DE69832304T2

DE69832304T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69832304T2
Application number: DE69832304T
Authority: DE
Inventors: Gen Chuo-ku Suzuki; Akio Chuo-ku Kusano; Hiroshi Chuo-ku Mouri; Masato Chuo-ku Hiruma
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2018-08-05
Also published as: US6367525B1; EP1275530A3; EP1275530B1; DE69832424T2; EP0895877B1; ES2187893T3; DE69832424D1; ES2248466T3; US20020112799A1; DE69809348D1; EP1275529A2; EP1275529A3; EP1275529B1; EP1275530A2; ES2249525T3; JPH11240312A; DE69809348T2; EP0895877A1; DE69832304D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, und insbesondere einen antistatischen Luftreifen mit längerer Lebensdauer.
Hierfür wurde bisher Ruß im Allgemeinen als ein Verstärkungsmittel für Reifen verwendet. In den letzten Jahren ist jedoch eine Verminderung des Brennstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen verlangt worden, um mit Umweltproblemen besser fertig zu werden, und ein großer Teil der Entwicklung hat sich darauf konzentriert, wie der Rollwiderstand eines Reifens verringert werden kann. Deshalb wurden Profilreifen entwickelt, die Zusammensetzungen mit einer verringerten Menge an Ruß, das einen Hystereseverlust verursacht, aufweisen und Siliziumdioxid als Verstärkungsmaterial verwenden. Profilgummireifen, die Siliziumdioxid als ein Verstärkungsmaterial aufweisen, sehen ein erhöhtes Bremsvermögen auf nassen Straßen (im Anschluss als Nasstraktion bezeichnet) und einen verringerten Rollwiderstand vor. Siliziumdioxid aufweisende Profilgummireifen besitzen jedoch ein Problem, dass der elektrische Widerstand höher ist als bei Profilgummireifen, die Ruß ohne Siliziumdioxid aufweisen, so dass von der Karosserie eines Automobils weitergeleitete Elektrizität und die durch interne Reibung während der Deformation des Gummis erzeugte Elektrizität sich ansammelt.
Um das Problem der Ansammlung von statischer Elektrizität zu lösen, sind z.B. antistatische Reifen mit einer Oberfläche, die von einer Schicht aus leitendem Gummi bedeckt ist, in den Beschreibungen der europäischen Patente mit den Nummern 705722 und 718216 vorgeschlagen worden. Diese Reifen besitzen jedoch das Problem, dass die elektrische Leitfähigkeit abnimmt, wenn sich das Profilgummi während der Zwischen- und Endperiode der Lebenszeit des Reifens abnützt.
In der Beschreibung des europäischen Patents mit der Nummer 681931 ist ein antistatischer Luftreifen vorgeschlagen worden, der ein leitendes Gummielement aufweist, das in Umfangsrichtung des Reifens angeordnet ist. In den Beschreibungen der US 5,518,055 und EP 658452 sind antistatische Reifen vorgeschlagen worden, die leitende Gummielemente aufweisen, die zwischen dem Profilabschnitt und den Seiten der Reifen angeordnet sind. Diese Reifen besitzen jedoch das Problem, dass die Reifen bezüglich einer Kraft, die in transversaler Richtung wirkt, schwach sind, da diese Reifen einen wie in der 6 der beigefügten Zeichnungen gezeigten Aufbau besitzen, bei dem die leitenden Gummielemente 20, die die gleiche Dicke wie die Profilgummis 10 aufweisen, zwischen den Profilabschnitten 10 angeordnet sind, und der Reifen dazu neigt, dass sich die leitenden Gummielemente 20 von den Profilabschnitten 10, wie in 7 gezeigt ist, an deren Grenzen lösen. Tritt eine solche Trennung an einem Abschnitt des Reifens auf, so erstreckt sich diese Trennung in Umfangsrichtung über den gesamten Reifen, und die Haltbarkeit des Reifens nimmt deutlich ab.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, einen Luftreifen vorzusehen, der nicht nur exzellente statische Entladungswirkungen zeigt, sondern ebenso eine exzellente Haltbarkeit bzw. Langlebigkeit besitzt.
Die vorliegenden Erfinder hatten besonders auf die Anordnung der leitenden Gummielemente geachtet, und es wurde anhand der Ergebnisse von ausführlichen Studien festgestellt, dass die obige Aufgabe durch die unten erklärten Mittel gelöst werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage dieses Wissens gemacht worden.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung umfasst einen Profilabschnitt, der eine Oberflächengummischicht aufweist, die in einem Außenabschnitt des Profilabschnittes in radialer Richtung des Reifens angeordnet ist und einen spezifischen Widerstand von 10⁸ Ωcm oder mehr nach dem Aushärten durch Vulkanisierung besitzt, und leitende Gummielemente, die länglich in Umfangsrichtung ausgebildet sind, und die eine Gummizusammensetzung aufweisen mit einem spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger, und durch die Abschnitte der Oberflächengummischicht ersetzt sind, wobei die leitenden Gummielemente in Abschnitten der Oberflächengummischicht angeordnet sind, die sich von einer in Radialrichtung des Reifens äußeren Oberfläche der Oberflächengummischicht zu einer in Radialrichtung des Reifens inneren Oberfläche der Oberflächengummischicht erstrecken, und ein leitendes Gummielement ist diskontinuierlich in sowohl der Umfangsrichtung des Reifens als auch der Breitenrichtung des Reifens ausgebildet, nicht nur an der äußeren Oberfläche einer Oberflächengummischicht, sondern ebenso an einer inneren Oberfläche der Oberflächengummischicht, wobei die leitenden Gummielemente vorzugsweise eine Breite von 0,1 bis 3,0 mm aufweisen, und vorzugsweise derart angeordnet sind, dass mindestens einige der leitenden Gummielemente innerhalb eines Bereichs der Oberfläche des Reifens angeordnet sind, der in Kontakt mit einer Straßenoberfläche ist.
Bevorzugt sind bei diesem Luftreifen die leitenden Gummielemente an mindestens drei Positionen angeordnet, die sich in einem Bereich der Oberfläche des Reifens befinden, der in Kontakt mit einer Straßenoberfläche ist, und die in dem gleichen Querschnitt in transversaler Richtung des Reifens angeordnet sind.
Es ist bevorzugt, dass die Länge der leitenden Gummielemente in Umfangsrichtung des Reifens gleich oder kleiner ist als die Länge eines Bereichs der Oberfläche des Reifens, die in Kontakt mit einer Straßenoberfläche ist. Es ist ferner bevorzugt, dass die Länge der leitenden Gummielemente in Umfangsrichtung des Reifens 1/12 oder weniger der Länge des Reifenumfangs beträgt. Es ist ebenso bevorzugt, dass die leitenden Gummielemente eine Breite von 0,5 bis 2,0 mm besitzen.
Der Profilabschnitt kann einen Aufbau aufweisen, der aus mindestens zwei Schichten besteht, die eine Oberflächengummischicht, die in einem Außenabschnitt des Profilabschnitts in radialer Richtung des Reifens angeordnet ist, und eine Innenflächengummischicht aufweisen, die an einem inneren Abschnitt des Profilabschnittes in radialer Richtung des Reifens angeordnet ist und einen spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger nach Aushärten durch Vulkanisierung aufweisen.
Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die leitenden Gummielemente aus einem Gummizement mit einem spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger nach Aushärten durch Vulkanisierung hergestellt sind.
Der Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart, dass, falls leitende Pfade durch Anordnen von leitenden Gummielementen in dem Profilabschnitt gebildet sind, die leitenden Gummielemente voneinander in Umfangsrichtung durch Profilabschnitte, die zwischen den leitenden Gummielementen in Umfangsrichtung angeordnet sind, getrennt sind, und nicht auf eine Art und Weise, dass ein kontinuierliches einzelnes leitendes Gummielement um den vollständigen Umfang gebildet ist.
Aufgrund des obigen Aufbaus wird eine Kraft in transversaler Richtung des Reifens auf wirksame Weise verteilt, und eine Bewegung der leitenden Gummielemente und Deformation des Gummis an den Grenzen derselben wird unterdrückt, wodurch ein Trennen der leitenden Gummielemente verhindert wird. Folglich ist die Langlebigkeit des Reifens verbessert.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung zeigt eine ausgezeichnete Fähigkeit, Elektrizität zu entladen und ermöglicht keine Ansammlung von statischer Elektrizität während der gesamten Lebensdauer des Reifens bei dessen Verwendung aufgrund der oben beschriebenen Strukturen. Deshalb kann die Funkenerzeugung verhindert werden, und ein Geräusch in Fahrzeugradios kann verringert sein. Überdies kann die Trennung des Profilabschnittes und der leitenden Gummielemente durch die wirkungsvolle Verteilung der auf den Reifen in transversaler Richtung wirkenden Kraft verhindert werden, und die Lebensdauer des Reifens ist deutlich verbessert.
Die Erfindung wird ferner mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine perspektivische Querschnittsansicht ist, die ein Beispiel eines Luftreifens zeigt, der nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Querschnittsansicht ist, die ein weiteres Beispiel eines Luftreifens zeigt, der nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine perspektivische Querschnittsansicht ist, die ein weiteres Beispiel eines Luftreifens zeigt, der nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4A zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform des pneumatischen Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, bei dem leitende Gummielemente über die gesamte Dicke einer Oberflächen-Gummischicht angeordnet sind;
4B zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die ein anderes Bespiel einer bevorzugten Ausführungsform des pneumatischen Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, bei dem leitende Gummielemente über die gesamte Dicke einer Oberflächen-Gummischicht und einer inneren Schicht angeordnet sind;
4C zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform des pneumatischen Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, bei dem ein Abschnitt des leitenden Gummielements über die gesamte Dicke einer Oberflächen-Gummischicht und einer inneren Schicht angeordnet ist;
5 eine perspektivische Querschnittsansicht ist, die schematisch einen Profilabschnitt eines konventionellen Luftreifens zeigt;
6 eine perspektivische Querschnittsansicht ist, die schematisch einen Profilabschnitt eines Luftreifens zeigt, der in einem vergleichenden Beispiel verwendet wird;
7 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die schematisch eine Trennung in einem Profilabschnitt des in dem Vergleichsbeispiel verwendeten Luftreifens darstellt.
8 zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Messung des spezifischen Widerstands, welche in den Beispielen verwendet wurde.
9A und 9B zeigen Ansichten einer Vorrichtung zur Messung des spezifischen Widerstands sowie ein Diagramm, welches das Verfahren der Messung darstellt.
Die für die leitenden Gummielemente der vorliegenden Erfindung verwendete Gummizusammensetzung weist eine Gummizusammensetzung mit eine spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger auf. Mit anderen Worten, die für die leitenden Gummielemente verwendete Gummizusammensetzung besitzt einen spezifischen Widerstand, der 1/100 oder weniger des spezifischen Widerstands der für den Profilabschnitt verwendeten Gummizusammensetzung beträgt, die einen spezifischen Widerstand von 10⁸ Ωcm oder mehr besitzt. Je geringer der spezifische Widerstand ist, desto besser. Ein spezifischer Widerstand von 10³ Ωcm oder weniger wird noch mehr bevorzugt, um einen deutlichen antistatischen Effekt zu erzielen.
Hinsichtlich der Lebensdauer ist es bevorzugt, dass Dienkautschuk, das für die Gummizusammensetzung der leitenden Gummielemente mit einem spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens einen Kautschuk aufweist, der entweder Styrol- Butadien-Kautschuk (SBR), Butadienkautschuk (BR) und/oder Naturkautschuk (NR) ist.
Es ist bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung für die leitenden Gummielemente Ruß mit einem spezifischen Oberflächenbereich, der durch Stickstoffadsorption (N₂SA) auf 80 m²/g oder mehr bestimmt ist, und noch bevorzugter ist 130 m²/g oder mehr, und eine Absorption von Dibutylphthalat (DBP) von 100 ml/100 g oder mehr, und noch bevorzugter 110 ml/100 g oder mehr, besitzt, aufweist. In dieser Gummizusammensetzung kann die Lebensdauer der Gummischicht, die die Pfade bilden, welche die Ladung tragen, verbessert sein, und der antistatische Effekt kann bis zu den letzten Phasen der Lebensdauer des Reifens erhalten werden, in dem Ruß mit einem kleinen Partikeldurchmesser und einer hohen Struktur, wie zuvor beschrieben, verwendet wird. N₂SA und DBP werden entsprechend den Verfahren von ASTM D3037-89 bzw. ASTM D24-9014 gemessen.
Ist die verwendete Rußmenge kleiner als 40 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Dienkautschuk, so sind die Verstärkungseigenschaften des Rußes unzureichend. Übertrifft die Menge 100 Gew.-Teile, so wird der Gummi nach der Vulkanisierung zu hart, und Risse treten auf, falls nicht genügend Weichmacher verwendet werden, und, falls zu viel Weichmacher verwendet werden, ist die Verschleißfestigkeit reduziert.
In Bezug auf die Komponenten für die Zusammensetzung außer Ruß, können Inhaltsstoffe in Mengen verwendet werden, die im Allgemeinen in Gummiprodukten, wie z.B. Vulkanisierungsmittel, Vulkanisierungsbeschleuniger, Hilfsvulkanisierungsbeschleuniger, Weichmacher, Antioxidanten, verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die obigen leitenden Gummielemente aus einem Gummizement mit einem spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger nach der Vulkanisierung hergestellt sind. Wasser kann als Lösungsmittel für den Gummizement verwendet werden, es ist aber bevcrzugt, hinsichtlich der Qualitätsstabilität, dass ein organisches Lösungsmittel hauptsächlich als das Lösungsmittel für den Gummizement verwendet wird. Beispiele von organischen Lösungsmitteln umfassen Hexan, Petroleumäther, Heptan, Tetrahydrofuran (THF) und Zyklohexan. Hexan wird unter diesen Lösungsmitteln bevorzugt. Der Gummizement wird in Schnitte, die diskontinuierlich in dem Umfang der Oberfläche der Gummischicht ausgebildet sind, gegossen, um die Schnitte mit Zement aufzufüllen. Diese Schnitte werden durch Schneidmittel, wie z.B. eine Schneideeinrichtung, gebildet. Der Gummizement besitzt den Vorteil, dass die Schnitte auf einfache Weise gefüllt werden können.
Die für den Profilabschnitt der vorliegenden Erfindung verwendete Gummizusammensetzung umfasst Füllstoffe, die zumindest Siliziumdioxid enthalten, so dass die Fahreigenschaft auf nassen Straßen als auch die Verbrauchsminderung an Brennstoff, auf hohem Niveau erfüllt sind, und der spezifische Widerstand der Gummizusammensetzung 10⁸ Ωcm oder mehr beträgt als Folge der Zusammenstellung der Mischung nach Formel.
Betreffend die Kautschukkomponente, die in der Kautschukzusammensetzung des Profilabschnittes der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können Kunstkautschuk oder Naturkautschuk einzeln oder zusammen vermischt verwendet werden. Beispiele von Kunstkautschuk umfassen Polyisoprenkautschuk (IR), Polybutadienkautschuk (BR), Styrolbutadienkautschuk (SBR), Butylkautschuk und Halogenbutylkautschuk. Unter diesen Kautschuks wird SBR, wie z.B. SBR, der durch Emulsionspolymerisation erhalten wird, und SBR, der durch Lösungspolymerisation erhalten wird, bevorzugt verwendet, und ölgestreckter SBR wird besonders bevorzugt verwendet.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Füllstoff umfasst Ruß und Siliziumdioxid.
Als Ruß kann Ruß mit einer spezifischen Oberfläche, gemessen durch Stickstoffadsorption (N₂SA), von 80 m²/g oder mehr und einer Absorption von Dibutylphthalat (DBP) von 100 cm³/100 g oder mehr verwendet werden. Der Ruß ist jedoch nicht besonders beschränkt.
Als Siliziumdioxid wird synthetisches Siliziumdioxid, das durch einen Fällungsprozess hergestellt wird, bevorzugt verwendet. Spezifische Beispiele von solchem Siliziumidioxid umfassen "NIPSIL AQ", hergestellt von Nippon Silica Kogyo Co., Ltd.; "ULTRASIL VN3" und "BV3370GR", hergestellt von der deutschen Degussa AG., "RP1165MP", "ZEOSIL 165GR" und "ZEOSIL175VP", hergestellt von Rhone Poulenc Company, und "HISIL 233", "HISIL 210" und "HISIL 255", hergestellt von PPG. Das Siliziumdioxid ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
In der vorliegenden Erfindung weist die Kautschukzusammensetzung für den Profilabschnitt der vorliegenden Erfindung bevorzugt ferner ein Silankopplungsmittel auf. Da die physikalische Bindung zwischen Siliziumdioxid und Kautschuk schwächer ist als die Bindung zwischen Ruß und Kautschuk, nimmt der Verschleißwiderstand des Reifens ab. Das Silankopplungsmittel wird zum Erhöhen der Bindungsstärke zwischen Siliziumdioxid und der Kautschukkomponente verwendet, um so mit Gewissheit einen guten Verschleißwiderstand zu erhalten.
Beispiele des Silankopplungsmittels umfassen bis(3-Triethoxysilylpropyl)-Tetrasulfid, bis(2-triethoxysilylethyl)-Tetrasulfid, bis(3-Trimethoxysilylpropyl)-Tetrasulfid, bis(2-Trimethoxysilylethyl)-Tetrasulfid, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyl-Triethoxysilan, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilan, 2-Mercaptoeethyltriethoxysilan, 3-Nitropropyltrimethoxysilan, 3-Nitropropyltriethoxysilan, 3-Chloropropyltrimethoxysilan, 3-Chloropropyltriethoxysilan, 2-Chlorethyltrimethoxysilan, 2-Chlorethyltriethoxysilan, 3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-Dimethylthiocarbamoyl-Tetrasulfid, 2-Triethoxysilylethyl-N,N-Dimethylthiocarbamoyl-Tetrasulfid, 3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazol-Tetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropylbenzothiazol-Tetrasulfid, 3-Triethoxysilylpropyl-Methacrylat-Monosulfid, und 3-Trimethoxysilylpropyl-Methacrylat-Monosulfid. Unter diesen Silankopplungsmitteln sind Bis-(3-Triethoxysilylpropyl)-Tetrasulfid und 3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazol-Tetrasulfid bevorzugt.
Beispiele des Silankupplungsmittels umfassen ebenso bis-(3-Diethoxymethylsilylpropyl)-Tetrasulfid, 3-Mercaptopropyldimethoxymethylsilan, 3-Nitropropyldimethoxymethylsilan, 3-Chlorpropyldimethoxymethylsilan, Dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-Dimethylthiocarbamoyl-Tetrasulfid und Dimethoxymethylsilylpropylbenzothiazol-Tetrasulfid.
Die Menge des Silankupplungsmittels beträgt bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, und noch bevorzugter 10 bis 15 Gew.-% der Menge des Siliziumdioxids.
Die Menge des Füllstoffes beträgt 30 bis 100 Gew.-Teile, und noch bevorzugter 50 bis 90 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente. Die Menge des Rußes unter den Füllstoffen beträgt 0 bis 40 Gew.-Teile, und noch bevorzugter 5 bis 20 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente. Die Menge des Siliziumdioxids unter den Füllstoffen beträgt 30 bis 100 Gew.-Teile, und noch bevorzugter 50 bis 80 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente. Falls die Menge des Siliziumdioxids weniger als 30 Gew.-Teile beträgt, so ist die Reibungskraft auf nassen Straßen nicht ausreichend. Falls die Menge des Siliziumdioxids 100 Gew.-Teile überschreitet, so wird der Verschleißwiderstand unzureichend, und überdies wird die Bearbeitung erschwert.
Die Kautschukzusammensetzung für den Profilabschnitt der vorliegenden Erfindung kann auf geeignete Weise andere zusammensetzende Inhaltsstoffe aufweisen, die im Allgemeinen in der Kautschukindustrie verwendet werden, wie z.B. Zinkoxid, Stearinsäure, Antooxidanten, Wachs und Vulkanisierungsmittel innerhalb der Bereiche, so dass die Vorteile de vorliegenden Erfindung nicht nachteilig beeinflusst werden.
Die Kautschukzusammensetzung für den Profilabschnitt der vorliegenden Erfindung kann erhalten werden durch Mischen der Komponenten, indem ein Mischer verwendet wird, wie z.B. eine Walze, ein interner Mischer, ein Banbury-Mischer, die vulkanisiert wurden nach Formierung und für den Profilabschnitt verwendet werden.
Der Aufbau des Luftreifens der vorliegenden Erfindung wird speziell im Anschluss beschrieben.
1 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Luftreifens, der nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist, darstellt. Wie in 1 gezeigt, sind in diesem Luftreifen leitende Gummielemente 2, die in Umfangsrichtung länglich ausgebildet sind, in dem Profilabschnitt 1, der einen spezifischen Widerstand von 10⁸ Ωcm oder mehr aufweist, an zumindest einer Stelle in transversaler Richtung angeordnet, und die sich im Wesentlichen durch die Dicke des Reifens erstrecken, wobei der Profilabschnitt 1 in transversaler Richtung durch die leitenden Gummielemente 2 unterteilt ist. In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die leitenden Gummielemente 2 eine Breite von 0,1 bis 3,0 mm aufweisen, und noch bevorzugter 0,5 bis 2,0 mm, und auf eine Weise angeordnet sind, dass die leitenden Gummielemente sich diskontinuierlich entlang dem Umfang des Reifens erstrecken, und zumindest einige der leitenden Gummielemente in einem Bereich der Oberfläche des Reifens angeordnet sind, der sich in Kontakt mit der Straßenoberfläche befindet. In dem in 1 gezeigten Reifen sind die leitenden Gummielemente an beiden Seiten der Mitte des Reifens auf ähnliche Weise zu gleichem Abstand von der Mitte angeordnet.
Beträgt die Breite der leitenden Gummielemente 2 weniger als 0,1 mm, so besteht die Möglichkeit, dass die leitenden Gummielemente durch den Profilgummi während der Vulkanisierung bedeckt werden, wodurch eine ausreichende Leitfähigkeit nicht erhalten wird. Falls die Breite 3,0 mm überschreitet, so verschlechtern sich die Rollwiderstandseigenschaften des Reifens, und die Bildung von ungleichmäßigem Verschleiß wird beschleunigt. Da sich die leitenden Gummielemente 2 diskontinuierlich entlang dem Umfang des Reifens erstrecken, wird eine auf den Reifen in transversaler Richtung wirkende Kraft wirkungsvoll verteilt, und die Bewegung der leitenden Gummielemente 2 und die Deformation des Gummis an den Grenzen der leitenden Gummielemente 2 und des Profilabschnittes 1 wird unterdrückt, wodurch eine Trennung der leitenden Gummielemente 2 verhindert wird. Da mindestens einige der leitenden Gummielemente 2 in dem Bereich der Oberfläche des Reifens angeordnet sind, der in Kontakt mit der Oberfläche der Straße ist, so kann überdies der antistatische Effekt ständig erzielt werden.
"Der Bereich der Oberfläche des Reifens, der in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist", wie oben beschrieben, ist der Bereich der Oberfläche des Reifens, der in Kontakt mit der Oberfläche der Straße ist, wenn der Reifen an einer speziellen Felge angebracht ist, aufgeblasen auf einen speziellen Luftdruck ist, senkrecht zu einer flachen Platte ohne Rotation angeordnet ist, und eine spezifische Masse auf ihn angewendet wird. Die spezifischen Werte der obigen Beschreibung sind wie folgt: Entsprechend der Spezifikation der Vereinigung der japanischen Automobilreifenhersteller (JATMA), die in dem JATMA JAHRBUCH 1996 beschrieben ist, wird ein Reifen an eine standardmäßige Felge angebracht, und die maximal anwendbare Last und der dieser Last entsprechende Luftdruck (der maximale Luftdruck) wird für die Größen- und Lagebewertung des Reifens darauf angewendet. Wird die Spezifikation der PRA oder die Spezifikation der ETRTO an der Stelle der Verwendung oder der Herstellung angewendet, so werden die spezifischen Werte entsprechend der verwendeten Spezifikation als die oben spezifizierten Werte verwendet.
In dieser Ausführungsform kann der antistatische Effekt auf noch sichere Weise gezeigt werden, falls die leitenden Gummielemente, die den Profilabschnitt unterteilen, der einen spezifischen Widerstand von 10⁸ Ωcm besitzt, in transversaler Richtung an zumindest drei Positionen in dem Bereich der Oberfläche des Reifens angeordnet sind, der in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist und in dem gleichen Abschnitt des Profilabschnittes in transversaler Richtung des Reifens, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, angeordnet sind. Die auf den Reifen in transversalere Richtung wirkende Kraft kann noch wirkungsvoller verteilt werden, und die Trennung der leitenden Gummielemente von dem Profilabschnitt kann auf noch wirkungsvollere Weise verhindert werden, falls die Länge der leitenden Gummielemente in Umfangsrichtung gleich oder kleiner ist als die Länge des Bereichs der Oberfläche des Reifens, die sich in Kontakt mit der Straßenoberfläche befindet, besonders dann, wenn die Länge der leitenden Gummielemente in Umfangsrichtung 1/12 oder weniger der Umfangslänge des Reifens ist. "Die Länge des Bereichs des Reifens, der in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist", wie oben beschrieben, ist die maximale diametrale Länge in Richtung senkrecht zur Richtung der Achse in dem Bereich des Reifens, der in Kontakt mit der Straßenoberfläche ist, falls der Reifen an einer spezifischen Felge angebracht ist, der Reifen auf einen spezifischen Luftdruck aufgeblasen ist, und der Reifen senkrecht zu einer flachen Platte ohne Rotation angeordnet ist, und der Reifen mit einer spezifischen Masse belastet ist. Die spezifischen Werte in der obigen Beschreibung sind Werte entsprechend der Spezifikation der JATMA, wie oben beschrieben, falls die Spezifikation der JATMA angewendet wird. Wird die Spezifikation der TRA oder die Spezifikation der ETRTO am Ort der Verwendung oder der Herstellung angewendet, so werden die spezifischen Werte entsprechend der verwendeten Spezifikation als die obigen spezifischen Werte verwendet.
In der vorliegenden Erfindung kann, wie dies in 4A gezeigt ist, der Profilabschnitt einen Aufbau aufweisen, der aus zumindest zwei Schichten besteht, die eine Oberflächen-Gummischicht 3 umfassen, welche in einem äußeren Abschnitt in radialer Richtung des Reifens angeordnet ist und einen spezifischen Widerstand von 10⁸ Ωcm oder mehr aufweist, sowie eine innere Gummischicht 4, die an einem inneren Abschnitt in radialer Richtung des Reifens angeordnet ist und einen spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger nach Aushärten durch Vulkanisierung aufweist, sowie leitende Gummielemente 2 aufweist, die in Abschnitten der Oberflächen-Gummischicht 3 angeordnet sind, welche sich in umfänglicher Richtung des Reifens mit im Wesentlichen der gleichen Dicke wie die Oberflächen-Gummischicht 3 erstrecken. Wenn die innere Gummischicht 4 einen vergleichsweise großen spezifischen Widerstand im Bereich von 10⁶ Ωcm oder weniger nach Aushärten durch Vulkanisierung aufweist, wird es zur Erzielung einer verbesserten Leitfähigkeit bevorzugt, dass leitende Gummielemente 2 in Abschnitten angeordnet sind, die sich in der umfänglichen Richtung des Reifens durch die Oberflächen-Gummischicht 3 und die innere Gummischicht 4 mit im Wesentlichen der gleichen Dicke wie die Gesamtdicke dieser Schichten erstrecken, wie dies in 4B gezeigt ist. Der Effekt der vorliegenden Erfindung kann in Übereinstimmung mit diesem Aufbau erzielt werden. Alternativ können leitende Gummielemente in einer solchen Weise angeordnet werden, dass ein Abschnitt der leitenden Gummielemente in Abschnitt angeordnet ist, die sich durch die Oberflächen-Gummischicht 3 und die innere Gummischicht 4 mit im Wesentlichen der gleichen Dicke wie die Gesamtdicke dieser Schichten erstreckt, wie dies in 4C gezeigt ist.
Die vorliegende Erfindung wird speziell mit Bezug auf Beispiele und vergleichende Beispiele im Anschluss beschrieben.
Entsprechend den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Mischungen nach Formeln wurden Kautschukzusammensetzungen, die für den Profilabschnitt und die leitenden Gummielemente eines Luftreifens verwendet werden, zubereitet. Die für die leitenden Gummielemente verwendete Kautschukzusammensetzung wurde in der Form eines Kautschukzements präpariert. Tabelle 1 Profilgummi

*1 hergestellt von "Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.; SBR1712
*2 Anteil der cis-Verbindung, 96%
*3 NIPSIL VN3
*4 N₂SA, 126 m²/g; DBP, 125 ml/100 g
*5 hergestellt von Degussa, Si69
*6 Diphenylguanidin

*8 hergestellt von "Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.; SBR1500
*9 N₂SA, 146 m²/g; DBP, 127 ml/100 g
*10 N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-Phenyl-p-Phenylenediamin
*11 N-Tert-Butyl-2-Benzothiazolylsulfonamid

Der so erhaltene leitende Kautschuk wurde für die leitenden Gummielemente 2 verwendet, die in dem Profilabschnitt 1 auf die in den 4 und 6 gezeigte Weise angeordnet sind, und Luftreifen der Größe 185/65R14 wurden vorbereitet.
Beispiel 1
Wie in 4C gezeigt wies das verwendete Profil eine sogenannte Abdeck/Basis-Struktur auf, die zwei Schichten umfasste, welche eine Oberflächen-Gummischicht 3 sowie eine innere Gummischicht 4 aufwies. Die Reihe entlang der Zentrallinie des Reifens angeordneter leitender Gummielemente 2 wurde in dem Profilabschnitt so weit wie der Boden der Basisschicht angeordnet. Die Reihe leitender Gummielemente 2, die an jeder Seite der zentralen Reihe angeordnet wurde, war in dem Abschnitt des Profil so weit wie der Boden der Abdeckschicht und die Oberfläche der Basisschicht angeordnet.
Beispiel eines herkömmlichen Aufbaus
Wie in 5 gezeigt, wurde ein Reifen mit dem gleichen Aufbau wie der des in 1 vorbereiteten Reifens vorbereitet, außer dass die leitenden Gummielemente 2 nicht darin angeordnet waren.
Vergleichendes Beispiel 1
Wie in 6 gezeigt, wurde ein Reifen mit dem gleichen Aufbau wie der des in 5 vorbereiteten Reifens vorbereitet, außer dass ein einziges kontinuierliches leitendes Gummielement 20 mit einer Breite von 5 mm entlang der Mittellinie des Umfangs des Reifens angeordnet wurde.
Der elektrische Widerstand (der spezifische Widerstand) eines Reifens wurde wie folgt erhalten:
Der spezifische Widerstand wurde entsprechend dem Verfahren der Vereinigung der DEUTSCHEN KAUTSCHUKINDUSTRIE, 110 Blatt 3 gemessen, unter Verwendung eines hochohmigen Messgeräts, Modell HP4339A, hergestellt von Hewlett Packard, wie in 8 gezeigt. In 8 zeigt das Bezugszeichen 11 einen Reifen, das Bezugszeichen 12 eine Stahlplatte, das Bezugszeichen 13 eine Isolierplatte und das Bezugszeichen 14 das hochohmige Messgerät an. Eine Spannung von 1000 V wurde zwischen die Stahlplatte 12, die auf der Isolierplatte 13 angeordnet war, und einer Felge des Reifens 11 angelegt.
Der spezifische Widerstand des leitenden Gummielements 2 wurde wie folgt erhalten:
Eine Probe mit einer Scheibenform wurde vorbereitet. Der spezifische Widerstand R eines Abschnittes mit einem Radius von r = 2,5 cm und einer Dicke von t = 0,2 cm wurde gemessen unter Verwendung einer Testbox für die Messung des Isolierwiderstandes, hergestellt von "Advantest Company", gezeigt in 9.
Der spezifische Widerstand ρ wurde entsprechend der folgenden Gleichung berechnet: ρ = (a/t)Rwobei a die Querschnittsfläche (= pxr²) und t die Dicke ist. In 9 zeigt A eine Haupteleketrode, B eine Gegenelektrode, C eine Führungselektrode und t die Dicke der Probe.
In dem Reifentrommeltest wurde die Geschwindigkeit allmählich unter einer Last von 420 kg erhöht, wobei der Innendruck des Reifens auf 2,0 kg eingestellt wurde. Beim Auftreten der Trennung an der Grenze der leitenden Gummielemente und der Profilabschnitte wurde die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Trennung gemessen, und der Abstand, bevor die Trennung stattfand, wurde gemessen. Das so erzielte Ergebnis mit dem Reifen, der einen herkömmlichen Aufbau aufweist, wurde als Referenz verwendet, die auf 10 eingestellt wurde, und die Ergebnisse des Tests wurden als Index relativ zur Referenz ausgedrückt. Je größer die Zahl, desto besser das Ergebnis. Die erzielten Ergebnisse sind zusammen in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3

Claims

Ein vulkanisierter Luftreifen, umfassend einen Profilabschnitt (1), der eine Oberflächengummischicht (3), die in einem äußeren Abschnitt des Profilabschnittes in Radialrichtung des Reifens angeordnet ist und einen spezifischen Widerstand von 10⁸ Ωcm oder mehr nach Aushärten durch Vulkanisierung aufweist, und leitende Gummielemente (2) aufweist, die länglich in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind und die eine Gummizusammensetzung mit einem spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder weniger aufweisen, und durch die Abschnitte der Oberflächengummischicht ersetzt sind, wobei die leitenden Gummielemente (2) in Abschnitten der Oberflächengummischicht (3) angeordnet sind, die sich von einer äußeren Oberfläche der Oberflächengummischicht in Radialrichtung des Reifens zu einer inneren Oberfläche der Oberflächengummischicht in Radialrichtung des Reifens erstrecken, und die leitenden Gummielemente diskontinuierlich sowohl in Reifenumfangsrichtung als auch in Reifenbreitenrichtung gebildet sind, und zwar nicht nur an der äußeren Oberfläche der Oberflächengummischicht, sondern ebenso an der inneren Oberfläche der Oberflächengummischicht.
Ein vulkanisierter Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Gummielemente (2) eine Breite von 0,1 bis 3,0 mm besitzen und auf eine Weise angeordnet sind, dass mindestens einige der leitenden Gummielemente innerhalb eines Bereichs der Oberfläche des Reifens angeordnet sind, die in Kontakt mit einer Straßenoberfläche ist.
Ein vulkanisierter Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Gummielemente (2) an zumindest drei Positionen angeordnet sind, die sich in einem Bereich der Oberfläche des Reifens befinden, der in Kontakt mit einer Straßenoberfläche ist, und die sich in dem gleichen Querschnitt in transversaler Richtung des Reifens befinden.
Ein vulkanisierter Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der leitenden Gummielemente (2) in Umfangsrichtung des Reifens gleich oder kleiner als die Länge eines Bereichs der Oberfläche des Reifens ist, der in Kontakt mit einer Straßenoberfläche ist.