DE602004006432T2

DE602004006432T2 - Lauffläche mit durch ein spezifisches gemisch bedeckten profilelementen

Info

Publication number: DE602004006432T2
Application number: DE602004006432T
Authority: DE
Inventors: Robert Chassagnon; Didier Vasseur
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2024-10-30
Also published as: JP2007509804A; DE602004006432D1; CN1898095A; US7987881B2; WO2005044593A1; JP4685791B2; EP1682361A1; EP1682361B1; ATE361846T1; CN100532136C; US20070062623A1

Description

Die Erfindung betrifft Luftreifen und vor allem den Laufstreifen derartiger Luftreifen.
Es ist bekannt, den Laufstreifen eines Luftreifens mit einem Profil zu versehen, das aus Profilelementen gebildet wird, die voneinander durch Vertiefungen getrennt sind (Rillen mit einer mittleren Breite von 2,5 mm oder darüber und/oder Einschnitte mit einer mittleren Breite von weniger als 2,5 mm), wobei dieses Vertiefungen beispielsweise durch einen Pressverfahren erhalten werden, um zufriedenstellende Eigenschaften im Rollbetrieb zu erhalten, insbesondere auf nasser Fahrbahn. Die so gebildeten Profilelemente weisen eine Kontaktfläche, die dafür vorgesehen ist, im Rollbetrieb mit der Straße im Kontakt zu stehen, und Seitenflächen auf, die außerdem die Vertiefungen begrenzen; die Schnittlinie jeder Seitenfläche mit der Kontaktfläche bildet eine Kante, die den Kontakt des Luftreifen mit der Fahrbahn, insbesondere wenn diese nass ist, erleichtert. Allgemeiner wird eine Kante als die geometrische Kontaktgrenze zwischen einem Profilelement und dem Boden im Rollbetrieb definiert.
Bei den Profilelementen werden Elemente, die nicht über den gesamten Umfang des Luftreifens reichen (Profilblöcke), und Elemente, die über den gesamten Umfang des Reifens reichen (Profilrippen), unterschieden. Außerdem können die Profilelemente einen oder mehrere Einschnitte aufweisen, um zusätzliche Kanten zu bilden, wobei jeder Einschnitt gegebenenfalls bis hin zu mindestens einer Seitenfläche des Profilelements reichen kann. Definitionsgemäß ist ein Einschnitt der Zwischenraum, der von zwei einander gegenüberliegenden Hauptflächen begrenzt wird, die zueinander einen Abstand von weniger als 2,5 mm aufweisen.
Es ist bekannt, dass die Beschaffenheit der Kautschukmischung selbst (die auch als Kautschukzusammensetzung bezeichnet wird), aus der der Laufstreifen zusammengesetzt ist, eine große Rolle spielt, wenn die Haftung von Luftreifen auf einer feuchten Fahrbahn verbessert werden soll. So ermöglicht es ein Laufstreifen eines Luftreifens aus einer Kautschukmischung, die eine bessere Haftung auf nassem Untergrund hat, verbesserte Rolleigenschaften unter den Bedingungen eines nassem Untergrunds zu erzielen. Parallel zu dieser Verbesserung der Hafteigenschaften auf nassem Untergrund kommt es jedoch nach allgemeiner Regel zu einer Verschlechterung der Verschleißeigenschaften auf trockener Straße, was sich in einer verringerten Lebensdauer durch Verschleiß äußert und einen häufigeren Wechsel der Luftreifen an einem Fahrzeug erforderlich macht.
Aus dem Dokument EP 1 228 898 ist bekannt, einen Laufstreifen aus einer schwarz gefärbten Kautschukmischung zu erzeugen, der mindestens in den Rillen eine nicht schwarz gefärbte Mischung enthält, die keinen Ruß enthält.
Demzufolge gibt es einen Bedarf an einem Luftreifen, dessen Laufstreifen gute Eigenschaften hinsichtlich der Lebensdauer bei Verschleiß hat und gleichzeitig das Haftvermögen auf nassem Untergrund deutlich verbessert.
Um dieses Ziel zu erreichen wird ein Laufstreifen aus Kautschuk vorgeschlagen, der umfasst:

– eine Vielzahl von Reliefelementen (Rippen und/oder Blöcke), die mindestens eine Seitenfläche und eine Kontaktfläche umfassen, die dafür vorgesehen ist, im Rollbetrieb eines Luftreifens, der mit diesem Laufstreifen ausgerüstet ist, über eine Kontaktoberfläche mit der Fahrbahn im Kontakt zu stehen, wobei die Begrenzung der Kontaktoberfläche der Kontaktfläche mit dem Untergrund mindestens eine Kante bildet,
– eine Vielzahl von Vertiefungen mit der Form von Rillen und/oder Einschnitten, wobei die Vertiefungen durch einander gegenüberliegende Seitenflächen begrenzt sind,
– wobei jedes Profilelement hauptsächlich aus mindestens einer ersten Kautschukmischung (die als "Basismischung" bezeichnet wird) erzeugt wird,

_12-22

Die Überzugsmischung enthält als Weichmacher vorzugsweise eine Verbindung vom Typ der Ester einer ungesättigten C_12-22-Fettsäure in einem Mengenanteil, der beispielsweise im Bereich von 5 bis 80 pce, vor allem im Bereich von 10 bis 50 pce, liegt, in Abhängigkeit von der betreffenden speziellen Überzugsmischung, insbesondere in Abhängigkeit von der Menge an anorganischem Füllstoff. Es wurde festgestellt, dass es diese Kombination ermöglicht, gute Eigenschaften hinsichtlich des Haftvermögens im Rollbetrieb auf feuchten Untergrund mit einem Luftreifen zu erzielen, der mit einem erfindungsgemäßen Laufstreifen ausgestattet ist.
Die Kautschukzusammensetzung, die die Überzugsmischung bildet, weist das Merkmal auf, dass sie einen Butylkautschuk enthält. Unter Butylkautschuk werden in bekannter Weise die Copolymere aus Isobutylen und Isopren (Abk. IIR) sowie die halogenierten, insbesondere chlorierten oder bromierten Ausführungsformen dieses Copolymertyps verstanden.
Es wurde die überraschende Feststellung gemacht, dass das Vorhandensein eines Butylkautschuks in der Überzugsmischung auf den Flächen, die die Vertiefungen begrenzen (d. h. auf den Seitenflächen von einem oder mehreren Reliefelementen des Laufstreifens) zu einer sehr deutlichen Erhöhung des Gesamthaftvermögens eines Laufstreifens auf einer nassen Straße führt, ohne dass dadurch die Verschleißfestigkeit des Laufstreifens merklich verschlechtert wird, die im Wesentlichen durch die Basismischung gewährleistet wird.
Aus diesem Grund enthält die Überzugsmischung mehr als 15 pce (Gewichtsteile pro 100 Teile Elastomer) und noch bevorzugter mehr als 30 pce Butylkautschuk. Der Butylkautschuk kann das überwiegende Dienelastomer der Überzugsmischung bilden, er kann beispielsweise in einem Mengenanteil von 50 bis 100 pce vorhanden sein. Der Fachmann vermag diesen Mengenanteil des Butylkautschuks im Lichte der vorliegenden Beschreibung in Abhängigkeit von der speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform und insbesondere in Abhängigkeit vom betrachteten Luftreifentyp einstellen.
Die Kautschukzusammensetzung, die die Überzugsmischung bildet, kann neben dem Butylkautschuk ein weiteres Dienelastomer enthalten, wie es im Folgenden für die Basismischung definiert wird.
Unter "Dien"-Elastomer (oder "Dien"-Kautschuk) wird in bekannter Weise ein Elastomer verstanden, das mindestens teilweise (d. h. ein Homopolymer oder ein Copolymer) von Dienmonomeren (Monomere, die zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die konjugiert oder nicht konjugiert sind, tragen) abstammt. Diese Dienelastomere können in zwei Kategorien eingeteilt werden, in "im Wesentlichen ungesättigte" und "im Wesentlichen gesättigte" Elastomere.
Unter "im Wesentlichen ungesättigt" wird im Allgemeinen ein Dienelastomer verstanden, das mindestens teilweise von konjugierten Dienmonomeren stammt, das einen Anteil an Motiven oder Einheiten mit Dienherkunft (konjugierte Diene) aufweist, der größer als 15 % (Mol-%) ist. Somit fallen beispielsweise die Butylkautschuke oder die Copolymere aus Dienen und α-Olefinen vom EPDM-Typ nicht unter die vorherige Definition und können als "im Wesentlichen gesättigte Dienelastomere" eingestuft werden (geringer oder sehr geringer Gehalt an Einheiten mit Dienherkunft, der immer unter 15 % liegt). In der Kategorie der "im Wesentlichen ungesättigten" Dienelastomere wird vor allem unter "stark ungesättigtem" Dienelastomer ein Dienelastomer verstanden, das einen Gehalt an Einheiten mit Dienherkunft (konjugierte Diene) hat, der größer als 50 % ist.
Unter Berücksichtigung dieser Definitionen wird unter Dienelastomer, das in der Basismischung eingesetzt werden kann (und gegebenenfalls in der Überzugsmischung zusätzlich zum Butylkautschuk) ganz besonders verstanden:

(a) jedes Homopolymer, das durch die Polymerisation eines konjugierten Dienmonomers, das 4 bis 12 Kohlenstoffatome aufweist, erhalten wird;
(b) jedes Copolymer, das durch die Copolymerisation eines oder mehrerer konjugierter Diene untereinander oder mit einer oder mehreren aromatischen Vinylverbindungen, die 8 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen, erhalten wird;
(c) ein ternäres Copolymer, das durch die Copolymerisation von Ethylen, eines α-Olefins, das 3 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist, mit einem nicht konjugierten Dienmonomer, das 6 bis 12 Kohlenstoffatome aufweist, erhalten wird, wie beispielsweise die Elastomere, die aus Ethylen, Propylen mit einem nicht konjugierten Dienmonomer vom oben angegebenen Typ, wie insbesondere 1,4-Hexadien, Ethylidennorbornen, Dicyclopentadien, erhalten werden.

Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das von Butylkautschuk verschiedene Dienelastomer unter den Polybutadienen (BR), den Polyisoprenen (IR), Naturkautschuk (NR), den Butadiencopolymeren, den Isoprencopolymeren und den Gemischen dieser Elastomere ausgewählt. Derartige Copolymere werden noch bevorzugter unter den Butadien-Styrol-Copolymeren (SBR), den Isopren-Butadien-Copolymeren (BIR), den Isopren-Styrol-Copolymeren (SIR) und den Isopren-Butadien-Styrol-Copolymeren (SBIR) ausgewählt.
Wenn der Laufstreifen beispielsweise für einen Luftreifen für einen Personenwagen vorgesehen ist, ist das Dienelastomer der Basismischung vor allem überwiegend (das heißt zu mehr als 50 pce) ein SBR, unabhängig davon, ob es sich um einen SBR, der durch Emulsionspolymerisation ("ESBR") hergestellt wurde, oder einen SBR, der durch Lösungspolymerisation ("SSBR") hergestellt wurde, oder einen SBR-BR-, einen SBR/NR- (oder SBR/IR-) oder auch einen BR/NR-Verschnitt (Mischung) (oder BR/IR-Verschnitt) handelt. Im Fall eines SBR-Elastomers wird insbesondere ein SBR verwendet, der einen Styrolgehalt, der im Bereich von 20 bis 30 Gew.-% liegt, einen Gehalt an Vinylbindungen im Butadienteil, der im Bereich von 15 bis 65 Gew.-%, einen Gehalt an trans-1,4-Bindungen, der im Bereich von 15 bis 75 % liegt, und eine Tg (Glasübergangstemperatur, gemessen gemäß ASTM D3418-82), die im Bereich von -20 bis -55 °C liegt, aufweist; ein derartiger SBR kann vorteilhaft im Gemisch mit einem BR verwendet werden, der vorzugsweise mehr als 90 % cis-1,4-Bindungen aufweist.
Nach einer weiteren bevorzugten besonderen Ausführungsform ist das von Butylkautschuk verschiedene Dienelastomer überwiegend (zu mehr als 50 pce) ein Isoprenelastomer, insbesondere wenn der erfindungsgemäße Laufstreifen für einen Luftreifen für ein industrielles Fahrzeug, wie einen Lastwagen, vorgesehen ist. Unter "Isoprenelastomer" wird in bekannter Weise ein Isoprenhomopolymer oder ein Isoprencopolymer verstanden, anders ausgedrückt ein Dienelastomer, das unter Naturkautschuk (NR), den synthetischen Polyisoprenen (IR), den verschiedenen Isoprencopolymeren und den Gemischen dieser Elastomere ausgewählt wird. Von den Isoprencopolymeren werden ganz besonders die Isopren-Styrol-Copolymere (SIR), die Isopren-Butadien-Copolymere (BIR) und die Isopren-Butadien-Styrol-Copolymere (SBIR) verstanden. Bei dieses Isoprenelastomer handelt es sich vor allem insbesondere um Naturkautschuk oder ein synthetisches cis-1,4-Polyisopren; von diesen synthetischen Polyisoprenen werden vorzugsweise die Polyisoprene verwenden, die einen Gehalt (Mol-%) an cis-1,4-Bindungen von mehr als 90 %, noch bevorzugter von mehr als 98 %, aufweisen.
Die Basismischung selbst kann selbstverständlich auch einen im Unterschuss vorhandenen Anteil an Butylkautschuk aufweisen. Die Basismischung enthält jedoch vorzugsweise keinen Butylkautschuk.
Die Basismischung und die Überzugsmischung enthalten zum anderen einen verstärkenden Füllstoff, beispielsweise Ruß, oder einen verstärkenden anorganischen Füllstoff, der dann mit einem Kupplungs mittel kombiniert wird, wobei der Gesamtgehalt an verstärkendem Füllstoff beispielsweise im Bereich von 30 bis 150 pce und vorzugsweise 40 bis 130 pce liegt.
Als Ruße sind alle Ruße geeignet, insbesondere die Ruße vom Typ HAF, ISAF und SAF, die der Fachmann kennt und die üblicherweise in den Laufstreifen von Luftreifen verwendet werden, beispielsweise die Ruße aus den Reihen (ASTM-Qualitäten) 100, 200 oder 300, die typischerweise in den Laufstreifen dieser Luftreifen verwendet werden (zum Beispiel N115, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375).
Nach einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält sowohl die Basismischung als auch die Überzugsmischung einen anorganischen Füllstoff als verstärkenden Füllstoff sowie ein Kupplungsmittel, das in bekannter Weise die Verbindung oder Kupplung zwischen dem anorganischen Füllstoff und dem Elastomer gewährleistet. Dieser verstärkende anorganische Füllstoff ist vorzugsweise überwiegend enthalten, das heißt er macht in den beiden Mischungstypen mehr als 50 Gew.-% des insgesamt verwendeten verstärkenden Füllstoffs aus.
Unter "verstärkendem anorganischem Füllstoff" ist hier in bekannter Weise jeder anorganische oder mineralische Füllstoff zu verstehen unabhängig von seiner Farbe und seiner Herkunft (natürliche oder synthetische Herkunft), der auch als "weißer" Füllstoff oder manchmal "heller" Füllstoff bezeichnet wird im Gegensatz zu Ruß, der allein ohne ein anderes Mittel als ein intermediäres Kupplungsmittel imstande ist, eine Kautschukzusammensetzung zu verstärken, die für die Herstellung eines Laufstreifens von Luftreifen vorgesehen ist, der anders ausgedrückt dazu befähigt ist, einen herkömmlichen Ruß mit Luftreifenqualität für Laufstreifen hinsichtlich seiner Verstärkungsfunktion zu ersetzen; ein derartiger Füllstoff ist im Allgemeinen in bekannter Weise durch das Vorhandensein von Hydroxygruppen (-OH) auf seiner Oberfläche gekennzeichnet.
Der verstärkende anorganische Füllstoff ist vorzugsweise ein Füllstoff vom Kieselsäuretyp, wie zum Beispiel Kieselsäure (SiO₂), oder vom Aluminiumoxidtyp, wie Aluminiumoxid (Al₂O₃). Es kann vorteilhaft jede dem Fachmann bekannte verstärkende Kieselsäure verwendet werden, insbesondere eine Fällungskieselsäure vom Typ der hochdispersen Kieselsäuren (als "HDS" bezeichnet), die vorzugsweise eine spezifische BET-Oberfläche aufweist, die im Bereich von 60 bis 350 m²/g liegt. Die Mengenanteil an verstärkendem anorganischem Füllstoff ist vorzugsweise größer als 50 pce, und er liegt vor allem im Bereich von 60 bis 140 pce, noch bevorzugter in einem Bereich, der von 70 bis 130 pce reicht, insbesondere wenn der Laufstreifen für einen Luftreifen eines Personenwagens vorgesehen ist.
Die Kupplungsmittel (anorganischer Füllstoff – Dienelastomer) sind dem Fachmann wohlbekannt. Es kann jedes Kupplungsmittel verwendet werden, das dafür geeignet ist, in wirksamer Weise in den Kautschukzusammensetzungen, die für die Herstellung der Laufstreifen von Luftreifen verwendbar sind, die Verbindung zwischen einem verstärkenden anorganischen Füllstoff, wie Kieselsäure, und einem Dienelastomer zu gewährleisten, vor allem Organosilane oder Polyorganosiloxane, die mindestens bifunktionell sind.
Man verwendet beispielhaft ein Bishydroxysilylpropylpolysulfid oder ein Bis-C_1-4-alkoxysilylpropylpolysulfid, wie z. B. Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, abgekürzt TESPT. Der Mengenanteil an Kupplungsmittel liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 12 pce, noch bevorzugter im Bereich von 3 bis 8 pce.
Wenn die Basismischung (oder auch die Überzugsmischung) einen verstärkenden anorganischen Füllstoff enthält, ist es bevorzugt, eine kleine Menge an Ruß zu verwenden, die vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 20 pce, noch bevorzugter in einem Bereich von 5 bis 10 pce liegt; in den angegebenen Bereichen profitiert man von den speziellen Eigenschaften von Ruß (Pigmentierung und UV-Schutz), ohne dass im Übrigen die typischen Eigenschaften, die vom verstärkenden anorganischen Füllstoff beigetragen werden (verringerter Rollwiderstand, verbessertes Haftvermögen), verschlechtert werden.
Neben den zuvor beschriebenen Grundbestandteilen enthalten die Basismischung und die Überzugsmischung außerdem alle üblichen Zusatzstoffe oder einen Teil davon, die in den Kautschukzusammensetzungen eingesetzt werden, die für die Herstellung von Laufstreifen vorgesehen sind, wie zum Beispiel Weichmacher oder Strecköle, unabhängig davon, ob diese aromatisch (insbesondere sehr schwach aromatische öle vom "MES"- oder "TDAE"-Typ) oder von nicht aromatisch sind, Pigmente, Schutzmittel, wie Ozonschutzwachse, chemische Ozonschutzmittel, Antioxidantien, Alterungsschutzmittel mit Ermüdungsschutz, verstärkende oder weichmachende Harze, ein Vernetzungssystem auf der Basis von Schwefel oder von Schwefeldonoren und/oder auf der Basis eines Peroxids und/oder von Bismaleimiden, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsaktivatoren. Diese Zusammensetzungen können außerdem zusätzlich zu Kupplungsmitteln Mittel zur Aktivierung der Kupplung, oder Mittel zur Beschichtung des verstärkenden anorganischen Füllstoffs enthalten.
Von den obigen Fettsäuren werden bevorzugter die C₁₈-Säuren (ölsäure, Linolsäure, Linolensäure oder ein Gemisch dieser Säuren) ausgewählt. Die Alkoholgruppen, mit denen die Ester gebildet werden, sind andererseits bekannt, beispielhaft werden Butanol, Hexanol, Octanol, Ethylenglycol, die Diole, wie Butandiol, und die Triole, wie Glycerin, angegeben.
Die verwendete Fettsäure besteht unabhängig davon, ob sie synthetischer oder natürlicher Herkunft ist, vorzugsweise zu mehr als 50 Gew.-%, noch bevorzugter zu mehr als 80 Gew.-%, aus ölsäure.
Es werden noch bevorzugter die Triester von Fettsäuren, insbesondere die Triester von Glycerin, vor allem Glycerintrioleat, das aus ölsäure und Glycerin erzeugt wird, in einem bevorzugten Mengenanteil von 15 bis 30 pce verwendet. Von den bevorzugten Glycerintrioleaten werden insbesondere als Beispiele für natürliche Stoffe die pflanzlichen Sonnenblumenöle oder Rapsöle mit einem hohen Ölsäuregehalt angegeben (die vorzugsweise mehr als 50 %, noch bevorzugter mehr als 80 Gew.-% Ölsäure enthalten).
Weichmachenden Kohlenwasserharze, insbesondere diejenigen, die beispielsweise in der Anmeldung WO 02/072688 beschrieben werden, sind ebenfalls vorteilhaft verwendbar, einzeln oder in Kombination mit den oben beschriebenen Estern und in einer Mengenanteil, der vorzugsweise im Bereich von 5 bis 35 pce liegt.
Die Gesamtdicke der Überzugsmischung auf den überzogenen und einander gegenüberliegenden Seitenflächen ein und desselben Reliefelements entspricht vorzugsweise höchstens 50 % des mittleren Abstands, der diese Seitenflächen voneinander trennt; unter einander gegenüberliegenden Seitenflächen ein und desselben Reliefelements werden die Seitenflächen mit einer Ausrichtung in in etwa gleicher Richtung verstanden.
Vorzugsweise und um einen wahrnehmbaren Effekt schon im Anfangszustand auf einem neuen Laufstreifen zu haben, wird die Überzugsmischung beginnend bei der Kontaktfläche auf mindestens eine Fläche aufgebracht.
Die Dicke der Überzugsmischung ist vorzugsweise größer als 0,1 mm auf mindestens 80 % der Höhe Hr. Die Dicke der Überzugsmischung beträgt mindestens 0,2 mm und höchstens 3 mm auf mindestens 80 % der Höhe Hr, und sie liegt noch vorteilhafter im Bereich von 0,2 mm bis 2 mm auf mindestens 80 % der Höhe Hr.
Unter mittlerem Abstand, der die beiden einander gegenüberliegenden Seitenflächen voneinander trennt, wird der Mittelwert der Abstände verstanden, die diese Seitenflächen trennen, wobei diese Abstände senkrecht zu den betreffenden Seiteflächen gemessen werden.
Unter mittlerer Dicke der Überzugsmischung auf einer Fläche wird der Mittelwert aus der maximalen und der minimalen Dicke der Überzugsmischung verstanden, mit der Maßgabe, dass diese Dicken auf dem Laufstreifen im Anfangszustand senkrecht zu der betreffenden Fläche gemessen werden.
Unter mittlerem Abstand, der eine betrachtete Vertiefung (Rille, Einschnitt) von der ihr am nächsten liegenden Vertiefung trennt, die zu ihr in etwa parallel angeordnet ist, wird der Mittelwert aus dem maximalen Abstand und dem minimalen Abstand, der diese beiden Vertiefungen voneinander trennt, verstanden.
Der erfindungsgemäße Laufstreifen ermöglicht es in überraschender Weise, ein gutes Gleichgewicht zwischen den Verschleißeigenschaften auf trockenem Untergrund und dem Haftvermögen auf nassem Untergrund zu erzielen. Auch wenn es bekannt war, Reliefelemente aus einer ersten Basismischung zu erzeugen und die Seitenflächen dieser Elemente mit einer Schicht von geringer Dicke aus einer Mischung zu überziehen, die eine mittlere Glastemperatur Tg unterhalb der Tg der Basismischung aufweist (siehe beispielsweise das Patent US 5 840 137 ), um einen auf verschneitem Untergrund leistungsfähigen Laufstreifen zu erhalten, wird die vorgeschlagene Lösung in keinem Dokument beschrieben oder vorgeschlagen.
Das Überzugsmaterial kann auf den einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Reliefelemente, die die gleiche Vertiefung begrenzen, angeordnet werden, indem der Boden dieser Vertiefung bedeckt wird oder nicht bedeckt wird.
Vorteilhaft werden alle Seitenflächen der Reliefelemente, die Rillen mit einer allgemeinen Orientierung in Umfangsrichtung begrenzen, mit einer Überzugsmischung versehen, die einen Butylkautschuk (in einem Mengenanteil von vorzugsweise mehr als 15 pce, noch bevorzugter mehr als 30 pce) enthält, um die Eigenschaften bei der Kurvenfahrt (unter Querbeanspruchung) auf nassem Untergrund oder glitschig gewordenem Untergrund sehr deutlich zu verbessern. Selbstverständlich kann man, beispielsweise entlang der Orientierung der Rillen eines einzigen Laufstreifens, verschiedene Überzugsmischungen in Kombination mit einer Basismischung (oder sogar mehreren Basismischungen) einsetzen; in diesem Fall enthält jede Überzugsmischung einen Butylkautschuk in den weiter oben angegebenen bevorzugten Mengenanteilen, und jede Basismischung, die ihr direkt benachbart ist, enthält vorzugsweise keinen Butylkautschuk.
Es ist bekannt, dass aus verschiedenen Gründen und vor allem wegen der Entwicklung der Eigenschaften des Materials durch die Benutzung und mit der Zeit das Haftvermögen auf nassem Untergrund nach und nach schlechter werden kann, auch wenn das Material anfänglich über die Dicke des Laufstreifens homogen ist. Für die Beseitigung dieses Nachteils ist es von Interesse, in Kombination mit den erfindungsgemäßen Vorkehrungen die Anwesenheit einer zweiten Basismischung, die auf nassem Untergrund stärker haftet als die erste Basismischung, vorzusehen, deren Anordnung innerhalb der Reliefelemente so ist, dass diese zweite Mischung nach und nach in der Breite auf der Kontaktfläche dieser Elemente oder allgemeiner nach und nach auf der Breite der Rolloberfläche des Laufstreifens mit zunehmendem Verschleiß dieses Streifens erscheint. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante kann die zweite Mischung identisch mit der Überzugsmischung sein.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung eines derartigen Laufstreifens für die Herstellung neuer Luftreifen oder für die Runderneuerung abgenutzter Luftreifen.
Gegenstand der Erfindung sind außerdem diese Luftreifen selbst, wenn sie einen erfindungsgemäßen Laufstreifen aufweisen.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der hier folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, von denen:
1 eine Teilansicht in der Ebene eines Profils mit Blöcken eines Laufstreifens zeigt;
2 die Blöcke aus 1 im Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II zeigt.
In 1 sind die Kontaktflächen 2 der Blöcke 1 mit rechteckiger Form eines Profils eines erfindungsgemäßen Laufstreifens zu sehen, wobei die Blöcke 1 durch in Längsrichtung 3 und in Querrichtung 4 orientierte Rillen begrenzt werden. Jeder dieser Blöcke 1 weist vier Seitenflächen 13, 14, 15, 16 auf, deren Schnittlinien mit der Kontaktfläche 2 die Kanten 23, 24, 25 bzw. 26 bilden, die eine wichtige Rolle im Rollbetrieb und vor allem auf einer Fahrbahn spielen, die glitschig geworden ist (insbesondere durch darauf vorhandenes Wasser). Jeder Block 1 hat eine rechteckige Form mit einer Breite L1 und einer Länge L2 (die Längsrichtung L1 der Blöcke fällt im beschriebenen Fall mit der Längsrichtung des Laufstreifens oder auch der Umfangsrichtung auf dem Luftreifen, der mit dem Laufstreifen ausgestattet ist, zusammen).
Die vier Seitenflächen 13, 14, 15, 16 sind vollständig mit einer Überzugskautschukzusammensetzung, die verschieden von einer BM-Kautschukzusammensetzung (die im Folgenden als Basiszusammensetzung bezeichnet wird) ist, beschichtet, wobei die Dicke dieses Überzugs E1 beträgt (sichtbar in 2) und diese Dicke in etwa konstant ist (auf der gesamten überzogenen Höhe Hr, die im vorliegenden Fall der Tiefe H der Rillen entspricht), wobei der Unterschied zwischen den Zusammensetzungen darin besteht, dass die Überzugskautschukzusammensetzung ÜM Butylkautschuk enthält und die Basiskautschukzusammensetzung BM keinen Butylkautschuk enthält.
In dem Querschnitt, der in 2 dargestellt ist und der entlang der Linie II-II der 1 und senkrecht zu den Kontaktflächen 2 der beiden Blöcke erzeugt wurde, kann das Vorhandensein der Überzugskautschukzusammensetzung ÜM auf den Seitenflächen 13 und 15, die die in Längsrichtung 3 orientierten Rillen begrenzen, leicht erkannt werden.
Die mittlere Dicke E1 des Überzugs ÜM auf den Seitenflächen ist kleiner als die halbe Gesamtbreite L1 der Blöcke und vorzugsweise kleiner als 30 % von L1. Die Summen der Dicken der Überzüge auf den beiden gegenüberliegenden Seitenflächen in Richtung der Breite (13, 15) bzw. in Längsrichtung (14, 16) entsprechen vorzugsweise weniger als 50 % der Breite L1 bzw. weniger als 50 % der Länge L2.
Obwohl die erfindungsgemäße technische Wirkung in überraschender Weise mit geringen Überzugsdicken (beispielsweise von 0,1 mm oder darunter) erreicht werden kann, ist es bevorzugt, dass diese mittlere Dicke, um eine deutliche und langzeitig anhaltende Wirkung zu erzielen, mindestens 0,2 mm beträgt im Fall eines Profils, das für einen Laufstreifen eines Luftreifens für einen Personenwagen vorgesehen ist.
In der beigefügten Tabelle (die Mengenanteile der verschiedenen Bestandteile werden in pce angegeben) werden zwei Beispiele für Kautschukzusammensetzungen angegeben, die als Basismischung BM (Zusammensetzung C-1) bzw. als Überzugsmischung ÜM (Zusammensetzung C-2) verwendet werden können. Es handelt sich um zwei Zusammensetzungen, die überwiegend mit Kieselsäure verstärkt sind und einen kleine Rußmenge enthalten, die nach herkömmlichen, dem Fachmann wohlbekannten Techniken hergestellt werden, die hier aus Gründen der Rücksichtnahme auf eine Vereinfachung der Darstellung nicht beschrieben werden.
Die Basismischung enthält zwei bekannte Dienelastomere, SBR und BR, sie wird herkömmlicherweise in den als "grüne Reifen" bezeichneten Luftreifen mit geringem Energieverbrauch verwendet. Die Überzugsmischung enthält 50 pce Butylkautschuk, die mit 50 pce eines SBR mit der gleichen Struktur wie im Fall des zuvor angegebenen Kautschuks kombiniert sind, jedoch ohne aromatisches Öl. Charakteristisch für die Zusammensetzung C-2 ist, dass sie keinerlei aromatisches Öl enthält, das vollständig (in einem Mengenanteil von 33 pce) durch einen Fettsäureester (Glycerintrioleat) und ein damit kombiniertes Kohlenwasserstoffharz ersetzt wird.
Die oben beschriebenen Zusammensetzungen C-1 und C-2 wurden in den Laufstreifen von Luftreifen für Personenwagen mit Radialkarkasse mit den Abmessungen 195/65 R 15 (Geschwindigkeitssymbol H) verwendet, die als P-1 bzw. P-2 bezeichnet werden, die in herkömmlicher Weise hergestellt wurden und in allen Punkten identisch sind bis auf die Kautschukzusammensetzungen, aus denen der Laufstreifen besteht.
Die Zusammensetzung C-1 bildet den vollständigen Laufstreifen der Luftreifen P-1 (als Referenz verwendete Luftreifen) sowie die Basismischung des Laufstreifens der erfindungsgemäßen Luftreifen P-2, während die Zusammensetzung C-2 die Überzugsmischung der erfindungsgemäßen Luftreifen P-2 bildet. Diese Überzugsmischung hat eine Dicke von etwa 1,0 mm auf mindestens 80 % der Höhe Hr aller Seitenflächen aller Reliefelemente des Profils des Laufstreifens der Luftreifen P-2. Die Luftreifen P-2 nehmen in etwa die Struktur ein, die mit Hilfe der 1 und 2 beschrieben wird.
Alle Luftreifen wurden anschließend auf der Vorderachse eines Personenwagens (Renault Modell Laguna – Reifendruck vorne wie hinten 2,0 bar) montiert, der mit einem ABS-Bremssystem ausgerüstet ist, um einem Bremstest auf nasser Fahrbahn unterzogen zu werden, der darin besteht, die Strecke zu messen, die erforderlich ist, um bei einer Vollbremsung auf einem beregneten Untergrund (bituminöser Beton) die Geschwindigkeit von 50 km/h auf 10 km/h zu senken.
Unter den oben angegebenen Bedingungen wurde festgestellt, dass der Bremsweg bei dem Fahrzeug, das mit erfindungsgemäßen Luftreifen P-2 ausgerüstet ist, um 20 % verkürzt wird, verglichen mit dem gleichen Fahrzeug, das mit den als Referenz dienenden Luftreifen P-1 ausgerüstet ist.
Dieses Ergebnis ist um so unerwarteter und überraschender, als die Gesamtoberfläche der Überzugsmischung (Zusammensetzung C-2) im Kontakt mit dem Untergrund, die auf einem Abdruck des Luftreifens gemessen wird, nicht mehr als 20 % der Gesamtoberfläche des Laufstreifens im Kontakt mit dem Untergrund ausmacht.
Die Dicke E1 der Überzugsmischung ÜM kann, wie dies hier der Fall ist, über die gesamte Höhe H der Fläche in etwa gleichmäßig sein und im Bereich von 0,2 bis 3 mm und noch bevorzugter im Bereich von 0,2 bis 2 mm für einen Luftreifen eines Personenkraftwagens liegen.
Als Variante ist es möglich, die Seitenflächen der Reliefelemente je nach der betrachteten Seitenfläche mit verschiedenen Überzugskautschukzusammensetzungen zu überziehen, wobei immer beachtet wird, dass in diesen Zusammensetzungen Butylkautschuk enthalten ist (gleichermaßen können die mittleren Dicken je nach der betrachteten Fläche verschieden sein).
Ein Weg für den Erhalt eines derartigen Laufstreifenprofils besteht beispielsweise darin, einen Rohling eines Laufstreifens, der aus einer Basismischung hergestellt wurde, mit einer Schicht aus der Überzugsmischung mit einer geeigneten Dicke zu überziehen, bevor der Laufstreifen und die Rillen und Einschnitte durch ein Formgebungsverfahren erzeugt werden. Nach der Formgebung kann die Überzugsmischung, die sich auf der Kontaktfläche der Rippe befindet, dort belassen werden oder durch eine mechanische Behandlung (insbesondere durch ein Schleifverfahren) entfernt werden.
Die industrielle Erzeugung eines erfindungsgemäßen Laufstreifens kann darin bestehen, auf dem nicht vulkanisierten Reifenrohling, der mit einem Laufstreifen aus einer nicht vulkanisierten Basismischung versehen ist, Streifen bzw. Bänder aus einer Mischung, die von der Basismischung verschieden ist, aufzubringen, wie dies in dem Patentdokument EP 0 510 550 beschrieben wird (die Streifen bzw. Bänder können in der Umfangsrichtung und/oder in Querrichtung auf den Laufstreifen aufgebracht werden). Ein anderer Weg kann darin bestehen, den Laufstreifen durch die Coextrusion von zwei (oder mehr als zwei) Mischungen zum Zeitpunkt der Extrusion des Laufstreifens herzustellen.

Die Erfindung, die wie gerade beschrieben bei Laufstreifen von Luftreifen angewendet wird, kann vorteilhaft auch auf anderen Gebieten angewendet werden, wie dem Gebiet der Raupenfahrzeuge oder auch dem Gebiet der Schuhe und insbesondere dem Gebiet der Schuhe für eine sportliche Betätigung. Tabelle

Zusammensetzung Nr.	C-1 (BM)	C-2 (UM)
SBR (1) BR (2) SBR (3) IIR (4) Ruß (5) Kieselsäure (6) Kupplungsmittel (7) aromatisches Öl (8) Weichmacher (9) Weichmacher (10) DGP (11) ZnO Stearinsäure Ozonschutzwachs Antioxidationsmittel (12)	70 30 - - 6 80 6,4 33,0 - - 1,5 2,5 2 1,5 1,9	- - 50 50 6 80 6,4 - 17,0 16,0 1,5 2,5 2 1,5 1,9
Schwefel Beschleuniger (13)	1,1 2,0	1,1 2,0

(1) SBR (ausgedrückt als trockner SBR), gestreckt mit 18 Gew.-% (12,6 pce) Öl (entspricht insgesamt 82,6 pce gestrecktem SBR); 25 % Styrol, 58 % 1-2-Polybutadien-Einheiten und 23 % trans-1-4-Polybutadien-Einheiten (Tg = -24 °C);
(2) BR mit 4,3 % 1-2; 2,7 % trans, 93 % cis-1-4 (Tg = -106 °C);
(3) SBR (trockner SBR); 25 % Styrol, 58 % 1-2-Polybutadien-Einheiten und 23 % trans-1-4-Polybutadien-Einheiten (Tg = -24 °C);
(4) bromierter Butylkautschuk (BIIR – "EB2222" von der Firma Exxon);
(5) Ruß N234;
(6) Kieselsäure "Zeosil 1165MP" von der Firma Rhodia, Typ "HDS" (BET und CTAB: ungefähr 160 m²/g);
(7) Kupplungsmittel TESPT ("Si69" von der Firma Degussa);
(8) aromatisches Öl insgesamt (eingeschlossen das Strecköl für SBR);
(9) Glycerintrioleat (Sonnenblumenöl mit 85 Gew.-% Ölsäure – "Lubrirob Tod 1880" von der Firma Novance);
(10) weichmachendes Kohlenwasserstoffharz mit hoher Tg ("R2495" von der Firma Hercules);
(11) Diphenylguanidin (Perkacit DPG von der Firma Flexsys);
(12) N-1,3-Dimethylbutyl-N-phenyl-p-phenylendiamin (Santoflex 6-PPD von der Firma Flexsys);
(13) N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid (Santocure CBS von der Firma Flexsys – 1,8 pce) und Zinkdibenzyldithiocarbamat (Vulkacit ZBEC von Bayer – 0,2 pce).

Claims

Laufstreifen aus Kautschuk, insbesondere für Luftreifen, der umfasst: – eine Vielzahl von Reliefelementen (1), die Seitenflächen (13, 14, 15, 16) und eine Kontaktfläche (2) umfassen, die dafür vorgesehen ist, im Rollbetrieb eines Luftreifens, der mit diesem Laufstreifen ausgerüstet ist, über eine Oberfläche mit der Fahrbahn im Kontakt zu stehen, wobei die Begrenzung der Kontaktoberfläche der Kontaktfläche (2) mit dem Untergrund mindestens eine Kante (23, 24, 25, 26) bildet, – eine Vielzahl von Vertiefungen (3, 4) mit der Form von Rillen und/oder Einschnitten, wobei die Vertiefungen (3, 4) durch einander gegenüberliegende Seitenflächen (13, 15), (14, 16) begrenzt sind, – wobei jedes Profilelement (1) mit mindestens einer ersten Kautschukmischung (die als "Basismischung" bezeichnet wird) erzeugt wird, wobei dieser Laufstreifen, im Schnitt in einer Ebene betrachtet, die die Dicke des Laufstreifens einschließt, mindestens eine Fläche aufweist, die mindestens eine Vertiefung begrenzt, die mindestens teilweise mit einer zweiten Kautschukmischung überzogen ist, die als "Überzugsmischung" bezeichnet wird, wobei sich dieser Teil aus der Überzugsmischung im neuwertigen Zustand über eine Höhe Hr von mindestens 30 % der Höhe H der Fläche erstreckt, wobei mindestens eine erste Basismischung im neuwertigen Zustand oder spätestens nach einem Abrieb von höchstens 10 % der Höhe Hr an der Kontaktfläche zum Vorschein kommt, wobei dieser Laufstreifen dadurch gekennzeichnet ist, dass die Überzugsmischung einen Butylkautschuk enthält und dass die Überzugsmischung einen Weichmacher vom Typ der Ester einer ungesättigten C_12-22-Fettsäure enthält.
Laufstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenanteil des Esters im Bereich von 5 bis 80 pce und vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50 pce liegt.
Laufstreifen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fettsäureester um ein Glycerintrioleat handelt.
Laufstreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenanteil des Glycerintrioleats im Bereich von 15 bis 30 pce liegt.
Laufstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsmischung mehr als 15 pce und vorzugsweise mehr als 30 pce (Gewichtsteile pro 100 Teile Elastomer) Butylkautschuk enthält.
Laufstreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsmischung 50 bis 100 pce Butylkautschuk enthält.
Laufstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass die Basismischung keinen Butylkautschuk enthält.
Verwendung eines Laufstreifens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für die Herstellung oder Runderneuerung von Luftreifen.
Luftreifen, der einen Laufstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.