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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, welcher einen Kautschuk
verstärkenden
Stahlcord enthält,
bei dem in dem auf eine Oberfläche
eines mit Kupfer enthaltendem Metall plattierten Stahldrahtes aufzubringenden Öl eine Kobaltverbindung
enthalten ist, um die Zersetzung des Kautschuks zu verhindern, während die
Haftung mit dem Kautschuk beibehalten wird, und, um die Lebensdauer
des Reifens bei einer gleichzeitigen Verringerung der Kosten zu
verbessern, sowie ein Herstellungsverfahren hierfür.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Ein
Stahlcord, welcher zur Verstärkung
eines Kautschukprodukts, wie beispielsweise eines Reifens, eingesetzt
wird, muss eine gute Haftung mit dem Kautschuk aufweisen, um mit
dem Kautschuk einen Verbundstoff auszubilden. Es sind verschiedene
Techniken offenbart worden, um eine ausreichende Haftung zwischen dem
Stahlcord und dem Kautschuk zu erreichen.
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Beispielsweise
offenbart die
japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 6-49786 eine Technik, bei der ein Stahldraht, welcher
den Stahlcord ausbildet, mit einem schmierendem Öl beschichtet wird und ein
Wasser absorbierendes Polymer in den Spalt zwischen jedem der Stahldrähte eingeführt wird.
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Die
japanische Offenlegungsschrift Nr.
1-153783 offenbart eine Technik, bei der auf den Stahlcord
eine Reaktionsmischung, welche hauptsächlich ein Kobaltsalz einer
organischen Carbonsäure-Bor-Metallseife
enthält,
aufgebracht wird.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 4-11637 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Kobaltmetallsalz,
Schwefel und eine Bismaleimidverbindung in der Kautschukzusammensetzung
enthalten sind und die Oberfläche
des Stahlcordes mit einer Kobaltplattierungsschicht versehen wird.
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Durch
die zuvor beschriebenen Techniken war es allerdings schwierig, eine
gute Haftung zwischen dem Kautschuk und dem Stahlcord sicherzustellen
und unter Verwendung des Stahlcords einen ökonomischen Reifen zu liefern.
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Aus
diesem Grund ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die
Oberfläche
des Stahlcords mit Messing plattiert wird, während zu der Kautschukzusammensetzung
ein Kobaltsalz oder dergleichen als ein Haftungshilfsmittel zugegeben
wird und die beiden miteinander verklebt werden.
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Der
Stahlcord mit der Messingplattierung weist allerdings Probleme auf,
wie beispielsweise an der Oberfläche
des Stahlcords während
des Transports oder während
der Herstellungsschritte der Reifen angesammelten Rost und die Verringerung
der Haftung mit dem Kautschuk, welche aus der Oxidation und Alterung der
plattierten Oberfläche
resultieren.
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Die
Zugabe einer Kobaltverbindung zu Kautschuk ist deshalb nachteilhaft,
weil sich die Molekülkette des
Kautschuks in dem unvulkanisierten Zustand möglicherweise zersetzen kann
und die Kosten der Zugabe extrem hoch sind.
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Die
EP 1 243 692 A2 ,
welche Stand der Technik nach Art. 54 (3) EPÜ ist, offenbart ein Verfahren
zum Behandeln eines Metallcords umfassend das Kontaktieren des Metallcords
mit einem naphthenischen Öl,
das zwischen 1 und 53 Gewichtsprozent eines löslichen Kobaltsalzes enthält.
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Die
EP 0 137 986 A1 betrifft
ein Verfahren zum Verbessern der Metallhaftung zwischen einer vulkanisierbaren
Kautschukzusammensetzung und Messing- oder mit Messing plattierten
Metallverstärkungselementen
umfassend die Schritte des Aufbringens eines haftungsfördernden
Additivs auf die Oberfläche
wenigstens einer der vulkanisierbaren Kautschukzusammensetzung oder
der Messing- oder mit Messing plattierten Metallverstärkungselemente,
Kontaktieren des vulkanisierbaren Kautschuks mit den Messing- oder
den mit Messing plattierten Metallverstärkungselementen mit dem haftungsfördernden
Additiv dazwischen und daran anschließend das Aushärten des
Kautschuks.
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Die
US 5,221,559 offenbart ein
Verfahren zum Behandeln einer Verstärkung, wie beispielsweise einer aus
mit Messing plattiertem Stahl hergestellten Verstärkung, um
ihre Haftung mit einer Zusammensetzung auf Basis von vulkanisiertem
Kautschuk zu verbessern, umfassend den Schritt des Platzierens der
Oberfläche
der Verstärkung
in Kontakt mit einer wasserfreien Lösung aus wenigstens einem Element
aus der Gruppe bestehend aus Kobaltverbindungen, Nickelverbindungen
und Verbindungen aus beiden in wenigstens einem organischen Lösungsmittel,
welches eine oder mehrere Hydroxylgruppen enthält.
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Die
WO 99/55809 offenbart die
Verwendung einer wässrigen
Suspension, welche wenigstens eine Kobalt- und/oder Nickelsalzverbindung
einer gesättigten
oder ungesättigten
Carbonsäure
oder eines Phosphatesters oder ein Kobalt- und/oder Nickelboracylat
und wenigstens ein nicht ionisches oder anionisches Tensid enthält, in einer
kalten Schmierstoffziehlösung
als Klebstoff und Schmiermittel für einen mit Messing und Kautschuk
versehenen Stahldraht.
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Die
JP 62-078,291 offenbart
ein Verfahren zum Herstellen eines Reifencords umfassend das Durchführen eines
mit Messing plattierten Reifencords durch eine Enddüse und dann über eine
Aufnahmewelle vor dem Aufwinden des Cords, das Beschichten der Stränge des
Cords mit einem Prozessöl
und das Verdrillen der Cordstränge.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Luftreifens, welcher einen Stahlcord mit einer verbesserten Haftung
an Kautschuk enthält,
und die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für den Stahlcord.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist der Kautschuk verstärkende Stahlcord des Luftreifens
einen Stahldraht auf, welcher mit Kupfer enthaltendem Metall plattiert
ist und auf seiner Oberfläche
aufgebracht Naphthenprozessöl
oder aromatisches Prozessöl
als Mineralöl,
welches eine Kobaltverbindung enthält, aufweist, wobei die Konzentration
der Kobaltverbindung in dem Mineralöl 0,3 bis 10,0 Massenprozent
beträgt.
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In
dem Kautschuk verstärkenden
Stahlcord gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Öl
Mineralöl, nämlich Naphthenprozessöl oder aromatisches
Prozessöl.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines Kautschuk verstärkenden Stahlcords
bereit, welches einen Aufbringungsschritt des Aufbringens von Naphthenprozessöl oder aromatischem
Prozessöl
als Mineralöl,
das eine Kobaltverbindung enthält,
auf einen mit Kupfer enthaltendem Metall plattierten Stahldraht,
wobei die Konzentration der Kupferverbindung in dem Mineralöl 0,3 bis
10,0 Massenprozent beträgt,
und den Schritt des Verdrillens der Stahldrähte umfasst.
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Die
vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen genommen, offensichtlicher.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die 1 ist
eine Querschnittsansicht eines Stahldrahts gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 2 ist
eine Querschnittsansicht eines Stahlcords gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 3 ist
eine Darstellung, welche ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlcords
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der
Kautschuk verstärkende
Stahlcord gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
als eine Komponente einen Stahldraht, welcher mit Kupfer enthaltendem
Metall plattiert ist und auf seiner Oberfläche mit Mineralöl beschichtet
ist, welches eine Kobaltverbindung enthält. Als die Kupfer enthaltende
Metallplattierung ist eine Kupfer und Zink enthaltende Messingplattierung
bevorzugt. Die Plattierung ist allerdings nicht hierauf beschränkt und
Nickel, Kobalt oder dergleichen können als anderes mögliches
Metall betrachtet werden. Die Erfinder haben herausgefunden, dass,
wenn eine Mineralölschicht,
welche eine Kobaltverbindung enthält, auf einer Oberfläche eines
Stahldrahts vorgesehen ist, welcher mit Kupfer enthaltendem Metall
plattiert ist, und die so hergestellten Stahldrähte verdrillt werden, um einen
Stahlcord herzustellen, zufrieden stellende Haftungseigenschaften
zwischen dem Stahlcord und dem Kautschuk sichergestellt werden können und
die Verwendungsmenge von teurer Kobaltverbindung verringert werden
kann. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf dieser Erkenntnis
gemacht.
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Als
die Kobaltverbindung kann vorzugsweise ein Kobaltsalz von organischen
Säuren,
wie beispielsweise Kobaltstearat, Kobaltnaphthenat, Kobaltoleat,
Kobaltlinoleat oder Kobaltharz, eingesetzt werden. Das Kobaltsalz
der organischen Säure
weist eine gute Affinität
mit Öl
und Kautschuk auf und stellt eine gute Haftung zwischen dem Stahlcord
und dem Kautschuk sicher.
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Als
Kautschuk kann hier Kautschuk vom Dientyp eingesetzt werden. Insbesondere
können
vorzugsweise Naturkautschuk, Polyisoprenkautschuk, Butadienkautschuk
und Styrolbutadiencopolymerkautschuk geeigneterweise eingesetzt
werden. Es ist ebenfalls möglich,
wenn dies erforderlich ist, ein Additiv einzuführen, wie beispielsweise Ruß, Silika,
Kalziumcarbonat, Prozessöl,
Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger oder ein Antioxidationsmittel.
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Als
das Öl
wird ein Mineralöl
als Kobaltverbindung enthaltendes Medium eingesetzt, weil das Mineralöl eine gute
Affinität
zu Kautschuk aufweist. Als Mineralöl wird Naphthenprozessöl oder aromatisches
Prozessöl eingesetzt.
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Die
Konzentration der Kobaltverbindung in dem Öl beträgt 0,3 bis 10 Massen-%. Wenn
die Konzentration der Kobaltverbindung weniger als 0,3 Massen-%
beträgt,
wird die Haftungsstärke
zwischen dem Stahlcord und dem Kautschuk gering, und, wenn die Konzentration
der Kobaltverbindung 10 Massen-% überschreitet, erhöhen sich
die Herstellungskosten, weil die Menge an Kobaltverbindung erhöht ist.
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Die 1 ist
eine Querschnittsansicht eines Stahldrahtes, welcher den Kautschuk
verstärkenden Stahlcord
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausbildet. Auf der äußeren Umfangsfläche des
Stahldrahts 1 ist eine Ölschicht 2 vorgesehen.
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Die 2 zeigt
eine Querschnittsansicht des Kautschuk verstärkenden Stahlcords gemäß der vorliegenden
Erfindung. Drei Stahldrähte 1 sind
verdrillt, um einen Kautschuk verstärkenden Stahlcord 10 auszubilden.
Die Anzahl der zu verdrillenden Stahldrähte 1 ist nicht auf
drei beschränkt.
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Das
Herstellungsverfahren für
einen Kautschuk verstärkenden
Stahl gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Aufbringungsschritt des Aufbringens von
Mineralöl,
welches eine Kobaltverbindung enthält, auf einem Stahldraht, welcher
mit Kupfer enthaltendem Metall plattiert ist, und den Schritt des
Verdrillens der so hergestellten Stahldrähte.
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Bei
dem Aufbringungsschritt wird ein eine Kobaltverbindung enthaltendes
Mineralöl
auf wenigstens einen Stahldraht aufgebracht. Insbesondere wird das
Mineralöl
im Allgemeinen vor dem Verdrillen des Stahlcords auf wenigstens
einen der Stahldrähte
aufgebracht, um die Bearbeitbarkeit beim Verdrillen zu verbessern. Die
Kobaltverbindung wird hier dem Öl
zugegeben und das die Kobaltverbindung enthaltende Öl wird auf
den Stahldraht aufgebracht.
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Die 3 illustriert
das Herstellungsverfahren für
den Kautschuk verstärkenden
Stahlcord gemäß der vorliegenden
Erfindung. In der vorliegenden Erfindung bezeichnet Stahlcord einen
Cord, welcher durch Verdrillen von Stahldrähten geschaffen wird. Es gibt
drei Zuführungswalzen 4,
auf denen jeweils ein Stahldraht vorgesehen ist. An einer Durchgangslinie
A von der Zuführungsrolle 4 zu
einer Trommel 5 wird auf wenigstens einen Stahldraht ein
eine Kobaltverbindung enthaltendes Mineralöl aufgebracht. An der Trommel 5 werden
drei Stahldrähte
miteinander verdrillt, um den Stahlcord auszubilden. Daran anschließend passiert
der Stahlcord durch die Trommeln 6, 7 und 8 und
wird durch eine Aufnahmetrommel 9 aufgenommen.
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Als
Verfahren zum Aufbringen von einer Kobaltverbindung enthaltendem
Mineralöl
auf einen Stahldraht können
Eintauchen, Sprühen
oder Verteilen verwendet werden. Das Öl kann aufgebracht werden,
nachdem die Stahldrähte
miteinander verdrillt sind.
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In
dem Luftreifen gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Kautschuk verstärkende Stahlcord als ein Verstärkungselement
eingesetzt. Der Kau tschuk verstärkende
Stahlcord kann als jedes Teilstück
eingesetzt werden, wo das Verstärkungselement
verwendet wird. Beispielsweise kann dieses für eine Karkasse, für eine Bandschicht
oder für
eine Gürtelschicht
eingesetzt werden.
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Beispiele
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(Beispiel 1)
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Ein
Stahldraht, welcher so gezogen worden ist, dass dieser einen Durchmesser
von 0,27 mm aufwies, wurde mit 63 Massen-% Kupfer und 37 Massen-%
Zink enthaltendem Messing plattiert und es wurde darauf ein 0,6
Massen-% Kobaltnaphthenat enthaltendes Mineralöl gesprüht. Dann wurden drei so hergestellte
Stahldrähte
miteinander verdrillt und es wurde ein Stahlcord hergestellt. Als
das Mineralöl
wurde von Sanoil Corporation vertriebenes SANSEN 310 eingesetzt.
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Als
Beschichtungskautschuk für
den Stahlcord wurde eine Kautschukzusammensetzung, welche die in
der Tabelle 1 aufgeführten
Additive enthielt, eingesetzt.
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Tabelle 1
Zugegebene
Mittel | Massenteile |
Naturkautschuk
(NR) | 100 |
Ruß (HAF) | 60 |
Weißer Zink | 8 |
Antioxidationsmittel
(*1) | 2 |
Mineralöl | 2 |
Vulkanisationsbeschleuniger
(*2) | 1 |
Schwefel | 5 |
Kobaltnaphthenat | 0 |
- *1: 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolincopolymer
- *2: DZ: N,N'-Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid
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Der
Stahlcord wurde mit der zuvor genannten Kautschukzusammensetzung
beschichtet und bei einer Temperatur von 165°C für 18 Minuten vulkanisiert,
um eine Probe für
die Haftung bei feuchter Hitze auszubilden. Daran anschließend wurde
die so ausgebildete Probe für
die Haftung bei feuchter Hitze bei 80°C in einem Ofen mit einer relativen
Feuchtigkeit von 95% für
120 Stunden belassen und es wurde ein Abziehtest durchgeführt. Der
Abziehtest wurde auch durchgeführt,
nachdem die hergestellte Probe für
Haftung bei feuchter Hitze für
0 Stunden belassen wurde.
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Die
Ergebnisse der Abziehuntersuchung werden als Zahlenwerte bis auf
die zehnte Stelle gemäß dem nachfolgenden
Evaluierungsverfahren wiedergegeben:
- 5 Vollständig mit
Kautschuk beschichtet und es ist keine plattierte Oberfläche des
Stahlcords sichtbar
- 4 es sind 3 bis 6 Abschnitte der plattierten Oberfläche des
Stahlcords sichtbar
- 3 es sind 13 bis 20 Abschnitte der plattierten Oberfläche des
Stahlcords sichtbar
- 2 es sind 13 oder mehr Abschnitte der plattierten Oberfläche des
Stahlcords sichtbar, wohingegen wenigstens 60% des Gesamtkörpers mit
Kautschuk beschichtet sind
- 1 es sind weniger als 30% des Stahlcords mit Kautschuk beschichtet
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Das
Ergebnis des Abziehtests gemäß dem Beispiel
1 ist in der Tabelle 3 dargestellt.
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(Beispiel 2)
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Das
Beispiel 2 wurde unter derselben Bedingung wie das Beispiel 1 hergestellt,
ausgenommen, dass Mineralöl,
welches 1,0 Massen-% Kobaltnaphthenat enthielt, auf den Stahlcord
gesprüht
wurde. Das Ergebnis des Abziehtests gemäß dem Beispiel 2 ist in der
Tabelle 3 gezeigt.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Das
Vergleichsbeispiel 1 wurde unter derselben Bedingung wie das Beispiel
1 hergestellt, ausgenommen, dass kein Kobaltnaphthenat enthaltendes
Mineralöl
auf den Stahlcord aufgesprüht
wurde, und die in der untenstehenden Tabelle 2 aufgeführten Additive
enthaltender Kautschuk als an dem Stahlcord zu befestigende Kautschukzusammensetzungen
eingesetzt wurden. Das Ergebnis des Abziehtests des Vergleichsbeispiels
1 ist ebenfalls in der Tabelle 3 dargestellt.
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Tabelle 2
Zugegebene
Mittel | Massenteile |
Naturkautschuk
(NR) | 100 |
Ruß (HAF) | 60 |
Weißer Zink | 8 |
Antioxidationsmittel
(*1) | 2 |
Mineralöl | 2 |
Vulkanisationsbeschleuniger
(*2) | 1 |
Schwefel | 5 |
Kobaltnaphthenat | 1 |
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Der
wie in dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Stahlcord wurde in
den in der Tabelle 1 gezeigten Kautschuk eingebettet und es wurde
eine Gürtelschicht
hergestellt. Gleichermaßen
wurde der wie in dem Beispiel 2 hergestellte Stahlcord mit der in
der Tabelle 1 gezeigten Kautschukzusammensetzung beschichtet und es
wurde eine Gürtelschicht
hergestellt.
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Unter
Verwendung der jeweiligen Gürtelschichten
wurden Reifenproben geformt und es wurde die Hochgeschwindigkeitslauflebensdauer
der Reifen evaluiert. Die Bedingungen zum Formen der Reifenproben waren
wie folgt:
Karkasse: eine Lage von 1670 dtex/2 Polyester (50
Enden)
Cordwinkel mit Bezug zu der Umfangsrichtung: 90°
Gürtelschicht:
2 Stahlcorde (40 Enden)
Cordwinkel mit Bezug zu der Umfangsrichtung:
+20°, –20°
Reifengröße: 195/65R15.
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"Enden" bezieht sich hier
auf die Anzahl der eingebetteten Corde für jede 5 cm der Lage.
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Der
Hochgeschwindigkeitslauflebensdauertest wurde unter den nachfolgenden
Bedingungen durchgeführt.
Es wurde ein Prüftestgerät eingesetzt,
die Umgebungstemperatur wurde auf 25 ± 5°C eingestellt, die Reifenproben
wurden auf Felgen aufgebracht und die Laufgeschwindigkeit wurde
ausgehend von 170 km/Std. alle 10 Minuten schrittweise um 10 km/Std. mit
einem Innendruck von 280 kPa und einer Last von 492 kgf erhöht und das
Laufen wurde fortgesetzt, bis der Reifen durchgefallen war. Die
Laufentfernung, bis ein Fehler auftrat, wurde als ein Index angegeben,
wobei das Vergleichsbeispiel 1 die Referenz mit 100 ist. Ein größerer Indexwert
bedeutet eine bessere Hochgeschwindigkeitslauflebensdauer. Die Testergebnisse
sind in der Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
| | Vergleichsbeispiel
1 | Beispiel
1 | Beispiel
2 |
Gürtelschicht | Durchmesser
des Stahldrahts (mm) | 0,27 | 0,27 | 0,27 |
Verdrillter
Stahlcord | 1 × 3 × 0,27 | 1 × 3 × 0,27 | 1 × 3 × 0,27 |
Menge
an Kobaltnaphthenat in dem Öl (Massen-%) | 0 | 0,6 | 1 |
Menge
an Kobaltnaphthenat in der Kautschukmischung (Massen-%) | 0,56 | 0 | 0 |
Physikalische
Eigenschaft | Ergebnis
des Abziehtests (80°C – relative Feuchtigkeit
von 95%, 0 Stunden) | 4,3 | 4,4 | 4,5 |
Ergebnis
des Abziehtests (80°C – relative Feuchtigkeit
von 95%, 120 Stunden) | 3,6 | 3,7 | 3,9 |
Ergebnis
des Hochgeschwindigkeitslauflebensdauertests | 100 | - | 103 |
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Aus
den Ergebnissen des Abziehtests wird verstanden, dass der Kautschuk
verstärkende
Stahlcord gemäß der vorliegenden
Erfindung eine gute Haftung zu Kautschuk aufweist. Aus den Ergebnissen
des Hochgeschwindigkeitslauflebensdauertests wurde herausgefunden,
dass der Luftreifen unter Verwendung des Kautschuk verstärkenden
Stahlcords der vorliegenden Erfindung eine bessere Lebensdauer aufweist.
In der Tabelle 3 bezeichnet ein verdrillter Stahlcord von 1 × 3 × 0,27 einen
Stahlcord, welcher durch Verdrillen von drei Stahldrähten mit
einem Durchmesser von jeweils 0,27 mm hergestellt worden ist.
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Der
Stahlcord gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine einzigartige Struktur auf, welche durch Verdrillen
von Stahldrähten
ausgebildet wird, welche jeweils mit einem Kupfer enthaltenden Metall
plattiert sind und deren Oberfläche
mit einem, eine Kobaltverbindung enthaltenden Öl beschichtet sind. Durch solch
eine Struktur wird die Haftung mit dem Kautschuk verbessert. Ferner
ist der Luftreifen unter Verwendung des Stahlcords gemäß der vorliegenden
Erfindung ökonomisch
und weist eine bessere Lebensdauer auf.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und illustriert
worden ist, wird klar verstanden werden, dass dieselbe lediglich
als Illustration und Beispiel gedacht ist und nicht zum Zwecke der
Beschränkung
gedacht ist und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung lediglich
durch die beigefügten
Patentansprüche
beschränkt
wird.