DE2760454C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft hochbelastbare Fahrzeugluft­ reifen, insbesondere für Lastwagen und andere Schwer- oder Großfahrzeuge, gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Gattungsgemäße Reifen sind aus der DE-OS 25 08 597 bekannt. Bei diesen bekannten Reifen wird gefordert, daß eine Karkassenverstärkung vorliegt aus wenig­ stens zwei gummierten Cordgewebeeinlagen, deren Cor­ de sich unter einem Winkel von mehr als 60° gegen­ über der Richtung der Stahldrähte der Karkassenein­ lage kreuzen. Diese Karkassenverstärkung dient der Verbesserung der Haltbarkeit im Wulstteil des Luft­ reifens und der Verhinderung des Auftretens von Ver­ formungen in radialer und Umfangsrichtung. Hierdurch soll die Lostrennung des Cordes vom Kautschuk an den abgeschnittenen Enden verhindert werden. Bei allen Fahrzeugreifen, die Stahlseil oder ähnliche metal­ lische Verstärkungselemente in Gummi eingebettet enthalten, ergeben sich insbesondere an den Rändern derartiger Verstärkungseinlagen Probleme. Hier lie­ gen scharfe und aus dem Fertigungsvorgang unregel­ mäßig geformte metallische Schnittkanten vor. Insbe­ sondere gilt dies für große und entsprechend hoch belastbare Fahrzeugreifen, da die Abmessungen der hierzu verwendeten Stahlseile oder -kabel die der Stahldrähte für Pkw-Reifen um ein mehrfaches über­ treffen. Entsprechend groß ist das Ausmaß der mög­ lichen Schäden.

Die Reifen gemäß DE-OS 25 08 597 enthalten zur Ver­ hinderung dieser Schäden weiterhin eine Aussteifung aus Kautschuk aus einem zusammengesetzten Kautschuk- Material, das im radial oberen Teil an der Karkas­ senverstärkung weicher ist als im unteren Teil im Bereich des Wulstdrahtringes.

Gemäß Fig. 2 deckt eine harte Kautschukschicht die geschnittenen Stahldrahtenden des Karkassenumschlags und der Wulstverstärkerlage ab.

Gemäß Fig. 3 sind die genannten Stahldrahtenden von dem im radial oberen Teil der Aussteifung vorgese­ henen weicheren Kautschuk abgedeckt.

Gemäß Fig. 4 deckt eine zusätzliche dünne harte Kautschukschicht die genannten Stahldrahtenden ab.

Zweifellos stellen die Reifen gemäß DE-OS 25 08 597 eine Verbesserung der Reifen ohne zusätzliche Kar­ kassenverstärkung aus mindestens zwei gummierten Reifencordlagen dar, jedoch können die bekannten Abdeckungen der Stahldrahtenden auf Dauer eine vor­ zeitige Randtrennung zwischen Stahldrahtende und vulkanisiertem Kautschuk nicht verhindern.

Aus der DE-OS 23 13 586 ist ein Fahrzeugluftreifen, insbesondere für Lastkraftwagen, bekannt mit einer eine von Wulst zu Wulst reichende Verstärkung auf­ weisenden Karkasse und einer zwischen dieser und der Lauffläche angeordneten und aus wenigstens 2 Lagen bestehenden gürtelartigen Verstärkungseinlage, deren Ränder auf der der Lauffläche zugewandten Seite durch einen Gummistreifen abgedeckt sind. Die Ränder der gürtelartigen Verstärkungseinlage sind gegenüber der Karkasse jeweils auf einem Strei­ fen aus einer Hartgummimischung der Shore-A-Härte von 70° bis 80° abgestützt. Zwischen der Hart­ gummimischung und der Karkasse ist ein weiterer im Radialschnitt des Reifens gesehen sichelförmiger Streifen einer weicheren Zwischengummimischung der Shore-A-Härte von 55° bis 70° mit gegenüber dem Hartgummistreifen niedrigerem Elastizitätsmodul angeordnet.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, gat­ tungsgemäße Reifen weiter zu verbessern und insbe­ sondere die Dauerhaltbarkeit des Reifenwulstes und des Reifenschulterbereichs zwischen Karkasse und Rand des Stahlseilgürtels zu erhöhen, ohne daß zu­ sätzliche Verstärkungslagen und/oder Abdecklagen verwendet werden. Die entsprechenden Bereiche sollen so ausgebildet sein, daß sie Restverformungsenergie an den Drahtenden elastisch auffangen und abbauen, ohne daß die Relativbewegungen der Drahtenden zerstörend wirksam sind sowie unerwünschtes Reiben und Scheuern vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnah­ men des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Aus­ gestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Es wird dafür gesorgt, daß die Schnittkanten der Stahldrähte im Reifenwulst und im Reifenschulterbe­ reich fest eingebettet in einer kissenartigen Kaut­ schukeinlage vorliegen. Der vulkanisierte Kautschuk dieser Einlage weist eine Rückprallelastizität von 55 bis 65% bei gleichzeitiger niedriger Shore-A- Härte von 50 bis 65% auf. Dieser hoch rückstell­ fähige vulkanisierte Kautschuk haftet den metalli­ schen Drahtenden mit hoher Festigkeit an, wobei dies durch Verwendung von die Haftung von Kautschuk an Stahl fördernde Zusätze, insbesondere Resorcin, Hexa­ methylentetramin und aktive Kieselsäure, bewirkt wird.

Kautschuk mit einer Rückprallelastizität im Bereich von 65% ist bekannt. Er ist beispielsweise im Sei­ tenwand- und Wulstbereich von Notlaufreifen gemäß DE-OS 23 57 140 verwendet worden. Diese Kautschuk­ mischung besaß nicht die Eigenschaft zur erhöhten Haftung von Kautschuk an Stahl durch entsprechende Zusätze.

Es ist weiterhin prinzipiell bekannt, daß durch Zusatz adhäsionsfördernder Mittel zur Kautschukmischung die Bindung von Gummi an Stahl beeinflußbar ist. In "Gummi, Asbest, Kunststoffe", 29, 749 (1976) werden Kautschukmischungen beschrieben, die Kieselsäure, Resorcin und Hexamethylentetramin als Mittel zur Erhöhung der Haftfestigkeit von Kautschuk bzw. Gummi auf Stahloberflächen enthalten. Derartige Kautschuk­ mischungen sind im Reifenbau jedoch bisher nur zur Gummierung der Stahlseile verwendet worden. Diese Gummierung weist im allgemeinen eine hohe Shore- A-Härte von etwa 80° auf. Großvolumige Kautschukmi­ schungen, die im vulkanisierten Zustand eine Rück­ prallelastizität von 55% bis 65%, eine Shore-A- Härte von 50° bis 65° und eine erhöhte Haftung von Kautschuk an Stahl durch fördernde Zusätze enthal­ ten, sind im Reifenbau und inbesondere beim Bau gattungsgemäßer, hochbelastbarer Reifen nicht ver­ wendet worden.

Bevorzugte Gummimischungen bestehen aus einer vul­ kanisierbaren Mischung gemäß Zusammensetzung nach den Unteransprüchen 3 und 4.

Bevorzugt sind dabei Mischungen, in denen der Kaut­ schukanteil aus Naturkautschuk (NR) besteht. Geeig­ net sind aber auch Mischungen des Naturkautschuks mit Butadienkautschuken (BR), wobei insbesondere dem cis-1,4-Polybuadienkautschuk hier Bedeutung zukommt.

Geeignete Mischungsverhältnisse der Kautschukkompo­ nenten sind 30 bis 100 Teile, vorzugsweise wenig­ stens 80 Teile, Naturkautschuk auf 70 bis 0 Teile der Butadienkautschuk-Komponente. Die bevorzugte Menge des Rußes liegt bei etwa 25 Teilen, die bevor­ zugte Schwefelmenge bei etwa 3 Teilen. Die aktive Kieselsäure wird vorzugsweise an der unteren Grenze des zuvor genannten Bereichs eingesetzt, bevorzugt sind also Mengen von etwa 5 Teilen oder nur schwach erhöhte Mengen. Resorcin wird zweckmäßigerweise in einer Menge von etwa 2,5 Teilen und Hexamethylente­ tramin zweckmäßigerweise in einer Menge von etwa 2 Teilen eingesetzt.

Die optimale Wahl der Mischungskomponenten ergibt einerseits eine hohe Vernetzungsdichte des Kaut­ schuks und somit die Eigenschaft der Kautschukein­ lage hoher Haftung an den Drahtenden sowie anderer­ seits die Eigenschaft verbesserter Rückstellfähig­ keit, da die Einlage die Restverformungsarbeit ab­ baut und aufnimmt. Aufgrund der hohen Haftfestigkeit bilden Kautschukeinlage und Stahldrahtenden eine unter Krafteinwirkung kaum oder auf Dauer nur sehr schwer lösbare Einheit. Dieser Verbund stellt eine Funktionseinheit dar, die einen hohen Anteil an Restverformungsarbeit aufzunehmen vermag und in der die zerstörerische Friktionsarbeit der Drahtenden nicht frühzeitig wirksam werden kann. Statt dessen werden die Eigenbewegungen der Drahtenden von dieser Funktionseinheit aufgefangen, ohne daß sie an den übrigen Reifenbauteilen Schaden verursachen können. Die Kautschukeinlagen mit den daran oder darin fest­ haftenden Drahtenden nehmen unter dem Einfluß der Beanspruchungen an Bewegungen im Verband der Reifen­ bauteile nach Art einer Mitgehbewegung teil, die weder an den Drahtenden noch an den Konturen der Kautschukeinlage zu Randtrennungen führt.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird nach­ stehend anhand von Fig. 1 erläutert, die einen hal­ ben Reifenschnitt durch einen Lkw-Reifen der Dimen­ sion 12.00 R 20 auf 5° Schulterfelge zeigt:

Die Karkasse 1 besteht aus einer Stahlseillage mit radial verlaufenden Seilen. Das Ende 2, der soge­ nannte Karkassenumschlag, ist um den Wulstring 3 des Wulstes 4 herumgeführt. Ein üblicher Verstärkungs­ kautschukstreifen 5, Kernreiter genannt, erstreckt sich radial oberhalb des Wulstringes 3. Der Streifen 5 besteht aus Hartgummi. Außerhalb von Karkasse und Karkassenumschlag ist ein den Wulst verstärkender Stahlcordstreifen 6 angeordnet. Die Corddrähte die­ ses Streifens kreuzen sich mit den Stahlseilen der Karkasse 1 unter einem wählbaren Winkel. Die Karkas­ senseile nehmen dabei einen Winkel von 90° zur Rei­ fenumfangsrichtung X-X und die Stahlseile des Strei­ fens 6 einen Winkel von beispielsweise 60° ein. Die Kautschukeinlage ist mit 7 bezeichnet. Sie besteht aus einem in Umfangsrichtung verlaufenden Kautschuk­ streifen mit linsenförmig gebogenem Querschnitt. Sie hüllt die Drahtenden des Karkassenumschlags und des Verstärkungsstreifens 6 sowie auf bestimmten Längen auch deren gummierte Ränder ein. Die Kautschukein­ lage 7 weist eine Härte von etwa Shore A 60° auf. Die angrenzenden Kautschukteile des Wulstes 4, des Kernreiters 5 sowie der Gummierung der Karkasse 1 und des Verstärkungsstreifens 6 sind merklich här­ ter, z. B. Shore A 80°.

Radial außerhalb der Karkasse 1 ist in deren Kronen­ bereich der sogenannte Gürtel 8 angeordnet. Er be­ steht hier aus drei Stahlseillagen 8 a, 8 b, 8 c und einer Schutzcordlage 8 d. Die Ränder der Stahlseil­ gürtellagen 8 a und 8 b sind auf einer Kautschukein­ lage 9 abgestützt. Dieser Einlagestreifen weist einen sichelförmigen Querschnitt auf.

Er befindet sich im inwärtigen Bereich der Schulter 10 und reicht bis in den beginnenden Bereich der Reifenseitenwand 11. Die Laufflächenprofildecke, auch Lauffläche genannt, ist mit 12 bezeichnet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 veranschaulicht, die einen halben Reifen­ schnitt durch einen Lkw-Reifen auf 15° Steilschult­ erfelge zeigt. Die Kautschukeinlage 9 im Schulter­ bereich des Reifens erstreckt sich hier auch zwi­ schen die Ränder der Stahlseilgürtellagen 8 b und 8 c.

Nachfolgend ist das Beispiel einer Mischungsrezeptur für die Kautschukeinlage angegeben:

• 100 Teile Naturkautschuk (NR),
• 25 Teile Ruß, verstärkend,
• 5 Teile aktive Kieselsäure,
• 1 Teil Zinkstearat,
• 8 Teile Zinkoxid,
• 1,25 Teile Prozeßöl,
• 2 Teile Kleberharz,
• 1-2 Teile Oxidationsschutzmittel,
• 1-2 Teile Ozonschutzmittel,
• 2,5 Teile Resorcin,
• 2,1 Teile N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid (CBS),
• 2 Teile Hexamethylentetramin (HMT),
• 3 Teile Schwefel.

Die Kautschukeinlagen werden in der nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt: Der geschnittene und abgewogene Rohkautschuk wird zunächst in einem Kneter mastiziert. Anschließend wird er zu einem Rußmasterbatch verarbeitet, d. h. mit den erforderlichen Zusätzen: Kieselsäure und Resorcin, Prozeßöl, Zinkverbindungen, Ruß und den übrigen Additiven versehen und in einem Kneter gemischt. Die erhaltene Mischung wird in Fellform ausgewalzt, ge­ wogen und in Chargen zugeschnitten. Dem Masterbatch werden anschließend der CBS-Beschleuniger und das HMT zugesetzt. Nach weiterem Bearbeiten in einem Kneter, erneutem Walzen und Schneiden liegt letzt­ lich ein Kautschukmaterial in Streifenform vor, das zum Reifenbau Verwendung findet.

Claims (5)

1. Hochbelastbare Stahlseil-Radialgürtelreifen, ins­ besondere für Lastwagen und andere Schwer- oder Großfahrzeuge, mit Reifenwülsten, bestehend aus je einem Wulstdrahtkern, Gummikernreiter, radial über das Felgenhorn herausragendem Umschlag der Stahlseilkarkasse, einem im Wulstbereich vorlie­ genden Stahlseil-Verstärkungsstreifen und einer im Radialschnitt des Reifens gesehen linsenför­ migen, kissenartigen Einlage aus vulkanisiertem Kautschuk der Shore-A-Härte von 50° bis 65°, durch die die Enden des Umschlags der Karkasse und des Verstärkungsstreifens mit axialem Abstand etwa parallel zur Karkasse elastisch gehalten sind und der Querschnitt der Einlage an der dick­ sten Stelle ein Mehrfaches der Dicke der einzel­ nen Stahlseile beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage im Wulstbereich eine Rückprall­ elastizität von 55% bis 65% aufweist, die Haf­ tung von Kautschuk an Stahl fördernde Zusätze, insbesondere Resorcin, Hexamethylentetramin und aktive Kieselsäure enthält, und den metallischen Enden der Stahlseile mit hoher Festigkeit anhaf­ tet, und daß zusätzlich im Schulterbereich des Reifens zwischen der Karkasse (1) und dem die Stahlseilenden (8 a bis 8 d) aufweisenden Rand des Stahlseilgürtels (8) eine kissenartige Einlage (9) aus vulkanisiertem Kautschuk mit ebenfalls hoher Rückprallelastizität von 55% bis 65% und hoher Haftfestigkeit an Stahl vorgesehen ist, die sich gegebenenfalls auch zwischen die Ränder ein­ zelner Stahlseilgürtellagen (8 b bis 8 c) er­ strecken kann.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kissenartige Einlage (9) im Querschnitt etwa Sichelform aufweist und der Querschnitt an der dicksten Stelle ein Mehrfaches der Dicke der einzelnen Stahlseile beträgt.

3. Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der hoch-rückstellfähige vulkanisierte Kautschuk das Vulkanisationsprodukt einer Mischung der folgenden Zusammensetzung ist (Mengenangaben in Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Teile Kautschuk):

• 100 Teile Kautschuk
• 20-30 Teile verstärkender Ruß
• 2,5-3,5 Teile Schwefel
• 5-10 Teile aktive Kieselsäure
• 1-3 Teile Resorcin
• 1-2,5 Teile Hexamethylentetramin

sowie weitere übliche Zusätze wie Zinkoxid, Zindstearat, Prozeßöl, Kleberharz, Oxidationsschutzmittel, Ozon­ schutzmittel und/oder Beschleuniger.

4. Reifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukkomponente des hoch-rückstellfähigen vulkanisierten Materials aus Naturkautschuk - gegebenen­ falls im Verschnitt mit einem Butadienkautschuk, ins­ besondere cis-1,4-Polybutadienkautschuk - besteht, wobei der Naturkautschuk in Mengen von 30 bis 100 Gew.-Teilen und der Butadienkautschuk in Mengen von 70 bis 0 Gew.-Teilen - jeweils bezogen auf das Kaut­ schukgemisch - vorliegen.