DE69833734T2

DE69833734T2 - Luftreifen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69833734T2
Application number: DE69833734T
Authority: DE
Inventors: Masato Inagi-shi Hiruma; Akio Kodaira-shi Kusano; Yasuyo Kodaira-shi Fujita
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: DE69833734D1; EP0895878B1; ES2259198T3; EP0895878A2; US6202724B1; EP0895878A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einem Laufflächengummi aus siliciumdioxidreicher Masse, der mit einer leitenden Gummilage versehen ist, und insbesondere einen Luftreifen mit verbesserter Sicherheit auf der Basis von Haltbarkeit und Extrusionsproduktivität.
Frühere Luftreifen enthalten eine geeignete Menge Ruß im Oberflächengummi und es gibt keine Probleme in Bezug auf den elektrischen Widerstand eines Reifens und die Menge an Ladungsakkumulation. Es wurden jedoch kürzlich Umweltprobleme aufgeworfen und der Trend zum Senken des Kraftstoffverbrauchs wurde forciert. Um einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erzielen, d.h. den Rollwiderstand durch Verbessern des Laufflächengummis zu verringern, muss Ruß als eine Ursache für die Entstehung von Hystereseverlust verringert werden, und heutzutage wird siliciumdioxidhaltigen Oberflächengummis Aufmerksamkeit geschenkt, indem die Rußmenge verringert wird, um einen Oberflächengummi mit verbesserten Kraftstoffverbrauchsleistungen zu produzieren. Damit Laufleistung und Kraftstoffverbrauchsleistung eines Reifens auf einem hohen Niveau koexistieren können, besonders in einem radialen Luftreifen mit einer Deck-/Basisstruktur einer Lauffläche, besteht die Tendenz, den Einsatz eines Gummis aus siliciumdioxidreicher Masse als Gummi für eine Deckschicht zu erhöhen. Infolgedessen entstehen neue Probleme in Bezug auf elektrischen Widerstand und Ladungsakkumulation.
Als eine Lösung solcher Probleme, z.B. wie in der EP-A-0658452 offenbart, ist eine Technik bekannt, bei der eine leitende Gummilage 20 von einer Laufflächenoberseite bis zum Laufflächenunterlagengummi im breitenmäßigen Mittelabschnitt einer Lauffläche 10 eingeführt wird, wie in 7 der Begleitzeichnungen zu sehen ist. Bei diesen Luftreifen verläuft, wie illustriert, eine verbundene Fläche zwischen der leitenden Gummilage 20 und einer siliciumdioxidreichen Gummilage in der Lauffläche 10 lotrecht zur Bodenkontaktfläche des Reifens.
Wie oben beschrieben, hat ein Luftreifen, bei dem die leitende Gummilage lotrecht zur Bodenkontaktfläche des Reifens vorgesehen ist, einen ausreichenden antistatischen Effekt, weil die Lage konstant geerdet ist, aber die leitende Gummilage und die siliciumdioxidreiche Gummilage neigen dazu, sich aufgrund von Spannungen, die im Reifen beim Laufen entstehen, an der verbundenen Fläche abzulösen, und daher besteht im Hinblick auf die Reifensicherheit ein Problem. Das heißt, wie in der obigen EP-A-0658452 offenbart, wenn die leitende Gummilage von der Oberfläche bis zum Unterlagengummi in der Lauffläche aus siliciumdioxidreicher Masse eingeführt wird, dann löst sich in einem Fall, bei dem der Reifen eine transversal gerichtete Kraft erfährt, besonders dann, wenn das Fahrzeug bei schneller Fahrt Seitenwind ausgesetzt ist, wie in 8 der Begleitzeichnungen gezeigt, die leitende Gummilage 20, die gegenüber dem anderen Laufflächenabschnitt 10 heterogen ist, von der Grenzfläche ab, und dieses Ablösen setzt sich gewöhnlich über den Umfang des Reifens kontinuierlich fort. Ein solches Problem entsteht beim Drehen und Laufen in gleicher Weise. Wenn es zu einem Ablösen kommt, dann wird die Haltbarkeit des Reifens beträchtlich verringert.
Es wird auch auf die EP-A-0819555 verwiesen, bei der es sich um ein Dokument des Standes der Technik gemäß Artikel 54(3) EPC handelt und die einen Luftreifen mit einer Gummilage aus siliciumdioxidreicher Masse wenigstens auf dem Oberflächenabschnitt seiner Lauffläche offenbart, wobei die Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse in wenigstens einem Abschnitt in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens durch eine leitende Gummilage geteilt wird, die in einer Umfangsrichtung im Wesentlichen über die gesamte Dicke der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse verläuft, wobei die Dicke a in einer Sektion in Breitenrichtung der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse und die Randflächenlänge b der Teilungsgummilage, die aus der leitenden Gummischicht besteht, in einer Sektion in Breitenrichtung der Beziehung entsprechen, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: a < b.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Luftreifen bereitzustellen, der den Antistatik-Effekt positiv sicherstellen kann, ohne die Fahrsicherheit auf der Basis der Haltbarkeit des Reifens zu beeinträchtigen.
Ferner ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Luftreifen bereitzustellen, der einen ausreichenden Antistatik-Effekt aufweist und gleichzeitig die Fahrsicherheit auf der Basis der Haltbarkeit des Reifens aufrechterhalten kann und der ferner eine verbesserte Extrusionsproduktivität hat.
Infolge von Studien zum Lösen der obigen Probleme im Falle des Bildens eines Stromweges durch Aufbringen einer leitenden Gummilage auf eine Lauffläche haben die Erfinder herausgefunden, dass verhindert werden kann, dass sich die leitende Gummilage ablöst, wenn eine Teilungslage, die aus einer leitenden Gummilage besteht, in schräger Richtung gegen die Dickenrichtung in einer Sektion in Breitenrichtung der Laufflächengummilage verläuft, um von der Querrichtung des Reifens aufgenommene Kräfte effektiv zu dispergieren und Bewegungen der leitenden Gummilage und Gummiverformungen an der Grenzfläche zu begrenzen.
Ferner haben die Erfinder herausgefunden, dass eine weitere höhere Extrusionsproduktivität dadurch erhalten werden kann, dass eine leitende Gummilage mit einer spezifischen Dicke in einer V-Form oder einer umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung an der Lauffläche einer siliciumdioxidreichen Gummilage des Reifens zur Bildung eines Stromweges angeordnet wird.
Erfindungsgemäß wird ein Luftreifen mit einer Gummilage aus siliciumdioxidreicher Masse wenigstens auf dem Oberflächenabschnitt seiner Lauffläche bereitgestellt, wobei die Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse in wenigstens einem Abschnitt in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens durch eine leitende Gummilage geteilt wird, die in einer Umfangsrichtung im Wesentlichen über die gesamte Dicke der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse verläuft, wobei die Dicke a in einer Sektion in Breitenrichtung der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse und die Randflächenlänge b der Teilungsgummilage, die aus der leitenden Gummischicht besteht, in einer Sektion in Breitenrichtung der Beziehung entsprechen, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: a < b,wobei die Randflächenlänge b 50–100% einer Bodenkontaktbreite W des Reifens ausmacht.
Die Randflächenlänge kann als die Länge, im Querschnitt in einer Ebene, die durch die Achse des Reifens verläuft, der Grenze zwischen der Teilungsgummilage und der Gummilage aus siliciumdioxidreicher Masse angesehen werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein spezifischer Widerstandswert der Gummilage aus siliciumdioxidreicher Masse nach dem Aushärten mindestens 10⁸ Ω·cm, ein spezifischer Widerstandswert der leitenden Gummilage beträgt höchstens 10⁶ Ω·cm und die leitende Gummilage hat eine Breite von 0,1–3,0 mm, vorzugsweise von 0,5–2,0 mm.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Teilungsform in einer Sektion in Breitenrichtung der Teilungsgummilage im Wesentlichen linear oder wellig gestaltet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat die Lauffläche eine wenigstens zweilagige Struktur, die eine Deckgummilage der Gummilage aus siliciumdioxidreicher Masse in ihrem Oberflächenabschnitt und eine Basisgummilage umfasst, die sich in radialer Richtung unterhalb der Deckgummilage befindet.
Es wird bevorzugt, dass die leitende Gummilage aus einer Gummizementlage oder einer leitenden Platte mit einem spezifischen Widerstandswert von höchstens 10⁶ Ω·cm nach dem Aushärtern besteht.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Gummilage zu einer V- oder umgekehrten V-Form mit einer Dicke von 0,1–3,0 mm in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens gebildet. In diesem Fall wird bevorzugt, dass das Verhältnis (A/B) zwischen einem Querschnitt A der leitenden Gummilage und einem Querschnitt B der Gummilage aus siliciumdioxidreicher Masse in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens in einem Bereich von 0,02–0,1 liegt, wenn die Lauffläche wenigstens eine zweilagige Struktur hat, die eine Deckgummilage aus der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse in ihrem Oberflächenabschnitt und eine Basisgummilage umfasst, die sich in radialer Richtung unterhalb der Deckgummilage befindet, und das Verhältnis (A/B) zwischen einem Querschnitt A der leitenden Gummilage und einem Querschnitt B der Deckgummilage in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens in einem Bereich von 0,02–0,1 liegt.
Gemäß der Erfindung können beide Flügel der Lauffläche mit Miniseiten-Gummilagen versehen sein.
Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gummireifens bereit, das das gleichzeitige Strangpressen eines Laufflächenabschnitts aus siliciumdioxidreicher Masse und einer antistatischen leitenden Gummilage umfasst, um eine leitende Gummilage mit einer Dicke von 0,1–3,0 mm zu einer V- oder umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens an der Lauffläche auszubilden.
Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens bereit, das die folgenden Schritte umfasst: Unterteilen eines Laufflächenabschnitts aus einer siliziumdioxidreichen Masse in drei Abschnitte in einer V- oder umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens, Kleben einer leitenden Gummilage aus einer leitenden Gummiplatte oder einer leitenden Gummizementlage auf wenigstens eine der Oberflächen, die durch die Teilung entstehen, und danach Verbinden der unterteilten Laufflächenstücke zu einer einzigen durch die leitende Gummilage.
In dem letzteren erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt, dass die Temperatur nicht geringer ist als die Raumtemperatur, wenn die beiden unterteilten Laufflächenstücke miteinander verbunden werden, und dass ein Verpressungsschritt nach dem Verbinden der Laufflächenstücke miteinander durchgeführt wird.
In dem erfindungsgemäßen Luftreifen liegt die in einer Lauffläche aus siliciumdioxidreicher Masse angeordnete leitende Gummilage schräg an einer Laufflächendickenrichtung in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens an, insbesondere zu einer V- oder umgekehrten V-Form gestaltet, um die Verbindungsfläche zwischen der leitenden Gummilage und der siliciumdioxidreichen Gummilage zu verbreitern, um Spannungen aufgrund der beim Laufen auf den Reifen aufgebrachten Belastung zu dispergieren, d.h. um Spannungen minimal zu halten, die auf irgendeinen Punkt der Verbindungsfläche aufgebracht werden, und infolgedessen wird die Ablösebeständigkeit einer solchen Verbindungsfläche verbessert. Ferner wird im Falle des Bildens einer siliciumdioxidreichen Lauffläche des Luftreifens gemäß der Erfindung durch Strangpressen das Volumengleichgewicht der leitenden Gummilage mit dem gleichzeitig damit stranggepressten siliciumdioxidreichen Gummi aufrechterhalten, im Gegensatz zu den Reifen des Standes der Technik, und besonders das Volumenverhältnis kann optimiert werden, wodurch die Strangpressgeschwindigkeit erhöht und die Produktivität verbessert werden.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Begleitzeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens als ein Beispiel für die Erfindung schematisch zeigt;
2 eine perspektivische Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens als ein weiteres Beispiel der Erfindung schematisch zeigt;
3 eine perspektivische Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens als ein weiteres Beispiel der Erfindung schematisch zeigt;
4 eine perspektivische Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens als noch ein weiteres Beispiel der Erfindung schematisch zeigt;
5 eine perspektivische Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens als noch ein weiteres Beispiel der Erfindung schematisch zeigt;
6 eine perspektivische Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens eines herkömmlichen Beispiels 1 schematisch zeigt;
7 eine perspektivische Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens schematisch zeigt, der in einem Vergleichsbeispiel verwendet wird;
8 eine perspektivische Schnittansicht, die das Auftreten von Ablösung am Laufflächenabschnitt eines in dem Vergleichsbeispiel verwendeten Luftreifens schematisch zeigt;
9 eine Schnittansicht, die den Laufflächenabschnitt eines Luftreifens eines herkömmlichen Beispiels 2 schematisch zeigt;
10 ein schematisches Diagramm eines in den Beispielen verwendeten Gerätes zum Messen des spezifischen Widerstands;
11 eine erläuternde Ansicht, die die Methode zum Messen eines spezifischen Widerstands zeigt.
Ein für eine Gummizusammensetzung für eine leitende Gummilage verwendeter Dienkautschuk, mit dem ein spezifischer Widerstand von höchstens 10⁶ Ω·cm gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann, enthält vorzugsweise Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butadien-Kautschuk (BR) und/oder Naturkautschuk (NR) in Bezug auf die Haltbarkeit des Reifens.
Außerdem wird in der Gummizusammensetzung für die leitende Gummilage bevorzugt, Ruß mit höchstens 130 m²/g eines spezifischen Stickstoffadsorptionsoberflächenbereichs (N₂SA) und mindestens 110 ml/100 g einer Dibutylphthalatöl-Absorptionsmenge (DBP) zu verwenden. Die Verwendung eines solchen hoch strukturierten Rußes mit geringer Partikelgröße verbessert die Haltbarkeit einer Gummilage mit einem Stromweg und hat einen Antistatikeffekt bis zum Ende der Lebensdauer des Reifens. Hier ist N₂SA ein Wert, der gemäß ASTM D3037-89 erhalten wurde, und DBP ist ein Wert, der gemäß ASTM D2411-90 erhalten wurde.
Wenn eine Zuschlagmenge eines solchen Rußes höchstens 40 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen Dienkautschuk beträgt, dann reicht die Verstärkung nicht aus, während dann, wenn sie 100 Gewichtsteile übersteigt, wenn ein Weichmacher nicht ausreicht, die Lage nach dem Aushärten zu hart wird und Risse entstehen, wohingegen bei einer Verwendung von zu viel Weichmacher der Abriebwiderstand gesenkt wird. Ferner können außer Ruß auch andere Zuschlagstoffe verwendet werden, die gewöhnlich in Gummiprodukten zum Einsatz kommen, wie z.B. Härtungsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsbeschleunigungshilfsmittel, Weichmacher, Antioxidationsmittel und dergleichen in gewöhnlichen Mengen.
Erfindungsgemäß besteht die leitende Gummilage vorzugsweise aus einer Gummizementlage oder einer leitenden Platte mit einem spezifischen Widerstand von höchstens 10⁶ Ω·cm nach der Aushärtung. Hierbei ist es möglich, Wasser als Lösungsmittel für die Gummizementlage zu verwenden, aber es wird bevorzugt, ein organisches Lösungsmittel als Basis zum Stabilisieren der Qualität zu verwenden. Als organische Lösungsmittel können Hexan, Petroleumether, Heptan, Tetrahydrofuran (THF), Cyclohexan und dergleichen genannt werden, vorzugsweise Hexan. Die leitende Gummilage, die aus einer Gummizementlage besteht, kann beispielsweise durch Gießen in gewellte Schnitte einer Lauffläche oder durch Auftragen von der Oberfläche auf die Basis einer Lauffläche bereitgestellt werden. Solche Schnitte können mit Schneidmitteln wie einem Cutter und dergleichen ausgebildet werden. Gummizement hat den Vorteil, dass er sich leicht in Schnitte einführen lässt. Andererseits kann die leitende Platte durch Eingeben in Schnitte der Lauffläche beim Formen eines Reifens vorgesehen werden.
Als Nächstes wird der Aufbau eines Luftreifens als eine Ausgestaltung der Erfindung ausführlich erläutert.
In dem in 1 gezeigten Luftreifen verläuft eine leitende Gummilage 2 in eine siliciumdioxidreiche Reifenlauffläche 1 von einer Laufflächenoberfläche in wenigstens einem Abschnitt ihrer Breitenrichtung im Wesentlichen über die gesamte Dicke a der Lauffläche 1 in Umfangsrichtung und die Lauffläche 1 wird durch die leitende Gummilage in einer Sektion in Breitenrichtung unterteilt. In der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass eine Randflächenlänge b einer Teilungsgummilage, die aus der leitenden Gummilage 2 mit einer Breite von vorzugsweise 0,1–3,0 mm, stärker bevorzugt 0,5–2,0 mm, länger ist als die gesamte Dicke a. In der in 1 gezeigten Ausgestaltung verläuft die geteilte Form in einer Sektion in Breitenrichtung der Teilungsgummilage linear in schräger Richtung gegen die Richtung der Dicke a.
Wenn die Breite der leitenden Gummilage 2 mindestens 0,1 mm beträgt, dann ist das Einführen der leitenden Gummilage in der Form von Zement nicht unzureichend, und die leitende Gummilage wird positiv über die gesamte Breite einer Lauffläche eingeführt. Ferner wird, wenn die Breite nicht mehr als 3,0 mm beträgt, der Rollwiderstand des Reifens nicht verschlechtert, und die Grenzfläche zwischen dem Laufflächengummi und der leitenden Gummilage wird nicht durch Ablösen beeinträchtigt. Außerdem wird, wenn die durch die leitende Gummilage 2 gebildete Teilungsfläche in schräger Richtung gegen die Dickenrichtung in einer Sektion in Breitenrichtung der Laufflächengummilage verläuft, eine in einer transversalen Richtung des Reifens aufgebrachte Kraft effektiv dispergiert, Bewegungen der leitenden Gummilage und Verformungen des Gummis der Grenzfläche zwischen der leitenden Gummilage und dem Laufflächengummi werden begrenzt, und folglich kann ein Ablösen der leitenden Gummilage verhindert werden.
Die Randflächenlänge b in einer Sektion in Breitenrichtung der Teilungsgummilage bestehend aus der leitenden Gummilage 2 beträgt 50–100% einer Bodenkontaktbreite W des Reifens. Wenn die Länge geringer als 50% ist, dann ist die Kraftdispersion in der Dickenrichtung der Lauffläche unzureichend und daher kann keine Verbesserung der Haltbarkeit erwartet werden, während dann, wenn die Länge 100% übersteigt, die leitende Lage von der Bodenkontaktfläche abweicht, und daher kann kein Antistatikeffekt erzielt werden. Der Begriff „Bodenkontaktbreite" hierin bedeutet die maximale lineare Distanz in der axialen Richtung des Reifens auf der Bodenkontaktfläche des Reifens, wenn das vorgeschriebene Gewicht durch Aufziehen des Reifens auf eine zu verwendende Felge addiert, der Reifen auf den vorgeschriebenen atmosphärischen Druck aufgeblasen und lotrecht zu einem flachen Brett im Stillstand platziert wird. Im JATMA-Standard, gemäß dem 1996 JATMA YEAR BOOK, wird der Reifen auf einer Standardfelge auf der Basis der maximalen Tragfähigkeit bei anwendbarer Größe und Lagenzahl und dem entsprechenden atmosphärischen Druck (maximaler atmosphärischer Druck) montiert. Je nach Gebrauchsort oder Herstellungsort wird die TRA-Norm bzw. die ETRTO-Norm angewendet.
Ferner ist die Teilungsform in einer Sektion in Breitenrichtung der durch die leitende Gummilage 2 gebildeten Teilungsfläche vorzugsweise im Wesentlichen linear wie in 1 gezeigt, kann aber auch wie in 2 gezeigt wellig sein.
Ferner wird der siliciumdioxidreiche Laufflächengummi mit einer großen Menge Siliciumdioxid vermischt, so dass gleichzeitig eine gute Laufleistung auf nasser Fahrbahn und eine gute Kraftstoffverbrauchsleistung eines Reifens auf einem hohen Niveau erzielt werden. Daher beträgt der spezifische Widerstand der Reifenlauffläche 1 vorzugsweise nicht weniger als 10⁸ Ω·cm.
Wie in 3 gezeigt, kann, wenn die Lauffläche eine Zweilagenstruktur mit einer Deckgummilage 3 aus dem Gummi aus siliciumdioxidreicher Masse auf ihrem Oberflächenabschnitt und einer Basisgummilage 4 hat, die sich in radialer Richtung unterhalb der Deckgummilage befindet, und die leitende Gummilage 2 im Wesentlichen über die gesamte Dicke der Deckgummilage 3 in der Umfangsrichtung verläuft, derselbe erfindungsgemäße Effekt wie oben beschrieben erzielt werden.
Als Nächstes wird der Aufbau eines Luftreifens als eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ausführlich erläutert.
In dem in 4 gezeigten Luftreifen besteht die Lauffläche 1 aus einer siliciumdioxidreichen Gummilage und beide Flügel der Lauffläche 1 sind mit Miniseiten-Gummilagen 5 versehen. Ein spezifischer Widerstand dieser Lauffläche 1 beträgt vorzugsweise mindestens 10⁸ Ω·cm aufgrund der siliciumdioxidreichen Masse. In dieser Lauffläche 1 ist eine V-förmige leitende Gummilage 2 in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens ausgebildet, beide oberen Enden der Lauffläche der leitenden Gummilage 2 liegen in der Bodenkontaktfläche und das untere Ende der Lauffläche verläuft bis in eine Position, die die Lauffläche 1 im Wesentlichen in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens unterteilt. Ferner beinhaltet der Begriff „im Wesentlichen geteilt" den Fall, bei dem der Entladungseffekt auf dieselbe Weise erhalten werden kann wie bei einer vollständigen Teilung, aber die Teilungsstelle dabei so dünn erhalten bleibt, wie dies für eine Verbindung beim Formen dienlich ist.
Beim Verbinden von Bereichen der leitenden Gummilage und der siliciumdioxidreichen Gummilage in der Lauffläche des vorliegenden Luftreifens und in der früheren siliciumdioxidreichen Lauffläche eines Reifens (9) derselben Art mit einer leitenden Gummilage werden jeweils als S_B und S_A angesehen, S_A < S_B, und das Ablösen der ersteren ist schwieriger. Außerdem ist es möglich, da die leitende Gummilage 2 die Lauffläche 1 an Punkt p in 4 in drei Abschnitte unterteilt, die Leitfähigkeit der Lauffläche auf günstige Weise zu sichern. Ferner werden beim Bilden einer siliciumdioxidreichen Lauffläche 1 durch Strangpressen die Volumen der leitenden Gummilage und der übrigen Gummilagen im Gegensatz zu der in 9 gezeigten Lauffläche des Standes der Technik gut ausgeglichen, so dass die Strangpressgeschwindigkeiten jeder Lage gleich gehalten werden können, so dass die Bearbeitbarkeit ausgezeichnet ist.
Im oben erwähnten Fall beträgt die Dicke der leitenden Gummilage 2 vorzugsweise 0,1–3,0 mm. Wenn diese Breite nicht geringer als 0,1 mm ist, dann reicht es aus, einen Stromweg zu bilden, und wenn die Breite nicht größer als 3 mm ist, dann wird der Rollwiderstand des Reifens nicht verschlechtert.
Außerdem liegt das Verhältnis (A/B) zwischen dem Querschnitt A der leitenden Gummilage 2 als leitende Gummiplatte und dem Querschnitt B der Lauffläche 1 in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens vorzugsweise in einem Bereich von 0,02–0,1. Wenn dieses Verhältnis geringer als 0,02 ist, dann kann kein verbesserter Strangpressproduktivitätseffekt erwartet werden, während es, wenn das Verhältnis über 0,1 liegt, schwierig ist, Laufleistung und Kraftstoffverbrauchsleistung eines Reifens als Kenngrößen der Lauffläche aus Siliciumdioxidmasse auf einem hohen Niveau zu haben.
Ferner kann selbst in dem Fall, wenn die leitende Gummilage 2 in einer V-Form wie oben beschrieben bereitgestellt wird, die Lauffläche 1 wenigstens eine zweilagige Struktur haben, die eine Deckgummilage aus der siliciumdioxidreichen Masse in ihrem Oberflächenabschnitt und eine Basisgummilage aufweist, die sich in radialer Richtung unterhalb der Deckgummilage befindet. In diesem Fall liegt das Verhältnis (A/B) zwischen dem Querschnitt A der leitenden Gummiplatte und dem Querschnitt B der Deckgummilage in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens vorzugsweise in einem Bereich von 0,02–0,1.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des derzeitigen Luftreifens ist in 5 dargestellt. In 5 ist eine leitende Gummilage 2 in umgekehrter V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens an derselben Lauffläche 1 ausgebildet. Das obere Laufflächenende der leitenden Gummilage 2 verläuft bis zu einer Position, die die Lauffläche 1 in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens im Wesentlichen unterteilt, und beide unteren Enden der Lauffläche erreichen die Laufflächenbasis. Hier bedeutet „im Wesentlichen teilen" dasselbe wie oben beschrieben.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens gemäß der Erfindung ausführlich erläutert, bei dem eine leitende Gummilage zu einer V- oder umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens ausgebildet wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens der Erfindung wird durch gleichzeitiges Strangpressen eines Laufflächenabschnitts aus einer siliciumdioxidreichen Masse und einer statikfreien leitenden Gummilage die leitende Gummilage zu einer V- oder umgekehrten V-Form mit einer Dicke von 0,1–3,0 mm in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens an der Lauffläche ausgebildet. Durch ein solches gleichzeitiges Strangpressen kann das Volumen der leitenden Gummilage und das des gleichzeitig stranggepressten siliciumdioxidreichen Gummis ausgeglichen werden, da die leitende Gummilage zu einer V- oder umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens ausgebildet ist. Folglich kann eine Strangpressgeschwindigkeit durch Optimieren des Volumenverhältnisses erhöht und somit die Produktivität im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden.
Ferner wird in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zunächst ein siliciumdioxidreicher Laufflächenabschnitt in einer V- oder umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens in drei Teile unterteilt. Eine solche Unterteilung erfolgt durch separates Strangpressen von drei Teilen oder durch Strangpressen von einer Lauffläche und dann Unterteilen (Schneiden) derselben in drei Teile mit einem Cutter oder dergleichen. Danach wird die leitende Gummilage, die aus einer leitenden Gummiplatte oder einer leitenden Zementlage besteht, auf wenigstens eine der von der Teilung resultierenden Oberflächen geklebt. Nach dem Kleben der leitenden Gummilage auf die resultierende Oberfläche werden beide unterteilten Laufflächenstücke durch die leitende Gummilage bei einer Temperatur von vorzugsweise mindestens Raumtemperatur zu einem Stück verbunden. Im Falle des Verbindens und Verpressens der leitenden Gummilage wird der Verbindungsabschnitt durch Leiten durch eine Nähwalze oder eine Profilwalze verpresst.
Wie oben erläutert, verläuft bei dem vorliegenden Luftreifen, bei dem ein Stromweg durch Aufbringen der leitenden Gummilage auf eine Lauffläche entsteht, die durch eine leitende Gummilage gebildete Teilungsfläche in schräger Richtung gegen die Dickenrichtung in einer Sektion in Breitenrichtung einer Laufflächengummilage, so dass eine in Querrichtung des Reifens aufgebrachte Kraft effektiv dispergiert wird, um zu verhindern, dass sich die leitende Gummilage ablöst, und ein Antistatik-Effekt kann positiv gewährleistet werden, ohne die Haltbarkeit zu beeinträchtigen. Außerdem kann durch die Bildung eines leitenden Pfades durch Anordnen einer V- oder umgekehrt V-förmigen leitenden Gummilage in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens an der Lauffläche einer siliciumdioxidreichen Gummilage ein ausreichender Antistatikeffekt erzielt und gleichzeitig das Auftreten von Rissen an der Verbindungsfläche zwischen der leitenden Gummilage und der siliciumdioxidreichen Gummilage begrenzt werden, und infolgedessen kann der vorliegende Luftreifen mit verbesserter Sicherheit und hoher Strangpressproduktivität bereitgestellt werden.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung illustrieren und sie nicht begrenzen.
Beispiele 1–2, Vergleichsbeispiele und herkömmliches Beispiel
Es wurden gemäß den in den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 angegebenen Mischspezifikationen jeweils Gummizusammensetzungen hergestellt, die für eine siliciumdioxidreiche Gummilage und eine leitende Gummilage eines radialen Luftreifens genutzt wurden. TABELLE 1 SILICIUMDIOXIDREICHE GUMMILAGE

*1 SBR1712 hergestellt von JSR
*2 96% cis-gebunden
*3 Nipsil VN3
*4 N₂SA: 126 m²/g DBP: 125 ml/100 g
*5 Si69 hergestellt von DEGUSSA
*6 N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid
*7 Diphenylguanidin

*8 SBR1500 hergestellt von JSR
*9 N₂SA: 146 m²/g DBP: 127 ml/100 g
*10 N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin
*11 N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid

Die so erhaltenen leitenden Gummis wurden als leitende Gummilage 2 auf eine Lauffläche 1 wie in den 1, 3 und 7 gezeigt aufgebracht und es wurden radiale Testluftreifen der Größe 185/65R14 hergestellt.
In Beispiel 1 ist, wie in 1 gezeigt, die durch eine leitende Gummilage 2 gebildete Teilungsfläche linear in schräger Richtung gegen die Dickenrichtung in einer Sektion in Breitenrichtung einer Lauffläche 1 erweitert. Die Dicke dieser leitenden Gummilage 2 in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens beträgt 1 mm, und die Randflächenlänge b in einer Sektion in Breitenrichtung der Teilungsgummilage bestehend aus der leitenden Gummilage 2 beträgt 80% der Reifenbodenkontaktbreite W.
In Beispiel 2 verläuft, wie in 3 gezeigt, in der Lauffläche mit der Deck/Basis-Struktur die durch eine leitende Gummilage 2 gebildete Teilungsfläche linear in schräger Richtung gegen die Dickenrichtung in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens und erreicht die Unterseite der Basislage. Die Dicke dieser leitenden Gummilage 2 in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens beträgt 1 min und die Randflächenlänge b in einer Sektion in Breitenrichtung der Teilungsgummilage bestehend aus der leitenden Gummilage 2 beträgt 80% einer Bodenkontaktbreite W des Reifens.
Das herkömmliche Beispiel 1 ist, wie in 6 gezeigt, ein Beispiel für denselben Reifen wie in den obigen Beispielen, mit der Ausnahme, dass keine leitende Gummilage 2 eingeführt wurde.
Ein Vergleichsbeispiel ist, wie in 7 gezeigt, ein Beispiel für denselben Reifen wie in den obigen Beispielen, mit der Ausnahme, dass eine leitende Gummilage mit einer Dicke von 5 mm in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens kontinuierlich in der Umfangsrichtung in der Reifenmitte ausgebildet wird.
Die Widerstandswerte (elektrische Widerstandswerte) dieser Reifen werden wie folgt erhalten.
Das heißt, Widerstandswerte wurden wie in 10 gezeigt mit Hilfe eines Hochwiderstandsmessgeräts Modell HP4339A von HEWLETT PACKARD gemäß WdK 110 Blatt 3 der GERMAN ASSOCIATION OF RUBBER INDUSTRY (Deutscher Fachverband Gummiindustrie) gemessen. In 10 ist 11 ein Reifen, 12 ist eine Stahlplatte, 13 ist ein Isolator, 14 ein Hochwiderstandsmessgerät, und die Messung erfolgte durch Leiten eines Stroms von 1000 V zwischen die Stahlplatte 12 auf dem Isolator 13 und eine Felge des Reifens 11.
Ferner wurden spezifische Widerstandswerte der leitenden Gummilage 2 wie folgt erhalten.
Das heißt, es wurde eine scheibenförmige Probe hergestellt, ein elektrischer Widerstandswert R am Radiusabschnitt: r = 2,5 cm und Dicket = 0,2 cm wurde mit einem Isolationswiderstandsprüfgerät von ADVANCE gemessen, und ein spezifischer Widerstandswert ρ wurde anhand der folgenden Gleichung berechnet: ρ = (a/t)R.
In der Gleichung ist a ein Querschnitt (= π × r²) und t ist eine Dicke. In 11 zeigt A eine Hauptelektrode, B eine Gegenelektrode, C eine Schutzelektrode und t eine Dicke der Probe.
Ein Testreifen wurde an dem tatsächlichen Fahrzeug montiert, das mit einem lateralen G-Wert von 0,4–0,5 bei einem Radius von 80 mm im Kreis gedreht wurde, dann wurde das Ablösen an der Grenzfläche zwischen dem Laufflächengummi und der leitenden Gummilage nach 20 Runden geprüft. Der Fall des anscheinenden Auftretens von Ablösung wurde als Haltbarkeit x bezeichnet, und der Fall des Nichtablösens wurde mit Haltbarkeit O bezeichnet. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 aufgeführt.
TABELLE 3
BEISPIEL 3
Mit Hilfe der resultierenden Gummizusammensetzungen für die siliciumdioxidreiche Lauffläche und die leitende Gummilage wurde ein radialer Luftreifen (Größe 185/60R14) mit der in 4 gezeigten Laufflächenstruktur hergestellt. Dieser Reifen hat einen Wert von 0,024 des Verhältnisses (A/B) zwischen dem Querschnitt A der leitenden Gummilage 2 und dem Querschnitt B des siliciumdioxidreichen Laufflächengummis 1 in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens. Außerdem hat die leitende Gummilage eine Dicke von 1,0 mm.
Herkömmliches Beispiel 2
Mit Hilfe derselben Gummizusammensetzungen wie in Beispiel 3 wurde jeweils ein radialer Luftreifen derselben Größe mit der in 9 gezeigten Laufflächenstruktur hergestellt. Bei diesem Reifen betrug das Verhältnis (A/B) zwischen dem Querschnitt A der leitenden Gummilage 2 und dem Querschnitt B des siliciumdioxidreichen Laufflächengummis 1 in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens 0,012. Außerdem beträgt die Dicke der leitenden Gummilage in Breitenrichtung 1,0 mm.
Eine Laufflächenstrangpressgeschwindigkeit von Beispiel 3 wird durch einen Index auf der Basis von 100 des herkömmlichen Beispiels 2 angezeigt. Je größer der numerische Wert, desto besser die Produktivität. Ferner wurden Reifen von Beispiel 3 und dem herkömmlichen Beispiel 2 an tatsächlichen Fahrzeugen montiert. Es erfolgte ein 2-stündiger Slalomlauftest mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h, und das Auftreten von Rissen an der Verbindungsfläche zwischen der leitenden Gummilage und der siliciumdioxidreichen Gummilage an der Lauffläche wurde untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt.
TABELLE 4

Claims

Luftreifen mit einer Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse wenigstens auf dem Oberflächenabschnitt seiner Lauffläche (1), wobei die Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse in wenigstens einem Abschnitt in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens durch eine leitende Gummilage (2) geteilt wird, die in einer Umfangsrichtung im Wesentlichen über die gesamte Dicke der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse verläuft, wobei die Dicke a in einer Sektion in Breitenrichtung der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse und die Randflächenlänge b der Teilungsgummilage, die aus der leitenden Gummischicht besteht, in einer Sektion in Breitenrichtung der Beziehung entsprechen, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: a < b,wobei die Randflächenlänge b 50–100% einer Bodenkontaktbreite W des Reifens ausmacht.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein spezifischer Widerstandswert der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse nach dem Aushärten mindestens 10⁸ Ω·cm beträgt, ein spezifischer Widerstandswert der leitenden Gummilage höchstens 10⁶ Ω·cm beträgt und die leitende Gummilage eine Breite von 0,1–3,0 mm hat.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilungsform in einer Sektion in Breitenrichtung der Teilungsgummilage im Wesentlichen linear gestaltet ist.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilungsform in einer Sektion in Breitenrichtung der Teilungsgummilage eine wellige Gestalt hat.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Gummilage eine Breite von 0,5–2,0 mm hat.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (1) wenigstens eine zweilagige Struktur hat, die eine Deckgummilage (3) der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse in ihrem Oberflächenabschnitt und eine Basisgummilage (4) umfasst, die sich in radialer Richtung unterhalb der Deckgummilage befindet.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Gummilage (2) aus einer Gummizementlage mit einem spezifischen Widerstandswert von höchstens 10⁶ Ω·cm nach dem Aushärten besteht.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Gummilage (2) aus einer leitenden Platte mit einem spezifischen Widerstandswert von höchstens 10⁶ Ω·cm nach dem Aushärten besteht.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Gummilage (2) zu einer V- oder umgekehrten V-Gestalt mit einer Dicke von 0,1–3,0 mm in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens gebildet ist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (A/B) zwischen einem Querschnitt A der leitenden Gummilage (2) und einem Querschnitt B der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens in einem Bereich von 0,02–0,1 liegt.
Luftreifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (1) wenigstens eine zweilagige Struktur hat, die eine Deckgummilage (3) aus der Gummilage aus siliziumdioxidreicher Masse in ihrem Oberflächenabschnitt und eine Basisgummilage (4) umfasst, die sich in radialer Richtung unterhalb der Deckgummilage befindet, und das Verhältnis (A/B) zwischen einem Querschnitt A der leitenden Gummilage (2) und einem Querschnitt B der Deckgummilage in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens in einem Bereich von 0,02–0,1 liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Flügel der Lauffläche (1) mit Miniseiten-Gummilagen (5) versehen sind.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens, das das gleichzeitige Strangpressen eines Laufflächenabschnitts aus siliziumdioxidreicher Masse und einer antistatischen leitenden Gummilage (2) umfasst, um eine leitende Gummilage mit einer Dicke von 0,1–3,0 mm zu einer V- oder umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens an der Lauffläche (1) auszubilden.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens, das die folgenden Schritte umfasst: Unterteilen eines Laufflächenabschnitts aus einer siliziumdioxidreichen Masse in drei Abschnitte in einer V- oder umgekehrten V-Form in einer Sektion in Breitenrichtung des Reifens, Kleben einer leitenden Gummilage (2) aus einer leitenden Gummiplatte oder einer leitenden Gummizementlage auf wenigstens eine der Oberflächen, die durch die Teilung entstehen, und danach Verbinden der unterteilten Laufflächenstücke zu einer einzigen durch die leitende Gummilage.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur nicht geringer ist als die Raumtemperatur, wenn die beiden unterteilten Laufflächenstücke miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verpressungsschritt nach dem Verbinden der Laufflächenstücke miteinander durchgeführt wird.