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Die Erfindung betrifft Reifen für Motorfahrzeuge.
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Es ist erforderlich, solchen Reifen, insbesondere bei den heutigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten, eine gute Straßenhaftung zu verleihen, um kurze Bremswege,
gute Kurvenfestigkeit und niedriges Fahrgeräusch zu erzielen, ferner das Quietschen
in der Kurve oder beim scharfen Bremsen zu vermeiden. Insbesondere hinsichtlich
der Griffigkeit auf feuchten Straßen und das Quietschen lassen die gebräuchlichen
Reifen, die aus natürlichem Kautschuk oder aus synthetischem Kautschuk auf Basis
von Butadien-Styrol-Copolymerisaten mit einem Butadien-Styrol-Gewichtsverhältnis
von ungefähr 77:33 aufgebaut sind, viel zu wünschen übrig.
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Es ist bekannt, daß Reifen mit einer Lauffläche aus Butylkautschuk
eine bessere Griffestigkeit auf feuchten Straßen aufweisen und bei normaler Anwendung
nicht quietschen. Dieses Material besitzt jedoch gewisse Nachteile gegenüber Naturkautschuk
und Butadien-Styrol-Kautschuk. Einerseits ist er äußerst luftundurchlässig, so daß
es, wenn der Reifen Schicht über Schicht aufgebaut wird, schwierig ist, sicherzustellen,
daß keine Luft zwischen den aufeinanderliegenden Schichten eingeschlossen wird.
Die eingeschlossene Luft bildet nämlich Blasen, die den gefertigten Reifen nicht
voll einsatzfertig machen. Weiterhin läßt sich Butylkautschuk nur schlecht mit anderen
Materialien verbinden, wodurch es schwierig wird, ihn z. B. in Fahrzeugreifen, bei
denen z. B. die Lauffläche aus einer von dem Grundkörper des Reifens unterschiedlichen
Kautschukmischung besteht, zu verwenden. Desgleichen ist die Haftung zwischen dem
Reifenkord und dem Butylkautschuk schlecht. Weiterhin ist Butylkautschuk wenig abriebsfest.
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Ziel der Erfindung sind Reifen, die eine verbesserte Griffestigkeit
besitzen und kein Quietschen zeigen im Vergleich mit Reifen, die aus natürlichem
Kautschuk oder aus Butadien-Styrol-Kautschuk hergestellt wurden, ohne daß dabei
die bei Butylkautschuk auftretenden Nachteile zu verzeichnen sind.
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Gegenstand der Erfindung sind Fahrzeugreifen, bei denen zumindest
das Laufflächenmaterial aus einem Copolymerisat aus einem konjugierten Diolefin
mit einem aromatischen Monoolefin besteht, wobei der Anteil des Diolefins mindestens
30 Gewichtsprozent beträgt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das Copolymerisat
eine Übergangstemperatur zweiter Ordnung im Bereich zwischen -35 und 0°C besitzt.
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Es besitzt vorzugsweise eine Übergangstemperatur zweiter Ordnung zwischen
-30 und -10°C. Als Übergangstemperatur zweiter Ordnung oder Einfriertemperatur wird
die Temperatur bezeichnet, bei der ein Elastomeres vom glasartigen zum gummiähnlichen
Zustand übergeht. Sie wird üblicherweise bestimmt, indem man eine temperaturabhängige
Eigenschaft gegen die Temperatur aufträgt, z. B. durch Messung der thermischen Ausdehnung
bei verschiedenen_Temperaturen (vgl. M. L. D a n n i s, J. Applied Polymer Science
1, 121, [l959]).
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Die so erhaltene Kurve gliedert sich in zwei Abschnitte, und der Übergangspunkt
zwischen diesen beiden Abschnitten wird als die Einfriertemperatur bezeichnet.
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Der Diolefinbestandteil des Copolymerisats ist üblicherweise Butadien,
jedoch können auch andere konjugierte Diene, z. B. Isopren, verwendet werden. Das
aromatische Monoolefin des Copolymerisats ist vorzugsweise Styrol oder a-Methylstyrol.
Insbesondere werden Copolymerisate aus Butadien und Styrol mit einem Styrolgehalt
von 35 bis 56 °/o verwendet. Die Copolymerisate sind nach gebräuchlichen Verfahren
erhalten worden.
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Die beanspruchten Fahrzeugreifen können ganz oder teilweise aus dem
obengenannten Copolymerisat bestehen. Demzufolge können die Fahrzeugreifen auch
aus einem Reifenkörper aus natürlichem Kautschuk oder üblichem Butadien-Styrol-Kautschuk
(Styrolgehalt: etwa 23 °/o) bestehen. Die erfindungsgemäß verwendeten Copolymerisate
lassen sich dabei leicht mit anderen Kautschukarten bei der Vulkanisation verschweißen.
Die gebräuchlichen Mischungszusätze können normalerweise verwendet werden, und auch
die Karkassenkonstruktion kann von irgendeiner bekannten Art sein. Es können regenerierte
Cellulose, Polyamide oder Stahlfäden von hoher Festigkeit als Verstärkungsmaterial
verwendet werden, desgleichen Strecköle.
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In der weiteren Beschreibung der Erfindung wird auf die Zeichnung
Bezug genommen, die eine graphische Auftragung darstellt, die das Verhältnis zwischen
Reifentemperatur und Einfriertemperatur (Übergangstemperatur der zweiten Ordnung)
für optimale und minimale Reifenbetriebsbedingungen zeigt.
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Es wurde gefunden, daß die ausgezeichneten Resultate, insbesondere
die Kombination von guter Griffigkeit und ein Fehlen von Quietschen zusammen mit
allgemeinem Fahrkomfort, die gemäß der Erfindung erhalten werden, auf das allgemeine
Verhältnis, wie es zwischen der Einfriertemperatur eines Reifenlaufflächenmaterials
und der Temperatur des maximalen Reibungskoeffizienten eines solchen Materials gefunden
wurde, zurückzuführen ist. Die Zeichnung zeigt dieses Verhältnis genauer. Kurve
A zeigt das Verhältnis zwischen Einfriertemperatur und Reifentemperatur, das zu
einer optimalen Straßenhaftung führt. Aus dieser Kurve ist ersichtlich, daß Reifenmaterialien,
deren Einfriertemperatur im Bereich von -35 bis 0°C liegt, ihre optimale Straßenhaftung
bei Radtemperaturen im Bereich von -2 bis 35°C besitzen, was die normale Oberflächentemperatur
des Reifens für allgemeinen Betrieb darstellt. Dies ist eine beträchtliche Verbesserung
gegenüber dem üblichen Laufflächenmaterial von Reifen, dessen optimales Verhalten
bei einer Temperatur unter -120C liegt. Die Kurve B zeigt das Verhältnis zwischen
der Einfriertemperatur und der Reifentemperatur, bei der das Reifenverhalten unzufriedenstellend
wird, woraus zu ersehen ist, daß Reifen nach der Erfindung bis herab zu -23'C verwendet
werden können, was, obwohl diese Temperatur nicht so niedrig wie die für die üblichen
Reifen ist, zufriedenstellend niedrig für den größten Teil der Reifenbedingungen
ist.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Beispiel
1 Ein Copolymerisat aus Butadien und Styrol mit einem Styrolgehalt von 40 Gewichtsprozent,
das mit einem hohen Mooney-Viskositätswert hergestellt worden ist, wurde mit folgenden
Mischungszusätzen versehen:
Reifen mit einer vulkanisierten Lauffläche dieser Zusammensetzung und einem Grundkörper
entweder aus derselben Mischung oder aus natürlichem Kautschuk zeigten eine beträchtlich
bessere Griffigkeit als ähnliche Reifen, die eine Lauffläche aus natürlichem Kautschuk
oder einem Butadien-Styrol-Copolymerisat mit einem Styrolgehalt von 23 °/o besaßen.
Sie wiesen kein Quietschen auf und gaben im allgemeinen weniger Geräusch. Die Abriebsfestigkeit
war besser als diejenige aus Reifen mit einer Butylkautschuk-Lauffläche. Die erfindungsgemäßen
Reifen sind insbesondere brauchbar zur Verwendung in gemäßigtem und kaltem Klima.
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Beispiel II Aus einem Copolymerisat aus Butadien und Styrol mit einem
Styrolgehalt von 48 Gewichtsprozent mit hohem Mooney-Viskositätswert, wurde, wie
im Beispiel I beschrieben, eine Reifenmischung hergestellt. Die aus dieser Zusammensetzung
gefertigten Reifen hatten weitgehend ähnliche Eigenschaften wie diejenigen nach
Beispiel I, waren jedoch mehr zur Verwendung unter tropischen Bedingungen geeignet.
Beispiel III Ein Copolymerisat aus Butadien und oc-Methylstyrol mit einem x-Methylstyrol-Gehalt
von 42 Gewichtsprozent wurden bei einem hohen Mooney-Viskositätswert hergestellt,
und es wurden 20 Teile eines Strecköls für je 100 Teile des Copolymerisats vor der
Coagulierung eingearbeitet. Das Copolymerisat wurde mit den folgenden Zusatzbestandteilen
vermischt.
Reifen mit einer Lauffläche dieser Zusammensetzung hatten Eigenschaften, die sehr
ähnlich denen von Beispiel 1 und geeignet für kalte Klimata waren. Beispiele IV
bis VII In den folgenden Tabellen 3 und 4 sind die Werte von verschiedenen Ansätzen
zusammengefaßt. Die Übergangstemperaturen zweiter Ordnung und die Reibungskoeffizienten
wurden an Vulkanisaten gemessen, deren Bestandteile in Tabelle 4 angegeben sind.
Die Reibungskoeffizienten wurden im Laboratorium bei 60°C gemessen, wobei gefunden
wurde, daß solche Werte denen entsprechen, die bei praktischen Reifentests mit Reifen
bei Normaltemperaturen (etwa 15 bis 20°C) erhalten wurden. Die Beispiele IV, V und
VI stellen Vergleichsbeispiele dar.
Die Eigenschaften von Reifen, in denen das Laufflächenmaterial nach der Erfindung
verwendet wurde, sind in der folgenden Tabelle gezeigt, wo Reifen nach den Beispielen
mit drei Reifen vom Standard-Typ mit Laufflächen aus natürlichem Kautschuk und einem
Butadien-Styrol-Copolymerisat mit 23 °/o Styrolgehalt und mit Reifen aus Butylkautschuk
verglichen werden.
Die Straßenhaftungs- und Abriebsdaten beziehen sich auf natürlichen Kautschuk mit
1000/,; hohe Werte zeigen besseres Verhalten. -24°C war die niederste Reifentemperatur,
die für diese Testzwecke zugänglich war.
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Es ist ersichtlich, daß die Verbesserung hinsichtlich der Straßenhaftung,
d. h. der Bremseigenschaften, dem Griff bei Seitenbeeinflussung und dem Schub für
Reifen nach der Erfindung gegenüber Standardreifen beträchtlich ist und gleich den
Eigenschaften, die bei Verwendung von Laufflächen aus Butylkautschuk erhalten werden.
Die Reifen der Erfindung quietschen nicht bei Bedingungen von normaler Seitenkrafteinwirkung
und haben einen Abriebswiderstand, der gleich dem von Standardreifen ist.