DE602004002544T2

DE602004002544T2 - Reifen mit einer Gummiseitenwand, die einen inneren leitenden Gummistreifen enthält

Info

Publication number: DE602004002544T2
Application number: DE602004002544T
Authority: DE
Inventors: David John L-8064 Zanzig; Jennifer Lyn 44281 Ryba
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: DE602004002544D1; US7011125B2; US20050103412A1; EP1533144A1; EP1533144B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Gummi-Luftreifen mit einer Seitenwand mit wenigstens einem inneren Gummistreifen aus einer Kautschukzusammensetzung mit niedriger Hysterese und relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit, welcher sich von einem Reifenwulstbereich radial auswärts zu einem Reifenlaufflächenbereich erstreckt, wobei besagter Gummistreifen unter Ausschluss einer Außenfläche des Reifens ist. In der Praxis soll besagter Gummistreifen einen Weg des geringsten elektrischen Widerstands zwischen besagtem Reifenwulstbereich und besagtem Reifenlaufflächenbereich verschaffen, wie beispielsweise durch GB-A-551 657 gezeigt.
Hintergrund der Erfindung
Es ist manchmal erwünscht, einen Reifen mit einer Kombination verringerten Rollwiderstands, und daher verbesserter Kraftstoffersparnis für ein zugehöriges Fahrzeug, sowie verringerter Wärmeentwicklung, und daher verbesserter Wärmehaltbarkeit für den Reifen selbst, zu versehen.
Zur Förderung solch wünschenswerter Eigenschaften eines Reifens ist es manchmal erwünscht, die Hysteresenatur verschiedener Reifengummibauteile zu verringern.
Solche Hystereseverringerung (z.B. Verringerung der physikalischen Gummi-Rückpralleigenschaft) verschiedener Kautschukzusammensetzungen für Reifenbauteile kann beispielsweise durch Verringerung ihres Carbon Black-Gehalts vollzogen werden.
Eine beträchtliche Verringerung im Carbon Black-Gehalt von Kautschukzusammensetzungen von Bauteilen im Seitenwandbereich eines Reifens, sei es durch einfache Carbon-Black-Verminderung oder durch Ersetzen eines beträchtlichen Teils von Carbon Black-Verstärkung durch Silikaverstärkung, fördert einen erhöhten elektrischen Widerstand, oder verringerte elektrische Leitfähigkeit, eines jeweiligen Reifenbauteils, was den elektrischen Widerstand gegenüber dem Durchlauf statischer Elektrizität zwischen dem Wulstbereich eines Reifens und der Profiloberfläche seiner Lauffläche erheblich erhöhen kann, insbesondere, wenn der Carbon Black-Gehalt einer Kautschukzusammensetzung unter das, was als Perkolationspunkt bekannt ist, sinkt.
Für diese Erfindung stellt man sich einen dünnen Gummistreifen, oder mehrere dünne Gummistreifen, vor, der (die) selbst eine relativ niedrige Hystereseeigenschaft (z.B. eine hohe physikalische Gummi-Rückpralleigenschaft) und daher wünschenswerterweise einen niedrigen Kohlenstoffgehalt haben, aber trotzdem auch eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit haben, um einen Weg des geringsten elektrischen Widerstands zwischen dem Wulstbereich eines Reifens und dem Laufflächenbereich eines Reifens zu fördern, alles innerhalb einer Reifenseitenwand und unter Ausschluss der Außenfläche des Reifens.
In der Praxis ist ein Luftreifen erwünscht, der einen maximalen elektrischen Widerstand von 100 Megaohm (1 × 10⁶ Ohm) zwischen seiner Gummimontagefläche in seinem Wulstbereich zum Montieren an einer starren Metall-Radfelge und seiner Gummi-Laufstreifenprofiloberfläche hat (ASTM F 1971-99). Es ist leicht zu würdigen, dass, wenn ein Bauteil des Reifens, das zwischen dessen Wulstbereich und dessen Laufstreifenprofiloberfläche positioniert ist, nicht ausreichend elektrisch leitfähig ist, der Reifen einen elektrischen Widerstand über dem vorgenannten gewünschten maximalen elektrischen Widerstand von 100 Megaohm hätte. Es wird gewürdigt, dass Elektrizität herkömmlich einem Weg des geringsten elektrischen Widerstands folgt. Dementsprechend kann der elektrische Widerstand für den Reifen zwischen seinem radial einwärts gelegenen Wulstteil und seiner radial auswärts gelegenen Laufstreifenprofiloberfläche nur so niedrig sein wie der elektrische Widerstand des elektrischen Wegs zwischen dem Reifenwulstbereich und der Laufstreifenprofiloberfläche. Außerdem, soweit ein Gummireifen betroffen ist, glaubt man, dass Elektrizität dazu neigt, vor allem an oder in der äußeren (z.B. sichtbaren) Oberfläche des Gummireifens zu fließen. Daher kann es, beispielsweise wenn eine zwischen einem radial einwärts gelegenen elektrisch leitenden Wulstbauteil und einer radial auswärts gelegenen Laufstreifenprofiloberfläche positionierte äußere Seitenwand-Gummifläche eines Reifens eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit (z.B. einen elektrischen Widerstand, der größer ist als 100 Megaohm) hat, erwünscht sein, ein Mittel zur Verbesserung, oder anderweitigen Verschaffung, eines Wegs elektrischer Leitfähigkeit zwischen dem Reifenwulst und der Laufstreifenunterteilschicht einer Lauffläche mit Laufstreifenoberteil-/-unterteilkonstruktion zu verschaffen.
Dementsprechend ist es für diese Erfindung erwünscht, einen Reifen mit einer äußeren, sichtbaren Reifenseitenwandschicht aus einer Kautschukzusammensetzung mit einem relativ niedrigen Carbon Black-Gehalt und einer zugehörigen relativ niedrigen elektrischen Leitfähigkeit (relativ hoher spezifischer elektrischer Volumenwiderstand für die Kautschukzusammensetzung selbst), aufgrund ihres relativ niedrigen Carbon Black-Gehalts, zu verschaffen, um eine relativ höhere physikalische Eigenschaft des Rückpralls bei 100°C für die Kautschukzusammensetzung der sichtbaren Reifenseitenwand zu fördern (aufgrund der verringerten Carbon Black-Verstärkung), im Vergleich zu einer solchen Kautschukzusammensetzung mit einem beträchtlich höheren Carbon Black-Verstärkungs-Gehalt. In der Praxis kann eine solche relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit für die Kautschukzusammensetzung selbst beispielsweise durch einen relativ hohen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand gemäß ASTM D 257-98 von wenigstens 1,0 × 10⁸ und insbesondere wenigstens 1,0 × 10¹⁰ Ohm-cm dargestellt werden, was als 1,0E8 beziehungsweise 1,0E10 Ohm-cm dargestellt werden kann.
In einem Aspekt der Erfindung ist, um einen Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit, und folglich einen Weg des geringsten elektrischen Widerstands, für die Reifenseitenwand zu verschaffen (um der signifikant niedrigen elektrischen Leitfähigkeit der äußeren Seitenwandschicht entgegenzuwirken), ein Streifen aus einer Kautschukzusammensetzung mit einer kontrastierend relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit (einem relativ niedrigen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand) als ein neues Reifenseitenwandbauteil und als ein Abweichen von vergangener Praxis verschafft, der sich innerlich innerhalb der Reifenseitenwand (und daher axial einwärts von der äußeren Reifenseitenwandschicht) von einem Carbon Black-reichen Gummi-Wulstschutzstreifen im Reifenwulstbereich radial auswärts zu einem Carbon Black-reichen Gummi-Laufstreifenunterteil einer Gummilauffläche von Laufstreifenoberteil-/-unterteilkonstruktion erstreckt, wobei die Kautschukzusammensetzungen sowohl des Wulstschutzstreifens als auch des Laufstreifenunterteils aufgrund ihres relativ hohen Carbon Black-Verstärkungsgehalts eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit (relativ niedrigen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand) haben.
Historisch wurde das Vorsehen eines oder mehrerer Streifen oder Schichten eines elektrisch leitfähigen Materials, wie beispielsweise einer Kautschukzusammensetzung, innerhalb einer Reifenkonstruktion, um durch den Betrieb des Reifens hervorgerufene statische elektrische Effekte zu verringern oder zu eliminieren, bereits schon so früh wie 1940 erkannt.
US-A-2,339,546 betrifft beispielsweise einen nicht-statischen Reifen, der ein Element aus einer elektrisch leitenden Kautschukzusammensetzung enthält, wovon ein Endpunkt des Elements in dem Reifenwulstbereich positioniert und dazu eingerichtet ist, in elektrisch leitender Beziehung zu einer Reifenfelge zu stehen und das Element sich an der Außenseite des Reifenkörpers und um die Reifenschulter herum zu dem anderen Endpunkt des Elements in der Vorderseite der Reifenlauffläche erstreckt, wobei eine schützende Seitenwand einen Teil der Außenfläche des Elements abdeckt.
US-A-5,173,135 betrifft beispielsweise einen Personenwagen-Radialreifen mit einer Seitenwand mit einem spezifischen Volumenwiderstand von nicht mehr als 10⁴ Ohm cm, was es als relativ elektrisch leitend ansieht.
In der Beschreibung dieser Erfindung betrifft der Begriff "ThK" Gewichtsteile eines Inhaltsstoffs pro 100 Gewichtsteile Kautschuk, wenn nicht anders angedeutet.
Die Begriffe "Kautschuk" bzw. "Gummi" und "Elastomer" werden austauschbar verwendet, wenn nicht anderweitig angedeutet. Die Begriffe "vulkanisiert" und "ausgehärtet" werden austauschbar verwendet, wenn nicht anderweitig angedeutet. Die Begriffe "Mischung" und "Kautschukzusammensetzung" können austauschbar verwendet werden, wenn nicht anderweitig angedeutet. Der Begriff "Carbon Black" wird verwendet, um auf Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks zu verweisen, wenn nicht anderweitig angedeutet. Auf beispielhafte Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks kann beispielsweise in The Vanderbilt Rubber Handbook (1987) auf den Seiten 414 bis 417 verwiesen sein.
Offenbarung und Praxis der Erfindung
Ein Kautschuk-Luftreifen wird verschafft gemäß Anspruch 1. In einem Aspekt dieser Erfindung wird ein Gummi-Luftreifen verschafft, mit einer Seitenwand, mit:

(A) einer äußeren Seitenwandschicht (sichtbaren Schicht) aus einer Kautschukzusammensetzung mit einer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit (z.B. einem hohen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von wenigstens 1,0E10 Ohm-cm gemäß ASTM D257-98),
(B) einem dünnen Gummistreifen aus einer Kautschukzusammensetzung mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit (z.B. einem relativ niedrigen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm gemäß ASTM D257-98), positioniert an der Innenfläche besagter äußeren Seitenwandschicht, wobei besagter Gummistreifen unter Ausschluss der Außenfläche besagter äußerer Seitenwandschicht ist, und
(C) (einer) tragenden Reifenkarkassenlage(n) aus einer kordverstärkten Kautschukzusammensetzung bzw. kordverstärkten Kautschukzusammensetzungen, die unter besagter äußerer Seitenwandschicht und besagtem Gummistreifen liegt, wobei
(1) besagter Gummistreifen, äußere Seitenwandschicht und Karkassenlage(n) individuell mit wenigstens einem radial einwärts positionierten Reifenbauteil (z.B. einem Reifen-Wulstschutzstreifenbauteil) in Verbindung stehen, das eine Reifenmontagefläche aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit einer Metall-Radfelge in Kontakt zu kommen, um eine Reifen-Rad-Baugruppe zu bilden, wobei besagtes radial einwärts positioniertes Reifenbauteil aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung zusammengesetzt ist, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit hat (z.B. einen relativ niedrigen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 hat), wobei besagter Gummistreifen unter Ausschluss der Außenfläche besagten radial einwärts positionierten Reifenbauteils ist und wobei besagter Gummistreifen dadurch nicht dazu eingerichtet ist, mit besagter Metallfelge in Kontakt zu kommen, und
(2) besagter Gummistreifen sich radial auswärts von besagtem radial einwärts positionierten Reifenbauteil zu einer Gummi-Laufflächenunterteilschicht einer Gummilauffläche von Laufstreifenoberteil-/-unterteilkonstruktion erstreckt, wobei besagtes Laufstreifenoberteil eine äußere Gummischicht mit einer äußeren Profiloberfläche aufweist, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, und besagtes Gummi-Laufstreifenunterteil unter besagter Laufstreifenoberteilschicht liegt und nicht dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, wobei besagte Gummi-Laufstreifenunterlagenschicht aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung besteht, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit hat (z.B. einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm), wobei besagter Gummistreifen unter Ausschluss besagter Profiloberfläche besagter Laufstreifenoberteilschicht ist (sodass besagter Gummistreifen dadurch nicht dazu eingerichtet ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen), und
(3) besagte Kautschukzusammensetzung besagter Karkassenlage(n):
(a) wenigstens 50 ThK Kautschukverstärkungs-Carbon Black enthält (und dadurch als aus einer relativ elektrisch leitenden Kautschukzusammensetzung bestehend betrachtet wird), oder
(b) 5 bis 25 ThK Carbon Black und entsprechend 35 bis 55 ThK amorphen, vorzugsweise ausgefällten, Silikas zusammen mit einem Koppelmittel für besagtes Silika enthält (und dadurch als aus einer relativ elektrisch nichtleitenden Kautschukzusammensetzung bestehend betrachtet wird); wobei besagter innerer Gummistreifen einen Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit und dadurch geringsten elektrischen Widerstands zwischen besagtem radial einwärts positionierten Reifenbauteil und besagter Gummi-Laufstreifenunterteilschicht verschafft.

In der Praxis wird bevorzugt, dass das innere Gummistreifenbauteil der Reifenseitenwand in Juxtaposition angebracht ist zu (in Kontakt plaziert ist mit) wenigstens einem Teil der äußeren Seitenwandschicht und dadurch radial einwärts davon positioniert ist.
In der Praxis dieser Erfindung kann besagte Kautschukzusammensetzung der äußeren Seitenwandschicht beispielsweise einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von wenigstens 1,0E10 und alternativ wenigstens 1,0E8 Ohm-cm haben, kann besagte Kautschukzusammensetzung des inneren Gummistreifens beispielsweise einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm haben und können besagte Kautschukzusammensetzungen des Wulstschutzstreifens und der Laufflächenunterteilschicht beispielsweise einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm, bevorzugt weniger als 1,0E6 Ohm-cm, gemäß ASTM D 257-98 haben.
In der Praxis sind Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks, die typischerweise für Reifenseitenwand-Kautschukzusammensetzungen, und daher die besagte äußere Seitenwand-Gummischicht, verwendet werden, üblicherweise von einer etwas größeren Partikelgröße als herkömmlich für Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzungen verwendete Carbon Blacks. Solche Carbon Blacks zur Verstärkung von Reifenseitenwand-Kautschukzusammensetzungen sind beispielsweise diejenigen mit ASTM-Bezeichnungen von N550, N326 und N330. Kautschukzusammensetzungen, die diese Typen von Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks von Karkassenqualität enthalten, erfordern typischerweise einen Gehalt von wenigstens 50 ThK des Carbon Blacks in der jeweiligen Kautschukzusammensetzung, um ausreichend elektrisch leitend zu sein (z.B. einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6). Solche Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks sind in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978) auf den Seiten 414 bis 418 angegeben.
Für die Zwecke dieser Erfindung wird erwogen, dass besagte äußere Seitenwand-Gummischicht 25 bis 35 ThK Kautschukverstärkungs-Carbon Black enthält, solange dessen spezifischer elektrischer Volumenwiderstand wenigstens 1,0E8 und bevorzugt wenigstens 1,0E10 Ohm-cm beträgt.
Das Carbon Black-reiche Gummi-Wulstschutzstreifenbauteil (das z.B. 70 bis 90 ThK Carbon Black enthält) eines Reifens ist den Fachleuten in solcher Technik als ein Bauteil eines Reifens geläufig, das im Wulstbereich eines offen kreisringförmig geformten Reifens positioniert ist und dazu gedacht ist, mit einer starren Metallfelge in Kontakt zu kommen, worauf der Reifen montiert wird, um eine Reifen-Rad-Baugruppe zu bilden und dadurch die offene Kreisringform des Reifens von einem eingeschlossenen, Luft enthaltenden Hohlraum, der von Reifen und Felge begrenzt wird, abzuschließen.
Die Carbon Black-reiche Gummi-Laufstreifenunterteilschicht (welche z.B. 50 bis 70 ThK Carbon Black enthält) einer Gummilauffläche von Laufstreifenoberteil-/- unterteilkonstruktion ist den Fachleuten in solcher Technik geläufig. Die Laufstreifenoberteil-Gummischicht ist dazu gedacht, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, insbesondere eine äußere freiliegende Oberfläche des Laufstreifenoberteils, und die Gummi-Laufstreifenunterteilschicht liegt unter der besagten Laufstreifenoberteilschicht und ist nicht dazu gedacht, mit dem Boden in Kontakt zu kommen.
Während die Laufstreifenunterteilschicht aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit besteht, kann die äußere Laufstreifenoberteil-Gummischicht entweder aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung mit relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit (z.B. relativ niedrigem spezifischem elektrischem Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm) oder einer Carbon Black-mangelnden (niedriger Carbon Black-Gehalt beispielsweise in einem Bereich von null bis 20 ThK, jedoch beispielsweise mit einem relativ hohen Gehalt an amorphem, vorzugsweise ausgefälltem Silika) Kautschukzusammensetzung mit relativ niedriger elektrischer Leitfähigkeit (z.B. relativ hohem spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von wenigstens 1,0E10 Ohm-cm) bestehen. Wenn die Laufstreifenoberteilschicht eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit hat, dann ist typischerweise ein Mittel vorgesehen, sodass ein Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit sich von der Carbon Blackreichen Laufstreifenunterteilschicht zur Außenfläche der Laufstreifenoberteilschicht, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, erstreckt. Solches Mittel kann beispielsweise ein dünner Gummistreifen aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung sein, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als mindestens 1,0E6 Ohm-cm hat, positioniert durch, oder um einen Teil der Gummi-Laufstreifenoberteilschicht, um sich von einem mit dem Boden in Kontakt kommenden Teil der Außenfläche der Laufstreifenoberteilschicht zu einer Carbon Blackreichen Kautschukzusammensetzung wie besagter Laufstreifenunterteilschicht oder in Kontakt mit besagter Laufstreifenunterteilschicht, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm hat, zu erstrecken.
Dementsprechend können in einem Aspekt besagte Mittel beispielsweise durch einen dünnen Gummistreifen aus einer Kautschukzusammensetzung verschafft sein, die wenigstens 50 ThK herkömmlichen Kautschukverstärkungs-Carbon Black enthält (beispielsweise Carbon Blacks mit der ASTM-Bezeichnung N660, N550, N375, N330, N327, N324 oder gleichartiger Carbon Blacks, wie beispielsweise diejenigen mit einem Iodwert, ASTM D1510, in einem Bereich von 30 bis 95 g/kg und einem DBP-Wert, ASTM D2414, in einem Bereich von 55 bis 130 cm³/100g), oder wenigstens 25 ThK, beispielsweise 25 bis 40 ThK, elektrisch leitenden Carbon Blacks, oder einem Gemisch solcher herkömmlicher und elektrisch leitender Carbon Blacks, solange die Kautschukzusammensetzung einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm hat, wobei besagter dünner Gummistreifen besagten Mittels sich von besagter Gummi-Laufstreifenunterteilschicht durch besagte äußere Laufstreifenoberteilschicht zu deren äußerer, mit dem Boden in Kontakt kommender Oberfläche erstreckt.
Dementsprechend können in einem Aspekt besagte Mittel beispielsweise durch einen dünnen Gummistreifen aus einer Kautschukzusammensetzung verschafft sein, die wenigstens 50 ThK besagten herkömmlichen Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks, oder wenigstens 25 ThK besagten elektrisch leitenden Carbon Blacks, oder ein Gemisch "herkömmlichen Carbon Blacks" mit "elektrisch leitendem Carbon Black" enthält, solange die Kautschukzusammensetzung einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm hat, wobei besagter dünner Gummistreifen besagten Mittels sich von einem Gummibauteil des Reifens aus einer Kautschukzusammensetzung, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm hat, über wenigstens einen Teil der Profiloberfläche besagter äußerer Laufstreifenoberteilschicht erstreckt und wobei besagtes Gummibauteil ein Teil besagter Gummi-Laufstreifenunterteilschicht ist oder mit dieser in Kontakt kommt.
Dementsprechend enthält in einem Aspekt der Erfindung die Kautschukzusammensetzung besagter äußerer Seitenwandschicht 25 bis 35 ThK Carbon Black, enthält besagte Kautschukzusammensetzung besagten inneren Gummistreifens 70 bis 90 ThK Carbon Black oder 25 bis 40 ThK elektrisch leitenden Carbon Blacks von herkömmlichem Kautschukverstärkungs-Carbon Black und elektrisch leitendem Carbon Black und enthalten die Kautschukzusammensetzungen besagten Laufstreifenunterteilschicht-Bauteils und besagten radial einwärts positionierten Gummibauteils 50 bis 75 ThK Carbon Black, solange die Kautschukzusammensetzungen besagter äußerer Seitenwandschicht, besagten inneren Gummistreifens, und besagter Laufstreifenunterteilschicht und besagten radial einwärts positionierten Gummibauteils besagte spezifische elektrische Volumenwiderstandswerte aufweisen.
In der Praxis enthält, wie hierin vorangehend erörtert, die Kautschukzusammensetzung besagter äußerer Seitenwandschicht wünschenswerterweise 25 bis 35 ThK Carbon Black und wird daher als relativ elektrisch nichtleitend angesehen.
In der Praxis enthalten die Kautschukzusammensetzungen besagten Laufstreifenunterteilschicht-Bauteils und besagten radial einwärts positionierten Gummibauteils wünschenswerterweise 50 bis 75 ThK Carbon Black, solange die Kautschukzusammensetzungen besagter äußerer Seitenwandschicht, besagten inneren Gummistreifens, besagter Laufstreifenunterteilschicht und besagten radial einwärts positionierten Gummibauteils besagte spezifische elektrische Volumenwiderstandswerte aufweisen.
In der Praxis enthält besagte Kautschukzusammensetzung besagten inneren Gummistreifens wünschenswerterweise 70 bis 90 ThK herkömmlichen Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks oder 25 bis 40 ThK elektrisch leitenden Carbon Blacks oder eine Kombination herkömmlicher und elektrisch leitender Carbon Blacks oder ein Gemisch aus "herkömmlichem Carbon Black" mit "elektrisch leitendem Carbon Black", solange die Kautschukzusammensetzung einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm hat.
Repräsentative Beispiele von Carbon Blacks, die als elektrisch leitend und daher als geeignet für den besagten inneren Gummistreifen angesehen werden, sind beispielsweise N472 mit einem Iodwert von 270 m²/g, einem Stickstoffoberflächengebiet (BET) von 254 m²/g und einem DBP(Dibutylphthalat)-Wert von 178 ml/100g, als XC-7A^TM von der Cabot Corporation; Corax XE-2^TM von der Degussa AG, das laut Angaben einen BET-Wert von 560 m²/g und einen DBP-Wert von 400 ml/100g hat; 23MM^TM von der 3M-Company, das laut Angaben einen BET-Wert von 558 m²/g und einen DBP-Wert von 300 ml/100g hat; Ketjen EC600J^TM und Ketjen EC300J^TM von der AKZO Company, die laut Angaben einen BET-Wert von 1040 beziehungsweise 800 m²/g und einen DBP-Wert von 550 beziehungsweise 360 ml/100g hat.
Daher wird für solche laut Angaben elektrisch leitende Carbon Blacks hierin erwogen, dass ein BET-Stickstoffwert innerhalb eines Bereichs von 250 bis 1050 m²/g liegen kann und ein DBP-Wert innerhalb eines Bereichs von 175 bis 560 ml/100g liegen kann.
Es versteht sich, dass der DBP-Wert durch das ASTM-Verfahren D2414 ermittelt werden kann und der BET-Stickstoffwert durch ein im Journal of the American Chemical Society, Band 60, Seiten 304-306 (1930) beschriebenes Verfahren geeignet ermittelt werden kann.
Es ist zu würdigen, dass die vorgenannten BET-Werte und DBP-Werte der angegebenen elektrisch leitenden Carbon Blacks sich erheblich von den BET- und DBP-Werten konventionellerer Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks unterscheiden.
Konventionelle Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks können nämlich beispielsweise in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seite 417, gemäß ihrer ASTM-bezeichneten "N"-Nummer aufgeführte Carbon Blacks mit zugehörigen Iodwerten und DBP-Werten sein. Die BET-Werte werden als gleichartig, und im Wesentlichen dieselben wie, entsprechende BET-Werte für die Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks verstanden. Beispielsweise versteht es sich, dass für das Carbon Black N330 sowohl sein Iodwert als auch BET-Wert etwa 82 ml/g betragen. Für solche Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks, entnommen von Seite 417 von The Vanderbilt Rubber Handbook, verschieden von besagtem N472-Carbon Black, belaufen angegebene Iodwerte sich von 20 bis auf 205 m²/g, wobei entsprechende vermeldete DBP-Werte sich auf 62 bis 150 ml/100g belaufen.
Dementsprechend ist es leicht ersichtlich, dass die aufgeführten elektrisch leitenden Carbon Blacks sich erheblich von konventionelleren Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks, verschieden von besagtem N472, unterscheiden, insofern BET-Werte und DBP-Werte betroffen sind, nämlich BET-Werte in einem Bereich von 250 bis 1050 gegenüber etwa 20 bis etwa 205 ml/g (unter Annahme dessen, dass die BET-Werte im Wesentlichen dieselben sind wie die entsprechenden Iodwerte), und DBP-Werte in einem Bereich von 175 bis 560 gegenüber 62 bis 150 ml/100g für konventionellere Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks.
In der Praxis ist das üblicherweise eingesetzte amorphe Silika für die jeweiligen Kautschukzusammensetzungen normalerweise ein ausgefälltes Silika, obwohl das Silika ein pyrogenes Silika sein kann, welche alle den Fachleuten in solcher Technik geläufig sind.
Die ausgefällten Silikas liegen in einer Form von Aggregaten davon vor, die beispielsweise durch die Säuerung eines löslichen Silikats, z.B. Natriumsilikat, oder eine Copräzipitation eines Silikats und eines Aluminats unter Einschluss eines geeigneten Elektrolyten, um die Bildung von Silikaaggregaten zu fördern, erhalten werden können.
Das BET-Oberflächengebiet des Silikas, gemessen unter Verwendung von Stickstoffgas, kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 50 bis etwa 300, alternativ etwa 120 bis etwa 200, Quadratmetern pro Gramm vorliegen.
Das Silika kann auch einen Dibutylphthalat(DBP)-Absorptionswert in einem Bereich von 100 bis 400 und üblicher von 150 bis 300 cm³/100g aufweisen.
Verschiedene kommerziell erhältliche Silikas können zur Verwendung in dieser Erfindung in Betracht gezogen werden, wie beispielsweise, hier nur als Beispiel und ohne Einschränkung aufgeführt, von PPG Industries unter dem Markennamen Hi-Sil kommerziell erhältliche Silikas mit den Bezeichnungen 210, 243 usw.; von Rhodia erhältliche Silikas mit solchen wie beispielsweise Zeosil 1165MP^TM und Zeosil 165GR^TM, und von der Degussa AG erhältliche Silikas mit den Bezeichnungen VN2^TM und VN3^TM, 3770 GR^TM und von Huber solche wie beispielsweise Zeopol 8745^TM.
Die Silikaverstärkung wird konventionell mit einem Kopplungsmittel verwendet, das auch beim Koppeln des Silikas an das bzw. die dienbasierte(n) Elastomer(e) hilft, durch Reaktion beispielsweise eines in dem Kopplungsmittel enthaltenen Alkoxysilananteils mit an der Oberfläche des Silikas enthaltenen Hydroxylgruppen (z.B. Silanolgruppen) und durch Wechselwirkung eines anderen Anteils des Kopplungsmittels mit dem bzw. den dienbasierten Elastomer(en).
Verbindungen oder Materialien, die in der Lage sind, mit dem Silika und dem Kautschukelastomermolekül auf eine Weise zu reagieren, dass das Silika veranlasst wird, einen Verstärkungseffekt auf den Kautschuk zu haben, sind den Fachleuten in solcher Technik oft generell als Kopplungsmittel oder Koppler bekannt. Solche Kopplungsmittel können beispielsweise mit den Silikapartikeln vorgemischt oder vorreagiert werden oder der Gummimischung während der Kautschuk-Silika-Verarbeitungs- oder -Mischstufe zugesetzt werden. Wenn das Kopplungsmittel der Gummimischung während einer Kautschukmischstufe getrennt von dem Silika zugesetzt wird, wird erwogen, dass das Kopplungsmittel sich dann in situ innerhalb des Elastomerwirts mit dem Silika kombiniert.
Insbesondere, wie hierin vorangehend erörtert, können solche Kopplungsmittel beispielsweise aus einem Silan zusammengesetzt sein, das eine bestandteilbildende Komponente oder Anteil (z.B. einen Alkoxysilan-Teil) aufweist, die bzw. der in der Lage ist, mit dem Silika (z.B. Hydroxylgruppen an der Oberfläche des Silika) zu reagieren, und auch eine bestandteilbildende Komponente, oder Anteil, die bzw. der in der Lage ist, mit dem Kautschuk in Wechselwirkung zu treten, insbesondere einem schwefelvulkanisierbaren dienbasierten Kautschuk, der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen oder Ungesättigtheit aufweist. Auf diese Weise wirkt der Koppler dann als Verbindungsbrücke zwischen dem Silika und dem dienbasierten Kautschuk und verbessert dadurch den Kautschukverstärkungsaspekt des Silikas und abgeschieferter Tonplättchen. Solche Wechselwirkung ist den Fachleuten in solcher Technik geläufig.
In einem Aspekt bildet das Silan, insbesondere ein Alkoxysilan, des Kopplungsmittels offensichtlich eine Bindung mit der Silikaoberfläche, möglicherweise durch Hydrolyse, und kombiniert sich die kautschukinteraktive Komponente des Kopplungsmittels mit dem Kautschuk selbst.
Zahlreiche Kopplungsmittel können verwendet werden, einschließlich solcher, die üblicherweise zur Verwendung beim Kombinieren von Silika und Kautschuk gelehrten, wie beispielsweise Silan(z.B. Alkoxysilan)-basierte Kopplungsmittel, die eine Polysulfidkomponente oder -struktur enthalten, wie etwa Bis-(3-alkoxysilylalkyl)polysulfid, das in erster Linie 2 bis 6 Schwefelatome in seiner Polysulfidbrücke enthält, mit einem Durchschnitt von 2 bis 4, alternativ einem Durchschnitt von 2 bis 2,6 oder einem Durchschnitt von 3,5 bis 4, bevorzugt einem Durchschnitt von 2 bis 2,6, verbindenden Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke, wie etwa beispielsweise ein Bis-(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid.
Somit ist ein in Erwägung gezogenes Kopplungsmittel ein Bis-(3-ethoxysilylpropyl)polysulfidmaterial mit 2 bis 6, mit einem Durchschnitt von beispielsweise 2 bis 2,6 verbindenden Schwefelatomen in der Polysulfidbrücke.
Jedoch kann auch, wie ebenfalls hierin vorangehend erörtert, ein Kopplungsmittel verwendet werden, das einen Alkoxysilananteil zur Reaktion mit auf dem Silika enthaltenen Hydroxylgruppen (z.B. Silanolgruppen), wenn Silika verwendet wird, und eine Mercapto-Funktionalität oder -anteil zur Wechselwirkung mit dem bzw. den dienbasierten Elastomer(en) enthält.
Repräsentativ für solches Kopplungsmittel ist beispielsweise ein Organomercapto-Alkoxysilan, wie beispielsweise Mercaptopropyltriethoxysilan. Alternativ können solche Kopplungsmittel mit einer Mercaptofunktionalität oder -anteil verwendet werden, wobei die Mercaptofunktionalität oder -anteil durch einen Anteil blockiert worden ist, der selbst labil ist und worin die blockierte Mercaptofunktionalität unter den Kautschukvulkanisationsbedingungen erhöhter Temperatur entblockiert werden kann, um die kautschukreaktive Mercaptofunktionalität zu verschaffen. Somit kann ein geeignetes Organomercapto-Alkoxysilan, wie beispielsweise Mercaptopropyltriethoxysilan, dessen Mercaptogruppe durch einen solchen Anteil blockiert ist (Organomercaptotrialkylsilan, oder Mercaptopropyltriethoxysilan mit einem blockierten Mercaptoanteil mit einem Anteil, der in der Lage ist, auf einer erhöhten Temperatur entblockiert zu werden) verwendet werden, für den dann sein Mercaptoanteil während der Vulkanisation der zugehörigen Kautschukzusammensetzung auf einer erhöhten Temperatur, wie beispielsweise einer Temperatur in einem Bereich von 140°C bis 160°C, entblockiert wird. Siehe beispielsweise US-A-6,127,468; 6,204,339; 6,414,061; 6,528,673 und 6,608,125.
Zusätzlich kann das Kopplungsmittel als ein Additiv für in situ-Reaktion mit den hydroxylgruppenhaltigen Füllstoffen verwendet werden, nämlich den teilweise abgeschieferten, eingelagerten Tonpartikeln, sowie amorphem Silika, falls verwendet, oder als ein Vor-Reaktionsmodifikator für solche Füllstoffe, und kann aus einem Alkoxysilan oder Haloalkylsilan in Kombination mit den vorgenannten Polysulfid-Organoalkoxysilanen oder Organomercaptoalkoxysilanen bestehen. Während die Alkoxysilane und Haloalkyle selbst keine Kopplungsmittel sind, können sie mit den Hydroxylgruppen des Silikas reagieren, um die Kopplungsleistung der Polysulfid-Organosilane oder Organomercaptosilane zu ergänzen.
Alternativ kann besagtes amorphes Silika als vorgeformtes Reaktionsprodukt, vor dem Einbringen in oder Vermischen mit dem bzw. den Elastomer(en), von ausgefälltem Silika, das Hydroxylgruppen an seiner Oberfläche enthält, und dem Kopplungsmittel als Co-Reaktant vorgesehen werden.
Auf solche Weise und in einem Aspekt kann beispielsweise das amorphe Silika als ein vorgeformtes Reaktionsprodukt von ausgefälltem Silika und einem Co-Reaktanten als Polysulfid-Organosilan als ein Bis(3-alkoxysilylalkyl)polysulfid, und insbesondere ein Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid mit einem Durchschnitt von 2 bis 4 verbindenden Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke vorgesehen sein.
In einem anderen Aspekt kann das amorphe Silika als ein vorgeformtes Reaktionsprodukt von ausgefälltem Silika und einem Co-Reaktanten als ein Organomercapto-Alkoxysilan oder Organomercapto-Alkoxysilan vorgesehen sein, worin dessen Mercaptofunktionalität durch einen Anteil blockiert worden ist, der in der Lage ist, während der Vulkanisation der zugehörigen Kautschukzusammensetzung auf einer erhöhten Temperatur, wie beispielsweise einer Temperatur in einem Bereich von 140°C bis 160°C, entblockiert zu werden.
In einem weiteren Aspekt kann das amorphe Silika als ein vorgeformtes Reaktionsprodukt von ausgefälltem Silika und einem Co-Reaktanten als eine Kombination besagten Bis(3-trialkoxysilylalkyl)polysulfids oder Organomercapto-Alkoxysilans mit einem Alkoxysilan oder Haloalkylsilan vorgesehen sein.
Weiter kann das amorphe Silika als ein vorgeformtes Reaktionsprodukt eines ausgefällten Silikas und eines Co-Reaktanten als eine Kombination von Alkoxysilan oder Haloalkylsilan mit einem Organomercaptoalkoxysilan vorgesehen sein, wobei dessen Mercaptofunktionalität durch einen Anteil blockiert worden ist, der in der Lage ist, während der Vulkanisation der zugehörigen Kautschukzusammensetzung auf einer erhöhten Temperatur, wie beispielsweise einer Temperatur in einem Bereich von 140°C bis 160°C, entblockiert zu werden.
In der Praxis kann besagtes Alkoxyalkylsilan beispielsweise dargestellt werden als die allgemeine Formel (I): (RO)_n-Si-R¹ _4-n (I) wobei R aus Methyl- und Ethylradikalen gewählt ist, R¹ ein Alkylradikal ist, das ein bis zwanzig Kohlenstoffatome enthält, und n ein Wert von 1 bis einschließlich 3 ist.
In der Praxis kann besagtes Haloalkylsilan beispielsweise dargestellt werden als die allgemeine Formel (II): (X)_n-Si-R¹ _4-n, (II)wobei x ein aus Chlor oder Brom gewähltes Halogen ist und R¹ ein Alkylradikal ist, das ein bis zwanzig Kohlenstoffatome enthält.
In der Praxis kann besagtes Organomercaptoalkoxysilan beispielsweise dargestellt werden als die allgemeine Formel (III): (RO)₃-Si-R²-SH, (III) wobei R aus Methyl- und Ethylradikalen gewählt ist und R² ein Alkylradikal ist, das ein bis sechs, vorzugsweise drei, Kohlenstoffatome enthält.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zeichungen sind hierbei vorgesehen als 1 und 2. 1 bildet einen Querschnitt eines Teils eines offenen kreisringförmigen Luftreifens ab und 2 bildet eine Perspektivansicht eines Querschnitts des Luftreifens ab. 1 soll eine detailliertere Zeichnung des Reifenaufbaus sein.
Die Zeichnungen
Unter Bezugnahme auf sowohl 1 als auch 2, und insbesondere 1, werden Querschnitte eines offenen kreisringförmigen Reifen 1 vorgelegt, mit zwei voneinander beabstandeten Wulstkomponenten 2, einem Gummi-Wulstschutzstreifen 3 als Teil des Gesamtwulstbereichs des Reifens, mit einer Reifenmontagefläche, die dazu gedacht ist, mit einer starren Metall-Radfelge (nicht dargestellt) in Kontakt zu kommen, auf der der Reifen zu montieren ist, um eine Reifen-Rad-Baugruppe zu bilden und dadurch einen umschlossenen, Luft enthaltenden Hohlraum zu bilden, einer umfangsgerichteten Gummilauffläche 4 mit einer Laufstreifenoberteil-/-unterteilkonstruktion, Gummiseitenwänden 5, die sich radial auswärts von besagten Bauteilen von Wulst 2 und Wulstschutzstreifen 3 zu den und anschließend an die Umfangsränder der Lauffläche 4 des Reifens 1 erstrecken, zusammen mit einer oder mehreren gewebeverstärkten Gummilagen 11, identifiziert in 2, die sich zwischen besagten Wulstkomponenten 2 erstrecken und die die Seitenwände 5 und letztendlich die umfangsgerichtete Lauffläche 4 stützen. Der Wulstschutzstreifen 3 umfasst eine Außenfläche 3A, die dazu gedacht ist, mit einer starren Metallfelge in Kontakt zu kommen.
In den Zeichnungen hat die Reifenseitenwand 5 eine äußere sichtbare Gummischicht 6 und einen in besagter Seitenwand 5 positionierten inneren Gummistreifen 7, der sich von dem Wulstschutzstreifenbauteil 3 bis zu einer und anschließend an eine Laufstreifenunterteilschicht 8 besagter Lauffläche 4 und unter Ausschluss der äußeren, freiliegenden Oberfläche der äußeren Seitenwandschicht 5, die in Juxtaposition zu wenigstens einem Teil besagter äußerer Seitenwandschicht 6 ist, erstreckt.
Für die Zeichnungen besteht die äußere Seitenwandschicht 6 aus einer Kautschukzusammensetzung mit einem relativ hohen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von wenigstens 1,0E10 Ohm-cm und haben die Kautschukzusammensetzungen des Wulstschutzstreifens 3, einschließlich der vorgenannten Reifenmontagefläche, und die Gummi-Laufstreifenunterteilschicht 8 einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E7 Ohm-cm, bevorzugt weniger als 1,0E6 Ohm-cm.
Der neue innere Gummistreifen 7 hat einen relativ niedrigen spezifischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E7 und bevorzugter weniger als 1,0E6, Ohm-cm.
Dementsprechend ist hier ersichtlich, dass der innere Gummistreifen 7 einen Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit (veringerten spezifischen elektrischen Volumenwiderstands) innerhalb der Reifenseitenwand 5 zwischen besagtem Wulstschutzstreifen 3 der Gesamt-Wulstkomponente verschafft, insbesondere einschließlich der Reifenmontagefläche und der Reifenunterteilschicht 8.
Der innere Gummistreifen 7 erstreckt sich physisch nicht bis zu der vorgenannten Reifenmontagefläche und ist daher unter Ausschluss davon und kein Teil davon, und auch nicht der äußeren sichtbaren Oberfläche 9 der Laufstreifenunterteilschicht 9, oder der Profiloberfläche 10, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen. In der Praxis wird auch bevorzugt, dass der innere Gummistreifen 7 sich physisch nicht bis zu der Laufstreifenoberteilschicht 10 erstreckt.
Wenn die Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenoberteilschicht 10 nur einen minimalen Gehalt an Carbon Black-Verstärkung enthält, wie beispielsweise eine silikareiche Kautschukzusammensetzung, die in erster Linie mit ausgefälltem Silika verstärkt ist, auf solche Weise, dass die Kautschukzusammensetzung der Reifenlaufstreifenoberteilschicht 10 eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit hat, dann kann ein Mittel vorgesehen sein, um den Weg elektrischer Leitfähigkeit zu der mit dem Boden in Kontakt kommenden Außenfläche 9 der Laufstreifenoberteilschicht 10 zu verlängern, wie etwa beispielsweise durch Vorsehen einer dünnen Verlängerung der elektrisch leitenden Laufstreifenunterteilschicht 8 durch die Laufstreifenoberteilschicht 10 bis zu ihrer Außenfläche 9, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, oder um einen Teil der Laufstreifenoberteilschicht 10 herum, mittels eines dünnen, Carbon Black-reichen Gummistreifens aus einer relativ elektrisch leitenden Kautschukzusammensetzung, der sich von einem Reifenbauteil benachbart zu besagter Außenfläche 9 besagter Laufstreifenoberteilschicht 10 aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit, die ein Teil besagter Laufstreifenunterteilschicht 8 ist oder damit in Kontakt ist, erstreckt.
Der Reifen 1 hat einen elektrischen Widerstand (ASTM F171-99) von weniger als 100 Megaohm (weniger als 1 × 106 Ohm) zwischen seiner Gummi-Reifenmontagefläche in seinem Wulstbereich und seiner Gummi-Laufflächenprofiloberfläche.
Es wird hierin vorausgesehen, dass der vorgenannte Carbon Black-Gehalt besagter äußerer Seitenwandschicht verursacht, dass die äußere Seitenwandschicht eine erheblich verringerte elektrische Leitfähigkeit relativ zu besagten Reifenwulst-, Wulstschutzstreifen- und Laufflächenbauteilen hat. Es wird daher hierin vorausgesehen, dass die Positionierung besagten Gummistreifens innerhalb der Reifenseitenwand, beabstandet von der Außenfläche der äußeren Seitenwandschicht, einen Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit (verringerten spezifischen elektrischen Volumenwiderstands) zwischen besagten Wulstschutzstreifen- und Laufflächengürtellagen- und/oder Laufstreifenunterteilschichtbauteilen und letztendlich, durch zugehörige elektrisch leitende Gummibauteile, besagter Reifenmontagefläche und Laufstreifenprofiloberfläche verschafft.
Wie hierin vorangehend erläutert, sind verschiedene partikelförmige Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks, die konventionell zur Verstärkung verschiedener Reifenbauteilkautschukzusammensetzungen verwendet werden, in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seiten 414 bis 417, angegeben.
Ein signifikanter Aspekt dieser Erfindung ist die Verschaffung eines Wegs erhöhter elektrischer Leitfähigkeit innerlich innerhalb der Seitenwand, die eine äußere Schicht aus Kautschukzusammensetzung von verringerter elektrischer Leitfähigkeit enthält.
Dies wird hier als signifikant erachtet, solchen inneren Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit zwischen dem Reifen-Wulstschutzstreifen und der Reifenlaufstreifenunterteilschicht vorzusehen, um bei der Verringerung von innerhalb des Reifens aufgebauter statischer Elektrizität zu helfen.
Von den Fachleuten wird leicht verstanden, dass die Kautschukzusammensetzungen der jeweiligen Bauteile des Reifens durch allgemein in der Kautschukmischtechnik bekannte Verfahren gemischt würden, wie etwa Mischen der verschiedenen schwefelvulkanisierbaren bestandteilbildenden Kautschuke mit verschiedenen üblicherweise verwendeten Additivmaterialien, wie beispielsweise Aushärtehilfsmitteln, wie etwa Schwefel, Aktivatoren, Hemmmitteln und Beschleunigern, Verarbeitungszusätzen, wie etwa Ölen, Harzen einschließlich klebrigmachender Harze, Silikas, und Weichmachern, Füllstoffen, Pigmenten, Fettsäure, Zinkoxid, Wachsen, Antioxidantien und Ozonschutzmitteln und Verstärkungsmaterialien, wie beispielsweise das hierin vorangehend erörterte Carbon Black und Silika. Wie den Fachleuten in der Technik bekannt ist, werden die oben erwähnten Additive, abhängig von der beabsichtigten Verwendung des schwefelvulkanisierbaren und schwefelvulkanisierten Materials (Kautschuke), ausgewählt und üblicherweise in konventionellen Mengen verwendet.
Der Reifen kann mittels verschiedener Verfahren, die den Fachleuten in solcher Technik leicht einleuchten werden, gebaut, geformt, mit einem Formwerkzeug geformt und vulkanisiert werden.
Das nachfolgende Beispiel ist zur weiteren Illustration eines Teils der Erfindung vorgesehen. Die Anteile und Prozentsätze sind gewichtsbezogen, wenn nicht anderweitig angedeutet.
BEISPIEL I
Eine Gummiprobe, hierin als Probe A bezeichnet, wird als eine Kautschukzusammensetzung vorgesehen, die repräsentativ für den inneren Gummistreifen dieser Erfindung ist.
Die verschiedenen Inhaltsstoffe für Proben A sind in der nachfolgenden Tabelle 1 beispielhaft dargestellt. Die Inhaltsstoffe wurden in einem Innengummimischer als erster nicht-produktiver Schritt gemischt, unter Ausschluss von Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger, für etwa 4,5 Minuten bis auf eine Temperatur von etwa 160°C, aus dem Mischer gestürzt, aus einem offenen Walzwerk als Platten ausgerollt und unter 40°C abkühlen gelassen und dann in einem produktiven Mischschritt, in dem Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und Zinkoxid zugesetzt werden, für etwa 2,2 Minuten bis auf eine Temperatur von etwa 110°C gemischt. Tabelle 1

¹ N472, eine ASTM-Bezeichnung, ist ein relativ elektrisch leitendes Carbon Black, das laut Angaben einen Iodwert von etwa 270 m²/g, ein Stickstoffoberflächengebiet (BET) von etwa 254 m²/g und einen DBP (Dibutylphthalat)-Wert von etwa 178 ml/100 g hat, als XC-72^TM von der Cabot Corporation

BEISPIEL II
Die hergestellte Kautschukzusammensetzung (Probe A) wurde auf ihre physikalischen Eigenschaften ausgewertet, wie in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt. Die Kautschukzusammensetzung von Probe A wurde etwa 11 Minuten lang auf einer Temperatur von etwa 170°C vulkanisiert. Tabelle 2

¹ Daten erhalten gemäß Automatisiertem Testsysteminstrument (in der Tabelle als "ATS" bezeichnet) der Instron Corporation, das eine Anzahl von Tests in einem System oder Instrument integriert.

Die zugehörige Kautschukzusammensetzung für eine äußere Seitenwandschicht mit verringertem Carbon Black-Gehalt, wodurch eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit hervorgerufen wurde, wie durch einen relativ hohen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand dargestellt (ASTM D2157-98), war 2,34E12. Die Kautschukzusammensetzung bestand aus natürlichem cis-1,4-Polyisoprenkautschuk und cis-1,4-Polybutadienkautschuk, der 27,5 ThK herkömmlichen N550-Carbon Blacks enthielt.
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Kautschukzusammensetzung des dünnen Gummistreifens einen spezifischen elektrischen Widerstand hatte, angegeben als 7,25E5 Ohm-cm im Vergleich zu einem erheblich höheren spezifischen elektrischen Volumenwiderstand der Kautschukzusammensetzung für die zugehörige äußere Gummi-Seitenwandschicht von 2,34E12, was ein erheblicher Unterschied von etwa sieben Größenordnungen ist.
Es wird daher hierin erwogen, dass ein Streifen aus der Kautschukzusammensetzung von Probe A, beispielsweise ein Streifen mit einer Dicke von etwa 0,025 Zoll (etwa 0,064 cm) und Breite von etwa 2,5 cm einen inneren Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit in einer Reifenseitenwand verschaffen kann, welche eine Außenschicht mit relativ niedriger elektrischer Leitfähigkeit hat, wobei sowohl der innere Gummistreifen als auch die äußere Seitenwandschicht sich von einem Reifenwulstschutzstreifen radial auswärts zu einer Reifenlaufstreifenunterlagenschicht einer Lauffläche von Laufstreifenoberteil-/-unterteilkonstruktion erstrecken und wobei beide besagten Kautschukzusammensetzungen von Wulstschutzstreifen sowie Laufstreifenunterteil eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit relativ zu besagter äußerer Seitenwandschicht haben.
Luftreifen wurden unter Verwendung solch eines relativ elektrisch leitenden Gummistreifens hergestellt, der in der Reifenseitenwand einwärts von der relativ elektrisch nichtleitenden äußeren Seitenwandgummischicht und zwischen einer Reifenmontagefläche eines elektrisch leitenden Reifenbauteils in dem Wulstbereich des Reifens und einem relativ elektrisch leitenden Gummi einer unter der Reifenlauffläche liegenden Gürtellage positioniert ist, wie in 1 illustriert. Der Reifen wurde auf elektrischen Widerstand (ASTM F1971-99) zwischen seiner Montagefläche und seiner Laufstreifenprofiloberfläche getestet, wobei dieser erheblich weniger betrug als das wünschenswerte Maximum von 100 Megaohm elektrischen Widerstands.

Claims

- Ein Kautschuk-Luftreifen mit einer Seitenwand (5), welche eine äußere sichtbare Schicht (6) aus einer Kautschukzusammensetzung mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit umfasst; wobei besagte Reifenseitenwand (5) einen inneren Gummistreifen (7) mit relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit enthält; wobei besagter Gummistreifen (7) unter Ausschluss der Außenfläche besagter sichtbarer äußerer Seitenwandschicht (6) ist, wobei (A) besagter Gummistreifen (7) und besagte äußere Seitenwandschicht (6) individuell mit wenigstens einem radial einwärts positionierten Reifenbauteil (3) in Verbindung stehen, das dazu eingerichtet ist, mit einer Metall-Radfelge in Kontakt zu kommen, um eine Reifen-Rad-Baugruppe zu bilden, wobei besagtes radial einwärts positioniertes Reifenbauteil (3) aus einer Carbon Blackreichen Kautschukzusammensetzung zusammengesetzt ist, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit hat, wobei besagter Gummistreifen (7) unter Ausschluss der Außenfläche besagten radial einwärts positionierten Reifenbauteils (3) ist und wobei besagter Gummistreifen (7) dadurch nicht dazu eingerichtet ist, mit besagter Metallfelge in Kontakt zu kommen, und (B) besagter Gummistreifen (7) sich radial auswärts von besagtem radial einwärts positionierten Reifenbauteil (3) innerhalb besagter Reifenseitenwand (5) zu einer Gummi-Laufstreifenunterteilschicht (8) einer Gummilauffläche (4) von Laufstreifenoberteil-/-unterteilkonstruktion erstreckt und daran anschließt, wobei besagtes Laufstreifenoberteil eine äußere Gummischicht ist, die eine Außenfläche (10) aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, und besagtes Gummi-Laufstreifenunterteil (8) unter besagter Laufstreifenoberteilschicht liegt und nicht dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, wobei besagte Gummi-Laufstreifenunterlagenschicht (8) aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung besteht, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit hat, wobei besagter Gummistreifen (7) unter Ausschluss der Außenfläche (10) besagter Laufstreifenoberteilschicht, die dazu eingerichtet ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, ist und wobei besagter Gummistreifen (7) dadurch nicht dazu eingerichtet ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen; und wobei besagter innerer Gummistreifen (7) einen Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit und dadurch geringsten elektrischen Widerstands zwischen besagtem radial einwärts positionierten Reifenbauteil (3) und besagter Gummi-Laufstreifenunterteilschicht (8) verschafft.
Der Reifen von Anspruch 1, wobei besagte äußere Seitenwandschicht (6) einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von wenigstens 1,0E10 Ohm-cm hat; wobei besagter innerer Gummistreifen (7), besagter Laufstreifenoberteil-Gummistreifen und besagtes radial einwärts positioniertes Reifenbauteil (3) einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm haben.
Der Reifen von Anspruch 1 oder 2, wobei besagter innerer Gummistreifen (7) innerhalb besagter Seitenwand (5) positioniert ist und in Juxtaposition zu wenigstens einem Teil besagter äußerer Seitenwandschicht (6) ist, unter Ausschluss der Außenfläche (10) der Reifenlauffläche ist, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, und unter Ausschluss einer Außenfläche besagten axial einwärts positionierten elektrisch leitenden Gummi-Reifenbauteils ist, das dazu gedacht ist, mit einer Metallfelge einer Reifen-Rad-Baugruppe in Kontakt zu kommen.
Der Reifen von einem der vorgenannten Ansprüche, wobei besagtes radial einwärts positioniertes Reifenbauteil (3) ein relativ elektrisch leitender Gummi-Reifenwulstschutzstreifen ist.
Der Reifen von einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Kautschukzusammensetzung besagter äußerer Seitenwandschicht Carbon Black von 25 bis 35 ThK enthält, wobei besagte Kautschukzusammensetzung besagten inneren Gummistreifens 70 bis 90 ThK herkömmlichen Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks oder 25 bis 40 ThK elektrisch leitenden Carbon Blacks oder herkömmlichen Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks und elektrisch leitenden Carbon Blacks enthält und die Kautschukzusammensetzung besagten Laufstreifenunterteilschicht-Bauteils 50 bis 75 ThK Carbon Black enthält.
Der Reifen von einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die äußere Laufstreifenoberteilschicht besagter Reifenlauffläche (4) aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit besteht.
Der Reifen von einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 5, wobei besagte äußere Laufstreifenoberteilschicht aus einer Kautschukzusammensetzung besteht, die einen minimalen Carbon Black-Gehalt in einem Bereich von null bis 20 ThK hat und eine niedrige elektrische Leitfähigkeit hat; wobei ein Mittel vorgesehen ist für einen Weg erhöhter elektrischer Leitfähigkeit, der sich von besagter Carbon Black-reicher Laufstreifen unterteilschicht (8) zu der Außenfläche (10) der Laufstreifenoberteilschicht, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, erstreckt.
Der Reifen von Anspruch 7, wobei besagtes Mittel durch einen dünnen Gummistreifen aus einer Kautschukzusammensetzung verschafft wird, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält und einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von weniger als 1,0E6 Ohm-cm hat, wobei besagter dünner Gummistreifen besagten Mittels sich von besagter Gummi-Laufstreifenunterteilschicht (8) durch besagte äußere Laufstreifenoberteilschicht (9) zu deren äußerer, mit dem Boden in Kontakt kommenden Oberfläche erstreckt.
Der Reifen von Anspruch 7 oder 8, wobei besagtes Mittel durch einen dünnen Gummistreifen aus einer Kautschukzusammensetzung verschafft wird, welche wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält, wobei besagter dünner Gummistreifen besagten Mittels sich von einem Gummibauteil des Reifens aus einer Kautschukzusammensetzung, die wenigstens 50 ThK Carbon Black enthält, über wenigstens einen Teil der Profiloberfläche (10) besagter äußerer Laufstreifenoberteilschicht erstreckt und wobei besagtes Gummibauteil ein Teil besagter Gummi-Laufstreifenunterteilschicht (8) ist oder mit diesem in Kontakt kommt.
Der Reifen von einem der vorgenannten Ansprüche, wobei besagter innerer Gummistreifen (7) aus natürlichem cis-1,4-Polyisoprenkautschuk und 25 bis 40 ThK elektrisch leitenden Carbon Blacks mit einem DBP-Wert in einem Bereich von 175 bis 560 ml/100g und einem BET-Stickstoffoberflächengebietswert in einem Bereich von 250 bis 1050 m²/g besteht.