DE952228C - Aus Schichten aufgebaute Gummierzeugnisse, insbesondere Fahrzeugreifen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 15. NOVEMBER 1956

Fahrzeugreifen

Die Erfindung betrifft aus Schichten aufgebaute Erzeugnisse, insbesondere pneumatische Reifen, welche zum Teil aus synthetischem, gummiartigem Stoff mit hoher Viskosität bestehen. Zum Beispiel können diese synthetischen Gummistoffe Butadien-Styren-Mischpolymerisate, bekannt unter der Bezeichung Buna S oder GR-S, sein.

Nachdem im Zuge der neueren Entwicklung bezüglich Verwendung der verschiedenen synthetischen Gummistoffe für pneumatische Fahrzeugreifen u. dgl. viele Arten synthetischer Massen ausprobiert wurden, hat es sich gezeigt, daß die synthetischen Gummiarten mit einer hohen Viskosität, insbesondere hochviskoses Buna S, zur Herstellung der Laufflächenlage des Reifens besonders geeignet sind. Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß Butadien-Styren-Mischpolymerisat, im Vergleich zu den üblichen, in der Laufflächenlage zur Verwendung kommenden Stoffen, eine geringe Tendenz zur Erwärmung hat. Ein weiterer,Vorteil der ge-

nannten synthetischen Massen ist ihre große Zähigkeit und ihr außergewöhnlich hoher Verschleißwiderstand.

Um diese viskosen Stoffe in dem Maße plastisch zu machen, daß sie mit Hilfe der gebräuchlichen Maschinen zur Gummiherstellung bearbeitet werden können, und um außerdem die vorerwähnten vorteilhaften Eigenschaften, wie geringe Neigung zur Erwärmung usw., zu erzielen, gibt man den ίο gummiartigen Mischpolymerisaten beträchtliche Mengen eines plastisch wirkenden Mittels (Weichmachers), gewöhnlich Petroleumöl, zu. Im allgemeinen gibt es drei Verfahren zur Verbindung der synthetischen, hochviskosen, gummiartigen Stoffe mit dem Öl. Bei dem ersten Verfahren stellt man aus dem Öl und Wasser eine Emulsion her und gibt diese der flüssigen, noch nicht geronnenen synthetischen Gummimasse zu. Darauf werden die Pigmente zugegeben. Beim zweiten Verfahren stellt man aus den Pigmenten einen zähflüssigen Brei her, welchen man dem ebenfalls noch flüssigen Gummi zugibt. Zu diesem Gemisch wird dann vor dem Gerinnen die Ölemulsion zugemischt. Nach einem weiteren Verfahren kann man den trockenen Gummistoff mit dem Öl und den Pigmenten zusammen in einem Banburymischer oder einer ähnlichen Vorrichtung durchmischen.

Das Hinzufügen des billigen, öligen Weichmachers zu der bisher in der Industrie wenig verwendeten — es sei denn als Weichmacher wie im vorliegenden Fall — und daher teueren Gummimasse ist im besonderen Maße wirtschaftlich, da einerseits dadurch das verfügbare Material ausgenutzt wird und sich andererseits erhebliche Ersparnisse an Rohmaterial erzielen lassen.

Trotz der Vorteile, die sich bei der Anwendung dieser Stoffe zum Aufbau der Laufflächenlage pneumatischer Reifen ergeben, hat es sich gezeigt, daß bei diesen Reifen, besonders in bezug auf die Trennung der mit einem hohen Prozentsatz an Petroleumöl versehenen Laufflächenlage und des seitlichen Teils von dem darunterliegenden, aus Gewebe aufgebauten Gurtteil, vorzeitige Mangel auftraten. Die bisherigen A^ersuche, durch Verwendung anderer Zugabestoffe und verschiedenartiger Klebemassen zum Zusammenfügen der Reifenschichten diesem vorzeitigen Versagen abzuhelfen, waren weitgehend erfolglos.

Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, daß die frühzeitig eintretenden Schaden bezüglich Trennung der ölhaltigen Laufflächenlage von dem Gurtteil an der Klebstelle auf das Eindringen des ölhaltigen Weichmachers aus der Laufflächenlage in den Gurtteil des Reifens zurückzuführen ist. Das eingedrungene Öl hatte dort den Naturgummi, mit dem die Gewebeschichten des Gurtteils imprägniert sind und auf dem zu einem großen Teil deren Festigkeit und mitwirkender Verschleißwiderstand beruht, zerstört. Um das erwähnte unerwünschte Eindringen des Weichmachers in den Gurtteil zu vermeiden, wird erfindungsgemäß in das Reifeninnere eine Zwischenlage eingelegt, welche eine derartige Zusammensetzung hat, daß sie das Öl aufzuhalten vermag. Gleichzeitig soll sie die für ein Aufbauelement eines pneumatischen Reifens erforderlichen physikalischen Eigenschaften besitzen.

Die Zeichnung stellt den Querschnitt eines gemäß der Erfindung aufgebauten Reifens in perspektivischer Ansicht dar.

Ein Reif enmantel 10 setzt .sich aus einem inneren, aus übereinanderliegenden gummiimprägnierten Gewebeschichten bestehenden Gurtteil 11, einer äußeren Laufflächenlage 12 aus gummiartigem Stoff, meist einer Masse aus Butadien-Styren-Mischpolymerisaten od. dgl., einer seitlichen Decke 13 aus ähnlichem gummiartigem Material und den nicht dehnbaren Einlagen 14 und 14,,, welche gewöhnlich aus einem verseilten, metallischen Draht oder einem Kabel bestehen, zusammen. Die gummiartigen Gewebelagen des Gurtteils 11 sind an ihren Enden um die Einlage 14 gefalzt. Nach dem Formen und Vulkanisieren bilden sie die Wülste 15 und I5_U. welche nach dem Aufmontieren des Reifens auf die Felge mit dieser im Eingriff stehen. Die Gewebeschichten, aus denen die einzelnen Lagen des Gurtteils aufgebaut sind, bestehen im einzelnen aus parallelen, schräg zur Reifenachse verlaufenden, unter Verwendung von Schußfäden oder kurzen Stichfäden weitmaschig verwebten Kettenfäden. Um das Anhaften der Fäden am Gummi während der \^rulkanisation zu erleichtern, wird das Gewebe mit einer besonderen flüssigen Naturgummimasse vor dem Festkleben am Reifen imprägniert. Bei Reifen, die für schwere Last bestimmt sind, z. B. Lastwagenreifen, werden zwischen den Gurtteil 11 und den äußeren Teilen des Reifens, wie Laufflächenlage 12 und/oder den seitlichen Decken 13, an den Stellen größter Biegung und höchster Beanspruchung durch Stöße zusätzliche Gewebe eingelegt. Ein solches zusätzliches Gewebe, wie es 16 zeigt, dient als dämpfende Schicht und kann als Teil des Gurtteils betrachtet werden. Da der Gurtteil an seiner Außenseite vollkommen von Gummi umgeben ist und mit seiner Innenfläche einen geschlossenen Raum bildet, wird die im Gurtteil beim Durchbiegen desselben während der Belastung des Reifens entstehende Wärme sich derart anreichern, daß der dort vorhandene gummiartige Stoff, durch welchen die verschiedenen Schichten zusammengehalten werden und auf dem ihre gemeinsame Festigkeit sowie ihr Widerstand gegen Stoß usw. beruht, zerstört wird.

In Anbetracht dieser Wärmeanreicherung innerhalb des mit synthetischem Gummi imprägnierten Gurtteils ist es in den meisten Fällen besser, die Gewebeschichten des Gurtteils mit einer natürlichen Gummimasse zu imprägnieren; denn natürlicher Gummi besitzt eine geringere Neigung zur Wärmebildung als die bei der Herstellung pneumatischer Reifen sonst verwendeten synthetischen Gummistoffe. Weiterhin werden deshalb die natürlichen Gummistoffe zum Imprägnieren der Gewebeteile bevorzugt, weil sie wegen ihrer besseren Verarbeitungseigenschaften leichter und gleichmäßiger auf die Gewebeschichten aufgebracht werden können

als synthetischer Gummi. Wenn auch die geringe Tendenz zur Wärmeanreicherung bei den außenliegenden, gummiartigen Teilen des Reifens, z. B. bei der Laufflächenlage 12 und den seitlichen Decken 13, ebenso wünschenswert wäre, haben dort die rein mechanischen Eigenschaften, wie Widerstand gegen Zusammendrücken und Verschleiß sowie ein hoher Elastizitätsmodul, die größere Bedeutung.

Man hat nunmehr gefunden, daß für diese äußeren gummiartigen Teile, insbesondere für die Laufflächenlage des Reifens, die hochviskosen, synthetischen, gummiartigen Mischpolymerisate besonders geeignet sind. Diese Zusammensetzungen müssen vor ihrer Verwendung durch Zugabe von Weichmachern in Gestalt von Erdöl u. dgl. z. B. nach einem der genannten Verfahren auf eine beträchtlich niedrigere Viskosität gebracht werden. Diese Öle sind im allgemeinen aus den höhermolekularen Bestandteilen des Erdöls gewonnene Kohlenwasserstoffe, wie Schmieröle, Öle der Gummiverarbeitung und asphaltische Ölfraktionen, mit vorzugsweise aromatischem, naphthenischem oder aliphatischem Charakter. Die schweren oder asphaltischen Erdölfraktionen sind im allgemeinen Mischungen dieser drei Kohlenwasserstofftypen, wobei deren anteilige Zusammensetzung von ihrer Herkunft abhängt. Die als Weichmacher verwendeten Öle können auch zusammengesetzte Verbindungen mit aliphatischen, naphthenischen und/oder aromatischen Radikalen enthalten.

Nachstehend ist eine für die Laufschichten geeignete Mischung aus hochviskosen, synthetischen Massen und einem öligen Weichmacher angegeben.

Gewichtsteile Gr-S, kalte Gummi-Öl-Mischung mit

25 Teilen hocharomatischem Öl

(Sundex 53) 125,0

Zinkoxyd 3,0

Antioxydationsmittel (Phenyl-Beta-

Naphtylamin) 1,0

HAF-Kohlenruß 60,0

Weichmacher (Sundex 53) 5,0

Schwefel 1,75

Vulkanisationsbeschleuniger (N-Zyklo-

hexyl-2-Benzothiazol-Sulfonamid) 1,0

Mischungen wie die genannte enthalten gewöhnlich den öligen Weichmacher im Verhältnis von 25 bis 50 Teilen auf 100 Teile Gummimasse.

Obwohl die beschriebenen Substanzen auf Grund ihrer niedrigen Kosten besonders wirtschaftlich und wegen ihrer verhältnismäßig geringen Tendenz zur Wärmeanreicherung in hohem Maße für die Herstellung des äußeren Laufkranzes geeignet sind, traten bei Reifen mit derartiger Zusammensetzung in ihrer Laufflächenlage zu vorzeitigem Versagen führende Mängel auf. Diese Mängel beruhen, wie man gefunden hat, auf der Trennung an den Berührungspunkten zwischen den gum-■ mierten, mit Öl durchsetzten Schichten und dem aus Gewebe bestehenden Gurtteil bzw. anderen Xaturgummi enthaltenden Teilen.

Die Erkenntnis, daß das eindringende Öl den Naturgummi im Gurtteil zerstört und daß weiterhin die Trennung zwischen Laufflächenlage und Gurtteil auf das Versagen der verwendeten Kleb- und Bindemittel zurückzuführen ist, führte dazu, zwischen die beiden Schichten eine dünne Zwischenlage 17 einzulegen. Diese Zwischenlage aus einem gegen öl unempfindlichen Stoff verhindert das Eindringen von Öl aus der Laufflächenlage in den Gurtteil und vermeidet daher unmittelbar eine Zerstörung des Naturgummis innerhalb des Gurtteiles infolge des eindringenden öligen Weichmachers. Die Wahl der Gestalt und der Dicke der Zwischenlage erfolgt mit Rücksicht auf das Eindringungsvermögen des der Laufflächenlage zugegebenen Weichmachers. Üblicherweise liegt die Dicke der Zwischenlage etwa zwischen ¹A und 5 mm. Die Breite der Zwischenlage hängt von der inneren Bogenlänge der Lauffläehenlage ab. Bei einem normalen Reifen, z. B. einem Reifen für Personenfahrzeuge, umfaßt die aus diesem ölhaltige^ gummiartigen Material bestehende Laufflächenlr^e die gegen Gleiten profilierte Lauffläche 18, den Schulterteil 19 und die seitlichen Mantelflächen 13, wobei sich die ölhaltige Lauffläehenlage beiderseits bis annähernd zu einem auf halber Höhe zwischen der unteren Fläche der Wülste 15 und I5_a und der höchsten Stelle der profilierten Lauffläche liegenden Punkt erstreckt.

Es muß beachtet werden, daß die öldichte Zwischenlage hinsichtlich Härte, Biegsamkeit, Tendenz zur Wärmeanreicherung usw. etwa mit der Lauffläehenlage übereinstimmt, damit sie beim Biegen des Reifens keinen schädlichen Spannungen unterliegt, die zu einem Druck oder zu sonstigen Beschädigungen der oldichten Zwischenlage führen könnten. Für einen Reifen mit einer Laufflächenlage aus der beschriebenen oder einer ähnlichen Masse hat sich für die Zwischenlage die im folgenden angeführte Zusammensetzung als geeignet erwiesen:

Gewichtsteile

Neopren (Typ GN) 100,0

Magnesiumoxyd 4,0

Altax (Benzothiazyldisulfid) 0,5

Antioxydationsmittel (Phenyl-Beta-

Naphthylamin) 1,0

Stearinsäure 0,4

Schornsteinruß - 32,0

Weichmaoher 7,0

Zinkoxyd ; 5,0

Wenn man bei der Herstellung von Reifen der erfindungsgemäßen Art nach dem bekannten Verfahren die einzelnen Lagen nacheinander über einen vorzugsweise dehnbaren Kern schichtet, kann dabei die Zwischenlage einfach als eine zusätzliche Schicht zwischen Lauffläehenlage und Gurtteil aufgebracht werden. L^Tm jedoch ein völlig lückenloses Anliegen und Anhaften zwischen Lauffläehenlage und Gurtteil zu erreichen, erwies es sich als vorteilhaft, die Zwischenlage unmittelbar an die Innenfläche der Lauffläehenlage anzukleben, bevor man

diese mit dem Gurtteil zusammenfügt. Beim Zusammenkleben der Laufflächenlage und der Zwischenlage kann man irgendein vulkanisierbares gummiartiges Bindemittel, vorzugsweise Neopren oder einen ähnlichen ölbeständigen Stoff, verwenden. Zweckmäßigerweise überzieht man auch die andere Oberfläche der Zwischenlage, bevor man sie auf den Gurtteil überklebt, mit einem ähnlichen oder dem gleichen vulkanisierbaren gummiähnlichen

ίο Bindemittel wie beim Festkleben an der Laufflächenlage. Nachdem nunmehr die Zwischenlage das Eindringen von öl aus der Laufflächenlage in die Berührflächen der Zwischenlage mit dem Gurtteil verhindert, kann dort eine natürliche Gummimasse oder eine andere öllösliche Haftmasse verwendet werden.

Man muß natürlich das Eindringen des Öles in den Gurtteil überall dort unterbinden, wo· eine ölhaltige Gummimasse in Anwendung kommt. Daher

ao wird man bei Reifen, bei denen nicht nur die Laufflächenlage, sondern die gesamte äußere Gummidecke aus einem ölhaltigen gummiartigen Stoff besteht, zweckmäßigerweise die öldichte Zwischenlage um den gesamten Gurtteil herumführen.

Im vorangegangenen wurden als geeignetes Material für die Laufflächenlage eine mit Erdöl plastizierte Butadien-Styren-Masse und eine vorzugsweise aus Neopren bestehende Zwischenlage vorgeschlagen. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Prinzip auch überall dort Anwendung finden, wo eine hochviskose, mit einem Weichmacher durchsetzte, synthetische, gummiartige Masse und eine das Eindringen des Weichmachers verhindernde Zwischenlage aus synthetischem, gummiartigem Stoff verwendet werden.

Claims (8)

PatentanspeOche:

1. Schichtweise aufgebautes Erzeugnis, das aus einer Schicht aus hochviskosem, synthetischem, gummiartigem Stoff, der eine wesentliche Menge einet· ölhaltigen Weichmachers enthält, und einer daran unmittelbar anschließenden weiteren Schicht aus einem gegen Öl empfindlichen Stoff besteht, gekennzeichnet durch eine öldichte Zwischenlage aus synthetischem, gummiartigem Stoff, die das Eindringen des ölhaltigen Weichmachers in den öllöslichen Stoff verhindern soll.

2. Gummireifen gemäß Anspruch 1 mit einer aus hochviskosem, ölhaltigem, synthetischem, gummiartigem Stoff bestehenden Laufflächenlage und einem Gurtteil aus gummiimprägnierten, ölempfindlichen Geweben, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Laufflächenlage (12) und Gurtteil (11) eine öldichte Zwischenlage (17) aus synthetischem, gummiartigem Stoff befindet, die das Eindringen von Öl aus der Laufflächenlage in den Gurtteil verhindert.

3. Erzeugnis gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (17) aus Polychloropren besteht.

4. Pneumatischer Gummireifen gemäß Anspruch i, bestehend aus einer Laufflächenlage aus hochviskosen Butadien-Styren-Mischpolymerisaten mit einem die Plastizität bewirkenden Zusatz an Petroleumöl, einem Gurtteil aus übereinanderliegenden Geweben, überzogen mit einer Naturgummi enthaltenden Masse, sowie einer Zwischenlage, dadurch gekennzeichnet, daß die das Eindringen von öl aus der Laufflächenlage in den Gurtteil verhindernde Zwischenlage (17) aus einem gegen öl beständigen, synthetischen, gummiartigen Stoff besteht, der sich vorzugsweise aus Polychloropren-Polymerisaten und Butadien-Akrylonitril-Mischpolymerisaten zusammensetzt.

5. Pneumatischer Gummireifen gemäß Anspruch-4 mit einer Laufflächenlage aus hochviskosen Butadien-Styren-Mischpolymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Laufschicht enthaltene Weichmacher aus Erdöl besteht, wobei auf 100 Gewichtsteile Mischpolymerisat 25 bis 50 Gewkhtsteile öl entfallen.

6. Verfahren zur Herstellung eines in Schichten aufgebauten Erzeugnisses gemäß einem der Ansprüche 1 bis S mit einer aus hochviskosem, synthetischem, gummiartigem Stoff bestehenden Schicht, die eine wesentliche Menge eines öligen Weichmachers enthält, und einer weiteren gummiartigen, öllöslichen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesen beiden Schichten eine öldichte Zwischenlage aus synthetischem, gummiartigem Stoff angeordnet wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines schichtweise aufgebauten pneumatischen Gummireifens gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus übereinanderliegenden, mit Naturgummi überzogenen Geweben ein Gurtteil (11) hergestellt, darauf eine öldichte, aus synthetischem Gummi bestehende Zwischenlage (17) und auf diese eine Laufflächenlage (12) aus hochviskosen Butadien-Styren-Mischpoly- i°5 merisaten mit einem die Plastizität bewirkenden Zusatz an Petroleumöl aufgebracht wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten, pneumatischen Gummireifens gemäß Anspruch 6 mit einer Laufflächenlage aus synthe- ¹I" tischem, gummiartigem, hochviskosem Stoff mit plastisch wirkenden, öligen Zugabestoffen und einem Gurtteil aus öllöslichem, imprägniertem, gummiartigem Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Zwischenlage (17) an der inneren Oberfläche der Laufflächenlage (12) aufgeklebt wird und dann das Zusammenkleben mit dem Gurtteil (11) erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
L^TSA.-Patentschriften Xr. 1 214 670, 2452998; französische Patentschrift Nr. 1 048 928.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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