DE602004010036T2

DE602004010036T2 - Reifen mit nicht elektrisch leitender Lauffläche, die einen leitenden Gummistreifen aufweist

Info

Publication number: DE602004010036T2
Application number: DE602004010036T
Authority: DE
Inventors: Jean Luc 6700 DHEUR; Gia Van 6730 Nguyen; Michel Jacques 6672 Meunier
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: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: US20050103411A1; DE602004010036D1; BRPI0404990A; US7350550B2; EP1533143B1; EP1533143A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Reifen mit einem elektrisch nichtleitenden Laufstreifen, der einen elektrisch leitenden Gummistreifen enthält, der sich in einer wellenförmigen Konfiguration durch mindestens einen Teil des Laufstreifens zu seiner Lauffläche erstreckt und daher nicht in einer kontinuierlichen geraden Linie in diesem Laufstreifen, wobei mindestens ein Teil des Gummistreifens beispielsweise in Form einer im Wesentlichen sinusförmigen, zykloiden und/oder zickzackform vorliegt, um dadurch eine mechanische selbstsperrende Konfiguration zwischen Profilsegmenten vorzusehen, durch die der Gummistreifen sich erstreckt und die er unterteilt. Insbesondere ist besagter Laufstreifen aus einer Laufstreifenoberteil-Laufstreifenunterteil-Konfiguration zusammengesetzt. Die äußere Laufstreifenoberteilschicht besteht aus einer relativ elektrisch nichtleitenden Kautschukzusammensetzung mit einer Lauffläche, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen. Die Laufstreifenunterteilschicht, die unter der Laufstreifenoberteilschicht liegt, besteht aus einer relativ elektrisch leitenden Kautschukzusammensetzung und ist normalerweise nicht dazu gedacht, mit dem Boden in Kontakt zu kommen. Ein dünner Gummistreifen, einstückig mit und als Verlängerung besagter Laufstreifenunterteilschicht, der dadurch relativ elektrisch leitend ist, erstreckt sich radial auswärts von besagter Laufstreifenunterteilschicht, wovon mindestens ein Teil des Streifens in einer Form einer wellenförmigen Konfiguration durch die, und daher innerhalb der, Laufstreifenoberteilschicht bis zu einer äußeren Lauffläche besagter Laufstreifenoberteilschicht vorliegt. In der Praxis erstreckt sich besagter Gummistreifen daher ab, und als Teil von, besagter Laufstreifenunterteilschicht durch besagte Laufstreifenoberteilschicht. In der Praxis weist besagte dünne Schicht, die in dem Laufstreifenoberteil verläuft, im Wesentlichen mindestens eine halbe Wellenform auf, und bevorzugt eine halbe bis zwei Wellen, oder sogar im Wesentlichen mindestens zwei Wellen ihrer wellenförmigen Konfiguration von beispielsweise einer im Wesentlichen sinusförmigen, zykloiden und/oder Zickzackform. Die Form der einzelnen Wellen der wellenförmigen Konfiguration des Streifens in dem Laufstreifen kann die gleiche oder unterschiedlich sein.
Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Reifen mit Laufstreifen, die lediglich eine geringe Menge, falls überhaupt, Carbon Black-Verstärkung enthalten, die im Wesentlichen silikaverstärkt sind und die dadurch eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit haben. Folglich ist ein Pfad elektrischer Leitfähigkeit durch solchen Laufstreifen zu einem mit dem Boden in Kontakt kommenden Teil des Laufstreifen erwünscht, um statische Elektrizität vom Reifen zum Boden zu dissipieren.
Reifenlaufstreifen werden oft als eine Gummi-Laufstreifenoberteil-Laufstreifenunterteilkonstruktion vorgesehen, wobei die Laufstreifenoberteilschicht eine äußere Lauffläche aufweist, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, und die üblicherweise weichere stützende Laufstreifenunterteilschicht unter der Laufstreifenoberteilschicht liegt und nicht dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen. Der Kautschuk des Laufstreifenunterteils ist üblicherweise mit einer erheblichen Menge Carbon Black und mit einer minimalen Menge, falls überhaupt, Silikaverstärkung verstärkt und ist dadurch erheblich mehr elektrisch leitend als eine silikaverstärkte Kautschuk-Laufstreifenoberteilschicht, die nur eine minimale Menge, falls überhaupt, Carbon Black-Verstärkung enthält.
Bis dato ist vorgeschlagen worden, einen Pfad reduzierter elektrischer Leitfähigkeit durch eine Reifen-Laufstreifenoberteilschicht aus einer relativ nicht-elektrisch leitenden Kautschukzusammensetzung vorzusehen, indem ein dünner, relativ elektrisch leitender, kontinuierlich gerade geformter Gummistreifen vorgesehen wurde, der sich als Teil eines elektrisch leitenden Laufstreifenunterteils durch die Laufstreifenoberteilschicht bis zu ihrer Lauffläche erstreckt. Siehe beispielsweise US-A-5,942,069 und EP-B-0 681 931 , 0 747 243 , 0 812 710 und 0 847 880 .
Es ist jedoch ersichtlich, dass solche bis dato beschriebenen elektrisch leitenden Gummistreifen sich einfach direkt durch das elektrisch relativ nichtleitende Laufstreifenoberteil in einer grundlegend geraden Konfiguration erstrecken.
In der Praxis, wo der sich durch den Laufstreifen erstreckende elektrisch leitende Streifen aus einer Kautschukzusammensetzung besteht, die einen erheblich niedrigeren Modul aufweist als die Kautschukzusammensetzung des Laufstreifenoberteils, kann die Seitenstabilität des Reifenprofils etwas geschwächt sein. Insbesondere dort, wo der weichere Gummistreifen die Profilblöcke oder -Segmente, durch die der Gummi sich erstreckt, unterteilt und sie in mindestens zwei Bestandteile mit dem weicheren Gummistreifen dazwischen unterteilt, könnte die Seitenstabilität der Reifenlauffläche und dadurch das Handling des Reifens etwas beeinträchtigt sein.
JP-A-11-139107 offenbart einen Reifen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Nach dieser Erfindung erstreckt sich ein relativ elektrisch leitender Gummistreifen aus einer elektrisch leitenden Laufstreifenunterteilschicht-Kautschukzusammensetzung durch eine elektrisch resistive Laufstreifenoberteil-Kautschukzusammensetzung, wobei mindestens ein Teil des Gummistreifens von einer wellenförmigen Konfiguration von beispielsweise einer im Wesentlichen sinusförmigen, zykloiden oder Zickzackform oder Kombination davon ist, anstatt eine kontinuierliche geradlinige Form zu haben. Mit dem Begriff „sinusförmig" ist gemeint, dass die Form, während sie sich im Wesentlichen einer Sinusform annähert, etwas ähnliche andere sich wiederholende Muster aufweisen kann, solange der Gummistreifen eine wellenförmige Konfiguration aufweist, die aus mindestens der Hälfte einer Welle und bevorzugt mindestens einer und bevorzugt mindestens zwei Wellen zusammengesetzt ist.
Folglich ist es das Ziel dieser Erfindung, einen Reifenlaufstreifen mit einer Laufstreifenoberteil-Laufstreifenunterteilkonstruktion mit einem elektrisch leitenden Pfad, der sich durch das elektrisch nichtleitende Laufstreifenoberteil erstreckt, zu verschaffen, wobei der elektrisch leitende Pfad durch einen elektrisch leitenden Gummistreifen bereitgestellt wird, der eine wellenförmige Konfiguration aufweist, die beispielsweise von einer im Wesentlichen sinusförmigen, zykloiden oder Zickzackform oder einer Kombination davon sein kann, um dadurch eine selbstsperrende mechanische Konfiguration zwischen Laufstreifensegmenten, insbesondere Laufstreifenoberteilsegmenten oder Profilblöcken zu erzeugen, die von dem elektrisch leitenden Streifen voneinander getrennt werden, um bei der Erhaltung der Seitenstabilität der Laufstreifenoberteilschicht zu helfen.
In der Beschreibung dieser Erfindung können die Begriffe "Kautschuk", "Gummi" und "Elastomer", falls hierin verwendet, austauschbar verwendet werden, wenn nicht anders angedeutet. Die Begriffe „Kautschukzusammensetzung", „gemischter Kautschuk" und „Gummimischung", falls hierin verwendet, werden austauschbar verwendet, um auf „Kautschuk, der mit verschiedenen Inhaltsstoffen und Materialien vermischt oder gemischt worden ist" zu verweisen, und solche Begriffe sind den Fachleuten in der Gummimisch- oder Gummiverbindungstechnik wohlbekannt. Die Begriffe "aushärten" und "vulkanisieren" können austauschbar verwendet werden, wenn nicht anderweitig angedeutet.
In der Beschreibung dieser Erfindung bezieht sich der Begriff "ThK" auf Teile eines jeweiligen Materials pro 100 Gewichtsteile Kautschuk oder Elastomer.
Zusammenfassung und Praxis der Erfindung
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird ein Reifen nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Der wellenförmige Gummistreifen ist einstückig mit (z. B. coextrudiert mit), integral mit (z. B. co-vulkanisiert mit) und aus derselben Zusammensetzung besagter Kautschuk-Laufstreifenunterteilschicht.
In einem Aspekt der Erfindung ist mindestens ein Teil des dünnen Gummistreifens von einer Wellenkonfiguration im Wesentlichen in Form beispielsweise einer sinusförmigen, zykloiden oder Zickzackform oder einer Kombination davon. In der Praxis weist der Teil dieses Gummistreifens im Wesentlichen mindestens eine Hälfte einer Welle, bevorzugt mindestens eine Welle bis zwei Wellen auf, er kann jedoch auch mehr als zwei Wellen seiner wellenförmigen Konfiguration aufweisen. In weiterer Praxis kann die Form einzelner Wellen des Gummistreifens im Wesentlichen die gleiche oder unterschiedlich sein. Beispielsweise können die Amplitude und/oder die Wellenlängen der einzelnen Wellen im Wesentlichen die gleichen oder unterschiedlich sein, und daher könnte die wellenförmige Konfiguration nur annähernd eine sinusförmige, zykloide oder Zickzackform annehmen.
Für den wellenförmigen Gummistreifen dieser Erfindung bezieht sich der Begriff "Welle" einfach auf ein komplettes sich wiederholendes Muster.
Weiter kann mindestens ein Teil oder können Teile des Gummistreifens von einer geradlinigen Form sein, die beispielsweise innerhalb der Laufstreifenoberteil-Gummischicht positioniert ist, um deren äußere Lauffläche zu kreuzen oder anderweitig daran anzuschließen, um ihre darunterliegende Laufstreifenunterteil-Gummischicht zu kreuzen oder anderweitig daran anzuschließen, oder innerhalb des wellenförmigen Gummistreifens von der Lauffläche der Laufstreifenoberteil-Gummischicht beabstandet oder von ihrer darunterliegenden Laufstreifenunterteil-Gummischicht beabstandet positioniert sein.
In der Praxis ist der wellenförmige Streifen, der sich in seiner Wellenkonfiguration durch die Laufstreifenoberteil-Gummischicht erstreckt, bevorzugt einstückig mit der Laufstreifenunterteil-Gummischicht und daher eine Verlängerung von und aus der gleichen Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenunterteil-Gummischicht.
Mit dem Begriff "sinusförmig" oder „im Wesentlichen sinusförmig" konfigurierten oder geformten Teil des elektrisch leitenden wellenförmigen Gummistreifens ist gemeint, dass der Gummistreifen sich innerhalb der Laufstreifenoberteil-Gummischicht erstreckt, bevorzugt in einer im Wesentlichen radialen Richtung, wovon mindestens ein Teil des Gummistreifens in einer im Wesentlichen sinusförmigen Form vorliegt, die mehr oder weniger als eine komplette Welle, und mindestens eine Hälfte einer Welle darstellen kann, und worin die Amplitude und/oder die Länge aufeinanderfolgender Wellen oder Teile davon variieren können und dadurch ein moduliertes Format bieten. In der Praxis versteht es sich, dass die Krümmung des wellenförmigen Streifens auch nur etwas annähernd an eine Sinuskurven-Konfiguration sein kann. Der Gummistreifen erzeugt dadurch eine mechanische selbstsperrende Konfiguration innerhalb der Laufstreifenoberteil-Gummischicht und zwischen den Laufstreifensegmenten, durch die der Gummistreifen sich erstreckt und die er unterteilt. Es ist zu würdigen, dass daher der Gummistreifen nicht in einer Form einer einzigen geraden Linie vorliegt, die sich durch die Laufstreifenoberteilschicht erstreckt.
Mit dem Begriff "zykloid" oder „im Wesentlichen zykloid" konfigurierten oder geformten Teil des elektrisch leitenden wellenförmigen Gummistreifens ist gemeint, dass der Gummistreifen sich innerhalb der Laufstreifenoberteil-Gummischicht erstreckt, bevorzugt in einer im Wesentlichen radialen Richtung, wovon mindestens ein Teil des Gummistreifens in einer im Wesentlichen zykloiden Form vorliegt, wobei sich wiederholende Muster eine gleichartige Konkavität aufweisen und wobei die Amplitude und/oder die Länge aufeinanderfolgender Wellen oder Teile davon variieren können und dadurch ein moduliertes Format bieten. In der Praxis versteht es sich, dass die Krümmung des wellenförmigen Streifens auch nur etwas annähernd an eine zykloide Kurvenkonfiguration sein kann. Der Gummistreifen erzeugt dadurch eine mechanische selbstsperrende Konfiguration innerhalb der Laufstreifenoberteil-Gummischicht und zwischen den Laufstreifensegmenten, durch die der Gummistreifen sich erstreckt und die er unterteilt. Es ist zu würdigen, dass daher der Gummistreifen nicht in einer Form einer einzigen geraden Linie vorliegt, die sich durch die Laufstreifenoberteilschicht erstreckt.
Mit dem Begriff "in Zickzackform" oder „im Wesentlichen in Zickzackform" konfigurierten oder geformten Teil des elektrisch leitenden wellenförmigen Gummistreifens ist gemeint, dass der Gummistreifen sich innerhalb der Laufstreifenoberteil-Gummischicht erstreckt, bevorzugt in einer im Wesentlichen radialen Richtung, wovon mindestens ein Teil des Gummistreifens in einer im Wesentlichen zickzackförmigen Form vorliegt, in einer Serie von Segmenten, die aus aneinander anschließenden relativ geraden Linien bestehen, die mehr oder weniger als eine komplette Welle, und mindestens eine Hälfte einer Welle darstellen kann, und worin die Amplitude und/oder die Länge aufeinanderfolgender Wellen oder Teile davon variieren können und dadurch ein moduliertes Format bieten. In der Praxis versteht es sich, dass die Krümmung des wellenförmigen Streifens auch nur etwas annähernd an eine Zickzack-Konfiguration sein kann, wobei verschiedene ihrer Segmente von derselben oder unterschiedlicher Länge sein können. Der Gummistreifen erzeugt dadurch eine mechanische selbstsperrende Konfiguration innerhalb der Laufstreifenoberteil-Gummischicht und zwischen den Laufstreifensegmenten, durch die der Gummistreifen sich erstreckt und die er unterteilt. Es ist zu würdigen, dass daher der Gummistreifen nicht in einer Form einer einzigen geraden Linie vorliegt, die sich durch die Laufstreifenoberteilschicht erstreckt.
Wie hierin vorangehend erläutert, bedeutet der Begriff „Welle" einen Zyklus eines sich in Wesentlichen wiederholenden Musters von beispielsweise der im Wesentlichen sinusförmigen Form, der im Wesentlichen zykloiden Form oder im Wesentlichen zickzackförmigen Form oder eine Kombination davon, in einem üblichen Sinn mit Zugeständnissen für Variationen in Amplitude, Wellenlänge und Form im allgemeinen.
In der Praxis enthält die Laufstreifenoberteil-Kautschukzusammensetzung weniger als 30, alternativ weniger als 25, ThK Carbon Black-Verstärkung und enthält die Laufflächenunterteil-Kautschukzusammensetzung und die Kautschukzusammensetzung des dünnen Streifens mindestens 40, alternativ mindestens 45, ThK Carbon Black-Verstärkung und bevorzugt mindestens 10 ThK mehr Carbon Black-Verstärkung als die Laufstreifenoberteilschicht-Kautschukzusammensetzung.
In der Praxis enthält die Laufstreifenoberteil-Kautschukzusammensetzung bevorzugt Verstärkung auf Basis von amorphem Silika, bevorzugt als synthetisches ausgefälltes Silika und Carbon Black, das Domänen von Silika an seiner Oberfläche enthält, und bevorzugt das ausgefällte Silika.
In einem Aspekt der Erfindung können das Laufstreifenoberteil, Laufstreifenunterteil und der im Wesentlichen sinusförmige oder zickzackförmige dünne Gummistreifen miteinander coextrudiert sein, um eine integraler Reifenlaufstreifenkonstruktion zu bilden, sodass daher eine integrale Reifenlaufflächenkonstruktion aus einem coextrudierten Laufstreifenoberteil, Laufstreifenunterteil und dem dünnen Gummistreifen besteht, der sich aus dem Laufstreifenunterteil durch das Laufstreifenoberteil zu der Lauffläche des Laufstreifenoberteils in der selbstsperrenden Konfiguration dieses dünnen Streifens zwischen Laufstreifenoberteilsegmenten, durch die er verläuft, erstreckt und ein Teil davon ist.
In einem Aspekt der Erfindung endet ein Ende dieses dünnen Gummistreifens bevorzugt an, und beinhaltet dadurch einen Teil von, besagter Lauffläche des Laufstreifenoberteils.
In der Praxis ist erwünscht, dass die Dicke des dünnen Gummistreifens in einem Bereich von 0,5 bis 3 Millimetern (mm) liegt.
Ein signifikanter Aspekt der Erfindung ist die Erzeugung eines elektrisch leitenden Pfades durch eine elektrisch relativ nichtleitende Laufstreifenoberteilschicht mittels des wellenförmigen, elektrisch leitenden Gummistreifens, der sich von einer elektrisch leitenden Kautschukzusammensetzung (z. B. der Laufstreifenunterteilschicht), die unter dieser Laufstreifenoberteilschicht liegt, zu einer Lauffläche der Laufstreifenoberteilschicht erstreckt.
Dies wird hierin als signifikant erachtet, da der wellenförmige konfigurierte Teil des Gummistreifens, wenn er sich durch jeweilige Segmente der Laufstreifenoberteilschicht erstreckt und diese dadurch unterteilt, hierin als die Seitenstabilität der Laufstreifenoberteilschicht durch die vorgenannte Bildung der selbstsperrenden Konfiguration seiner Wellenform im Wesentlichen erhaltend angesehen wird. Eine solche Eigenschaft wird hierin als besonders signifikant erachtet, wo die Stärke oder der Modul (z. B. 300 Prozent-Ringmodul) der Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenoberteil-Gummischicht signifikant größer ist als der Modul des dünnen, wellenförmigen Gummistreifens, der sich durch die Laufstreifenoberteilschicht erstreckt und diese daher unterteilt.
Außerdem wird es auch als wichtig erachtet, da, für einen Aspekt der Erfindung, hierin erachtet wird, dass eine neue Reifenlaufflächenkonstruktion vorgesehen wird, zusammengesetzt aus mindestens zwei Laufstreifenbestandteilen, oder Segmenten, aus einer relativ elektrisch nichtleitenden Laufstreifenoberteilschicht und dem wellenförmigen Gummistreifen aus einer relativ weichen Kautschukzusammensetzung (z. B. einem niedrigeren 300 Prozent-Ringmodul), der die Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente unterteilt, indem er sich in und durch die Laufstreifenoberteilschicht erstreckt, von, und bevorzugt als Teil von, einer darunter liegenden Laufstreifenunterteilschicht zu der äußeren Lauffläche der Laufstreifenoberteilschicht.
In der Praxis ist die elektrische Leitfähigkeit der Laufstreifenoberteil-Gummisegmente und des darunter liegenden integralen und coextrudierten Laufstreifenunterteilschichtgummis weitgehend abhängig von dem Carbon-Black-Gehalt und dem Carbon Black-Typ der jeweiligen Kautschukzusammensetzungen. Eine Kautschukzusammensetzung, die nur 10 ThK Kautschukverstärkungs-Carbon Black enthält, ist herkömmlich erheblich mehr elektrisch resistiv (signifikant weniger elektrisch leitend) als eine Kautschukzusammensetzung, die mindestens 35 ThK Kautschukverstärkung-Carbon Black enthält. Ein solches Phänomen versteht sich als den Fachleuten in solcher Technik geläufig. Repräsentative Beispiele von Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks finden sich beispielsweise in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seiten 408 bis einschließlich 428, und insbesondere auf Seite 417.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen werden zur Verschaffung eines weiteren Verständnisses der Erfindung vorgelegt. Insbesondere bildet 1 einen Reifen-Teilquerschnitt mit einem Laufstreifen mit einer Laufstreifenoberteil-Laufstreifenunterteil-Konstruktion ab. Die 2 bis einschließlich 9 bilden repräsentative „Blöcke" des Reifenprofils von 1 ab, wobei 2 ein Vergleichsbeispiel eines Profilblocks ist und die 3 bis einschließlich 9 Variationen von Profilblöcken der Erfindung darstellen. Die Profilblöcke der 2 bis einschließlich 9 bestehen aus einer Laufstreifenoberteilschicht und Laufstreifenunterteilschicht, wobei ein dünner Gummistreifen sich von dem Laufstreifenunterteil bis durch das Reifen-Laufstreifenoberteil erstreckt, um dadurch die Laufstreifenoberteilschicht in zwei untergeordnete Bestandteile oder Segmente zu unterteilen.
Die Zeichnungen
1 bildet einen Querschnitt eines Reifens 1 mit einem Laufstreifen mit einer Laufstreifenoberteil-Laufstreifenunterteilkonstruktion ab, bestehend aus einer Laufstreifenoberteilschicht, die aus einer Kautschukzusammensetzung besteht, die relativ elektrisch nichtleitend ist, die weniger als 10 ThK Carbon Black enthält, und einer Laufstreifenunterteilschicht 3, sowie Profil-Miniausläufern 3A, die aus einer Kautschukzusammensetzung bestehen, die 50 ThK Carbon Black enthält und daher hierin als relativ elektrisch leitend angesehen wird. Auch in dem Reifenquerschnitt von 1 abgebildet sind zwei voneinander beabstandete Wülste 5 und Seitenwände 4, die sich im Wesentlichen zwischen besagten Wülsten 5 und der Lauffläche erstrecken. Darunterliegende Karkassenlagen 7 erstrecken sich von Wulst 5 zu Wulst 5 durch den Zenit des Reifens. Eine Innenisolierung 8 ist als eine Innenfläche des Reifens positioniert, um seine Luftundurchlässigkeit zu verbessern. Ein zwecks Einfachheit dieser Zeichnung auf der Mittellinie CL der Reifenlauffläche positionierter kleiner Abschnitt oder Block wird als in nachfolgenden 2 bis einschließlich 9 vergrößert identifiziert.
2 bildet einen Vergleichs-Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1, der einen Teil der Laufstreifenunterteilschicht 3 und der Laufstreifenoberteilschicht 2 umfasst, durch den sich ein dünner Gummistreifen 10, der 50 ThK Carbon Black enthält und daher hierin als relativ elektrisch leitend angesehen wird, radial auswärts von der Laufstreifenunterteilschicht 3 durch die Laufstreifenoberteilschicht 2 zur Lauffläche des Reifens erstreckt und dadurch einen elektrisch leitenden Pfad vorsieht, als Teil des Laufstreifenunterteils durch die Laufstreifenoberteilschicht zu ihrer Lauffläche in einer geraden Linie und daher hierin nicht als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
3 bildet einen Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1, der einen Teil der Laufstreifenunterteilschicht 3 und der Laufstreifenoberteilschicht 2 umfasst, durch den sich ein dünner Gummistreifen 11, der 50 ThK Carbon Black enthält und daher hierin als relativ elektrisch leitend angesehen wird, radial auswärts von der Laufstreifenunterteilschicht 3 durch die Laufstreifenoberteilschicht 2 zur Lauffläche des Reifens erstreckt und dadurch einen elektrisch leitenden Pfad vorsieht, als Teil des Laufstreifenunterteils durch die Laufstreifenoberteilschicht zu ihrer Lauffläche in einer sinusförmigen Wellenform und daher hierin als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
4 bildet einen Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1 in einer Weise gleichartig zu 3, wobei ein dünner Gummistreifen 12 ähnlich dem Gummistreifen 11 ist, außer dass er sich in einer Zickzack-Wellenform durch die Laufstreifenoberteilschicht 2 erstreckt und daher hierin als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
5 bildet einen Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1 in einer Weise gleichartig zu 3, wobei ein dünner Gummistreifen 13 ähnlich dem Gummistreifen 11 ist, außer dass er sich in einer zykloiden Wellenform durch die Laufstreifenoberteilschicht 2 erstreckt und daher hierin als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
6 bildet einen Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1 in einer Weise gleichartig zu 5, wobei ein dünner Gummistreifen 14 ähnlich dem Gummistreifen 13 ist, außer dass die zykloiden Teile des wellenförmigen Streifens durch einen geradlinigen Teil getrennt wird und zusätzliche geradlinige Teile Verbindungen des Streifens mit der Laufstreifenunterteilschicht 3 und der Lauffläche der Laufstreifenoberteilschicht 2 vorsehen, und daher hierin als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
7 bildet einen Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1 in einer Weise gleichartig zu 3, wobei ein dünner Gummistreifen 15 ähnlich dem Gummistreifen 11 ist, wobei der Streifen geradlinige Teile enthält, die Verbindungen des Streifens mit der Laufstreifenunterteilschicht 3 und der Lauffläche der Laufstreifenoberteilschicht 2 vorsehen, und daher hierin als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
8 bildet einen Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1 in einer Weise gleichartig zu 3, wobei ein dünner Gummistreifen 16 ähnlich dem Gummistreifen 11 ist, außer dass ein Teil des Streifens einen geradlinigen Teil enthält, der die wellenförmigen Teile des Streifens unterteilt und daher hierin als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
9 bildet einen Profilblock ab, genommen von der Lauffläche von 1 in einer Weise gleichartig zu 3 und 4, wobei ein dünner Gummistreifen 17 ähnlich einer Kombination des sinusförmigen Gummistreifens 11, verbunden mit dem zickzackförmigen Streifen 12, ist und daher hierin als in einer mechanisch selbstsperrenden Konfiguration vorliegend angesehen wird, insofern die zwei Laufstreifenoberteilschicht-Bestandteile oder -Segmente, durch welche die dünne Schicht sich erstreckt und die sie unterteilt, betroffen sind.
Für die Zwecke der 2 bis einschließlich 9 wird der dünne Gummistreifen als ein Teil von und aus derselben Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenunterteilschicht dargelegt.
Für die Zwecke der 2 bis einschließlich 9 wird die Laufstreifenoberteilschicht gesehen als aus einer Kautschukzusammensetzung bestehend, die eine erheblich größere physikalische 300 Prozent-Ringmoduleigenschaft aufweist (z. B. ein zäherer Gummi) als die Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenunterteilschicht und daher erheblich zäher ist als der relativ elektrisch leitende dünne Streifen, der sich durch die Laufstreifenoberteilschicht erstreckt. Somit wird der dünne Streifen als nicht so zäh abgebildet wie die Laufstreifenoberteilschicht, durch die er sich erstreckt, sodass zu erwarten wäre, dass die Seitendimensionsstabilität des Laufstreifenoberteils durch das Vorhandensein des Streifens negativ beeinflusst oder beeinträchtigt würde. Folglich wird hierin erachtet, dass der mechanische selbstsperrende Effekt der Wellenkonfiguration des durchdringenden, relativ elektrisch leitenden Streifens der 3 bis einschließlich 9 den Laufstreifenoberteilschicht-Segmenten, durch die der Streifen sich erstreckt und die er unterteilt, eine physikalische seitliche oder axiale Dimensionsstabilität verschafft. In der Tat wird hierin erachtet, dass der dünne Gummistreifen Dimensionsstabilität hinzufügt und daher dazu dient, durch seinen mechanisch selbstsperrenden Wellenform-Effekt im Wesentlichen die Seitenstabilität für die Laufstreifenoberteilschicht zu bewahren.
In der Praxis dieser Erfindung kann die Laufstreifenoberteil-Kautschukzusammensetzung, wenn sie einen erheblichen Gehalt an ausgefällter Silikaverstärkung enthält, bevorzugt ein Kopplungsmittel enthalten mit einem Anteil, der mit an der Oberfläche des Silikas enthaltenen Hydroxylgruppen (z. B. Silanolgruppen) reaktiv ist, und einem anderen Anteil, der mit dem bzw. den dienbasierten Elastomer(en) in Wechselwirkung tritt.
Solches Kopplungsmittel kann beispielsweise ein Bis(3-triethoxysilylalkyl)polysulfid (beispielsweise ein Bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfid) mit einem Durchschnitt von 2 bis 4 verbindenden Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke oder einem dazwischenliegenden Durchschnitt von 2 bis 2,6 oder einem Durchschnitt von 3,5 bis 4 verbindenden Schwefelatomen in seiner Polysulfidbrücke sein. Ein Durchschnitt von 2 bis 2,6 verbindenden Schwefelatomen kann bevorzugt sein.
Solches Kopplungsmittel kann ein Organomercaptoalkoxysilan oder ein endgruppenverschlossenes Organomercaptoalkoxysilan sein.
Repräsentative Beispiele verschiedener Organomercaptoalkoxysilane sind beispielsweise Triethoxymercaptopropylsilan, Trimethoxymercaptopropylsilan, Methyldimethoxymercaptopropylsilan, Methyldiethoxymercaptopropylsilan, Dimethylmethoxymercaptopropylsilan, Triethoxymercaptoethylsilan und Tripropoxymercaptopropylsilan.
Das Kopplungsmittel kann beispielsweise dem Elastomergemisch direkt zugesetzt werden oder kann als Verbundmaterial aus ausgefälltem Silika und solchem durch damit Behandeln eines ausgefällten Silikas gebildeten Kopplungsmitteln zugesetzt werden.
In der Praxis kann die Kautschukzusammensetzung ein silikamodifiziertes Carbon Black enthalten, das Domänen freiliegenden Silikas an der Oberfläche des Carbon Blacks enthält. Solches Carbon Black kann beispielsweise durch Reaktion eines Alkylsilans (z. B. eines Alkoxysilans) mit Carbon Black oder durch Co-Abrauchen von Carbon Black und Silika auf einer erhöhten Temperatur hergestellt werden. Siehe beispielsweise US-A-5,679,728 und 6,028,137 .
In der Praxis kann das synthetische amorphe Silika für die Kautschukzusammensetzung aus Aggregaten ausgewählten Silikas ausgewählt werden, das ausgefällte Aluminosilikate als co-ausgefälltes Silika und Aluminium enthält, und aus pyrogenem (pyrogen geformtem) Silika.
Solch ausgefälltes Silika kann durch kontrollierten Zusatz einer Säure, wie beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure, zu einer basischen Lösung (z. B. Natriumhydroxid) eines Silikats, beispielsweise Natriumsilikat, üblicherweise in Gegenwart eines Elektrolyten, beispielsweise Natriumsulfat, zugesetzt werden. In erster Linie bilden sich typischerweise kolloidale Silikapartikel während solchen Verfahrens, die sich rasch zusammenballen, um Aggregate solcher primärer Partikel zu bilden, und die dann als Präzipitate durch Filtrieren, Waschen des resultierenden Filterkuchens mit Wasser oder einer wässrigen Lösung und Trocknen des rückgewonnenen ausgefällten Silikas rückgewonnen werden. Solches Verfahren zur Herstellung ausgefällten Silikas und Variationen davon sind den Fachleuten in solcher Technik geläufig.
Die in dieser Erfindung bevorzugt eingesetzten ausgefällten Silikas sind ausgefällte Silikas, wie beispielsweise die durch die Säuerung eines löslichen Silikats, z. B. Natriumsilikat, erhaltenen und können co-ausgefälltes Silika und eine kleinere Menge Aluminium enthalten.
Solche Silikas könnten beispielsweise ein BET-Oberflächengebiet, gemessen unter Verwendung von Stickstoffgas, bevorzugt im Bereich von 40 bis 600 und üblicher in einem Bereich von 50 bis 300 Quadratmetern pro Gramm haben. Das BET-Verfahren zum Messen von Oberflächengebiet ist im Journal of the American Chemical Society, Band 60, Seite 304 (1930) beschrieben.
Das Silika kann beispielsweise einen Dibutylphthalat(DBP)-Absorptionswert in einem Bereich von 100 bis 400 cm³/100 g und alternativ 100 bis 300 cm³/100 g haben.
In der Praxis der Erfindung können die Kautschukzusammensetzungen in einer sequentiellen Serie von mindestens zwei getrennten und individuellen vorbereitenden Innengummimischschritten oder -stufen hergestellt werden, worin das dienbasierte Elastomer zuerst mit dem vorgeschriebenen Carbon Black und/oder Silika in einem anschließenden, getrennten Mischschritt gemischt wird, und gefolgt von einem letzten Mischschritt, in dem Vulkanisationshilfsmittel auf einer niedrigeren Temperatur und für eine wesentlich kürzere Zeitspanne zugemischt werden.
Herkömmlich ist es nach jedem Mischschritt erforderlich, dass die Kautschukmischung tatsächlich aus dem Gummimischer entfernt und auf eine Temperatur unter 40°C gekühlt und dann für den nächsten sequentiellen Mischschritt bzw. -stufe wieder in einen Innengummimischer gegeben wird.
Es wird erwogen, dass die Formgebung eines Reifenbauteils durch herkömmliche Mittel stattfindet, wie beispielsweise durch Extrusion von Kautschukzusammensetzung, um ein geformtes, unvulkanisiertes Kautschukbauteil, wie beispielsweise eine Reifenlauffläche, zu verschaffen.
Es versteht sich, dass der Reifen, als Fertigungsartikel, durch Formen und Schwefelvulkanisieren der Baugruppe seiner Bauteile auf einer erhöhten Temperatur (z. B. 140°C bis 180°C) und erhöhtem Druck in einem geeigneten Formwerkzeug hergestellt wird.
Die dienbasierten Elastomere für die Reifenlaufflächen-Kautschukzusammensetzung dieser Erfindung sind beispielsweise Homopolymere und Copolymere mindestens eines konjugierten Diens, wie beispielsweise Isopren und/oder 1,3-Butadien, und Copolymere mindestens eines konjugierten Diens, wie beispielsweise Isopren und/oder 1,3-Butadien, und einer vinylaromatischen Verbindung, wie etwa Styrol oder Alphamethylstyrol, bevorzugt Styrol.
Repräsentativ für solche dienbasierten Elastomere sind beispielsweise Elastomere, bestehend aus cis-1,4-Polyisopren (natürlich und synthetisch), cis-1,4-Polybutadien, hoch-vinylhaltiges Polybutadien mit einem Vinyl-1,2-Gehalt in einem Bereich von 35 bis 90 Prozent, Isopren-Butadien-Copolymer-Elastomere, Styrol-Butadien-Copolymer-Elastomere (durch organische Lösungsmittel-Lösungspolymerisation gebildet oder hergestellt und durch wässrige Emulsionspolymerisation gebildet oder hergestellt), Styrol-Isopren-Copolymer-Elastomere und Styrol-Isopren-Butadien-Terpolymer-Elastomere.
Den Fachleuten in der Technik leuchtet es ein, dass die Kautschukzusammensetzung durch in der Kautschukmischtechnik allgemein bekannte Verfahren gemischt würde, wie etwa Mischen der verschiedenen schwefelvulkanisierbaren bestandteilbildenden Kautschuke mit verschiedenen üblicherweise verwendeten Additivmaterialien, wie beispielsweise Vulkanisationshilfsmitteln, wie etwa Schwefel, Aktivatoren, Hemmmitteln und Beschleunigern, Verarbeitungszusätzen, wie etwa Kautschukprozessölen, Harzen einschließlich klebrigmachender Harze, Weichmachern, Füllstoffen, Pigmenten, Fettsäure, Zinkoxid, Wachsen, Antioxidantien und Ozonschutzmitteln, Peptisatoren und Verstärkungsmaterialien, wie beispielsweise Carbon Black.
Das Mischen der Kautschukzusammensetzung kann bevorzugt durch das vorgenannte sequentielle Mischverfahren vollzogen werden. Beispielsweise können die Inhaltsstoffe in einer oder mehreren nicht-produktiven (vorbereitenden) Stufen gemischt werden, gefolgt von einer produktiven (letzten) Mischstufe. Die Endvulkanisationsmittel werden typischerweise in der letzten Stufe zugemischt, welche herkömmlich die „produktive" oder „letzte" Mischstufe genannt wird, worin das Mischen typischerweise auf einer Temperatur, oder Höchsttemperatur, stattfindet, die niedriger als die Mischtemperatur(en) der vorangehenden nicht-produktiven Mischstufe(n) ist.

Claims

Reifen mit einer Lauffläche mit einer Laufstreifenoberteil-Laufstreifenunterteilkonstruktion, umfassend (A) eine relativ elektrisch nichtleitende Kautschuk-Laufstreifenoberteilschicht (2) mit einer äußeren Lauffläche, (B) eine relativ elektrisch leitende Kautschuk-Laufstreifenunterteilschicht (3), die unter der Laufflächenoberteilschicht (2) liegt, und (C) einen dünnen, relativ elektrisch leitenden Gummistreifen (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17), der sich von der Laufflächenunterteilschicht (3) bis durch die Laufflächenoberteilschicht (2) radial auswärts bis zu und einschließlich der äußeren Lauffläche der Laufstreifenunterteilschicht (2) erstreckt, wobei mindestens ein Teil des dünnen Gummistreifens (11–17) eine wellenförmige Konfiguration aufweist, um dadurch eine mechanische selbstsperrende Konfiguration zwischen Laufstreifenoberteilschichtsegmenten zu erzeugen, durch die der elektrisch leitende Gummistreifen sich erstreckt und die er unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Gummistreifen (11–17) mindestens zwei Wellen seiner wellenförmigen Konfiguration innerhalb der Laufstreifenoberteilschicht (2) aufweist.
Reifen nach Anspruch 1, wobei die Form individueller Wellen des dünnen Gummistreifens (11–17) im Wesentlichen die gleichen sind.
Reifen nach Anspruch 1, wobei die Form individueller Wellen des dünnen Gummistreifens (11–17) unterschiedliche Amplituden und/oder Wellenlängen aufweist.
Reifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil des wellenförmig konfigurierten Gummistreifens (11–17) eine im Wesentlichen sinusförmige, zykloide oder Zickzackform oder eine Kombination davon umfasst.
Reifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil des wellenförmig konfigurierten Gummistreifens (11–17) ein geradliniges Segment enthält, im Wesentlichen eine sinusförmige Konfiguration aufweist, im Wesentlichen eine zykloide Konfiguration aufweist oder im Wesentlichen eine Zickzackkonfiguration aufweist.
Reifen nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der dünne Gummistreifen (11–17) einstückig mit, integral mit und aus derselben Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenunterteil-Gummischicht (3) ist.
Reifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil des Gummistreifens (11–17) im Wesentlichen eine Zickzackkonfiguration aufweist und mindestens ein Teil des Gummistreifens (11–17) im Wesentlichen eine sinusförmige Konfiguration aufweist.
Reifen nach Anspruch 1, wobei der leitende Gummistreifen (11–17) aus einer Kautschukzusammensetzung ist, die einen wesentlich niedrigeren Modul aufweist als die Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenoberteilschicht (2).
Reifen nach Anspruch 8, wobei der Modul der 300 Prozent-Ringmodul ist.