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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen und insbesondere
einen Luftreifen, welcher auf vereisten und verschneiten Straßen eingesetzt
wird.
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Zur
Verwendung auf vereister und verschneiter Straße sind Spike-Reifen eingesetzt
worden oder Ketten auf Reifen montiert worden. Weil daraus ein Umweltproblem
aufgrund von Stäuben
resultierte, sind als Reifen für
eine vereiste und verschneite Straße anstelle von Spike-Reifen
und Ketten Winterreifen entwickelt worden.
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Winterreifen
sind auf vereister und verschneiter Straße rutschig, weil ihr Reibungskoeffizient
signifikant geringer als der von normalen Straßen ist, und es sind verschiedene
Versuche unternommen worden, um Winterreifen im Hinblick auf das
Material und die Ausgestaltung zu verbessern, weil Winterreifen
verglichen mit Spike-Reifen bezüglich
der Reibung auf vereister und verschneiter Straße unzureichend sind.
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Um
die Reibung von Winterreifen auf vereister und verschneiter Straße zu verbessern,
sind unterschiedliche Verfahren angewendet worden, beispielsweise
ein Verfahren des Vorsehens eines pulverförmigen Gummis mit einem geringen
Ausmaß an
Härte,
welcher bei niedriger Temperatur eine exzellente Eigenschaft aufzeigt
(d. h. bezüglich
der Niedrigtemperaturleistung exzellent ist), ein Verfahren des
Vorsehens eines anorganischen Füllstoffs
mit einem Kratzeffekt gegenüber
Eis sowie ein Verfahren der Verringerung der Härte eines Gummis durch Vorsehen
einer großen
Menge von Erweichungsmittel, wie beispielsweise einem Öl. Allerdings weisen
diese Verfahren beim Erreichen einer Kompatibilität von Reibung
und Abrasionsbeständigkeit
Schwierigkeiten auf, weil sich die Reibung und die Abrasionsbeständigkeit
von Reifen auf vereister und verschneiter Straße in einer Kompromissbeziehung
befinden.
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Die
ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2000-129,038 offenbart Winterreifen, welche eine Kautschukzusammensetzung
enthalten, welche Silica aufweisenden Ruß sowie einen partikelverarbeitenden
Gegenstand für
die Lauffläche
enthält;
allerdings waren die Winterreifen bezüglich ihrer Kompatibilität von Reibung
und Abrasionsbeständigkeit
unzureichend.
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In
der
EP 0 673 792 A1 wird
ein Luftreifen offenbart, bei dem eine geschäumte Gummischicht mit geschlossenen
Zellen an der Oberfläche
der Reifenlauffläche
vorgesehen ist, wobei die geschäumte
Gummischicht geschlossene Zellen aufweist, und, wobei der Festphasengummianteil
der geschäumten
Gummischicht eine Gummizusammensetzung enthält, welche einen Kautschuk
vom Dien-Typ und zwischen 10 und 80 Gewichtsteilen Silica bezogen
auf 100 Gewichtsteile des Kautschuks vom Dien-Typ enthält.
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In
der
US 5,351,734 wird
ein Luftreifen beschrieben, welcher ein Laufflächenteilstück aufweist, das als wenigstens
ein Teilstück
seiner Außenfläche einen
geschäumten
Gummi enthält,
welcher aus einer Gummizusammensetzung gebildet ist, welche im Wesentlichen
aus wenigstens einer Kautschukkomponente mit einem Glasübergangspunkt
von nicht höher
als –60°C besteht.
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In
der
EP 1 384 600 A2 und
in der
EP 1 297 973
A1 wird eine Kautschukzusammensetzung offenbart, welche,
bezogen auf 100 Gewichtsteile Dienkautschuk, Fasern mit einem durchschnittlichen
Faserdurchmesser von 10 bis 100 μm
und mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 0,01 bis 4 mm sowie
1 bis 10 Gewichtsteile Partikel mit einer Moh's Härte
von wenigstens 5 sowie mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von maximal
500 μm enthält.
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In
der
EP 1 026 010 A2 wird
eine Kautschukzusammensetzung offenbart, welche Naturkautschuk, Ruß und Silica
enthält.
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In
der
EP 0 881 255 A2 wird
eine Kautschukzusammensetzung offenbart, welche einen Kautschuk
auf Dienbasis, der wenigstens 15 Gew.-% eines Polybutadienkautschuks,
10 bis 80 Gewichtsteile Silica und ein Silankuplungsmittel enthält, enthält.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Luftreifens, bei dem die Reibung und die Abrasionsbeständigkeit
auf vereister und verschneiter Straße kompatibel sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einem Teilstück einer
Lauffläche
enthaltend eine Gummizusammensetzung, welche maximal 1 Gewichtsteil
eines Vulkanisierungsmittels und weniger als 5 Gewichtsteile Silica
sowie Ruß mit
einer Iodadsorption von wenigstens 100 g/kg und mit einer 24M4-Dibutylphathalat Ölabsorption
von wenigstens 90 ml/100 g bezogen auf 100 Gewichtsteile eines wenigstens
50 Gew.-% eines Polybutadienkautschuks mit wenigstens 95% cis-1,4-Bindungen
enthaltenen Dienkautschuks enthält, wobei
die Gesamtmenge des Silicas und des Rußes zwischen 30 und 40 Gewichtsteile
beträgt,
und, wobei die Härte
der Gummizusammensetzung bei 0°C
35 bis 47 beträgt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch das Zusammensetzen einer Lauffläche aus
einer Gummizusammensetzung, welche einen be stimmten Polybutadienkautschuk,
einen bestimmten Ruß und
Silica sowie maximal 1 Gewichtsteil eines Vulkanisierungsmittels
enthält,
ein Luftreifen erhalten werden, bei dem die Reibung und die Verschleißbeständigkeit
auf vereister und verschneiter Straße kompatibel sind und dessen
Härte verringert
ist.
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Der
Luftreifen gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Lauffläche
mit einem Teilstück
auf.
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Das
Teilstück
der Lauffläche
kann eine einschichtige Struktur oder eine Zweischichtstruktur,
welche aus einer Protektorenlauffläche und aus einer Basislauffläche zusammengesetzt
ist, sein. Der Luftreifen gemäß der vorliegenden
Erfindung ist vorzugsweise eine Zweischichtstruktur, weil diese
aufgrund einer extrem niedrigen Härte bei 0°C von 35 bis 47 bezüglich der
Steuerbarkeit, wie beispielsweise der Handhabung, vorteilhaft ist.
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Das
Teilstück
der Lauffläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
eine Gummizusammensetzung, welche einen Dienkautschuk und einen
Füllstoff
enthält.
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Der
Dienkautschuk enthält
Polybutadien (hoch cis-BR), welcher viele cis-1,4-Bindungen enthält.
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Die
Menge an cis-1,4-Bindungen in hoch cis-BR beträgt wenigstens 95% und vorzugsweise
wenigstens 96%. Wenn die Menge an cis-1,4-Bindungen weniger als 95% beträgt, sind
die Eigenschaften bei niedriger Temperatur und die Abrasionsbeständigkeit
unterlegen. Hoch cis-BR ist bezüglich
seiner Eigenschaft bei niedriger Temperatur und bezüglich der
Abrasionsbeständigkeit
exzellent.
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Die
Menge an cis-1,4-Bindungen in dem Dienkautschuk beträgt wenigstens
50 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 60 Gew.-%. Wenn die Menge
weniger als 50 Gew.-% beträgt,
können
die Eigenschaftseffekte bei niedriger Temperatur und Abrasionsbeständigkeit
nicht ausreichend erhalten werden.
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Als
Dienkautschuk kann ein Naturkautschuk (NR), ein Polbutadienkautschuk
enthaltend weniger als 95% 1,4-Bindungen (niedrig cis-BR), Isopren
(IR), ein Styrolbutadienkautschuk sowie ein Acrylnitrilbutadienkautschuk
(NBR) anders als hoch cis-BR eingesetzt werden.
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Die
vorgenannte Gummizusammensetzung enthält einen Füllstoff, welcher Silica und
Ruß enthält.
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Bezüglich des
Silicas besteht keine besondere Beschränkung und durch ein Nassverfahren
(nasses Silica) oder durch ein Trockenverfahren (trockenes Silica)
hergestelltes Silica kann eingesetzt werden.
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Die
Menge an Silica in der vorgenannten Gummizusammensetzung beträgt weniger
als 5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile Dienkautschuk.
Wenn die Menge an Silica mehr als 5 Gewichtsteile beträgt, ist
die Verarbeitbarkeit verschlechtert und wird die Abrasionsbeständigkeit
gering.
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Die
Iodadsorptionsmenge des Ruß beträgt wenigstens
100 g/kg. Wenn die Iodadsorptionsmenge weniger als 100 g/kg beträgt, wird
die Abrasionsbeständigkeit
gering.
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Die
24M4-Dibutylphthalat Ölabsorption
des Ruß beträgt wenigstens
90 ml/100 g. Wenn die 24M4-DBP-Ölabsorption
weniger als 90 ml/100 g beträgt,
wird die Abrasionsbeständigkeit
gering. Die 24M4-DBP-Ölabsorption
bedeutet hier die Ölabsorption
von Dibutylphthalat gemäß der JIS
K6217-4, welche unter einem Zustand, bei dem ein Arbeitsvorgang
des Druckbeaufschlagens von Ruß für 1 Sekunde
mit 165 MPa viermal wiederholt wird, gemessen wird.
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Die
Menge des zuvor genannten Rußes
in der Gummizusammensetzung beträgt
vorzugsweise wenigstens 25 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile
Dienkautschuk und besonders bevorzugt wenigstens 30 Gewichtsteile.
Wenn die Menge an Ruß weniger
als 25 Gewichtsteile beträgt,
ist die Verstärkungsfähigkeit des
Kautschuks unzureichend und wird die Verschleißbeständigkeit gering. Die Menge
des Rußes
beträgt
vorzugsweise maximal 40 Gewichtsteile. Wenn die Menge an Ruß mehr als
40 Gewichtsteile beträgt,
wird die Abrasionsbeständigkeit
gering, weil der Gummi hart wird und die Haftung des Gummis bei
einer Ungleichmäßigkeit
der Oberfläche
einer vereisten und verschneiten Straße gering wird.
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Die
Gesamtmenge an Ruß und
Silica beträgt
in der vorgenannten Gummizusammensetzung wenigstens 30 Gewichtsteile
bezogen auf 100 Gewichtsteile Dienkautschuk. Wenn die Menge weniger
als 30 Gewichtsteile beträgt,
wird die Abrasionsbeständigkeit
gering. Die Gesamtmenge beträgt
maximal 40 Gewichtsteile. Wenn die Gesamtmenge mehr als 40 Gewichtsteile
beträgt,
nimmt die Reibungseigenschaft ab, weil der Gummi hart wird, und
die Haftung des Gummis bei einer Unebenheit der Oberfläche einer
vereisten und verschneiten Straße
gering wird. Durch Spezifizieren der Menge an Ruß, welcher bezüglich der
Abrasionsbeständigkeit
exzellent ist, und an Silica kann ein Luftreifen mit einer exzellenten
Abrasionsbeständigkeit
erhalten werden, selbst wenn die Härte gering ist.
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Abgesehen
von Ruß und
Silica können
Ton, Aluminiumoxid, Talk, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumhydroxid
und Whisker als der vorgenannte Füllstoff enthalten sein.
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Zu
der vorgenannten Gummizusammensetzung können ein Silankupplungsmittel
sowie Silica eingemischt werden.
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Zu
der vorgenannten Gummizusammensetzung kann abgesehen von dem Dienkautschuk,
einem Füllstoff
und einem Silankupplungsmittel ein Erweichungsmittel, wie beispielsweise
ein Öl,
ein Vulkanisierungsmittel, wie beispielsweise Schwefel, ein Antioxidationsmittel,
ein Wachs, Stearinsäure,
Zinkoxid sowie eine Vulkanisierungsbeschleuniger eingemischt werden.
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Als
Erweichungsmittel werden die herkömmlichen, wie beispielsweise
ein Prozessöl,
eingesetzt und diese können
alleine oder in Mischung von zwei oder mehreren hiervon eingesetzt
werden.
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Als
Vulkanisierungsmittel werden die herkömmlichen, wie beispielsweise
Schwefel, eingesetzt und diese können
alleine oder in Mischung von zwei oder mehreren eingesetzt werden.
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Die
Menge an Vulkanisierungsmittel beträgt maximal 1 Gewichtsteil bezogen
auf 100 Gewichtsteile Dienkautschuk. Wenn die Menge mehr als 1 Gewichtsteil
beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Reibungseigenschaft
abnimmt, weil die Haftung des Reifens bei einer Unebenheit auf vereister
und verschneiter Straße
schlecht wird, weil sich die Härte
der Gummiverbindung erhöht.
Auch die Härte
der Gummizusammensetzung erhöht
sich, weil sich das Vulkanisierungsmittel, wie bei spielsweise Schwefel,
durch Änderung
des Reifenlaufens und der Alterung wieder vernetzt.
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Die
Härte der
zuvor genannten Gummizusammensetzung bei 0°C beträgt wenigstens 35 und vorzugsweise
wenigstens 38. Wenn die Härte
weniger als 35 beträgt,
ist die Steuerbarkeit schlecht und kann ferner auch die Abrasionsbeständigkeit
nicht erhalten werden, weil der Gummi zu weich ist. Des Weiteren
beträgt
die Härte
maximal 47 und bevorzugt maximal 45. Wenn die Härte mehr als 47 beträgt, wird
die Reibungseigenschaft gering, weil sich die Haftung des Reifens
bei einer Unebenheit auf vereister und verschneiter Straße verschlechtert.
Weil die zuvor genannte Gummizusammensetzung bei 0°C eine extrem
niedrige Härte
von 35 bis 47 aufweist, ist die Haftung des Gummis bei einer Unebenheit
auf vereister und verschneiter Straße gut und wird die Reibungseigenschaft
exzellent.
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Die
vorgenannte Gummizusammensetzung wird durch ein herkömmliches
Verfahren zu einem Teilstück
einer Lauffläche
geformt, und zwar kann die Lauffläche erhalten werden durch Kneten
des eingemischten Dienkautschuks, des Ruß und des Silica und, falls
erforderlich, eines Silankupplungsmittels, eines Erweichungsmittels,
eines Vulkanisierungsmittels, eines Antioxidationsmittels, von Wachs,
von Stearinsäure,
von Zinkoxid und eines Vulkanisationsbeschleunigers in einem Banbury-Mischer
und in einer offenen Walze sowie durch Formen einer Laufflächenform
auf der Reifenformmaschine.
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In
dem Falle des Einsetzens der vorgenannten Gummizusammensetzung als
eine Protektorenlauffläche
in einem Teilstück
einer Lauffläche
der Zweischichtstruktur kann durch Kneten auf dieselbe Weise wie
in dem zuvor genannten Verfahren eine Protektorenlauffläche erhalten
werden.
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Der
Luftreifen gemäß der vorliegenden
Erfindung wird durch Vulkanisieren eines unvulkanisierten Reifens,
welcher durch Laminieren der vorgenannten Lauffläche oder einer Protektorenlauffläche auf
jeweils ein Teilstück
eines Reifens erhalten wurde, hergestellt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung im Detail basierend auf den Beispielen
erläutert.
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Die
unterschiedlichen, in den Beispielen eingesetzten Chemikalien sind
nachfolgend beschrieben.
- NR: RSS#3
- BR1: UBEPOL-BR150B (Menge an cis-1,4-Bindungen: 96%) erhältlich von
Ube Industries, Ltd.
- BR2: ASADENE-BRNF50R (Menge an cis-1,4-Bindungen: 35%) erhältlich von
ASAHI KASEI CORP.
- Ruß1:
Seast 9 (Iodadsorption: 140 g/kg, 24M4-DBP-Ölabsorption: 97 ml/100 g) erhältlich von
Tokai Carbon Co., Ltd.
- Ruß2:
Seast 3 (Iodadsorption: 80 g/kg, 24M4-DBP-Ölabsorption: 87 ml/100 g) erhältlich von
Tokai Carbon Co., Ltd.
- Silica: Ultrasil VN3, erhältlich
von Degussa Japan Co., Ltd.
- Silankupplungsmittel: Si69, erhältlich von Degussa Japan Co.,
Ltd.
- Öl:
Diana Prozessöl,
erhältlich
von Idemitsu Kosan Co., Ltd.
- Wachs: SUNNOC Wachs, erhältlich
von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
- Antioxidationsmittel: NOCRAC 6C (N-1,3-Dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin),
erhältlich
von Ouchi Shinko Chemical Industries Co., Ltd.
- Stearinsäure:
Stearinsäure,
erhältlich
von NOF Corporation.
- Zinkoxid: Zinkoxid vom Typ 1, erhältlich von Mitsui Mining and
Smelting Co., Ltd.
- Schwefel: pulverförmiger
Schwefel erhältlich
von Tsurumi Chemicals Co., Ltd.
- Vulkanisationsbeschleuniger: Nocceler CZ (N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid),
erhältlich
von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
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BEISPIELE 1 bis 3 und VERGLEICHSBEISPIELE
1 bis 6
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(Herstellung einer Testprobe)
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Gemäß den Komponenten
in der Tabelle 1 wurden unterschiedliche Chemikalien außer dem
Schwefel und außer
dem Vulkanisationsbeschleuniger in einem Banbury-Mischer miteinander
vermischt und dann wurde die geknetete Mischung durch Kneten in
einer offenen Walze unter Zugabe des Schwefels und des Vulkanisationsbeschleunigers
erhalten. Die Testprobe wurde durch Vulkanisieren der erhaltenen
gekneteten Mischung vulkanisiert (Vulkanisationstemperatur: 175°C, Vulkanisationszeit:
10 Minuten). Die Härte
des Gummis wurde durch Verwenden der erhaltenen Testprobe, wie nachfolgend
gezeigt, gemessen.
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(Messung der Gummihärte)
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Die
Härte der
Testprobe bei 0°C
wurde durch Verwenden der JIS-A Härteskala gemäß der JIS-K6253 gemessen.
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(Reifenherstellung)
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Gemäß den Bestandteilen
in der Tabelle 1 wurden unterschiedliche Chemikalien außer dem
Schwefel und außer
dem Vulkanisationsbeschleuniger in einem Banbury-Mischer geknetet
und die geknetete Mischung wurde dann durch Kneten in einem Banbury-Mischer
unter Zugabe von Schwefel und dem Vulkanisationsbeschleuniger erhalten.
Die erhaltene geknetete Mischung wurde auf einer Reifenformmaschine
zu einer Protektorenlauffläche
geformt und ein Reifen mit der Größe 195/65R15 wurde durch Vulkanisieren
eines unvulkanisierten Reifens, der durch Laminieren mit anderen
Teilstücken
des Reifens erhalten worden ist, hergestellt. Für den hergestellten Reifen
wurden die nachfolgenden Untersuchungen durchgeführt.
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(Reibungseigenschaften auf vereister und
verschneiter Straße)
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Der
Reifen wurde auf ein japanisches FR-Kraftfahrzeug mit einer Motorgröße von 2000
cm3 montiert und es wurde die Bremsentfernung
auf einer Eisplatte bei einer Geschwindigkeit von 30 km/Std. gemessen. Die
Ergebnisse wurden jeweils als ein Index basierend auf dem Wert von
Beispiel 1 als 100 wiedergegeben. Je größer der Index ist, desto besser
sind die Reibungseigenschaften.
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(Abrasionsbeständigkeit)
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Der
zuvor genannte Reifen wurde auf ein japanisches FR-Kraftfahrzeug
mit einer Motorgröße von 2000
cm3 montiert und es wurde die Abrasion nach
einer Fahrt von 30.000 km gemessen. Die Ergebnisse wurden jeweils
als ein Index basierend auf dem Wert von Beispiel 1 als 100 wiedergegeben.
Je größer der
Index ist, desto größer ist
Abrasionsbeständigkeit.
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Die
Ergebnisse sind jeweils in der Tabelle 1 wiedergegeben.
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