DE3828251A1

DE3828251A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE3828251A1
Application number: DE3828251A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Oshima; Shizuo Iwasaki
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1987-08-21
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1989-03-02
Also published as: JPS6452842A; DE3828251C2; US4934427A; FR2619532A1; FR2619532B1

Description

Die Erfindung betrifft Luftreifen mit verbesserter Ermüdungsbeständigkeit der eingebetteten Corde.

In großem Umfang wird bisher für die Verstärkung von Gummi Fasermaterial, Fäden, Garne und dergleichen aus Polyvinylalkohol (PVA) angewandt. PVA-Fäden haben jedoch geringe Ermüdungsfestigkeit und sind in Wasser beträchtlich löslich. Durch diese Eigenschaften der Polymeren besitzen PVA-Fäden und -Fasermaterialien eine unzulängliche Widerstandsfähigkeit gegenüber heißem Wasser. Verstärkende Corde in Reifen unterliegen häufigen Biegespannungen. Sie werden als Gürtelmaterialien in Gürtelreifen angewandt, wobei die Gürtel im allgemeinen eine relativ geringe Vorspannung besitzen.

Nach der JP-OS 59-1 30 314 und 59-1 00 710 wird die Festigkeit und damit die Dauerhaftigkeit von PVA-Fäden und -Fasern verbessert durch Erhöhung des Molekulargewichts auf einen extrem hohen Wert, zum Beispiel ein mittleres Molekulargewicht von 400 000 und darüber. Es ist aber in der Großindustrie schwierig, PVA mit so extrem hohem Molekulargewicht herzustellen. Demzufolge steigen die Kosten für die Herstellung von Cord-verstärkten Reifen aufgrund der aufwendigen Herstellung von PVA-Corden im Vergleich zu Corden aus Polyester oder Nylon. Daher wurde bisher PVA nicht als Material anstelle von Polyester oder Nylon für Corde angesehen.

Es wurde nun erfindungsgemäß festgestellt, daß sich PVA-Fäden und -Fasern in großem Maßstab mit hoher Festigkeit oder Dauerhaftigkeit herstellen lassen, indem das Molekulargewicht von PVA etwas angehoben wird gegenüber den üblichen PVA-Cordfasern (z. B. JP-OS 60 126 311 und 60 126 312). Die so erhaltenen PVA-Chemiefasern eignen sich dann sowohl vom technischen als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt zur Herstellung von Reifencorden. Obwohl die erfindungsgemäßen PVA-Corde hinsichtlich Festigkeit und Modul hinter vergleichbaren Aramidfasern zurückstehen, ist ihre Festigkeit wesentlich erhöht gegenüber üblichen Chemiefasern auf der Basis von Nylon, Polyester usw. Erfindungsgemäß werden also erstmals PVA-Corde als Reifencorde vorgeschlagen. Wie aus der JP-OS 61 108 713 hervorgeht, haben die in obiger Weise erhaltenen hochfesten PVA-Cordfasern verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Spannungen im Vergleich zu üblichen. Man hat deshalb geglaubt, dies gelte auch für die Ermüdungsfestigkeit, die für Reifencorde gefordert wird.

Es wurde jedoch festgestellt, daß in obiger Weise hergestellte hochfeste PVA-Fasern eine sehr schlechte Ermüdungsbeständigkeit besitzen, d. h. den PVA-Fasern fehlt die Ermüdungsbeständigkeit, wie sie von Reifencorden verlangt wird, und die Corde brechen während des Fahrens auf Straßen. Demnach sind PVA-Fasern für derartige Anwendung im Hinblick auf die Reifensicherheit gänzlich ungeeignet.

Reifen für Personenwagen mit einer Reifengröße 195/70 SR 14 wurden mit Fadenmaterialien hergestellt, wie sie in der Tabelle 1 zusammengefaßt sind, als Karkassenlagen unter den dort angegebenen Bedingungen. Bei derartigen Reifen wird die Rest-Festigkeit der Corde aus der Karkasse nach dem Fahren über eine Prüftrommel oder auf der Straße gegenüber der Festigkeit der neuen Corde bewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Messung erfolgte an der Stelle, die in Fig. 1 mit "x" angegeben ist.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 ergibt sich, daß die restliche Cordfestigkeit bei hochfesten PVA-Fasern nach dem Fahren über eine Trommel gleich ist der von Polyesterfasern. Andererseits ist die Restfestigkeit von Polyesterfasern nach dem Fahren über eine Straße nicht weniger als 90%, während die der hochfesten PVA-Fasern auf 20 bis 40% abgesunken war. Darüber hinaus zeigten einige Reifen einen Fadenbruch und führten daher leicht zum Platzen.

Die Straßenfahrt wurde an einem Reifen auf einem üblichen Fahrzeug bei einem üblichen Innendruck von 1,7 bar (kg/cm²) vorgenommen. Die Fahrbedingungen entsprachen im wesentlichen den Betriebsbedingungen eines Reifens. Unter normalen Betriebsbedingungen besteht die Möglichkeit, daß die Reifen unter abnormalen Zustand gelangen, zum Beispiel manchmal überlastet werden und manchmal so geringem Innendruck wie nicht mehr als 1 bar (kg/cm²) haben. Eine Restfestigkeit des Cordes nach 50 000 km auf Straße unter geregelten Bedingungen 20 bis 40% bedeutet, daß damit gerechnet werden müßte, daß die Reifen nicht unter üblichen Betriebsbedingungen die gesamte erforderliche Sicherheit gewährleisten. Dies bedeutet aber, daß derartige Reifen in der Praxis nicht eingesetzt werden können.

Da, wie erwähnt, bestimmte Phänomene der PVA-Fasern und Corde durch eine Prüfung des Reifens auf der Trommel oder im Laboratorium nicht festgestellt werden können, wurde ein sogenannter "Rohr-Ermüdungstest" durchgeführt. Zur Bestimmung der Ermüdungsfestigkeit wurden folgende weitere Untersuchungen vorgenommen: Zuerst wurden Personenwagenreifen der Größe P 235/75 R 15 mit gefaltetem Gürtel aus unterschiedlichen Cordmaterialien entsprechend Fig. 2 hergestellt. An diesem Reifen wurde die Restfestigkeit der Reifencorde nach dem Fahren auf Straße, wie oben angegeben, bewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Restfestigkeit des Gürtelcords wurde an der mit "x" in Fig. 2 angegebenen Stelle ermittelt.

Tabelle 2

Aus der Tabelle 2 ergibt sich, daß selbst wenn hochzähe PVA-Corde für den Gürtel verwendet wurden, die Restfestigkeit auf etwa 60% gegenüber neuem Cord abgesunken war. Es ergab sich damit das große Problem der Ermüdungsbeständigkeit für hochfeste PVA-Corde.

Aufgabe der Erfindung sind nun Reifen enthaltend hochfeste PVA-Corde, deren Festigkeit nach einer Fahrstrecke auf Straße nicht zu sehr absinkt und die eine verbesserte Dauerhaftigkeit der Reifen bewirken.

Der erfindungsgemäße Reifen enthält nun Verstärkungscorde aus PVA, deren in g/den gemessene Festigkeit S (g/den), wenn die Corde aus dem Reifen präpariert sind, folgende Bedingungen erfüllt:

S≧14,5-12 N _T,

wobei N _T der Verzwirnungskoeffizient ist, welcher ausgedrückt wird durch die Beziehung

N _T = N · √ · 10^-3,

wobei N die Verzwirnungszahl, also die Anzahl an Drehung je 10 cm, D der halbe Cord-Titer und ρ die spezifische Dichte des Cords ist. In den erfindungsgemäßen Reifen weist der Cord in absolut trockenem Zustand eine Restfestigkeit von nicht weniger als 90% von der Festigkeit auf, die er vor Behandlung mit siedendem Wasser aufwies. Dieser absolut trockene Zustand bedeutet, daß nach Behandlung des Cords mit siedendem Wasser von 120°C unter Einspannung auf konstante Länge der Cord getrockent wurde.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand schematischer Zeichnungen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt eines Reifens für einen Personenwagen der Größe 195/70 SR 14 üblicher Ausführung;

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines Reifens für einen Personenwagen P 235/75 R 15 üblicher Art; und

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hochdruckbehälters für die Behandlung der Reifencorde mit siedendem Wasser.

Es wurden umfangreiche Untersuchungen angestellt über die oben beschriebene Abnahme der Festigkeit und Dauerhaftigkeit von hochfesten PVA-Corden nach dem Fahren auf Straße. Die Corde wurden aus einem Reifen nach einer Fahrstrecke auf Straßen herausgenommen, in ein Epoxyharz eingebettet und Mikrotome davon angefertigt, um diese Schnitte mikroskopisch untersuchen zu können. Diese Untersuchungen ergaben, daß Filamente in der Nähe sich schneidender Flächen zwischen einer Litzendrehung und einer primären Zwirnung stark verformt waren und 10 oder mehrere Filamente in Form eines Bündels zusammenhingen. Da die Filamente die Aufgabe haben, die Spannung auf den gesamten Cord zu verteilen, wird die Verringerung der Festigkeit der Filamente oder Corde begünstigt, wenn die Filamente zusammenhängen und daher nicht zu einer gleichmäßigen Spannungsaufteilung führen.

Um obiges Phänomen der Kohäsion der Filamente klarer zu machen, wurden ein Seil und eine Litze aufgewickelt und die Berührungsflächen jeweils an der Litze und dem Seil mikroskopisch untersucht. Es ergab sich, daß bis zu 10 Filamente zu einer festen Einheit zusammengepreßt waren und daß es nicht möglich war, einwirkende Spannungen zu verteilen und herabzusetzen, wenn die Filamente zusammenhingen. Eine solche Kohäsion von Filamenten wurde bei Polyester- oder Aramid-Corden nicht beobachtet, sondern zeigte sich lediglich bei solchen auf der Basis von PVA.

Andererseits war dieses Kohäsionsphänomen, wie es bei einem Teil der Corde nach dem Fahren auf der Trommel (20 000 km, Restfestigkeit 60%) auftrat, extrem gering. Es kann daher angenommen werden, daß die Last beim Fahren auf der Trommel doch gleichzeitig auf die Filamente verteilt wird. Bei üblichen PVA-Corden beobachtete man nach einer Fahrstrecke von 4700 km auf der Trommel Fadenbruch, während die Restfestigkeit obiger hochfester PVA-Corde selbst nach 20 000 km noch 60% betrug. Daraus ergibt sich, daß die Ermüdungsbeständigkeit von letzteren wesentlich verbessert ist gegenüber dem, was man bei üblichen PVA-Corden erwarten kann. Aus der allgemeinen Kenntnis war nicht herzuleiten, daß die Cordfestigkeit selbst von hochfesten PVA-Corden nach dem Fahren auf Straße wesentlich verschlechtert wird.

Wurden nun Corde und Filamente nach dem Fahren auf Straßen und nach dem Fahren auf der Trommel untersucht, so wurden folgende Unterschiede festgestellt:

1) Da auf der Straße häufig gefahren und gestoppt wird, sind die Reifen einer unregelmäßigen Temperaturhysterese zwischen Raumtemperatur und 100°C ausgesetzt.
2) Die auf den Cord zur Einwirkung gelangenden Belastungen beim Fahren auf Straßen ändern sich ständig und Stellen, an denen sich Filamente ständig reiben, verschieben sich ständig und die aufgebrachten Reibkräfte variieren.
3) Andererseits sind die Corde Temperaturen nicht unter 100°C beim Fahren auf der Trommel ausgesetzt, so daß die Filamente selbst erweichen können und untereinander die Reibungskräfte abzuschwächen bestrebt sind.

Obiges läßt sich aus folgendem erklären:

Die Filamente des Cords nach dem Trommelfahren haben eine sogenannte Diagonalschnittfläche aufgrund der Konzentration des Reibens über die Filamente an einer Stelle, wohingegen nach Straßenfahrt Risse oder Kratzer durch Reiben der Filamente an einer Anzahl von Stellen an der Filamentoberfläche der Corde beobachtet werden können. Diese Kratzer oder Risse werden an verschiedenen Stellen der Diagonal-Schnittfläche beobachtet.

Um nun die Ermüdungsbeständigkeit der Corde aus hochfestem PVA zu verbessern durch Herabsetzung der Last, wenn die Filamente in Form eines Bündels zusammenhängen, muß man nur die Kohäsion der Filamente verhindern. Die Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.

Da PVA intramolekulare Wasserstoffbindungen aufweist, ist anzunehmen, daß die Wasserstoffbindung eine gewisse Affinität zu Wassermolekülen selbst in Gegenwart von nur sehr geringen Wassermengen zeigt, was leicht zu einem Zusammenhalten der PVA-Fasern führen kann. Es wird weiter angenommen, daß Wassermoleküle in nicht-kristalline Teile der PVA-Fasern eintreten und zu deren Quellung führen, da dadurch der Glasübergangspunkt herabgesetzt wird.

Bei obigen hochfesten PVA-Fasern wird beispielsweise die hohe Festigkeit durch Verdichten der nicht-kristallinen Teile oder Hervorrufung hoher Orientierung beibehalten. Aus der JP-OS 61 108 713 kann man entnehmen, daß die Dampfbeständigkeit derartiger hochfester PVA-Fasern ermöglicht werden kann. Aus obigem ergibt sich jedoch, daß es unmöglich ist, die Ermüdungsbeständigkeit von Corden beim Straßenfahren nur dadurch zu verbessern.

Die Überlegungen gingen nun dahin, daß - wenn die nicht-kristallinen Teile weiter verdichtet werden oder eine sogenannte Mantel/Kern-Struktur zur Ausbildung gelangt - die Kohäsion der Filamente durch Wasser und Wärme verhindert werden kann, so daß die Festigkeitsherabsetzung hochfester PVA-Corde während des Straßenfahrens im wesentlichen ausgeschaltet wird.

Wie oben darauf hingewiesen, wird erfindungsgemäß ein cordverstärkter Luftreifen hergestellt aus PVA-Corden, welche der Beziehung

S ≧ 14,5-12 N _T

entsprechen (S =Festigkeit in g je den;

N _T = N · √ · 10^-3;

N =Anzahl der Drehungen des Cords auf 10 cm; D =halber Cordtiter; ρ =spezifische Dichte des Cords) und die Restfestigkeit der Corde in absolut trockenem Zustand nach der Behandlung in siedendem Wasser bei 120°C unter konstanter Länge und Trocknen nicht weniger als 90% beträgt.

Daß die Corde während der Behandlung bei konstanter Länge gehalten werden, bedeutet, daß aus dem Reifen genommener Cord unter einer Spannung von 0,10 g/den auf einer Haspel aufgewickelt und in dieser Form in einem Wasserbad behandelt wird, in dem die Wassertemperatur in einen Autoklaven mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 4 K/min bis auf 120°C erhöht wird, während das Filament unter konstanter Spannung gehalten wird.

Unter absolut trockenem Zustand versteht man, daß der wie oben behandelte Cord an der Luft und dann in einem Exsikkator bei Raumtemperatur während 48 Stunden auf etwa 2,5% getrocknet und anschließend 20 min in einem Ofen bei 120°C bis zur Gewichtskonstanz gehalten wird.

Nach der Erfindung wurde festgestellt, daß - wenn die Restfestigkeit von Corden nach obiger Siedewasserbehandlung und anschließendem Trocknen - nicht weniger als 90% der Festigkeit der Corde vor der Siedend-Wasser-Behandlung ausmacht, die Verringerung der Cordfestigkeit nach dem Straßenverfahren bis auf 20% unterdrückt ist und damit die Corde soweit verbessert sind, daß sie keine Sicherheitsprobleme bei dem Straßenfahren mit sich bringen. Es wird angenommen, daß die Siedend-Wasser- Beständigkeit in der Weise verbessert wird, indem die Verdichtung der nicht-kristallinen Teile ansteigt und eine Umwandlung in eine Mantel/Kern-Struktur erfolgt.

Das für die erfindungsgemäßen Reifen erforderlich hochfeste PVA kann auch hergestellt werden aus einem Polymeren mit extrem hohem Molekulargewicht im Vergleich zu üblichem PVA sowie einem erhöhten Ziehverhältnis beim Spinnen. Eine andere Möglichkeit ist das sogenannte Gel-Spinnen, bei dem das Polymer mit extrem hohem Molekulargewicht aus einer verdünnten Lösung gesponnen und in einem hohen Ausmaß verstreckt wird. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischem Abbau in feuchtem Zustand und dergleichen von PVA kann durch chemische Modifizierung verbessert werden, bei der die verstreckten Fäden thermisch behandelt werden oder durch thermische Umwandlung in ein Acetal, Formal oder dergleichen.

Aus den JP-OS 61 108 711, 61 108 712 und 61 108 713 entnimmt man, daß eine Lösung eines PVA mit einem Polymerisationsgrad von nicht weniger als 1500 durch eine Lochplatte gepreßt werden kann, wodurch man gelierte Filamente erhält, die dann unter desolvatisierenden Bedingungen in einem einzigen Zug um nicht weniger als den Faktor 13 verstreckt werden; der Gehalt an syndiotaktischer Konfiguration soll nicht weniger als 52% betragen. Ein weitgehendes Absinken der Cordfestigkeit nach dem Straßenfahren kann jedoch dadurch nicht verhindert werden. Eine Lösung von PVA wird zuerst durch eine Lochplatte gedrückt und in einem Kühlbad enthaltend eine Flüssigkeit, die keine Affinität zu dem Lösungsmittel der Polymerlösung zeigt, und bei Temperaturen ausreichender Höhe für das Gelieren des Polymeren geliert. Die gelierten Filamente werden dann von Lösungsmittel befreit. Dabei ist es notwendig, das Austreten des Lösungsmittels extrem langsam zu verhindern. Zum Beispiel muß die Entfernung des Lösungsmittels langsam vorgenommen werden, wozu ein Fällungsbad enthaltend ein Gemisch von Methanol, Ethanol oder Aceton und DMSO (Dimethylsulfoxid) verwendet wird, oder durch Ziehen der gelierten Filamente in der Wärme und allmähliche Herabsetzung der Konzentration von DMSO als Lösungsmittel des PVA in dem Fällungsbad. Durch Mischen von Wasser in DMSO wird in dieser Weise das Lösungsmittel entfernt, wodurch die Filamente weitgehend von einem Aneinanderhaften bewahrt werden können. Auf diese Weise erhält man hochfeste PVA-Corde, die absolut keine Sicherheitsprobleme beim Straßenfahren aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen beträgt die Restfestigkeit der hochfesten PVA-Corde aus dem Reifen nach dem Straßenfahren nicht weniger als 80%. Die Restfestigkeit beträgt auch nicht weniger als 80%, selbst wenn die Corde als Gürtel dienten. Derartige hochfeste PVA-Corde erfüllen alle erfindungsgemäßen Forderungen nach wesentlicher Verbesserung der Festigkeit und des Elastizitätsmoduls gegenüber üblichen Nylon- und Polyestercorden. Demzufolge kann die eingesetzte Menge an Corden gegenüber üblichen Textilcorden herabgesetzt werden, wodurch sich das Reifengewicht und der Rollwiderstand der Reifen verringert. Werden erfindungsgemäß derartige Corde als Gürtelmaterial anstelle von Stahlcord verwendet, so ist das Fahrgeräusch geringer und der Fahrkomfort wesentlich verbessert.

Die Erfindung wird nun an folgenden Beispielen erläutert, wobei zuerst Beispiele für die Produktion der Chemiefasern gegeben werden.

Herstellungsbeispiel 1

Eine 12 gew.-%ige Dimethylsulfoxid-Lösung eines vollständig verseiften Polyvinylalkohols (Verseifungsgrad zumindest 99,5%) mit einem Polymerisationsgrad von 45 000 wurde hergestellt und diese wurde dann naß oder trocken versponnen, worauf sich ein Fällbad auf der Basis von Methanol enthaltend 85 Gew.-% DMSO anschloß. Die Spinnplatte enthielt 750 Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,08 mm und war 5 cm oberhalb des Fällbades angeordnet. Die Spinnfilamente wurden durch ein 2. Fällbad aus 60 Gew.-% DMSO und 40 Gew.-% Methanol und dann durch ein 3. Fällbad aus 20 Gew.-% DMSO und 80 Gew.-% Methanol geleitet und schließlich vom Lösungsmittel befreit. Die Fällbäder wurden bei 5°C gehalten. Das erhaltene Multifilamentgarn wurde zur Entfernung von DMSO mit Methanol gewaschen und dazu fünfmal durch das Methanolbad gezogen und anschließend in einem turbulenten Gasstrom getrocknet. Die getrockneten und geöffneten Multifilamentgarne wurden mit einer Verstrebung von 4,7 in einem trocken beheizten Rohr von 240°C verstreckt und nach Aufbringen von Öl aufgewickelt. Die im wesentlichen schmelzfreien Garne hatten einen Nenntiter D =1500, die Anzahl der Filamente betrug 750, der Öffnungsgrad war nicht weniger als 90%, Zugfestigkeit 18,8 g/den, der anfängliche Elastizitätsmodul betrug 420 g/den. Der Öffnungsgrad bezeichnet den prozentualen Anteil der Filamente, die nicht miteinander verschmolzen sind.

Herstellungsbeispiel 2

Cordfilamente mit einer Zugfestigkeit von 18,9 g/den und einem anfänglichen Elastizitätsmodul von 430 g/den wurden unter den Bedingungen des Herstellungsbeispiels 1 mit Ausnahme des Polymerisationsgrades von 4900, einem Verstreckungsverhältnis in Methanol um 5,5 und einem Verstreckungsverhältnis im Heizrohr von 4,3 erhalten.

Herstellungsbeispiel 3

Als Spinnlösung diente eine 15 gew.-%ige DMSO-Lösung von vollständig verseiftem Polyvinylalkohol (Verseifungsgrad zumindest 99,5%) mit einem Polymerisationsgrad von 4300. Das Fällbad war eine 10%ige DMSO-Lösung in Methanol, die Spinnplatte hatte 500 Düsen mit einem Durchmesser von 0,80 mm. Das Fällbad wurde auf eine Temperatur von 30°C gehalten. Das erhaltene Filamentgarn wurde um den Faktor 3,8 naß und warm verstreckt, dann getrocknet und an heißer Luft von 240°C um den Faktor 5,8 verstreckt. Dadurch erhielt man im wesentlichen schmelzfreie Garne für Reifencorde mit einem Nenntiter von 1500. Die Anzahl der Filamente betrug 500 und der Öffnungsgrad der Filamente war nicht weniger als 90%, Zugfestigkeit 80,4 g/den und Anfangs-Elastizitätsmodul 415 g/den.

Herstellungsbeispiel 4

Nach den Anweisungen des Herstellungsbeispiels 3 wurden Garne für Reifencorde mit einer Zugfestigkeit von 18,5 g/den und einem anfänglichen Elastizitätsmodul von 420 g/den mit der Ausnahme, daß in diesem Fall der Polymerisationsgrad 4600 und die nasse Verstreckung in der Wärme um den Faktor 4 geschah.

Herstellungsbeispiel 5

Nach den Anweisungen des Herstellungsbeispiels 3 wurden Garne für Reifencorde mit einer Zugfestigkeit von 18,2 g/den und einem anfänglichen Elastizitätsmodul von 405 g/den hergestellt mit Ausnahme, daß diesmal der Polymerisationsgrad 4600 betrug und das nasse Verstrecken in der Wärme mit Hilfe eines Heißluftstroms um den Faktor 5,5 erfolgt.

Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Übliche PVA-Filamente und Filamente aus hochfestem PVA, hergestellt nach obigen Herstellungsbeispielen, wurden zu Corden verzwirnt und mit einer Schlichte RFL (Resorcin), deren Zusammensetzung im folgenden angegeben wird, versehen und anschließend unter Last durch eine Trockenzone, eine Heizzone und eine Normalisierungszone geführt (siehe Tabelle 3). Die Behandlungstemperaturen und -zeiten und die Lastbeanspruchung in diesen Zonen waren wie folgt: Trocknungszone 150°C, 120 s, Last 0,1 g/den; Heizzone: 200°C, 40 s, Last 1 g/den; Normalisierungazone: 200°C, 40 s, Last 0,5 g/den.

Schlichte

Die so erhaltenen Corde wurden zu einem Reifengewebe gewoben und dann mit einer Gummiplatte belegt, um wie üblich ein gummiertes Einlagematerial zu erhalten. Ein Gürtelreifen für Personenautos der Größe 195/70 SR 14 wurde in üblicher Weise vulkanisiert, wobei für den Reifenaufbau obige gummierte Einlage als Karkassenlage verwendet wurde (siehe Tabelle 3). Derartige Reifen entsprachen Fig. 1. Sie hatten die größte Festigkeitsabnahme an der Stelle "x" in dem Wulstumschlagsbereich (Fig. 1) beim Trommelfahrtest und Straßenfahrtest. Die Corde des Bereichs "x" wurden folgenden Untersuchungen unterworfen.

Die Endzählung der Corde im Kronenbereich der zu prüfenden Reifen wurde mit 33/5 cm festgesetzt.

1. Bestimmung der Cordfestigkeit (S)

Der Cord wird aus dem zu untersuchenden Stück des Reifens mit einer Schere herausgeschnitten und bei einer Einspannlänge von 10 cm nach JIS L 1017 dem Zugversuch unterworfen und schließlich die Bruchfestigkeit ermittelt. Die Festigkeit S in g/den erhält man, indem die so erhaltene Bruchfestigkeit durch den Gesamttiter vor dem Zwirnen gebrochen wird. Der Titer vor dem Verzwirnen wird als Gesamttiter zur Vermeidung von Komplikationen herangezogen, da der Cord sich während dessen Behandlung oder der Reifenvulkanisation etwas dehen oder zusammenziehen und an ihm noch etwas Gummi haften kann.

2. Bestimmung der Restfestigkeit des Cordes nach Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C

Aus einem neuen Reifen wird ein Cord herausgenommen und nach Entfernung des Gummis unter Zug von 0,1 g/den auf einer 5 cm Haspel aufgewickelt. Dann wird, während die Cordenden fixiert sind, zuerst der aufgewickelte Cord von Spannung befreit und dann in einen mit destilliertem Wasser voll gefüllten Glas-Autoklaven 1 (Fig. 3) mit Manometer 4 gegeben. Nach dem Verschließen des Autoklaven wird mit einer Geschwindigkeit von 4 K/min aufgeheizt und die Temperatur am Thermometer 3 beobachtet. Hat der Glasbehälter 120°C in etwa 30 min erreicht, werden die Ventile 2 geöffnet, um wieder einen Druckausgleich mit der Umgebung zu ermöglichen. Dann wird der Cord herausgenommen und an der Luft 48 h getrockent und anschließend 20 min in einem Ofen bei 120°C gehalten. Nach Abkühlen des Cords auf Raumtemperatur in einem Exsikkator während etwa 1 h wurde Festigkeit und Dehnung des Cords ermittelt.

Als Autoklav diente ein Modell TEM-U (1000 Type) von TAIATSU GLASS KOGYO CO., LTD. Die Messungen erfolgten nach JIS L 1017 bei einer Einspanlänge von 10 cm unter Cordziehbedingungen.

3. Trommel-Fahrversuch

Nach dem Aufpumpen des Prüfreifens auf 3 bar bei 25°C±2°C verblieb der Reifen zuerst 24 h. Dann wurde der Druck neuerlich eingestellt und der Reifen über eine Trommel von etwa 3 m Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 60 kg/h 20 000 km gefahren, während der Reifen mit der doppelten Last nach JIS beaufschlagt wurde. Dann wurde Cord aus dem Reifen genommen und wie oben nach JIS L 1017 die Festigkeit ermittelt.

4. Straßen-Fahrtest

Ein Prüfreifen wurde auf einen üblichen Personenwagen montiert, und zwar auf einer üblichen Felge, und auf üblichen Straßen gefahren. Die Cordzähligkeit wurde wie oben bestimmt. Die Reifengröße war 195/70 SR 14 sowie P 235/75 R 15, während die Fahrstrecke etwa 50 000 bzw. 32 000 km betrug.

Der Reifendruck für die beiden Prüfreifen betrug 1,7 bzw. 2,1 bar.

Nach dieser Fahrleistung waren die Reifen vollständig abgefahren.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt.

Aus der Tabelle 3 ergibt sich folgendes:

Bei Vergleichsbeispiel 1 enthielt die Karkassenlage Corde aus üblichem PVA. Da die Corde im Umschlagteil des Wulstes beim Trommel-Fahrtest nach 4700 km bereits gebrochen waren, mußte der Versuch abgebrochen werden. Demzufolge wurde auch kein Straßen-Fahrtest durchgeführt. Die Restfestigkeit des Cords nach Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C war auf weniger als die Hälfte des Anfangswerts, d. h. 41%, gefallen.

In den Vergleichsversuchen 2 bis 4 und den Beispielen 1 und 2 wurden Corde aus hochzähem PVA in einer einlagigen Karkasse angewandt. Es ergab sich, daß die Verringerung der Restfestigkeit des Cords nach dem Trommel-Fahrtest und nach dem Straßen-Fahrtest absank bei steigender Restfestigkeit nach der Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C.

Beispiele 3 und 4 und Vergleichsbeispiele 5 bis 8

Wie in der Tabelle 4 entnommen werden kann, wurden übliche PVA- und hochfeste PVA-Corde hergestellt wie oben, also verzwirnt und mit Schlichte versehen, unter Zug der thermischen Behandlung der Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 unterworfen. Die so erhaltenen Corde wurden zu Reifengeweben verwoben und dieses dann in üblicher Weise in Gummi eingebettet. Ein Gürtelreifen für Personenwägen mit der Größe P 235/75 R 15 wurde unter üblichen Bedingungen vulkanisiert unter Verwendung des obigen gummierten Gewebes als Gürtellage, während ein zweiter Gürtel eine gefaltete Struktur mit der Cordkonstruktion, wie sie in Tabelle 4 angegeben ist, gebildet war. Diese Reifen entsprachen der Fig. 2. Der mit "x" bezeichnete Teil aus dem Umschlag wurde den Versuchen unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt

Die Endzählung der Corde in diesem Bereich betrug bei allen Reifen 40/5 cm.

Aus der Tabelle 4 ergibt sich folgendes:

Beim Vergleichsbeispiel 5 bestand der Gürtelcord aus üblichem PVA. Da die Restfestigkeit nach Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C nur 41% und die des Cords nach dem Straßen-Fahrtest 20 bis 30% betrug, befanden sich die Corde fast immer in gebrochenem Zustand.

Bei den Vergleichsbeispielen 6 bis 8 und den Beispielen 3 und 4 bestand eine hervorragende Korrelation zwischen Restfestigkeit der Corde nach Behandlung mit siedendem Wasser bei 120°C und nach dem Straßen-Fahren. Besonders bei den Beispielen 3 und 4 - da die Restzähigkeit des Cordes nach der Behandlung mit siedendem Wasser von 120°C nicht weniger als 90% betrug - war auch die Restzähigkeit nach dem Straßen-Fahren nicht auf weniger als 80% abgesunken. Es bestanden also somit keine Sicherheitsprobleme.

Claims

1. Luftreifen mit Verstärkungscorden aus Polyvinylalkohol-Filamenten, deren in g/den gemessene Festigkeit S≧14,5-12 N _T ist, worin N _T der Verzwirnungs-Koeffizient, entsprechend der Beziehung N _T = N · √ · 10^-3ist, worin N die Drehungszahl je 10 cm, D die Hälfte des Gesamttiters des Cords und ρ die spezifische Dichte des Cords sind, und deren Restfestigkeit in absolut trockenem Zustand nicht weniger als 90% der Festigkeit vor Behandlung des Cords mit siedendem Wasser ist und unter der Bezeichnung absolut trockener Zustand ein Cord zu verstehen ist, welcher nach Behandeln in siedendem Wasser von 120°C unter Einhaltung konstanter Länge getrocknet worden ist.