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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines rohen
Laufflächenkautschuks,
der aus einer Deckkautschukschicht und einer Basiskautschukschicht
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 besteht, und einen Luftreifen, der durch Verwenden
des durch das Verfahren erhaltenen rohen Laufflächenkautschuks gebildet wird.
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Bei
Luftreifen ist es allgemeine Praxis, eine zweischichtige Struktur
für den
Laufflächengummi
zu verwenden, die aus einer inneren Basiskautschukschicht und einer
Deckkautschukschicht außerhalb
davon besteht, um die Haltbarkeit, Spurhaltigkeit, das Haftvermögen und
die Reifenleistung wie etwa einen geringen Rollwiderstand zu verbessern.
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Kautschuk
vom Styrol/Butadien-Typ, der eine überlegene Alterungsbeständigkeit,
Wärmebeständigkeit,
Verschleißfestigkeit
und Nassrutschfestigkeit aufweist, wird als die Deckkautschukschicht
verwendet. Hingegen wird Kautschuk vom Naturkautschuktyp, der eine
Rückstoßelastizität und geringe
wärmeerzeugende Eigenschaften
aufweist, als die Basiskautschukschicht verwendet.
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Zum
Beispiel wird im Fall von Hochleistungsreifen, die überlegene
Schnelllaufeigenschaften aufweisen, und Winterreifen, die überlegene
Leistungen auf Schnee aufweisen, Styrol/Butadien-Kautschuk als eine Kautschukkomponente
für die
Deckkautschukschicht verwendet. Mit diesem Aufbau sind Eigenschaften
wie etwa die oben angeführte
Wärmebeständigkeit,
Verschleißfestigkeit
und Nassrutschfestigkeit verbessert. Im Fall von Winterreifen wird
ein Mischkautschuk aus Naturkautschuk und Butadienkautschuk, der überlegene Verschleißfestigkeits-
und Niedertemperatureigenschaften aufweist, als die Kautschukkomponente
der Deckkautschukschicht verwendet.
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Insofern
kann man annehmen, dass ein komplexer Elastizitätsmodul E2* der Basiskautschukschicht derart
festzulegen ist, dass er größer als
ein komplexer Elastizitätsmodul
E1* der Deckkautschukschicht ist. Mit diesem Aufbau ist zu erwarten,
dass die Laufflächensteifigkeit
verbessert ist und die Spurhaltigkeit beim schnellen Fahren oder
die Spurhaltigkeit auf Eis- oder Schneefarbahnen oder beim Fahren
auf allgemeinen Straßen
verbessert ist.
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Andererseits
wird ein roher Laufflächenkautschuk
vor dem Vulkanisierformen zum Bilden solch eines Laufflächengummis
herkömmlicherweise
auf die folgende Weise hergestellt. Im Spezielleren, wie in 5(A) konzeptiv veranschaulicht, wird ein geformter
Körper
c mit einer zweischichtigen Struktur sukzessive von einem Kautschukextruder
a extrudiert. Der geformte Körper
c mit der zweischichtigen Struktur wird auf eine konstante Größe geschnitten,
um einer Umfangslänge
einer Formungstrommel D zu entsprechen. Die geschnittenen Kautschukkörper c1
mit konstanter Größe werden
einmal gelagert, indem sie auf eine mehrstufige Weise in einem Lagergutträger e gesammelt
werden. Beim Formen eines Reifens wird der Lagergutträger e zu
einer Reifenformlinie umgesetzt, um die extrudierten Kautschukkörper c1
der Formungstrommel D zuzuführen.
Die extrudierten Kautschukkörper
c1 werden mit einer einzigen Umdrehung um die Formungstrommel D
herum gewickelt. Die Endabschnitte f, f liegen und grenzen in einer
Umfangsrichtung aneinander an. Mit dieser Anordnung wird ein roher
Laufflächenkautschuk
t zum Formen eines Reifenrohlings in einer kreisringförmigen Form gebildet.
In diesem Zusammenhang bezeichnet das Bezugszeichen g in der Zeichnung
eine Kühllinie.
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Allerdings
besteht bei solch einem herkömmlichen
Verfahren die Tendenz, dass das Haftvermögen zwischen den Endabschnitten
f, f unzureichend ist. Auf Grund dessen besteht die Tendenz, dass
an Verbindungsstellenabschnitten j des rohen Laufflächenkautschuks
t im Verlauf der Herstellung eines Reifens eine Öffnung erzeugt wird. Insbesondere
wenn der Basiskautschuk hochelastisch hergestellt ist, wie in dem
oben beschriebenen Fall, besteht die Tendenz, dass sich das Haftvermögen des
Kautschuks mit der hohen Elastizität einhergehend verschlechtert.
Das mangelnde Haftvermögen
an der Basiskautschukschicht rührt
von der Öffnung
an der Deckkautschukschicht her und begünstigt diese. Dies führt dementsprechend
zu Verschlechterungen des Ertragsverhältnisses und der Reifenqualität. Bei Verwendung
von Styrol/Butadien-Kautschuk besteht die Tendenz, dass solch ein
Kautschuk selbst im Vergleich mit Naturkautschuk oder dergleichen
ein schlechteres Haftvermögen
besitzt, und die Tendenz dazu, dass eine Öffnung auftritt, ist stärker.
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Somit
könnte
es beim Verbinden der Endabschnitte f, f an der Deckkautschukschicht
t1 vorkommen, dass die Endabschnitte f, f nicht ausreichend haften,
wie in 5(B) veranschaulicht. Es könnte somit
geschehen, dass die Verbindungsstellenabschnitte j sich im Verlauf
der Herstellung eines Reifens öffnen.
Es könnte auch
geschehen, dass die Verbindungsstellenabschnitte j Schwachstellen
aufweisen, von denen aus Risse auftreten. Im Fall eines Styrol/Butadien-Kautschuks
weist dieser ohne weiteres Schrumpfeigenschaften auf. Änderungen
in den Abmessungen (Reduktionen der Länge) der Körper c1 aus extrudiertem Kautschuk
während
der Lagerung sind demgemäß groß, was die Öffnung oder
das Auftreten von Rissen begünstigt.
Solch eine Öffnung
und das Auftreten von Rissen wird besonders deutlich, wenn die Einmischmenge
an Styrol/Butadien-Kautschuk im Kautschuk vom Styrol/Butadien-Typ
auf nicht weni ger als 80 Masseteilen erhöht wird, um die Reifenleistung
zu verbessern.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben daher vorgeschlagen, nur
die Basiskautschukschicht mittels eines Körpers aus extrudiertem Kautschuk
von einem Kautschukextruder zu bilden, während die Deckkautschukschicht,
die ein geringeres Haftvermögen
aufweist, durch ein sogenanntes Streifenwickelverfahren gebildet
wird, in dem ein bandartiger Kautschukstreifen überlappt und sukzessive um
die Basiskautschukschicht in einer Umfangsrichtung und auf eine
spiralförmige
Weise gewickelt wird.
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Gemäß diesem
Verfahren wird es möglich
sein, eine Öffnung
oder Risse an dem Deckkautschuk zuverlässig zu verhindern, auch wenn
die Einmischmenge des Styrol/Butadien-Kautschuks hoch ist, und das
Ertragsverhältnis
und die Reifenqualität
zu verbessern. Bei dem rohen Laufflächenkautschuk wird die Kautschukmischung
der Deckkautschukschicht in Übereinstimmung
mit den Reifentypen und weiteren Faktoren geändert. Das Verfahren nach dem
Stand der Technik vergrößerte ein
Zwischenlager, da die Deckkautschukschicht und die Basiskautschukschicht
integriert extrudiert werden, wobei es erforderlich sein wird, den
Kautschuk zu ändern
und die zweischichtigen Körper
c1 aus extrudiertem Kautschuk neu zu bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden die Deckkautschukschicht und die Basiskautschukschicht jedoch
getrennt gebildet, sodass die Basiskautschukschicht bis zu einem
gewissen Grad oder zum Teil standardisiert werden kann, und es wird möglich sein,
das Volumen oder die Arten von Zwischenlagern zu reduzieren, da
es möglicherweise
erforderlich sein kann, nur den Kautschuk z. B. des Kautschukstreifens
zu ändern.
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Diesbezüglich haben
die Erfinder der vorliegenden Erfindung in der veröffentlichten
Patentanmeldung 2002-127 718 vorgeschlagen, im Fall eines Karkasskautschuks
einen Weichkautschukstreifen anstelle eines Laufflächenkautschuks
auf eine innere Schicht zu wickeln. Dieser Vorschlag bezieht sich
jedoch auf ein Verfahren in Bezug auf einen weichen Karkassengummi,
der an Karkassenabschnitten verwendet wird. Es wird demgemäß vorausgesetzt,
dass ein Weichgummistreifen mit einer/m erforderlichen spezifizierten
Härte,
Grad an Spannung und Mooney-Viskosität verwendet wird.
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Das
Dokument
JP 2000-094
542 A offenbart ein Verfahren zum Bilden eines rohen Laufflächenkautschuks
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Das
Dokument
EP-A-1 199
192 bezieht sich auf eine innere Laufflächenstruktur eines Reifens
mit einem Laufflächengummi,
der eine spezielle Härteverteilung
aufweist.
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Das
Dokument
GB-A-1 318
755 betrifft Luftreifen, die Laufflächen mit einem Decke-Basis-Aufbau
besitzen.
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Das
Dokument
JP 07-290
595 A beschreibt eine Lauffläche eines Reifens mit sukzessive
und gewickelt geschichteten Kautschukbahnen.
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Das
Dokument
JP 54-065
750 A bezieht sich auf eine Kautschukmischung für eine Reifenlauffläche.
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Kurzzusammenfassung der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bilden
eines rohen Laufflächenkautschuks
mit verbesserter Haltbarkeit und verbessertem Haftvermögen zwischen
den Kautschukschichten bereitzustellen, das zuverlässig eine Öffnung und
Risse, die in der Deckkautschukschicht gebildet werden, verhindert.
Darüber
hinaus ist es ein Ziel der Erfindung, einen Luftreifen mit einem
verbesserten Laufflächengummi
bereitzustellen.
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Diese
Ziele werden durch den Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs
6 erreicht.
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Spezielle
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Mit
diesem Aufbau ist es möglich,
eine Öffnung
oder Risse in dem rohen Laufflächenkautschuk
mit einer zweischichtigen Struktur zuverlässig zu verhindern und das
Ertragsverhältnis
und die Reifenqualität
zu verbessern. Es ist auch möglich,
erhebliche Verringerungen der Volumen und Arten von Zwischenlagern
zu erreichen.
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Die
Basiskautschukschicht kann aus einem Kautschuk vom Naturkautschuktyp
bestehen, wobei Naturkautschuk mit nicht weniger als 50 Masseteilen
zu einem Kautschukbasismaterial eingemischt wird, und die Deckkautschukschicht
kann aus einem Kautschuk vom Styrol/Butadien-Typ bestehen, wobei der Kautschuk vom
Styrol/Butadien-Typ mit nicht weniger als 80 Masseteilen zu einem
Kautschukbasismaterial eingemischt wird.
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Die
Basiskautschukschicht kann eine Kautschukkomponente aufweisen, die
mit jener des Deckkautschuks identisch ist. Diesbezüglich sind
die komplexen Elastizitätsmoduln
E* Werte, die durch das Messen von Mus tern unter Verwendung eines
Viskoelastizitäts-Spektrometers,
hergestellt von Iwamoto Seisakusho Co., Ltd., unter Bedingungen
für die
Temperatur von 70°C,
die Frequenz von 10 Hz, oder die anfängliche Zugdehnung von 10%
und für
eine Amplitude einer dynamischen Beanspruchung von ±2% erhalten
werden. Eine Gummihärte
HS ist eine Durometer A-Härte,
die mit Hilfe eines Durometers Typ A gemäß JIS-K 6253 gemessen wird.
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In
diesem Zusammenhang umfasst der Begriff „Kautschukkomponenten eines
identischen Typs" einen Fall,
in dem Kautschuk aus vollkommen identischen Kautschukkomponenten
hergestellt ist, und auch einen Fall, in dem Monomersequenzen und/oder
Mikrostrukturen verschieden sind, während chemische Strukturgerüste identisch
sind. Zum Beispiel sind im Fall eines Styrol/Butadien-Kautschuks
(SBR) ein lösungspolymerisierter
SBR (S-Typ) und ein emulsionspolymerisierter SBR (E-Typ) identische
Kautschuktypen und im Fall von Butadienkautschuk (BR) sind ein cis-1,4-reicher BR und
ein cis-1,4-armer BR ein identischer Kautschuktyp.
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Kurzbeschreibung der verschiedenen
Ansichten der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Luftreifens
veranschaulicht, der einen rohen Laufflächenkautschuk verwendet, welcher
durch das Formverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet wird;
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2 ist
eine Schnittansicht, die einen rohen Laufflächenkautschuk veranschaulicht,
der zu diesem Zweck verwendet wird;
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3 ist
eine grafische Darstellung, die das Formverfahren der vorliegenden
Erfindung in konzeptiver Form veranschaulicht;
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4 ist
eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Kautschukstreifens veranschaulicht;
und
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5(A) ist eine grafische Darstellung zur Erklärung eines
herkömmlichen
Verfahrens zum Bilden eines Laufflächenkautschuks, und 5(B) ist eine Schnittansicht von Verbindungsstellenabschnitten,
um einen problematischen Punkt davon zu erklären.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun auf der Grundlage veranschaulichter Beispiele
erklärt. 1 ist
eine Schnittansicht, die einen Luftreifen veranschaulicht; welcher
einen durch das Formverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
gebildeten rohen Laufflächenkautschuk
verwendet.
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In 1 umfasst
der Luftreifen 1 eine Karkasse 6, die sich von
einem Laufflächenabschnitt 2 über Seitenwandabschnitte 3 bis
zu den Wulstkernen 5 von Wulstabschnitten 4 erstreckt,
und eine Gürtelschicht 7,
die innerhalb des Laufflächenabschnitts 2 und
außerhalb
der Karkasse 6 in der radialen Richtung angeordnet ist.
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Die
Karkasse 6 besteht aus mindestens einer Karkasslage (wobei
in der vorliegenden Ausführungsform
eine Karkasslage 6 verwendet wird), in der Karkasskorde
unter Winkeln von z. B. 70 bis 90° in
Bezug auf eine Reifenumfangsrichtung ausgerichtet sind, und während vorteilhafterweise
Korde aus organischer Faser wie solche, die aus Nylon, Polyester,
Rayon oder aromatischem Polyamid hergestellt sind, als die Karkasskorde
verwendet werden, ist es auch möglich,
Metallkorde wie solche, die aus Stahl hergestellt sind, zu verwenden.
Die Karkasslage 6A umfasst integriert Lagenumschlagabschnitte 6b,
die von der Innenseite zur Außenseite
in einer axialen Richtung des Reifens um die Wulstkerne 5 auf
beiden Seiten eines Lagenhauptkörperabschnittes 6a,
der die Wulstkerne 5, 5 überbrückt, umgeschlagen sind, und
ein Wulstkernreitergummi 8 zur Wulstverstärkung, der
sich außerhalb
von den Wulstkernen 5 verjüngend in der radialen Richtung
des Reifens erstreckt, ist zwischen dem Lagenhauptkörperabschnitt 6a und
den Umschlagabschnitten 6b angeordnet.
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Die
Gürtelschicht 7 besteht
aus mindestens zwei Gürtellagen
(wobei in der vorliegenden Ausführungsform
zwei Gürtellagen 7A, 7B verwendet
werden), in denen Gürtelkorde
mit hoher Festigkeit, z. B. Stahlkorde, unter Winkeln von etwa 10
bis 35° in
Bezug auf die Reifenumfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Gürtelsteifigkeit
durch die Gürtelkorde,
die einander zwischen den Lagen schneiden, sodass im Wesentlichen
die gesamte Breite des Laufflächenabschnitts 2 durch
Umreifungseffekte fest verstärkt
ist, verbessert ist.
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Es
ist auch möglich,
eine bekannte Bandschicht (nicht gezeigt) außerhalb der Gürtelschicht 7 in
der radialen Richtung vorzusehen, in der Bandkorde aus organischer
Faser wie z. B. Nylon unter Winkeln von nicht mehr als 5 Grad in
Bezug auf die Umfangsrichtung ausgerichtet sind, um insbesondere
die Schnelllaufhaltbarkeit zu verbessern, und hierin werden die
Bandschicht und die Gürtelschicht 7 nachfolgend
allgemein als eine Laufflächenverstärkungskordschicht 9 bezeichnet.
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Ein
Laufflächenkautschuk
TG, der den Laufflächenabschnitt 2 umfasst,
ist außerhalb
der Laufflächenverstärkungskordschicht 9 in
der radialen Richtung angeordnet, wobei der Laufflächenkautschuk
TG als eine zweischichtige Struktur eingerichtet ist, die aus einer
Basiskautschukschicht G2, die an der Laufflächenverstärkungskordschicht 9 angrenzt,
und einer Deckkautschukschicht G1, die an selbige außerhalb
in der radialen Richtung angrenzt und deren äußere Oberfläche eine Laufflächen-Oberfläche 2S umfasst,
besteht.
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Hier
wird ein Kautschuk vom Styrol/Butadien-Typ (Kautschuk vom SBR-Typ) verwendet, der
eine überlegenere
Alterungsbeständigkeit,
Wärmebeständigkeit,
Verschleißfestigkeit
und Nassrutschfestigkeit aufweist als die Deckkautschukschicht G1
verwendet. Der Kautschuk vom SBR-Typ ist derart eingerichtet, dass
Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR) mit nicht weniger als 80 bis 100
Masseteilen zu einem Kautschukbasismaterial eingemischt wird. Ferner
wird als der restliche Teil des Kautschuks vorzugsweise Naturkautschuk
(NR) oder Butadienkautschuk (BR) verwendet. Der Kautschuk vom SBR-Typ
kann auf Grund der obigen Eigenschaften die Haltbarkeit des Reifens,
die Lebensdauer und die Haftleistung verbessern.
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Hingegen
wird ein Naturkautschuktyp (Kautschuk vom NR-Typ), der eine Rückstoßelastizität, (ein)
geringe/s Wärmeerzeugungseigenschaften
und Haftvermögen
aufweist, als die Basiskautschukschicht G2 verwendet. Der Kautschuk
vom NR-Typ enthält
nicht weniger als 50 Masseteile, vorzugsweise nicht weniger als 60
Masseteile und bevorzugter nicht weniger als 70 Masseteile Naturkautschuk
(NR). Als der restliche Teil des Kautschuks wird vorzugsweise BR
verwendet. Dank der obigen Eigenschaften verbessert der Kautschuk
vom NR-Typ die Spurhaltigkeit, den geringen Rollwiderstand und die
Schnelllaufhaltbarkeit und schränkt
auch die Ablösung
von der Laufflächenverstärkungskordschicht 9 ein.
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Im
Hinblick darauf ist die Gummihärte
Hs1 des Kautschuks vom SBR-Typ nach der Vulkanisation derart definiert,
dass sie 50 bis 80° beträgt. Die
Gummihärte
Hs2 der NR-Gummihärte
Hs1 des Kautschuks vom SBR-Typ und eine Differenz |Hs1 – Hs2| wird
derart definiert, dass sie nicht geringer als 5° ist. Diese Anordnung ist im
Hinblick auf das gleichzeitige Streben nach Haftleistung und geringem
Rollwiderstand vorteilhaft.
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Ein
komplexer Elastizitätsmodul
E1* des Kautschuks vom SBR-Typ nach der Vulkanisation wird derart definiert,
dass er 5,0 bis 8,0 MPa beträgt.
Ein komplexer Elastizitätsmodul
E2* des Kautschuks vom NR-Typ nach der Vulkanisation wird kleiner
festgelegt als der komplexe Elastizitätsmodul E1* des Kautschuks
vom SBR-Typ, und eine Differenz |E1* – E2*| wird derart definiert,
dass sie nicht kleiner als 2,0 MPa ist. Diese Anordnung ist im Hinblick
auf das gleichzeitige Streben nach Haltbarkeit und Haftvermögen vorteilhaft.
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Ein
Tangensverlust tand1 des Kautschuks vom SBR-Typ nach der Vulkanisation
ist in einem Bereich von 0,10 bis 0,30 festgelegt. Ein Tangentialverlust
tand2 des Kautschuks vom NR-Typ nach der Vulkanisation wird derart
definiert, dass er nicht mehr als 60% davon, vorzugsweise nicht
mehr als 50% und weiter nicht mehr als 40% beträgt. Mit dieser Anordnung wird
es möglich
sein, ein gleichzeitiges Streben nach Spurhaltigkeit und einem geringen
Rollwiderstand zu erreichen.
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Es
wird nun vorausgesetzt, dass ein roher Laufflächenkautschuk tg (2)
zum Bilden solch eines Laufflächenkautschuks
TG durch das obige herkömmliche
Verfahren (5(A)) hergestellt wird. In solch
einem Fall wird das Haftvermögen
des Kautschuks vom SBR-Typ verschlechtert sein, was dazu führt, dass
das Ertragsverhältnis
der Produkte auf Grund von Öffnungen
oder Rissen, die an den Verbindungsstellenabschnitten j der Deckkautschukschicht
G1 gebildet werden, sinkt, und die Reifenqualität verschlechtert ist.
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Die
vorliegende Erfindung bildet daher den rohen Laufflächenkautschuk
tg durch das folgende Verfahren. Im Spezielleren wird, wie in 3 konzeptiv
veranschaulicht, ein bandartig geformter Körper c mit einer einschichtigen
Struktur mit einer großen
Breite, der aus einem Basiskautschuk hergestellt ist, sukzessive
von einem Kautschukextruder a extrudiert. Körper c1 aus extrudiertem Kautschuk,
die durch Schneiden der geformten Körper c auf eine konstante Größe erhalten
werden, werden an einer Reifenformlinie mit einer einzigen Umdrehung
um eine Formungstrommel D herum gewickelt. Die jeweiligen Endabschnitte
f, f in einer Umfangsrichtung liegen und grenzen aneinander an,
wonach die Basiskautschukschicht G2 als ein kreisringförmiger Körper 10 gebildet
wird. Insofern veranschaulicht die vorliegende Ausführungsform
einen Fall, in dem der geformte Körper c von dem Kautschukextruder
a von einer Rolle r aufgewickelt wird und, wie oben erläutert, einmal
gelagert wird. Wenn ein Reifen geformt wird, wird der rollenartig
geformte Körper
c zu der Reifenformlinie umgesetzt und zu Körpern c1 aus extrudiertem Kautschuk
mit einer konstanten Größe geschnitten,
um der Formungstrommel D zugeführt
zu werden. Anstelle einer Lagerung auf eine rollenartige Weise ist
es jedoch auch möglich,
die Körper
c1 aus extrudiertem Kautschuk auf eine konstante Größe zu schneiden
und sie dann durch Stapeln auf einem Lagergutträger auf eine mehrstufige Weise
zu lagern.
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Ein
länglicher,
bandartiger Kautschukstreifen 11 mit geringer Breite, der
aus einem von einem Kautschukextruder m extrudierten Deckkautschuk
hergestellt ist, wird als die Deckkautschukschicht G1 verwendet. Der
Kautschukstreifen 11 wird, wie in 2 veranschaulicht,
durch einen Körper 12 mit
geschichteten Streifen gebildet, der sukzessive in einer Umfangsrichtung
auf den kreisringförmigen
Körper 10 gewickelt
wird, wobei er spiralförmig überlappt
wird.
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Da
der Kautschukstreifen 11 in solch einem Körper 12 mit
geschichteten Streifen in der Reifenumfangsrichtung sukzessive gewickelt
wird, werden keine Verbindungsstellenabschnitte in der Deckkautschukschicht
G1 gebildet, die derart geführt
sind, dass sie die Reifenaxialrichtung zu schneiden. Demgemäß kann auch
in dem Fall, wenn ein Kautschuk vom SBR-Typ mit einer hohen Einmischmenge an
SBR von nicht weniger als 80 Masseteilen als die Deckkautschukschicht
G1 verwendet wird, eine Öffnung
der Verbindungsstellenabschnitte beim Formen eines Reifens eingeschränkt werden.
Insofern werden Verbindungsstellenabschnitte (Schnittstellen) k
zwischen benachbarten Kautschukstreifen 11, 11 in
der Reifenaxialrichtung in dem Körper 12 mit
geschichteten Streifen gebildet. Die Verbindungsstellenabschnitte
werden in der Umfangsrichtung jedoch aufeinanderfolgen. Zusätzlich wird
es möglich
sein, da die Seitenkraft, die in der Reifenaxialrichtung wirkt,
im Vergleich mit der Antriebs- oder Bremskraft, die in der Reifenumfangsrichtung
auf den Laufflächenabschnitt 2 wirkt,
klein ist, eine ausreichende Festigkeit sicherzustellen.
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Diesbezüglich weist,
wie in 4 in Schnittform veranschaulicht, der Kautschukstreifen 11 eine
Streifenbreite Ws von 5 bis 30 mm und eine Streifendicke Ts von
0,5 bis 3,0 mm auf. Solch eine Anordnung ist günstig, um einen rohen Laufflächenkautschuk
tg zu erhalten, der eine gewünschte
Querschnittsform aufweist.
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Bei
dem obigen rohen Laufflächenkautschuk
tg muss eine Dicke T2 der Basiskautschukschicht G2 an einem Reifenäquator Co
in einem Bereich des 0,05 bis 0,7-fachen einer Dicke T0 des gesamten
rohen Laufflächenkautschuks
tg an dem Reifenäquator
Co liegen. Wenn dieser Wert das 0,7-fache übersteigt, besteht die Tendenz,
dass die Effekte der Verbesserung der Hafteigenschaften auf der
Fahrbahn, die Verschleißfestigkeit und
Haltbarkeit, die durch die Deckkautschukschicht G1 erreicht werden,
in einem frühen
Stadium verloren gehen, wobei die Basiskautschukschicht G2 in einem
mittleren Verschleißzustand
der Laufflächen-Oberfläche ausgesetzt
ist. Wenn dieser Wert kleiner ist als 0,05, zeigen sich die Effekte
der Verbesserung des geringen Rollwiderstandes und die Spurhaltigkeit
auf Grund der Basiskautschukschicht G2 nicht ausreichend. Im Hinblick
darauf ist es vorzuziehen, einen niedrigeren Grenzwert für ein Verhältnis T2/T0
der Dicke mit nicht kleiner als 0,1 und ferner nicht kleiner als
0,15 festzulegen, und ein oberer Grenzwert ist vorzugsweise auf
nicht größer als
0,5 und ferner nicht größer als
0,3 festgelegt.
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Bei
dem rohen Laufflächenkautschuk
tg kann, um zuzulassen, dass der geformte Körper c (der keine Deckkautschukschicht
G1 umfasst) von dem Kautschukextruder a dünn ist, sodass das Dickenverhältnis T2/To nicht
größer als
0,7 ist, der geformte Körper
c in einer kompakten, rollenartigen Weise gelagert werden, indem er
auf die Rolle r, wie in 3 veranschaulicht, aufgewickelt
wird. In der Folge wird es möglich
sein, eine effiziente Lagerung durchzuführen, bei der im Vergleich
mit einem herkömmlichen
Lagerverfahren, bei dem die Lagerung durch mehrschichtiges Sammeln
erfolgt, Reduktionen an Lagerplatz von z. B. ca. 20 bis 30% erreicht werden.
Dank des dünn
geformten Körpers
c kann auch eine Kühlung
problemlos durchgeführt
werden, sodass die Länge
der Kühllinie
g auf nicht mehr als 50% einer herkömmlichen Linienlänge reduziert
werden kann.
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Der
rollenartig geformte Körper
c kann zu der Reifenformlinie geschickt werden und der Formungstrommel
D zugeführt
werden, während
selbige zu Körpern
c1 aus extrudiertem Kautschuk mit einer konstanten Größe geschnitten
werden. Demgemäß werden
in den Körpern
c1 aus extrudiertem Kautschuk keine Änderungen der Abmessungen erzeugt
und der kreisringförmige
Körper 10 (Basiskautschukschicht
G2) kann mit hoher Genauigkeit gebildet werden. Diesbezüglich ist
es auch vorzuziehen, die Dicke T2 auf nicht mehr als 6 mm festzulegen,
um die Lagerung des geformten Körpers
c in einem rollenartigen Zustand zu erleichtern.
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Während es
Fälle gibt,
in denen die Kautschukmischung der Deckkautschukschicht G1 in Übereinstimmung
mit den Reifentypen oder dergleichen in solch einem rohen Laufflächenkautschuk
geändert
wird, ist es möglich,
da die Deckkautschukschicht G1 getrennt von der Basiskautschukschicht
G2 durch ein Streifenwickelverfahren gebildet wird, den geformten
Körper
c zu standardisieren. In diesem Fall muss nur der Kautschuk des
Kautschukstreifen geändert
werden, und daher ist/sind das Volumen und die Arten des Zwischenlagers
erheblich reduziert. Zu diesem Zeitpunkt ist eine maximale Breite
Wc der Körper
c1 aus extrudiertem Kautschuk in der Reifenaxialrichtung vorzugsweise
auf nicht mehr als das 0,6-fache, vorzugsweise nicht weniger als
das 0,8-fache und auf nicht weniger als das 1,2-fache und vorzugsweise
nicht mehr als das 1,1-fache einer Laufflächenbreite TW eines Luftreifens
nach der Vulkanisation und dem Formen beschränkt. Mit dieser Anordnung wird
es möglich
sein, eine Standardisierung des geformten Körpers c in Bezug auf die Reifengrößen zu erzielen,
sodass es möglich
ist, weitere Reduktionen von Zwischenlagern zu erzielen.
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Der
so erhaltene rohe Laufflächenkautschuk
tg wird in einem herkömmlicherweise
bekannten Verfahren zu einem Reifenrohling zusammengesetzt und durch
Durchführen
einer Vulkanisation und eines Formens des geformten Reifenrohlings
kann der Luftreifen 1, wie in 1 veranschaulicht,
erhalten werden. In diesem Zusammenhang werden an dieser Stelle,
da die Verfahren zum Bilden von Teilen mit Ausnahme des rohen Laufflächenkautschuks
mit denen des Standes der Technik identisch sind, detaillierte Erklärungen davon
weggelassen.
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Eine
zweite Ausführungsform,
in der der Luftreifen 1 als ein auf Hochgeschwindigkeitsleistungen
ausgerichteter Hochleistungsreifen verwendet wird, wird nun erklärt. Diese
Ausführungsform
ist selbstverständlich nicht
nur auf einen Hochgeschwindigkeitsreifen beschränkt. Elemente, die in der vorliegenden
Ausführungsform
nicht erläutert
werden, stimmen mit denen der ersten Ausführungsform überein.
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Die
Deckkautschukschicht G1 ist aus einem Deckkautschuk gebildet, der
einen Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR) als eine Kautschukkomponente
umfasst, die eine überlegene
Wärmebeständigkeit,
Verschleißfestigkeit
und Nassrutschfestigkeit aufweist. Infolge der obigen Eigenschaften
des SBR verbessert die Deckkautschukschicht G1 die Schnelllaufhaltbarkeit,
die Lebensdauer und das Haftvermögen
des Reifens.
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Die
Basiskautschukschicht G2 weist eine Kautschukkomponente, deren Typ
identisch mit dem der Deckkautschukschicht G1, d. h. SBR, ist. Ein
Basiskautschuk G2 ist mit einer hohen Elastizität gebildet, wobei der komplexe
Elastizitätsmodul
E2* nach der Vulkanisation größer ist
als ein komplexer Elastizitätsmodul
E1* des Deckkautschuks nach der Vulkanisation. Durch Bilden des
Basiskautschuks und des Deckkautschuks aus Kautschukkomponenten
vom gleichen Typ kann die Haftfestigkeit zwischen beiden erheblich
verbessert werden. Da der Basiskautschuk derart hergestellt ist,
dass er hoch elastisch ist, ist es möglich, die Laufflächensteifigkeit
ausreichend sicherzustellen, um das Ansprechverhalten und die Reaktion
(Gefühl
von Steifigkeit) des Lenkrades, die bei Hochleistungsreifen in hohem
Maß erwünscht sind,
zu verbessern, und um die Spurhaltigkeit während eines Schnelllaufes zu
verbessern, während
die obigen Leistungen, die durch die Deckkautschukschicht G1 erzielt
werden, zum Ausdruck gebracht werden. Auf der Basis der Arten von
Kautschukzusätzen,
die den Kautschukkomponenten zugesetzt werden, sowie Unterschie den
bei den Einmischmengen ist es möglich,
Unterschiede der komplexen Elastizitätsmoduln E1*, E2* des Deckkautschuks
und des Basiskautschuks vorzusehen.
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Im
Fall eines Hochleistungsreifens ist der komplexe Elastizitätsmodul
E1* des Deckkautschuks nach der Vulkanisation vorzugsweise in einem
Bereich von 5,0 bis 9,0 MPa, eine Gummihärte Hs1 des Deckkautschuks
nach der Vulkanisation vorzugsweise auf 60 bis 90° und eine
Differenz zwischen selbiger und der Gummihärte Hs2 des Basiskautschuks
nach der Vulkanisation |Hs1 – Hs2|
auf nicht mehr als 10° festgelegt.
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Wenn
der komplexe Elastizitätsmodul
E1* kleiner als 5,0 MPa und die Gummihärte Hs1 kleiner als 60° ist, wird
die Deckkautschukschicht G1 selbst zu weich sein, sodass es schwierig
sein wird, eine überlegene Spurhaltigkeit
zu erzielen, selbst wenn der Basiskautschuk G2 hoch elastisch hergestellt
ist. Wenn der komplexe Elastizitätsmodul
E1* größer als
9,0 MPa und die Gummihärte
Hs1 größer als
90° ist,
wird die Deckkautschukschicht G1 zu hart sein, sodass die Bodenkontakteigenschaften
(Haftvermögen
und Straßennachlaufeigenschaften
auf der Fahrbahn) verschlechtert sind und der Fahrkomfort beeinträchtigt ist.
Wenn die Differenz der Gummihärte
|Hs1 – Hs2|
10° übersteigt,
zeigen sich insofern Nachteile, als das Fahrzeug z. B. bei einem Spurwechsel
während
eines Schnelllaufes instabil wird.
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Eine
dritte Ausführungsform,
bei der der Luftreifen 1 vorzugsweise als ein Winterreifen
verwendet wird, der eine überlegene
Laufleistung auf Schnee aufweist, wird nicht erklärt. Diese
Ausführungsform
ist selbstverständlich
nicht nur auf einen Winterreifen beschränkt. Elemente, die in der vorliegenden
Ausführungsform
nicht besprochen werden, stimmen mit denen der ersten Ausführungsform überein.
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Die
Deckkautschukschicht G1 ist aus einem Deckkautschuk gebildet, die
einen gemischten Kautschuk aus Naturkautschuk (NR) und Butadienkautschuk
(BR), der als eine Kautschukkomponente eine überlegene Verschleißfestigkeit
und Niedertemperatureigenschaften aufweist, umfasst. Die Deckkautschukschicht
G1 ist in der Lage, die Lebensdauer und die Leistung auf Schnee
(Haftvermögen
auf Eis- und Schneefahrbahnen etc.) des Reifens durch die obigen
Eigenschaften des gemischten Kautschuks zu verbessern.
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Die
Basiskautschukschicht G2 weist eine Kautschukkomponente auf, deren
Typ mit jenem der Deckkautschukschicht G1 identisch ist. Das heißt, die
Kautschukkomponente ist in der vorliegenden Ausführungsform aus dem gemischten
Kautschuk gebildet. Ein Basisgummi ist hoch elastisch, wobei ein
komplexer Elastizitätsmodul
E2* nach der Vulkanisation größer ist
als der komplexe Elastizitätsmodul
E1* des Deckkautschuks nach der Vulkanisation. Durch Bilden des
Basiskautschuks und des Deckkautschuks aus den Kautschukkomponenten
vom gleichen Typ kann die Haftfestigkeit zwischen beiden verbessert
werden. Da der Basiskautschuk derart hergestellt ist, dass er hoch
elastisch ist, ist es möglich,
die Laufflächensteifigkeit
ausreichend sicherzustellen, während
die Fähigkeiten
der Deckkautschukschicht G1 zum Ausdruck gebracht werden. Demgemäß ist es
möglich,
auch in dem Fall, in dem der Deckkautschuk derart hergestellt ist,
dass er weich ist, um ein Haftungsvermögen auf Schnee zu erreichen,
die Spurhaltigkeit insofern beizubehalten, als das Handling-Ansprechverhalten
und die Reaktion (Gefühl
von Steifigkeit), die beim Fahren auf normalen Fahrbahnen erforderlich
sind, ausreichend sichergestellt werden können.
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Diesbezüglich ist
der gemischte Kautschuk derart eingerichtet, dass 30 bis 70 Masseteile
Naturkautschuk und 70 bis 30 Masseteile Butadienkautschuk in 100
Masseteile von Kautschukkomponenten eingemischt sind und das Verhältnis zwischen
dem Naturkautschuk und dem Butadienkautschuk kann innerhalb dieses
Bereiches variiert werden.
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Hier
liegt im Fall eines Winterreifens der komplexe Elastizitätsmodul
E1* des Deckkautschuks nach der Vulkanisation vorzugsweise im Bereich
von 2,0 bis 5,0 MPa, die Gummihärte
Hs1 des Deckkautschuks nach der Vulkanisation liegt vorzugsweise
im Bereich von 40 bis 60° und
die Gummihärte
Hs2 des Basiselements ist größer als
die Gummihärte
Hs1.
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Wenn
der komplexe Elastizitätsmodul
E1* kleiner ist als 2,0 MPa und die Gummihärte Hs1 kleiner ist als 40°, wird die
Deckkautschukschicht G1 selbst zu weich sein, sodass es schwierig
sein wird, die für
ein Fahren auf normalen Fahrbahnen erforderliche Spurhaltigkeit
zu erzielen, wie hoch elastisch der Basiskautschuk auch immer hergestellt
ist. Wenn der komplexe Elastizitätsmodul
E1* größer ist
als 5,0 MPa, die Gummihärte Hs1
größer ist
als 60° und
Hs1 > Hs2, wird die
Deckkautschukschicht G1 zu hart und die Leistung auf Schnee kann
auf Grund von z. B. verschlechterten Haftleistungen auf Schnee nicht
zum Ausdruck gebracht werden.
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In
der zweiten und dritten Ausführungsform
verwenden die Basiskautschukschicht G2 und die Deckkautschukschicht
G1 einen Kautschuk vom gleichen Typ von Kautschukkomponenten. Das
Haftvermögen
zwischen beiden Schichten wird somit verbessert. Die Kraft, die
die Bewegungen der Endabschnitte der Basiskautschukschicht G2 einschränkt, wird
somit stark wirksam sein, sodass die Effekte zum Einschränken einer Öffnung weiter
verbessert werden können.
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In
diesen alternativen Ausführungsformen
muss die Dicke T2 der Basis kautschukschicht G2 auf dem Reifenäquator Co
im Bereich des 0,05 bis 0,7-fachen der Dicke T0 des gesamten rohen
Laufflächenkautschuks
tg auf dem Reifenäquator
Co liegen. Eine obere Grenze davon ist vorzugsweise auf nicht mehr
als 0,6 festgelegt.
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Während bisher
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, ist die
vorliegende Erfindung nicht nur auf die veranschaulichten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann ausgeführt
werden, indem selbige zu verschiedenen Formen abgewandelt wird.
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Beispiele
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Luftreifen
(Ausführungsform
1) mit einer Reifengröße von 205/65R15
wurden unter Verwendung des rohen Laufflächenkautschuks hergestellt,
der durch das Bildungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet
wurde, und Merkmale wie z. B. das Vorhandensein/Nichtvorhandensein
des Auftretens einer Öffnung oder
von Rissen in dem Laufflächenkautschuk,
die Qualität
der Musterreifen und die Produktivität davon bei der Herstellung
wurden mit jenen der Vergleichsbeispiele 1A, 1B verglichen.
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Investitionen,
Räume für Einrichtungen,
Zwischenlager (Speicher)-Räume
und erwartete Mengen von Zwischenlagern, die erforderlich sind,
um eine Formungslinie für
rohen Laufflächenkautschuk
(3) herzuzustellen, in der das Bildungsverfahren
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann, wurden mit
jenen der Vergleichsbeispiele 1A, 1B verglichen.
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Diesbezüglich wurde
in dem Vergleichsbeispiel 1 ein zweischichtig geformter Körper c von
dem Kautschukextruder a auf eine konstante Größe ge schnitten und die geschnittenen
Kautschukkörper
c1 mit konstanter Größe wurden
als Zwischenlager gelagert, indem sie auf einem Lagergutträger e auf
eine mehrstufige Weise gesammelt wurden. Der Lagergutträger e wurde
zu der Reifenformlinie umgesetzt und die Körper c1 aus extrudierten Kautschuk
wurden mit einer einzigen Umdrehung um die Formungstrommel D gewickelt,
um den rohen Laufflächenkautschuk
auf eine kreisringförmige
Weise zu bilden. In dem Vergleichsbeispiel 2 wurden sowohl die Basiskautschukschicht
als auch die Deckkautschukschicht als geschichtete Körper aus
einem Kautschukstreifen unter Verwendung eines Streifenwickelverfahrens
gebildet.
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(1) Auftreten von Öffnungen oder dergleichen:
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Die
Häufigkeiten
des Auftretens einer Öffnung
und von Rissen des Laufflächenkautschuks
bei der Herstellung von Reifen wurde berechnet.
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(2) Qualität:
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Die
RFV der Testreifen wurde in Übereinstimmung
mit dem Gleichförmigkeits-Testverfahren
für Fahrzeuge
gemäß JASO C607
unter Verwendung einer Gleichförmigkeits-Testvorrichtung
gemessen und die Kehrwerte der Durchschnittswerte von 100 Reifen
wurden als Indizes angegeben, wobei jener des Vergleichsbeispiels
1 mit 100 definiert wurde. Je größer die
Indizes waren, desto günstiger
waren sie.
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(3) Investitionen, Räume für Einrichtungen, Zwischenlager
(Speicher)-Räume und
Mengen von Zwischenlagern:
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Eine
Formungslinie für
rohen Laufflächenkautschuk,
die in der Lage war, zwei Arten von Reifen mit einer Rate von 100
Reifen in 12 Stunden zu er zeugen, wurde angenommen und Investitionen,
Räume für Einrichtungen,
Zwischenlager (Speicher)-Räume
und Mengen von Zwischenlagern wurden als Indizes angegeben, wobei
jener des Vergleichsbeispiels 1 100 war. Je kleiner die Indizes
waren, desto günstiger
waren sie. Tabelle 1
| | Beispiel | Vergleichsbeispiel
1A | Vergleichsbeispiel
1B |
| Deckkautschukschicht | Kautschukstreifen | Körper aus
extrudiertem Kautschuk (integrierter Körper) | Kautschukstreifen |
| Basiskautschukschicht | Körper aus
extrudiertem Kautschuk | | Kautschukstreifen |
| Auftreten
einer Öffnung | 0 | 5 | 0 |
| Qualität | 145 | 100 | 150 |
| Produktivität | 140 | 100 | 95 |
| Investitionen | 80 | 100 | 105 |
| Raum
für Einrichtungen | 50 | 100 | 45 |
| Zwischenlagerraum | 20 | 100 | 15 |
| Zwischenlagermenge | 35 | 100 | 30 |
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Alternativbeispiel
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Roher
Laufflächenkautschuk,
der durch die zweite und dritte Ausführungsform gebildet wurde,
wurde verwendet, um einen Hochleistungsreifen mit einer Reifengröße von 215/45R17
und (Ausführungsform
2) und einen spikelosen Reifen mit einer Reifengröße von 205/65R15
(Ausführungsform
3) zu bilden, und Merkmale wie z. B. das Vorhandensein/Nichtvorhandensein
des Auftretens einer Öffnung
oder von Rissen in dem Laufflächenkautschuk
und die Produktivität
davon bei der Herstellung wurden mit denen der Vergleichsbeispiele 2A,
2B, 3A und 3B verglichen.
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Investitionen,
Räume für Einrichtungen,
Zwischenlager (Speicher)-Räume
und erwartete Mengen von Zwischenlagern, die erforderlich sind,
um eine Formungslinie für
rohen Laufflächenkautschuk
(3) herzuzustellen, in der das Verfahren zum Bilden
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann, wurden mit jenen
der Vergleichsbeispiele 2A, 2B, 3A und 3B verglichen.
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Diesbezüglich wurde
in den Vergleichsbeispielen 2A und 3A ein zweischichtig geformter
Körper
c von dem Kautschukextruder a auf eine konstante Größe geschnitten
und die geschnittenen Kautschukkörper
c1 wurden als Zwischenlager gelagert, indem selbige auf einem Lagergutträger e auf
eine mehrstufige Weise gesammelt wurden, wie in 5 veranschaulicht.
Der Lagergutträger
e wurde zu der Reifenformlinie umgesetzt und die Körper c1
aus extrudierten Kautschuk wurden mit einer einzigen Umdrehung um
die Formungstrommel D gewickelt, um den rohen Laufflächenkautschuk
auf eine kreisringförmige
Weise zu bilden. In den Vergleichsbeispielen 2B und 3B wurden sowohl
die Basiskautschukschicht als auch die Deckkautschukschicht als
geschichtete Körper
aus einem Kautschukstreifen unter Verwendung eines Streifenwickelverfahrens
gebildet.
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(1) Auftreten von Öffnungen oder dergleichen:
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Die
Häufigkeiten
des Auftretens einer Öffnung
und von Rissen des Laufflächenkautschuks
bei der Herstellung von Reifen wurde berechnet.
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(2) Investitionen, Räume für Einrichtungen, Zwischenlager
(Speicher)-Räume und
Mengen von Zwischenlagern:
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Eine
Formungslinie für
rohen Laufflächenkautschuk,
die in der Lage war, zwei Arten von Reifen mit einer Rate von 100
Reifen in 12 Stunden zu erzeugen, wurde angenommen, und Investitionen,
Räume für Einrichtungen,
Zwischenlager (Speicher)-Räume
und Mengen von Zwischenlagern wurden als Indizes angegeben, wobei
jener der Vergleichsbeispiele 2A und 3A 100 war. Je kleiner die
Indizes waren, desto günstiger
waren sie.
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