WO2007042118A1 - Fahrzeugluftreifen mit cap/base lauffläche - Google Patents

Fahrzeugluftreifen mit cap/base lauffläche Download PDF

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WO2007042118A1
WO2007042118A1 PCT/EP2006/008997 EP2006008997W WO2007042118A1 WO 2007042118 A1 WO2007042118 A1 WO 2007042118A1 EP 2006008997 W EP2006008997 W EP 2006008997W WO 2007042118 A1 WO2007042118 A1 WO 2007042118A1
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WO
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tread
rubber
tread base
weight
parts
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PCT/EP2006/008997
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English (en)
French (fr)
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Jens Kleffmann
Matthias Haufe
Christian-Toralf Weber
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Continental Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016—Compositions of the tread
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/0041—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts comprising different tread rubber layers
    • B60C11/005—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts comprising different tread rubber layers with cap and base layers

Definitions

  • the invention relates to a pneumatic vehicle tire, in particular a commercial vehicle tire, having a tread, which has a tread cap and a tread base, each made of a rubber compound, and having at least one multi-layer belt structure with at least one Undertread covering the belt edges and separating them from the tread base.
  • Strip made of a rubber mixture.
  • Reinforcing member ends (belt edges), the occurring high deformations and the associated mechanical stresses belt edges are also exposed to high structural loads.
  • the stresses and strains can result in belt edge loosening and belt edge separation which not only compromise retreadability but can also result in complete belt detachment until the tire is destroyed.
  • carbon blacks are used in the tread base rubber composition which have lower activity (a lower BET surface area and a lower CTAB surface area) than the carbon blacks used in the tread cap blend.
  • the total filler content is also in the base mix lower than that in the cap mix. Therefore, the hardness of the tread base is often less than the hardness of the tread cap.
  • EP-A-1 031 441 it is proposed to effectively lower the temperature of rubber compounds in the belt-near region of pneumatic vehicle tires to arrange a rubber compound whose profile is at least 5% higher than that on the groove surface and / or in the region of the tire shoulders
  • Thermal conductivity of the surrounding rubber compounds To increase the thermal conductivity of the mixtures, fillers such as aluminum, magnesium, copper, tin, nickel or metal-containing substances such as zinc oxide, aluminum hydroxide and the like are proposed as additives in addition to carbon black.
  • the invention is based on the object, a particularly effective measure for
  • the tread base has at least 20% higher thermal conductivity than the tread cap and at least 10% higher thermal conductivity than the orertread strip.
  • the higher thermal conductivity of the tread base can be achieved by the use of acetylene black in the starting mixture.
  • the tread base contains at least 25 parts by weight, in particular between 42 and 60 parts by weight of acetylene black, based on 100 parts by weight of rubber in the starting mixture.
  • the tread base For the crack resistance of the tread base, it is favorable if its Shore A hardness is lower by at most two points than that of the tread cap. This measure prevents unwanted stress concentrations and, above all, avoids fatigue cracking in the tread base.
  • the crack resistance of the tread base can also be favorably influenced by the use of certain rubber types. It is advantageous if the tread base is made of a rubber mixture, which 55 to 100
  • the tread base is made of a rubber mixture
  • the sulfur content is between 0.5 to 2.5 times the accelerator proportion.
  • the orertread strip (s) are preferably made of a rubber compound containing a steel cord adhesion system. This measure promotes good adhesion of the Undertread strip (s) to the steel cord cutting edges of the belt plies.
  • the tread base should be located in the tire so that it lies completely inside the tire and does not reach into the lateral outer regions of the tire.
  • the abrasion resistance of the tread base can be increased by using, in addition to acetylene black, between 5 and 20 parts by weight of a type N 326 carbon black and / or a type N 339 carbon black.
  • Fig. 1 and Fig. 2 partial cross-sections through a tire in the region of the tread and the belt with two different embodiments of the invention.
  • the drawing figures show in cross-section one of the upper side wall portions and the subsequent tread region of a commercial vehicle tire.
  • the illustrated conventional components of the tire are standard constructions, for example the carcass ply 2, which is provided in particular with steel cords as strength members, the airtight inner layer 1, the belt bandage consisting of four plies 3, 4, 5 and 6 and the side wall 10. Between the belt bandage, the carcass ply 2 and the side wall 10 is a shoulder pad 11 is introduced.
  • the tread consists of a tread cap 9 and a tread base 8, the edges of the belt layers 4, 5 and 6 are covered with a Undertread strip 7 (Fig.1) and T (Fig. 2).
  • tire components for example, the bead areas, may be performed in a known manner.
  • the fourth, radially outermost belt ply 6 has the smallest width of all plies and is the so-called protective ply, which already ends relatively far from the shoulder regions of the tire.
  • the first belt layer 3 is the so-called blocking position
  • the second belt layer 4 and third belt layer 5 are the so-called working positions.
  • All belt layers 3, 4, 5 and 6 consist of a rubber compound, the Gürtelgumm ist embedded reinforcements, in particular steel cord.
  • the steel cords in each of the layers 3, 4, 5, and 6 are parallel to each other, but enclose an angle with the circumferential direction of the tire. This angle is generally 5 ° to 25 ° for the steel cords of the fourth belt ply 6, for the steel cords of the second and the third
  • Belt layer 4, 5 between 15 ° and 25 °, wherein the steel cords of the belt layers 4, 5 intersect each other, and for the steel cords of the first belt layer 3 between 45 ° and 70 °.
  • a belt pad 12 made of a rubber compound is inserted between the lateral edge portions of the second and the third belt ply 4, 5.
  • the cover strip 7, 7 ' which usually covers the edge portions of the belt plies 5, 6, the belt cushion 12 and the edge of the belt ply 4, consists of a rubber compound and prevents it
  • Further belt construction variants with 3 to 5 belt plies or 4- or 5-ply variants with belt ply angles exclusively between 5 ° and 25 ° are possible for use. Even belt variants in which one or two layers have an angle of 0 ° to 5 ° can be used.
  • the tread base 8 extends radially inside the cap 9 laterally to the side walls 10 and has a substantially constant thickness, which is at least 1 mm, at most up to 8 mm.
  • the tread base 8 is made of a particularly thermally conductive rubber compound, its thermal conductivity is at least 20% higher than the thermal conductivity of the tread cap 9. Compared with the rubber mixture used for the Undertread strip 7, T, the tread base 8 at least one 10% higher thermal conductivity.
  • the thermal conductivity of the tread base 8 is achieved by the use of acetylene black as a filler.
  • the proportion of acetylene black in the mixture for the base 8 is at least 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of rubber in the mixture.
  • At least one further type of carbon black can be used in addition to acetylene black.
  • the total amount of carbon black should be at least 40 parts by weight based on 100 parts by weight of rubber in the mixture.
  • only acetylene black can be used.
  • the optimum proportion of acetylene black in the mixture is between 42 and 60 parts by weight.
  • Acetylene black is produced by thermal decomposition of acetylene and is characterized by an above-average proportion of graphite-like structures and a very low content of oxygen-containing groups.
  • Acetylene blacks typically have a DBP number (dibutyl phthalate number) in accordance with ASTM D 2414 from 150 to 260 cm3 / 100 g and an iodine adsorption number according to ASTM-D 1510 greater than 85 g / kg.
  • the particle diameters of the primary particles are between 30 and 45 nm.
  • the further carbon blacks optionally added to the tread base mixture are preferably abrasion-resistant carbon blacks whose proportion is from 5 to 20 parts by weight.
  • High abrasion resistant carbon blacks are furnace carbon blacks characterized by a high structure with small particle size. These carbon blacks exhibit an iodine adsorption number 75-105 g / kg and a DBP the number of 60 to 160 cm3 / 100 g. Particularly suitable are N 326 or N 339 type carbon blacks.
  • the Shore A hardness of the tread base 8 should be at most 2 points lower than that of the tread cap 9. This measure prevents unwanted stress concentrations in the runway base 8 during operation of the tire and avoids
  • the hardness of the tread base 8 should be between Shore-A 55 and Shore-A 70.
  • the lower crack resistance of the tread base 8 can also be somewhat compensated by the use of natural rubber.
  • butadiene rubber can be used as the second rubber component in the mixture for the tread base 8, since this rubber type has excellent tear resistance and tear propagation resistance at low elongation amplitudes.
  • the proportion of butadiene rubber should not exceed 35 parts by weight.
  • other types of rubber can basically be used in rather small amounts may be added, for example styrene-butadiene copolymer (SBR 1 E-SBR, S-SBR), synthetic polyisoprene (IR) and polybutadiene (BR), the total amount of other rubber types should not exceed 10 parts by weight.
  • the vulcanization system used is a sulfur accelerator system in which the sulfur content is 0.5 to 2.5 times as high as the accelerator fraction.
  • sulfur accelerator system for example, thiuram derivatives or morpholine derivatives can be used as sulfur donors. Due to the low tear strength of the tread base 8, direct contact of the tread base 8 with the cut edges of the cords in the belt plies 3 to 6 should be avoided.
  • the Undertread Strip 7, T prevents direct contact and is preferably made from a rubber compound that ensures high tear resistance.
  • the rubber mixture for the Undertread Strip 7, T should either contain no acetylene black or only a small proportion of acetylene black of at most 15 parts by weight.
  • the Undertread strip 7, T has a substantially constant
  • Thickness of 0.1 to 3 mm. It can be provided, as shown in FIG. 1, that in each case a strip 7 covers substantially only the edge regions of the belt layers 4, 5, and 6, but it can be provided that the strip 7 'over the entire width of the belt or tread runs, as shown in Fig. 2.
  • the higher heat build-up in the mixture of the strip 7, T due to the steel cord adhesion system is in any case more than compensated by the high thermal conductivity of the tread base 8.
  • Table 1 contains a blend example (M1) for a typical tread cap blend and two blend examples (M2 and M3) of a tread base blend made in accordance with the present invention. The amounts given are parts by weight (phr) based on 100 parts by weight of rubber in the mixture. From the mixtures test specimens were prepared by vulcanization at 160 0 C. These specimens are used to determine some typical material properties for the rubber industry, the values of which are given in Table 2. The following test procedures were used for the tests on the test specimens:
  • Fracture energy density is the work required to break, based on the volume of the sample

Abstract

Pahrzeugluftreif en, insbesondere Nutzfahrzeugreifen, mit einem Lauf streif en, welcher eine Laufstreifencap (9) und eine Laufstreifenbase (8) aufweist, welche jeweils aus einer Kautschukmischung hergestellt sind, und mit einem mehrlagigen Gürtelverband (3, 4, 5, 6) mit zumindest einem, die Gürtelkanten abdeckenden und diese von der Laufstreifenbase trennenden Undertread-Streifen (7, 7'), welcher ebenfalls aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, wobei zur Reduktion der auftretenden Termperatur - und Wärmeentwicklung im Bereich der Gürtelkanten die Lauf Streifenbase (8) eine um mindestens 20% höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Lauf streifencap (9) und eine um mindestens 10% höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der bzw. die Undertread-Streifen (7, 7`), und die Laufstreifenbase (8) mindestens 25 phr Acetylenruss (acetylene black) enthält.

Description

FAHRZEUGLUFTREIFEN MIT CAP/BASE LAUFFLÄCHE
Beschreibung
FAHRZEUGLUFTREIFEN
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, insbesondere einen Nutzfahrzeugreifen, mit einem Laufstreifen, welcher eine Laufstreifencap und eine Laufstreifenbase aufweist, welche jeweils aus einer Kautschukmischung hergestellt sind, und mit zumindest einem mehrlagigen Gürtelverband mit zumindest einem die Gürtelkanten abdeckenden und diese von der Laufstreifenbase trennenden Undertread-Streifen hergestellt aus einer Kautschukmischung.
Beim Gebrauch bzw. Betrieb eines Reifens wird durch die auftretenden Walk- und Fliehkräfte und durch die damit verbundenen dynamischen Verformungen aufgrund des Hystereseverlustes der vulkanisierten Gummimischungen im Reifen thermische Energie entwickelt, die nur sehr schlecht abgeführt wird. Insbesondere in der Nähe der Gürtelkanten tritt eine deutliche Wärmeentwicklung verbunden mit einer erhöhten Temperatur auf. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Reifenhaltbarkeit und der Runderneuerungsfähigkeit des Reifens. Infolge des Modulsprunges an den
Festigkeitsträgerenden (Gürtelkanten), den auftretenden hohen Verformungen und den damit einhergehenden mechanischen Belastungen sind die Gürtelkanten auch hohen strukturellen Belastungen ausgesetzt. Die Beanspruchungen und Belastungen können Gürtelkantenlockerungen und Gürtelkantenablösungen zur Folge haben, die nicht nur die Runderneuerungsfähigkeit beeinträchtigen, sondern auch zu einer kompletten Gürtelablösung bis zur Zerstörung des Reifens führen können.
Bei Reifen, die besonderen Temperaturbelastungen ausgesetzt sind, ist es Stand der Technik, den Laufstreifen in eine Cap und eine Base zu teilen. Die Kautschukmischung für die Laufstreifenbase hat dabei die Aufgabe, den Wärmeaufbau zu reduzieren.
Üblicherweise werden daher in der Kautschukmischung für die Laufstreifenbase Ruße eingesetzt, die eine geringere Aktivität (eine geringere BET-Oberfläche und eine geringere CTAB-Oberfläche) aufweisen als jene Ruße, die in der Mischung für die Laufstreifencap eingesetzt werden. Üblicherweise ist ferner der gesamte Füllstoffgehalt in der Basemischung niedriger als jener in der Capmischung. Daher ist häufig auch die Härte der Laufstreifenbase geringer als die Härte der Laufstreifencap.
Aus der DE-OS 1755301 ist es bekannt, die Temperaturentwicklung im Fahrzeugluftreifen und insbesondere in der Lauffläche zu verringen, indem der Fahrzeugluftreifen - und insbesondere die Reifenlauffläche - homogen in den Kautschuk eingearbeitet Graphit enthält. Ein Laufstreifen, der in seiner Gesamtheit aus einer Graphit enthaltenden Kautschukmischung hergestellt ist, ermöglicht somit durch seine verbesserte Wärmeleitfähigkeit bei früher üblichen Diagonalreifen eine Erniedrigung der Temperatur in den Schultern des Laufstreifens. Die Zugabe von Graphit zu Kautschukmischungen speziell für Laufstreifen hat aber zur Folge, dass sich die Eigenschaften der vulkanisierten Mischungen verändern. Durch die Einmischung von Graphit in Kautschukmischungen für Laufstreifen werden beispielsweise der Nassgriff, der Trockengriff und vor allem der Abrieb negativ beeinflusst. Dies ist unter anderem auf die Gleiteigenschaften der Graphitpartikel zurückzuführen.
In der EP-A-1 031 441 wird zur effektiven Absenkung der Temperatur von Gummimischungen im gürtelnahen Bereich von Fahrzeugluftreifen vorgeschlagen, am Profilrillengrund und/oder im Bereich der Reifenschultern eine Gummimischung anzuordnen, deren Wärmeleitfähigkeit um mindestens 5% höher ist als die
Wärmeleitfähigkeit der sie umgebenden Gummimischungen. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Mischungen werden neben Ruß Füllstoffe wie Aluminium, Magnesium, Kupfer, Zinn, Nickel oder metallenthaltende Substanzen wie zum Beispiel Zinkoxid, Aluminiumhydroxid und dergleichen als Zuschlagstoffe vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine besonders wirksame Maßnahme zur
Reduktion der auftretenden Temperatur- und Wärmeentwicklung im Bereich der Gürtelkanten aufzufinden, ohne die mechanischen Eigenschaften in diesen Bereichen, insbesondere die Risseigenschaften, zu reduzieren und ohne den Abrieb des Laufstreifens zu verschlechtem.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Laufstreifenbase eine um mindestens 20 % höhere Wärmeleitfähigkeit als die Laufstreifencap und eine um mindestens 10 % höhere Wärmeleitfähigkeit als der bzw. die Undertread-Streifen aufweist. Bei der Erfindung ist daher völlig überraschend, dass die an den Gürtelkanten generierte Wärmeenergie nicht durch einen bis nach außen durchgehenden Verlauf einer wärmeleitfähigen Komponente abgeführt werden muss. Die Wärmeentwicklung im Bereich der Gürtelkanten und damit das Auftreten von sehr hohen Temperaturen finden nur in relativ kleinen, lokalen Bereichen statt. Die bisherige Vorstellung war, dass diese Wärme nach außen abgeführt werden muss, um den Reifen effektiv kühlen zu können. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine innere Verteilung der auftretenden Wärme auf mechanisch weniger beanspruchte Bauteile durchaus ausreicht, um die Gürtelkantenhaltbarkeit deutlich zu verbessern. Überraschend ist ferner, dass nicht unbedingt jedes Reifenbauteil, das unmittelbar an die Gürtelkanten angrenzt, eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweisen muss. Es reicht für eine deutliche Verbesserung der Haltbarkeit des Reifens aus, wenn die Laufstreifenbase gegenüber der Laufstreifencap und dem Undertread-Streifen die erwähnte erhöhte Wärmeleitfähigkeit besitzt. Damit ist gleichzeitig eine gute Reißfestigkeit an den Gürtelkanten gewährleistet.
Auf eine besonders einfache und wirksame Weise lässt sich die höhere Wärmeleitfähigkeit der Laufstreifenbase durch den Einsatz von Acetylenruß in der Ausgangsmischung erzielen. Dabei enthält die Laufstreifenbase mindestens 25 Gewichtsteile, insbesondere zwischen 42 und 60 Gewichtsteilen Acetylenruß, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Ausgangsmischung.
Für die Rissbeständigkeit der Laufstreifenbase ist es günstig, wenn ihre Shore-A Härte um höchstens zwei Punkte niedriger ist als jene der Laufstreifencap. Diese Maßnahme verhindert unerwünschte Spannungskonzentrationen und vermeidet vor allem Ermüdungsrissbildungen in der Laufstreifenbase.
Die Rissbeständigkeit der Laufstreifenbase lässt sich ferner durch die Verwendung bestimmter Kautschuktypen günstig beeinflussen. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Laufstreifenbase aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, welche 55 bis 100
Gewichtsteile Naturkautschuk, bis zu 35 Gewichtsteile Butadienkautschuk und bis zu 10 Gewichtsteile zumindest eines weiteren Kautschuks, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Mischung, enthält. Eine weitere in diesem Zusammenhang vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass die Laufstreifenbase aus einer Kautschukmischung hergestellt wird, deren Schwefelanteil zwischen dem 0,5 bis 2,5-fachen des Beschleunigeranteiles beträgt.
Der bzw. die Undertread-Streifen werden bevorzugt aus einer Kautschukmischung hergestellt, welche ein Stahlkordhaftsystem enthält. Diese Maßnahme begünstigt eine gute Haftung des bzw. der Undertread-Streifen zu den Stahlkordschnittkanten der Gürtellagen.
In Folge ihrer etwas schlechteren Abriebeigenschaften sollte die Laufstreifenbase im Reifen derart angeordnet sein, dass sie komplett im Inneren des Reifens liegt und nicht bis in die seitlichen Außenbereiche des Reifens reicht.
Die Abriebbeständigkeit der Laufstreifenbase kann dadurch erhöht werden, dass neben Acetylenruß zwischen 5 und 20 Gewichtsteile eines Rußes des Typs N 326 und/oder eines Rußes des Typs N 339 verwendet wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 und Fig. 2 Teilquerschnitte durch einen Reifen im Bereich des Laufstreifens und des Gürtels mit zwei unterschiedlichen Ausführungsvarianten der Erfindung.
Die Zeichnungsfiguren zeigen im Querschnitt einen der oberen Seitenwandbereiche und den an diesen anschließenden Laufstreifenbereich eines Nutzfahrzeugreifens. Die dargestellten üblichen Bauteile des Reifens sind Standardkonstruktionen, beispielsweise die Karkasseinlage 2, welche insbesondere mit Stahlkorden als Festigkeitsträgern versehen ist, die luftdichte Innenschicht 1 , der aus vier Lagen 3, 4, 5 und 6 bestehende Gürtelverband und die Seitenwand 10. Zwischen dem Gürtelverband, der Karkasseinlage 2 und der Seitenwand 10 ist ein Schulterpolster 11 eingebracht. Der Laufstreifen besteht aus einer Laufstreifencap 9 und einer Laufstreifenbase 8, die Ränder der Gürtellagen 4, 5 und 6 sind mit einem Undertread-Streifen 7 (Fig.1 ) bzw. T (Fig. 2) bedeckt. Nicht dargestellte Reifenbauteile, beispielsweise die Wulstbereiche, können in bekannter Weise ausgeführt sein. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die vierte, radial äußerste Gürtellage 6 die geringste Breite von allen Lagen auf und ist die sogenannte Schutzlage, die vergleichsweise weit von den Schulterbereichen des Reifens entfernt bereits endet. Die erste Gürtellage 3 ist die sogenannte Sperrlage, die zweite Gürtellage 4 und dritte Gürtellage 5 sind die sogenannten Arbeitslagen. Sämtliche Gürtellagen 3, 4, 5 und 6 bestehen aus in eine Gummimischung, der Gürtelgummierung, eingebetteten Festigkeitsträgern, insbesondere aus Stahlkord. Die Stahlkorde verlaufen in jeder der Lagen 3, 4, 5, und 6 jeweils parallel zueinander, schließen jedoch mit Umfangsrichtung des Reifens einen Winkel ein. Dieser Winkel beträgt für die Stahlkorde der vierten Gürtellage 6 im Allgemeinen 5° bis 25°, für die Stahlkorde der zweiten und der dritten
Gürtellage 4, 5 zwischen 15° und 25°, wobei die Stahlkorde der Gürtellagen 4, 5 einander kreuzen, und für die Stahlkorde der ersten Gürtellage 3 zwischen 45° und 70°. Zwischen den seitlichen Randabschnitten der zweiten und der dritten Gürtellage 4, 5 ist ein Gürtelpolster 12 aus einer Gummimischung eingebracht. Das obere Ende der Seitenwand 10 überlappt seitlich die Laufstreifencap 9. Der üblicherweise als Undertread bezeichnete Abdeckstreifen 7, 7', welcher die Randabschnitte der Gürtellagen 5, 6, den Gürtelpolster 12 und die Kante der Gürtellage 4 abdeckt, besteht aus einer Gummimischung und verhindert einen direkten Kontakt der Gürtelkanten der Gürtellagen 4, 5 und 6 mit der Laufstreifenbase 8. Weitere Gürtelkonstruktionsvarianten mit 3 bis 5 Gürtellagen oder 4- oder 5-lagige Varianten mit Gürtellagenwinkeln ausschließlich zwischen 5° und 25° sind für einen Einsatz möglich. Auch Gürtelvarianten, bei denen eine oder zwei Lagen ein Winkel von 0° bis 5° aufweisen, sind einsetzbar.
Die Laufstreifenbase 8 erstreckt sich radial innerhalb der Cap 9 seitlich bis zu den Seitenwänden 10 und weist eine im Wesentlichen konstante Stärke auf, die mindestens 1 mm, maximal bis zu 8 mm beträgt. Die Laufstreifenbase 8 wird aus einer besonders wärmeleitfähigen Kautschukmischung hergestellt, ihre Wärmeleitfähigkeit ist um mindestens 20 % höher ist als die Wärmeleitfähigkeit der Laufstreifencap 9. Gegenüber der Kautschukmischung, die für den Undertread-Streifen 7, T verwendet wird, weist die Laufstreifenbase 8 eine um mindesten 10 % höhere Wärmeleitfähigkeit auf.
Die Wärmeleitfähigkeit der Laufstreifenbase 8 wird durch den Einsatz von Acetylenruß als Füllstoff erzielt. Der Anteil an Acetylenruß in der Mischung für die Base 8 beträgt mindestens 25 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Mischung. Dabei kann neben Acetylenruß zumindest ein weiterer Rußtyp eingesetzt werden. Der gesamte Anteil an Ruß sollte mindestens 40 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Mischung, betragen. Um die maximale Wärmeleitfähigkeit der Laufstreifenbase 8 zu erreichen, kann ausschließlich Acetylenruß eingesetzt werden. Der optimale Anteil an Acetylenruß in der Mischung beträgt zwischen 42 und 60 Gewichtsteilen.
Acetylenruß wird durch thermische Zersetzung von Acetylen hergestellt und zeichnet sich durch einen überdurchschnittlichen Anteil an graphitähnlichen Strukturen und einen sehr niedrigen Gehalt an sauerstoffhaltigen Gruppen aus. Acetylenruße weisen in der Regel eine DBP-Zahl (Dibutylphthalat-Zahl) gemäß ASTM-D 2414 zwischen 150 und 260 cm3/100 g und eine Jodadsorptionszahl gemäß ASTM-D 1510 größer 85 g/kg auf. Die Teilchendurchmesser der Primärpartikel liegen zwischen 30 und 45 nm.
Die der Laufstreifenbase-Mischung gegebenenfalls zugesetzten weiteren Ruße sind vorzugsweise abriebbeständige Ruße, deren Anteil 5 bis 20 Gewichtsteile beträgt. Hochabriebbeständige Ruße sind Furnace - Ruße, die sich durch eine hohe Struktur bei geringer Teilchengröße auszeichnen. Diese Ruße weisen eine Jodadsorptionszahl von 75 bis 105 g/kg und eine die DBP- Zahl von 60 bis 160 cm3/100 g auf. In Frage kommen insbesondere Ruße des Typs N 326 oder des Typs N 339.
Da Acetylenruß die Risseigenschaften der Laufstreifenbase 8 verringert, sollte die Shore A Härte der Laufstreifenbase 8 um höchstens 2 Punkte niedriger sein als jene der Laufstreifencap 9. Diese Maßnahme verhindert unerwünschte Spannungskonzentrationen in der Lauftstreifenbase 8 beim Betrieb des Reifens und vermeidet
Ermüdungsrissbildungen in der Laufstreifenbase 8. Die Härte der Laufstreifenbase 8 sollte zwischen Shore-A 55 und Shore-A 70 betragen.
Die niedrigere Rissbeständigkeit der Laufstreifenbase 8 kann ferner durch den Einsatz von Naturkautschuk etwas kompensiert werden. Neben Naturkautschuk kann als zweite Kautschukkomponente in der Mischung für die Laufstreifenbase 8 Butadienkautschuk eingesetzt werden, da dieser Kautschuktyp bei niedrigen Dehnamplituden eine hervorragende Rissfestigkeit und Weiterreissfestigkeit aufweist. Der Anteil an Butadienkautschuk sollte dabei 35 Gewichtsteile nicht übersteigen. Neben Naturkautschuk und Butadienkautschuk können grundsätzlich weitere Kautschuktypen in eher kleinen Mengen zugesetzt werden, beispielsweise Styrol-Butadien-Copolymer (SBR1 E-SBR, S-SBR), synthetisches Polyisopren (IR) und Polybutadien (BR), wobei der Gesamtanteil an weiteren Kautschuktypen 10 Gewichtsteile nicht überschreiten sollte.
In der Kautschukmischung für die Laufstreifenbase 8 wird als Vulkanisationssystem ein Schwefel-Beschleuniger-System verwendet, bei dem der Schwefelanteil 0,5 bis 2,5 mal so hoch ist wie der Beschleunigeranteil. Als Schwefelspender können dabei beispielsweise Thiuramderivate oder Morpholinderivate verwendet werden. Infolge der geringen Reißfestigkeit der Laufstreifenbase 8 sollte ein unmittelbarer Kontakt der Laufstreifenbase 8 zu den Schnittkanten der Korde in den Gürtellagen 3 bis 6 vermieden werden. Der Undertread-Streifen 7, T verhindert einen direkten Kontakt und wird bevorzugt aus einer Kautschukmischung gefertigt, die eine hohe Reißfestigkeit sicher stellt. Die Kautschukmischung für den Undertread- Streifen 7, T sollte entweder keinen Acetylenruß enthalten oder nur einen kleinen Anteil an Acetylenruß von maximal 15 Gewichtsteilen. Der Undertread-Streifen 7, T weist eine im Wesentlichen konstante
Stärke von 0,1 bis 3 mm auf. Dabei kann, wie es Fig. 1 zeigt, vorgesehen werden, dass jeweils ein Streifen 7 im Wesentlichen lediglich die Randbereiche der Gürtellagen 4, 5, und 6 abdeckt, es kann jedoch vorgesehen sein, dass der Streifen 7' über die gesamte Breite des Gürtels bzw. Laufstreifens verläuft, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Eine gute Haftung der Undertread- Streifen 7, T zu den Stahlkordsschnittkanten in den
Gürtellagen 4, 5, und 6 wird durch den Einsatz eines Stahlkordhaftsystems in der Kautschukmischung für die Undertread-Streifen 7, T sicher gestellt. Die erwünschte Stahlkordhaftung kann dabei durch einen hohen Schwefelanteil, durch den Zusatz von Kobaltsalzen in Kombination mit Harzsystemen (beispielsweise Resorcinol,
Hexamethylentetramin, Hexamethoxymelamin), durch einen Anteil an Kieselsäure (Silika), und durch den Einsatz haftvermittelnder Substanzen, wie Kolophonium oder Koresin, erzielt werden. Der in Folge des Stahlkordhaftsystems höhere Wärmeaufbau in der Mischung des Streifens 7, T wird in jedem Fall durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der Laufstreifenbase 8 mehr als kompensiert.
Infolge der geringen Rissfestigkeit und der etwas schlechteren Abriebeigenschaften der Laufstreifenbase 8 erstreckt sich diese, wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist, nicht bis in die seitlichen Außenbereiche des Reifens. Tabelle 1 enthält ein Mischungsbeispiel (M1 ) für eine typische Laufstreifencap-Mischung und zwei Mischungsbeispiele (M2 und M3) einer erfindungsgemäß ausgeführten Laufstreifenbase-Mischung. Die angegebenen Mengen sind Gewichtsteile (phr), die auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Mischung bezogen sind. Aus den Mischungen wurden Prüfkörper durch Vulkanisation bei 160 0C hergestellt. Mit diesen Prüfkörpern werden einige für die Kautschukindustrie typische Materialeigenschaften, deren Werte in der Tabelle 2 enthalten sind, bestimmt. Für die Tests an den Prüfkörpern wurden folgende Testverfahren angewandt:
• Zugfestigkeit bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504 • Reißdehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
• Statischer Modul (Spannungswerte) bei 100%, 200% und 300 % Dehnung bei Raumtemperatur gemäß DIN 53 504
• Shore-A-Härte bei Raumtemperatur und bei 70° Celsius gemäß DIN 53 505
• Rückprallelastizität bei Raumtemperatur und bei 70° Celsius gemäß DIN 53 512 • Bruchenergiedichte bestimmt im Zugversuch nach DIN 53 504, wobei die
Bruchenergiedichte die bis zum Bruch erforderliche Arbeit, bezogen auf das Volumen der Probe, ist
• Wärmeleitfähigkeit mit dem Gerät Kerntherm QTM-D3-PD3 der Firma Kyoto Electronics gemäß DIN 52 612 (Ausgangstemperatur: Raumtemperatur) • Graves-Weiterreißversuch gemäß DIN 53 515
Tabelle 1
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Tabelle 2
Figure imgf000011_0002

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Fahrzeugluftreifen, insbesondere Nutzfahrzeug reifen, mit einem Laufstreifen, welcher eine Laufstreifencap (9) und eine Laufstreifenbase (8) aufweist, welche jeweils aus einer Kautschukmischung hergestellt sind, und mit einem mehrlagigen
Gürtelverband (3, 4, 5, 6) mit zumindest einem, die Gürtelkanten abdeckenden und diese von der Laufstreifenbase (8) trennenden Undertread-Streifen (7, 7'), welcher ebenfalls aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Laufstreifenbase (8) eine um mindestens 20 % höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Laufstreifencap (9) und eine um mindestens 10 % höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der bzw. die Undertread-Streifen (7, T).
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifenbase (8) mindestens 25 Gewichtsteile
Acetylenruß, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Ausgangsmischung, enthält.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifenbase (8) zwischen 42 und 60
Gewichtsteile Acetylenruß, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Ausgangsmischung, enthält.
4. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifenbase (8) eine Härte-Shore-A aufweist, die maximal 2 Shore-A Punkte niedriger ist als Härte-Shore-A der Laufstreifencap (9).
5. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifenbase (8) aus einer
Kautschukmischung hergestellt ist, welche 55 bis 100 Gewichtsteile Naturkautschuk, 0 bis 35 Gewichtsteile Butadienkautschuk und bis zu 10 Gewichtsteile zumindest eines weiteren Kautschuks, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk in der Mischung, enthält.
6. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifenbase (8) aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, deren Schwefelanteil zwischen dem 0,5 bis 2,5- fachen des Beschleunigeranteiles beträgt.
7. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Undertread-Streifen (7, 7') aus einer Kautschukmischung hergestellt ist, die ein Stahlkordhaftsystem enthält.
8. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifenbase (8) komplett im Inneren des Reifens liegt.
9. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufstreifenbase (8) aus einer
Kautschukmischung hergestellt ist, welche neben Acetylenruß zwischen 5 und 20 Gewichtsteile Ruß des Typs N 326 und/oder des Typs N 339 enthält.
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