PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60030522T2 12.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001095795
Titel Fahrzeugreifen mit einem niedrigen Rollwiderstand
Anmelder Pirelli Tyre S.p.A., Milano, IT
Erfinder Amaddeo, Angela, 81021 Arienzo, IT;
Serra, Antonio, 16138 Genova, IT;
Isola, Mario, 20123 Milano, IT
Vertreter v. Füner Ebbinghaus Finck Hano, 81541 München
DE-Aktenzeichen 60030522
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.10.2000
EP-Aktenzeichen 002034734
EP-Offenlegungsdatum 02.05.2001
EP date of grant 06.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse B60C 11/18(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B60C 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B60C 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

In einem allgemeinen Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Reifen für Fahrzeuge, der mit einer Lauffläche versehen ist, die einen niedrigen Rollwiderstand hat.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Fahrzeugreifen mit wenigstens einer Gurtlage, die sich koaxial um wenigstens eine Karkassenlage herum erstreckt, und mit einer zusammengesetzten Lauffläche, die sich koaxial um die Gurtlage herum erstreckt und eine radial äußere Schicht, die für ein in Berührung Kommen mit dem Boden angepasst ist, und eine radial innere Schicht aufweist, die zwischen der radial äußeren Schicht und der wenigstens einen Gurtlage angeordnet ist.

Stand der Technik

Auf dem Gebiet der Reifenherstellung besteht ein Hauptziel eines zunehmend größeren Teils der Forschung darin, einen optimalen Kompromiss zwischen Reifenrollwiderstand, der auf ein Minimum reduziert werden soll, einerseits und Eigenschaften des Handlings und des Komfort des Reifens andererseits zu erreichen. Dieses Ziel ist besonders schwierig zu erreichen, wenn der Reifen mit einer Lauffläche in zusammengesetzter Bauweise versehen ist, d.h. mit einer Lauffläche, die eine radial äußere Schicht und eine radial innere Schicht aufweist, die von einander verschiedene mechanische und Hystereseeigenschaften haben.

Dieser spezielle Laufflächenaufbau wird tatsächlich besonders durch den Widerstreit beeinflusst, der zwischen entgegengesetzten Hystereseeigenschaften besteht, die erforderlich sind, um das vorstehende Ziel zu erreichen. Um den Rollwiderstand des Reifens zu verringern ist es in der Tat erforderlich, eine radial innere Schicht der Lauffläche vorzusehen, die einen niedrigen Hysteresewert (der auf den Wert von tang&dgr; bei 70°C bezogen werden kann) hat und deshalb geeignet ist, eine begrenzte Energiemenge während des Rollens abzuführen, wodurch jedoch das Handling und der Komfort des Reifens schlechter werden, da diese Eigenschaften dadurch erreicht werden können, dass Kautschukzusammensetzungen verwendet werden, die einen hohen Hysteresewert haben und dadurch dafür angepasst sind, eine Energiemenge abzuleiten, die geeignet ist, eine hohe Adhäsion zwischen der Lauffläche und dem Boden zu gewährleisten.

Um diesen Nachteil zu begrenzen, hat man, wie es beispielsweise in dem US-Patent 4 319 619 beschrieben ist, vorgeschlagen, eine Lauffläche in zusammengesetzter Bauweise zu verwenden, die eine radial innere Schicht hat, die durch Vulkanisieren einer Kautschukmischung erhalten wird, die Naturkautschuk und/oder Dienkautschuke aufweist, einen Wert von tang&dgr; bei 40°C von nicht mehr als 0,2 und einen Wert des Elastizitätsmoduls E' von nicht kleiner als 120 kg/cm2 aufweist.

Nach den Angaben in dem erwähnten Patent und aufgrund der Verwendung einer Kautschukmischung mit einem niedrigen Wert von tang&dgr; und einem hohen Wert für den Elastizitätsmodul in der radial inneren Schicht der Lauffläche, ist es möglich, den Rollwiderstand des Reifens zu reduzieren, ohne eine Verschlechterung der Reifeneigenschaften bei hohen Geschwindigkeiten oder während eines Laufs auf trockener Straße herbeizuführen.

Die Anmelderin hat jedoch gefunden, dass eine solche Lauffläche zu einer Verschlechterung der Komforteigenschaften des Reifens führen kann, der die Unebenheiten des Bodens in einem geringeren Ausmaß dämpft.

Um verbesserte Handlingeigenschaften des Reifens zu erreichen, wird im Stand der Technik auch vorgeschlagen, wie es beispielsweise in dem kanadischen Patent CA 1 228 282 beschrieben ist, eine zusammengesetzte Lauffläche mit einer radial inneren Schicht, die einen Wert des Elastizitätsmoduls E' bei 25°C zwischen 100 und 250 kg/cm2, und eine radial äußere Schicht aufweist, die einen Wert des Elastizitätsmoduls E' bei 25°C zwischen 70 und 150 kg/cm2 und einen Wert für tang&dgr; von nicht weniger als 0,25 hat, zu verwenden, wobei das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul der radial inneren Schicht und dem der radial äußeren Schicht (gemessen bei 25°C) nicht kleiner als 1,15 ist. Die Anmelderin hat jedoch festgestellt, dass nach dem kanadischen Patent hergestellte Reifen, obwohl sie ihren Zweck im Wesentlichen erfüllen, hohe Hysteresewerte und deshalb einen hohen Rollwiderstand besitzen.

Zusammenfassung der Erfindung

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, einen Fahrzeugreifen bereitzustellen, der mit einer Lauffläche in zusammengesetzter Bauweise versehen ist, die es ermöglicht, bezogen auf die Reifen nach dem angegebenen Stand der Technik, einen besseren Kompromiss zwischen dem Rollwiderstand des Reifens einerseits und seinen Handling- und Komforteigenschaften andererseits zu erzielen.

Nach der Erfindung wird das vorstehend erwähnte technische Problem durch einen Reifen gelöst, wie er in dem beiliegenden Anspruch 1 definiert ist.

Überraschenderweise hat die Anmelderin gefunden, dass es zum Erzielen des bestmöglichen Kompromisses zwischen dem Rollwiderstand, dem Handling und dem Komfort des Reifens nicht ausreicht, in einem breiten Sinn die Hysterese- oder Moduleigenschaften der radial inneren Schicht oder diejenigen der radial äußeren Schicht der Lauffläche zu optimieren, sondern dass es erforderlich ist, dafür zu sorgen, dass die Werte des Elastizitätsmoduls und von tang&dgr; der radial inneren Schicht der Lauffläche bezogen auf die radial äußere Schicht gemessen bei einer spezifischen Temperatur, die im Wesentlichen gleich der Lauftemperatur des Reifens unter normalen Einsatzbedingungen (70°C) ist, in einen spezifischen Wertebereich fallen.

Insbesondere hat die Anmelderin gefunden, dass es zum Erreichen des bestmöglichen Kompromisses zwischen Rollwiderstand, Handling und Komfort des Reifens erforderlich ist, dass

  • i) das Verhältnis zwischen dem bei 70°C gemessenen Wert des Elastizitätsmoduls der radial inneren Schicht und der entsprechende Wert der radial äußeren Schicht zwischen 1,1 und 3 liegt und
  • ii) das Verhältnis zwischen dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren Schicht und dem entsprechenden Wert der radial äußeren Schicht kleiner als 0,8 ist.

Bei Beachtung dieser Verhältnisse zwischen den Werten des Elastizitätsmoduls und von tang&dgr; bei 70°C der beiden Schichten der zusammengesetzten Lauffläche ergab sich, dass es nicht nur möglich ist, den Rollwiderstand des Reifens zu verringern, sondern auch – und das ganz überraschend – bessere Handling- und Komfortleistungen bezogen auf diejenigen zu erzielen, die mit bekannten Reifen für die gleiche Art der Verwendung erreicht werden.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht und dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial äußeren Schicht zwischen 1,2 und 2,5 und besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 2.

Darüber hinaus ist vorzugsweise das Verhältnis zwischen dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren Schicht und dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial äußeren Schicht der Lauffläche kleiner als 0,7 und liegt besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5.

Dadurch wurde es in vorteilhafter Weise möglich, einen optimalen Kompromiss zwischen dem Rollwiderstand des Reifens und seinen Handling- und Komfortleistungen zu erzielen.

Um die vorstehend erwähnten Verhältnisse zu erreichen, liegt vorzugsweise der Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht der Lauffläche zwischen 5 und 14 MPa, während der Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial äußeren Schicht zwischen 4 und 8 MPa liegt.

Besonders bevorzugt liegt der Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht zwischen 6 und 12 MPa, besonders bevorzugt zwischen 6,5 und 9 MPa, während der Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial äußeren Schicht zwischen 5 und 7 MPa liegt.

Durch Erfüllen der vorstehenden Werte für den Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht hat sich gezeigt, dass es auch möglich ist, die Handling- und Komfortleistungen des Reifens allmählich zu verbessern, während sein Rollwiderstand niedrig gehalten wird.

Vorzugsweise ist der Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren Schicht der Lauffläche kleiner als 0,120 und liegt besonders bevorzugt zwischen 0,03 und 0,06.

Auf diese Weise ist es möglich, den niedrigst möglichen Rollwiderstand des Reifens mit allen sich daraus ergebenden Vorteilen zu erreichen, ohne jedoch weder das Handling noch den Komfort des gleichen Reifens nachteilig zu beeinflussen.

Vorzugsweise ist die Dicke der radial inneren Schicht der Lauffläche gleichförmig. Diese Dicke ist vorzugsweise größer als 1 mm und liegt besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5 mm.

Im Gegensatz dazu hat die radial äußere Schicht der Lauffläche eine Dicke, die wenigstens gleich der Dicke der in ihr ausgebildeten Nuten und vorzugsweise größer als diese ist (gewöhnlich 7 bis 8 mm bei Autos), wobei es nicht zulässig ist, dass die radial innere Schicht in Berührung mit dem Boden kommt, wenn die radial äußere Schicht verschlissen ist.

Vorzugsweise wird die Dicke der radial äußeren Schicht der Lauffläche so gewählt, dass das Verhältnis zwischen der Dicke der radial inneren Schicht (ausgewählt aus dem vorstehend erwähnten Bereich von Werten) und der Gesamtdicke der Lauffläche zwischen 0,01 und 0,7, vorzugsweise zwischen 0,015 und 0,5 liegt.

Für Werte eines solchen Dickenverhältnisses, das kleiner als 0,01 ist, ist die Wirkung, die sich aus dem hohen Elastizitätsmodul bei 70°C der radial inneren Schicht bezogen auf den Modul der radial äußeren Schicht ergibt, nicht wahrnehmbar und als Folge hat der Reifen schlechtere Handlingeigenschaften. Im Gegensatz dazu ist für Werte in einem solchen Verhältnis, das größer als 0,7 ist, die Wirkung der radial äußeren Schicht nicht wahrnehmbar und deshalb zeigt der Reifen wieder schlechtere Handlingeigenschaften.

Für die Zwecke der Erfindung kann die radial innere und äußere Schicht der Lauffläche dadurch erhalten werden, dass geeignete Kautschukmischungen (deren Zusammensetzung für die Zwecke der Erfindung nicht per se kritisch ist), die für ein Erreichen der vorstehend erwähnten gewünschten Werte von E' und tang&dgr; bei 70°C angepasst sind, ausgeformt und vulkanisiert werden.

Vorzugsweise erhält man die radial innere Schicht durch Ausformen und Vulkanisieren einer Kautschukmischung mit

  • a) einer vernetzbaren Polymerbasis mit ungesättigter Kette
  • b) mit 10 bis 60 phr wenigstens eines verstärkenden Füllstoffs auf Rußbasis und
  • c) mit einer effektiven Menge wenigstens einem Vulkanisiermittel auf Schwefelbasis.

In der folgenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen wird der Ausdruck „phr" dazu verwendet, die Gewichtsteile einer Komponente der Kautschukmischung bezogen auf 100 Gewichtsteile der Polymerbasis anzugeben.

Vorzugsweise gehören zur Polymerbasis Naturkautschuk und wenigstens ein elastomeres Diolefinpolymer, das durch Polymerisieren in Lösung oder in Emulsion von einem oder mehreren konjugierten Dienmonomeren, möglicherweise mit Zumischung von aromatischem Vinylkohlenwasserstoff erhalten, wobei letzterer in dem Polymer in einer Menge vorhanden ist, die insgesamt nicht größer als 50 Gewichtsprozent basierend auf dem Gesamtgewicht des Polymers vorhanden ist.

Vorzugsweise enthält das elastomere Dienpolymer 30 bis 70 Gewichtsprozent Diolefineinheiten mit einer 1,2-Struktur basierend auf dem Gesamtgewicht des Polymers.

Für die Zwecke der Erfindung wird das konjugierte Dienmonomer für eine bevorzugte Verwendung ausgewählt aus der Gruppe: 1,3-Butadien, Isopren, 2,3-Dimethyl-1,3-Butadien, 1,3-Pentadien, 1,3-Hexadien und Mischungen davon, während der aromatische Vinylkohlenwasserstoff einer bevorzugten Anwendung ausgewählt wird aus der Gruppe: Styrol, &agr;-Methyl-Styrol, p-Methyl-Styrol, Vinyltoluen, Vinylnaphthalen, Vinylpyridin und Mischungen davon.

In der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen wird der Ausdruck Diolefineinheit mit einer 1,2-Struktur dazu verwendet, den Anteil von Einheiten anzugeben, die sich aus einer 1,2-Polymerisation des konjugierten Dienmonomers ableiten. Wenn das konjugierte Dienmonomer 1,3-Butadien ist, haben die Diolefineinheiten mit einer 1,2-Struktur die folgende Strukturformel:

Vorzugsweise wird das elastomere Diolefinpolymer aus der Gruppe ausgewählt, die Styrol/1,3-Butadien-Kopolymere (SBR), Poly-1,3-Butadien-Kopolymere (BR), Styrol/Isopren-Kopolymere und dergleichen oder Mischungen davon aufweist.

Zusätzlich kann das elastomere Diolefinpolymer ein modifizierter Typ sein, d.h. „abgebrochen" und/oder „gekoppelt".

Der Ausdruck „abgebrochenes" Kopolymer wird verwendet, um in der vorliegenden Beschreibung ein Kopolymer zu bezeichnen, das durch Polymerisieren des konjugierten Diolefins mit einem aromatischen Vinylkohlenwasserstoff bei Vorhandensein eines metallorganischen Initiators und durch anschließendes Reagieren Lassen des so erhaltenen Zwischenkopolymers mit einer geeigneten Kettenabbruchsverbindung möglich ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die substituierte Imine, eine halogenierte Zinnverbindung, wenigstens eine Benzophenonverbindung mit der folgenden Strukturformel: aufweist, wobei R1 und R2 Wasserstoff, ein Halogen, eine Alkyl-Alkenyl-, Alkoxy-, Amino-, Alkylamino- oder Dialkylaminogruppe und m und n eine ganze Zahl von 1 bis 10, entweder für sich allein oder möglicherweise miteinander gemischt sind.

Der Ausdruck „gekoppeltes" Polymer wird verwendet, um in der vorliegenden Beschreibung ein Kopolymer zu bezeichnen, das durch Polymerisieren des konjugierten Diolefins mit einem aromatischen Vinylkohlenwasserstoff bei Vorhandensein eines metallorganischen Initiators und anschließendes Koppeln der Polymerketten mit einem geeigneten Kettenkoppelungsmittel erhältlich ist, das beispielsweise eine halogenierte Zinnverbindung aufweist, mit dem Hauptziel, das Molekulargewicht des so erhaltenen Kopolymers zu erhöhen.

Um der mit der Kautschukmischung der Erfindung erhaltenen Lauffläche adäquate Hystereseeigenschaften aufzuprägen, hat die Polymerbasis vorzugsweise 30 bis 80 phr und besonders bevorzugt 40 bis 70 phr Naturkautschuk und 20 bis 70 phr und besonders bevorzugt 30 bis 60 phr von wenigstens einem elastomeren Diolefinpolymer, wie es vorstehend definiert ist.

Vorzugsweise weist die zur Herstellung der radial inneren Schicht der Lauffläche benutzte Kautschukmischung nur Ruß als verstärkenden Füllstoff in einer Menge zwischen 10 und 60 phr und besonders bevorzugt zwischen 30 und 50 phr auf.

Die verstärkenden Füllstoffe auf Rußbasis, die in der Kautschukmischung verwendet werden können, sind solche, wie sie herkömmlicherweise beim Stand der Technik für Reifenlaufflächen verwendet werden und die beispielsweise nach den ASTM-Normen mit den Bezeichnungen N110, N121, N134, N220, N231, N234, N299, N330, N339, N347, N351, N358 und N375 bezeichnet sind.

Für die Zwecke der Erfindung ist Schwefel oder sind Schwefel enthaltende Moleküle (Schwefelgeber) das Vulkanisiermittel, das bevorzugt mit Beschleunigern und Aktivatoren eingesetzt wird, die dem Fachmann bekannt sind.

Vorzugsweise liegt die Menge des Vulkanisiermittels auf der Basis von Schwefel oder Schwefelgebern zwischen 1 und 4,5 phr und besonders bevorzugt zwischen 2 und 4,1 phr.

Vorzugsweise weist die Kautschukmischung der radial inneren Schicht der Lauffläche eine wirksame Menge einer geeigneten Komponente auf, die zur Steigerung des Werts des Elastizitätsmoduls bei 70°C der vulkanisierten Kautschukmischung angepasst ist, ohne gleichzeitig den Wert für tang&dgr; im Wesentlichen zu erhöhen.

Für die Zwecke der Erfindung kann eine solche Komponente aus der Gruppe ausgewählt werden, die ein oder mehrere wärmehärtbare Harze, Verstärkungsfasern, beispielsweise kurze Fibrillenfasern eines geeigneten Materials, beispielsweise Glas, Kohlenstoff, Zellulose, Polyvinylalkohol, Polyamid oder Polyester oder Mischungen davon aufweist.

Für die Zwecke der Erfindung wird das vorstehende wärmehärtbare Harz vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die Harze mit Resorzinol/Methylen-Donatorverbindungen, Epoxyharze, Alkydharze und Mischungen davon aufweist.

Methylendonatorverbindungen mit bevorzugter Verwendung sind solche, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die Donatoren des Amintyps, wie beispielsweise Hexamethoxymethylmelamin (HMM), Hexamethylentetramin (HMT) und Mischungen davon aufweisen.

Bevorzugt verwendete Epoxyharze sind solche, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die Harze des Epoxy/Polyol-, Epoxy/Diamin- oder Epoxy/Dicarboxy-Typs aufweist.

Vorteilhafterweise trägt ein solches wärmehärtbares Harz dazu bei, den Elastizitätsmodul bei 70°C der radial inneren Schicht der Lauffläche weiter zu erhöhen, wobei Schwefelmengen eingesetzt werden können, die nicht dazu neigen, unerwünschte Reversionserscheinungen der Kautschukmischungen beizuführen.

Diese Erscheinungen bestehen im Wesentlichen in einem teilweisen Brechen und/oder Zyklisieren der Schwefelbasisvernetzungen zwischen den Polymerketten der Kautschukmischung, die im Wesentlichen den hohen Temperaturen zugeordnet werden können, die während der Vulkanisiervorgänge und/oder während des Einsatzes des Reifens erreicht werden.

Dies führt im Allgemeinen zu einer Verringerung des Wert des Elastizitätsmoduls E' bei 70°C der Schicht und deshalb zu einer Verschlechterung des Handlings des Reifens.

Für die Zwecke der Erfindung ist das wärmehärtbare Harz in der Kautschukmischung in einer Menge vorhanden, die zum Erreichen der gewünschten Werte des Elastizitätsmoduls E' bei 70°C abhängig von der Anzahl der Vernetzungsgruppen, die in dem Ausgangsharz vorhanden sind, und/oder von deren Natur (entweder ein Zweikomponentenharz oder ein vorkondensiertes Harz) angepasst ist.

Vorzugsweise liegt die Menge des wärmehärtbaren Harzes zwischen 0,5 und 15 phr, besonders bevorzugt zwischen 2 und 10 phr und ganz besonders bevorzugt zwischen 3 und 7 phr.

Die vorstehend erwähnten verstärkenden Fasern sind vorzugsweise die so genannten Aramidpulpen (kurze fibrillierte Fasern aus Polyparaphenylenterephtalamid) und dem Typ, der im Handel als „Kevlar®-Pulp" oder „Twaron®-Pulp" (Kevlar und Twaron sind registrierte Marken von DuPont bzw. Akzo) bekannt und in dem US-Patent 4 871 004 beschrieben ist, dessen Beschreibung hier als Referenz eingeschlossen wird.

Für die Zwecke der Erfindung können die vorstehend erwähnten verstärkenden Fasern entweder als solche oder in Form einer Vordispersion in einer geeigneten Polymermatrix verwendet werden, die die Funktion eines Trägers hat und beispielsweise von Naturkautschuk, Butadien-Styrol-Kopolymeren, Ethylen-Vinylazetat-Kopolymeren oder dergleichen gebildet wird.

Für die Zwecke der Erfindung sind in der Kautschukmischung Verstärkungsfasern in einer Menge vorhanden, die für das Erreichen der gewünschten Werte des Elastizitätsmoduls E' bei 70°C entsprechend der chemischen Art der Faser, ihrem Längen/Durchmesserverhältnis und der Art der verwendeten Polymerbasis angepasst ist.

Vorzugsweise liegt die Menge an Verstärkungsfasern (ausschließlich des möglichen Polymerträgers) zwischen 1 und 6 phr und besonders bevorzugt zwischen 1 und 4 phr.

Um die Handlingeigenschaften des Reifens zu verbessern, verwendet man zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Bestandteilen vorzugsweise und vorteilhafterweise 0,5 bis 3 phr, besonders bevorzugt 1 bis 2,5 phr und ganz besonders bevorzugt 1 bis 2 phr von wenigstens einem Antireversionsmittel.

Die zusätzliche Präsenz des Antireversionsmittels trägt vorteilhafterweise zur Verbesserung der Handlingeigenschaften des Reifens und zu ihrem Beibehalten über der Zeit bei, wobei die Reversionserscheinungen der Kautschukmischung sowohl während ihrer Vulkanisierung als auch während des Einsatzes des Reifens auf ein Minimum reduziert werden.

Bevorzugt verwendet werden Anitreversionsmittel, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aromatische Imidverbindungen, wie beispielsweise 1,3-bis(Zitrakonimidomethyl)Benzen aufweist, das im Handel unter der Marke Perkalink® 900 (Flexis, Niederlande) erhältlich ist.

Zusätzliche oder alternative Antireversionsmittel können aus Schwefel enthaltenden Mitteln ausgewählt werden, die für ein Stabilisieren des Vulkanisiergitters angepasst sind, beispielsweise Mittel, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die Schwefel enthaltende Silanverbindungen, Dithiodimorpholin, Dithiokaprolaktamdisulfid und Mischungen davon aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schwefel enthaltende Stabilisierungsmittel eine Schwefel enthaltende Silanverbindung mit der folgenden Strukturformel: (R)3-Si-CnH2nX(I)wobei R eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einem Chloratom, n eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 und X eine Merkaptogruppe oder eine SnY-Gruppe mit Y = (R)3-Si-CnH2n- ist, wobei R und n wie vorstehend definiert oder eine Gruppe sind, die aus den folgenden funktionalen Gruppen ausgewählt wird bei welchen m eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 und vorzugsweise gleich 4 und R eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einem Chloratom sind.

Besonders bevorzugt ist die Schwefel enthaltende Silanverbindung das auf Silan basierende Koppelungsmittel Si69 [bis(3-Triethoxysilyl-Propyl)Tetrasulfid] (DEGUSSA) oder das auf Silan basierende Koppelungsmittel [bis(3-Triethoxysiyl-Propyl)Disulfid] (DEGUSSA) für sich oder in einer geeigneten Mischung mit einem inerten Füllstoff (beispielsweise Ruß), um seinen Einschluss in die Kautschukmischung zu erleichtern, oder die kommerziellen Produkte, die unter den Handelsnamen X50S und X-75S (DEGUSSA) (50% Ruß, 50% Silan) bekannt sind.

Zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen kann die Kautschukmischung der radial inneren Schicht der Lauffläche ein oder mehrere nicht vernetzende Bestandteile aufweisen, die an sich bekannt und erforderlich sind, um der Kautschukmischung die erforderlichen mechanischen und Verarbeitungseigenschaften zu geben.

Solche Bestandteile werden insbesondere aus der Gruppe ausgewählt, die Weichmacher, Verarbeitungszusatzstoffe, Antioxidanzien, Alterungshemmer, usw. aufweist.

Jedes dieser Bestandteile wird außerdem in Mengen und Verhältnissen ausgewählt, die vom Fachmann leicht bestimmt werden können.

Für die Zwecke der Erfindung kann die zur Erzeugung radial äußeren Schicht der Lauffläche verwendete Kautschukmischung von herkömmlichen bekannten Bestandteilen gebildet werden und einen auf Siliziumdioxyd basierenden Verstärkungsfüllstoff aufweisen, wie sie in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 728 803 beschrieben sind, deren Beschreibung hier durch Referenz eingeschlossen wird.

Um den Rollwiderstand des Reifens auf ein Minimum zu reduzieren, weist vorzugsweise die zur Herstellung der radial äußeren Schicht der Lauffläche verwendete vulkanisierte Kautschukmischung

  • a) wenigstens ein erstes vernetzbares Polymer mit ungesättigter Kette
  • b) einen ersten auf Ruß basierenden Verstärkungsfüllstoff
  • c) wenigstens ein zweites vernetzbares Polymer mit ungesättigter Kette,
  • d) einen zweiten auf Siliziumdioxyd basierenden Verstärkungsfüllstoff,
  • e) ein geeignetes Siliziumdioxyd-Haftmittel und
  • f) ein Vulkanisiermittel auf Schwefelbasis auf.

Vorzugsweise ist das erste vernetzbare Polymer mit ungesättigter Kette ein modifiziertes Kopolymer, das durch Polymerisieren von wenigstens einem konjugierten Olefin mit wenigstens einem aromatischen Vinylkohlenwasserstoff bei Vorhandensein eines wenigstens eine metallorganische Gruppe aufweisenden Initiators und durch anschließendes Reagieren Lassen des so erhaltenden Kopolymers mit einer Verbindung erhältlich ist, die funktionale Gruppen aufweist, die bezüglich metallorganischer Gruppen reaktiv sind, die an den Kopolymer vorhanden sind und von dem Initiator stammen, wobei das modifizierte Kopolymer eine Glasübergangstemperatur zwischen 0° und –80°C und eine Gesamtmenge an aromatischen Vinylkohlenwasserstoff zwischen 5 Gewichtsprozent und 50 Gewichtsprozent basierend auf seinem Gesamtgewicht aufweist.

Im Gegensatz dazu ist das zweite vernetzbare Polymer mit ungesättigter Kette vorzugsweise ein Kopolymer, das durch Polymerisieren wenigstens eines konjugierten Olefins mit wenigstens einem aromatischen Vinylkohlenwasserstoff erhältlich ist, wobei das zweite Polymer eine Glasübergangstemperatur zwischen 0° und –80°C und eine Gesamtmenge an aromatischen Vinylkohlenwasserstoff zwischen 5 Gewichtsprozent und 50 Gewichtsprozent basierend auf seinem Gesamtgewicht aufweist.

Solche Kopolymere und der erste auf Ruß basierende Verstärkungsfüllstoff können beispielsweise diejenigen sein, wie sie vorstehend beschrieben sind und einen Teil der Kautschukmischung der radial inneren Schicht der Lauffläche bilden.

Der zweite auf Siliziumdioxyd basierende Verstärkungsfüllstoff hat vorzugsweise eine spezifische BET-Oberfläche zwischen 100 und 300 m2/g, eine spezifische Oberfläche gemessen durch CTAB-Absorption nach ISO 6810 zwischen 100 und 300 m2/g und einen DBP-Absorptionswert gemessen nach ISO 4656-1 zwischen 150 und 200 ml/100 g.

Bevorzugt verwendete Haftmittel basieren auf Silan und entsprechen den Stabilisierungsmitteln des Vulkanisierungsgitters der vorstehend beschriebenen Formel (I).

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine zusammengesetzte Lauffläche für Fahrzeugreifen gebildet, insbesondere eine vorgeformte Lauffläche als Decke für verschlissene Reifen, die ein gutes Handling auf nasser Straße und einen niedrigen Rollwiderstand nach der Definition im beiliegenden Anspruch 9 hat.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Reifens für Fahrzeugräder nach der Definition des beiliegenden Anspruchs 10 bereitgestellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung einer Decke auf einem verschlissenen Reifen für Fahrzeugräder nach der Definition des beiliegenden Anspruchs 11 vorgesehen.

Schließlich wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Verringern des Rollwiderstands eines Reifens bereitgestellt, wie es in dem beiliegenden Anspruch 12 definiert ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Zusätzliche Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden deutlicher durch die folgende Beschreibung einiger Beispiele ersichtlich, die die Herstellung des Reifens nach der Erfindung und der zugehörigen Kautschukmischungen veranschaulichen, wobei die Beschreibung als nicht begrenzende Angabe dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, in denen

1 eine teilweise unterbrochene Schnittansicht eines Reifens nach der Erfindung und

2 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab von einigen Einzelheiten der Reifenlauffläche von 1 ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In den Figuren ist ein nach der Erfindung hergestellter Reifen insgesamt mit 1 bezeichnet.

Ein solcher Reifen hat eine Karkassenlage 3, deren gegenüberliegende Seitenränder nach außen um entsprechende verankernde Wulstdrähte 4 gebogen sind, von denen jeder in einem Wulst 5 eingeschlossen ist, der längs eines inneren Umfangsrandes des Reifens ausgebildet ist, mit welchem der Reifen an einer Felge (nicht gezeigt) angreift, die einen Teil eines Fahrzeugrads bildet. Jeder verankernde Wulstdraht 4 der Wulste 5 kann nach irgendeinem bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise aus Metalldrähten oder Fäden.

Längs der Umfangsabwicklung der Karkassenlage 3 sind ein oder mehrere Gurtlagen 7 aufgebracht, die herkömmlicherweise aus einem Gewebe von Metalldrähten oder Fäden hergestellt sind, die in eine Kautschukbahn eingebettet sind, wobei die Metalldrähte oder Fäden in jeder Lage parallel zueinander und die der benachbarten Lage kreuzend angeordnet sind.

Über den Gurtlagen 7 ist eine so genannte 0°-Lage angeordnet, bei der ein Faden 8, beispielsweise aus Nylon, koaxial zum Reifen 1 in Windungen gelegt ist. Der Windungswinkel des Fadens 8 ist gewöhnlich bezogen auf eine Äquatorialebene m-m des Reifens klein. Herkömmlicherweise wird der Faden 8 in die Kautschukschicht eingebettet, beispielsweise so, dass ein oder mehrere „Bänder" oder andere ähnliche bekannte Lösungen gebildet werden.

Der Reifen 1 ist auch mit einer Lauffläche 10 versehen, die als Krone um die 0°-Schicht aufgebracht ist. Insbesondere hat die Lauffläche eine zusammengesetzte oder „Kappen- und Basis"-Bauweise mit einer radial inneren Schicht oder Basisschicht 11 und einer radial äußeren Schicht 12, die so angepasst ist, dass sie in Berührung mit dem Boden kommt und mit einem Laufflächenmuster versehen ist, das Aussparungen und Nuten 13 aufweist, die eine Vielzahl von Rippen und Blöcken begrenzen.

Wie in den Figuren gezeigt ist, hat in diesem Fall die Basisschicht 11 der Lauffläche 10 eine gleichförmige Dicke. Vorzugsweise ist diese Dicke größer als 1 mm und liegt besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 2 mm.

Die Dicke der Basisschicht 11 braucht auch nicht gleichförmig zu sein, sie kann beispielsweise in der Nähe ihrer Außenränder (bezogen auf die Querschnitte von 1 und 2) und/oder an ihrer zentralen Zone größer sein.

Im Gegensatz dazu sollte die radial äußere Schicht 12 der Lauffläche 10 eine Dicke haben, die wenigstens gleich der Dicke der Nuten 13 und vorzugsweise größer als diese ist, so dass die Basisschicht 11 nicht in Berührung mit dem Boden gelangen kann, wenn die radial äußere Schicht 12 verschlissen ist.

Der vorstehend beschriebene Reifen 1 kann mit Hilfe eines Verfahrens hergestellt werden, das eine Vielzahl von Fertigungsschritten aufweist, die an sich herkömmlich und bekannt sind.

Insbesondere weist ein solches Verfahren die Schritte auf, vorher und getrennt eine Reihe von Halbfabrikaten herzustellen, die den verschiednen Teilen des Reifens (Karkassenlagen, Gurtlagen, Drahtwulste, Wulst, Füllstoffe, Seitenwände und Laufflächen) entsprechen, die dann mit einer speziellen Montagemaschine zusammengefügt werden.

Anschließend verbindet der darauf folgende Vulkanisierschritt die Halbfabrikate miteinander, so dass man einen integralen Block, nämlich den Reifen, erhält.

Natürlich geht der Herstellung der erwähnten Halbfabrikate ein Herstellungs- und Ausformungsschritt der entsprechenden Kautschukmischungen voraus.

Bei den Reifen der Erfindung wird die Lauffläche 10 in zusammengesetzter Bauweise dadurch hergestellt, dass während des Vulkanisierschritts zwei Halbfabrikate zusammengefügt werden, die dadurch erhalten werden, dass entsprechende Kautschukmischungen der vorstehend beschriebenen Art gebildet werden, wobei die Halbfabrikate die radial innere und äußere Schicht der Lauffläche 10 bilden sollen.

Alternativ können die beiden Schichten der Lauffläche 10 mittels Koextrusion nach herkömmlichen Techniken hergestellt werden.

Die Erneuerung oder Deckenbildung eines verschlissenen Reifens kann ebenfalls in bekannter Weise nach zwei unterschiedlichen Verfahren ausgeführt werden, die als warme Deckenbildung und als kalte Deckenbildung bezeichnet werden.

In beiden Fällen wird der verschlissene Reifen dadurch repariert, dass die Lauffläche bis zur äußersten Gurtlage entfernt wird, auf der eine Bahn aus einer geeigneten Kautschukmischung aufgebracht wird.

Bei der warmen Deckenbildung besteht die Lauffläche aus einer Rohkautschukmischung, die mit der äußersten Gurtlage in einer geeignet angepassten Vulkanisierform irreversibel verbunden wird, die auch die Funktion für die Erzeugung des gewünschten Laufflächenmusters hat.

Bei der kalten Deckenbildung besteht die Lauffläche aus einer bereits vulkanisierten Kautschukmischung, die bereits das Laufflächenmuster besitzt und die in einem Autoklaven mit der äußersten Gurtlage irreversibel verbunden wird.

In den folgenden Beispielen, die nur zur Veranschaulichung und nicht als Begrenzung dienen, werden einige Ansätze von Kautschukmischungen, die für die Herstellung von Laufflächen und Reifen nach der Erfindung geeignet sind, sowie Vergleichsversuche beschrieben, denen einige Reifen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsreifen unterworfen worden sind.

BEISPIEL 1 Erfindung A. Vorbereiten der radial äußeren Schicht der Lauffläche

Mit Hilfe von zwei Mischschritten, die mit einem an sich bekannten Rotormischer (Banbury) unter Verwendung eines Füllfaktors von 70% ausgeführt werden, erhält man eine Kautschukmischung mit einer Zusammensetzung, die in der folgenden Tabelle 1 angegeben ist (in der die Teile in phr ausgedrückt sind). Bei dem ersten Schritt werden alle Bestandteile mit Ausnahme des Vulkanisiersystems in den Rotormischer eingebracht und bei etwa 40 UpM 4 min lang gemischt.

Während des Mischens wurde die der Mischung aufgeprägte mechanische Arbeit so gesteuert, dass die Temperatur der Mischung auf etwa 150° bis 155°C gehalten wurde.

Während des zweiten Schritts, der ausgeführt wurde, nachdem die so erhaltende Kautschukmischung auf 23°C abgekühlt hatte, wurde das Vulkanisiersystem mit den anderen Bestandteilen in dem Rotormischer bei 20 UpM 4 min lang vermischt, wobei Sorge dafür getragen wurde, dass die Temperatur der Mischung auf einem Wert von etwa 100°C gehalten wurde, um einen vorzeitigen Beginn der Vulkanisierung zu verhindern.

Es wurden die folgenden Bestandteile verwendet:

  • – S-SBY-A = abgebrochenes und gekoppeltes Butadien-Styrol-Kopolymer hergestellt in Lösung mit einem 1,2-Strukturgehalt von 57 Gewichtsprozent und einem Styrolgehalt von 21 Gewichtsprozent, am Markt erhältlich unter dem Handelsnamen NS 116TM (Nippon Zeon),
  • – S-SBR-B = Butadien-Styrol-Kopolymer, auf dem Markt erhältlich unter dem Handelsnamen BUNA VSLTM 5025-1 (Bayer),
  • – Polybutadien = Hoch-Cis-1,3-Polybutadien, auf dem Markt erhältlich unter dem Handelsnamen EUROPRENETM NEOCIS (Enichem),
  • – SiO2 = BET 175 m2/g, VN3-Typ (Degussa),
  • – Ruß = Vulcan 1380TM (Cabot Corporation),
  • – X50S = Silanverbindung mit 50% Ruß, 50% bis(3-Triethoxysilylpropyl)Tetrasulfid (Degussa),
  • – Antioxidanz = 6PPD, auch bekannt als SANTOFLEXTM 13 (Monsanto),
  • – Weichmacher = an sich herkömmliche aromatische Öle und Wachse,
  • – Stearinsäure,
  • – ZnO
  • – Beschleuniger = Diphenylguanidin DPG (Monsanto) und SANTOCURETM NS (Monsanto),
  • – Schwefel

B. Vorbereitung der radial inneren Schicht der Lauffläche

Nach dem Verfahren, das vorstehend unter Bezug auf die Vorbereitung der Kautschukmischung der radial äußeren Schicht beschrieben wurde, erhält man eine Kautschukmischung, mit der in der folgenden Tabelle I angegebenen Zusammensetzung.

Bei den verwendeten Bestandteilen wurden auch die folgenden zusätzlichen Bestandteile zusätzlich zu denen verwendet, die bereits unter Bezug auf die Kautschukmischung der radial äußeren Schicht beschrieben sind:

  • – NR = natürlicher Kautschuk
  • – Perkalink®900 = 1,3-bis(Citraconimidmethyl)Benzen,
  • – HMT = Hexamethylentriamin,
  • – Resorzinol.

In den folgenden Beispielen 2 bis 6 werden nun weitere Kautschukmischungen beschrieben, die für die Herstellung der radial inneren Schicht der Lauffläche der Erfindung verwendet werden.

BEISPIEL 2 (Erfindung)

Nach dem in dem vorhergehenden Beispiel 1 beschriebenen Verfahren erhält man eine Kautschukmischung mit der in der Tabelle I angegebenen Zusammensetzung.

Bei den verwendeten Bestandteilen wurden auch die folgenden zusätzlichen Bestandteile zusätzlich zu denjenigen eingesetzt, die bereits unter Bezug auf die Kautschukmischung der radial inneren Schicht von Beispiel 1 beschrieben sind.

  • – Kevlar®-Pulp = kurze fibrillierte Aramidfasern verteilt in einer Polymermatrix aus Naturkautschuk (Faserprozentsatz = 23 Gewichtsprozent),

BEISPIELE 3 bis 6 Vergleich

Nach dem bereits in dem vorhergehenden Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden vier Vergleich-Kautschukmischungen hergestellt.

Neben den verwendeten Bestandteilen wurden auch die folgenden zusätzlichen Bestandteile zusätzlich zu denjenigen eingesetzt, die bereits unter Bezug auf die Kautschukmischung der radial inneren Schicht von Beispiel 1 beschrieben wurden:

  • – E-SBR 1712 = emulsionsgefertigtes Butadien-Styrol-Kopolymer, auf dem Markt erhältlich unter dem Handelsnamen EUROPRENETM 1712 (Enichem).

Die Zusammensetzung solcher Kautschukmischungen ist in der folgenden Tabelle 1 angegeben.

BEISPIELE 7 und 8 Vergleich

Entsprechend den in dem US-Patent 4 319 619 beschriebenen Herstellungsverfahren werden zwei Kautschukmischungen für die radial innere Schicht der Lauffläche nach den Beispielen 1 bzw. 3 des Patents hergestellt.

Neben den verwendeten Bestandteilen wurden auch die folgenden zusätzlichen Bestandteile zusätzlich zu denen verwendet, die bereits unter Bezug auf die Kautschukmischung der radial inneren Schicht von Beispiel 1 beschrieben wurden:

  • – E-SBR 1500 = emulsionzubereitetes Butadien-Styrol-Kopolymer, auf dem Markt erhältlich unter dem Handelsnamen EUROPRENETM 1500 (Enichem).

Die Zusammensetzung der erhaltenen Kautschukmischungen ist in der folgenden Tabelle II angegeben.

BEISPIEL 9 (Vergleich)

Nach den in dem kanadischen Patent CA 1 228 282 beschriebenen Herstellungsverfahren wurde eine Kautschukmischung für die radial innere Schicht der Lauffläche nach Beispiel Z des Patents hergestellt.

Die Zusammensetzung der so erhaltenen Kautschukmischung ist in der folgenden Tabelle II angegebene.

BEISPIEL 10 (Bestimmung der dynamischen Eigenschaften der Kautschukmischung)

Mit an sich bekannten Verfahren und Vorrichtungen wurde eine Probe jeder der Kautschukmischungen nach den vorhergehenden Beispielen 1 und 2 (Erfindung), 3 bis 9 (Vergleich) 30 Minuten bei 151°C einer Vulkanisierung und anschließend mehreren Versuchen unterworfen, um die dynamischen Eigenschaften zu bewerten.

Insbesondere wurden die Werte von tang&dgr; nach der Versuchsmethode bestimmt, die im Folgenden beschrieben wird und bei der auf dem Markt erhältliche Vorrichtungen der Firma INSTRON verwendet wurden.

Die Werte für den Elastizitätsmodul E', den Verlustmodul E'' und tang&dgr; wurden dadurch bestimmt, dass ein zylindrisches Prüfstück aus einer vulkanisierten Kautschukmischung mit einer Länge von 25 mm und einem Durchmesser von 14 mm, das einer Kompressionsvorbelastung bis zu einer Längsverformung von 25% seiner ursprünglichen Höhe ausgesetzt und auf einer vorher festgelegten Temperatur (23° oder 70°C) gehalten wurde, einer dynamischen sinusförmigen Verformung mit einer maximalen Breite von ±3,50% der Höhe unter Vorbelastung bei einer Frequenz von 100 Zyklen pro Sekunde (100 Hz) unterworfen wurde.

Für die Zwecke des vorliegenden Beispiels sollen alle erwähnten Werte für E', E'' und tang&dgr; nach der vorstehend beschriebenen Methode bestimmt worden sein.

Weiterhin wurde bei der Bestimmung der Werte von E' und E'' ein experimenteller Fehler von ±0,5 MPa angenommen und dementsprechend ein Fehler von ±0,1 bei den Werten des Verhältnisses zwischen dem Elastizitätsmodul E' der radial inneren Schicht und dem der radial äußeren Schicht. Berücksichtigt man einen solchen Fehler, werden die Werte des Verhältnisses zwischen dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren und äußeren Laufflächenschicht, die kleiner als 1,1 sind, als außerhalb des hier beanspruchten Bereichs angesehen.

Einige Ergebnisse der Versuche sind in den folgenden Tabellen III und IV angegeben, in denen die Mittelwerte gemessen bei drei Versuchen für den Elastizitätsmodul E' (MPa) und tang&dgr; (funktionslos) bei den Temperaturen von 23° und 70°C für die Kautschukmischungen, die zur Erzeugung der radial äußeren Schicht verwendet wurden (die die gleiche für alle Beispiele ist) und für die Kautschukmischungen gezeigt sind, die zur Erzeugung der radial inneren Schicht nach der Erfindung (Beispiele 1 und 2) bzw. der Vergleichsschichten (Beispiele 3 bis 9) verwendet wurden.

Die Tabellen III und IV zeigen auch die Werte des Verhältnisses zwischen dem Elastizitätsmodul und tang&dgr; gemessen bei 70°C der verschiedenen radial inneren Schichten und zwischen dem Elastizitätsmodul und tang&dgr; bemessen bei 70°C der radial äußeren Schicht.

Berücksichtigt man, dass basierend auf den ausgeführten Versuchen, der Rollwiderstand um so geringer ist, je kleiner der Wert von tang&dgr; gemessen bei 70°C der radial inneren Schicht ist, kann man aus den in den Tabellen III und IV angegebenen Daten leicht feststellen, dass die Rollwiderstandsleistungen der Kautschukmischungen nach der Erfindung (Beispiel 1 und 2) besser sind als diejenigen, die mit den Vergleichskautschukmischungen (Beispiele 2 bis 6) erreicht werden und die mit denjenigen der Kautschukmischungen nach dem Stand der Technik (Beispiele 7 bis 9) vergleichbar oder besser als diese sind.

BEISPIEL 11 Handlin

Unter Verwendung der Kautschukmischungen nach den vorhergehenden Beispielen 1 und 2 (Erfindung) und 3 bis 9 (Vergleich) wurden mehrere Laufflächen durch Verstrecken in an sich bekannten Vorrichtungen hergestellt, wobei die Laufflächen zur Herstellung von Reifen mit der Größe 175/65 R14 verwendet wurden.

Insbesondere wurden die folgenden Sätze von Reifen hergestellt:

  • – Bezugsreifen mit einer Lauffläche in nicht zusammengesetzter Bauweise, die aus einer Kautschukmischung erhalten wird, die zur Herstellung der radial äußeren Schicht von Beispiel 1 (Teil A) verwendet wird;
  • – Testreifen mit einer Lauffläche in zusammengesetzter Bauweise, wobei
  • i) die radial äußere Schicht aus der Kautschukmischung von Beispiel 1 Teil A erhalten wird und
  • ii) die radial innere Schicht aus der Kautschukmischung von Beispiel 1 Teil B (Erfindung) und aus den Kautschukmischungen von Beispiel 2 (Erfindung) und 3 bis 6 (Vergleich) erhalten wurden.

Die so erhaltenen Reifen wurden dann Standortversuchen unterworfen, um ihren Rollwiderstand und ihre Leistungen hinsichtlich Handling und Komfort zu bewerten.

A. Bewertung des Rollwiderstands

Diese Bewertung erfolgt an einem Reifen nach den Normen ISO 8767 und insbesondere nach dem so genannten „Drehmomentverfahren", das in ihr unter Punkt 7.2.2 aufgeführt ist, wobei herkömmliche Laborvorrichtungen verwendet wurden.

Die Messungen erfolgten bei einer konstanten Geschwindigkeit von 80 km/h, wobei parasitische Verluste nach dem „Skim Reading"-Verfahren gemessen wurden, das unter 6.6.1 der vorstehend erwähnten Norm ISO 8767 aufgeführt ist.

Um die Leistungen der Reifen der Erfindung mit den Vergleichsreifen zu vergleichen, wurde der Leistungsverlust in kg/t gemessen im Falle von Referenzreifen einem Rollwiderstandsindex von 100 zugeordnet.

Dann wurde den Versuchsreifen eine Indexerhöhung von A% zugeteilt, je niedriger der während des Versuchs gefundene Leistungsverlust war. Das heißt mit anderen Worten, dass der Rollwiderstand des in Prüfung befindlichen Reifens um so geringer war, je höher der Wert des Index ist.

Die Ergebnisse der durchgeführten Versuche sind in der folgenden Tabelle V (RR Index) angegeben.

B. Bewertung der Leistung hinsichtlich Handling und Komfort

Diese Bewertung erfolgte auf der Versuchsstrecke von Vizzola, wobei Reifen an Autos des Modells Bravo mit 1600 cm3 Hubraum montiert waren.

Die Referenz- und Versuchsreifen wurden von zwei unabhängigen Testfahrern geprüft, die den Reifen eine Fühlrate von 0 bis 10 für Handling und Komfort zuteilten.

Auch in diesem Fall wird der Gesamtbeurteilung, die für die Referenzreifen ausgedrückt wurde, ein Handling- und Komfortindex von 100 zugeteilt.

Dann wurde den Versuchsreifen eine Indexerhöhung von A% zugeteilt, je besser die Handling- und Komfortleistungen waren, die sich während des Versuchs ergaben. Das heißt mit anderen Worten, dass die Leistungen des dem Versuch unterliegenden Reifens umso besser waren, je höher der Indexwert war.

Die Ergebnisse des ausgeführten Versuchs sind in der folgenden Tabelle V angegeben.

BEISPIEL 12 (Bestimmung der Reversion)

Eine Probe einer jeden der Kautschukmischungen nach den vorstehenden Beispielen 1 und 2 (Erfindung) und 3 bis 9 (Vergleich) wurden einer rheometrischen Analyse MDR (Moving Die Rheometer – Rheometer mit sich bewegender Düse) nach den Normen ASTM D5289-95 unterworfen, wobei ein Rheometer vom Modell Monsanto MDR verwendet und die Versuche bei 151°C über 30 min bei einer Oszillationsfrequenz von 1,66 Hz (gleich 100 Oszillationen pro Minute) und einer Oszillationsamplitude von ±0,5° ausgeführt wurden.

Das Reversionsniveau wurde aus den so erhaltenen rheometrischen Kurven nach der folgenden Formel bestimmt wobei MH der maximale Drehmomentwert, Mfin der finale Drehmomentwert und ML der minimale Drehmomentwert sind.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in den Tabellen III und IV für die Beispiele der Erfindung (1 und 2) bzw. für die Vergleichsbeispiele (3 bis 9) angegeben.

Eine Gesamtprüfung der in den Tabellen III, IV und V angegebenen Daten zeigt, dass die Reifen der Erfindung einen besseren Kompromiss zwischen Rollwiderstand einerseits und den Leistungen hinsichtlich Handling und Komfort andererseits sowohl in Bezug auf die beiden Vergleichskautschukmischungen als auch auf diejenigen des Standes der Technik erzielen.

Bei den Reifen mit den Laufflächen, die aus den Kautschukmischungen der Beispiele 3 und 5 (Vergleich) erreicht werden und ein Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren und äußeren Schicht haben, das aus dem vorstehend angegebenen Bereich (1,1 bis 3) heraus fällt, hat die Anmelderin insbesondere eine schlechtere Leistung hinsichtlich Rollwiderstand und/oder Komfort bezogen auf diejenigen gefunden, die mit den Reifen der Erfindung (Beispiele 1 und 2) erreicht werden.

Bei den Reifen mit den Laufflächen, die aus den Kautschukmischungen der Beispiele 4 und 6 (Vergleich) erhalten wurden und ein Verhältnis zwischen den Werten von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren und äußeren Schicht haben, das höher als der vorstehend angegebene Grenzwert (0,8) ist, hat die Anmelderin insbesondere eine schlechtere Leistung hinsichtlich Rollwiderstand, Komfort und/oder Handling bezogen auf diejenigen gefunden, die mit den Reifen der Erfindung (Beispiel 1 und 2) erzielt werden.

Bei den Reifen, die man aus den Kautschukmischungen der Vergleichsbeispiele 7 und 8 (Stand der Technik) erhält und die ein Verhältnis zwischen den Werten des Elastizitätsmoduls E' bei 70°C der radial inneren und äußeren Schicht haben, das aus dem vorstehend angegebenen Bereich (1,1 bis 3) heraus fällt, kann eine schlechtere Leistung wenigstens hinsichtlich Komfort (Beispiele 7 und 8) bezogen auf diejenige erwartet werden, die mit den Reifen der Erfindung (Beispiele 1 und 2) erreicht wird.

Bei den Reifen, die man aus der Kautschukmischung des Vergleichsbeispiels 9 (Stand der Technik) erhält, und die ein Verhältnis zwischen den Werten von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren und äußeren Schicht hat, das höher als die vorstehend angegebene Grenze (0,8) ist, kann eine schlechtere Leistung sowohl hinsichtlich Komfort als auch Rollwiderstand bezogen auf diejenige erwartet werden, die mit den Reifen der Erfindung (Beispiel 1 und 2) erreicht wird.

Die Prüfung der in den Tabellen III und IV angegebenen Daten bezüglich des Widerstands der Kautschukmischungen gegen die Reversionserscheinung zeigt, dass die Kautschukmischungen der Vergleichsbeispiele 3 und 4 und vor allem diejenigen der auf den Stand der Technik bezogenen Beispiele 7 bis 9 Reversionswerte haben, die höher sind, als diejenigen, die bei den Kautschukmischungen der Erfindung (Beispiele 1 und 2) gefunden wurden, und die eine Leistungsverschlechterung hinsichtlich Handling mit sich bringen.

bts
= Kautschukzusammensetzung der radial äußeren Schicht
*
= Vergleich
  • * = Vergleich
bts
= Kautschukzusammensetzung der radial äußeren Schicht
*
= Vergleich
E'sts
= Elastizitätsmodul der radial inneren Schicht
E'bts
= Elastizitätsmodul der radial äußeren Schicht
tang&dgr;sts
= tang&dgr; der radial inneren Schicht
tang&dgr;bts
= tang&dgr; der radial äußeren Schicht
bts
= Kautschukzusammensetzung der radial äußeren Schicht
*
= Vergleich
E'sts
= Elastizitätsmodul der radial inneren Schicht
E'bts
= Elastizitätsmodul der radial äußeren Schicht
tang&dgr;sts
= tang&dgr; der radial inneren Schicht
tang&dgr;bts
= tang&dgr; der radial äußeren Schicht
  • * = Vergleich


Anspruch[de]
Fahrzeugreifen (1) mit niedrigem Rollwiderstand, wobei der Reifen (1)

– wenigstens eine Gurtlage (7), die sich koaxial um wenigstens eine Karkassenlage (3) herum erstreckt, und

– eine zusammengesetzte Lauffläche (10) aufweist, die sich koaxial um die Gurtlage (7) herum erstreckt und eine radial äußere Schicht (12), die für ein in Berührung Kommen mit dem Boden ausgelegt ist, und eine radial innere Schicht (11) aufweist, die zwischen der radial äußeren Schicht (12) und der wenigstens einen Gurtlage (7) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

– dass das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht (11) und dem Elastizitätsmodul E' bis 70°C der radial äußeren Schicht (12) der Lauffläche (10) zwischen 1,1 und 3 liegt und

– dass das Verhältnis zwischen dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren Schicht (11) und dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial äußeren Schicht (12) kleiner als 0,8 ist.
Reifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht (11) und dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial äußeren Schicht (12) zwischen 1,2 und 2,5 liegt und das Verhältnis zwischen dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren Schicht (11) und dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial äußeren Schicht (12) kleiner als 0,7 ist. Reifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht (11) der Lauffläche (10) zwischen 5 und 14 MPa beträgt. Reifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren Schicht (11) des Reifens (10) kleiner als 0,12 ist. Reifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Verhältnis zwischen der Dicke der radial inneren Schicht (11) und der Gesamtdicke der Lauffläche (10) zwischen 0,01 und 0,7 beträgt. Reifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem die radial innere Schicht (11) der Lauffläche (10) dadurch erhalten werden kann, dass eine Kautschukmischung hergestellt und vulkanisiert wird, die eine effektive Menge einer Komponente enthält, die dafür ausgelegt ist, den Wert des Elastizitätsmoduls der radial inneren Schicht (11) zu erhöhen. Reifen (1) nach Anspruch 6, bei welchem die Komponente aus der Gruppe ausgewählt wird, die eines oder mehrere wärmehärtbare Harze, Verstärkungsfasern oder Mischungen davon aufweist. Reifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem die radial innere Schicht (11) der Lauffläche (10) dadurch erhalten werden kann, dass eine Kautschukmischung hergestellt und vulkanisiert wird, die 0,5 bis 3 phr wenigstens eines Antireversionsmittels enthält. Zusammengesetzte Lauffläche (10) für Fahrzeugreifen mit einer radial äußeren Schicht (12) und einer radial inneren Schicht (11), dadurch gekennzeichnet,

– dass das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial inneren Schicht (11) und dem Elastizitätsmodul E' bei 70°C der radial äußeren Schicht (12) zwischen 1,1 und 3 liegt und

– dass das Verhältnis zwischen dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial inneren Schicht (11) und dem Wert von tang&dgr; bei 70°C der radial äußereren Schicht (12) kleiner als 0,8 ist.
Verfahren zur Herstellung eines Reifens (1) für Fahrzeugräder mit den Schritten

– Bereitstellen einer Lauffläche (10) nach Anspruch 9 am Umfang um wenigstens eine Gurtlage (7) herum und

– Verbinden mit der Gurtlage (7) durch Vulkanisation der Lauffläche (10).
Verfahren zur Bildung einer Decke auf einem verschlissenen Reifen (1) für Fahrzeugräder mit den Schritten

– Bereitstellen einer Lauffläche (10) nach Anspruch 9 am Umfang um wenigstens eine Gurtlage (7) herum und

– irreversibles Verbinden der Lauffläche (10) mit der Gurtlage (7).
Verfahren zur Steigerung des Verschleißwiderstands eines Reifens (1), wobei der Reifen (1) mit wenigstens einer Gurtlage (7), die sich axial um wenigstens eine Karkassenlage (3) herum erstreckt, und mit einer zusammengesetzten Lauffläche (10) versehen ist, die sich koaxial um die Gurtlage (7) herum erstreckt und eine radial äußere Schicht (12), die für ein in Berührung Kommen mit dem Boden ausgelegt ist, und eine radial innere Schicht (11) aufweist, die zwischen der radial äußeren Schicht (12) und der wenigstens einen Gurtlage (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen (1) mit der Lauffläche (10) nach Anspruch 9 versehen ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com