DE2726039A1 - Luftreifen fuer vereiste strassen - Google Patents

Luftreifen fuer vereiste strassen

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DE2726039A1 DE19772726039 DE2726039A DE2726039A1 DE 2726039 A1 DE2726039 A1 DE 2726039A1 DE 19772726039 DE19772726039 DE 19772726039 DE 2726039 A DE2726039 A DE 2726039A DE 2726039 A1 DE2726039 A1 DE 2726039A1
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

DR. ING. F. WUESTHOFF
DR. Rt.PKCHM ANN DR. INO. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ
PtTIITMWlITI
8OO3 MÜNCHEN OO SCHWKIOKRSTRASSS t TBLBPOlI 10891 TBLBX S «4 070
"Ϋ726039
atioiu
1A-49 514
Patentanmeldung
Anmelder: BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED
No. 1-1, 1-Chemie, Kyobashi, Chuo-Ku, Tokyo (Japan)
Titel:
Luftreifen für vereiste Straßen.
709851/1051
DR. ING. F. WUESTlTOFF
DR. E. τ. ΡΕΟΠΜ ANN DIt. ING. D. BRnRENS DIPL.. ING. H. GOETZ
PlTIHIAHWil.TI
SOOO MÜNCHBN OO SCIIWEIOEHSTRASSB I TKLKro* (08·) ββΧΟβΙ TKLKS 8 24 070 TKLKOKAMMKI
pKOTKOTPATCKT kOkiiii
1A-49 514
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen mit verbesserter Lauffläche, der sich insbesondere zum Fahren auf vereisten Straßen eignet und bei dem die Lauffläche aus einer verbesserten Kautschukmischung mit hohem Reibungskoeffizient gegenüber der Oberfläche von vereisten Straßen besteht.
Bisher sind als Winterreifen sog. Spikes-fieifen im Gebrauch, bei denen die Lauffläche mit Spikes versehen ist» oder man benutzt die bekannten Schneeketten,um auf gefrorenen Straßen möglichst sicher zu fahren. Fährt man jedoch mit Spikes-Reifen oder mit Schneeketten auf gepflasterten bzw. asphaltierten Straßen, auf denen kein Schnee oder Eis liegt, so wird aufgrund des Kontaktes der metallischen Spikes bzw. der Kette die Straßenfläche beschädigt, ganz abgesehen von dem Lärm, der zu ernsten Umweltproblemen führen kann. Um diese Nachteile zu vermeiden, scheint die Entwicklung von Luftreifen für vereiste Straßen, die weder Spikes enthalten noch die Verwendung von Schneeketten erfordern, angezeigt.
Bei der Entwicklungsarbeit für die vorliegende Erfindung wurde davon ausgegangen, daß bei einer guten Reibung zwischen dem Gummi der Lauffläche des Reifens und der Straßenober-
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fläche der Reifen auch ohne Spikes oder Ketten auf vereisten Straßen verwendet werden kann und es wurde eine für diesen Zweck geeignete Kautschukmischung entwickelt.
Man nimmt allgemein an, daß die Reibung zwischen dem Laufflächenkautschuk eines Reifens und der üblichen asphaltierten Straßenfläche bei Abwesenheit von Eis und Schnee verursacht wird durch den Energieverlust des Kautschuks und dessen Haftfähigkeit an der Straßenfläche, so daß ein Kautschuk mit niedrigerem Energieverlust und höherer Haftfähigkeit einen entsprechend hohen Reibungskoeffizienten hat. Allerdings ist dabei auch zu bedenken, daß bei nassen Straßen die Haftkräfte zwischen dem Kautschuk und der Straßenoberfläche durch den dazwischen vorhandenen Wasserfilm wesentlich beeinträchtigt, wenn nicht ganz aufgehoben sind und daß der Reibungskoeffizient des Kautschuks gegenüber der nassen Straßenfläche in erster Linie von dem Energieverlust des Kautschuks abhängt. Dieser Energieverlust muß daher möglichst groß sein, um den Reibungskoeffizient des Kautschuks entsprechend hoch zu halten. Nun wird jedoch die Deformation von Kautschuk im allgemeinen bei niedriger Temperatur, z.B. an vereisten Straßen, aufgrund der geringen Beweglichkeit der Kautschukmoleküle bei niedriger Temperatur recht schwierig und der Anteil des Energieverlustes des Kautschuks zur Erhöhung des Reibungskoeffizienten ist sehr gering. Verwendet man daher einen auch bei niedriger Temperatur leicht verformbaren Kautschuk,um den Kontaktbereich der Reifen mit dem Untergrund und damit die Haftfähigkeit an Eis auch in Gegenwart eines Wasserfilmes zu verbessern, so kann man den Reibungskoeffizienten des Kautschuks gegenüber vereisten Straßen nicht unwesentlich erhöhen.
Es wurde nun gefunden, daß man durch Verwendung einer gegen niedrige Temperaturen widerstandsfähigen Kautschukmischung, die als Kautschukkomponente mindestens Polyisoprenkautschuk enthält und bei tiefen Temperaturen eine niedrige JIS-Härte.
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eine niedrige tan <J-Spitzentemperatur und eine verbesserte Affinität für Wasser aufweist, für die Reifenlauffläche den Reibungskoeffizienten des Reifens gegenüber vereisten Straßenflächen wesentlich verbessern kann, so daß der Reifen auch in diesem Fall einen sicheren Lauf aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Luftreifen für vereiste Straßen, bei dem die Lauffläche aus einer Kautschukmischung besteht, die neben der Kautschukkomponente ein Mittel zur Verbesserung der Affinität, Ruß und die üblichen Weichmacher, Vulkanisatoren und anderen Zusätze enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Menge an Mittel zur Verbesserung der Affinität O bis 20 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teilen Kautschukkomponente beträgt, wobei die Kautschukmischung eine JIS-Härte von 50 bis 80 Grad bei -300G und 50 bis 65 Grad bei 25°C sowie eine tan 6-Spitzentemperatur von nicht mehr als -400C und eine Affinität für Wasser von nicht weniger als 6,5 cm /cm aufweist.
Die tan <£-Spitzentemperatur einer Kautschukmischung ist diejenige Temperatur, bei welcher tan£ in der Viskoelastizitätskurve der Mischung dann den maximalen Wert hat, wenn die Kautschukmischung mittels eines dynamischen Viskoelastometers vom Vibrationstyp auf +1000C erwärmt wird. Die bei Personenwagen Jür die Lauffläche der Reifen gewöhnlich verwendete Kautschukmischung hat eine tan 6-Spitzentenperatur von etwa -39 bis -200C. 3ei Kautschukmischungen mit einer derartigen tan £-Spitzentemperatur ist jedoch die Beweglichkeit der Kautschukmoleküle bei niedriger Temperatur nur gering und sie haben daher einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Die für die erfindungsgemäßen Reifen verwendete Kautschukmischung muß daher eine tan S-Spitzentemperatur aufweisen, die niedriger ist als die untere Grenztemperatur im oben erwähnten Bereich, d.h. die tano -Spitzentemperatur darf nicht höher sein als -M-O0G,
*) tan<5 = Tangens des Winkels O
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Die Affinität der erfindungsgemäßen Kautschukmischung für Wasser drückt sich aus "durch den Benetzungsbereich (cm /cnr) der Mischung, wenn man 1 cnr Wasser auf ihre Oberfläche auftropft. Erfindungsgemäß wird eine Laufflächenmischung verwendet, die eine Affinität für Wasser von nicht weniger als 6,5 cm /cnr aufweist.
Um die obigen Anforderungen zu erfüllen, muß die für die Lauffläche des erfindungsgemäßen Luftreifens verwendete kältebeständige Kautschukmischung Polyisoprenkautschuk oder ein Gemisch aus Polyisopren- und Polybutadienkautschuk als Kautschukkomponente enthalten. Bei Polyisoprenkautschuk ist der Energieverlust in Anwesenheit eines Wasserfilms, d.h. in nassem Zustand, hoch und der Polyisoprenkautschuk hat daher einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber der nassen Straßenfläche. Dieser Reibungskoeffizient kann noch verbessert werden, wenn man, wie noch näher zu erklären ist, dem Polyisopren ein Mittel zur Verbesserung der Affinität zufügt. Bei Polybutadien ist der Reibungskoeffizient gegenüber mit Eis oder Schnee bedeckten Straßenoberflächen besonders groß. Verwendet man ein Gemisch aus Polyisopren- und Polybutadienkautschuk, so richtet sich das Mischverhältnis nach dem jeweils angestrebten Verwendungszweck. Im allgemeinen verwendet man den Polybutadienkautschuk in einer Menge von bis zu 90, vorzugsweise bis zu 50 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile Kautschukmischung. Als Mittel zur Verbesserung der Affinität kann der erfindungsgemäß zu verwendenden kältebeständigen Kautschukmischung z.B. ein Alginat, wie Natriumalginat u.dgl., Ligninsulfonsäure, Polyvinylalkohol u.dgl. zugesetzt werden, wobei die Zusatzmenge, welche die Affinität des Kautschuks für Wasser erhöht, 0-20, vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile, bezogen auf die Kautschukkomponente, beträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Reifen wird für die Lauffläche eine Kautschukmischung mit den obigen verbesserten Eigenschaf-
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■//
ten bei tiefer Temperatur verwendet; diese verbesserten Eigenschaften kommen mindestens in einem besseren Bodenkontakt der Oberschicht der Lauffläche einschließlich der Vertiefungen bei profilierten Laufflächen zur Geltung und der Reifen hat dadurch einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber vereisten Straßen, so daß sich die Verwendung von Spikes oder Schneeketten erübrigt. Die oft beklagten Beschädigungen an asphaltierten Straßen und der mit Spikes und Schneeketten verbundene Lärm werden vermieden, so daß der erfindungsgemäße Reifen ein wertvolles und fortschrittliches Produkt darstellt.
Die Erfindung sei anhand der Beispiele näher erläutert.
Beispiele (Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1a bis 4a)
Polyisoprenkautschuk oder ein Gemisch aus Polyisopren- und Polybutadienkautschuk in dem in Tabelle I angegebenen Mischverhältnis wurden mit den üblicherweise verwendeten Zusätzen zu den in der Tabelle als Beispiel 1 und 2 aufgeführten Kautschukmischungen verarbeitet. Als Beispiel 3 ist in der Tabelle eine Mischung aufgeführt, in die neben den oben erwähnten üblichen Zusätzen noch Natriumalginat eingearbeitet worden war.
In den Beispielen 1a bis 4a sind zum Vergleich Mischungen aufgeführt, bei denen in Polyisopren-, Polystyrol-Butadien- und Polybutadienkautschuk die üblichen Zusätze eingearbeitet worden waren.
Bei den Mischungen nach den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1a bis 4a wurden die JIS-Härte, die tan 6-Spitzentemperatur und die Affinität für Wasser gemessen. Dann wurden Luftreifen der Größe 165 SR 13 hergestellt, bei denen für die Lauffläche die jeweilige Kautschukmischung verwendet wurde; diese Reifen wurden auf Bremsverhalten, Zugverhalten und Wendeverhalten auf der vereisten Straße geprüft. Die Resultate gehen aus Tabelle I hervor.
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TABELLE
O
CO		 Polyisoprenkautschuk Bremsverhalten Beispiel 1 2 Nr. Vergleichsbeispiel Nr. 2a 3a 4a
CO
in		 Polystyrol-Butadien Zugverhalten 100 50 3 1a 70 80
Zusammen W · kautschuk Wendeverhalten 50
setzung «^ Eigenschaften Polybutadienkautschuk ——— 20 70
der ^ und Kenn Eu3 (ISAP) 50 — 20 30 30
Mischung el zahlen Aromaöl 60 70 50 80 80 60 75
(in Gew.-Teilen) der Schwefel 40 50 70 100 50 30 4C ,
Mischung Natriumalginat 2,0 2,0 50 60 2,0 2,0 1,5 U>\
=========================== 2,0 1,5
JIS-Härdegrade bei -3O0C B=== = SS = SS 10 — ======= : = = === = S = S S= SSSSSSS= SS =
JI3-Härtegrade bei +250C 72 63 ====== ========== 78 82· 82·
tan ξ -Spitzentemp. (0C) 55 5^ 64 74 66* 6Ü 59
Affinität für Wasser (ca_y -40 -50 55 61 -45 -37· -35·
cm3) 6,8 o,6 -50 -68 6,7 6,7 6,2·
==== = 7,0 6,;>* ======= . ____ __ ================
120 125 ______ SSSSS .S=SSS 115 110 100
120 125 130 110 115 110 100
115 120 130 110 110 110 100
125 105
') Wert fällt nicht mehr in den Bereich der Erfindung
/(T
Die Messung der in Tabelle.I für das (1) Bremsverhalten, (2) Zugverhalten und (3) Wendeverhalten erfolgte auf die folgende Weise, wobei die angegebenen Werte Vergleichswerte sind, denen ein Standardwert von jeweils 100 gegenübergestellt ist, der für allgemein verwendete Winterreifen der in Vergleichsbeispiel 4a angegebenen Zusammensetzung gilt. Je höher diese Vergleichswerte sind, um so besser ist das Verhalten der mit der betreffenden Mischung hergestellten Lauffläche.
Zu den Kennzahlen ist zu sagen:
(1) Bremsverhalten: Der Wert wurde erhalten durch Messung der Bremswege bei einem mit 20, 30 und 40 km/h fahrenden Wagen;
(2) Zugverhalten: Zwischen zwei Wagen wurde eine Belastungszelle angeordnet, worauf die zum Starten der beiden Wagen nötige Kraft gemessen wurde.
(3) Wendeverhalten: Es wurde die Zeit gemessen, die notwendig ist, um einen Wagen über einen kreisförmigen Weg mit einem Radius von 25 m zu bewegen.
Aus Tabelle I ist folgendes zu entnehmen: Wenn auch nur eine der obigen Bedingungen für JIS-Härte bei -30 und +25°C, tan 6-Spitzentemperatur und Affinität für Wasser bei einer Kautschukmischung außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches liegt, ist die betreffende Mischung in ihrem Brems-, Zug- und Wendeverhalten relativ schlecht; verwendet man dagegen für die Lauffläche eine Mischung, welche sämtliche vier oben beschriebenen Bedingungen gleichzeitig erfüllt, so ist der Reifen zum Fahren auf vereisten Straßen voll verwendungsfähig. Wie ferner aus der Tabelle hervorgeht, weist eine Kautschukmischung in i'orm eines Gemisches aus Polyisopren- und Polybutadienkautschuk im allgemeinen niedrigere
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ΛΛ
-j/- 2726Q39
Werte für die JIS-Härte bei diesen Temperaturen und für die tan &-Spitzentemperatur auf und wird bei tiefen Tempera- ' türen leichter deformiert als eine Kautschukmischung, die nur Polyxsoprenkautschuk enthält. Daher hat eine Mischung, die als Kautfrchukbestandteil das obige Gemisch aufweist, einen höheren Reibungskoeffizient als eine Mischung mit ausschließlich Polyxsoprenkautschuk.
PATENTANSPRÜCHE:
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (1) Luftreifen für vereiste Straßen, bei dem die Lauffläche neben einer Kautschukkomponente aus einem Mittel zur Verbesserung der Affinität, KuJi und einem üblichen Weichmacher, Vulkanisator und anderen Zusätzen besteht, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge an Mittel zur Verbesserung der Affinität O bis 20 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teilen Kautschukkomponente beträgt und daß die Kautschukmischung eine JIS-Härte von 50 bis 80 Grad bei -JO0C und 50 bis 65 Grad bei +25°G, eine tan 6-Spitzentemperatur von nicht mehr als -40 C und eine Affinität für Wasser von nichb weniger als 6,5 cm^/cm^ aufweist.
    (2) Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kautschukkomponente in der Lauffläche Polyisoprenk.autschuk ist.
    (3) Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daJi die Kaufcschukkomponente in der Lauffläche ein Gemisch aus mindestens 10, vorzugsweise mindestens 50Gew.-Teilen Polyisoprenkautschuk und höchstens 90, vorzugsweise höchstens 50 Gew.-Teilen Polybutadien-
    k lutschuk ist.
    (4) Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch g e k e
    η η -
    zeichnet
    daß die in der Lauffläche anwesende Menge an Mittel zur Verbesserung der Affinität 3 bis 20 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile Kautschukkomponente beträgt.
    709851/1051 ORIGINAL INSPECTED
    (5) Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel zur Verbesserung der Affinität ein Alginat, wie Natriumalginat, Ligninsulfonsäure und/oder ein Polyvinylalkohol ist.
    (6) Luftreifen nach Anspruch Λ , dadurch gekennzeichnet , daß das Gemisch als Kautschukkomponente Polyisoprenkautschuk enthält und eine JIS-Härte von 72 Grad bei -30 C und 55 Grad bei 25 C, eine tan 6-Spitzentemperatur von -40°C und eine Affinität für Wasser von 6,8 cm /cnr aufweist.
    (7) Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gemisch eine Mischung aus 50 Gew.-Teilen Polyisoprenkautschuk und 50 Gew.-Teilen PoIybutadienkautschuk als Kautschukkomponente enthält und eine JIS-Härte von 63 Grad bei -300G und 54 Grad bei 25°O, eine tan <$-Spibzentemperatur von -50°C und eine Affinität für Wasser von 6,6 cm /cnr aufweist.
    (8) Luftreifen nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß das Gemisch zusätzlich noch 10 Gew.-Teile Natriumalginat aufweist und daß seine JIS-Härte 64 Grad bei -30°C und 55 Grad bei 25°C, seine tan 6 -Spitzentemperatur -50°G und seine Affinität für Wasser 7)0 cm /cnr beträgt.
    709851/1051
DE2726039A 1976-06-12 1977-06-08 Verwendung von Alginaten und Ligninsulf onsäure als Zusatz zu Kautschukmischungen Expired DE2726039C3 (de)

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