in Kontakt kommt. Durch Überlappen am oberen Rand des Felgenstreifens 39 steht der untere Rand des Seitenwandabschnitts 36 mit dem Felgenstreifen 39 in Kontakt.
Der Reifen 30 weist einen Lauffläche-über-der-Seitenwand-Aufbau (TOS-Aufbau) auf, bei dem die beiden Seitenränder des Laufflächenabschnitts 33 überlappend über dem äußeren Rand des Seitenwandabschnitts 36 liegen, wie es in der 2 gezeigt ist.
Ein Flügelgummi 44 am Schulterabschnitt 37 bildet in der Axialrichtung des Reifens an den beiden Seitenrändern des Laufflächenabschnitts 33 einen mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich. Der Flügelgummi 44 steht mit dem Seitenwandabschnitt 36 in Kontakt und bildet die Oberseite des Schulterabschnitts 37 am Umfang des Reifens. Das heißt, daß der Flügelgummi 44 so vorgesehen ist, daß er mit dem Seitenrand des Laufflächengummis 41 und dem oberen Rand des Seitenwandgummis 42 in Kontakt steht und dazwischen eine Brücke bildet.
Im Seitenwandabschnitt 36 des Reifens 30 ist auf der zum Reifeninneren zeigenden Seite des Seitenwandgummis 42 eine Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 ausgebildet, die mit dem Felgenstreifen 39, der Karkasse 34 und dem Rand des Laufflächengummis 41 in Kontakt steht und eine Trennschicht bildet, die die Haftung zwischen den verschiedenen Gummiarten verbessert.
Bei dem Reifen 30 mit dem TOS-Aufbau erstreckt sich der Seitenwandgummi 42 in der Radialrichtung des Reifens vom Wulstabschnitt 31 nach außen bis zur Innenseite des Flügel gummis 44 im Schulterabschnitt 37, der den mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 über die Oberseite des Seitenwandgummis 42 hinaus und bildet wie in der 3(a) gezeigt eine Verlängerung 45a. Die Verlängerung 45a wird wie in der 3(b) gezeigt an der Oberseite des Seitenwandgummis 42 nach außen umgeschlagen. Als Folge davon steht die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 mit dem unteren Rand des Flügelgummis 44 in Kontakt, so daß ein leitender Pfad ausgebildet wird.
Das Verfahren, mit dem die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 mit dem Flügelgummi 44 in Kontakt gebracht wird, ist nicht auf diese Methode beschränkt, und es kann jedes Verfahren angewendet werden, mit dem der Gummi der Zwischenlage 45 mit dem Flügelgummi 44 in Kontakt gebracht werden kann.
Der Reifen 30 stellt einen Reifen für einen Personenwagen mit einem radialen Aufbau dar mit einer Karkasse 34, die zwei Karkassenlagen umfaßt, wobei ein Cordelement in der Radialrichtung um den Wulstkern 32 in den beiden Wulstabschnitten 31 verläuft und von der Innenseite des Reifens nach außen um diesen umgeschlagen und an der Außenseite befestigt ist. Innerhalb des Laufflächenabschnitts 33 ist ein Gürtel 38 aus zwei gekreuzten Gürtellagen vorgesehen, wobei eine Abschlußlage 40 ein Cordelement umfaßt, das am Außenumfang des Gürtels 38 spiralförmig mit einem Winkel von nahezu 0° in der Umfangsrichtung um den Reifen gewickelt ist.
In der Karkassenlage der Karkasse 34 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial aus einer organischen Faser wie Polyester, Nylon oder Rayon verwendet. In der Gürtellage des Gürtels 38 wird als Verstärkungselement eine feste Cordlage aus Stahlcord oder einer Aramidfaser verwendet. In der Abschlußlage 40 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial mit einem relativ großen Wärmeschrumpfvermögen wie Nylon oder Polyester verwendet.
In der Gummimischung für den Laufflächengummi 41 wird anstelle des herkömmlichen Rußes als Verstärkungsmittel ein keinen Ruß enthaltendes Verstärkungsmittel wie ein Silika-Verstärkungsmittel, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet, um wie bei dem Reifen 10 das tan δ der Gummimischung herabzusetzen und den Rollwiderstand zu verringern sowie die Naßlaufeigenschaften zu verbessern. Es wird eine Gummimischung mit der gleichen Zusammensetzung wie für den Laufflächengummi 21 der ersten Ausführungsform verwendet. Die Gummimischung bildet einen nichtleitenden Gummi mit einem elektrischen Widerstand von 10⁸ Ωcm oder mehr.
Um eine Verbesserung des Rollwiderstandes und dergleichen zu erreichen, wird für den Seitenwandgummi 42 des Seitenwandabschnitts 36 ähnlich wie beim Laufflächengummi eine Gummimischung verwendet, die als Verstärkungsmittel ein keinen Ruß enthaltendes Verstärkungsmittel in einer Menge von 30 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente enthält.
Die nichtleitende Seitenwand 42 wird dadurch erhalten, daß für die Kautschukkomponente ein Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder VCR jeweils allein oder in einer Mischung davon verwendet wird und Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von weniger als 14 Vol.-% der ganzen Gummimischung zugegeben wird.
Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 25 m²/g, nimmt die Haltbarkeit aufgrund einer Abnahme der Festigkeit der Gummimischung ab, und wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, steigt der Hystereseverlust an, mit der Folge einer Erhöhung des Rollwiderstands und einer starken Erwärmung.
Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g umfaßt Ruß der Spezifikation HAF, FEF und GPF.
Zusammen mit dem Ruß können in einer geeigneten Menge keinen Ruß enthaltende Verstärkungsmittel wie Silika-Verstärkungsmittel, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiver bindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Dadurch weisen der Laufflächengummi 41 und der Seitenwandgummi 42 einen geringeren Rollwiderstand und ein besseres Naßlaufverhalten auf, andererseits steigt jedoch der spezifische elektrische Widerstand der Gummimischung auf 10⁸ Ωcm und mehr an, und es ergibt sich ein nichtleitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 10⁹ Ωcm und mehr. Als Folge davon kann keine statische Elektrizität mehr vom Fahrzeug über den Laufflächenabschnitt 33 und den Felgenstreifengummi 43 des Wulstabschnitts 31 und den Seitenwandgummi 42 des Seitenwandabschnitts 36 und die Felge an die Straßenoberfläche abgegeben werden.
Um das Problem mit der statischen Elektrizität zu lösen, mit der sich die Fahrzeuge aufladen, wird bei dem Reifen 30 der vorliegenden Ausführungsform auf wenigstens einer Seite des Reifens für den Felgenstreifengummi 43, die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 und den Flügelgummi 44 ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet. Dadurch wird vom Felgenstreifen 39 bis zum Flügel 44 ein durchgehender leitender Pfad ausgebildet.
Bei dem Reifen 30 bildet nur dieser leitende Pfad einen Leitungsweg, und die statische Elektrizität des Fahrzeugs wird über die Felge, den Felgenstreifengummi 43, die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 und den Flügelgummi 44, der mit dem umgeschlagenen Teil 45a der Gummi-Zwischenlage in Kontakt steht, an die Straßenoberfläche abgeleitet.
Die leitende Gummimischung kann leicht dadurch erhalten werden, daß eine entsprechende Menge an Ruß zugemischt wird. Vorzugsweise weist die Gummimischung einen spezifischen elektrischen Widerstand auf, der kleiner ist als 10⁷ Ωcm.
Die Gummimischungen für die leitende Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 und den Felgenstreifengummi 43 weisen jeweils die gleiche Zusammensetzung auf wie die Gummimischung für die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 und den Felgenstreifengummi 23 der ersten Ausführungsform, wodurch ein leitender Gummi mit einem elektrischen Widerstand erhalten wird, der kleiner ist als 10⁸ Ωcm.
Für den leitenden Flügelgummi 44 wird in der Kautschukkomponente ein Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder VCR jeweils allein oder in einer Mischung davon verwendet und Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der ganzen Gummimischung oder mehr zugegeben.
Wenn die Menge an Ruß kleiner ist als 14 Vol-%, beträgt der elektrische Widerstand der Gummimischung 10⁸ Ωcm oder mehr, und die Leitfähigkeit nimmt ab. Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 25 m²/g, nimmt die Haltbarkeit aufgrund einer Abnahme der Festigkeit der Gummimischung ab, und wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, steigt der Hystereseverlust an, mit der Folge einer Erhöhung des Rollwiderstands und einer starken Erwärmung.
Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g umfaßt Ruß der Spezifikation HAF, FEF und GPF.
Zusammen mit dem Ruß können in einer geeigneten Menge keinen Ruß enthaltende Verstärkungsmittel wie ein Silika-Verstärkungsmittel, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Die Elemente des Reifens 30 außerhalb des leitenden Pfades (das heißt außerhalb des Felgenstreifengummis 43, der Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45 und des Flügelgummis 44) können aus leitendem Gummimaterial oder nichtleitendem Gummi material bestehen, solange dadurch kein leitender Pfad ausgebildet wird.
Wenn zum Beispiel die leitende Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45, der leitende Felgenstreifengummi 43 und der leitende Flügelgummi 44 nur auf einer Seite des Reifens 30 aufgebracht werden, kann auf der anderen Seite ein nichtleitender Gummi mit einem elektrischen Widerstand von 10⁸ Ωcm und mehr verwendet werden, der ein Verstärkungsmittel ohne Ruß enthält. Dadurch können der Rollwiderstand und die Naßlaufeigenschaften des Reifens 30 verbessert werden. In einem solchen Fall steigt zwar der elektrische Widerstand des Reifens im Vergleich zu dem Fall etwas an, daß in beiden Seitenabschnitten ein leitender Gummi verwendet wird. Die Entladungsmöglichkeiten für die statische Elektrizität nehmen jedoch kaum ab, und in der Praxis gibt es dadurch keinerlei Probleme.
Ein nichtleitender Flügelgummi 44 wird dadurch erhalten, daß nur die Menge an Ruß im leitenden Gummi verändert wird. Das heißt, daß der nichtleitende Flügelgummi aus einer Gummimischung besteht, die Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von weniger als 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung enthält.
Wenn die Menge an Ruß 14 Vol.-% oder mehr beträgt, hat die Gummimischung einen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm und ist damit leitend. Der Rollwiderstand wird dadurch jedoch nicht verbessert.
Es erübrigt sich zu bemerken, daß der leitende Gummi bei allen drei Elementen Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 45, Felgenstreifengummi 43 und Flügelgummi 44 verwendet wird, damit der Reifen 30 leitfähig ist.
Bei dem Reifen 30 wird, wenn der Laufflächenabschnitt 33 einen Basis-Auflagen-Aufbau hat, für die Auflage ein nichtleitender Gummi verwendet. Für die Basis kann ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden. An anderen Stellen des Reifens 30 wie bei dem Abdeckgummi für die Kar kasse oder den Gürtel und für den Wulstfüller kann jeweils ebenfalls ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden, solange dadurch kein leitender Pfad ausgebildet wird. Unter dem Gesichtspunkten einer Verbesserung des Rollwiderstands und der Naßlaufeigenschaften wird vorzugsweise ein nichtleitender Gummi verwendet.
Dritte Ausführungsform
Bei der dritten Ausführungsform wird das Ausbildungsverfahren für die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage geändert. Die vorliegende Ausführungsform wird anhand der Schnittansicht des Reifens 10 in der 1 beschrieben.
Herkömmlich wird die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 der ersten Ausführungsform durch ein Verfahren erhalten, bei dem eine blattartige Gummi-Zwischenlage 25 mit einer Dicke von etwa 0,2 bis 1,0 mm, die an einer Gummi-Extrusionsmaschine extrudiert wird, an der zur Reifen-Innenseite zeigenden Seite des Seitenwandgummis 22 angebracht wird, der separat durch Extrusion geformt wird, gefolgt von dem Extrusionsformen der Gummi-Zwischenlage 25, um so die Zwischenlageschicht auszubilden.
Außerdem kann eine Gummi-Zwischenlagenfolie, die durch eine Rollenbearbeitung durch Kalandrieren und dergleichen erhalten wird, an der vorher extrusionsgeformten Seite des Seitenwandgummis 22 angebracht werden, die zur Reifen-Innenseite zeigt, um sich mit dem Seitenwandgummi zu verbinden.
Bei dem herkömmlichen Verfahren ist es erforderlich, daß Gummi-Zwischenlagen mit verschiedenen Breiten und Dicken entsprechend der Art, Größe und so weiter des Reifens einem Extrusionsformen und einer Rollenbearbeitung unterzogen werden. Dadurch sinkt die Fertigungsleistung, und es werden zusätzliche Einrichtungen wie Extrusionsmaschinen benötigt.
Deshalb wird bei der vorliegenden Ausführungsform bei der Herstellung des Reifenrohlings ein dünnes, streifenförmiges Gummiband, das in Längsrichtung durchgehend aus einem leitenden Gummi mit einem elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm besteht, fortlaufend spiralförmig in etwa der Umfangsrichtung des Seitenwandabschnitts 16 vom Felgenstreifen 19 des Wulstabschnitts 11 bis zum Schulterabschnitt 17 aufgewickelt und dadurch die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage 25 ausgebildet. Dieses Herstellungsverfahren wird Streifenaufbauverfahren genannt. Zusätzliche Einrichtungen wie Extrusionsmaschinen sind dabei nicht erforderlich, und die Produktivität nimmt zu.
In diesem Fall wird das streifenförmige Gummiband vorzugsweise so aufgewickelt, daß die Ränder des Bandes miteinander in Kontakt stehen. Wenn die Ränder des Bandes sich überlappen oder zwischen den Bändern ein Zwischenraum bleibt, ergeben sich möglicherweise an der Außenseite des Seitenabschnitts Unebenheiten, unter denen das Erscheinungsbild des Reifens leidet.
Bei dem streifenförmigen Gummiband kann das ganze Band aus leitendem Gummi bestehen, es kann jedoch auch nur in einem Teil eines streifenförmigen Abschnitts aus einem nichtleitenden Gummi in Längsrichtung fortlaufend ein leitender Gummi enthalten sein.
Im letzteren Fall steht der Abschnitt aus leitendem Gummi mit dem Felgenstreifen 19 in Kontakt, und er liegt gleichzeitig an der Oberseite des mit dem Boden in Kontakt kommenden Abschnitts im Schulterabschnitt 17 frei. Der spiralförmig am Seitenwandabschnitt 16 vorgesehene leitende Gummi bildet einen leitenden Pfad, über den die statische Aufladung eines Fahrzeugs durch den Felgenstreifengummi 23 und die Gummi-Zwischenlage 25 zur Straßenoberfläche abgeleitet werden kann. Im nichtleitenden Gummi kann dann eine Gummimischung verwendet werden, die zur Verbesserung des Rollwiderstands und dergleichen beiträgt.
Durch Verbinden von Bändern, die einen leitenden Gummi und einen nichtleitenden Gummi enthalten, wird ein doppeltes Gummiband erhalten. Zum Beispiel werden ein streifenförmiger leitender Gummi und ein streifenförmiger nichtleitender Gummi an ihren Rändern in Breitenrichtung miteinander bandartig in Kontakt gebracht und verbunden, um so ein einziges Band auszubilden.
Das Streifenaufbauverfahren kann auch bei dem Reifen 30 mit TOS-Aufbau der 2 angewendet werden.
Das Streifenaufbauverfahren kann auch bei der Ausbildung einer Seitenwand angewendet werden, die aus einem nichtleitenden Gummi besteht. Außerdem können auch der Felgenstreifen 19 und der Flügelgummi 44 mit dem Streifenaufbauverfahren hergestellt werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Beispiele näher beschrieben, ist darauf jedoch nicht beschränkt.
In einem Banbury-Mixer mit einem Inhalt von 200 Litern wurden durch Kneten eines leitenden Gummis und eines nichtleitenden Gummis Gummimischungen für einen Felgenstreifen und eine Seitenwand-Gummi-Zwischenlage, wobei die jeweils enthaltene Menge an Ruß entsprechend eingestellt wurde, sowie die Gummimischung für eine Lauffläche in Silikatechnik entsprechend der in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen (in Gewichtsteilen) hergestellt. Die Komponenten für den Gummi bzw. Kautschuk und die sonstigen Zusätze zu der Verbindung sind unten angegeben. Das Vol-% des Rußes ist ein aus der Menge in der Mischung (in Gewichtsteilen) berechneter Wert.

Naturkautschuk (NR): RSS #3, hergestellt in Thailand
Butadienkautschuk (BR): BR150B, Ube Industries, Ltd.
Styrol-Butadien-Kautschuk: (SBR): 1502, JSR Corporation
Ruß HAF für den Felgenstreifengummi: SEAST 3, Tokai Carbon Co., Ltd.
Ruß FEF für die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage: SEAST SO, Tokai Carbon Co., Ltd.
Ruß ISAF für den Laufflächengummi: SEAST 6, Tokai Carbon Co., Ltd.
Silika: NIPSIL AQ, Tosoh Silica Corporation
Silan-Haftmittel: Si69, Degussa
Aromaöl: X-140, Japan Energy Corporation
Paraffinwachs: OZOACE-0355, Nippon Seiro Co., Ltd.
Alterungsinhibitor 6C: NOCRAC 6C, Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Stearinsäure: RUNAX S-20, Kao Corporation
Zinkoxid: ZINC WHITE #1, Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Schwefel: 5-%iges ölbehandeltes Schwefelpulver, Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger NS: NOCCELER NS-P, Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

Der elektrische Widerstand der einzelnen Gummimischungen wurde gemäß JIS K6911 gemessen. Der gemessene Wert ist in der Tabelle 1 angegeben. Die Meßbedingungen waren: Angelegte Spannung 1000 V, Temperatur 25°C, Feuchtigkeit 50%. Tabelle 1:
Es wurden Radialreifen (195/65R15 88S) mit dem in der 1 gezeigten SWOT-Aufbau in den in der Tabelle 2 gezeigten Kombinationen aus leitendem Gummi (in der Tabelle 2 mit einem "o" gekennzeichnet) und aus nicht leitendem Gummi (in der Tabelle mit einem "x" gekennzeichnet) für den Felgenstreifengummi und die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage hergestellt und der elektrische Widerstand und der Rollwiderstand mit den folgenden Verfahren gemessen. Bei dem Vergleichsbeispiel 5 wurde eine Ruß enthaltende, leitende Gummifolie (elektrischer Widerstand = 2 × 10⁷ Ωcm) mit einer Dicke von 0,2 mm und einer Breite von 10 cm im Bereich vom Felgenstreifen zur Lauffläche angebracht und dadurch die Leitfähigkeit des Reifens sichergestellt. Hinsichtlich des Laufflächengummis wurde für alle Reifen der in der Tabelle 1 angegebene Laufflächengummi verwendet.
Für die Seitenwand-Gummi-Zwischenlage wurde eine Gummi-Zwischenlage in Blattform mit einer Dicke von 0,3 mm unter Verwendung der für die Zwischenlage in der Tabelle 1 angegebenen Gummimischungen an einer Gummiextrusionsmaschine extrudiert. Nach der Extrusionsausbildung der Gummi-Zwischenlage wurde unter Verwendung eines separat extrudierten Elements, das auf der Reifen-Innenseite auf den Seitenwandgummi aufgebracht und damit verbunden wurde, ein Reifenrohling hergestellt.
Bei allen Reifen wurde für die Karkasse eine Lage eines Polyestercords mit 1670 dtex/2 (Fadendichte: 22/25 mm) verwendet, für den Gürtel wurden zwei Lagen (Kreuzungswinkel: 45°) eines Stahlcords 2 + 2 × 0,25 (Fadendichte: 18/25 mm) verwendet, und für die Abschlußlage wurde eine Blattstruktur aus einem Nylon-66-Cord mit 940 dtex/2 (Fadendichte: 28/25 mm) verwendet.
Der elektrische Widerstand des Reifens wurde wie folgt gemessen. Der Reifen 10 wurde auf eine Standardfelge R (15 × 6JJ) montiert und mit einem Luftdruck von 200 kPa versehen. Die Felge mit dem Reifen wurde auf einen im Inland her gestellten Auto vom FF-Typ mit einem Hubraum von 1600 ccm montiert. Nach einer Testfahrt mit dem Auto bei 100 km/h für drei Stunden wurde der elektrische Widerstand gemäß dem in WDK, Blatt 3, Deutschland angegebenen "Meßverfahren für den elektrischen Widerstand von Reifen unter Last" gemessen. Das heißt, daß wie in der 4 gezeigt der auf der Felge befindliche Reifen 10 mit einer Last von 400 kg vertikal gegen eine Kupferplatte 131 gedrückt wurde, die auf einer isolierenden Unterlage 130 angeordnet ist. Es wurde dann der elektrische Widerstand zwischen dem mittleren Abschnitt der Standardfelge R und der Kupferplatte 131 mit einem Widerstandmeßgerät bei einer angelegten Spannung von 1000 V gemessen. Bei der Messung betrug die Temperatur 25°C und die Feuchtigkeit 50%. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.
Der Rollwiderstand wurde wie folgt gemessen. An einem mit einem Luftdruck von 200 kPa auf einer Standardfelge angeordneten Reifen wurde der Rollwiderstand bei einer Last von 400 kg bei 60 km/h mit einem uniaxialen Trommeltester zum Messen des Rollwiderstandes gemessen. Das Ergebnis wird durch einen Index bezeichnet, dessen Wert im Vergleichsbeispiel 1 100 beträgt. Ein größerer Wert zeigt einen höheren Rollwiderstand an, bei dem der Kraftstoffverbrauch groß ist. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2:
Industrielle Anwendbarkeit
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann bei verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden, etwa bei Fahrzeugen mit vier Rädern wie Personenkraftwagen und bei Fahrzeugen mit zwei Rädern wie Motorrädern, bei Fahrzeugen mit drei Rädern und bei Fahrzeugen mit fünf Rädern und mehr, etwa bei Bussen, Anhängern und Industriefahrzeugen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine halbe Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Luftreifens.
2 ist eine halbe Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Luftreifens.
3 ist eine Seitenwand-Schnittansicht, die den oberen Teil einer Seitenwand-Gummi-Zwischenlage bei der zweiten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht eines Meßverfahrens für den elektrischen Widerstand eines Reifens.
Zusammenfassung
Ein Luftreifen, der einen sehr geringen Rollwiderstand und ausgezeichnete Naßlaufeigenschaften aufweist, kann mit den herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, ohne daß dazu besondere Reifenherstellungsschritte oder besondere Materialelemente und Produktionsstufen erforderlich sind. Der Luftreifen (10) enthält an der zur Reifen-Innenseite zeigenden Seite des Seitenwandgummis eine blattförmige Gummi-Zwischenlage (25) mit einer Dicke von 1 mm oder weniger, die mit einem Felgenstreifen (19) in Kontakt steht und die im Seitenwandabschnitt (16) an der Oberfläche des Randbereichs des Laufflächenabschnitts (13) freiliegt, der mit dem Boden in Kontakt kommt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Seitenbereiche des Reifens (10) einseitig oder beidseitig der Felgenstreifen (19) und die Gummi-Zwischenlage (25) durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad ausbilden, wobei nur der leitende Pfad als Leitungsweg für den Reifen (10) verwendet wird und die Elemente außerhalb des leitenden Pfads aus einem leitenden oder einem nichtleitenden Gummimaterial bestehen.

10: Luftreifen
11: Wulstabschnitt
13: Laufflächenabschnitt
16: Seitenwand
19: Felgenstreifen
25: Gummi-Zwischenlage

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

- JP 8-230407 A [0003]
- JP 2006-143208 A [0003]

Claims

Luftreifen mit einer blattförmigen Gummi-Zwischenlage mit einer Dicke von 1 mm oder weniger an der zur Reifen-Innenseite zeigenden Seite des Seitenwandgummis des Reifens, wobei die Gummi-Zwischenlage mit einem Felgenstreifen in Kontakt steht und über einen Seitenwandabschnitt mit dem Randbereich eines Laufflächenabschnitts in Verbindung steht, der mit dem Boden in Kontakt kommt; wobei am Umfang der Seitenbereiche des Reifens einseitig oder beidseitig der Felgenstreifen, die Gummi-Zwischenlage und wenigstens ein Oberflächenabschnitt des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad ausbilden, wobei nur der leitende Pfad als Leitungsweg für den Reifen verwendet wird und die Elemente außerhalb des leitenden Pfads aus einem leitenden oder einem nichtleitenden Gummimaterial bestehen.
Luftreifen nach Patentanspruch 1, wobei der in radialer Richtung äußere Rand des Seitenwandgummis des Reifens integral den mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereich bildet, wobei die Oberseite der Gummi-Zwischenlage an der Oberfläche des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs freiliegt.
Luftreifen nach Patentanspruch 1, wobei der Reifen in Axialrichtung des Reifens an beiden Rändern des Laufflächenabschnitts Flügel aufweist, die mit dem Seitenwandgummi in Kontakt stehen und den Oberflächenabschnitt des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs bilden, wobei die Oberseite der Gummi-Zwischenlage mit dem Flügel in Kontakt steht.
Luftreifen nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei das leitende Gummimaterial eine Gummimischung mit einem spe zifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm ist.
Luftreifen nach Patentanspruch 4, wobei die Gummimischung als Kautschukkomponente einen Dienkautschuk und Ruß mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsfläche von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung oder mehr enthält.
Luftreifen nach Patentanspruch 1, wobei das nichtleitende Gummimaterial eine Gummimischung umfaßt, die als Verstärkungsmittel ein Verstärkungsmittel ohne Ruß enthält.
Luftreifen nach Patentanspruch 6, wobei das Verstärkungsmittel ohne Ruß ein Silika-Verstärkungsmittel ist.