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Gürtelreifen
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Die Erfindung betrifft einen mit einem Stahlband bzw. einem Stahlanker
versehenen Gürtelreifen (der nachfolgend als Gürtelreifen bezeichnet ist) mit hervorragender
Bremsleistung auf nasser Straße und geringem Rollwiderstand.
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Um die Hilfsquellen beschränkt zu halten, wurde die Verringerung des
Kraftstoffbedarfs von Fahrzeugen in den letzten Jahren ein wichtiges gesellschaftliches
Bedürfnis, und es ist bekannt, daß die Verringerung des Rollwiderstandes eines Kraftfahrzeugreifens
zu diesem Zweck wirkungsvoll ist. Da die Lauffläche zum Rollwiderstand des Reifens
bis zu etwa 50% beiträgt, nimmt man an, daß es wirkungsvoll ist, die Lauffläche
zu verbessern, um den Rollwiderstand des Reifens zu verringern.
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Es wird angenommen, daß der Rollwiderstand der Fahrzeugreifen aus
einem Energieverlust des Reifenmaterials infolge wiederholter Deformation während
des Fahrens herrührt.
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Andererseits muß die Bremsleistung des Reifens auf der Oberfläche
einer feuchten oder nassen Straße (nachfolgend als "Bremsleistung auf feuchter Straße"
bezeichnet) groß sein, um die Sicherheit des Fahrzeuges sicherzustellen. Bezüglich
der Reifenmaterialien wird die Bremsleistung auf nasser Straße durch den Energieverlust
bestimmt, welcher durch den Reibwiderstand
als Ergebnis der Deformation
des Laufflächenkautschukmaterials hervorgerufen wird, welches auch äußerst feiner
Unebenheit der Straßenoberfläche folgt bzw. nachläuft, wenn eine Bremskraft auf
den Reifen aufgebracht wird und der Reifen somit die Möglichkeit erhält, über die
Straßenoberfläche zu gleiten.
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Wie oben beschrieben, stammen sowohl der Rollwiderstand als auch die
Bremsleistung auf nasser Straße in großem Maße von dem Energieverlust des Laufflächenmaterials
her. Folglich widersprechen die Verringerung des Rollwiderstandes, der sich aus
der Lauffläche des Reifens ergibt, und die Verbesserung der Bremsleistung auf nasser
Straße einander grundsätzlich. Um beide Leistungen auf einem hohen Niveau in Ausgleich
zueinander zu bringen,-hat man unter extremer Schwierigkeit bislang bekannte Anfangskautschukmaterialien
verwendet. Um diese Nachteile zu überwinden, sind verschiedene Polymere als neue
Kautschukmaterialien für die Decklauffläche vorgeschlagen worden Unter diesen Vorschlägen
beschreiben die britischen Patentschriften 1 166 832 und 1 261 371, daß ein Reifen
mit hervorragender Bremsleistung auf nasser Straße erhalten werden könnte, wenn
für die Decklauffläche des Reifens eine Kautschukzusammensetzung benutzt wird, die
aus mindestens einem Teil besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die im
wesentlichen aus amorphem Polybutadienkautschuk mit einem großen Gehalt an 1,2-Bindungseinheiten
aufweist (nachfolgend als "V.BR" bezeichnet), Naturkautschuk, Polyisoprenkautschuk,
Styrolbutadiencopolymerkautschuk und Polybutadienkautschuk mit einem kleinen Gehalt
an
den 1,2-Bindungseinheiten, oder eine vermischte Zusammensetzung
dieser Teile. Wie insbesondere in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 104 343/1980
beschrieben ist, ist es bekannt, daß, wenn eine Kautschukzusammensetzung aus 25
bis 75 Gew.-% von V.BR besteht, mit 65 bis 90 Mol.-% an 1,2-Bindungseinheiten und
75 bis 25 Gew -% an Naturkautschuk und/oder Isoprenkautschuk für die Lauffläche
verwendet wird, der niedrige Rollwiderstand und die Bremsleistung auf nasser Straße
auf einem hohen Niveau zueinander in Ausgleich gebracht werden können, während man
aus dem vorgenannten Widerspruch herauskommt.
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Wenn die Kautschukzusammensetzung, die aus den oben erwähnten Anfangskautschukkomponenten
besteht, für die Decklauffläche verwendet wird, werden jedoch die maschinelle Bearbeibarkeit
während der Reifenherstellung und die Fahrdauerhaftigkeit des sich ergebenden Reifens
während des Fahrens niedriger als die eines Reifens, der ein allgemeines Spezialmaterial
für die Decklauffläche verwendet. Deshalb sind die folgenden Verbesserungen vorzunehmen.
Falls nämlich eine gewöhnliche zweiteilige Form beim Vulkanisieren während der Herstellung
des Reifens unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung benutzt wird, die aus
den oben erwähnten Kautschukkomponenten besteht, wird wahrscheinlich ein Teil des
Blocks der Kautschukzusammensetzung der Decklauf fläche brechen (nachfolgend als
"Kautschukblockbruch" bezeichnet), wenn der Reifen aus der Form herausgenommen wird,
oder die Kautschukzusammensetzung, die in ein Entlüftungsloch geflossen ist, kann
in ihrem Mittelteil geschnitten oder abgerissen werden, wodurch Vulkanisationsfehler
hervorgerufen
werden. Ferner wird die Decklauffläche während des
Drehens unter äußerst harten Bedingungen und während des Fahrens auf unebener Straße
durch Ausreißen von Stücken beschädigt.
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Folglich ist die Dauerhaftigkeit oder Standzeit der Kautschukzusammensetzung
schlechter als die des allgemeinen Spezialmaterials für Decklaufflächen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Gürtelreifens,
der die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweist und insbesondere hervorragende
Eigenschaften bezüglich der maschinellen Verarbeitbarkeit während der Herstellung,
der Haltbarkeit beim Fahren und des Bremswiderstandes auf nasser Straße und auch
niedrigen Rollwiderstand hat.
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Der Gürtelreifen gemäß der Erfindung weist zwischen der Decklauffläche
und der Protektorschicht eine Unterprotektorschicht auf, wobei die Schicht aus Stahlkabeln
und diese bedeckendem Kautschuk besteht, und er ist dadurch gekennzeichnet, daß
(1) die Decklauffläche aus einer Kautschukzusammensetzung besteht, die aus 25 bis
75 Gew.-Teilen von Polybutadienkautschuk mit 65 bis 90 Mol.-% an 1,2-Bindungseinheiten
besteht, 75 bis 25 Gew.-Teilen an Naturkautschuk und/oder Polyisoprenkautschuk besteht
und 0,5 bis 1,6 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der vorgenannten Ausgangskautschukkomponenten,
Schwefel besteht und eine Dehnung beim Bruch von mindestens 330t bei 1000C aufweist;
und
(2) daß die Unterprotektorschicht aus einer Kautschukzusammensetzung
besteht, die 1,6 bis 10 Gew.-Teile Schwefel aufweist, der zu 100 Gew-Teilen Kautschukkomponentengemischt
ist (1,6 Gew.-Teile (Schwefelgehalt < 10 Gew.-Teile).
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Die einzige Zeichnung ist ein abgebrochener Teilschnitt einer bevorzugten
Ausführungsform des Gürtelreifens gemäß der Erfindung.
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Es folgt nun die Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles.
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(1) Bei dem Gürtelreifen gemäß der Erfindung wird eine spezielle Kautschukzusammensetzung
für die Decklauffläche verwendet.Diese Kautschukzusammensetzung erhält man durch
Vermischen von 0,5 bis 1,6 Gew.-Teilen Schwefel mit 100 Gew.-Teilen einer Anfangskautschukzusammensetzung,
die aus 25 bis 75 Gew.-Teilen an Polybutadienkautschuk besteht mit 65 bis 90 Mol.-%
an 1,2-Bindungseinheiten sowie 75 bis 25Gew.-Teilen Naturkautschuk und/oder Polyisoprenkautschuk.
Die Kautschukzusammensetzung hat bei einer Temperatur von 1000C mindestens 330%
Dehnung bei Bruch. (Gemäß JIS K6301 verschieden von der Temperaturbedingung). Die
Verwendung dieser Kautschukzusammensetzung für die Decklauf fläche basiert auf den
folgenden Überlegungen.
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Beziehungen (a)/zwischen der Art und Weise und den physikalischen
Eigenschaften der Anfangskautschuke, welche für die Decklauf fläche eines Kraftfahrzeugreifens
benutzt werden sol lumen, wurden <loprii Tt, dr
sogenannte "Kautschukblockbruch",
der auftritt, wenn ein vulkanisierter Reifen während der Herstellung desselben aus
einer Form herausgenommen wird, und auch die Erscheinung des Herausreißens von Stücken
oder des Zerstückelns des Reifens während der Fahrt wurde geprüft. Man fand als
Ergebnis, daß die Probleme mit dem Reifen während der Herstellung oder während des
Fahrens, wie z. B. der "Kautschukblockbruch" und das Herausreißen von' Stücken (chipping)
eng mit der Dehnung beim Bruch der Kautschukzusammensetzung der Decklauf fläche
bei hohen Temperaturen zusammenhängt. Mit anderen Worten hat man es für notwendig
erachtet, daß zur Vermeidung dieser Probleme die Dehnung beim Bruch des Reifens
bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 1500C einen gewissen kritischen Wert
überschreiten sollte. Um die Beziehung klarzustellen, veranschaulicht Tabelle I
die physikalischen Eigenschaften von 11 Arten von Kautschukzusammensetzungen und
den Zustand des Auftretens des "Blockbruches" und des Zerstückelns (chipping) auf
der Decklauffläche während des Drehens auf einer asphaltierten Straße, wenn die
jeweilige Kautschukzusammensetzung für einen Gürtelreifen mit der Größe 165 SR 13
verwendet wird.
Tabelle 1
| Kautschuktusammen- |
| setzung der Deck |
| lauffläche A B C D E F G H I J K |
| Ausgangskautschuk- |
| komponente NR1) NR/BR2) NR/VBR3) SBR4) SBR/BR NR/SBR NR/VBR
SBR/VBR SBR VBR/BR VBR |
| Kautschukeigenschaften |
| 100% Belastung (kg/cm²) 22 20 23 17 23 25 27 13 32 28 31 |
| 300% Belastung (kg/cm²) 107 92 110 85 110 122 135 106 155 116
- |
| 25 JIS-Härte 60 60 62 62 66 64 64 60 68 54 67 |
| Zugfestigkeit (kg/cm²) 282 243 201 218 198 229 160 190 204
116 110 |
| Dehnung (%) 620 580 520 560 540 500 360 520 380 300 270 |
| Zerreißfestigkeit |
| (kg/cm²) 77 68 62 64 70 67 52 50 61 48 41 |
| Zugfestigkeit (kg/cm²) 208 167 105 109 111 106 79 73 102 50
47 |
| 100 Dehnung (%) 620 540 410 350 330 290 260 250 230 160 140 |
| Zerreißfestigkeit |
| (kg/cm²) 70 51 41 31 35 42 28 20 26 25 17 |
| Zugfestigkeit (kf/cm²) 120 85 80 66 75 73 75 26 53 39 34 |
| 150 Dehnung (%) 550 400 310 280 260 220 200 150 185 130 90 |
| Zerreißfestigkeit |
| (kg/cm²) 45 35 29 22 29 25 25 15 15 14 12 |
| Grad von "Kautschukblock- |
| bruch" der Decklauffläche N N N N N S M M M L L |
| beim Herausnehmen aus ei- |
| ner Form 6) |
| Grad an Zerstückeln wäh- |
| rend das Drehens auf ei- N N N N N M L - L - - |
| ner asphaltierten |
| Straßendecke 6) |
Bemerkungen: 1) Naturkautschuk RSS # 3 2) Polybutadienkautschuk,
hergestellt von der Firma Nippon Zeon Co., Nipol BR 1220" 3) Polybutadienkautschuk
mit 80% an 1,2-Bindungseinheiten 4) Styrol-Butadiencopolymer, hergestellt von der
Firma Nippon Zeon Co., "Nipol SBR 1712" 5) Eigenschaften wurden gemäß JIS K6301
mit Ausnahme der Meßtemperatur gemessen 6) Die für dz Messung verwendeten Reifen
waren Stahlgürtelreifen der Größe 165 SR 13 und hatten dieselben Spezifikationen
außer die Decklauffläche.
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Ferner bedeuten die Symbole "L", "M", "N" and "S" für den "Grad an
Kautschukblockbruch" und "Grad an Zerstückeln" jeweils "groß", "mittel", "nichts"
und "klein".
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Aus den in Tabelle I gezeigten Ergebnissen ergibt sich eine offensichtlicEntsprechung
zwischen dem Zustand des Auftretens von "Blockbruch" und Zerstückeln sowie den Bruch-
bzw.
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Zerreißeigenschaften des Kautschuks, insbesondere der behnung bei
Bruch bei hohen Temperaturen. Weder "Blockbruch" noch Zerstückeln erfolgte an der
Decklauffläche bei Verwendung einer Kautschukzusammensetzung mit einer Dehnung bei
hohen Tem-.
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peraturen, welche eine kritische Grenze überschreitet. Mit anderen
Worten erfolgte weder "Blockbruch" noch Zerstückeln während des Drehens, wenn der
Decklaufflächenkautschuk eine Dehnung von mindestens 330% bei 1000C und mindestens
260% bei 1500C hatte.
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Zur Verhinderung des Auftretens von Fehlern oder Schwierigkèi ten
bei der Herstellung sowie während des Fahrens ist es gemäß den vorstehenden Ausführungen
notwendig, daß der Decklaufflächenkautschuk eine Dehnung von mindestens 330% bei
1000C und mindestens 260% bei 1500C haben muß. Zwar kann sowohl eine Dehnung bei
1000C als auch bei 1500C als Auswertungsmaßstab verwendet werden, aber die Messung
bei 1000C ist bevorzugt im Hinblick auf die Stabilität des Prüfstückes bezüglich
des oxidativen Qualitätsverlustes (oxidative degradation) während der Messung.
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(b) Auf der Grundlage der vorstehenden Überlegungen wurden umfangreiche
Studien angestellt, um eine Kautschukzusammensetzung zu erhalten, mit einer Dehnung
beim Bruch von mindestens 330% bei 1000C, die nicht einen "Kautschukblockbruch"
oder
ein Zerstückeln hervorruft, wenn sie für die Decklauffläche des Reifens verwendet
wird, wie z. B. eine Kautschukzusammensetzung vermischten Typs nach der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 104 343/1980, bei welcher niedriger Rollwiderstand und hohe
Bremsleistung auf feuchter Straße gut sich im Ausgleich befinden und die aus 25
bis 75 Gew.-% an V.BR mit 65 bis 90 Mol.-% an 1,2-Bindungseinheiten und 75 bis 25
Gew.-% an Naturkautschuk und/oder Polyisoprenkautschuk besteht. Folglich hat man
gefunden, daß die Gemischmenge an Schwefel als Vulkanisationsmittel beachtlichen
Einfluß ausübt auf die Dehnung beim Bruch der Kautschukzusammensetzung, die aus
den oben erwähnten Ausgangskautschukmaterialien besteht. Bei der Kautschukzusammensetzung,
die aus den oben erwähnten Ausgangskautschukmaterialien besteht, ist die Dehnung
beim Bruch bei einer Meßtemperatur um so größer je kleiner der Schwefelgehalt ist.
Deshalb ist die Gemischmenge an Schwefel vorzugsweise kleiner. Wenn jedoch der Schwefelgehalt
unter 0,5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des Ausgangskautschuks ist, wird der:
Rollwiderstand des Reifens hoch. Aus diesem Grund beträgt der Schwefelgehalt gemäß
der Erfindung mindestens 0,5 Gew.-Teile und höchstens 1,6 Gew.-Teile.
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Vorzugsweise ist die untere Grenze 0,8 Gew.-Teile, und die obere Grenze
liegt bei 1,6 Gew.-Teilen.
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Die Gemischmenge eines Vulkanisierbeschleunigers ist vorzugsweise
kleiner, um die Dehnung beim Bruch zu erhöhen, aber die Einflüsse des Vulkanisierbeschleunigers
sind nicht so groß wie die des Schwefels. Als Vulkanisierbeschleuniger ist es bevorzugt,
0,6 bis 2,5 Gew.-Teile an Verbindungen vom Sulfenamidtyp
oder
TEazoltyp entweder allein oder zusammen zu Vermischen.
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(2) Die abgestimmte bzw. zusammenpassende Komponente, die mit V.BR
zu vermischen ist, mit 65 bis 90 Mol.-% an 1,2-Bindungseinheiten muß Naturkautschuk
und/oder Polyisoprenkautschuk sein, um den Rollwiderstand des Reifens und seine
Bremsleistung auf nasser Straße bei einem hohen Niveau in Ausgleich zu bringen und
mindestens 330% Dehnung bei Bruch bei 100C zu erhalten. Wenn Styrol-Butadiencopolymerkautschuk
oder Polybutadienkautschuk mit bis zu 20 Mol.-% an 1,2-Bindungseinheiten allein
als zu vermischende Komponente ausgewählt wird, ist eS nicht möglich, beide der
vorgenannten Reifenleistungen bzw. -ausführungen bei einem hohen Niveau in Ausgleich
zu bringen und eine Dehnung bei Bruch zu erhalten, die ein notwendiges Niveau überschreitet.
Es können jedoch bis zu 40 Gew.-% an Naturkautschuk und/oder Polyisoprenkautschuk
durch Styrolbutadiencopolymerkautschuk oder durch Kautschuk vom konjugierten Dientyp
als Polybutadienkautschuk mit bis zu 20 Mol.-% an 1,2-Bindungseinheiten ersetzt
werden.
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Der für die Decklauffläche gemäß der Erfindung zu verwendende V.BR
kann nach dem Verfahren präpariert sein,wie beispielsweise in der US-PS 3 301 840
beschrieben ist. Es ist nämlich ein im wesentlichen amorphes Polybutadien an hohen
1,2-Bihdungseinheiten, welches durch Polymerisieren von 1,3-Butadien in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel
erhalten werden kann unter Verwendung einer organischen Lithiumverbindung als der
Polymerisationslcatalysator
in Gegenwart von Äther oder Amin als
Mittel zur Einstellung der 1,2-Bindungseinheiten bei einer Temperatur im Bereich
von -800C bis +1000C Der Gehalt an 1,2-Bindungseinheiten in dem sich ergebenden
Polymer kann bestimmt werden durch Infrarotspektralanalyse, die man im allgemeinen
bei der Strukturbestimmung verwendet.
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Mit der Kautschukzusammensetzung für die Decklauffläche werden erfindungsgemäß
40 bis 70 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Ausgangskautschukkomponenten,
an Ruß, der - im Allgemeinen für die Decklauffläche verwendet wird, und 0 bis 40
C;ew.-Teile von Proze>ßöl bzw. Weichmacheröl vermischt. Es ist auch möglich,
geeignete Additive zu vermischen, wie im allgemeinen z. B. ein Beschleunigungsaktivierungsmittel,
ein Antioxidationsmittel, ein Verarbeitungshilfsmittel/ ein Anvulkanisationsverzögerer
usw.
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Die Kautschukzusammensetzung für die Decklauffläche, die erfindungsgemäß
verwendet werden soll, hat einen niedrigen Schwefelgehalt, welcher außerhalb des
Schwefelgehaltes der Kautschukzusammensetzung für die Decklauffläche liegt, die
bei herkömmlichen Gürtelreifen verwendet wird.
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(3) Die Unterprotektorschicht des Gürtelreifens gemäß der Erfindung
ist zwischen der Decklauffläche und der Protektorschicht angeordnet. Diese Unterprotektorschicht
verwendet eine Kautschukzusammensetzung, die Schwefel in einer Menge von 1,6 Gew.-Teilen
bis
10 Gew.-Teilen (1,6 Gew.-Teile< Schwefelgehalt ; 10 Gew.-Teile), bezogen auf
100 Gew.-Teile der Kautschukkomponenten enthält, vorzugsweise von 1,8 bis 10 Gew.-Teile
Schwefel..
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Wenn ein Stahlkabel oder Stahlband (steel cord) als Verstärkungsmaterial
der Protektorschicht des Reifens verwendet wird, hat eine Kautschukzusammensetzung
zur Abdeckung des Stahlkabels einen hohen Schwefelgehalt, um eine hohe Bindefähigkeit
an das Stahlkabel zu erhalten.
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Wenn dem entsprechend die Decklauffläche gemäß der Erfindung in direkte
Berührung mit der Unterprotektorschicht gebracht würde, würde der Schwefel aus der
Abdeckungskautschukschicht der & Protektorschicht in die Decklauffläche wandern,
wenn der frische oder grüne Reifen stehengelassen oder vulkanisiert wird, mit djr
Konsequenz, daß der Schwefelgehalt unter einen bestimmten Gehalt der Abdeckkautschukschicht
abfällt und die Bindung zwischen der Kautschukzusammensetzung und dem Stahlkabel
sich verringert, wodurch sich ein Sicherheitsproblem des Reifens während der Fahrt
ergibt. Bei dem Gürtelreifen gemäß der Erfindung ist die vorerwähnte Unterprotektorschickt
zwischen der Decklaufflçiche und der Protektorschicht angeordnet, um dieses Problem
aus zuschalten.
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Außer dem Schwefelgehalt gibt es füR die KautschukzuSammenset zung,
die für diese Unterprotektorschicht verwendet werden soll, insbesondere keine Begrenzugg.
Sie kann nämlich dieselbe wie die Abdeckkautschukzusammeqsetzung sein. Um den Rollwiderstand
des
ReifenEs zu Verringern, hat die Kautschukzusammensetzung vorzugsweise einen Lüpke-Rückprall
(Lüpke rebound) von mindestens 65% bei 70°C. Deshalb ist keine der Kautschukkomponenten,
welche diese Kautschukzusammensetzung bilden, besonders be-: , schränkt bzw. gebunden.
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Die oberen und unteren Grenzen des Schwefelgehaltes sind auf einen
Bereich von 1,6 bis 1.0 Gew.-Teile aus folgendem Grund vereinbart bzw. spezifiziert.
Wenn der Schwefelgehalt in der Unterprotektorschicht kleiner als 1,6 Gew.-Teile
ist, ist es nicht möglich, die Migration des Schwefels hinreichend zu mildern, der
mit der den Protektor abdeckenden Kautschukschicht in die Unterprotektorschicht
hinein vermischt ist, so daß die Adhäsion zwischen der Kauxtschulkzusammensetzung
und dem Stahlkabel abnimmt und die Fahrsicherheit des Reifens möglicherweise schlechter
wird, Wenn auf. der anderen Seite Schwefel in einer Menge zugegeben wid,~,diel0
10 Gew.-Teile überschreitet, wird die Unterprotekt;orschXcht hart, - so - daß Bruchwiderstand
oder Zerplatz-Widerstand des Reifens abnimmt mit dem Ergebnis, daß es möglicherweise
Fehler gibt, wie z.b. Laufflächenablösung, sowie Fahrsicherheitsfehler des Reifens.
Die Gegenwart der Unterprotektorschicht mäßigt bzw. lindert die Migration des Schwefels
infolge der Schwefelgehaltdifferenz zwischen der Decklauf fläche und der Protektordeckkautschukschicht,
und sie ermöglicht es, die Adhäsion zwischen dem Stahlkabel und dem Kautschuk bei
einem hohen Niveau zu halten.
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Der Schwefelgehalt in der Protektorahdeckkautschukschicht liegt im
allgemeinen im Bereich von 3 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk.
Hinsichtlich des V4ihXltnisses der Schwefelgehalte zwischen.der-Unterprotektorschiht
und der Protektordeckkautschukschicht kann der Schwefelgehalt in der Protektordeckkautschukschicht
größer oder kleiner oder gleich sein wie der der Unterprotektorschicht, aber der
Schwefelgehalt in der Protektordeckschicht ist vorzugsweise größer.
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Die Dicke der Unterprotektorschicht kann im Bereich von 0,5 bis 3
mm liegen.
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Die beiliegende einzige Zeichnung ist ein Te+Ischnitt einer bevorzugten
Ausführungsform des Gürtelreifens gemäß der Erfindung, wobei dieser Gürtelreifen
im wesentlichen aus der Decklauffläche 1, der Unterprotektorschicht 2, der protektorsc'hicht
3 und der inneren Unterlagenschicht 4 besteht und mit einer Karkassenlage sowie
einem Wulstdraht 6 ausgestattet ist. Beliebige Schnittform für die Unterprotektorschicht
2 kann so lange verwendet werden, wie sie perfekt die Oberfläche der Protektorschicht
3 auf der Seite der-Decklauffläche abdeckt und so lange ihr dünnstes Teil eine Dicke
von mindestens 0,5 mm hat.
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Nachfolgend werden die Wirkungen gemäß der Erfindung definitiv unter
Bezugnahme auf Ausführungsformen derselben beschrieben.
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Beispiel 1 Der Wirksamkeitsgrad des Kautschuks für die Decklauf fläche
des Reifens gemäß der Erfindung mit hervorragender Bremsleistung auf nasser Straße
und niedrigem Rollwiderstand wird bezüglich Schwierigkeiten bzw. Störungen während
der Herstellung und der Antizerstuckelungseigenschaft während des Fahrens definitiv
veranschaulicht durch Bezugnahme auf die Beispiele 1 bis 6 gemäß der Erfindung und
Vergleichsbeispiele 1 bis 8 der Tabelle II.
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Die Auswertung der Kautschukzusammensetzung für die Decklauffläche
wurde in folgender Weise ausgeführt. Additive außer Schwefel und ein Vulkanisierbeschleuniger
und der Ausgangskautschuk wurden unter Verwendung eines Bambury-Mischers mit 1,8
1 Inhalt geknetet, und Schwefel und der Vulkanisierbeschleuniger wurden dann unter
Verwendung einer 15,24 cm (6 inch) Rolle zugegeben.
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Das Gemisch wurde dann bei 160°C 15 Minuten lang unter Druck vulkanisiert
und dem Eigenschafstest unterzogen, der gemäß JIS K6301 (Japanese zIndustrial7 Standard)
außer der Temperaturbedingung ausgeführt wurde. Der Zugtest wurde in einem thermostatischen
Ofen ausgeführt, der nach Vorheizen der Testprobe bei der Temperatur 50 Minuten
lang auf eine vorbestimmte Temperatur von + 1 0C gesteuert wurde. Der Lüpke-Rückprall
wurde in einer thermostatischen Kammer gemessen, die auf 250C + 1 0C eingesteuert
war, nachdem die Testprobe 50 Minuten lang in einem thermostatischen Ofen vorgeheizt
werden war, der auf eine vorbestimmte Temperatur auf # 1°C gesteuert war.
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Bei einigen experimentellen Beispielen wurden Gürtelreifen mit einer
Größe von 165SR13 mit derselben Spezifikation außer dem Decklaufflächenkautschuk
hergestellt,wobei die Decklaufflächenkautschukzusammensetzung durch einen Bambury-Mischer
mit einer Kapazität von 230 1 geknetet und gemischt wurde, und zwar gemäß dem Verfahren,
welches gewöhnlich in der Reifenherstellerindustrie benutzt wird. Die dem Test unterworfenen
Stahlgürtelreifen hatten einen solchen Aufbau, bei welchem die Unterprotektorachicht
mit einem Lüpke-Rückprall von 70% bei 700C so zwischen der Decklauffläche und der
Protektorschicht angeordnet war, daß die Oberfläche der Protektorschicht auf der
Decklaufflächenseite perfekt bedeckt war. Diese Unterprotektorschicht war eine 1
mm dicke Kautschukschicht, bestehend aus 2,5 Gew.-Teilen Schwefel und 0,8 Gew.-Teilen
an N-oxydiäthylen-2-benzothiazolsulfenamid als der Vulkanisierbeschleuniger pro
100 Gew.-Teilen an Ausgangskautschukkomponenten, bestehend aus Naturkautschuk und
Nipol BR 1220.
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Das Reifenverhalten wurde bezüglich des Kautschukblockbruches der
Decklauffläche gemessen, wenn jeder Reifen auf einer zweiteiligen Form vulkanisiert
wurde, ferner im Hinblick auf Vorhandensein oder Fehlen von Zerstückeln der Decklauffläche,
wenn der Reifen auf einer Asphaltstraßenoberfläche gedreht wurde, im Hinblick auf
den Fehler- bzw. Störungsgrad, den Rollwiderstand auf einer Innentrommel und dem
Anhalteabstand, wenn eine Vierradbremse auf die Asphaltstraßenoberfläche aufgebracht
wurde.
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Der Rollwiderstand in Tabelle II ist ausgedrückt als Indices
der
Werte, die man durch einfaches Mitteln der Rollwiderstandswerte bei 40, 60, 80 und
100 km/Stunde beziiqlich des Wertes des Vercjieichsbeispieles 1, welcher 100 ist,
erhält.
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Die Bremsleistung auf nasser Straße ist ein Index des Bremsanhalteabstandes
(Bremsweg) bei der Anfangs geschwindigkeit von 60 km/Stunde bezüglich des Wertes
des Vergleichsbeispieles, der 100 ist.
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Tabelle 2
| Experimentelles Beispiel Comp.1 Inv.1 Comp.2 Inv.2 Inv.3 Inv.4
Comp.3 Comp.4 Inv.5 Inv.6 Comp.5 Comp.6 Comp.7 Comp.8 |
| 80 % V#BR 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 |
| NR 50 50 50 50 50 50 50 25 30 |
| IR 25 |
| SBR 70 50 50 |
| BR 30 20 50 50 |
| Zink-oxid 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 |
| Stearinsäure 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 |
| Antioxidationsmittel7) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 |
| Ruß (No 339) 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 |
| Aromatisches Öl 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 |
| Vilkanisierbeschleuniger3) 1 1.2 1.7 1.1 1.2 1.7 0.9 1.2 1.2
1.7 1.7 1.2 1.7 1.2 1.7 |
| 2 0.8 |
| 8 0.6 |
| Schwefel 1.8 1.0 1.0 1.0 1.4 1.4 1.8 2.2 1.4 1.0 1.8 1.0 1.8
1.0 |
Tabelle 2
| Experimentelles Beispiel Comp.1 Inv.1 Comp.2 Inv.2 Inv.3 Inv.4
Comp.3 Comp.4 Inv.5 Inv.6 Comp.5 Comp.6 Comp.7 Comp.8 |
| 80 % V#BR 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 |
| NR 50 50 50 50 50 50 50 25 30 |
| IR 25 |
| SBR 70 50 50 |
| BR 30 20 50 50 |
| Zink-oxid 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 |
| Stearinsäure 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 |
| Antioxidationsmittel7) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 |
| Ruß (No 339) 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 |
| Aromatisches Öl 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 |
| Vilkanisierbeschleuniger3) 1 1.2 1.7 1.1 1.2 1.7 0.9 1.2 1.2
1.7 1.7 1.2 1.7 1.2 1.7 |
| 2 0.8 |
| 8 0.6 |
| Schwefel 1.8 1.0 1.0 1.0 1.4 1.4 1.8 2.2 1.4 1.0 1.8 1.0 1.8
1.0 |
Bemerkungen: 7) N- 1, 3-Dimethylbutyl-N' -phenyl-p-phenylendiamin
8) Vulkanisierbeschleuniger 1: N-Oxydiäthylen-2-benzothiazolsul fenamid, Vulkanisierbeschleuniger
2: 2,2'-Dibenzothiazyldisulfid Vulkanisierbeschleuniger 3: Tetramethylthiuramdisulfid
9) (Rollwiderstand jedes Reifens)/(Rollwiderstand des Vergleichsbeispiels 1) x 100
10) (Bremsweg des Vergleichsbeispiels 1/Bremsweg jedes Reifens) x 100 Weiterhin
bedeuten "Inv. 1" bis "Inv. 6" Beispiele 1 bis 6 gemäß der Erfindung und "Comp.1"
bis Comp. 8" Vergleich beispiele 1 bis 8.
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Auch die Symbole "L" und M für Kautschukblockbruch und Zerstückelung
bedeuten jeweils "groß" und "mittel".
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Wie in den Beispielen 1 bis 3 gemäß der Erfindung dargestellt ist,
übersteigt dann, wenn der Schwefelgehalt unter 1,6 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen
des Gemisches von V.BR und Naturkautschuk liegt, die Dehnung bei Bruch bei 1000
C 330 %, und es erfolgt weder "Blockbruch" beim Herausnehmen aus der Form noch Zerstückeln
(chipping) während des Drehens des Reifens.
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Wenn auf der anderen Seite der Schwefelgehalt 1,6 Gew.-Teile übersteigt,
wie er gewöhnlich bei Decklaufflächen benutzt wird, wie beispielsweise bei den Vergleichsbeispielen
3 und 4 angegeben ist, wird die Dehnung bei Bruch bei 1000 C kleiner als 330 %.
Dies veranschaulicht das Auftreten des "Blockbruches" und Zerstüclcelns bzw. Spanens
des Reifens. Man erkennt durch Vergleich von Beispiel 3 mit Beispiel 5 gemäß der
Erfindung, daß der passende Kautschuk des Gemisches-mit V.BR entweder Naturkautschuk
oder Polyisoprenkautschuk sein kann, und in jedem Falle kann äquivalentes Verhalten
erhalten werden. Andererseits erkennt man aus den Vergleichsbeispielen 5 bis 8,
daß beim Auswählen von Styrolbutadiencopolymerkautschuk oder Butadienkautschuk mit
bis zu 20 mol% an 1,2-Bindungseinheiten als der passende Kautschuk des Gemisches
für V.BR es unmöglich wird, mindestens 330 % Dehnung bei Bruch bei 1000 C zu erhalten,
selbst wenn der Schwefelgehalt reduziert ist. Im Gegensatz, wenn bis zu 40 Gew.-%
Naturkautschuk und/oder Polyisoprenkautschuk durch Kautschuk vom konjungierten Dientyp
ersetzt
ist, ist es möglich, mindestens 330 % Dehnung bei Bruch bei 1000 C zu erhalten,
wie man aus Beispiel 6 gemäß der Erfindung erkennen kann.
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Die Beispiele 3 und 4 veranschaulichen, daß bei Verwendunq von Verbindungen
vom Sulfenamid- oder Thiazoltyp als der Vulkanisierbeschleuniger die Dehnung bei
Bruch und der Rückprallwert als der Maßstab für den Rollwiderstand bei einem hohen
Niveau in Ausgleich gebracht werden können. Auf der anderen Seite erkennt man aus
dem Vergleich des Beispieles 1 gemäß der Erfindung mit dem Vergleichsbeispiel 2,
daß trotz der Erhöhung des Rückprallwertes (rebound value) durch den Thiuramtyp
Vulkanisierbeschleuniger nicht die Dehnung erhalten werden kan-hwelche das minimal
notwendige Niveau übersteigt.
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Aus den Beispielen 1 bis 6 gemäß der Erfindung erkennt man, daß im
Vergleich zu den Reifen unter Verwendung herkömmlicher Decklaufflächen der Reifen
gemäß der Erfindung einen niedrigen Rollwiderstand und Bremsleistung auf nasser
Straße hat, die bei einem höheren Niveau in Ausgleich gebracht bzw. im Gleichgewicht
sind.
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Wenn übrigens die Decklaufflächenschicht des Reifens in jedem Beispiel
längs der Protektorschicht geschält wurde, betrug das Rückstandsverhältnis des Stahlkabelabdeckkautschuks
der Protektorschicht
zum Kabel 100 %, und deshalb wurde die Adhäsion
zwischen dem Stahlkabel und dem Kautschuk bei einem hohen Niveau gehalten.
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Beispiel 2 Hinsichtlich des Decklaufflächenkautschuks, wie er in Beispiel
1 und 3 gemäß der Erfindung benutzt wurde und in Tabelle 2 gezeigt ist, sind die
Einflüsse, welche durch eine Unterprotektorschicht auf die Adhäsion ausgeübt wurden
zwischen dem Stahlkabel und dem Kautschuk, wenn die Unterprotektorschicht der folgenden
Zusammensetzung zwischen die Decklauffläche und die Protektorschicht eingefügt war,
die aus Stahlkabeln zusammengesetzt war, welche durch Kautschuk abgedeckt waren,
der Kautschuk zur gegenseitigen Adhäsion zustande bringt, in Tabelle 3 veranschaulicht:
Zusammensetzung: Zinkoxid .... 3 Gewichtsteile(+) Stearinsäure .... 0 2 Ruß (N 330)
.....50 nroiatisccs ül ..... 5 N-Oxydiäthylenbenzothiazol-2 -sulfenamid 0,8 Schwefel
..... 1,2, 1,8 oder 2,5 (+) Pro 100-Gew.-Teile des Ausgangskautschuks, bestehend
aus Naturkautschuk und Nipol BR1200.
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Die Dicke des Adhäsionskautschuks zum Abdecken des Stahlkabels für
das Protektormaterial betrug 0,2 mm und die Dicke der Unterprotektorschicht betrug
0,5 und 1 mm. Die Reifengröße war dieselbe wie die im Beispiel 1, d. h. 165SR13.
Die Decklauffläche des vulkanisierten Reifens wurde längs der Protektorschicht geschält,
und das Rückstandsverhältnis des Abdeckkautschuks wurde bestimmt für jedes der 10
Stahlkabel, um die Adhäsion unter Verwendung ihres Mittelwertes auszuwerten.
Tabelle
3
| Kautschukzusammen- Kautschukzusammensetzung für Rückstandsverhältnis
des Experimentelles |
| setzung für Deck- Unterprotektorschicht bedeckenden Kautschuks
auf Beispiel |
| lauffläche Schwefelgehalt Dicke dem Stahlkabel |
| (Gewichtsteile) (mm) (%) |
| Kautschukzusammenset- 1,2 0 68 Comp. Ex. 9 |
| zung des Beispiels 1 0,5 70 Comp. Ex. 10 |
| dieser Erfindung, 1,0 65 Comp. Ex. 11 |
| wie in Tabelle 2 ge- 1,8 0,5 95 Erfindung 7 |
| zeigt 1,0 98 Erfindung 8 |
| 2,5 0,5 100 Erfindung 9 |
| 1,0 100 Erfindung 1 |
| Kautschukzusammenset- 2,5 0 78 Comp. Ex. 12 |
| zung des Beispiels 3 0,5 100 Erfindung 10 |
| dieser Erfindung, 1,0 100 Erfindung 3 |
| wie in Tabelle 2 |
| gezeigt |
Wie man eindeutig aus den Vergleichsbeispielen 9 und 12 der Tabelle
3 sieht, nimmt dann, wenn die Decklauffläche die erfindungsgemäß benutzt werden
soll, in direkte Berührung mit der Protektorschicht gebracht wird, die Adhäsion
zwischen dem Stahlkabel und dem Kautschuk auf erhebliche Bereiche oder Beträge ab.
Man erkennt aus den Vergleichsbeispielen 10 und 11, daß wenn der Schwefelgehalt
der Unterprotektorschicht 1,2 Gewichts-Teile beträgt, die Wirkung der Zwischenanordnung
der Unterprotektorschicht auf die Adhäsion nicht beobach tct werden kann. Wenn auf
der anderen Seite der Schwefelgehalt der Unterprotektorschicht innerhalb des Bereichs
von 1,8 bis 2,5 Gew.-Teilen liegt, kann die Adhäsion auf einem hohen Niveau gehalten
werden, wie man aus den Beispielen 1, 3 und 7 bis 10 gemäß der Erfindung sehen kann.
Es ist somit klargestellt, daß der Aufbau, bei welchem die Unterprotektorschicht
mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm und mit mindestens 1,6 Gew.-Teilen Schwefel
pro 100 Gew.-Teilen des Ausgangskautschuks zwischen der Decklauffläche und der Protektorschicht
angeordnet ist, wirksam ist für das Aufrechterhalten der Adhäsion zwischen dem Stahlkabel
und dem Kautschuk zur Verbesserung der Sicherheit des Reifens während der Fahrt.
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