DE60220596T2

DE60220596T2 - Verankerung einer Reifenkarkasse

Info

Publication number: DE60220596T2
Application number: DE60220596T
Authority: DE
Inventors: Philippe Leblond; Laure Huault; Yves Herbelleau
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: JP2003175709A; CN1277699C; FR2827549A1; KR20030009212A; RU2002119669A; RU2290319C2; DE60220596D1; EP1277600B1; EP1277600A2; BR0202851B1; JP4625606B2; BR0202851A; CN1400116A; ATE364514T1; EP1277600A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftreifen und insbesondere die Anordnung von Verstärkungen zur Festigung der Karkasse sowie ihre Verankerung in den Wülsten.
Die Druckschrift WO 98/54 006 hat kürzlich eine neuartige Karkassenarmierung eines Luftreifens und ihre Verankerung in dessen Wülsten vorgeschlagen. Diesen Anmeldungen entsprechend umfasst ein Luftreifen eine Oberseite, zwei Flanken und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung mit ersten Verstärkungen, die nebeneinander liegend angeordnet, umfangsmäßig in mindestens einer Umfangsaufstellung von einer Wulst zu einer Flanke aufgestellt sind, und die in der Wulst verankert ist, und eine Oberseitenarmierung, wobei jede der Wülste einen Verankerungsbereich umfasst, der das Festhalten der Karkassenarmierung ermöglicht und mindestens eine zweite Verstärkung umfasst, die umfangsmäßig ausgerichtet ist und mit einem daneben liegenden Abschnitt der Karkassenarmierung über eine gummiartige Verankerungsmischung zusammenwirkt. Diese gummiartige Verankerungsmischung ist derart ausgestaltet, dass ihr Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10 % größer ist als 20 MPa, und bevorzugt größer als 30 MPa.
Dieser neue Aufbau der Luftreifenwülste ergibt ausgezeichnete Ergebnisse, insbesondere bezüglich der Haltbarkeit. Die Anmelderin hat jedoch festgestellt, dass die hohe Steifigkeit dieser Wülste zu Schwierigkeiten bei der Montage und Demontage der Luftreifen führen könnte, insbesondere bei manueller Montage und Demontage, insbesondere bei großen Luftreifen wie etwa Luftreifen für Lastwagen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen.
Nachstehend versteht man unter:

– "Verstärkung" sowohl Monofilamente als auch Multifilamente oder Verbindungen wie Kabel, Zwirne oder aber eine beliebige Art von gleichwertiger Verbindung, und zwar unabhängig von Material und Behandlung dieser Verstärkungen, z.B. Oberflächenbehandlung oder Ummantelung oder Vorschlichten um die Haftung auf dem Gummi zu unterstützen;
– "Kontakt" zwischen einer Verstärkung und einer gummiartigen Verankerungsmischung die Tatsache, dass mindestens ein Teil des Außenumfangs der Verstärkung sich in engem Kontakt mit der gummiartigen Verankerungsmischung befindet; sollte die Verstärkung eine Beschichtung oder eine Ummantelung umfassen, so bedeutet der Begriff Kontakt, dass der Außenumfang dieser Beschichtung bzw. dieser Ummantelung sich in engem Kontakt mit der gummiartigen Verankerungsmischung befindet;
– "axial" eine Richtung parallel zur Drehachse des Luftreifens; diese Richtung kann "axial innen" sein, wenn sie zum Inneren des Luftreifens gerichtet ist, und "axial außen" sein, wenn sie zum Äußeren des Luftreifens gerichtet ist;
– "radial" eine Richtung, die durch die Drehachse des Luftreifens geht und dazu rechtwinklig ist; diese Richtung kann "radial innen" oder "radial außen" sein, je nachdem, ob sie auf die Drehachse des Luftreifens oder auf das Äußere des Luftreifens gerichtet ist;
– "Elastizitätsmodul" einer gummiartigen Mischung ein Ausdehnungssekantenmodul bei 10 % Verformung und Umgebungstemperatur, wobei die Messung nach einem ersten Anpassungszyklus bis zu 10 % Verformung ausgeführt wird:
–
wobei ε₁₀ gleich 0,1 ist; wobei E₁₀: Ausdehnungssekantenmodul bei 10 % Verformung; F₁₀: Ausdehnungskraft bei 10 % Ausdehnung; S₀: Anfangsquerschnitt des Prüfstücks; S: Querschnitt des Prüfstücks bei der Ausdehnungsverformung ε, bei einem Material aus Gummi, bekannt ist, dass:
und ε₁₀: Ausdehnungsverformung bei 10 %.
– "Tg" eines Elastomers die Glasübergangstemperatur desselben, gemessen durch Differentialthermoanalyse;
– "statischer Dauerstandversuch" einen Versuch, bei dem man Prüfstücke vorbereitet, von denen der Nutzteil 70 mm lang, 5 mm breit und 2,5 mm dick ist (diese Prüfstücke werden aus 2,5 mm dicken vulkanisierten Platten geschnitten); die Prüfstücke legt man in einen Heizschrank bei 150°C und hängt sofort ein Gewicht von 3 kg daran; der Versuch erfolgt somit mit einer Anfangsspannung von:
wobei M: angewendetes Gewicht, g: Erdbeschleunigung und So Anfangsquerschnitt des Messprüfstücks; es wird zeitabhängig die Dehnung des Nutzteils des Prüfstücks gemessen; die "statische Kriechrate" entspricht der Verformungsänderung innerhalb einer gegebenen Zeit, z.B. von 3 bis 5 Versuchsstunden:
wobei: Δε = ε(t₂) – ε(t₁) Änderung der Verformung, gemessen während Δt = t₂ – t₁ in Minuten(mn);
– "Strömungsmessversuch" einen abwechselnden Scherversuch bei einer Verformung von ±0,2 Grad, einer Frequenz von 100 Zyklen/mn, einer Temperatur von 197°C und einer Dauer von 10 mn; Strömungsmesser der Firma Monsanto; der Versuch erfolgt an einer Scheibe aus Rohmischung, es wird die Entwicklung während der 10 mn des Drehmoments aufgezeichnet, das sich aus der Scherung ergibt, die zwischen den beiden Seiten der Scheibe auferlegt wird; hier ist insbesondere die Entwicklung des Drehmoments nach dem gemessenen Maximum zu beachten, bleibt das gemessene Drehmoment gleich, liegt keine Umkehr vor, d.h. keine Verringerung der Steifigkeit des Prüfstücks, nimmt das gemessene Drehmoment ab, wird angegeben, dass eine Umkehr vorliegt; das Umkehrphänomen bezeugt eine Verringerung der Steifigkeit des Prüfstücks unter den Versuchsbedingungen; es handelt sich um einen Versuch der thermischen Stabilität der Mischung bei hohen Temperaturen; man beachte:
die Umkehrrate nach dem Versuch; C_max ist das maximale gemessene Drehmoment, und C₁₀ ist das nach 10 Versuchsminuten gemessene Drehmoment;
– "eine umfangsmäßig ausgerichtete Verstärkung" eine im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des Luftreifens ausgerichtete Verstärkung, d.h. die mit dieser Richtung einen Winkel bildet, der um nicht mehr als fünf Grad von der Umfangsrichtung abweicht; und
– "eine radial ausgerichtete Verstärkung" eine Verstärkung, die im Wesentlichen in ein und derselben axialen Ebene oder einer mit einer Axialebene einen Winkel von weniger oder gleich 10 Grad bildenden Ebene enthalten ist.

Ein erfindungsgemäßer Luftreifen umfasst eine Oberseite, zwei Flanken und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung mit ersten Verstärkungen, die nebeneinander liegend angeordnet, umfangsmäßig in mindestens einer Umfangsaufstellung von mindestens einer der Wülste aus zu der einen der Flanken hin aufgestellt sind, und die in der Wulst verankert ist, und eine Oberseitenarmierung, wobei die Wulst einen Verankerungsbereich umfasst, welcher die Halterung der Karkassenarmierung ermöglicht, und umfassend mindestens eine zweite Verstärkung, die umfangsmäßig ausgerichtet ist und mit einem Abschnitt neben der Karkassenarmierung über eine gummiartige Verankerungsmischung zusammenwirkt, welche mit der zweiten Verstärkung und den daneben liegenden Teilstücken der ersten Verstärkungen in Kontakt steht. Dieser Luftreifen ist dadurch gekennzeichnet, dass die gummiartige Verankerungsmischung ein Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10 % zwischen 10 und 20 MPa aufweist, und dass die gummiartige Verankerungsmischung mindestens ein synthetisches Elastomer umfasst, das zu der Gruppe der SBR und der Polybutadiene gehört, mit einem Gesamtanteil von synthetischem Elastomer von mehr als 50 % des Gesamtgewichts der Elastomere.
Sehr überraschenderweise hat die Anmelderin festgestellt, dass diese gummiartige Verankerungsmischung trotz ihrer Steifigkeit, die im Gegensatz zu dem, was zuvor empfohlen wurde, viel geringer ist, es erlaubt, sehr zufriedenstellende Haltbarkeitseigenschaften der betroffenen Wülste zu behalten.
Bevorzugt liegt der Gesamtanteil des synthetischen Elastomers zwischen 55 und 65 % des Gesamtgewichts der Elastomere.
Bei mehr als 65 % wird die Rohklebrigkeit der Verbindungsgummiharze unzureichend, und dies führt zu Problemen bei der Anfertigung der Wülste der Luftreifen, wohingegen sich bei weniger als 55 % die Beständigkeit der gummiartigen Verankerungsmischungen unter einer statischen Kriechbeanspruchung bei hohen Temperaturen verschlechtert.
Die gummiartige Verankerungsmischung umfasst bevorzugt einen SBR mit einer Tg zwischen –70 und –25°C mit einem Gewichtsanteil von mehr als 20 % des Gesamtgewichts der Elastomere.
Sie kann auch ein Polybutadien mit einer Tg zwischen –110 und –90°C mit einem Gewichtsanteil von weniger als 40 % des Gesamtgewichts der Elastomere umfassen.
Das Vorhandensein von Polybutadien verbessert nämlich die thermische Stabilität der gummiartigen Verankerungsmischung bei hohen Temperaturen, bei mehr als 40 % des Gesamtgewichts der Elastomere ist die gummiartige Verankerungsmischung jedoch schwer auszubilden.
Aufgabe der Erfindung ist auch ein Luftreifen, umfassend eine Oberseite, zwei Flanken und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung mit ersten Verstärkungen, die nebeneinander liegend angeordnet, umfangsmäßig in mindestens einer Umfangsaufstellung von mindestens einer der Wülste aus zu der einen der Flanken hin aufgestellt sind, und die in der Wulst verankert ist, und eine Oberseitenarmierung, wobei die Wulst einen Verankerungsbereich umfasst, welcher die Halterung der Karkassenarmierung ermöglicht, und umfassend mindestens eine zweite Verstärkung, die umfangsmäßig ausgerichtet ist und mit einem Abschnitt neben der Karkassenarmierung über eine gummiartige Verankerungsmischung zu sammenwirkt, welche mit der zweiten Verstärkung und den daneben liegenden Teilstücken der ersten Verstärkungen in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die gummiartige Verankerungsmischung ein Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10 % zwischen 10 und 20 MPa aufweist, und dass die gummiartige Verankerungsmischung, ohne zu zerreißen, eine statische Kriechbeanspruchung bei 150°C unter einer ursprünglichen Belastung von 2,35 MPa mindestens 5 Stunden lang aushält.
Bevorzugt weist die gummiartige Verankerungsmischung eine statische Kriechrate bei 150°C unter einer ursprünglichen Belastung von 2,35 MPa von weniger als 2,10^–3/mm zwischen 3 und 5-stündiger Beanspruchung auf.
Aufgabe der Erfindung ist auch ein Luftreifen, umfassend eine Oberseite, zwei Flanken und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung mit ersten Verstärkungen, die nebeneinander liegend angeordnet, umfangsmäßig in mindestens einer Umfangsaufstellung von mindestens einer der Wülste aus zu der einen der Flanken hin aufgestellt sind, und die in der Wulst verankert ist, und eine Oberseitenarmierung, wobei die Wulst einen Verankerungsbereich umfasst, welcher die Halterung der Karkassenarmierung ermöglicht, und umfassend mindestens eine zweite Verstärkung, die umfangsmäßig ausgerichtet ist und mit einem Abschnitt neben der Karkassenarmierung über eine gummiartige Verankerungsmischung zusammenwirkt, welche mit der zweiten Verstärkung und den daneben liegenden Teilstücken der ersten Verstärkungen in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die gummiartige Verankerungsmischung ein Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10 % zwischen 10 und 20 MPa aufweist, und dass die gummiartige Verankerungsmischung nach 10 mn auf 197°C eine Umkehrrate von weniger als 10 % und bevorzugt weniger als 5 % aufweist.
Die erfindungsgemäßen Luftreifen sind bevorzugt derart ausgestaltet, dass die ersten Verstärkungen Hin- und Rückwege bilden, die nebeneinander liegend angeordnet sind, wobei in der Wulst Schleifen jeweils einen Hinweg mit einem Rückweg verbinden.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Teilquerschnitt, der im Wesentlichen eine Flanke und eine Wulst eines erfindungsgemäßen Luftreifens zeigt;
2 einen Teilquerschnitt, der im Wesentlichen eine Flanke und eine Wulst eines zweiten erfindungsgemäßen Luftreifens zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Anordnung eines Teils der Festigungsverstärkungen zeigt; und
4 die Ergebnisse von statischen Dauerstandversuchen.
In 1 sind in einem Teilquerschnitt eine Wulst und eine Flanke eines erfindungsgemäßen Luftreifens abgebildet. Dieser Luftreifen umfasst eine Flanke 1 neben einer Wulst 2. Eine Karkassenarmierung 3 erstreckt sich umfangsmäßig von der Wulst 2 zur Flanke 1 und umfasst bei dem abgebildeten Beispiel eine Umfangsaufstellung von ersten Verstärkungen 4. Die ersten Verstärkungen 4 sind radial in den Wülsten und den Flanken ausgerichtet und sind in einem Verankerungsbereich 20 der Wulst 2 verankert. Der Verankerungsbereich 20 umfasst zwei Hauptelemente. Zwei Umfangswicklungen 41 und 42 von zweiten Verstärkungen 7, die auf beiden Seiten der Teilstücke 40 der ersten Verstärkungen 4 angeordnet sind, wirken mit einer gummiartigen Verankerungsmischung 9 zusammen. Diese gummiartige Verankerungsmischung 9 wird auf beiden Seiten der Teilstücke 40 der ersten Verstärkungen 4 zwischen diesen Teilstücken und den Umfangswicklungen 41, 42 der zweiten Verstärkungen 7 angeordnet. Diese gummiartige Verankerungsmischung 9 steht in unmittelbarem Kontakt mit mindestens einem Abschnitt des Umfangs der ersten 4 und zweiten 7 Verstärkungen, die in dem Verankerungsbereich 20 vorhanden sind. Bei dem dargestellten Beispiel steht die gummiartige Verankerungsmischung 9 in Kontakt mit allen Teilstücken 40 der ersten Verstärkungen 4, die in dem Verankerungsbereich 20 axial auf beiden Seiten davon angeordnet sind, und füllt die Zwischenräume zwischen den ersten nebeneinander liegenden Verstärkungen. Dieser unmittelbare Kontakt zwischen der gummiartigen Verankerungsmischung 9 und den ersten 4 und zweiten 7 Verstärkungen in dem Verankerungsbereich 20 ist wesentlich, damit es zu einer guten mechanischen Zusammenwirkung zwischen den zweiten Verstärkungen 7 und der gummiartigen Verankerungsmischung 9 kommt, um die Teilstücke 40 der ersten Verstärkungen 4 in dem Verankerungsbereich 20 der Wulst 2 fest zu verankern und die Beanspruchungen wieder aufzunehmen, welche die ersten Verstärkungen 4 erfahren, insbesondere durch den Reifendruck des Luftreifens. Die zweiten Verstärkungen 7 sind im Wesentlichen nicht dehnbar und können Metallkabel sein. Die ersten Verstärkungen können normalerweise Textilverstärkungen mit einem hohen Elastizitätsmodul, wie etwa Aramidverstärkungen, sein.
Axial innen im Verhältnis zur Umfangswicklung der zweiten Verstärkungen 41 ist eine gewöhnliche gummiartige Mischung 10 zu finden, die "Innengummi" genannt wird. Axial außen im Verhältnis zur Umfangswicklung der zweiten Verstärkungen 42 sind eine Füllmischung 11 und eine Schutzmischung 12 zu finden, und radial außen werden diese nach und nach durch eine Flankenmischung 13 ersetzt. Radial außerhalb des Verankerungsbereichs 20 befinden sich die ersten Verstärkungen 4 der Karkassenarmierung 3 in unmittelbarem Kontakt mit einer Mischung 14.
Die ersten 4 und zweiten 7 Verstärkungen dieser Luftreifenwulst befinden sich in Kontakt mit zwei verschiedenen gummiartigen Mischungen, der gummiartigen Verankerungsmischung 9 im Verankerungsbereich 20 und der Mischung 14 radial außen. Die gummiartige Verankerungsmischung weist als mechanische Haupteigenschaft eine ausgezeichnete Kriechfestigkeit zusammen mit einem Elastizitätsmodul zwischen 10 und 20 MPa auf. Die Mischung 14 weist normalerweise eine geringere Steifigkeit auf, mit einem Modul zwischen 3 und 10 MPa.
2 stellt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftreifenwulst dar. Dieser Luftreifen ist dazu gedacht, schwere Straßenfahrzeuge auszustatten. Die Karkassenarmierung 3 besteht aus zwei Umfangsaufstellungen 4 und 5 aus ersten Verstärkungen, die in dieser Figur den beiden Verstärkungsteilstücken 40 und 50 entsprechen. Im Falle des hier beschriebenen erfindungsgemäßen Luftreifens sind die beiden Verstärkungsteilstücke 40 und 50 radial in der Flanke 1 ausgerichtet und bestehen aus Aramidfasern. Die ersten Verstärkungsteilstücke 40 und 50 sind parallel angeordnet und sind durch eine gummiartige Verankerungsmischung 6 getrennt. Im Verankerungsbereich 20 der Wulst 2 dieses Luftreifens sind die beiden Umfangsaufstellungen 4, 5 der ersten Verstärkungen durch die Umfangswicklungen 41, 42, 51, 52 und 61 der zweiten Verstärkungen 7 verankert, die axial auf beiden Seiten der ersten Verstärkungsteilstücke 40 und 50 angeordnet sind und mit den Abschnitten der ersten Verstärkungen durch eine gummiartige Verankerungsmischung 9 verbunden sind. Die Wicklungen oder Stapel von zweiten Umfangsverstärkungen können vorteilhaft spiralförmige Verstärkungswicklungen sein. Bei diesem Beispiel sind diese zweiten Umfangsverstärkungen spiralförmig aufgewickelte Metallkabel. Die gummiartige Verankerungsmischung 9 steht in unmittelbarem Kontakt mit den Umfangsverstärkungen und den radialen Verstärkungen. Diese gummiartige Verankerungsmischung vermeidet jeglichen Kontakt einer Ver stärkung mit einer anderen. Diese Struktur ermöglicht es, die Spannung wieder aufzunehmen, die sich in den Verstärkungsabschnitten 40, 50 beim Aufpumpen des Luftreifens entwickelt.
Die gummiartige Verankerungsmischung 6 besteht bei dem dargestellten Beispiel aus drei gummiartigen Mischungen unterschiedlicher Steifigkeit. Eine erste Mischung 62 befindet sich in dem Verankerungsbereich 20 der Karkassenarmierung 3 zwischen den beiden Umfangsaufstellungen der ersten Verstärkungen bis zur Begrenzung A. Diese erste Mischung entspricht der vorherigen gummiartigen Verankerungsmischung 9 und einem Elastizitätsmodul zwischen 10 und 20 MPa. Eine zweite gummiartige Mischung 63 ist im Bereich der Oberseite und in einem Teil der Flanken 2 neben der Oberseite angeordnet, d.h. an der Schulter und in dem ganzen Teil radial oberhalb einer Grenze B, die sich im Wesentlichen auf der Höhe des Äquators E befindet. Mit "Äquator" wird die "Linie" E bezeichnet, die der größten Axialbreite des Luftreifens entspricht. Diese zweite Mischung weist einen geringen Elastizitätsmodul in der Größenordnung von 2 bis 5 MPa auf. Schließlich wird eine dritte Mischung 64 in einem Zwischenbereich zwischen den beiden vorherigen Grenzen A und B angeordnet. Diese dritte Mischung weist einen mittleren Elastizitätsmodul zwischen 6 und 10 MPa auf. Die beiden Mischungen 63 und 64 können auch identisch sein.
Im Verankerungsbereich der Wulst des Luftreifens der 2 ist die gummiartige Verankerungsmischung die einzige gummiartige Mischung in Kontakt mit den ersten und zweiten Verstärkungen (außer vielleicht den radial unteren Enden der Teilstücke 40 und 50 der ersten Verstärkungen). Diese Mischung verleiht dieser Struktur eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit gegenüber Beanspruchungen, die beim Aufpumpen des Luftreifens und beim Rollen erfahren werden.
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die relativen Anordnungen der ersten und zweiten Verstärkungen in einer der Ausführungsformen der Wülste des erfindungsgemäßen Luftreifens angibt. In dieser 3 sind nur die Festigungsverstärkungen dargestellt. Man sieht die Umfangsaufstellung 5 der ersten Verstärkungen, die aus den Verstärkungsteilstücken 50 besteht. An ihren radial unteren Enden bilden die Fadenabschnitte 50 entgegengesetzte Schlaufen 55, die sich in der Wulst 2 befinden. Diese Schlaufen 55 liegen nebeneinander und sind nicht überlagert. Axial auf beiden Seiten der Umfangsaufstellung 5 der ersten Verstärkungen sind nur die Stapel 61 und 51 axial unmittelbar neben dieser Aufstellung 5 dargestellt.
Zur Verdeutlichung der Zeichnung wurden nur die Umfangsaufstellung 5 der ersten Verstärkungen und zwei Stapel dargestellt, die Umfangsaufstellung 4 der ersten Verstärkungen weist jedoch die gleiche Anordnung der Verstärkungsabschnitte 40 auf.
Alternativ können zahlreiche andere Ausführungsformen insbesondere für die ersten Verstärkungen verwendet werden. Beispielhaft kann man statt einen durchgehenden Faden zu verwenden, der die Schlaufen in der Wulst bildet, einzelne Fäden verwenden, die nacheinander oder in Gruppen von einigen eine Fahne bildenden Fäden verlegt werden.
Die erfindungsgemäße gummiartige Verankerungsmischung weist somit als wesentliche mechanische Eigenschaften eine derartige Steifigkeit auf, dass ihr Elastizitätsmodul bei 10 % Verformung zwischen 10 und 20 MPa liegt, eine ausgezeichnete Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen und eine sehr gute Stabilität bei hohen Temperaturen. Die gewählte Steifigkeit verleiht den beschriebenen Wulststrukturen eine ausreichende Geschmeidigkeit, um die Durchführung der Montage und Demontage auch bei großen Luftreifen auf ihren Arbeitsfelgen leicht zu machen, ohne die Haltbarkeitsleistung zu verschlechtern; die Kriechfestigkeit ist wesentlich, um eine feste und haltbare Verankerung der Karkassenarmierungen in den Wülsten zu erreichen, und die thermische Stabilität bei hohen Temperaturen ist ebenfalls wichtig wegen der sehr harten thermischen Bedingungen, die bestimmte Luftreifenwülste im Einsatz erfahren können, insbesondere Luftreifen für Lastfahrzeuge, ob straßengebunden oder nicht.
Versuche haben gezeigt, dass man um gute Haltbarkeitsergebnisse zu erreichen eine gummiartige Verankerungsmischung verwenden kann, die ein synthetisches Elastomer SBR mit einer Tg zwischen –70 und –30°C verwenden kann, das alleine oder im Verschnitt mit Polybutadien verwendet wird. Bevorzugt weist das Polybutadien eine Tg zwischen –110 und –90°C auf. Das bzw. die synthetischen Elastomere werden mit einem Gesamtanteil von mindestens 50 % des Gesamtgewichts des Elastomers verwendet, wobei der Rest aus Naturgummi besteht. Die gummiartige Verankerungsmischung enthält zudem Verstärkungseinlagen, wie Russschwarz und ein geeignetes Vulkanisierungssystem, um die erwünschte Steifigkeit zu erreichen. Die zweiten Verstärkungen sind bei den abgebildeten Beispielen vermessingte Metallkabel. Es ist also notwendig, dass die gummiartige Verankerungsmischung einen hohen Schwefelanteil aufweist und die Haftung mit dem Messing fördernde Zusatzstoffe enthält (z.B. Kobalt- oder Nickelmetallsalze). Man verwendet z.B. einen Schwefelanteil zwischen 5 und 8 % des Gesamtgewichts des Elastomers und einen Russschwarzanteil zwischen 60 und 70 % des Gesamtgewichts des Elastomers. Es kann bevorzugt das Russschwarz N347 verwendet werden.
Es wurden vier Mischungen hergestellt und getestet, um die Eigenschaften der erfindungsgemäßen gummiartigen Verankerungsmischung zu verdeutlichen.
Die Haupteigenschaften des Rezepts dieser Mischungen sind der nachstehenden Tabelle zu entnehmen.

Produkte 1 2 3 4

CN 100 80 40 40

SBR2300 0 10 30 60

BR113 0 10 30 0

N347 62 62 62 62

Schwefel '7 '7 '7 '7
Diese vier Mischungen wurden folgendermaßen getestet:

– Steifigkeit: Bestimmung des Elastizitätsmoduls bei 10 % Verformung und Umgebungstemperatur,
– Kriechen: statischer Dauerstandversuch bei 150°C 7 Stunden lang, wie zuvor beschrieben, und
– thermische Stabilität: Strömungsmessversuch bei 197°C 10 mn lang, wie zuvor beschrieben.

Versuch	1	2	3	4
Elastizitätsmodul	10,6	11,8	11,6	13,0
Dauerstandversuch	Zerreißen nach 30 mn	Zerreißen nach 60 mn	OK	OK
τ	-	-	1,10^–3/mn	0,6,10^–3/mn
r	35 %	26 %	1,5 %	7,7 %

Die vier Mischungen wiesen eine ausreichende Steifigkeit auf.
Die nur auf Naturgummi basierende Mischung 1 weist eine völlig unzureichende statische Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen auf. Es wird ein Zerreißen der Prüfstücke nach 30 Versuchsminuten beobachtet. Ihre thermische Stabilität ist ebenfalls nicht ausreichend, da die Mischung eine sehr deutliche Umkehrrate aufweist.
Die Mischung 2 weist im Verhältnis zur ersten verbesserte jedoch auch nicht ausreichende Ergebnisse auf.
Die Mischungen 3 und 4 bestehen den statischen Dauer standversuch und den Strömungsmessversuch erfolgreich. Ihre Kriechfestigkeit ist durchaus gut und ihre thermische Stabilität bei hohen Temperaturen ebenfalls. Die Mischung 3, die drei Elastomere umfasst, weist ein geringfügig besseres Umkehrergebnis als die Mischung 4 auf.
Es wurden auch Luftreifenversuche mit gummiartigen Verankerungsmischungen mit ähnlichen Rezepten wie die Versuchsmischungen ausgeführt. Die Luftreifen zeigten eine gute Eignung für die Montage- und Demontagearbeiten, jedoch nur diejenigen, die eine gummiartige Verankerungsmischung umfassten, die den Rezepten der Mischungen 3 und 4 entsprachen, zeigten eine ausreichende andauernde Widerstandsfähigkeit der Verankerung der Karkassenkordlage in den Wülsten auf.
Das Ausführungsbeispiel aus 1 betrifft einen Personenwagenluftreifen und das aus 2 einen Luftreifen für Lastwagen. Der Fachmann wird jedoch gut verstehen, dass diese Beispiele nicht einschränkend angegeben werden, und dass der Gegenstand der Erfindung auch auf Luftreifen für andere Anwendungen, insbesondere für Zweiräder, anwendbar ist.
Ohne Einschränkung ist zu beachten, dass die Anfertigung der erfindungsgemäßen Luftreifen vorteilhaft nach einem Verfahren ausgeführt werden kann, das keine oder wenige Formwandlungen im Rohzustand voraussetzt. Man kann beispielsweise das Vorprodukt des späteren Luftreifens auf einem steifen Kern zusammenfügen, der die Form seiner inneren Vertiefung vorgibt. Auf diesen Kern werden in der durch den Endaufbau erforderlichen Reihenfolge alle Bestandteile des Luftreifens gelegt, die direkt an ihrer endgültigen Stelle angeordnet werden, ohne irgendwann eine Formgebung bei der Anfertigung zu erfahren. Diese Anfertigung kann insbesondere die in der Patentschrift EP 0 243 851 beschriebenen Vorrichtungen verwenden, um die Verstärkungen der Karkassen verstärkung zu verlegen, und die in EP 0 264 600 beschriebenen zum Verlegen der gummiartigen Gummiharze. Der Luftreifen kann dann wie in der Patentschrift US 4 895 692 angegeben abgeformt und vulkanisiert werden.

Claims

Luftreifen, umfassend eine Oberseite, zwei Flanken und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung mit ersten Verstärkungen, die nebeneinander liegend angeordnet, umfangsmäßig in mindestens einer Umfangsaufstellung von mindestens einer der Wülste aus zu der einen der Flanken hin aufgestellt sind, und die in der Wulst verankert ist, und eine Oberseitenarmierung, wobei die Wulst einen Verankerungsbereich umfasst, welcher die Halterung der Karkassenarmierung ermöglicht, und umfassend mindestens eine zweite Verstärkung, die umfangsmäßig ausgerichtet ist und mit einem Abschnitt neben der Karkassenarmierung über eine gummiartige Verankerungsmischung zusammenwirkt, welche mit der zweiten Verstärkung und den daneben liegenden Teilstücken der ersten Verstärkungen in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die gummiartige Verankerungsmischung ein Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10 % zwischen 10 und 20 MPa aufweist, und dass die gummiartige Verankerungsmischung mindestens ein synthetisches Elastomer umfasst, das zu der Gruppe der SBR und der Polybutadiene gehört, mit einem Gesamtanteil von synthetischem Elastomer von mehr als 50 % des Gesamtgewichts der Elastomere.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei der Gesamtanteil von synthetischem Elastomer zwischen 55 und 65 % liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die gummiartige Verankerungsmischung einen SBR mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) zwischen –70 und –25°C mit einem Gewichtsanteil von mehr als 20 % des Gesamtgewichts der Elastomere umfasst.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die gummiartige Verankerungsmischung ein Polybutadien mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) zwischen –110 und –90°C mit einem Gewichtsanteil von weniger als 40 % des Gesamtgewichts der Elastomere umfasst.
Luftreifen, umfassend eine Oberseite, zwei Flanken und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung mit ersten Verstärkungen, die nebeneinander liegend angeordnet, umfangsmäßig in mindestens einer Umfangsaufstellung von mindestens einer der Wülste aus zu der einen der Flanken hin aufgestellt sind, und die in der Wulst verankert ist, und eine Oberseitenarmierung, wobei die Wulst einen Verankerungsbereich umfasst, welcher die Halterung der Karkassenarmierung ermöglicht, und umfassend mindestens eine zweite Verstärkung, die umfangsmäßig ausgerichtet ist und mit einem Abschnitt neben der Karkassenarmierung über eine gummiartige Verankerungsmischung zusammenwirkt, welche mit der zweiten Verstärkung und den daneben liegenden Teilstücken der ersten Verstärkungen in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die gummiartige Verankerungsmischung ein Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10 % zwischen 10 und 20 MPa aufweist, und dass die gummiartige Verankerungsmischung, ohne zu zerreißen, eine statische Kriechbeanspruchung bei 150°C unter einer ursprünglichen Belastung von 2,35 MPa mindestens 5 Stunden lang aushält.
Luftreifen nach Anspruch 5, wobei die gummiartige Verankerungsmischung eine statische Kriechrate bei 150°C unter einer ursprünglichen Belastung von 2,35 MPa von weniger als 2,10^–3/mn zwischen 3 und 5-stündiger Beanspruchung aufweist.
Luftreifen, umfassend eine Oberseite, zwei Flanken und zwei Wülste, eine Karkassenarmierung mit ersten Verstärkungen, die nebeneinander liegend angeordnet, umfangsmäßig in mindestens einer Umfangsaufstellung von mindestens einer der Wülste aus zu der einen der Flanken hin aufgestellt sind, und die in der Wulst verankert ist, und eine Oberseitenarmierung, wobei die Wulst einen Verankerungsbereich umfasst, welcher die Halterung der Karkassenarmierung ermöglicht, und umfassend mindestens eine zweite Verstärkung, die umfangsmäßig ausgerichtet ist und mit einem Abschnitt neben der Karkassenarmierung über eine gummiartige Verankerungsmischung zusammenwirkt, welche mit der zweiten Verstärkung und den daneben liegenden Teilstücken der ersten Verstärkungen in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die gummiartige Verankerungsmischung ein Elastizitätsmodul bei einer Verformung von 10 % zwischen 10 und 20 MPa aufweist, und dass die gummiartige Verankerungsmischung nach 10 mn auf 197°C eine Umkehrrate von weniger als 10 % aufweist.
Luftreifen nach Anspruch 7, wobei die gummiartige Verankerungsmischung nach 10 mn auf 197°C eine Umkehrrate von weniger als 5 % aufweist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die ersten Verstärkungen Hin- und Rückwege bilden, die nebeneinander liegend angeordnet sind, wobei in der Wulst Schleifen jeweils einen Hinweg mit einem Rückweg verbinden.