DE69308713T2

DE69308713T2 - Reifen

Info

Publication number: DE69308713T2
Application number: DE69308713T
Authority: DE
Inventors: Naohiko Kikuchi; Masahiko Ohki; Yuichi Saito
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: AU4888093A; DE69308713D1; EP0592218B1; CA2107752C; EP0592218A1; AU671856B2; CA2107752A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reifen mit einer Lauffläche aus zwei Schichten, d.h. einer Basislauffläche und einer Decklauffläche, und mit einem geringen Rollwiderstand, einer ausgezeichneten Lenkstabilität und einem guten Fahrkomfort.
Bisher hat man eine Reifenlauffläche modifiziert, um den Rollwiderstand eines Reifens, seinen Fahrkomfort und seine Lenkeigenschaften zu verbessern. Beispielsweise ist ein Verfahren offenbart, bei dem kurze Fasern mit einem Laufflächengummi vermengt werden (JP-B 5060/1989, JP-B-5608/0989). Ferner ist bekannt, daß eine Reifenlauffläche aus zwei Schichten aufgebaut sein kann, d.h. einer Decklauffläche mit einer ausgezeichneten Rutschsicherheit bei Nässe, um die Lenkeigenschaften zu verbessern, und einer Basislauffläche mit geringem Energieverlust, um den Rollwiderstand zu verringern, und für solch einen Deck/Basisaufbau ist eine Gummizusammensetzung der Basislauffläche vorgeschlagen worden (JP-A-204637/1984).
Ein Reifen mit einem Deck/Basislaufflächen-Aufbau, bei dem die Basislauffläche gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 kurze Fasern umfaßt, ist z.B. aus US-A- 4274462 bekannt.
Wenn man diese Laufflächen nach dem Stand der Technik verwendet, können jedoch, obwohl der Rollwiderstand eines Reifens verringert werden kann, die Lenkeigenschaften nicht verbessert werden, und insbesondere ist die Reaktion auf die Bedienung bzw. das Fahrverhalten schlechter, was die Lenkstabilität verschlechtert.
Weil die Lenkstabilität mit dem Fahrkomfort kollidiert, besteht außerdem ein Problem darin, daß, falls die Lenkstabilität verbessert wird, dann der Fahrkomfort schlechter wird.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die obigen Probleme zu lösen, und schafft einen Reifen mit einer Basislauffläche, die eine verbesserte Lenkstabilität und einen guten Fahrkomfort und auch einen geringeren Rollwiderstand aufweist.
Ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schafft demgemäß einen Reifen mit einer Lauffläche mit einem Deck/ Basisaufbau, wobei die Basislauffläche pro 100 Gewichtsteile einer Gummikomponente 16 bis 30 Gewichtsteile kurze Fasern und 30 bis 60 Gewichtsteile Ruß (engl. Carbon Black) mit einer Jodadsorptionszahl bzw. -menge von 60 bis 130 mg/g aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basislauffläche eine Dicke von nicht mehr als 6 mm hat und 90 % oder mehr der kurzen Fasern in der Basislauffläche innerhalb eines Winkelbereichs von ± 20º eines speziellen Winkels bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind und das Verhältnis E*a/E*b eines komplexen Elastizitätsmoduls E*a in der Orientierungsrichtung zu einem komplexen Elastizitätsmodul E&sup4;b in der zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung nicht geringer als 3 ist.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt schafft die Erfindung einen radialen Luftreifen mit einer Lauffläche mit einem Deck/Basisaufbau, worin die Basislauffläche aus einer Gummizusammensetzung hergestellt ist, umfassend:
(i) eine Gummikomponente, die 50 bis 80 Gewichtsteile Naturgummi und 20 bis 50 Gewichtsteile Butadien-Gummi umfaßt; und
(ii) 10 bis 30 Gewichtsteile kurze Fasern pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummizusammensetzung ferner 5 bis 30 Gewichtsteile Ruß pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente aufweist;
wobei die kurzen Fasern in der Richtung innerhalb eines Winkelbereichs von 90º±20º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind, die Basislauffläche einen Wert von nicht weniger als 3 in dem Verhältnis E*a/E*b eines komplexen Elastizitätsmoduls E*a in der Orientierungsrichtung zu einem komplexen Elastizitätsmodul E*b in der zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung aufweist, wobei die Basislauffläche eine Dicke von nicht mehr als 6 mm hat, und der Reifen ein Längenverhältnis von nicht weniger als 60 % aufweist.
Die Lauffläche des Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die Decklauffläche und die Basislauffläche, d.h. den Deck/Basisaufbau, gebildet. In diesem Reifen wirkt die Basislauffläche dahingehend, um den Rollwiderstand zu verringern und die Lenkstabilität zu verbessern, und die Decklauffläche wirkt dahingehend, um die gewünschten Lenkeigenschaften zu liefern, wie z.B. eine ausgezeichnete Rutschsicherheit bei Nässe und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit.
Die Dicke der Laufflächenkomponenten des Reifens der vorliegenden Erfindung ändert sich mit der Größe des Reifens und beträgt gewöhnlich für die Basis nicht mehr als 6 mm, vorzugsweise nicht weniger als 1 mm bei einer Dicke des Kronenteils der Lauffläche des fertiggestellten Reifenprodukts. Falls die Dicke bzw. Wandstärke dünner als 1 mm ist, können die Effekte nicht erhalten werden. Beträgt die Dicke mehr als 6 mm, wird die Orientierung der kurzen Fasern schlecht, was die Reaktion auf die Bedienung, die Griffigkeitseigenschaft und den Fahrkomfort verringert. Eine bevorzugte Dicke ist 2 bis 5 mm.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun, nur beispielhaft, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Basislauffläche zeigt, in der die kurzen Fasern in der radialen Richtung des Reifens orientiert sind;
Figur 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Lauffläche zeigt, in der die kurzen Fasern in der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind;
Figur 3 ein Flußdiagramm für den Prozeß zum Herstellen einer Basislauffläche zeigt;
Figur 4 eine schematische perspektivische Ansicht zeigt, um das Verfahren zum Ausschneiden einer Basislauffläche aus einem röhrenförmigen Extrudat zu erläutern.
Die in dem Reifen von Figur 1 verwendete Basislauffläche umfaßt pro 100 Teile einer Gummikomponente 16 bis 30 Teile orientierte kurze Fasern als Verstärkungsmaterial, 30 bis 60 Teile an Ruß mit einer Jodadsorptionszahl bzw. -menge von 60 bis 130 mg/g und, nötigenfalls, die anderen üblichen Zusatzstoffe.
Die kurze Faser hat einen Durchschnittsdurchmesser D von 0,1 bis 0,5 µm, eine Durchschnittslänge L von 40 bis 500 µm und ein Verhältnis L/D von 100 bis 5.000. Falls die Faktoren jenseits dieser Bereiche liegen, ist die Orientierung der Fasern zu schlecht, und somit können die gewünschten Effekte nicht erhalten werden. Die Fasern haben vorzugsweise einen Durchschnittsdurchmesser von 0,2 bis 0,4 µm, eine Durchschnittslänge von 100 bis 400 µm und ein Verhältnis L/D von 300 bis 2.000. Beispiele für die kurzen Fasern sind z.B. kurze Fasern aus Nylon, Polyester, Rayon, Aramid, wie z.B. Kevlar (eingetragenes Warenzeichen von Du Pont), Baumwolle oberflächenbehandelte Fasern davon, um eine Haftung an der Gummikomponente zu verbessern, und dergleichen. Als typische Beispiele der oberflächenbehandelten kurzen Fasern werden vorzugsweise kurze Fasern aus Nylon 6 verwendet, die mit Naturgummi oder dergleichen durch Aufpfropfen verbunden werden.
Die Menge der kurzen Fasern beträgt 16 bis 30 Teile pro 100 Teile der Gummikomponente. Falls sie geringer als 16 Teile ist, ist die Reaktion auf die Bedienung bzw. das Fahrverhalten schlecht, obwohl der Rollwiderstand verringert werden kann. Falls sie mehr als 30 beträgt, wird der Rollwiderstand höher, und der Fahrkomfort ist schlecht. Der bevorzugte Gehalt an kurzen Fasern beträgt 20 bis 30 Teile.
Der Ruß (engl. Carbon Black) weist eine Jodadsorptionsmenge von 60 bis 130 mg/g auf und ist in der Basislauffläche in einer Menge von 30 bis 60 Teile pro 100 Teile der Gummikomponente enthalten. Die Jodadsorptionsmenge wird beispielsweise gemäß dem Verfahren gemessen, das in JIS-K-6221-1982 "Testing Methods of Carbon Black for Rubber Industry" definiert ist. Falls die Jodadsorptionsmenge geringer als 60 mg/g ist, ist die Lenkstabilität schlecht, obwohl der Rollwiderstand verbessert werden kann. Falls sie mehr als 130 mg/g beträgt, ist der Rollwiderstand schlecht. Die bevorzugte Jodadsorptionsmenge beträgt 65 bis 125 mg/g. Beispiele von solchem Ruß sind z.B. N351 (Jodadsorptionsmenge: 68 mglg), N339 (90 mg/g), N375 (90 mg/g), N343 (92 mg/g) , N299 (108 mg/g) , ISAF (N220) (121 mg/g) , N234 (120 mglg) in ASTM und dergleichen und vorzugsweise ISAF, N351 und N339. In dem Fall von ISAD wird die Lenkstabilität tendenziell erhöht. Falls der Gehalt an Ruß geringer als 30 Teile ist, wird die Lenkstabilität verschlechtert. Beträgt er mehr als 60 Teile, wird der Rollwiderstand höher, und auch die Lenkstabilität wird tendenziell schlechter. Ein bevorzugter Gehalt an Ruß ist 30 bis 50 Teile.
Für die Gummikomponente der Basislauffläche können alle Gummis verwendet werden, die vulkanisiert werden können, um Gummielastomere zu ergeben, und Beispiele davon sind z.B. Naturgummi (NR), Isoprengummi (IR), elmusionspolymerisierter Styrol-Butadien-Gummi (SBR), lösungspolymerisierter SBR, Butadien-Gummi (BR) und dergleichen, vorzugsweise NR, SBR und BR. Diese Gummis können allein oder in einer Beimischung verwendet werden. Bevorzugte Kombinationen sind beispielsweise NR/BR (50 bis 80.50 bis 20 in Gewichtsteilen) und dergleichen.
Für die anderen Zusatzstoffe kann man Vulkanisiermittel verwenden, wie z.B. Schwefel, Vulkanisations-Hilfsmittel, wie z.B. Zinkoxid und Stearinsäure&sub1; Vulkanisationsbeschleuniger, wie z.B. einen Beschleuniger CZ(N-Cyclohexyl-2-Benzothiazolsulfenamid) und Beschleuniger NS(N-t-Butyl-2-Benzothiazolsulfenamid), Gummi-Oxidationsinhibitoren, wie z.B. einen Gummi- Oxidationsinhibitor 13 (N,N'-Phenyl-p-Phenylendiamin) und einen Gummi-Oxidationsinhibitor IPPD (N-Isopropyl-N'-Phenyl-p- Phenylendiamin), Prozeßöle, wie z.B. aromatische Öle, Naphthenöl und Paraffinöl, Wachse und dergleichen. Mengen dieser Zusatzstoffe sind nicht sonderlich beschränkt.
Um die gewünschten Effekte beträchtlich zu erhöhen, ist es vorzuziehen, die kurzen Fasern in der Basislauffläche in einer speziellen Richtung zu orientieren. Wie in Figur 1 dargestellt ist, wo die kurzen Fasern so orientiert sind, daß 90 % oder mehr der kurzen Fasern in der Basislauffläche 1 in der Richtung 90º±20º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens 5 orientiert sind, sind die Reaktion auf die Bedienung bzw. das Fahrverhalten und die Griffigkeitseigenschaft beim Wenden ausgezeichnet. Auf die Richtung 900 zur Umfangsrichtung des Reifens wird im folgenden als die "radiale Richtung" verwiesen.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, wo die kurzen Fasern so orientiert sind, daß 90 % oder mehr der kurzen Fasern in der Basislauffläche 1 in der Richtung innerhalb eines Winkelbereichs von ± 20º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind, ist das Gleichgewicht des Rollwiderstands, der Lenkstabilität und des Fahrkomforts ausgezeichnet.
Wenn insbesondere ein Verhältnis E*a/E*b des komplexen Elastizitätsmoduls E*a in der Orientierungsrichtung zum komplexen Elastizitätsmodul E*b in der zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung nicht geringer als 3, hauptsächlich 3 bis 5 ist, sind die gewünschten Effekte infolge der Orientierung ausgezeichnet. Der komplexe Elastizitätsmodul wird (unter den Bedingungen von 10 Hz, 70ºC, ± 1% dynamische Dehnung) mittels eines viskoelastischen Spektrometers gemessen, das von Kabushiki Kaisha Iwamoto Seisakusho erhältlich ist.
Die verwendete Basislauffläche kann z.B. durch die folgenden Prozesse hergestellt werden.

Herstellungsprozeß 1

Die Gummizusammensetzung der Basislauffläche wird hergestellt, indem man den oben erwähnten Gummi, Ruß, die kurzen Fasern und andere Zusatzstoffe in einem Banbury-Mischer mischt. Die Gummizusammensetzung 4 wird, wie in Figur 3 dargestellt, durch Kalandarwalzen 3 gewalzt, um eine Bahn mit einer Dicke von 1 bis 6 mm zu erhalten. Wenn eine Basislauffläche mit den in Umfangsrichtung orientierten kurzen Fasern hergestellt wird, wird eine Bahn mit einer gegebenen Länge in Längsrichtung entlang der Kalandrierrichtung ausgeschnitten. Wenn eine Basislauffläche mit den radial orientierten kurzen Fasern hergestellt wird, werden Bahnen senkrecht zur Kalandrierrichtung geschnitten, gedreht und zu einer gegebenen Länge verbunden.

Herstellungsprozeß 2

Eine Basislauffläche und eine Decklauffläche werden gleichzeitig hergestellt, indem man eine durch das oben erwähnte Mischen hergestellte Gummizusammensetzung der Basislauffläche und eine Gummizusammensetzung der Decklauffläche mit einer bekannten Dreifachbox- oder Y-Boxstrangpresse strangpreßt bzw. extrudiert. Gemäß dem Prozeß 2 kann eine Basislauffläche mit den in Umfangsrichtung orientierten kurzen Fasern hergestellt werden.

Herstellungsprozeß 3

Eine durch das oben erwähnte Mischen hergestellte Gummizusammensetzung der Basislauffläche wird von einer Strangpresse stranggepreßt, um ein röhrenförmiges Extrudat zu erhalten, wodurch die kurzen Fasern in der Gummizusammensetzung parallel zur Längsrichtung des Rohres orientiert sind. Eine Basislauffläche wird hergestellt, indem man unter einem gegebenen Schnittwinkel θ (der Winkel bezüglich der zur Achse des Rohres senkrechten Richtung) eine Bahn aus dem röhrenförmigen Extrudat schraubenförmig schneidet, wie in Figur 4 dargestellt ist. In dem Fall, daß der Durchmesser des Rohres groß genug ist und der Schnittwinkel klein genug ist, weist die resultierende Basislauffläche radial orientierte kurze Fasern auf.
Die Decklauffläche kann durch Vulkanisieren einer gewöhnlichen Gummizusammensetzung hergestellt werden. Solch eine Zusammensetzung kann beispielsweise eine Zusammensetzung sein, die als die Hauptgummikomponente lösungspolymerisierten SBR, emulsionspolymerisierten SBR, NR, IR, BR oder eine Mischung davon aufweist, wozu man Ruß hinzufügt, wie z.B. N220 (ISAF) oder N110 (SAF), ein Prozeßöl, ein Vulkanisiermittel und dergleichen.
Der Reifen kann z.B. in der folgenden Weise hergestellt werden. Zuerst wird ein Rohreifen geformt, indem eine Karkasse, zwei Wulste, ein Wulstband und Seitenwände auf einer formgebenden Trommel angeordnet, sie zu einem Toroid aufgeblasen und ein Protektor und die oben erwähnte Basislauffläche und dann darauf eine Decklauffläche geklebt werden. Im Fall des Herstellungsprozesses 2 wird, weil die aus der Basislauffläche und der Decklauffläche bestehende Lauffläche in einem getrennten Prozeß hergestellt werden kann, die mehrfache bzw. mehrteilige Lauffläche zuletzt angeklebt. Der resultierende Rohreifen wird dann in eine Form gelegt und vulkanisiert. Der Reifen kann gemäß den üblichen Prozeßschritten fertiggestellt werden.
Weil die die Basislauffläche nutzende Technik den Rollwiderstand verringern und die Lenkstabilität verbessern kann, während ein guter Fahrkomfort beibehalten wird, kann ein Hochleistungsreifen geschaffen werden, wie z.B. ein Radialreifen, insbesondere ein Radialreifen mit einem Längenverhältnis von nicht mehr als 70 %, vorzugsweise 35 bis 70 %.
In einer zweiten Ausführungsform wird ein Reifen mit einem ausgezeichneten Rollwiderstand, ausgezeichneten Lenkeigenschaften und einem hervorragenden Fahrkomfort, aber mit einer geringeren Rußmenge beschrieben. Der Reifen weist eine Gummizusammensetzung der Basislauffläche auf, die pro 100 Teile einer Gummikomponente 10 bis 30 Teile kurze Fasern und 5 bis 30 Teile Ruß enthält, und wobei 90 % oder mehr der kurzen Fasern innerhalb eines Winkelbereichs von ± 20º bezüglich der radialen Richtung orientiert sind und das Verhältnis E*a/E*b nicht geringer als 3 ist.
Mögliche Gummikomponenten für die Basislauffläche sind die gleichen wie die in der Ausführungsform verwendeten Gummikomponenten. Unter diesen werden NR und BR bevorzugt, und insbesondere ist eine Gummikomponente mit einer Mischung aus 50 bis 80 Teilen NR und 20 bis 50 Teilen BR geeignet.
Für Ruß können Ruße verwendet werden, die eine Jodadsorptionsmenge von 30 bis 90 mg/g, vorzugsweise 40 bis 85 mg/g, aufweisen. Falls die Jodadsorptionsmenge geringer als 30 mg/g ist, ist die Lauffläche in der Festigkeit und im Schneidewiderstand aufgrund eines zu geringen Verstärkungseffekts schlechter. Falls sie mehr als 90 mg/g beträgt, wird die Wärmeerzeugung des Reifens groß, so daß der Rollwiderstand zunimmt. Bevorzugte Ruße sind N550 (FEF) (Jodadsorptionsmenge: 43 mg/g), N330 (HAF) (82 mg/g), N351 (68 mg/g) und dergleichen, die von Showa Cabott Co. Limited oder Mitsubishi Kasei Corporation erhältlich sind. N550 ist ein besonders bevorzugter Ruß. Die Rußmenge beträgt 5 bis 30 Teile pro 100 Teile der Gummikomponente. Falls sie weniger als 5 Teile betragt, ist die Basislauffläche aufgrund eines zu geringen Verstärkungseffekts in der mechanischen Festigkeit schlechter, und, falls sie mehr als 30 Teile beträgt, wird die Wärmeerzeugung des Reifens zu groß und erhöht den Rollwiderstand.
Die Materialien der kurzen Fasern sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform Noch einmal weisen sie vorzugsweise eine durchschnittliche Länge L von nicht weniger als 30 µm, insbesondere 50 bis 500 µm, und einen Durchschnittsdurchmesser D von 0,1 bis 0,5 µm auf. Das Verhältnis L/D beträgt vorzugsweise nicht weniger als 50, insbesondere 100 bis 5.000. Falls das Verhältnis geringer als so ist, kann der resultierende Gummi nicht mit der gewünschten Orientierung kurzer Fasern ausgestattet werden.
Die Menge der kurzen Fasern beträgt 5 bis 30 Teile, vorzugsweise 10 bis 25 Teile, pro 100 Teile der Gummikomponente. Falls sie weniger als 5 Teile beträgt, kann die Lenkstabilität nicht verbessert werden, und, falls sie mehr als 30 Teile beträgt, werden sowohl der Rollwiderstand als auch der Fahrkomfort schlechter.
Es ist wichtig, 90 % oder mehr der kurzen Fasern innerhalb eines Winkelbereichs der radialen Richtung (d.h. 90º zur Umfangsrichtung) von 200 zu orientieren, wodurch die Steifigkeit in der radialen Richtung, d.h. die Quersteifigkeit des Reifens, erhöht werden kann, und die Reaktion auf eine Bedienung und die Griffigkeitseigenschaften können verbessert werden. Falls die kurzen Fasern nicht in der gegebenen Richtung orientiert sind, kann die oben erwähnte Quersteifigkeit nicht erhalten werden, und somit kann die Lenkstabilität nicht verbessert werden. Das Verhältnis E*a/E*b ist nicht geringer als 3, vorzugsweise 3 bis 5, falls das Verhältnis E*a/E*b geringer als 3 ist, kann die Lenkstabilität nicht verbessert werden.
Die Gummizusammensetzung kann die gleichen Prozeßöle, Gummi-Oxidationsinhibitoren, Wachse, Vulkanisier-Hilfsmittel und Vulkanisiermittel wie in der ersten Ausführungsform enthalten.
Der Radialreifen der zweiten Ausführungsform kann gemäß dem Herstellungsprozeß der ersten Ausführungsform hergestellt werden, in dem die kurzen Fasern in der Basislauffläche in der radialen Richtung orientiert werden, mit Ausnahme der Gummizusammensetzung für die Basislauffläche. Typischerweise kann die Basislauffläche vorzugsweise gemäß dem Herstellungsprozeß 2 hergestellt werden.
Es ist in der zweiten Ausführungsform wichtig, die Dicke der Basislauffläche auf nicht mehr als 6 mm, vorzugsweise 1 bis 6 mm, und das Längenverhältnis auf nicht weniger als 60 % zu beschränken, wodurch die spezielle Orientierungsrichtung der kurzen Fasern sichergestellt werden kann und ein gutes bzw. geeignetes Gleichgewicht der Lenkstabilität und des Rollwiderstands aufrechterhalten werden kann. Falls die Dicke mehr als 6 mm beträgt, kann eine gute bzw. geeignete Orientierung der kurzen Fasern nicht erhalten werden, und der Rollwiderstand wird schlechter.
Die vorliegende Erfindung wird spezieller durch die folgenden Beispiele beschrieben und erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele begrenzt. In den folgenden Beispielen, Vergleichsbeispielen und Tabellen repräsentiert "Teil" "Gewichtsteil".

BEISPIEL 1

Eine Gummizusammensetzung der Basislauffläche wurde hergestellt, indem eine Mischung aus 40 Teilen Naturgummmi (NR RSS#3), 20 Teilen Styrol-Butadien-Copolymergummi (SBR1500), 60 Teilen NR, verstärkt mit 33 Gewichtsprozent Fasern aus Nylon 6 mit einem Durchschnittsdurchmesser von 0,3 µm, einer Durchschnittslänge von 300 µm und einem L/D von 1.000 (UBEPOL-HE, erhältlich von UBE Industries Limited), 40 Teilen Ruß (ISAF) mit einer Jodadsorptionsmenge von 121 mg/g, 3 Teilen Prozeßöl (aromatisches Öl), 2 Teilen eines Gummi-Oxidationsinhibitors (Oxidationsinhibitor 13), 2 Teilen Stearinsäure&sub1; 3 Teile Zinkoxid, 1,75 Teilen eines Vulkanisiermittels (Schwefel) und einem Teil eines Vulkanisierbeschleunigers (CZ) in einem Banbury- Mischer gemischt wurde. Die Gummizusammensetzung 4 wurde mit den Kalandarrollen 3, wie in Figur 3 dargestellt, gewalzt bzw. kalandriert, um eine Bahn herzustellen. Eine Basislauffläche 1 wurde hergestellt, indem die Bahn in der zur Walz- bzw. Kalandrierrichtung senkrechten Richtung geschnitten wurde, und verbunden.
Auf einer Aufbautrommel wurden eine Karkasse, zwei Wulste, ein Wulstband und zwei Seitenwände, die getrennt hergestellt wurden, zusammengesetzt und aufgeblasen, um sie zu einem Toroid zu formen. Ein Protektor, eine Basislauffläche 1 und eine Decklauffläche wurden angebracht, um einen Rohreifen zu erhalten. Der Rohreifen wurde in einer Form vulkanisiert und wurde gemäß den üblichen Prozeßschritten fertiggestellt, um den Radialreifen (205/60R15) der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Die Dicke der Basislauffläche des Reifens betrug maximal 4 mm und im Durchschnitt 3,5 mm. Die kurzen Fasern in der Basislauffläche waren in der radialen Richtung des Reifens orientiert. Der komplexe Elastizitätsmodul E*a in der Orientierungsrichtung betrug 210 kgf/cm² und der komplexe Elastizitätsmodul E*b in der zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung betrug 50 kgf/cm², und das Verhältnis E*a/E*b betrug 4,2.
Die Zusammensetzung der Basislauffläche und der Aufbau des Reifens waren wie in Tabelle 1 dargestellt.
Die Rollwiderstand, die Lenkeigenschaften (Reaktion auf eine Bedienung und Griffigkeitseigenschaft) und der Fahrkomfort des Reifens wurden gemäß den folgenden Verfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

(Rollwiderstand)

Der oben erwähnte Reifen wurde an einer Felge 6-½Jx15 angebracht, und der Rollwiderstand wurde gemessen, indem man den Reifen auf einer Trommel von 152,4 cm (60 Inch) unter den Bedingungen einer Geschwindigkeit von 80 km/h, eines Aufblasdrucks von 2,0 kgf /cm² und einer Belastung von 350 kg laufen ließ. Der Rollwiderstand wurde in der Tabelle als ein Index zum Wert des Vergleichsbeispiels 1 dargestellt. Je kleiner der Wert ist, desto hervorragender ist die Charakteristik des Rollwiderstands.

(Eigenschaften der Lenkstabilität und Fahrkomfort)

Der oben erwähnte Reifen wurde an einem Personenkraftwagen mit 2.000 Kubikzentimeter Hubraum angebracht, und den Wagen ließ man auf einer JARI-Gesamtteststraße mit einem Passagier und einem Luftdruck von 1,8 kgf /cm² fahren. Die Ergebnisse sind als ein Relativwert zu dem Wert des Vergleichsbeispiels 1 dargestellt, wobei als Standardwert 3,0 angesehen wird. Bezüglich jeder Schätzung ist eine subjektive Bewertung dargestellt, und je größer der Wert ist, desto besser. In der Tabelle bedeutet das an einer Ziffer rechts oben angefügte Zeichen "+", daß sie etwas besser ist, und das Zeichen "-" bedeutet, daß sie etwas schlechter ist.

BEISPIEL 2

Die in Tabelle 1 dargestellte Gummizusammensetzung der Basislauffläche und die gleiche Gummizusammensetzung der Decklauffläche wie im Beispiel 1 wurden aus einer Dreifachbox- Strangpresse extrudiert bzw. stranggepreßt, um eine Deck-Basislauffläche herzustellen.
Auf einer Aufbautrommel wurden eine Karkasse, zwei Wulste, ein Wulstband und zwei Seitenwände, die getrennt hergestellt wurden, zusammengesetzt und zu einem Toroid geformt. Ein Protektor wurde angebracht, und eine Basislauffläche 1 und eine Decklauffläche wurden angeklebt, um einen Rohreifen zu vervollständigen. Der Rohreifen wurde in einer Form vulkanisiert und gemäß den üblichen Prozeßschritten fertiggestellt, um einen Radialreifen der Größe 205/60R15 herzustellen.
Die Dicke der Basislauffläche des Reifens betrug maximal 4 mm und im Durchschnitt 3,5 mm. Die kurzen Fasern in der Basislauffläche waren in der radialen Richtung des Reifens orientiert. Der komplexe Elastizitätsmodul E*a in der Orientierungsrichtung betrug 210 kgf/cm², und der komplexe Elastizitätsmodul E*b in der zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung betrug 50 kgf/cm², und das Verhältnis E*a/E*b betrug 4,2.
Der Rollwiderstand, die Lenkeigenschaften (Reaktion auf eine Bedienung und Griffigkeitseigenschaft) und der Fahrkomfort des Reifens wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

BEISPIELE 3 UND 4

Die gleichen Prozeduren wie im Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 1 dargestellten Gummizusammensetzungen der Basislauffläche verwendet wurden, um Radialreifen mit einer Basislauffläche herzustellen, in der die kurzen Fasern in der radialen Richtung orientiert waren. Die Basislauffläche des Beispiels 3 wies eine maximale Dicke von 4 mm und eine Durchschnittsdicke von 3,5 mm auf, und die Basislauffläche des Beispiels 4 hatte eine maximale Dicke von 2,5 mm und eine Durchschnittsdicke von 2,2 mm.
Bezüglich der Reifen wurden der Rollwiderstand, die Reaktion auf eine Bedienung, die Griffigkeitseigenschaft und der Fahrkomfort in gleicher Weise wie im Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

BEISPIEL 5

Die gleichen Prozeduren wie im Beispiel 4 wurden wiederholt, außer daß die in Tabelle 1 dargestellte Gummizusammensetzung der Basislauffläche verwendet wurde, um einen Radialreifen mit einer Basislauffläche herzustellen, in der die kurzen Fasern radial orientiert waren und die Dicke die gleiche wie die des Beispiels 4 war. Der Radialreifen hatte die gleiche Größe wie im Beispiel 4.
Der Reifen wurde den gleichen Tests wie im Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Ein Radialreifen (ohne eine Basislauffläche) der gleichen Größe wie im Beispiel 1 wurde hergestellt, indem eine Decklauffläche bei großer Dicke gemäß dem Herstellungsprozeß 2 stranggepreßt wurde, und dann wurde er vulkanisiert.
Der Reifen wurde den gleichen Tests wie im Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Ein Radialreifen der gleichen Größe wie Beispiel 2 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Gummizusammensetzung der Basislauffläche ohne eine kurze Faser verwendet wurde, die in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Lauffläche des Reifens hatte eine maximale Dicke von 4 mm und eine Durchschnittsdicke von 3,5 mm.
Der Reifen wurde den gleichen Tests wie im Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIELE 3 UND 4

Radialreifen der gleichen Größe wie im Beispiel 1 mit einer Basislauffläche, in der die kurzen Fasern radial orientiert waren, wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, außer daß die in Tabelle 1 dargestellten Gummizusammensetzungen der Basislauffläche verwendet wurden. Die Basislaufflächen beider Vergleichsbeispiele 3 und 4 wiesen eine maximale Dicke von 4 mm und eine Durchschnittsdicke von 3,5 mm auf.
Die Reifen wurden den gleichen Tests wie im Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Eine in Tabelle 1 dargestellte Gummizusammensetzung der Basislauffläche wurde durch Mischen in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Gummizusammensetzung wurde von einer Strangpresse stranggepreßt, um ein röhrenförmiges Extrudat mit einer Wanddicke von 8 mm zu erhalten. Eine Basislauffläche wurde hergestellt, indem das röhrenförmige Extrudat, wie in Tabelle 4 dargestellt, schraubenförmig geschnitten wurde.
Ein Radialreifen der gleichen Größe wie im Beispiel 1 mit der Basislauffläche, in der die kurzen Fasern nahezu radial orientiert waren&sub1; wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Die Basislauffläche hatte eine maximale Dicke von 7 mm und eine Durchschnittsdicke von 6,3 mm.
Der Reifen wurde den gleichen Tests wie im Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIEL 6

Ein Radialreifen der gleichen Größe wie im Beispiel 1 mit einer Basislauffläche, in der die kurzen Fasern radial orientiert waren, wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, außer daß die in Tabelle 1 dargestellte Gummizusammensetzung der Basislauffläche verwendet wurde. Die Dicke der Basislauffläche war die gleiche wie im Beispiel 1. Das Verhältnis E*a/E*b, d.h. des komplexen Elastizitätsmoduls E*a in der radialen Richtung zum komplexen Elastizitätsmodul E*b in der dazu senkrechten Richtung, war geringer als 3.
Der Reifen wurde den gleichen Tests wie im Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIEL 7

Ein Radialreifen der gleichen Größe wie im Beispiel 3 mit der Basislauffläche, in der die kurzen Fasern radial orientiert waren, wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 3 hergestellt, außer daß die Gummizusammensetzung der Basislauffläche wie in Tabelle 1 dargestellt war. Die Dicke der Basislauffläche war die gleiche wie im Beispiel 3.
Der Reifen wurde den gleichen Tests wie im Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 1
*1 Jodadsoprtionsmenge (121mg/g)
*2 Jodadsorptionsmenge (68 mg/g)
*3 Maximale Dicke
*4 Erhältlich von UBE Industries Limited: NR/NR ist mit Nylon-6-Fasern verstärkt. Tabelle 2
Aus den Tabellen 1 und 2 ist das folgende ersichtlich.
Nach dem Vergleichsbeispiel 2 ist durch Verwenden einer Basislauffläche ohne kurze Faser, obwohl der Rollwiderstand niedrig ist, die Reaktion auf eine Bedienung schlecht.
Nach dem Vergleichsbeispiel 3 ergibt ein Verwenden einer Basislauffläche, die mehr als 40 Teile kurze Fasern enthält, einen zu großen Rollwiderstand und macht den Fahrkomfort schlecht.
Gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 wird, selbst wenn eine geeignete Menge kurze Fasern beigemengt ist, wenn Ruß in einer großen Menge von 70 Teilen vermengt ist, der Rollwiderstand beträchtlich größer, was den Fahrkomfort verschlechtert.
Selbst wenn eine geeignete Menge kurze Fasern und eine geeignete Rußmenge vermengt sind, sind gemäß dem Vergleichsbeispiel 5, wenn die Basislauffläche eine große Dicke von 7 mm aufweist, die Reaktion auf eine Bedienung, die Griffigkeitseigenschaft und der Fahrkomfort unzureichend.
Im Vergleichsbeispiel 6 ist, weil die kurzen Fasern in einer geringen Menge von 10 Teilen vermengt sind, die Lenkstabilität schlecht.
Im Gegensatz dazu weisen die Reifen der Beispiele 1 bis 5 einen geringen Rollwiderstand und eine ausgezeichnete Reaktion auf eine Bedienung, eine ausgezeichnete Griffigkeitseigenschaft und einen hervorragenden Fahrkomfort auf.
Wenn die Orientierung der kurzen Fasern in der Basislauffläche in radialer Richtung liegt,ist auch in den Beispielen 1 und 2 die Reaktion auf eine Bedienung besonders verbessert.
Ferner wird gemäß den Beispielen 1 und 3 der Rollwiderstand verringert, wenn N351 als Ruß anstelle von ISAF verwendet wird.

BEISPIELE 6 BIS 10

Gummizusammensetzungen der Basislauffläche wurden unter Verwendung der folgenden Komponenten hergestellt.
Eine Bahn einer Gummizusammensetzung mit einer Dicke von 2 bis 6 mm wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei sie auf Kalandarwalzen mit einer Breite von 2 m oder mehr gewalzt bzw. kalandriert wurde. Aus der kalandrierten Bahn wurde eine Bahn mit der erforderlichen Breite für die Lauffläche quer zur Orientierung der kurzen Fasern geschnitten, um eine Basislauffläche herzustellen. Die Basislauffläche wurde an einen Protektor angeklebt, der auf einer Reifenaufbautrommel montiert war, und eine Decklauffläche wurde darauf geklebt. Der Aufbau wurde dann vulkanisiert, um einen Radialreifen (185/65R14) herzustellen. Die Werte von E*a, E*b und E*a/E*b der Basislaufflächen sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Dicken der Basislaufflächen betrugen gleichermaßen 4 mm, und die Längenverhältnisse beider Reifen betrugen 65 %. Die Reifen wurden an einer Felge (6 JJ × 14 Inch) befestigt und wurden den folgenden Tests unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
In Tabelle 3 ist FRR NR, verstärkt mit kurzen Fasern mit einer Durchschnittslänge von 300 µm, einem Durchschnittsdurchmesser von 0,3 µm und einem L/D von 1.000 (UBEPOL-HE, erhältlich von UBE Industries Limited), und N550 (FEF), N330 (HAF) und N220 (ISAF) sind Ruße mit Jodadsorptionsmengen von 43 mg/g, 82 mg/g bzw. 121 mg/g.

(1) Rollwiderstand

Der Rollwiderstand wurde gemessen, indem man den Reifen auf einer Trommel von 152,4 cm (60 Inch) bei 80 km/h, einem Aufblasdruck von 2,5 kgf/cm² und einer Belastung von 350 kg laufen ließ. Der Rollwiderstand wurde in den Tabellen als ein Index zum Wert des Vergleichsbeispiels 8 dargestellt. Je kleiner der Wert ist, desto besser ist die Charakteristik des Rollwiderstands.

(2) Eigenschaften der Lenkstabilität

Die oben erwähnten Reifen wurden an einem Personenkraftwagen mit 1.600 Kubikzentimeter angebracht, und den Wagen ließ man auf einer trockenen Asphaltstraße mit einem Passagier und einem Luftdruck von 1,8 kgf/cm² im Kreis fahren. Die Ergebnisse sind als ein Relativwert zum Wert des Vergleichsbeispiels 8 dargestellt, wobei als Standardwert 3,0 angesehen wird. Eine subjektive Bewertung für jeden Faktor ist dargestellt, und je größer der Wert ist, desto besser. In der Tabelle bedeutet das rechts oben an einer Ziffer angebrachte Zeichen "+", daß sie etwas besser ist, und das Zeichen "-" bedeutet, daß sie etwas schlechter ist.

(3) Fahrkomfort

Unter den gleichen Bedingungen wie oben (2) wurden Faktoren des Fahrkomforts, wie z.B. eine Schwingung, ein Stoß oder ein Dämpfen durch Fahren auf einer Pflasterstraße und einer Bitumen-Straße geschätzt. Die Ergebnisse sind die gleichen wie im obigen Test (2).

VERGLEICHSBEISPIELE 8 BIS 13

Basislaufflächen mit kurzen Fasern, die in den in Tabelle 3 dargestellten Richtungen orientiert sind, wurden in gleicher Weise wie im Beispiel 6 hergestellt, außer daß die in Tabelle 3 dargestellten Gummizusammensetzungen verwendet wurden, und Radialreifen wurden dann in gleicher Weise wie im Beispiel 6 hergestellt.
Die Reifen wurden den gleichen Tests wie im Beispiel 6 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 3 Tabelle 4
Wie aus den Tabellen 3 und 4 klar ist, ist das Gleichgewicht des Rollwiderstands, der Lenkstabilität und des Fahrkomforts der Radialreifen der Beispiele 6 bis 10 denjenigen der Vergleichsbeispiele 8 bis 12 überlegen. Die Lenkstabilität des Radialreifens des Vergleichsbeispiels 13, in dem die kurzen Fasern in der Umfangsrichtung orientiert sind&sub1; ist augenscheinlich schlechter als die des Reifens des Beispiels 6, in dem die kurzen Fasern in der radialen Richtung orientiert sind.
Weil der Reifen der vorliegenden Erfindung einen niedrigen Rollwiderstand aufweist, wie oben erläutert, kann ein dynamischer Energieverlust verringert werden, so daß der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird. Außerdem weist der Reifen eine verbesserte Lenkstabilität, wie z.B. eine Reaktion auf eine Bedienung bzw. ein Fahrverhalten oder eine Griffigkeitseigenschaft, auf, während ein guter Fahrkomfort beibehalten wird.

Claims

1. Ein Reifen mit einer Lauffläche mit einem Deck/Basisaufbau, wobei die Basislauffläche pro 100 Gewichtsteile einer Gummikomponente 16 bis 30 Gewichtsteile kurze Fasern und 30 bis 60 Gewichtsteile Ruß mit einer Jodadsorptionsmenge von 60 bis 130 mg/g aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basislauffläche eine Dicke von nicht mehr als 6 mm hat und 90 % oder mehr der kurzen Fasern in der Basislauffläche innerhalb eines Winkelbereichs von ± 20º eines speziellen Winkels bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind und das Verhältnis E*a/E*b eines komplexen Elastizitätsmoduls E*a in der Orientierungsrichtung zu einem komplexen Elastizitätsmodul E*b in der zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung nicht geringer als 3 ist.

2. Der Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern in der Basislauffläche innerhalb eines Winkelbereichs von 90º ± 20º zur Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind.

3. Der Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 90 % oder mehr der kurzen Fasern in der Basislauffläche innerhalb eines Winkelbereichs von 0º ± 20º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind.

4. Der Reifen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern einen Durchschnittsdurchmesser D von 0,1 bis 0,5 µm, eine Durchschnittslänge L von 50 bis 500 µm und ein L/D von 100 bis 5.000 aufweisen.

5. Der Reifen nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen ein Radialreifen mit einem Längenverhältnis von nicht mehr als 70 % ist.

6. Ein Radialluftreifen mit einer Lauffläche mit einem Deck/Basisaufbau, worin die Basislauffläche aus einer Gummizusammensetzung hergestellt ist, umfassend:

(i) eine Gummikomponente mit 50 bis 80 Gewichtsteilen Naturgummi und 20 bis 50 Gewichtsteilen Butadien-Gummi; und

(ii) 10 bis 30 Gewichtsteile kurze Fasern pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummizusammensetzung ferner 5 bis 30 Gewichtsteile Ruß pro 100 Gewichtsteile der Gummikomponente aufweist;

wobei die kurzen Fasern in der Richtung innerhalb eines Winkelbereichs von 90º ± 20º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind, die Basislauffläche einen Wert von nicht weniger als 3 in dem Verhältnis E*a/E*b eines komplexen Elastizitätsmoduls E*a in der Orientierungsrichtung zu einem komplexen Elastizitätsmodul E*b in der zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung aufweist, wobei die Basislauffläche eine Dicke von nicht mehr als 6 mm hat und der Reifen ein Längenverhältnis von nicht weniger als 60 % aufweist.

7. Der Radialreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Jodadsorptionsmenge des Rußes 30 bis 90 mg/g beträgt.

8. Der Radialreifen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern einen Durchschnittsdurchmesser D von 0,1 bis 0,5 µm, eine Durchschnittslänge L von 50 bis 500 µm und ein L/D von 100 bis 5.000 aufweisen.