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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:
GA < GB GA = 1,5 bis 2,0 MPa und
GB =
1,6 bis 3,0 MPaeingestellt wird.
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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
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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Vorzugsweise
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 heiß, 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, vorzugsweise 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 vorzugsweise mindestens
60 Gewichtsteile, stärker 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
wird es bevorzugt, Ruß mit einer spezifischen Oberfläche
gemäß der Stickstoffadsorption (N2SA)
von 40 bis 150 m2/g (gemessen gemäß JIS
K6217) und einer Dibutylphthalat-Absorption (DBP) von 50
bis 200 cm3/100 g (gemessen gemäß JIS
K6217) zu verwenden. Stärker bevorzugt wird Ruß mit
einer N2SA von 60 bis 140 m2/g
und einer DBP von 70 bis 180 cm3/100 g verwendet.
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. 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) Schicht B (Laufflächenunterseite) | VIII
I | VIII
II | IX
III | IX
IV | VIII
V | VIII
VI | IX
VII |
| Physikalische
Werte der Verbindung EA (60°C)/EB (60°C) EB (60°C)
EB (20°C) – EB (60°C) | 0,54 12,9 2,3 | 0,46 15,1 4,4 | 0,66 11,6 3,41 | 0,61 12,5 2,2 | 1,22 5,7 7,2 | 1,14 6,1 8,1 | 0,92 8,3 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 | Vergleichsbespiel |
| | 5 | 6 | 7 | 8 | 4 | 5 | 6 |
| Schicht
A (Laufflächendecke) Schicht B (Laufflächenunterseite) | VIII
I | VIII
II | IX
III | IX
III | VIII
V | VIII
VI | VIII
II |
| Physikalische
Werte der Verbindung AA/AB | 0,5 | 0,5 | 0,3 | 0,6 | 0,5 | 0,3 | 0,15 |
| Reifeneigenschaften
Haltbarkeit (Index) Lenkstabilität (Index) Lenkstabilität
(Index) im Endstadium des Abriebs | 110 110 110 | 115 115 115 | 110 120 110 | 105 105 105 | 100 100 100 | 100 105
80 | 125 105
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.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Luftreifen mit ausgezeichneter Haltbarkeit, 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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- 1
- Laufflächenteil
- 2
- Laufflächendeckschicht
(Schicht A)
- 3
- Laufflächenunterschicht
(Schicht B)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 12-185520 [0002]
- - JP 8-104107 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - JIS K6217 [0017]
- - JIS K6217 [0017]
