DE2710737A1

DE2710737A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2710737A1
Application number: DE19772710737
Authority: DE
Inventors: Robert Bond; Arthur Roger Williams
Original assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Current assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Priority date: 1976-03-12
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DE2710737C2; FI58613B; AU511777B2; FR2343617A1; JPS587483B2; MY8400033A; FR2343617B1; JPS52133605A; SE427818B; GB1580797A; SE7702737L; NL7702587A; IT1115503B; FI58613C; US4280543A; FI770758A; AU2317877A

Description

Die Erfindung betrifft Luftreifen insbesondere Luftreifen mit einem Laufflächenteil und zwei Seitenwänden, wobei die Seitenwände in Wulsten enden, die dazu dienen, auf einer starren Radfelge aufzuliegen.

Von der reifenherstellenden Industrie wurde sehr viel Arbeit aufgewendet, um pneumatische Keifen für Fahrzeugräder zu entwickeln, die eine gute Griffigkeit sowohl auf trockenen als auch auf nassen Oberflächen zeigen, wobei letzteres ein grösseres Problem darstellt, da Wasser, wie allgemein bekannt ist, für Gummi ein Schmiermittel bildet.

Im Verlauf der letzten zwanzig Jahre wurden synthetische gummiartige Polymere hergestellt und diese Polymere haben zu der

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DR. C. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTtHWALD DIPL-INC. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKStANKCN

β MÖNCHEN 22. ROBE RT-KOCH - ST R ASS E I 7 STUTTCART 50 (BAD CANNSTATTI MÜNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

Entwicklung von äußerst gut haftenden Gumraiarten geführt, die auf nassen Oberflächen eine sehr gute Griffigkeit zeigen. Man war jedoch der Meinung, daß die Naßgriffigkeit einer speziellen Gummizusammensetzung bzw. Gummimischung von den Hystereseeigenschaften des Gummis in der Weise abhängt, daß Mischungen mit hoher Hysterese die beste Griffigkeit unter Naßbedingungen ergeben (siehe GB-PS 837 849).

Unter hoher Hysterese wird verstanden, daß die Mischung eine Aufschlag- bzw. Rückprallelastizität von nicht mehr als 40 % bei 50⁰G besitzt (gemessen nach dem Dunlop-Pendelverfahren gemäß der britischen Norm B.S.903: Teil 22: 1950).

Es ist klar, daß bei den dynamischen Bedingungen, denen ein normaler pneumatischer Reifen unterworfen wird, eine hohe Hysterese mehr und mehr unerwünscht ist, weil der Energieverlust in dem Gummi in Wärme umgewandelt wird, was zur Folge hat, daß der Reifen überhitzt wird, wenn ein Gummi mit zu hoher Hysterese in einem speziellen Anwendungsfall verwendet wird.

Aus diesem Grund werden Gummisorten mit hoher Hysterese wie z.B. Styrol-Butadien-Gummi, die wegen ihrer guten Naßgriffigkeit von Vorteil sind, wenn sie in Laufflächenmassen bzw. verbindungen verwendet werden, in pneumatischen Reifen nur dann verwendet, wenn die Wärmeerzeugung bzw. der Wärmestau im Gummi ohne Schaden für den Reifen toleriert werden kann. Es müssen große Mengen von Gummi mit niederer Hysterese in pneumatischen Reifen beispielsweise für Lastwagenreifen und Reifen für Erdbewegungsfahrzeuge verwendet werden, d.h. in Reifen, bei denen die Dicke des Gummis am größten ist und die am meisten zu Fehlern bzw. Störungen aufgrund der Wärmeerzeugung neigen. Die zur Zeit verfügbaren Mischungen, die die beste Naßgriffigkeit ergeben, d.h. wie sie z.B. in Naßwetter-Autorennreifen verwendet werden, können beispieleweise nicht in Reifen für Lastkraftwagen und Erdbewegungsmaschinen auf einer trockenen

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Straße verwendet werden, ohne daß es zu einer ITberhitzung kommt.

Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die Eigenschaften einer Gummimischung, die nötig sind, um eine verbesserte Naßgriffigkeit zu ergeben, von den Eigenschaften zu trennen, die bei einer normalen Rotation des Reifens zu einer starken Wärmeerzeugung führen.

Erfindungsgemäß wird ein pneumatischer Reifen geschaffen, der eine Lauffläche, Seitenwände und Wulste für das Anliegen an einer starren Radfelge besitzt, wobei wenigstens ein Teil der Lauffläche dieses Reifens ein polymeres Material umfaßt, das einen Verlustfaktor kleiner gleich 0,35 im Frequenzbereich von 1,5 Hz bis 150 Hz bei Temperaturen zwischen 20°C und 150⁰C und unter einer Belastung bzw. Deformation bzw. Spannung (strain) von 1 % aufweist, während, wenn man in dem Frequenzbereich zwischen 40 kHz bis 1000 kHz, bei Temperaturen zwischen 50°G und 150^OC und bei Deformationsniveaus von 10 bis 100 · lO' den Verlustfaktor als Kurve gegen log_1Q der Frequenz aufträgt, die Fläche in dieser Darstellung zwischen diesen Frequenzgren*#n oberhalb der Linie Verlustfaktor « 0,012 geteilt durch die Gesamtfläche unterhalb der Linie Verlustfaktor = 0,012 größer gleich 3»4 ist.

Vorzugsweise hat das polymere Material einen Verlustfaktor kleiner gleich 0,20 im Frequenzbereich von 1,5 Hz bis 150 Hz bei Temperaturen zwischen 20⁰C und 15O⁰C und unter einer Deformation bzw. Spannung von 1 %.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein pneumatischer Reifen geschaffen, der eine Lauffläche, Seitenwände und Wulste für eine Lagerung auf einer starren Radfelge besitzt, wobei wenigstens ein Teil der Lauffläche des Reifens ein polymeres Material umfaßt, das einen Verlustfaktor kleiner

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gleich 0,2 im Frequenzbereich von 1,5 Hz bis 150 Hz bei Temperaturen zwischen 20 C und 150 C und unter einer Deformation bzw. Spannung von 1 % aufweist, während, wenn man im Frequenzbereich von 40 kHz bis 1000 kHz bei Temperaturen zwischen 20⁰C

ο — ³S

und 150 C und bei Deformationsniveaus von 10 bis 100 · 10 ^ mm eine graphische Darstellung des Verlustfaktors gegen ^_o der Frequenz aufträgt, die Fläche auf dieser graphischen Darstellung zwischen diesen Frequenzgrenzen oberhalb der Linie Verlustfaktor =0,1 geteilt durch die Gesamtfläche unterhalb der Linie Verlustfaktor »0,1 größer gleich 1,2 ist.

Im vorliegenden Zusammenhang ist der Verlustfaktor das Verhältnis der pro Deformationszyklus in dem polymeren Material der Lauffläche absorbierten Energie zu dem 2TT-fachen der maximal gespeicherten Energie.

Es hat sich gezeigt, daß die Deformationsfrequenz eines pneumatischen Reifens unter normalen Rollbedingungen im unteren Frequenzbereich von 1,5Hz bis 150 Hz liegt, während an der Zwischenfläche zwischen dem Reifen und der Radoberfläche beim Bremsen mit blockierenden Rädern die Deformationen der Reifen-Laufflächenoberflächen im Frequenzbereich von 40 kHz bis 1000 kHz je nach der Oberflächenstruktur der Straße liegen. Aus diesem Grund wird angenommen, daß es möglich ist, einen Reifen herzustellen, der einen annehmbar niedrigen Hystereseverlust in seiner Lauffläche bei normalen Rollbedingungen hat und der dennoch eine hohe Naßgriffigkeit aufgrund des spezifizierten relativ größeren Hystereseverlustes der Lauffläche unter Hochfrequenzbedingungen besitzt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

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Fig. 1 eine graphische Darstellung, in der der Verlustfaktor (L) gegen log/iQ der Frequenz (f) in dem oben bezeichneten unteren Frequenzbereich aufgetragen ist,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, in der der Verlustfaktor (L) gegen log^Q der Frequenz (f) in dem oben angegebenen oberen Frequenzbereich aufgetragen ist, und

Fig. 3 graphische Darstellungen des Koeffizienten der Gleitreibung unter nassen Bedingungen aufgetragen gegen die Geschwindigkeit von vier Seifen, die Laufflächen aus verschiedenen polymeren Materialien besaßen.

In der in Fig. 1 wiedergegebenen graphischen Darstellung ist die durch die Linien Verlustfaktor L « 0,35 und L-O und durch die Linien Frequenz f ■ 1,5 Hz und f « 150 Hz begrenzte Fläche schraffiert. Ein polymeres Material in der Lauffläche eines erfindungsgemäßen Reifens besitzt einen Verlustfaktor mit einem in diese Fläche fallenden Wert.

In der in Fig. 2 wiedergegebenen graphischen Darstellung ist die durch die graphische Darstellung des Verlusfaktors (L) gegen log/in ^der Frequenz (f), durch die Linie f ■ 40 kHz und durch die Linie Verlustfaktor L ■ 0,012 begrenzte Fläche, die näherungsweise eine Dreiecksfläche ist, schraffiert dargestellt. Die rechtwinkelige Fläche, die durch die Linien Verlustfaktor L-O und L - 0,012 und die Linien Frequenz f ■ 40 kHz und f - 1000 kHz begrenzt ist,/ebenfalls schraffiert. Ein erfindungsgemäßer Reifen besitzt eine Lauffläche aus einer polymeren Masse bzw. Verbindung, mit einem Verlustfaktor, der einen solchen Wert besitzt, daß das Verhältnis der näherungsweise dreieckigen Fläche zur Rechtecksfläche größer gleich 3»4 ist.

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Es wurden vier Reifen mit ebenen Laufflächen aus Mischungen bzw. Verbindungen a, b, c und d hergestellt und getestet, um den Koeffizienten der Gleitreibung unter nassen Bedingungen bei blockierten Rädern bezüglich derselben Oberfläche über einen Geschwindigkeitsbereich zu messen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt und man sieht, daß die Mischung bzw. Verbindung d einen höheren Reibungskoeffizienten, d.h. mit anderen Worten verbesserte Naßgriffigkeiteigenschaften aufweist als die Mischungen a, b oder c.

Die Mischung c ist eine typische Lastwagen-Reifen-Laufflächenmischung und die Mischungen a und b sind Laufflächennischungen, die mit der Mischung d verträglich bzw. vergleichbar sind, jedoch vollständig auf Naturkautschuk bzw. Naturgummi basieren.

Einzelheiten der Massen und der Aushärt- bzw. Vulkanisierbedingungen sowie einige physikalische Eigenschaften der Mischungen a, b, c und d sind in den folgenden Tabellen zusammengestellt:

Misehung Masse (a, b und d) a b d

(Teile) Naturkautschuk bzw.-gummi 100 100 50

Polyisobutylen - - 50

Santocure (N-Cyclohexyl-2-

benzthiazyl-sulfenamid) 0,5 0,5 0,5

Stearinsäure 2,0 2,0 1,0

Zinkoxid . 5,0 5,0 5,0

Mineralöl 5,0 5,0 5,0

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Nonox ZA (N-Isopropyl-N'-phenylparaphenylen-diamin)

Nonox BLB (50/50 Kondensationsprodukt von Aceton und Diphenylamin/Ruß N110 Ruß N660 Ruß Schwefel

	Mischung	d
a	b
	(Teile)	0,08
0	,15 0,15	0,85
1	,70 1,70	12,5
	— —	37,5
25	,0 50,0	2,5
	2,5 2,5

VulkanisierbedinKungen (a, b und d)

50 Mil Masse (c)

50 Minuten bei 135°C.

Teile

Naturkautschuk 80,0

Synthetisches cis-Polyisopren 20,0

Santocure MOR (N'-Oxydiäthylen- 0,7

benzthiazyl-sulfenamid)

PVI-50 (50% Mischung aus Cyclohexylthio- 0,4 phthalimid und einem inerten Füllstoff)

Stearinsäure « 2,0

Dutrex RT (Aromatisches/mit einem zugege- 6,0 benen Klebrigmacher aus Magneeiumnapbthenat)

Zinkoxid 4,0

Arrconox GP (75/25 Mischung aus einem Aldehyd/ 2,0 Amin -Kondensat-Produkt in einem inerten
Füllstoff absorbiert)

IPPD (N¹N''-Isopropyl-phenyl-paraphenylen- 0,5 diamin)

Paraffinwachs 1,0

N375 Ruß 52,5

40 mesh Krümel 5,0

Löslicher Schwefel 2,5

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- ßs -

Vulkani si erbedingungen (c)

15/40 Minuten bei 140°C. Physikalische Eigenschaften

	a	)	Verlustfaktor	Il	b	(L)	d	,1 MB/m²
Zerreißfestigkeit	27,1 MN/m²	0,246	25,2		MN/m² 12	,8 MN/m² ,7 MN/mo ,3 MN/nT
Modul-Dehnung 100% 200% 300%	1,6 MN/m\| 3,6 MN/mo 6,6 MN/nr	0,267	4,2 10,7 16,2		MN/mf 1 MN/m« 4 MN/nT 8	407 %
Bruch-Dehnung	667 %	0,349	363		%	152
Ausriß-Stärke 20°C	256	0,2169	217			113
(gemessen an 100°C einer ASTM-Stan- dard-Testprobe)	99	0,0040	214			42,0
Härte (British Standard, mikrq&emessen auf einem Dunlop Tripsometer)	50,0	0,0018	66		,3	51,0%
Elastizität (gemessen bei 50 C auf einem Dunlop Tripsometer)	87,0%	600 kHz vernachlässigbar	70	klein	,2%
Verlustfaktor (Mischung d]	1000 kHz		It		Temperatur
Meßfrequenz (f)		24° C
1,5 Hz	24°C
15 Hz	24°C
150 Hz	100°C
50 kHz	100°C
100 kHz	100°C
300 kHz	100°C
100° C

Verhältnis der Flächen bei hohen Frequenzen in der graphischen Darstellung nach Fig. 3 * 3,45

Härte (Mischung c) IRHD 69 Elastizität (Mischung c) (gemessen mit einem 69 Dunlop-Pendel bei 50 C)

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λ*

Verlustleistung (Mischung c)

gemessen auf einer Verlustleistungs-Maschine

Elastizitätsmodul (E') Verlustmodul (E¹¹) S^ (Verlust-

^Λ faktor)

5O°C 5,38 MN/m² 0,50 MN/m² 0,093

80⁰C 5,03 MN/m² 0,41 MN/m² 0,082

100⁰C 4,87 MN/m² 0,41 MN/m² 0,085

Somit hat der erfindungsgemaße Reifen, d.h. der Reifen mit einer Lauffläche aus der Mischung d verbesserte Naßgriffigkeits-Eigenschaften im Vergleich mit den anderen getesteten Reifen, die nicht mit einer Lauffläche gemäß der Erfindung ausgerüstet sind.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Luftreifen mit einer Lauffläche, Seitenwänden und Wulsten für die Lagerung auf einer starren Radfelge, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Teil der Lauffläche des Reifens ein polymeres Material umfaßt, das einen Verlustfaktor kleiner gleich 0,35 im Frequenzbereich von 1,5 Hz bis 150 Hz und bei Temperaturen zwischen 20⁰C und 150 C und unter einer Verformung bzw. einer Spannung von 1 % aufweist, während, wenn man in dem Frequenzbereich von 40 kHz bis 1000 kHz bei Temperaturen zwischen 50⁰C und 150⁰C und Verformungsniveaus bzw. Verschiebungsniveaus von 10 bis 100 · 10 mm den Verlustfaktor als Kurve gegen log.Q der Frequenz aufträgt, die Fläche der graphischen Darstellung zwischen diesen Frequenzgrenzen oberhalb der Linie Verlustfaktor « 0,012 geteilt durch die Gesamtfläche unterhalb der Linie Verlustfaktor = 0,012 größer oder gleich 3,4 ist.
2. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ic hn e t , daß das polymere Material einen Verlustfaktor kleiner gleich 0,20 im Frequenzbereich von 1,5Hz bis 150 Hz bei Temperaturen zwischen 20⁰C und 150⁰C und unter einer Spannung von 1 % besitzt.
3. Luftreifen mit einer Lauffläche, Seitenwänden und Wulsten für eine Lagerung auf einer starren Radfelge, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein Teil der Lauffläche des Reifens ein polymeres Material umfaßt, das einen Verlustfaktor kleiner gleich 0,2 im Frequenzbereich von 1,5 Hz bis 150 Hz bei Temperaturen zwischen 20⁰C und 150⁰C und unter einer Spannung von 1 % aufweist, während, wenn man im

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ORIGINAL INSPECTED

Frequenzbereich zwischen 40 kHz bis 1000 kHz bei Temperaturen zwischen 20 C und 1^0 C und Verformungsniveaus von 10 bis 100 · 10"-^ mm den Verlustfaktor als Kurve gegen

Q der Frequenz aufträgt, die Fläche der graphischen Dar stellung zwischen diesen Frequenzgrenzen oberhalb der Linie Verlustfaktor =0,1 geteilt durch die Gesamtfläche unterhalb der Linie Verlustfaktor ^ 0,1 größer gleich 1,2 ist.
4. Luftreifen, dadurch gekennzeichnet , daß er eine Lauffläche aus einer Masse d (wie oben beschrieben) besitzt, die bei 135°C über 50 Minuten vulkanisiert bzw. ausgehärtet worden ist.

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