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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit ausgezeichneter Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten, betrifft insbesondere einen Luftreifen mit ausgezeichneter Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten und ferner mit ausgezeichneter Lenkstabilität.
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HINTERGRUND DER TECHNIK
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In den letzten Jahren wurden immer leistungsfähigere Motorfahrzeuge hergestellt, wie zum Beispiel Fahrzeuge, die in der Lage sind, mit einer Geschwindigkeit von 350 km/h oder mehr zu fahren. In der Vergangenheit wurden Technologien vorgeschlagen, um das Leistungsvermögen der Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten zu erhöhen, indem die Wärmeerzeugung von Verbindungen geregelt wird, das heißt der tan δ-Wert des Kautschuks minimiert wird (siehe beispielsweise die
japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 12-185520 ). Jedoch gab es Probleme dahin gehend, dass das Leistungsvermögen beim Bremsen verringert wurde. Ferner schlägt die
japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 8-104107 einen Luftreifen mit einer verbesserten Lenkstabilität und verbessertem Fahrkomfort vor, indem die Beziehung zwischen dem Schermodul der Elastizität bei 60°C der Laufflächendeckschicht (d. h. Schicht A) und der Laufflächenunterschicht (d. h. Schicht B) der Reifenlauffläche (G
A bzw. G
B) auf:
G
A < G
B G
A = 1,5 bis 2,0 MPa und
G
B = 1,6 bis 3,0 MPa
eingestellt wird.
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US 2004/0016495 A1 offenbart einen bestimmten Reifen für ein motorisiertes Fahrzeug mit einem geringen Rollwiderstand, wobei der Reifen mindestens ein Laufflächenband, eine kautschukbeschichtete Karkassenlage, einen Gurtaufbau und eine rechte und eine linke Seitenwand aufweist.
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US 6,516,847 B1 offenbart einen bestimmten Reifen für ein Fahrzeug, der mindestens eine Karkassenlage, mindestens eine Gurtlage, die sich koaxial um die mindestens eine Karkassenlage erstreckt, und eine zusammengesetzte Lauffläche, die sich um die mindestens eine Gurtlage erstreckt, umfasst.
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JP H11-245619 A bezieht sich auf einen Druckluftreifen, dessen Laufflächenbereich einen verkappenden Kautschukkörper umfasst, der eine Lauffläche und einen Grundkautschukkörper aufweist, die in der Innenseite des verkappenden Kautschukkörper in der zum Reifen radialen Richtung angeordnet sind.
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Das Buch mit dem Titel ”Science and Technology of Rubber”, zweite Ausgabe, herausgegeben von James E. Mark et al., offenbart auf Seite 433 Werte für die Stickstoffadsorption und die Dibutylphthalat-Absorption (DBP) von Ruß.
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US 4,381,810 offenbart einen bestimmten Reifen, der eine äußere und eine innere Schicht aus einer Verbindung in dem rutschfesten Teil der Lauffläche aufweist, wobei sich die äußere Schicht aus einer Verbindung mit geringerem Rollwiderstand als dem der inneren Schicht zusammensetzt.
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EP 1 241 213 A1 offenbart einen Reifen mit einer umlaufenden Lauffläche, die für die Bodenkontaktierung einer Kautschukzusammensetzung entworfen ist, die bestimmte Anteile von mindestens einem Dien-basierten Elastomer, einem 1,3-Bis-(citraconimidomethyl)benzol oder Pentaerythritol-Triacrylsäureester, einem Verstärkungsfüllstoff und einem Kupplungsmittel umfasst.
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JP S60-061312 A bezieht sich auf einen Radialreifen für ein Personenfahrzeug, der eine äußere Kautschukoberfläche aufweist, die bestimmte Mengen an natürlichem Kautschuk und/oder synthetischem Polyisoprenkautschuk enthält.
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Jedoch wird nach weiteren Verbesserungen verlangt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen mit sowohl ausgezeichneter Haltbarkeit als auch ausgezeichneter Lenkstabilität bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Luftreifen mit ausgezeichneter Haltbarkeit gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, der einen Laufflächenteil, umfassend eine Laufflächendeckschicht (Schicht A) und eine Laufflächenunterschicht (Schicht B), aufweist, wobei bei dem Luftreifen, wenn die Speicherelastizitätsmoduln der Kautschukzusammensetzungen, aus denen die Schicht A und die Schicht B bestehen, als EA und EB bezeichnet werden, die Speicherelastizitätsmoduln EA (60°C) und EB (60°C), die bei einer Temperatur von 60°C bestimmt wurden, die folgenden Formeln (1) und (2) erfüllen: EA (60°C)/EB (60°C) ≤ 0,66 (1) 10 (MPa) ≤ EB (60°C) (2)
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Haltbarkeit eines herkömmlichen Luftreifens in großem Maße verbessert werden, indem die Zusammensetzung der Laufflächenunterschicht des Laufflächenteils des Luftreifens dazu gebracht wird, eine Kautschukzusammensetzung mit einem hohen Speicherelastizitätsmodul zu verwenden. Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Luftreifen, der sowohl hinsichtlich der Haltbarkeit als auch der Lenkstabilität ausgezeichnet ist, erhalten werden, indem das Verhältnis der Querschnittsflächen der Laufflächendeckschicht (Schicht A) und der Laufflächenunterschicht (Schicht B) auf einen bestimmten spezifischen Wert eingestellt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Anordnung einer Laufflächendeckschicht (Schicht A) und einer Laufflächenunterschicht (Schicht B) eines Laufflächenteils eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Die Begriffe im Singular (z. B. „ein”, „eine”, „einer”, „der”, „die” und „das”) die in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, sollen den Begriff im Plural einschließen, ausgenommen, dass der Singular aus dem Kontext offensichtlich ist.
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Die hier genannten Erfinder beschäftigten sich mit Forschung, um das vorstehende Problem zu lösen, und fanden als ein Ergebnis, dass, indem die Laufflächenunterschicht (Schicht B) des Laufflächenteils einen bestimmten spezifischen hohen Speicherelastizitätsmodul erreicht und indem die Temperaturabhängigkeit verringert wird, die Haltbarkeit aus der Vergangenheit in großem Maße verbessert werden kann. Ferner haben die hier genannten Erfinder gefunden, dass, indem das Verhältnis der Querschnittsflächen der Laufflächendeckschicht und der Laufflächenunterschicht auf einen bestimmten spezifischen Wert eingestellt wird, ein Luftreifen bereitgestellt werden kann, der sowohl hinsichtlich der Haltbarkeit als auch der Lenkstabilität ausgezeichnet ist.
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Genauer gesagt kann, wie in 1 gezeigt, ein Luftreifen mit ausgezeichneter Haltbarkeit bereitgestellt werden, der einen Laufflächenteil 1, umfassend eine Laufflächendeckschicht (Schicht A) 2 und eine Laufflächenunterschicht (Schicht B) 3, aufweist, wobei bei dem Luftreifen, wenn die Speicherelastizitätsmoduln der Verbindungen (d. h. Kautschukzusammensetzungen) als EA und EB bezeichnet werden, die Beziehung der Speicherelastizitätsmoduln, die bei einer Temperatur von 60°C (EA (60°C) und EB (60°C)) bestimmt wurden, die folgenden Formeln (1) und (2) erfüllt: EA (60°C)/EB (60°C) ≤ 0,66 (1) 10 (MPa) ≤ EB (60°C) (2)
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Hier werden EA (60°C) und EB (60°C) auf der Basis des folgenden Messverfahrens für den Speicherelastizitätsmodul E bestimmt.
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In der vorliegenden Erfindung kann, wenn EA (60°C)/EB (60°C) nicht die vorstehende Formel (1) erfüllt, das heißt, wenn EA (60°C)/EB (60°C) > 0,66 ist, keine merkliche Verbesserung in der Haltbarkeit erwartet werden. Ferner wird, wenn EB (60°C) < 10 (MPa) ist, die Wirkung der vorliegenden Erfindung gering.
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Außerdem erfüllt der Unterschied zwischen dem Speicherelastizitätsmodul EB (20°C) des Kautschuks der Schicht B, der bei 20°C bestimmt wurde, und dem Speicherelastizitätsmodul EB (60°C), der bei 60°C bestimmt wurde, die folgende Formel (3): EB (20°C) – EB (60°C) ≤ 4,5 (MPa) (3)
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Wenn der Speicherelastizitätsmodul der Kautschukzusammensetzung der Schicht B nicht die vorstehende Formel (3) erfüllt, das heißt, wenn EB (20°C) – EB (60°C) > 4,5 ist, wird die Verminderung in den physikalischen Eigenschaften der Schicht B, wenn der Kautschuk Wärme erzeugt, größer und die gewünschte Wirkung wird wahrscheinlich nicht erhalten.
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Ferner erfüllt AA/(AA + AB), wenn in 1 AA die Querschnittsfläche der Schicht A ist und AB die Querschnittsfläche der Schicht B ist, die folgende Beziehung (4): 0,30 ≤ AA/(AA + AB) ≤ 0,60 (4)
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Wenn die vorstehende Formel (4) nicht erfüllt ist, das heißt, wenn AA/(AA + AB) < 0,30 ist, nimmt wahrscheinlich die Lenkstabilität im Endstadium des Reifenabriebs ab. Ferner nimmt, wenn AA/(AA + AB) > 0,60 ist, wahrscheinlich die Wirkung der vorliegenden Erfindung (d. h. Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten) ab. Die Formel (4) lautet stärker bevorzugt wie folgt: 0,45 ≤ AA/(AA + AB) ≤ 0,50 (5)
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Die Kautschukzusammensetzung, umfassend die Schicht B gemäß der vorliegenden Erfindung, schließt 60 bis 100 Gewichtsteile, bevorzugt 65 bis 100 Gewichtsteile Ruß, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk unter dem Gesichtspunkt des Leistungsvermögens der Kautschukverstärkung ein. Die Art von Ruß ist nicht besonders begrenzt, jedoch ist es erforderlich, Ruß mit einer spezifischen Oberfläche gemäß der Stickstoffadsorption (N2SA) von 60 bis 140 m2/g (gemessen gemäß JIS K6217) und einer Dibutylphthalat-Absorption (DBP) von 70 bis 180 cm3/100 g (gemessen gemäß JIS K6217) zu verwenden. Viele solcher Ruße sind im Handel erhältlich.
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Die Kautschukkomponenten, aus denen die Laufflächendeckschicht (Schicht A) und Laufflächenunterschicht (Schicht B) gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, können geeigneterweise aus beispielsweise natürlichem Kautschuk (NR), Polyisoprenkautschuk (IR), Polybutadienkautschuk (BR), Styrol-Butadien-Copolymerkautschuk (SBR), SBR, BR und flüssigem IR, die mit Carbonylgruppen, Isocyanatgruppen, Alkoxylgruppen usw. am Ende modifiziert sind, Polybutadienkautschuk, der syndiotaktische kristalline Bestandteile (z. B. UBEPOL VCR412) einschließt, usw. innerhalb eines Umfangs, der die vorstehenden Beziehungsformeln (1) und (2) und stärker bevorzugt die Beziehungsformeln (3) und (4) erfüllt, ausgewählt werden. Diese können allein oder in beliebigen Gemischen davon verwendet werden.
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Dabei ist es erforderlich, dass die Kautschukzusammensetzung der Schicht B: (a) 100 Gewichtsteile einer Kautschukkomponente, welche 50 Gewichtsteile natürlichen Kautschuk und 50 Gewichtsteile Polybutadienkautschuk, oder 75 Gewichtsteile natürlichen Kautschuk und 25 Gewichtsteile Polybutadienkautschuk umfasst, wobei der Polybutadienkautschuk syndiotaktische kristalline Bestandteile einschließt, und (b) 60 bis 100 Gewichtsteile Ruß, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk, umfasst.
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Die Einstellung, so dass das Speicherelastizitätsmodul innerhalb der vorstehenden Bereiche liegt, ist für einen Fachmann einfach, indem die Art des verwendeten Kautschuks (oder der verwendeten Kautschukmischung) und der zugemischten Komponenten eingestellt wird (z. B. die Art und Menge an Ruß, die Menge an Schwefel und die Menge an Weichmacher (aromatisches Öl usw.)). Genauer gesagt kann dies erhalten werden, indem 50 Gewichtsteile NR, 50 Gewichtsteile UBEPOL VCR412, 70 Gewichtsteile Ruß der Güte N234, 5 Gewichtsteile aromatisches Öl und ein Vulkanisationssystem gemischt werden.
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Die Kautschukzusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können zusätzlich zu den vorstehenden Komponenten verschiedene Zusatzstoffe enthalten, wie Siliciumdioxid und andere Füllstoffe, Vulkanisations- oder Vernetzungsmittel, Vulkanisations- oder Vernetzungsbeschleuniger, verschiedene Arten von Ölen, Antioxidanzien, Weichmachern und weitere verschiedene Arten von Zusatzstoffen enthalten, die im Allgemeinen bei Reifenanwendungen und anderen Kautschukzusammensetzungen zugemischt werden. Diese Zusatzstoffe können mit einem allgemeinen Verfahren gemischt werden, wodurch Zusammensetzungen zur Vulkanisation oder Vernetzung erhalten werden. Die Zumischmengen an diesen Zusatzstoffen können zu den herkömmlichen allgemeinen Mengen gemacht werden, solange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht nachteilig beeinflusst wird. Weiterhin kann die Herstellung des Luftreifens herkömmlichen Verfahren folgen.
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BEISPIELE
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Beispiele werden nun verwendet, um die vorliegende Erfindung weiter zu erläutern, jedoch ist der Umfang der vorliegenden Erfindung keineswegs auf diese Beispiele begrenzt.
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Herstellung der Verbindungen I bis IX
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Bei jeder der Formulierungen, die in Tabelle I aufgeführt sind, wurden die Bestandteile außer dem Vulkanisationsbeschleuniger und Schwefel 5 Minuten lang mit einem Innenmischer mit 1,8 Liter gemischt und ausgestoßen, als 160°C erreicht wurden, wodurch eine Grundmischung erhalten wurde. Diese Grundmischung wurde mittels einer offenen Walze mit dem Vulkanisationsbeschleuniger und Schwefel gemischt, wodurch jede der Verbindungen I bis IX erhalten wurde.
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Dann wurde jede der so erhaltenen Verbindungen 20 Minuten lang in einer 15 × 15 × 0,2 cm großen Form bei 160°C pressvulkanisiert, wodurch eine Kautschukfolie hergestellt wurde, an welcher dann mit den nachstehend aufgeführten Testverfahren die physikalischen Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks bestimmt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.
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Testverfahren zur Bewertung der physikalischen Eigenschaften des Kautschuks
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Speicherelastizitätsmodul E: Bestimmt bei 20°C und 60°C unter Verwendung eines Spektrometers für die Viskoelastizität von Toyo Seiki Seisakusho unter Bedingungen einer statischen Last von 10%, dynamischen Last von ±2% und Frequenz von 20 Hz.
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Fußnoten zu Tabelle I
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- Natürlicher Kautschuk: Natürlicher Kautschuk der Güte STR20
SBR 1: Nipol 1712 (37,5% ölgestreckt), hergestellt von Zeon Corporation
SBR 2: Nipol 1721 (37,5% ölgestreckt), hergestellt von Zeon Corporation
BR 1: BR1220, hergestellt von Zeon Corporation
BR 2: UBEPOL VCR412, hergestellt von Ube Industries
Kohlenstoff: Ruß Seast N (N2SA: 120 m2/g, DBP: 85 cm3/100 g), hergestellt von Tokai Carbon
Siliciumdioxid: Zeosil 1165 MP, hergestellt von Rhodia
Silan-Kupplungsmittel: KBE-845, hergestellt von Shin-etsu Chemical
Stearinsäure: Beads Stearic Acid, hergestellt von NOF Corporation
Zinkweiß: Zinkoxid Typ 3, hergestellt von Seido Chemical Industry
Öl: Process X-140, hergestellt von Japan Energy Corporation
Antioxidans: 6PPD, hergestellt von Flexsys
Wachs: Sunnoc, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial
Vulkanisationsbeschleuniger 1: Nocceler NS-P, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial
Vulkanisationsbeschleuniger 2: Nocceler CZ-G, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial
Vulkanisationsbeschleuniger 3: PERKACIT DPG GRS, hergestellt von Flexsys
Schwefel: Gold Flower Brand, mit Öl behandeltes Schwefelpulver, hergestellt von Tsurumi Chemical
Vulkanisationsverzögerer: SANTOGARD PVI DS POWDER, hergestellt von Flexsys
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Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6
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Reifen der Größe 215/65R16 wurden hergestellt, indem die Schichten A und B zusammen montiert wurden, wobei die Verbindungen I bis IX verwendet wurden, und wurden bewertet, wie in Tabelle II und Tabelle III aufgeführt. Tabelle II
| | Beispiel | Vergleichsbeispiel |
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 |
| Schicht A (Laufflächendecke) | VIII | VIII | IX | IX | VIII | VIII | IX |
| Schicht B (Laufflächenunterseite) | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| Physikalische Werte der Verbindung | | | | | | | |
| EA (60°C)/EB (60°C) | 0,54 | 0,46 | 0,66 | 0,61 | 1,22 | 1,14 | 0,92 |
| EB (60°C) | 12,9 | 15,1 | 11,6 | 12,5 | 5,7 | 6,1 | 8,3 |
| EB (20°C) – EB (60°C) | 2,3 | 4,4 | 3,41 | 2,2 | 7,2 | 8,1 | 7,8 |
| AA/AB | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Reifeneigenschaften | | | | | | | |
| Haltbarkeitsindex | 110 | 115 | 105 | 108 | 90 | 95 | 100 |
Tabelle III
| | Beispiel | Vergleichsbeispiel |
| | 5 | 6 | 7 | 8 | 4 | 5 | 6 |
| Schicht A (Laufflächendecke) | VIII | VIII | IX | IX | VIII | VIII | VIII |
| Schicht B (Laufflächenunterseite) | I | II | III | III | V | VI | II |
| Physikalische Werte der Verbindung | | | | | | | |
| AA/AB | 0,5 | 0,5 | 0,3 | 0,6 | 0,5 | 0,3 | 0,15 |
| Reifeneigenschaften | | | | | | | |
| Haltbarkeit (Index) | 110 | 115 | 110 | 105 | 100 | 100 | 125 |
| Lenkstabilität (Index) | 110 | 115 | 120 | 105 | 100 | 105 | 105 |
| Lenkstabilität (Index) im Endstadium des Abriebs | 110 | 115 | 110 | 105 | 100 | 80 | 70 |
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Tests zur Bewertung des Leistungsvermögens der Reifen
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Haltbarkeit: Nachdem ein JATMA-Test auf die Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten mittels einer Trommel mit einem Durchmesser von 1707 mm durchgeführt worden war, wurde die Geschwindigkeit alle 30 Minuten um 10 km/h erhöht, bis der Reifen kaputt war. Die Ergebnisse sind auf den Wert aus Vergleichsbeispiel 4 als 100 skaliert. Je größer der Wert ist, desto höher ist die Haltbarkeit.
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Lenkstabilität: Die Reifen wurden auf ein japanisches Auto der 2,5 Liter-Klasse montiert und die tatsächliche Lenkstabilität wurde von fünf Leuten aus unserer Firma bewertet. Die Ergebnisse sind auf den Wert aus Vergleichsbeispiel 4 als 100 skaliert. Je größer der Wert ist, desto überlegener ist die Lenkstabilität.
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Lenkstabilität im Endstadium des Abriebs: Die Reifen wurden nachfolgend auf die Bewertung der Lenkstabilität weiter abgenutzt, bis die Tiefe des Profils 5 mm wurde, dann wurde die vorstehend erwähnte Bewertung der Lenkstabilität durchgeführt. Die Ergebnisse werden als auf den Wert aus Vergleichsbeispiel 4 als 100 skaliert aufgeführt. Je größer der Wert ist, desto überlegener ist die Lenkstabilität.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung weist der Laufflächenunterschicht des Laufflächenteils einen spezifischen hohen Speicherelastizitätsmodul zu und verringert die Temperaturabhängigkeit, wodurch die Haltbarkeit gegenüber der Vergangenheit in großem Maße verbessert wird. Ferner stellt sie das Verhältnis der Querschnittsflächen der Laufflächendeckschicht und der Laufflächenunterschicht auf einen bestimmten spezifischen Wert ein, wodurch die Bereitstellung eines Luftreifens ermöglicht wird, der sowohl hinsichtlich der Haltbarkeit als auch der Lenkstabilität ausgezeichnet ist.
