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Dokumentenidentifikation DE102004036129A1 16.02.2006
Titel Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse
Anmelder Continental Aktiengesellschaft, 30165 Hannover, DE
Erfinder Reese, Wolfgang, 31228 Peine, DE
DE-Anmeldedatum 24.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004036129
Offenlegungstag 16.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.02.2006
IPC-Hauptklasse D02G 3/48(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse B60C 9/22(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für die Gürtelbandage von Fahrzeugluftreifen, aus einem nicht-metallischen Cord-Kern (1), der mit zumindest einem metallischen Filament (2, 2') wendelförmig umwickelt ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Fahrzeugluftreifen, aufweisend eine Gürtelbandage, die die Verstärkungscorde enthält.
Der Verstärkungscord weist folgende Kraft-Dehnungs-Eigenschaften auf:
maximal 25 N bei 1% Dehnung,
maximal 40 N bei 2% Dehnung,
maximal 60 N bei 3% Dehnung,
maximal 95 N bei 4% Dehnung und
mindestens 200 N bei 6% Dehnung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für die Gürtelbandage von Fahrzeugluftreifen, aus einem nicht-metallischen Cord-Kern, der mit zumindest einem metallischen Filament wendelförmig umwickelt ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Fahrzeugluftreifen, aufweisend eine Gürtelbandage, die die Verstärkungscorde enthält.

Um bei Fahrzeugluftreifen, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitseinsatz, eine Erhebung des Reifens durch die im Fahrbetrieb auftretenden Fliehkräfte zu verhindern, ist es bekannt, bei einem Fahrzeugluftreifen, der im Allgemeinen eine luftundurchlässige Innenschicht, eine Festigkeitsträger enthaltende Radialkarkasse, die vom Zenitbereich des Reifens über die Seitenwände bis in den Wulstbereich reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einen radial außen befindlichen, Profilrillen aufweisenden Gummilaufstreifen und einen Gürtel zwischen dem Gummilaufstreifen und der Karkasse aufweist, eine Gürtelbandage vorzusehen. Die Gürtelbandage kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein, deckt zumindest die Gürtelränder ab und enthält parallel und im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Festigkeitsträger in Form von Corden, die in Gummi eingebettet sind.

Die Bandage wird bei der Reifenherstellung in Form von Lagen mit in eine unvulkanisierte Kautschukmischung eingebetteten Festigkeitsträgern aufgebracht, die auf den Gürtel gewickelt oder gespult werden. Die Festigkeitsträger werden für solche Lagen in Kautschuk eingebettet, indem eine Schar von im Wesentlichen parallel liegenden fadenförmigen Festigkeitsträgern, die in der Regel thermisch und/oder zur besseren Haftung am einbettenden Gummi in dem Fachmann bekannter Art mit einer Imprägnierung vorbehandelt sind, in Längsrichtung einen Kalander oder einen Extruder zur Ummantelung mit einer Kautschukmischung durchläuft. Bei der Bombage und Vulkanisation des Reifens erhebt/dehnt sich der Reifen in der Regel im Schulterbereich um ca. 1 bis 2 % und im Mittenbereich um ca. 3 bis 4 % im Vergleich zum unvulkanisierten Rohling, wenn der Rohling auf einer flachen Trommel gewickelt wird.

Die Corde der Bandage sollen bei der Reifenherstellung eine ausreichende Erhebung bei der Bombage und in der Vulkanisationsform zulassen, damit der Reifen präzise ausgeformt werden kann, und sie sollen nach der Fertigstellung des Reifens im Fahrbetrieb eine gute Hochgeschwindigkeitstauglichkeit gewährleisten. Dazu sollten sich die Corde bis zu einer Dehnung von ca. 4 % mit relativ geringem Kraftaufwand und ab einer Dehnung von ca. 6 % nur noch mit sehr hohem Kraftaufwand dehnen lassen.

In der EP-B 0 335 588 und der EP-A 0 661 179 werden als Verstärkungscorde in der Gürtelbandage nicht-metallische Hybridcorde vorgeschlagen, die aus Garnen mit hohem Elastizitätsmodul (z. B. aus aromatischem Polyamid) und aus Garnen mit niedrigerem Elastizitätsmodul (z. B. Nylon) zusammengedreht sind. Die Corde weisen in einem Zugkraft-Dehnungs-Diagramm bei geringer Dehnung zunächst eine geringe Steigung der Kurve auf; bei höherer Dehnung steigt dann die Kurve stark an. In diesem letzten Bereich ist eine geringe weitere Dehnung z. B. von 6 auf 7 % mit hohem Kraftaufwand verbunden.

Aus der EP-A-325 475 sind Verstärkungscorde für elastomere Erzeugnisse bekannt, die einen nicht-metallischen Cord-Kern und wenigstens zwei messingüberzogene Stahlfilamente aufweisen, wobei die Stahlfilamente in entgegengesetzte Richtungen wendelförmig um den Cord-Kern gewickelt sind. Die Corde können z. B. für Reifen verwendet werden und sollen eine hohe Schnittfestigkeit mit hoher Steifigkeit vereinen. Die aus der EP-A-325 475 bekannten Corde weisen im Kraft-Dehnungs-Diagramm bei 6 %iger Dehnung nur einen geringen Kraftwert von maximal 80 N auf und sind daher für die Anwendung als Gürtelbandagenmaterial von Hochgeschwindigkeitsreifen nicht geeignet. Ferner hat sich herausgestellt, dass die Kreuzungspunkte der Stahlfilamente, die durch das entgegengesetzte Umwickeln entstehen, die Haltbarkeit der Corde und damit auch die Haltbarkeit des elastomeren Erzeugnisses beeinträchtigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verstärkungscorde für elastomere Erzeugnisse bereitzustellen, die sich durch ein Kraft-Dehnungs-Verhalten auszeichnen, das bei Verwendung der Corde als Gürtelbandage in Fahrzeugluftreifen einen problemlosen Reifenbau mit Vulkanisation ermöglicht und dem Reifen eine große Hochgeschwindigkeitstauglichkeit verleiht.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Verstärkungscord aus einem nicht-metallischen Cord-Kern, der mit zumindest einem metallischen Filament wendelförmig umwickelt ist, wobei der Verstärkungscord folgende Kraft-Dehnungs-Eigenschaften aufweist:

maximal 25 N bei 1 % Dehnung,

maximal 40 N bei 2 % Dehnung,

maximal 60 N bei 3 % Dehnung,

maximal 95 N bei 4 % Dehnung und

mindestens 200 N bei 6 % Dehnung.

Die erfindungsgemäßen Verstärkungscorde vereinen die Eigenschaften von nicht-metallischen Garnen oder Corden, die den Cord-Kern bilden, in geringem Dehnungsbereich bis ca. 4 % Dehnung mit dem hohen Elastizitätsmodul von Metallfilamenten im Bereich ab 4 % Dehnung. Bei der Dehnung der Verstärkungscorde kommt zunächst nur das Dehnungsverhalten des nicht-metallischen Cord-Kerns zum Tragen, da die metallischen Filamente wendelförmig gewickelt und nicht in gestreckter Form vorliegen. Die metallischen Filamente ändern bei der Dehnung zunächst nur ihre Form von der Wendel zu einem gestreckten Zustand. Erst wenn die Filamente in gestreckter Form vorliegen, tragen die metallischen Filamente wesentlich zum Kraft-Dehnungs-Verhalten bei.

Die erfindungsgemäßen Verstärkungscorde sind im Vergleich zu nicht-metallischen Hybridcorden mit z. B. aromatischem Polyamid als Garn mit hohem Elastizitätsmodul kostengünstiger.

Die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verstärkungscordes bleiben vorteilhafterweise im Langzeiteinsatz im Wesentlichen unverändert erhalten.

Bevorzugt weist der Verstärkungscord die folgenden Kraft-Dehnungs-Eigenschaften auf:

maximal 25 N bei 1 % Dehnung,

maximal 40 N bei 2 % Dehnung,

maximal 60 N bei 3 % Dehnung,

maximal 95 N bei 4 % Dehnung und

mindestens 200 N bei 6 % Dehnung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind um den nicht-metallischen Cord-Kern zumindest zwei metallische Filamente wendelförmig, in gleicher Richtung parallel gewickelt. Die metallischen Filamente sind dabei nicht untereinander verzwirnt. Es hat sich herausgestellt, dass kreuzförmige Überlagerungen von metallischen Filamenten beim Einsatz des Cordes durch Reibung zu Haltbarkeitsproblemen führen können. Durch die parallele Umwicklung werden solche Kreuzungspunkte ausgeschlossen.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es aber auch möglich, dass zumindest zwei metallische Filamente untereinander verzwirnt (vertwistet, verseilt) sind und dieser Zwirn wendelförmig um den Cord-Kern gewickelt ist. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich die Dehnfähigkeit des Verstärkungscordes weiter erhöhen.

Für den nicht-metallischen Cord-Kern können unterschiedliche textile Garne oder Corde verwendet werden, die ausreichende Dehnungseigenschaften im unteren Kraftbereich aufweisen. Bevorzugt werden jedoch Garne oder Corde aus Polyamid (z. B. Nylon 6.6 oder Nylon 6), Polyester oder Reyon eingesetzt.

Da die Verstärkungscorde für den Einsatz als Material für die Gürtelbandage eines Fahrzeugluftreifens nicht zu dick und schwer sein sollten, um die Laufeigenschaften des Reifens nicht negativ zu beeinflussen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der nicht-metallische Cord-Kern einen Durchmesser von 0,3 bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,65 mm, aufweist (getestet nach DIN 53855).

Um die Haftung von textilen Festigkeitsträgern zum Gummi zu gewährleisten, ist es üblich, die textilen Garne oder Corde mit einer Haftimprägnierung, z. B. einem RFL-Dip, zu versehen.

Bei den metallischen Filamenten, mit denen der Cord-Kern umwickelt ist, handelt es sich bevorzugt um vermessingte Stahlfilamente. Stahl hat einen besonders hohen Elastizitätsmodul und die Messingschicht trägt zur besseren Anbindung des Cordes an die umgebende Elastomermatrix bei.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Stahl der Stahlfilamente einen Kohlenstoffgehalt von 0,6 bis 0,9 % auf, um eine ausreichende Festigkeit der Corde zu gewährleisten.

Die metallischen Filamente weisen bevorzugt einen Durchmesser von 0,15 bis 0,25 mm auf, um ein ausreichendes Kraft-Dehnungs-Verhalten bei möglichst geringem Durchmesser des Verstärkungscordes sicherzustellen.

Die Schlaglänge der Wicklung der metallischen Filamente um den Cord-Kern beträgt bevorzugt 5 bis 14 mm, besonders bevorzugt 8 bis 13 mm. Die Filamente können dabei gemäß der Ausbildung nach Anspruch 2 parallel angeordnet sein, die Schlagrichtung ist dabei unbedeutend, wichtig ist nur, dass bei Verwendung von mehr als einem Filament die Schlagrichtung nicht wechselt, d. h., dass die Filamente sich nicht kreuzen. Für die alternative Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 3 mit verzwirnten metallischen Filamenten, die um den Cord-Kern gewickelt werden, gelten die gleichen bevorzugten Schlaglängen und auch hier ist die Schlagrichtung unbedeutend.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass die metallischen Filamente in der Art vorverformt und um den Cord-Kern gewickelt sind, dass ab einer 4 %igen Dehnung des Verstärkungscordes die metallischen Filamente im Wesentlichen parallel zur Cordachse ausgerichtet sind. Ab einer Dehnung des Cordes von 4 % erfolgt dann der Übergang dahingehend, dass dann die gestreckten metallischen Filamente mit ihrem Elastizitätsmodul im Wesentlichen das Kraft-Dehnungs-Verhalten des gesamten Verstärkungscordes bestimmen. Verwendet man solche Corde als Gürtelbandagenmaterial für Fahrzeugluftreifen, so weisen die Reifen eine besonders gute Hochgeschwindigkeitstauglichkeit auf. Einer Erhebung des Reifens bei hohen Geschwindigkeiten wird entgegengewirkt.

Die erfindungsgemäßen Verstärkungscorde werden bevorzugt als Gürtelbandagematerial in Fahrzeugluftreifen eingesetzt. Es ist aber auch möglich, die Verstärkungscorde für die Karkasse, den Gürtel und/oder den Wulstverstärker von Fahrzeugluftreifen zu verwenden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 schematisch den erfindungsgemäßen Verstärkungscord

2 das Kraft-Dehnungs-Diagramm eines erfindungsgemäßen Verstärkungscordes

In der 1 ist ein Verstärkungscord mit einem Cord-Kern 1 z. B. aus einem Polyestergarn dargestellt. Der Cord-Kern 1 ist mit zwei Stahlfilamenten 2, 2', die nebeneinander liegen und sich berühren, wendelförmig umwickelt.

In 2 ist das Kraft-Dehnungs-Diagramm eines Verstärkungscordes ermittelt gemäß ASTM D 885 dargestellt, wobei der Verstärkungscord einen Cord-Kern 1 aus einem Polyestergarn mit einem Durchmesser von 0,65 mm aufwies, der mit zwei Stahlfilamenten 2, 2' wendelförmig, wie in 1 dargestellt, umwickelt war. Die Stahlfilamente wiesen einen Durchmesser von 0,25 mm auf und wurden mit einer Schlaglänge von 12 mm um den Cord-Kern 1 gewickelt. Aus dem Diagramm wird ersichtlich, dass der Cord einen moderaten Kraftanstieg im Bereich zwischen 0 und 4 % Dehnung bis maximal 95 N aufweist. Dies ermöglicht bei Verwendung des Cordes als Gürtalbandage die erforderliche leichte Dehnung bei der Bombage und Vulkanisation. Ab einer Dehnung von 4 % bis zur Dehnung bei Höchstzugkraft erfolgt dann eine sehr steiler Anstieg der Kraft-Dehnungs-Kurve. So wird nach der Herstellung des Reifens einer weiteren Erhebung bei schneller Fahrt entgegengewirkt.


Anspruch[de]
  1. Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für die Gürtelbandage von Fahrzeugluftreifen, aus einem nicht-metallischen Cord-Kern (1), der mit zumindest einem metallischen Filament (2, 2') wendelförmig umwickelt ist,

    wobei der Verstärkungscord folgende Kraft-Dehnungs-Eigenschaften aufweist:

    maximal 25 N bei 1 % Dehnung,

    maximal 40 N bei 2 % Dehnung,

    maximal 60 N bei 3 % Dehnung,

    maximal 95 N bei 4 % Dehnung und

    mindestens 200 N bei 6 % Dehnung.
  2. Verstärkungscord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei metallische Filamente (2, 2') um den nicht-metallischen Cord-Kern (1) wendelförmig, in gleicher Richtung parallel gewickelt sind.
  3. Verstärkungscord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei metallische Filamente untereinander verzwirnt sind und dieser Zwirn wendelförmig um den Cord-Kern (1) gewickelt ist.
  4. Verstärkungscord nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-metallische Cord-Kern (1) ein Garn oder Cord aus Polyester, Polyamid- oder Reyon ist.
  5. Verstärkungscord nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-metallische Cord-Kern (1) einen Durchmesser von 0,3 bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,65 mm, aufweist.
  6. Verstärkungscord nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Filamente (2, 2') vermessingte Stahlfilamente sind.
  7. Verstärkungscord nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl der Stahlfilamente einen Kohlenstoffgehalt von 0,6 bis 0,9 % aufweist.
  8. Verstärkungscord nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Filamente (2, 2') einen Durchmesser von 0,15 bis 0,25 mm aufweisen.
  9. Verstärkungscord nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Filamente (2, 2') eine Schlaglänge von 5 bis 14 mm, vorzugweise von 8 bis 13 mm, aufweisen.
  10. Verstärkungscord nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Filamente (2, 2') in der Art vorverformt und um den Cord-Kern (1) gewickelt sind, dass ab einer 4 %igen Dehnung des Verstärkungscordes die metallischen Filamente (2, 2') im Wesentlichen parallel zur Cordachse ausgerichtet sind.
  11. Fahrzeugluftreifen, aufweisend eine Gürtelbandage, die Verstärkungscorde nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 enthält.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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