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Spikes für Fahrzeugreifen
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Kraft fahrzeugreffen haben bekanntlich auf vereisten oder verschneiten
straßen eine geringere Griffigkeit und Haftung als auf trockenen Fahrbahnen. Man
hat deshalb Reifen mit Spikes aus Hetall hergestellt und in den Verkehr gehracht.
Soche Veifen haben sich auff vereisten Straßen durchaus bewährt. Sie haben aber
auch gravierende Nachteile. Auf trockenen Straßen haben sie einen lingeren Bremsweg.
Außerdem bewirken sie einen enornen J rschleiß der Straßenoberfläche. Es ist bekannt,
daß Reifen mit Metallspikes in Kurzer Zjit regelrechte Spurrillen in die Fahrbahndecken
fressen, die vor allen bei Regenwetter eine bedeutende Gefahrenquelle sinc! und
die sich nur mit großem Kostenaufwand wieder reparieren lassen. Spikes-Reifen dürfen
deshalb in einigen Ländern nicht mehr verwendet trerden. Andererseits hat nan bisher
noch keine andere Reifenkonstruktion gefunden, die auf vereisten und verschneiten
Straßen eine ähnliche Fchrischerheit vernittelt uie der Spikes-Reifen.
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Durch die erfindung werden nun fär Fahrzeugreifen geeignete Spil:es
vorgeschlagen, die aus einer vulkanisierten Kautschukmischung bestehen, die in vulkanisiertem
Zustand eine Weiterreißfestigkeit von > 30 kg/cm (nach DIII 53 515) aufweist.
Gegenstand der Grfindung ist auch die Verwendung der Spikes in Fahrzeugreifen wobei
die spikes im vulkanisierten Zustand eine größere Härte als die der vulkanisierten
Lauffläche haben. Solche Reifen besitzen überraschenderweise ebenfalls einen wesentlichen
erhöten Griff auf verschneiten und vereisten Straßen. Bei trockenem Wetter bewirken
sie jedoch keinen wesentlichen Abrieb der Straßenoberfläche und sind insofern den
Reifen mit Metallspikes überlegen.
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Der zur Herstllung der Spikes verwendete Kautschuk ist hinsichtlich
seines chemischen Aufbaus oder seines Mengenanteils von untergeordneter Bedeutung,
sofern die erforderlichen Eigenschaften der Kautschukmischung, nämlich die hohe
II;:rte und die genannte Weiterreißfestigkeit gegeben sind.
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Nit Vorteil sind die Spikes aber auf der HBasis einer Kautschukmischung
aufgebaut, die einen wesentlichen Anteil an Nitrilkautschuk enthält. So kennen z.B.
Mischungen mit ITitrilkautschuk als alleinigen Elastomeren eingesetzt werden. Falls
der Nitrilkautschuk im Gemisch mit anderen Kautschuhtypen verwendet wird, beträgt
der Nitrilkautschukanteil in der Kautschukmischung zweckmäßig 10 bis 90, vorzugsweise
40 bis 80 Gew.-% Es ist also durchaus möglich, den Nitrilkautschuk nur mit weniger
als 10 Gew.-% an modifizierenden Komponenten zu versehen. Als andere Elastomere
kommen iXatur-oder kunstkautschuktypen, beispielsweise $Naturkautschuk, Polybutadien,
Butadien-Styrol-Datuschuk, Butylkautschuk oder dergleichen in Frage.
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Der Nitrilkautschuk kann übliche Acrylnitril-Copolymerisate, z.T3.
Butadien-Aerylnitril-Copolymerisate umfassen, jedoch sind auch handelsübliche vorvernetzte
AcrJ-lnitrilkautschuktypen oder solche handelsübliche Nitrilkautschuktypen, die
COON-Gruppen chemisch eingebaut enthalten, geeignet. Derartige vernetzte und mit
COON-Gruppen modifizierte Kautschuktypen sind an sich bekannt.
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Um eine ausreichende Härte und Kerbzähigkeit der Spikes zu gewährleisten,
ist es zweckmäßig. wenn die Spikes auf der Basis einer Kautschukmischung aufgebaut
sind, die ein Phenolharz, vorzugsweise Novolak, als Verstärkerharz, enthält. Dicse
Verstärkerharze können aus ein- und/oder mehrkernigen, ein-und/oder nehrwertigen,
z.B. zweiwertigen, gegebenenfalls mit Alkyl oder Alkenyl mit jeweils 1 bis 20, vorzugsweise
4 bis 16 C-Atomen substituierten Phenolen aufgebaut sein, wobei der Alkenylsubstituent
ein- oder mehrfach olefinisch ungesättigt sein kann. Als Alkylphenole sind m- oder
p-Alkylphenole bevorzugt. Geeignete Phenolnovolake sind z.B. solche aus Phenol,
Diphenylolpropan, Diphenylolmethan, Kresol, Butylphenol oder Mischnovolake aus unsubstituierten
und substituierten Phenolen.
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Um den anwesenden Novolak zu härten, ist ebenfalls die Anwesenheit
eines Methylen-Donators, z.B. in Form von verätherten und/oder freien Methylolmelaminen,
wie aHexamethylolmelamin, Paraformaldehyd, Trioxan, ferner Phenol-und/oder Alkylphenolresolen,
vorzugsweise jedoch Hexamethylentetramin, vorteilhaft.
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Der Anteil des Phenolharzes beträgt im allgemeinen 10 bis 150, vorzugsweise
20 bis 100 Gewichtsteile , bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk. Der Antcil des
ttethylendonators macht in der flegel 2 bis 15, vorzugsweise l; bis 10 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile Verstärkerharz, aus.
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3ie erforderlichen Eigenschaften der Nischungen lassen sich durch
gegenseitige Abstimmung der einzelnen Mischungskomponenten unter Verwendung geeigneter
Verarbeitungshilfs- und Vulkanisationsmittel, wie Weichmacher, z.B. Ester, wie Phthalsäureester,
ble, Aterungsschutznittel, wie amine, Gleitmittel, wie Stearinsaure,und Beschleuniger,
einstellen. Außerdem können die allgemein bekannten Füllstoffe, Wie Ruße, aktive
Kieselsäuren, Kaoline, Kieselkreiden oder inaktive Füllstoffe r mitverwendet werden.
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Zweckmäßig sind die Spikes vorwiegend in den äußeren Bereichen der
Lauffläche, bezogen auf den Reifenquerschnitt, angeordnet. Dabei ist es sinnvoll,
daß, insbesondere bei der Erstausrüstung, die Reifenlauffläche eine größere Anzahl
von Löchern zur Aufnahme von Spikes aufweist als Spikes eingesetzt werden sollen.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß bei Abnutzung der Spikes in beliebigen
Zeitabständen jeweils eine zweite oder weitere Garnitur von Spikes gemäß der Erfindung
eingesetzt erden kann.
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Die Anordnung der Spikes im Reifen kann auch auf dieselbe Weise wie
diejenige der I4etallspikes erfolgen. Auch die FOrm der Spikes kann derjenigen der
bisher üblichen Metallspikes entsprechen. Es ist jedoch auch möglich, daß die Spikes
in den erfindungsgemäßen Reifen anders gestaltet sind, z.B. die Form eines Nagels
mit abgerundetem Kopf, eineß Kugel- oder Zylindersegmenents, z.B.
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in Form einer Halbkugel, aufweisen, wobei sie auch an ihrem der Laufrichtung
der
Reifen entgegengesetzten Ende abgerundet sein können. Auch eine Verankerung in den
Reifen ist möglich, z.B. durch eine konische Form der Spikes.
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Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsfornen der Erfindung.
Darin stellen die Figuren 1 bis 3 und 5 jeweils Querschntte durch c1ie mit Spikes
versehene Reifenlauffläche dar.
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Figur 1 zeigt einen Spike mit algerundeter Oberflöche, FiSur 2 einen
in einer Vertiefung der Lauffläche angeordneten Spike in Form eines Magels mit abgerundetem
Kopf, dessen Kopf nur teilweise aus der lauffläche heraus reagt.
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In Figur 3 haben die Köpfe der Spikes die Gestalt einer Viertelkugel
die in Figur 4 in räumlicher Tnsicht dargestellt ist. Die Spikes ragen dabei mit
ihrer abgeruneten Fläche teilweise aus der Lauffläche hervor.
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Die im Querschnitt in Figur 5 gezeichneten Spikes haben die Form cines
geviertelten Zylinders, wie die räumliche Darstellung in Figur 6 zeigt. Die Pfeile
in Figuren 3 und 5 geben clie Laufrichtung des Reifens an, so daß die Spikes beim
Fchren sieh mit ihrer spitzen Kante im Untergrund festkrallen und damit ein Gleiten
verhindern.
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In der folgenden Tabelle werden Kautschukmischungen zum Aufbau der
Spikes angegeben. Darin und in den folgenden Ausführungen bedeuten T Gewichtsteile
und % Gewichtsprozent. Der im Beisgiel 1 verwendete handelsübliche Nitrilkautchuk
(Hyear 1072 der Firma Goodrich, Akron , Vstn) enthält chemisch eijngebaute Carboxylgruppen,
der im Beispiel 2 verwendete Nitrilkautschuk ist ein handelsüblicher vorvernetzter
Uitrilkautschuk (Chemi gum ii 8 - K 1 der firma Coodyear, Akron, VStA) mit einem
Gehalt von 34% Aerylnitril. Nach Beispiel 3 wurde ausschlieplich von einer Naturkautschukmischung
ausgegangen.
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Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Rezepturen.
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Beispiel 1 (T) 2 (T) 3 (T) Nitrilkautschuk 100 100 -Ilaturl:auts
chuk - - 100 Ruß für hohe Abriebfestigkeit - - 50 Zinkoxyd 5 5 3 Stearineäure 1,5
1,5 3 Fichtenholzteer - - 3 Phenolnovolak - 48 -Hexemethylentetramin - 2 -Phenolnovolak-Hexamethylentetramin-Gemisch
50 - 20 Schwefel 1,8 1,5 2,5 Phenyl- α -naphthylamin°) 1,5 - -Phenyl-B-naphthylamin°)
- - 1,3 Eenzothiezyl-2-diäthylsulfenamid ) 1 - -Dibenzothiazyldisulfid) - 2 -Diphenylguanidin
) - 2 -Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid ) - - 0,6 Vulkanisation 30°/50%C 30%/155°C
30%/145%C Härte (° Shore A) 90 90 90 Weiterr,eißfestigkeit (kg/crn) 35 38 °) Alterungsschutzmittel
*) Beschleuniger Die Mischung nach Rezeptur 3 wurde vor dem Vulkanisieren auf einem
Walzwerk hergestellt, wobei darauf geachtet wurde, daß Novolak-Hexamethylentetramin-Gemisch
vollständig in der Kautschukmischung verteilt ist.