DE60200479T2

DE60200479T2 - Lauffläche bestehend aus zwei Schichten mit jeweils unterschiedlicher Konzentration an Antioxidantien

Info

Publication number: DE60200479T2
Application number: DE60200479T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Ishida
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: DE60200479D1; EP1319527A1; JP2003237316A; US20030127168A1; EP1319527B1; JP3548169B2; CN1425573A; US7082976B2; CN1217808C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gummimischung eines Laufstreifenabschnitts eines Luftreifens, die bei längerem Gebrauch weniger Gummizersetzung und eine abgeschwächte Entfärbung der Reifenoberfläche erleidet.
Beschreibung des technischen Hintergrundes
Kautschuke, wie etwa Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Polybutadienkautschuk und Nitril-Butadien-Kautschuk sind weitläufig als die Gummimischungen für Laufstreifenabschnitte und/oder Seitenwandabschnitte von Luftreifen verwendet worden. Derartige Gummimischungen für Reifen erfahren über einen Langzeitbetrieb erhebliche verformende Biegungen und sind Bedingungen hoher Temperatur und ultravioletter Strahlung ausgesetzt, so dass sie sich mit dem Alter verschlechtern und unbenutzbar werden. Diese Erscheinung wird gewöhnlich "Altern" genannt.
Das Altern von Gummimischungen schreitet aufgrund verschiedener Faktoren voran. Unter diesen gibt es äußere Faktoren, die Sauerstoff in der Luft, Oxid, Wärme, Licht, Ozon, Manganverbindungen, Strahlung, wiederholte Verformung während des Reifenbetriebes und weitere umfassen. Interne Faktoren umfassen Arten von Gummimischungen, Zustände und Grade der Vulkanisation von Kautschuk, Arten von Vulkanisiermit teln, Arten von Vulkanisationsbeschleunigern und andere. Diese Faktoren stehen miteinander in Wechselwirkung und rufen die Alterung von Kautschuk hervor.
Gummimischungen erleiden eine Alterung vorwiegend aufgrund von Sauerstoff und Ozon. Im Fall der Alterung aufgrund von Sauerstoff erzeugt Kohlenwasserstoff in einem Gummimolekül bei Anwesenheit von Sauerstoff unter dem Einfluss von Wärme oder Licht Kohlenwasserstoffradikale und Wasserstoffradikale. Das Kohlenwasserstoffradikal reagiert mit Sauerstoff, so dass Hydroperoxid erzeugt wird, das dann mit Kohlenwasserstoff in einem anderen Kautschukmolekül reagiert, so dass weitere Kohlenwasserstoffradikale erzeugt werden. Derartige Kettenreaktionen bewirken eine Zersetzung von Hauptketten der Gummimoleküle, wodurch deren physikalische Eigenschaften verschlechtert werden.
Kautschuke auf Dienbasis, wie etwa Naturkautschuk, Polyisoprenkautschuk, Butadienkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk altern durch Ozon. Ozon reagiert elektrophil mit einer Doppelbindung eines Gummimoleküls, so dass der Doppelbindungsabschnitt zerschnitten wird. Dies unterscheidet sich wesentlich von der oben beschriebenen Oxidation. Die Alterung aufgrund von Sauerstoff oder Ozon wird durch wiederholte verformende Biegung und eine erhöhte Temperatur während des Reifenbetriebes weiter gefördert.
Ein Antioxidans wird herkömmlich in eine Gummimischung hineingemischt, um eine derartige Alterung zu verhindern. Mit einem längeren Gebrauch eines Reifens wird jedoch das Antioxidans in der Gummimischung verbraucht, wenn es mit Ozon, Wärme, ultravioletter Strahlung und weiterem reagiert, und die Alterungsschutzwirkung nimmt allmählich ab. Obwohl das Antioxidans im Voraus in einer Menge hineingemischt werden kann, die größer als erforderlich ist, wird dies die Oberfläche der Gummimischung entfärben und das Aussehen verschlechtern.
Die Gummimischung härtet mit dem Fortschritt der Alterung zunehmend aus. Eine Möglichkeit, die Härte konstant zu halten, ist, der Gummimischung Öl hinzuzufügen. Im Allgemeinen neigt Öl dazu, innerhalb der Gummimischung zu wandern, und somit ist ein Verfahren zum Verhindern einer derartigen Wanderung vorgeschlagen worden, um eine gleichmäßige Härte über eine lange Zeitdauer aufrechtzuerhalten. Beispielsweise ist in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 64-30806 eine Ölsperre zwischen einem Laufstreifen und einem Gürtel eines spikelosen Reifens vorgesehen. Zumindest 30 Gew.-% eines Polymers, das in die Sperre hineingemischt ist, ist mit halogeniertem Butylkautschuk gebildet. Dieses Verfahren lindert jedoch nicht die Zersetzung durch Sauerstoff oder Ozon selbst. Es kann somit nicht die Verschlechterung der Grundeigenschaften der Gummimischung, d.h. die Zugfestigkeit oder Dehnung, das Gripverhalten im Laufstreifenabschnitt und andere, unterdrücken.
Bei manchen Beispielen wird ein Re-Vernetzungsinhibitor in einen Laufstreifenabschnitt eines Luftreifens hineingemischt, um Änderungen der physikalischen Eigenschaften zu beschränken. Beispielsweise offenbart das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 2001-30703 eine Gummimischung mit einer wasserlöslichen Faser und zumindest einer Art eines Re-Vernetzungsinhibitors, der ausgewählt ist aus Dithio-Phosphorsäure, Thiuramvulkanisationsbeschleuniger und einer Mischung aus einer 4-Methylbenzothiazolgruppe. Eine derartige Mischung des Re-Vernetzungsinhibitors allein würde jedoch lediglich die Härtung beschränken, indem Änderungen des Vernetzungszustandes verhindert werden. Sie kann keine Barrierenwirkung gegen den Einfluss der äußeren Umgebung erzielen.
Bei anderen Beispielen wird ein anorganischer Füllstoff in den Laufstreifenabschnitt hineingemischt, um die Anfangsleistung zu verbessern. Beispielsweise wird in U.S. Patent Nr. 6,035,911 ein Additiv auf Fluorbasis einer Oberflächenschicht des Laufstreifenabschnittes des Reifens hinzugefügt. Obwohl die Anfangsleistung mit diesem Verfahren verbessert werden kann, kann es eine Verschlechterung des Verhaltens nicht verhindern.
Ein noch anderes Beispiel ist in EP-A-0 885 754 gezeigt, bei der eine innenliegende Gummischicht ein Amin-Keton-Antioxidans enthält, um eine Verringerung der Beständigkeit gegenüber Biegeermüdung mit dem Laufe der Zeit zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist getätigt worden, um die oben beschriebenen Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen, und ist auf einen Luftreifen gerichtet, bei dem Gummizersetzung unterdrückt wird und die Entfärbung einer Reifenoberfläche über deren Langzeitgebrauch abgeschwächt wird, und sie ist weiter auf eine Gummimischung für einen Laufstreifenabschnitt eines Luftreifens gerichtet, mit der eine Verschlechterung des Grip-Vermögens bei seinem längeren Gebrauch beschränkt wird.
Die vorliegende Erfindung liegt in einem Luftreifen, bei dem ein Gummielement, das zumindest teilweise einen Laufstreifenabschnitt ausmacht, aus zumindest zwei Schichten aus einer äußeren Schicht auf einer Reifenoberflächenseite und einer inneren Schicht auf einer Karkassseite gebildet ist. In die äußere Schicht ist ein Antioxidans in einer Menge (X) im Bereich 0,4 – 1,5 Gew.-% der Gesamtmischung hineingemischt, und die Mischungsmenge (X) des Antioxidans in der äußeren Schicht und eine Mischungsmenge (Y) des Antioxidans in der inneren Schicht erfüllen den folgenden Ausdruck (1). Y ≥ – 0,4 X2 + 2X ....(1)
Es ist hier bevorzugt, dass das Antioxidans, das den obigen Ausdruck (1) erfüllt, in einer Menge in einem Bereich von 0,6 – 2,1 Gew.-% in die Gummimischung gemischt wird, die zumindest eine Sorte einer Kautschukkomponente umfasst.
Die äußere Schicht und die innere Schicht umfassen vorzugsweise im Wesentlichen die gleichen Kautschukkomponenten, und die gleiche Sorte von Antioxidans ist in die äußere Schicht und in die innere Schicht hineingemischt. Ferner liegt ein Verhältnis (Vo/Vi) eines Volumens (Vo) der äußeren Schicht zu einem Volumen (Vi) der inneren Schicht vorzugsweise in einem Bereich von 2/8 bis 8/2.
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine Beziehung zwischen Mischungsmengen von Antioxidantien in äußeren und inneren Schichten eines Laufstreifenabschnitts des Luftreifens.
2 ist eine Schnittansicht einer rechten Hälfte des Luftreifens.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausgestaltung des Luftreifens
Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Gummielement, das zumindest teilweise einen Laufstreifenabschnitt eines Luftreifens ausmacht, an einer äußeren Schicht auf einer Reifenoberflächenseite und einer inneren Schicht auf einer Karkassseite gebildet. Hier bedeutet der Ausdruck "zumindest ausmacht", dass das Gummielement zumindest den Laufstreifenabschnitt des Luftreifens oder einen Teil des Laufstreifenabschnitts ausmacht.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen beschrieben. In 2 ist eine rechte Hälfte eines Luftreifens im Schnitt gezeigt. Nach 2 umfasst der Luftreifen 1 eine Karkasse 4, deren Ende um einen Wulstkern 6 herumgeschlagen ist und mit diesem in Eingriff steht, eine Gürtelschicht 3, die aus zwei Verstärkungsschichten gebildet ist und in einem Reifenkronenabschnitt radial außerhalb der Karkasse 4 angeordnet ist, einen Laufstreifenabschnitt 2, der weiter außen in Bezug auf die Gürtelschicht 3 angeordnet ist, einen Seitenwandabschnitt 5, der sich von einem Ende des Laufstreifenabschnitts 2 in Richtung eines Wulstabschnittes 7 erstreckt, und einen Wulstkernreiter 8 aus Hartgummi, der sich von einer oberen Seite des Wulstkerns 6 in Richtung des Seitenwandabschnittes 5 erstreckt.
Der Laufstreifenabschnitt 2 ist in eine äußere Schicht 2A auf der Bodenkontaktseite und eine innere Schicht 2B auf der Karkassseite unterteilt.
Die äußere Schicht 2A, die direkt mit dem Straßenbelag in Kontakt steht, erfährt eine intensive wiederholte Verformung und empfängt auch direkt eine Bestrahlung mit Licht und erfährt somit eine besonders schwerwiegende Zersetzung. Infolgedessen wird an einem Grund 9 der Laufstreifenrille, die wahrscheinlich während des Betriebes eine wiederholte Biegebeanspruchung erfährt, ein Riss auftreten. Andererseits empfängt der Seitenwandabschnitt 5, der sich von dem Endabschnitt des Laufstreifens erstreckt, eine Bestrahlung mit Licht, obwohl er nicht direkt mit dem Straßenbelag in Kontakt steht. Somit sind die Eigenschaften, die für den Laufstreifenabschnitt und für den Seitenwandabschnitt erforderlich sind, grundlegend verschieden voneinander. Beispielsweise ist für den Laufstreifenabschnitt ein hohes Grip-Vermögen erforderlich, da er direkt mit dem Straßenbelag in Kontakt steht.
Auf der Grundlage des Vorstehenden ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungsmenge (X) des Antioxidans in der äußeren Schicht 2A des Laufstreifenabschnitts in einem Bereich von 0,4 – 1,6 Gew.-% der Gesamtgummimischung festgelegt ist, und die Mischungsmenge des Antioxidans den Ausdruck (1) unten erfüllt. Wenn die Mischungsmenge des Antioxidans kleiner als 0,4 Gew.-% ist, wird die Alterungsschutzwirkung unzureichend, was zu einem Auftreten eines Risses führt. Wenn die Mischungsmenge des Antioxidans 1,6 Gew.-% übersteigt, wird das Aussehen der Laufstreifenoberfläche verschlechtert. Stärker bevorzugt ist die Mischungsmenge des Antioxidans in der äußeren Schicht in einem Bereich von 0,6 – 1,3 Gew.-% festgelegt.
Wenn die Mischungsmengen des Antioxidans in der inneren Schicht und in der äußeren Schicht den Ausdruck Y≥ – 0,4 X2 + 2X ....(1) erfüllen, wandert das Antioxidans über eine lange andauernde Nutzung des Reifens allmählich von der inneren Schicht zu der äußeren Schicht, so dass die Alterungsschutzwirkung aufrechterhalten werden kann. Zusätzlich können der Widerstand gegenüber den Einflüssen von Kompression, Längung und Reibung während des Betriebes sowie innerer Wärmeerzeugung über eine lange Zeitdauer sichergestellt werden, so dass das anfängliche Gripverhalten aufrechterhalten werden kann.
Die durch den obigen Ausdruck (1) angegebene Relation ist in 1 veranschaulicht. Es ist bevorzugt, dass die Mischungsmengen des Antioxidans in den äußeren und inneren Schichten in einem durch den Ausdruck (1) definierten Bereich in 1 eingestellt sind. Wenn Y < –0,4 X² + 2X, ist die Wirkung des Antioxidans nicht über eine lange Zeitdauer zu erwarten. Wenn Y einfach größer als X ist, d.h. Y > X, kann die gewünschte Leistung des Laufstreifengummis, insbesondere das anfängliche Grip-Vermögen, nicht über eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden.
Hier ist die Mischungsmenge (Y) des Antioxidans in der inneren Schicht derart festgelegt, dass sie 2,5 Gew.-% der Gesamtmischung nicht übersteigt, und stärker bevorzugt nicht größer ist als 2,1 Gew.-%. Wenn die Mischungsmenge des Antioxidans zu hoch ist, wird das Aussehen über einen Langzeitbetrieb verschlechtert, und die Anhaftung an der Karkassschicht und der Gürtelschicht neben der inneren Schicht wird in unerwünschter Weise verschlechtert.
Wenn darüber hinaus die äußere Schicht und die innere Schicht Gummimischungen aufweisen, die sich voneinander sehr stark unterscheiden, werden sie eine unterschiedliche Lösungsfähigkeit gegenüber dem Antioxidans aufweisen, was die Wanderungsgeschwindigkeit nachteilig beein flussen wird. Dementsprechend sind die äußere Schicht und die innere Schicht im Wesentlichen aus der gleichen Gummimischung gebildet, die im Wesentlichen die gleichen Kautschukkomponenten umfasst, die im Wesentlichen im gleichen Verhältnis gemischt sind. Hier bedeutet "im Wesentlichen aus der gleichen" Gummimischung, dass im Fall einer Gummimischung, von der angenommen wird, dass sie eine Sorte einer darin enthaltenen Kautschukkomponente aufweist, sie zusätzlich eine weitere Sorte einer Kautschukkomponente mit nicht mehr als 25 Gew.-% umfassen kann. In dem Fall einer Gummimischung mit zwei oder mehr Sorten von darin enthaltenen Kautschukkomponenten bedeutet dies, dass ein Unterschied zwischen dem Mischungsverhältnis der Kautschukkomponente in der Gummimischung, die für die äußere Schicht verwendet wird, und der in der Gummimischung, die für die innere Schicht verwendet wird, nicht größer als 25 % ist.
Darüber hinaus wird vorzugsweise das gleiche Antioxidans in die äußere Schicht und die innere Schicht hineingemischt, da unterschiedliche Sorten von Antioxidantien unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten in Gummimischungen aufweisen können.
Als nächstes liegt das Verhältnis (Vo/Vi) des Volumens (Vo) der äußeren Schicht zu dem Volumen (Vi) der inneren Schicht vorzugsweise in einem Bereich von 2/8 bis 8/2, und stärker bevorzugt in einem Bereich von 3/7 bis 7/3. Wenn das Volumenverhältnis kleiner als 2/8 ist, wird die äußere Schicht zu dünn werden. In einem solchen Fall ist die anfängliche Alterungsschutzeigenschaft (Rissschutzeigenschaft) mangelhaft und das GripVermögen wird über das Alter beträchtlich verschlechtert. Wenn andererseits das Volumenverhältnis 8/2 übersteigt, ist die Wanderungswirkung des Antioxidans aus der inneren Schicht gering, so dass eine Langzeit-Alterungsschutzeigenschaft (Rissschutzeigenschaft) und das Grip- Vermögen beide verschlechtert werden. Wenn die Mischungsmenge des Antioxidans in der äußeren Schicht erhöht ist, um die anfängliche Alterungsschutzeigenschaft (Rissschutzeigenschaft) zu erhöhen, wenn das Volumenverhältnis z. B. 1/9 oder 9/1 beträgt, wird das Aussehen verschlechtert.
In der äußeren Schicht des Gummielements des Laufstreifenabschnitts sind Rillen ausgebildet, so dass die äußere Schicht am Grund jeder Rille unvermeidbar dünn ist. Es ist bevorzugt, dass die äußere Schicht am Rillengrund eine Dicke von mindestens 0,5 mm aufweist, um zu verhindern, dass die innere Schicht am Rillengrund freigelegt wird.
Besondere Beispiele von Antioxidantien
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Antioxidantien sind beim Verhindern einer Alterung wirksam, welche auf die Wirkung von Sauerstoff oder Ozon und einer verformenden Biegung zurückzuführen ist, und ist in der Lage, eine Verschlechterung des Grip-Vermögens des Laufstreifenabschnittes zu verhindern, so dass sie in dem breitesten Zusammenhang auszulegen ist. Besondere Beispiele der Antioxidantien umfassen: Aldol-α-naphthylamin, Phenyl-β-naphthylamin, Phenyl-α-naphthylamin, octyliertes Diphenylamin, Acetondiphenylamin-Reaktand, 1,2-Dihydro-2,2,4-trimethylchinolin, 6-Ethoxy-1,2-dihydro-2,2,4-trimethylchinolin, N,N-Diphenyl-p-phenylendiamin, N,N-di-β-Naphthyl-p-phenylendiamin, Phenylcyclohexyl-p-phenylendiamin, Phenyl-isopropyl-p-phenylendiamin, N-Phenyl-N'-(1-methylheptyl)-p-phenylendiamin, N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin, N-N'-Di-(1,4-dimethylbenzyl)-p-phenylendiamin, Diallyl-p-phenylendiamin, styroliertes Phenol, 2,6-Di-t-butyl-p-cresol, 2,5-Di-t-butylhydrochinon, 2,5-Di-t-amylhydrochinon, 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-Methylen-bis-(4-ethyl-6-t- butylphenol), 4,4'-Thio-bis(6-t-butyl-m-cresol), 4,4'-Butyl-bis-(6-t-butyl-m-cresol), Thioharnstoffderivat, Nickelsalz von Dibutyldithiocarbaminsäure, 2-Mercapto-benzimidazol und alkyliertes Allylphosphit.
Kautschukkomponente
Als die Kautschukkomponente zur Verwendung im Laufstreifenabschnitt des Luftreifens der vorliegenden Erfindung werden eine oder mehrere Sorten von Naturkautschuk (NR) und synthetischem Kautschuk angewandt. Beispiele des synthetischen Kautschuks umfassen: Polyisoprenkautschuk (IR), Polybutadienkautschuk (BR), Polychloroprenkautschuk (CR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren-Isobutylen-Kautschuk (IIR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (IPDM), abgewandelte Kautschuke davon und Mischungen derselben. Diese Kautschukkomponenten werden gemäß der für das Gummielement, d.h. dem Laufstreifenabschnitt des Reifens, erforderlichen physikalischen Eigenschaften, geeignet eingestellt. Für den Laufstreifenabschnitt werden geeigneterweise Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk und Polybutadienkautschuk verwendet. Es ist bevorzugt, dass das Antioxidans, das den obigen Ausdruck (1) erfüllt, in die Gummimischung hineingemischt wird, die zumindest eine derartige Kautschukkomponente in einer Menge in einem Bereich von 0,4 – 2,5 Gew.-%, und stärker bevorzugt in einem Bereich von 0,6 – 2,1 Gew.-% umfasst. Wenn sie geringer als 0,4 Gew.-% ist, kann durch die Alterungsschutzwirkung kein Riss verhindert werden oder das Grip-Vermögen kann nicht aufrechterhalten werden. Wenn sie 2,5 Gew.-% übersteigt, wird das Aussehen verschlechtert.
Weitere Inhaltsstoffe
In der Gummimischung des Laufstreifenabschnitts des Luftreifens der vorliegenden Erfindung ist Ruß mit 10 – 200 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente hineingemischt. Hier können SAF, ISAF, ISAF-LS, ISAF-HS, HAF, HAF-LS, HAF-HS, FEF, GPF, CF und andere als der Ruß verwendet werden.
Alternativ kann Weißruß anstelle oder zusätzlich zu dem Ruß in die Gummimischung hineingemischt werden. Es kann Weißruß in verschiedenen Produktqualitäten, wie etwa Carplex, Nipsil, Tokusil oder Silnex, angewandt werden. Der Weißruß wird normalerweise in einer Menge von nicht mehr als 50 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente hineingemischt.
Weitere übliche Inhaltsstoffe, die Plastizierer, Stabilisatoren, Ultraviolettabsorber, Antistatika, Vernetzungsmittel und Vulkanisationsbeschleuniger umfassen, können wahlweise in einer vorgeschriebenen Menge gemäß den für das Gummielement des Laufstreifenabschnitts des Luftreifens erforderlichen Eigenschaften hineingemischt werden.
Beispiele
Beispiele 1 – 10, Vergleichsbeispiele 1 – 6
Es wurden versuchsweise Personenwagenreifen (TL195/65R15 91H) jeweils mit dem in 2 gezeigten Grundaufbau und einem aus zwei Schichten gebildeten Laufstreifenabschnitt hergestellt. Die Inhaltsstoffe in den äußeren Schichten und in den inneren Schichten des Laufstreifenab schnitts sind jeweils in Tabelle 1 bzw. Tabelle 2 gezeigt, wobei die Mischungsmengen in Gewichtsteilen angegeben sind.
Die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Inhaltsstoffe sind wie folgt.

SBR 1502: Nipol 1502, von Zeon Corporation hergestellt,
SBR 1712: Sumitomo-SBR 1712, von Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt,
BR 1220: Nipol BR 1220, von Zeon Corporation hergestellt,
Antioxidans 6C: Antigene 6C, von Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt,
Beschleuniger CZ: Nocceler CZ, von Ouchishinko Chemical Industrial CO., Ltd. hergestellt.

Die versuchsweise hergestellten Reifen wurden wie folgt bewertet.
Rissschutzeigenschaft
Nach einem Reifenbetrieb in der Ozonatmosphäre wurde ein Zustand des Auftretens von Rissen am Grund der Laufstreifenrille mit einer Skala von 1 bis 5 bewertet. Die Testbedingungen waren wie folgt.

Reifenfelge: 6J × 15
Reifeninnendruck: 190 kPa
Reifenlast: 7130 N
Laufgeschwindigkeit: 80 km/h
Ozonkonzentration: 100 pphm
Ozonströmungsrate: 500 l/h

Das Bewertungsergebnis der Rissschutzeigenschaft, das durch Testen des Reifens unmittelbar nach der Herstellung erhalten wurde, ist als "anfänglich" gezeigt. Das Bewertungsergebnis, das durch Testen des Reifens erhalten wurde, nachdem er sechs Monate in einem Lagerhaus gelagert worden war, ist als "gealtert" gezeigt. Bei dieser Leistungsbewertung zeigen 5 Punkte einen Zustand, in dem es keinen Riss gibt. 4 Punkte zeigen einen Zustand, in dem es winzige Risse gibt. 3 Punkte zeigen einen Zustand, in dem es eine geringe Anzahl von kleinen Rissen gibt. 2 Punkte zeigen einen Zustand, in dem die Größe und Anzahl von Rissen mäßig sind. 1 Punkt zeigt einen Zustand, in dem es eine große Anzahl von großen Rissen gibt. Tabelle 3 zeigt die Bewertungsergebnisse von Beispielen, und Tabelle 4 zeigt die Bewertungsergebnisse von Vergleichsbeispielen. In den Tabellen 3 und 4 beträgt das Volumenverhältnis Vo/Vi 5/5.
Bewertung des Aussehens
Jeder Reifen wurde der Außenumgebung ausgesetzt, und der Grad der Entfärbung seiner Reifenoberfläche durch mit einer Skala von 1 bis 5 bewertet. 5 Punkte geben den geringsten Grad einer Entfärbung an. 1 Punkt gibt den größten Grad einer Entfärbung an.
Bewertung des Grip-Vermögens
Die Reifen, die in Zusammensetzungen, wie sie in den Tabellen 3 und 4 gezeigt sind, als Beispiele bzw. Vergleichsbeispiele hergestellt worden waren, wurden ein Jahr in einem Lagerhaus gelagert und dann auf Autos aufgezogen und Bremstests unterzogen. Die Ergebnisse sind in den entsprechenden Tabellen gezeigt. Es wurde die WET-Bremsleistung mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h bewertet. Jedes Ergebnis ist als ein Index gezeigt, der das Bremsvermögen des Reifens ein Jahr nach seiner Herstellung darstellt, wobei dessen Vermögen unmittelbar nach der Herstellung auf 100 als Referenzwert festgelegt ist. Die kleineren Zahlenwerte geben das stärker verschlechterte Grip-Vermögen an.
Komplexer Elastizitätsmodul E* (nach dem Lauf)
Es wurden Reifen mit den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Zusammensetzungen als Beispiele bzw. Vergleichsbeispiele gefertigt und auf Autos aufgezogen. Nach einem Lauf von 70.000 km wurde Laufstreifengummi von 40 mm × 40 mm × 0,5 mm von den jeweiligen Reifen entnommen, und der komplexe Elastizitätsmodul E* (MPa) wurde gemessen. Hier wird der komplexe Elastizitätsmodul E* als E* = E' + iE" ausgedrückt, wobei E' den dynamischen Elastizitätsmodul darstellt und E" einen Elastizitätsverlustmodul darstellt. In Tabellen 3 und 4 gezeigte Zahlenwerte sind Indizes, die jeweils eine Änderungsrate (%) im Modul E* des jeweiligen Reifens ein Jahr nach der Herstellung in Bezug auf den Modul E* unmittelbar nach seiner Herstellung darstellen. Die Messbedingungen waren wie folgt.

Testfrequenz: 10 Hz
Amplitude: 2 %
Temperatur: 60°C

Die Beispiele 1 und 4 – 9 zeigen den Fall, bei dem die äußere Schicht und die innere Schicht die gleichen Kautschukinhaltsstoffe aufweisen und die Mischungsmenge eines Antioxidans in der äußeren Schicht kleiner ist als die in der inneren Schicht. Beispiel 2 zeigt den Fall, bei dem die äußere Schicht mit SBR/BR gemischt ist und die innere Schicht mit SBR gemischt ist und die Mischungsmengen des Antioxidans in der äußeren Schicht und der inneren Schicht den obigen Ausdruck (1) erfüllen. Beispiel 3 zeigt den Fall, bei dem die äußere Schicht mit NR/SBR/BR gemischt ist und die innere Schicht mit SBR gemischt ist und die Mischungsmenge des Antioxidans in der äußeren Schicht kleiner ist als die in der inneren Schicht. Die Beispiele 1 – 9 sind sowohl in der Rissschutzeigenschaft als auch im Aussehen besser. Beispiel 10 ist im Aussehen geringfügig mangelhaft, da die Mischungsmenge des Antioxidans in der inneren Schicht 2,3 Gew.-% übersteigt. Bei den Beispielen 1 und 6 – 9 hat sich das Grip-Vermögen in einem Jahr kaum verändert, und jedes zeigt einen günstigen komplexen Elastizitätsmodul E*.
Vergleichsbeispiel 1 zeigt keine Verbesserung der Rissschutzeigenschaft, da die Mischungsmengen des Antioxidans in der äußeren Schicht und der inneren Schicht gleich sind. Vergleichsbeispiele 2 und 3 sind in der Rissschutzeigenschaft minderwertig, da die Mischungsmenge des Antioxidans in der äußeren Schicht kleiner als 0,4 Gew.-% ist. Die Vergleichsbeispiele 1 – 3 sind mit einem hohen dynamischen Elastizitätsmodul E' gehärtet, so dass das Grip-Vermögen verschlechtert ist. Vergleichsbeispiel 4 weist ein ziemlich mangelhaftes Aussehen auf, obwohl es eine gute Rissschutzeigenschaft zeigt, da die Mischungsmenge des Antioxidans in der äußeren Schicht 1,6 Gew.-% übersteigt. Die Vergleichsbeispiele 5 und 6 zeigen jeweils den Fall außerhalb des Bereiches des obigen Ausdruckes (1), d.h. den Fall innerhalb des Bereiches Y > X und Y < –0,4 X² + 2X. Die Vergleichsbeispiele 5 und 6 sind in der gealterten Rissschutzeigenschaft mangelhaft, da die Wanderungsgeschwindigkeit von der inneren Schicht zu der äußeren Schicht unzureichend ist. Im Vergleichsbeispiel 5 ist wieder das Grip-Vermögen mit einem hohen komplexen Elastizitätsmodul E* verschlechtert.
Beispiele 11 – 17 (Einfluss des Volumenverhältnisses)
Es wurden die Rissschutzleistung und das Aussehen auf die gleiche oben beschriebene Weise bewertet, während das Verhältnis zwischen dem Volumen (Vo) der äußeren Schicht und des Volumens (Vi) der inneren Schicht in dem Laufstreifenabschnitt verändert wurden. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.
Aus Tabelle 5 ist zu finden, dass die Rissschutzeigenschaft und das Aussehen am besten sind, wenn das Verhältnis (Vo/Vi) zwischen dem Volumen (Vo) der äußeren Schicht und dem Volumen (Vi) der inneren Schicht im Bereich von 3/7 bis 7/3 liegt.
Wie es oben beschrieben ist, weist der Luftreifen der vorliegenden Erfindung zumindest einen Laufstreifenabschnitt auf, der aus einer äußeren Schicht und einer inneren Schicht gebildet ist, und wobei die Mischungsmengen des Antioxidans in den äußeren und inneren Schichten den Ausdruck (1) Y ≥ –0,4 X² + 2X erfüllen. Somit werden gleichzeitig eine Rissschutzeigenschaft und ein gutes Aussehen erzielt. Er zeigt auch ein günstiges Grip-Vermögen und einen günstigen komplexen Elastizitätsmodul E*, die für den Laufstreifenabschnitt erforderlich sind, und er ändert sich mit dem Alter kaum. Dementsprechend wird ein Laufstreifenabschnitt eines Reifens erhalten, der eine hohe Leistung zeigt.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist einzusehen, dass dies lediglich zu Darstellungszwecken und allein beispielhaft vorgenommen wurde und nicht als einschränkend angesehen werden soll, wobei die vorliegende Erfindung allein durch den Wortlaut der beigefügten Ansprüche eingeschränkt ist.

Claims

Luftreifen (1) mit einem Gummielement, das zumindest teilweise einen Laufstreifenabschnitt (2) bildet, wobei das Gummielement aus zumindest zwei Schichten aus einer äußeren Schicht (2A) auf einer Reifenoberflächenseite und einer inneren Schicht (2B) auf einer Karkassseite gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischungsmenge (X) eines Antioxidans in der äußeren Schicht (2A) im Bereich von 0,4–1,6 Gewichts-% einer Gesamtzusammensetzung liegt, und die Mischungsmenge (X) des Antioxidans in der äußeren Schicht (2A) und eine Mischungsmenge (Y) des Antioxidans in der inneren Schicht (2B) den folgenden Ausdruck (1) erfüllen Y≥ –0,4 X2 + 2X ...(1).
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei im Laufstreifenabschnitt (2) das Antioxidans, das den Ausdruck (1) erfüllt, in einer Menge in einem Bereich von 0,4–2,5 Gewichts-% in eine Gummimischung gemischt ist, die zumindest eine Sorte einer Kautschukkomponente umfasst.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die äußere Schicht (2A) und die innere Schicht (2B) im Wesentlichen die gleichen Kautschukkomponenten umfassen.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gleiche Sorte eines Antioxidans in die äußere Schicht (2A) und die innere Schicht (2B) gemischt ist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1–4, wobei ein Verhältnis (Vo/Vi) eines Volumens (Vo) der äußeren Schicht (2A) zu einem Volumen (Vi) der inneren Schicht (2B) im Bereich von 2/8 bis 8/2 liegt.