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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart, insbesondere
für LKW, mit einer gasdichten Innenschicht aus einer Gummimischung
auf der Basis von Butyl- oder Halobutylkautschuk und mit einer Karkasseinlage
mit in eine Karkassgummierung eingebetteten Stahlkorden.
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Bei
schlauchlosen Fahrzeugluftreifen wird die Gasdichtigkeit des Reifens
durch die Innenschicht sichergestellt. Der Innenschichtgummi enthält
aus diesem Grund einen großen Anteil an Butyl- oder Halobutylkautschuk,
weist jedoch eine geringe Konfektionsklebrigkeit, eine geringe Haftung
zu Stahlkord und eine geringe Ermüdungsbeständigkeit
auf. An die Innenschicht schließt üblicherweise
unmittelbar die Gummierungsschicht der Karkasseinlage an, welche
eine gute Haftung zu den Stahlkordfestigkeitsträgern der
Karkasseinlage sicherstellen muss. Darüber hinaus hat die
Karkasslagengummierung gute dynamische Eigenschaften, eine gute
Reißfestigkeit und eine hohe Alterungsbeständigkeit
aufzuweisen. Im Reifenfertigungsprozess ist eine gute Konfektionsklebrigkeit
der Kautschukmischung der Gummierung notwendig. Die Gummierungsschicht
an der Innenseite der Karkasseinlage, die üblicherweise
in Kontakt mit der Innenschicht des Reifens ist, ist in einer Stärke
auszuführen, die eine gewisse räumliche Distanz
zwischen den Stahlkorden und der Innenschicht gewährleistet.
Diese Maßnahme ist aus Gründen der Prozesssicherheit
wichtig, da bei einer sehr geringen Materialstärke der
Gummierungsschicht die Möglichkeit ihrer Beschädigung
im Produktionsprozess besteht, wobei in diesem Fall die Innenschicht
mit den Stahlkorden in Kontakt kommt. Infolge der geringen Haftungsfähigkeit
der Innenschicht zu Stahlkord wäre dies eine Schwachstelle
im vulkanisierten Reifen. Bei einer dünnen Gummierungsschicht
besteht ferner die Gefahr, dass beim Vorliegen eines größeren
gegenseitigen Abstandes der Stahlkorde in der Karkasseinlage die
Innenschicht lokal zwischen benachbarte Stahlkorde eindringt. Dies
ist unerwünscht, zumal die Gummierung der Innenschicht
eine sehr geringe Rissbeständigkeit aufweist. Um das Entstehen
der geschilderten Probleme zu vermeiden, kann die Gummierungsschicht
zur Innenschicht etwas dicker ausgeführt sein als jene
zur Seitenwand. Ein asymmetrischer Aufbau der Karkasseinlagen-Gummierungsschichten
kann durch ein asymmetrisches Gummieren der Stahlkorde im Kalanderverfahren
erzielt werden, eine zweite Möglichkeit besteht darin,
auf symmetrisch gummierten Stahlkorde eine separate zweite Schicht
aufzubringen.
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Um
die Gasdichtigkeit von Fahrzeugluftreifen zu verbessern, sind schon
verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden. So ist es
beispielsweise aus der
EP-B-0
706 878 bekannt, in einem Luftreifen ein Laminat als luftundurchlässige
Schicht zu verwenden. Dieses Laminat umfasst eine laminierte Folie
und eine Gummischicht, wobei die laminierte Folie eine Gassperrschicht
und eine Haftschicht aufweist. Die Haftschicht ist mit der Gummischicht
heißverklebt. Aus der
JP-A-07-186608 ist eine zweilagige Innenschicht
aus Naturkautschuk und einer weiteren Gummischicht, die Butylkautschuk
enthält, bekannt. Die aus der
JP-A-02-227307 bekannte
Innenschicht ist ebenfalls zweilagig, mit einer äußeren
Lage aus einer Gummimischung, die Halobutylkautschuk enthält
und einer inneren Lage, welche ein Wasser absorbierendes Polymer enthält.
Eine zweischichtig ausgeführte Innenschicht mit Butylkautschuk
in der Kautschukkomponente, wobei sich die beiden Lagen in ihrem
Anteil an Füllstoffen voneinander unterscheiden, ist aus
der
JP-A-2000-247108 bekannt.
Die
EP-B-0 586 727 offenbart
einen Reifen mit einer integralen Zwischenlage, welche ein Kautschuklaminat
mit einer Deckschicht und mindestens drei weitere Schichten umfasst,
von welchen zumindest zwei Sperrschichten sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gasdichtigkeit von Fahrzeugluftreifen,
die mit einer herkömmlich ausgeführten Innenschicht
versehen sind, auf einfache und zweckmäßige Weise
zu verbessern. Insbesondere soll die Gefahr einer oxidativen Beanspruchung
von Stahlkorden in inneren Reifenbauteilen, insbesondere der Karkasseinlage,
in Wulstverstärkerlagen oder in Gürtellagen, vermieden
werden.
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Gelöst
wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,
dass zwischen der Innenschicht und der Karkassgummierung eine Zwischenschicht
angeordnet ist, welche aus einer Gummimischung aus einer oder mehreren
Polymerphase(n) besteht, wobei die Glasübergangstemperatur
der oder zumindest einer der Polymerphase(n) um mindestens 5°C
höher ist als jene der Gummimischung der Karkassgummierung
der Karkasseinlage und nicht höher als –20°C
ist.
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Es
besteht ein genereller Zusammenhang zwischen der Glasübergangstemperatur
(Tg) und der Gasdichtigkeit von Gummimischungen. Bei einer höheren
Glasübergangstemperatur ist die Gasdichtigkeit in der Regel
besser. Ausnahme hiervon sind Gummimischungen, die wenigstens einen
Butylkautschuk enthalten. Sie haben trotz einer guten Gasdichtigkeit
eine niedrige Glasübergangstemperatur.
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Gemäß der
Erfindung weisen daher diese drei Schichten an der Innenseite des
Fahrzeugluftreifens eine „gestufte” Gasdichtigkeit
auf, die Gasdichtigkeit wird von der Gummierungsschicht über
die Zwischenschicht bis zur Innenschicht schrittweise größer.
Die Zwischenschicht erhöht somit die Gasdichtigkeit des
Reifens an der Innenseite und stellt eine zusätzliche Schicht
zu Verfügung, welche die Stahlkorde in der Karkasseinlage
schützt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die Zwischenschicht
aus einer Gummimischung erstellt, welche maximal 3 phr jeweils einer
der Kautschuke aus der Gruppe Butyl- oder Halobutyl- oder Polyisobutylenkautschuk
enthält Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der
Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel
darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 einen
Teilquerschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart und
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2 das
Detail D aus 1 in vergrößerter
Darstellung.
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Der
in 1 im Teilquerschnitt dargestellte Fahrzeugluftreifen
ist ein LKW-Reifen mit einem Laufstreifen 1, einem Gürtelverband 2 mit
vier Gürtellagen, einer Karkasseinlage 3 mit in
radialer Richtung verlaufenden Festigkeitsträgern 6 aus
Stahlkord, Wulstbereichen 4 mit Wulstkernen 5 und
weiteren, nicht dargestellten Wulstbauteilen, einer Seitenwand 7 und
einer luftdicht ausgeführten Innenschicht 8.
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Die
zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Stahlkorde 6 in
der Karkasseinlage 3 sind, wie es 2 zeigt,
in Gummi eingebettet. Die Karkassgummierung bildet an jeder Seite
der Stahlkorde 6 eine Gummierungsschicht 9a bzw. 9b,
wobei an die Gummierungsschicht 9b der Seitenwandgummi 7 anschließt.
An die Gummierungsschicht 9a grenzt eine Zwischenschicht 11,
an welche als innerste Reifenschicht die Innenschicht 8 anschließt.
Die Innenschicht 8 ist für eine gute Gasdichtigkeit
bzw. Luftdichtigkeit des Reifens verantwortlich und besteht aus
einer Gummimischung, deren Kautschukkomponente ausschließlich
oder überwiegend Butylkautschuk oder Halobutylkautschuk
enthält, wobei auch ein Kautschukblend aus Butylkautschuk
bzw. Halobutylkautschuk mit Naturkautschuk und/oder Styrolbutadienkautschuk
verwendet werden kann. Durch den Anteil an Butyl- oder Halobutylkautschuk
weist die Gummimischung für die Innenschicht 8 eine
geringe Konfektionsklebrigkeit, geringe Haftungseigenschaften zu
Stahlkord und eine geringe Ermüdungsbeständigkeit
auf.
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Die
Gummimischung der Gummierungsschichten 9a, 9b der
Karkasseinlage 3 enthält ein Haftsystem, um eine
gute Haftung zu den Stahlkorden 6 sicherzustellen. Darüber
hinaus weist diese Gummimischung gute dynamische Eigenschaften,
eine gute Reißfestigkeit, gute Ermüdungsbeständigkeit
sowie eine hohe Alterungsbeständigkeit auf. Für
ihre Verarbeitung bei der Reifenfertigung ist eine gute Konfektionsklebrigkeit
erforderlich. Übliche Gummimischungen für die
Gummierungsschichten 9a, 9b der Karkasseinlage 3 enthalten
daher in ihrer Kautschukkomponente insbesondere Naturkautschuk, gegebenenfalls
im Verschnitt mit Isoprenkautschuk. Die Gummimischungen weisen üblicherweise
eine Glasübergangstemperatur (gemäß ISO 11357-2)
von –40°C bis –80°C auf.
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Die
zwischen der Innenschicht 8 und der Gummierungsschicht 9a positionierte
Zwischenschicht 11 weist eine Dicke von 0,7 mm bis 1,5
mm auf und besteht aus einer Gummimischung, deren Kautschukkomponente
Styrolbutadienkautschuk – Emulsions-SBR oder Lösungs-SBR – oder
eine Kombination aus SBR mit Naturkautschuk enthält, wobei
der Anteil an SBR zwischen 20 phr und 100 phr (Gewichtsteile, bezogen
auf 100 Teile Kautschuk in der Ausgangsmischung) beträgt.
Die Gummimischung der Zwischenschicht 11 enthält maximal
3 phr Butyl-, Halobutyl- oder Polyisobutylenkautschuk. Die Gummimischung
für die Zwischenschicht 11 weist ferner einen
Rußanteil zwischen 40 und 70 phr auf. Von Vorteil ist es,
wenn die Zwischenschicht 11 ein Haftsystem enthält,
um eine gute Haftung zu den Stahlkorden 6 in der Karkasseinlage 3 zu
gewährleisten, falls die Gummierungsschicht 9a beim
Kalandrieren der Karkasseinlage 3 lokal beschädigt
wurde. In einer Gummimischung für die Zwischenschicht 11 die
zwei nicht mischbare Kautschuktypen (beispielsweise SBR und NR)
enthält, sind zwei Polymerphasen mit unterschiedlichen
Glasübergangstemperaturen (ermittelt gemäß ISO
11357-2) vorhanden.
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Die
Gummimischungen für die Innenschicht 9, die Zwischenschicht 11 und
die Karkassgummierung (Gummierungsschichten 9a bzw. 9b)
werden derart aufeinander abgestimmt bzw. in ihrer Zusammensetzung derart
ausgeführt, dass die Glasübergangstemperatur (gemäß DIN
53536) der oder zumindest einer der Polymerphasen der Zwischenschicht 11 nicht
höher ist als –20°C und um mindestens
5°C höher ist als jene der Gummimischung der Karkassgummierung.
Dadurch ergibt sich eine „Abstufung” der Gasdichtigkeit
der Gummimischungsschichten 9a, 11 und 8,
wobei die Gasdichtigkeit der Innenschicht 8 größer
ist als jene der Zwischenschicht 11 und jene der Zwischenschicht 11 größer
ist als jene der Gummierungsschicht 9a.
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Die
Zwischenschicht 11 kann bei der Reifenfertigung entweder
als separate Schicht auf die Karkasseinlage 3 aufgelegt
werden, sie kann auch in einem separatem Prozessschritt auf die
durch Kalandrieren hergestellte und beidseitig gummierte Karkasseinlage 3 oder
in einem separaten Prozessschritt auf die Innenschicht 8 aufgebracht
werden.
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Die
Zwischenschicht 11 erstreckt sich entlang der gesamten
Innenschicht 8 und überragt diese in den Wulstbereichen.
Wie 1 zeigt, endet die Innenschicht 8 im
Wulstbereich nahe der Wulstzehe. Es ist von Vorteil, wenn die Zwischenschicht 11,
beispielsweise in Kontakt mit einem Wulstverstärker, den
Wulstkern 5 umläuft. Die Zwischenschicht 11 sollte
um maximal 40 mm über das Ende des Lagenumschlages der
Karkasseinlage 3 hinaus verlaufen. Bei einer alternativen,
nicht gezeigten Ausführungsvariante reicht die Zwischenschicht 11 zwar
bis in den Wulstbereich, endet jedoch bereits vor dem hier befindlichen
Ende der Innenschicht 8, wobei der Abstand der Enden von
Innenschicht 8 und Zwischenschicht 11 maximal
40 mm beträgt.
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Die
nachstehende Tabelle 1 enthält Beispiele für eine
Mischungszusammensetzung für die Innenschicht 8,
für eine Mischungszusammensetzung für die Karkassgummierung
und drei Mischungszusammensetzungen Z1,
Z2, Z3 für
die Zwischenschicht 11. Tabelle 2 gibt einige gemessene
Werte wieder, insbesondere auch die Glasübergangstemperaturen
und die Werte für die Gasdurchlässigkeit.
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- 1
- Laufstreifen
- 2
- Gürtelverband
- 3
- Karkasseinlage
- 4
- Wulstbereich
- 5
- Wulstkern
- 6
- Stahlkord
- 7
- Seitenwand
- 8
- Innenschicht
- 9a
- Gummierungsschicht
- 9b
- Gummierungsschicht
- 11
- Zwischenschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0706878
B [0003]
- - JP 07-186608 A [0003]
- - JP 02-227307 A [0003]
- - JP 2000-247108 A [0003]
- - EP 0586727 B [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO 11357-2 [0013]
- - ISO 11357-2 [0014]
- - DIN 53536 [0015]
