DE60320324T2

DE60320324T2 - Reifen für fahrzeuge

Info

Publication number: DE60320324T2
Application number: DE60320324T
Authority: DE
Inventors: Maurizio Pirelli Pneu BOIOCCHI; Giuseppe Pirelli Pneu MATRASCIA
Original assignee: Pirelli SpA; Pirelli Tyre SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: DE60320324D1; EP1701854B1; WO2005063508A1; AU2003300754A1; US20070221304A1; EP1701854A1; ES2305585T3; ATE391610T1; KR20060121250A; CN1886273A; KR101064611B1; US8028731B2; BR0318701A; JP2007528311A; BR0318701B1; CN100589998C; JP4512556B2; CA2552149A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen für zweirädrige oder vierrädrige Fahrzeuge, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf einen Luftreifen für Kraftfahrzeuge der so genannten UHP-(Ultra High Performance- = Ultrahochleistungs-)Bauweise.
Speziell bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Luftreifen mit einem Karkassenaufbau, der wenigstens eine Karkassenlage und wenigstens einen der Karkassenlage zugeordneten ringförmigen Verstärkungsaufbau, ein aus einem elastomeren Material hergestelltes Laufflächenband an einer radial äußeren Position bezogen auf den Karkassenaufbau, einen zwischen dem Karkassenaufbau und dem Laufflächenband angeordneten Gurtaufbau und ein Paar von axial gegenüberliegenden Seitenwänden an dem Karkassenaufbau aufweist, wobei das Laufflächenband mit einem Muster versehen ist, das eine oder mehrere Längs- und/oder Quernuten aufweist.
Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Beschreibung soll ein Luftreifen dieser Bauweise mit dem Ausdruck: Nutenreifen bezeichnet werden.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet von Nutenreifen für Fahrzeuge und insbesondere auf dem Gebiet von Nutenreifen für so genannte UHP-Fahrzeuge besteht eine der Anforderungen, die äußerst schwierig zu erfüllen ist, darin, die Verschlechterung der Straßenhaftungseigenschaften und der Handling-Eigenschaften des Luftreifens, insbesondere was das Drift-Verhalten betrifft, zu begrenzen, die sich unvermeidbar bei Einsatz des Reifens ergeben.
Bei Nutenreifen wird dieses Problem im Wesentlichen dadurch ausgelöst, dass ein mit Nuten versehenes Laufflächenmuster den Luftreifen unter der Bodenkontaktfläche nachgiebiger macht, wenn der Reifen Scherspannungen ausgesetzt wird, beispielsweise den Querscherspannungen, die an einem Luftreifen beim Driften, Bremsen oder Beschleunigen erzeugt werden.
Diese daraus folgenden, lokalen Verformungen erzeugen in der Tat als Folge der Hysterese des elastischen Materials, welches das Laufflächenband bildet, einen lokalen Temperaturanstieg des Materials, der seine chemisch-physikalischen Eigenschaften mit einer irreversiblen Verschlechterung seiner mechanischen Eigenschaften ändert. Diese Verschlechterung wirkt wiederum in einem größeren Ausmaß nachteilig auf die Leistungen des Luftreifens, vor allem sein Drift-Verhalten, insbesondere wenn er hohen thermisch-mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt wird, beispielsweise in Fällen des so genannten Fahrens "an der Grenze", was bei UHP-Luftreifen nicht selten der Fall ist.
Beim Stand der Technik hat man versucht, der vorstehenden Forderung dadurch zu genügen, dass man versucht hat, die Abschnitte des Laufflächenbandes zu versteifen, die zwischen den Nuten (Rippen oder Blöcken) gebildet werden, oder auf die Geometrie der Nuten einzuwirken, beispielsweise durch Neigen ihrer Wände (eine Maßnahme, die als "Verstreben" bekannt ist), oder auch Laufflächenbänder mit überlappenden Schichten zu verwenden, die als "Kappe und Basis" bekannt sind, wobei die radial innere Schicht aus einem steiferen elastomeren Material besteht. Siehe beispielsweise das Dokument WO 01/03954 im Namen der Anmelderin.
Alternativ wurde auf dem Gebiet von Luftreifen für Motorräder auch vorgeschlagen, die Schräglauf- und somit Drift-Eigenschaften des Luftreifens dadurch zu verbessern, dass ein Laufflächenband vorgesehen wird, das im Wesentlichen aus einer Vielzahl von axial benachbarten Abschnitten besteht und einen Äquatorialabschnitt mit einer geringeren Härte und einem größeren tanδ bezogen auf diejenigen der gegenüberliegenden Schulterabschnitte des Laufflächenbandes hat. Eine solche Lösung wird beispielsweise durch die japanische Patentanmeldung vorgeschlagen, die unter der Nummer JP07-108805 veröffentlicht ist.
Diese bekannten Luftreifenbauweisen ermöglichten es jedoch nicht, das Problem der Leistungsverschlechterung von Nutenreifen bezogen auf die Mobilität des Laufflächenmusters unter der Bodenkontaktfläche, insbesondere bei Reifen der so genannten UHP-Bauweise, vollständig zu lösen.
Die US-A-6,247,512 zeigt einen Luftreifen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen Nutenreifen für Zweirad- oder Vierradfahrzeuge bereitzustellen, der in der Lage ist, verbesserte Leistungen hinsichtlich Straßenhaftung und Handling, insbesondere hinsichtlich der Eigenschaften zu erreichen, die sich auf das Reifenverhalten beim Driften, Bremsen oder Beschleunigen beziehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel durch einen Luftreifen erreicht, wie er im beiliegenden Anspruch 1 definiert ist.
Die Anmelderin hat insbesondere gefunden, dass zum Erreichen der gewünschten verbesserten Eigenschaften der Straßenhaftung und des Handlings und insbesondere des Drift-Verhaltens des Luftreifens es erforderlich ist, das elastomere Material in geeigneter Weise zu versteifen, das die Seitenwände der Nuten umgibt, um so die von aufeinanderfolgenden Nuten gebildeten Laufflächenbandabschnitte für eine Verformung weniger anfällig zu machen, die sich aus Spannungen ergibt, denen der Luftreifen während des Fahrens ausgesetzt ist, beispielsweise aus Querspannungen beim Schräglauf oder aus Längsspannungen beim Beschleunigen oder Bremsen.
Insbesondere hat die Anmelderin gefunden, dass das vorstehend erwähnte Ziel durch einen Luftreifen erreicht werden kann, der mit einem Laufflächenband versehen ist, das insgesamt aus einem ersten elastomeren Material besteht, das wenigstens einen Abschnitt einschließt, der im Wesentlichen aus einem zweiten elastomeren Material besteht, wobei

i) das Laufflächenband wenigstens eine Nut aufweist, die in dem wenigstens einen Abschnitt ausgebildet ist, der im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material besteht,
ii) das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials nicht kleiner als etwa 1,30 ist, und
iii) das Verhältnis zwischen der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des ersten elastomeren Materials kleiner als etwa 1,10 ist.

Auszuführen ist hier, dass bei der vorliegenden Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen der Ausdruck "elastomeres Material" verwendet wird, um eine Zusammensetzung mit wenigstens einem elastomeren Dienpolymer und wenigstens einem verstärkenden Füllstoff, wie Ruß und/oder Siliciumdioxid, zu bezeichnen. Vorzugsweise weist eine solche Zusammensetzung auch Zusatzstoffe auf, beispielsweise ein Vernetzungsmittel und/oder einen Weichmacher. Aufgrund des Vorhandenseins des Vernetzungsmittels kann ein solches Material durch Erwärmen vernetzt werden, um das Endprodukt zu bilden.
Darüber hinaus sollen die Werte des Elastizitätsmoduls E' unter Kompression sowie diejenigen des Verlustmoduls E'' mit Hilfe herkömmlicher Vorrichtungen gemäß an sich bekannter Vorrichtungen gemessen werden, indem ein zylindrisches Teststück aus einem vulkanisierten elastomeren Material mit einer Länge von 25 mm und einem Durchmesser von 14 mm, das einer Kompressionsvorbelastung bis zu einer Längsverformung von 25% seiner ursprünglichen Höhe ausgesetzt und auf einer Temperatur von 100°C gehalten wird, einer dynamischen sinusförmigen Verformung mit einer maximalen Breite von ± 3,50% der Höhe unter Vorbelastung bei einer Frequenz von 100 Zyklen pro Sekunde (100 Hz) unterworfen wird.
Die Anmelderin hat, obwohl sie nicht an irgendeine Auslegungstheorie gebunden sein möchte, beobachtet, dass durch Bilden der Nut oder Nuten des Laufflächenmusters in einem Abschnitt des Laufflächenbandes, der im Wesentlichen aus einem elastomeren Material mit einer Steifigkeit unter Wärme (bezogen auf die Werte des Elastizitätsmoduls E' unter Kompression bei 100°C), die um wenigstens 30% größer als die Steifigkeit unter Wärme des elastomeren Materials ist, welches den Rest des Laufflächenbandes bildet, und gleichzeitig mit einer Härte unter Wärme (bezogen auf Werte der IRHD-Härte bei 100°C), die die Harte unter Wärme des elastomeren Materials um nicht mehr als 10% überschreitet, welches den Rest des Laufflächenbandes bildet, besteht, es möglich ist, einen Luftreifenaufbau zu erreichen, der sowohl mit einer geeigneten Größe des Widerstands gegen Scherverformungen an den Nuten als auch mit geeigneten Verschleißeigenschaften versehen ist.
Der Abschnitt/die Abschnitte des zweiten elastomeren Materials, die die Seitenwände der Nuten umgeben und mechanisch steifer sind, sind tatsächlich in der Lage, der Verformungswirkung der Spannungen effektiv entgegenzuwirken, in denen die zwischen aufeinanderfolgenden Nuten (sowohl in Axial- als auch in Umfangsrichtung) gebildeten Abschnitte aus elastomerem Material beim Schräglauf, beim Beschleunigen oder beim Bremsen ausgesetzt sind.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Gesamtheit der Verformung beträchtlich zu verringern, denen die Seitenwände der Nuten, die in dem Laufflächenband und in den Abschnitten des elastomeren Materials ausgebildet sind, das zwischen aufeinanderfolgenden Nuten gebildet wird (in der Axial- und/oder Umfangsrichtung), unterworfen sind, wenn das Fahrzeug einer gekrümmten Bahn folgt, bremst oder beschleunigt.
Diese vorteilhafte technische Wirkung wird auch ohne Benachteiligung der Leistungen des Luftreifens hinsichtlich Verschleiß erreicht, der insgesamt mit dem bekannter Luftreifen mit dem gleichen Laufflächenmuster vergleichbar ist, und zwar aufgrund der verringerten Differenz zwischen der Härte unter Wärme des vorstehend erwähnten ersten und zweiten elastomeren Materials.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 1,30 und etwa 1,50.
Auf diese Weise ist es vorteilhafterweise möglich, eine optimale Verstärkungswirkung der Seitenwände der Nuten zusammen mit einer weiteren Verbesserung des Widerstands gegenüber Scherspannungen zu erhalten, bei denen die Abschnitte des elastomeren Materials des Laufflächenbandes während der Bewegung des Luftreifens längs einer Kurve oder auf gemischten Bahnen oder auch bei Beschleunigung oder beim Bremsen ausgesetzt sind.
Vorzugsweise und um die vorstehenden Verhältnisse zu erreichen, liegt der Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 4 und etwa 8 MPa, während der Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials zwischen etwa 6 und etwa 12 MPa liegt.
Durch Befolgen der vorstehenden Werte des Elastizitätsmoduls unter Kompression E' bei 100°C des zweiten elastomeren Materials hat sich gezeigt, dass es in vorteilhafter Weise möglich ist, eine optimale Steifigkeit der Seitenwände der Nut/der Nuten zu erreichen, die in dem Laufflächenband ausgebildet ist/sind, wodurch die Verformungen des elastomeren Materials beim Schräglauf, beim Bremsen oder Beschleunigen merklich verringert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Verhältnis zwischen der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 1 und etwa 1,05.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen optimalen Kompromiss zwischen den Leistungen hinsichtlich Straßenhaftung und Handling des Luftreifens bezogen auf eine geeignete Steifigkeit der Seitenwände der Nut/der Nuten, die in dem Laufflächenband ausgebildet ist/sind, und der Leistung des Luftreifens hinsichtlich Verschleiß zu erreichen.
Dadurch, dass der Unterschied zwischen der Härte unter Wärme der beiden elastomeren Materialien innerhalb geeignet schmaler Grenzen gehalten wird, ist es tatsächlich vorteilhafterweise möglich, das Auftreten von Erscheinungen eines unregelmäßigen Verschleißes des Laufflächenbandes, insbesondere an der Zwischenfläche zwischen dem zweiten elastomeren Material, in welchem die Nuten ausgebildet sind, und dem ersten elastomeren Material, das andererseits die restlichen Teile des Laufflächenbandes bildet, auf ein Minimum zu reduzieren.
Zum Erreichen der vorstehenden Verhältnisse liegt vorzugsweise die nach der Norm ISO 48 gemessene IRHD-Härte bei 100°C des ersten und des zweiten elastomeren Materials zwischen etwa 50 und etwa 70.
Dieses bevorzugte Merkmal ermöglicht in vorteilhafter Weise optimale Eigenschaften des Verschleißwiderstands des Laufflächenbandes zu erreichen und das Auftreten von unregelmäßigem Verschleiß zu vermeiden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Verhältnis zwischen der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des zweiten unvulkanisierten elastomeren Materials und der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des ersten unvulkanisierten elastomeren Materials zwischen etwa 1 und etwa 1,10.
Dadurch sind die unvulkanisierten elastomeren Materialien rheologisch miteinander kompatibel, so dass es in vorteilhafter Weise möglich ist, das Laufflächenband durch Extrusion bei einem merklichen Fehlen unerwünschter Ablösephänomene zwischen den Abschnitten des Laufflächenbandes zu erreichen, die aus dem ersten und dem zweiten elastomeren Material hergestellt sind.
Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des zweiten unvulkanisierten elastomeren Materials und der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des ersten unvulkanisierten elastomeren Materials zwischen etwa 1 und etwa 1,02.
Um die vorstehend erwähnten Verhältnisse zu erzielen, liegt die nach der Norm ASTM D5289 gemessene Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des ersten und zweiten unvulkanisierten elastomeren Materials zwischen etwa 50 und etwa 60.
Innerhalb des Umfangs der Erfindung können die gewünschten mechanischen Eigenschaften und die gewünschte Härte unter Wärme des ersten und insbesondere des zweiten elastomeren Materials dadurch erreicht werden, dass die Bestandteile dieser Materialien mit dem Fachmann an sich bekannten Verfahren geeignet angesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die gewünschten mechanischen Eigenschaften und die gewünschten Härteeigenschaften unter Wärme des zweiten elastomeren Materials dadurch erreicht werden, dass ein solches Material mit einem speziellen Verstärkungsmaterial verstärkt wird, das vorzugsweise Eigenschaften hat, die in der Lage sind, den Elastizitätsmodul E' unter Kompression zu steigern, ohne die Härte merklich zu verringern.
Innerhalb des Umfangs dieser bevorzugten Ausführungsform weist deshalb das zweite elastomere Material wenigstens ein elastomeres Dienpolymer auf, das mit wenigstens einem Verstärkungsmaterial verstärkt ist, das in ihm dispergiert und aus geschichteten anorganischen Materialien, kurzen fibrillierten Fasern von Polyamidmaterialien und Mischungen davon ausgewählt ist.
Die Anmelderin hat gefunden, dass durch Verwendung dieser Verstärkungsmaterialien es in vorteilhafter Weise möglich ist, die Steifigkeitseigenschaften des zweiten elastomeren Materials, welches die in dem Laufflächenband gebildeten Nuten umgibt, zu steigern, ohne die anderen mechanischen Eigenschaften des elastomeren Materials, insbesondere die Härte, merklich zu verändern.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen das erste und das zweite elastomere Material jeweils elastomere Dienpolymere mit im Wesentlichen den gleichen mechanischen Eigenschaften, und besonders bevorzugt mit im Wesentlichen der gleichen Zusammensetzung auf und besitzen die vorstehend erwähnten unterschiedlichen Eigenschaften von Steifigkeit und Härte unter Wärme aufgrund der Verstärkung des getragenen zweiten elastomeren Materials, die durch die vorstehend erwähnten Verstärkungsmaterialien erreicht wird.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform bestehen die vorstehend erwähnten geschichteten anorganischen Materialien aus solchen, die in der Lage sind, in situ verstärkende Nanoteilchen in dem elastomeren Material zu bilden, die unter dem Ausdruck: Nanocomposite bekannt sind. Nähere Informationen über die Morphologie und die Eigenschaften dieser anorganischen Materialien finden sich beispielsweise in "Polymer-Silicate-Nanocomposites: Model Systems for Confined Polymers and Polymer Brushes (Polymer-Silicat-Nanocomposite: Modellsysteme für umgrenzte Polymere und Polymerbürsten)" von E. P. Giannelis, R. Krishnamoorti, E. Manias, Advances in Polymer Science (1999), Band 138, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, S. 107–147.
Das wenigstens eine geschichtete anorganische Material hat vorzugsweise eine individuelle Schichtdicke zwischen 0,01 nm und 30 nm.
Die Struktur des geschichteten anorganischen Materials kann unter Verwendung von Röntgenbeugungs-(XRD = X-Ray Defraction-) oder durch Elektronenmikroskopie im Durchstrahlverfahren (TEM = Transmission Electron Microscopy) bestimmt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeigt das geschichtete anorganische Material in dem zweiten elastomeren Material einen d-Abstandswert in der Röntgenbeugungsanalyse von wenigstens 10% oder mehr, vorzugsweise von wenigstens 20% oder mehr bezogen auf den d-Abstandswert des geschichteten anorganischen Materials vor dessen Dispergierung in das elastomere Dienpolymer an.
Für die Zwecke der Erfindung wurde die Änderung (%) der d-Abstandswerte in der Röntgenbeugungsanalyse wie folgt berechnet. Die Analyse wurde dadurch ausgeführt, dass die Versuchsprobe in ein Xpert-Diffraktometer von Philips eingebracht und eine Analysestrahlung des CuKα-Typs verwendet wurde. Die Daten wurden mit einem Schritt von 0,04°2θ und einer Zählung von 6 Sekunden pro Schritt im Bereich von 1,4°2θ bis 32,0°2θ erhalten. Der d-Abstandswert wurde unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: d-Abstand = λ/2sinθ,wobei λ die Wellenlänge der kα-Strahlung von Cu (Mittel von kα1 und kα2) entsprechend 1,54178 Å ist.
Der d-Abstandswert entspricht dem Wert des Abstands zwischen den Kristallgitterebenen des geschichteten anorganischen Materials in dem zweiten elastomeren Material, insbesondere ist der Wert der mittlere Abstand zwischen den entsprechenden Oberflächen benachbarter Schichten des geschichteten anorganischen Materials. Der effektive Abstand zwischen den fortlaufenden Schichten wird dadurch erhalten, dass die Dicke der Einzelschicht von dem d-Abstandswert subtrahiert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das zweite elastomere Material 1 bis 80 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 5 bis 40 Gewichtsteile des wenigstens einen geschichteten anorganischen Materials pro 100 Gewichtsteilen elastomerem Dienpolymer.
Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche sollen die Gewichtsteile einer vorgegebenen Komponente eines bestimmten elastomeren Materials pro 100 Gewichtsteilen elastomerem Dienpolymer eines solchen Materials mit dem Ausdruck phr bezeichnet werden.
Innerhalb des Umfangs dieser bevorzugten Ausführungsform kann das geschichtete anorganische Material beispielsweise aus Phyllosilicaten ausgewählt werden, wie Smektiten, beispielsweise Montmorillonit, Nontronit, Beidellit, Volkonskoit, Hectorit, Saponit, Sauconit, Vermiculit, Halloisit, Sericit oder Mischungen davon. Besonders bevorzugt wird Montmorillonit.
Um das geschichtete anorganische Material besser kompatibel für das elastomere Dienpolymer zu machen, kann es mit einem Kompatibilisierungsmittel oberflächenbehandelt werden.
Das Kompatibilisierungsmittel kann vorzugsweise beispielsweise aus den quaternären Ammonium- oder Phosphoniumsalzen ausgewählt werden, die die allgemeine Formel (I) haben:
wobei

– Y für N oder P steht,
– R₁, R₂, R₃ und R₄, die identisch oder verschieden sein können, eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine lineare oder verzweigte Alkenyl- oder Hydroxyalkenylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine R5-SH- oder R5-NH-Gruppe, wenn R5 für eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, eine Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Arylalkyl- oder eine Alkylarylgruppe mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen, die gegebenenfalls Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel enthält,
– X^n- ein Anion ist, beispielsweise ein Chlorion, Sulfation oder Phosphation, und
– n für 1, 2 oder 3 steht.

Ein Beispiel eines geschichteten anorganischen Materials, das nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist das Produkt, das auf dem Markt unter dem Namen Dellite^® 67G von Laviosa Chimica Mineraria S. p. A. erhältlich ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform werden die vorstehend erwähnten, aus kurzen fibrillierten Fasern von Polyamidmaterialien bestehenden Verstärkungsmaterialien beispielsweise durch eine so genannte Aramidpaste (kurze fibrillierte Fasern von Polyparaphenylen-terephthalamid) des Typs repräsentiert, der im Handel unter "Kevlar^®-Pulpe" oder "Twaron^®-Pulpe" bekannt sind (Kevlar und Twaron sind eingetragene Marken von Du-Pont bzw. Akzo).
Vorzugsweise sind solche kurzen fibrillierten Fasern in dem elastomeren Dienmaterial in einer Menge zwischen etwa 1 und etwa 80 phr und besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 40 phr eingeschlossen und haben vorzugsweise eine Länge zwischen 0,1 mm und 2,5 mm.
Das zweite elastomere Material kann ebenfalls wenigstens einen zusätzlichen Verstärkungsfüllstoff aufweisen, der gewöhnlich in Kautschukmischungen für Luftreifen verwendet wird, beispielsweise Ruß und/oder Siliciumdioxid, und zwar in Mengen im Allgemeinen zwischen 5 und 80 phr, vorzugsweise zwischen 10 und 50 phr.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Laufflächenband mit einer Vielzahl von Quer- und/oder Längsnuten versehen, die in jeweiligen Abschnitten des Laufflächenbandes ausgebildet sind, die im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material bestehen.
Die Anordnung und die Anzahl der Quer- und/oder Längsnuten und der Abschnitte, die im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material bestehen, indem sie ausgebildet sind, können vom Fachmann leicht nach spezifischen Anwendungserfordernissen bestimmt werden. So können beispielsweise die Quer- und/oder Längsnuten am Umfang oder axial im Abstand voneinander mit einer konstanten Teilung zwischen ihnen entsprechend den Eigenschaften, die das Laufflächenmuster erhalten soll, angeordnet werden oder nicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der vorstehend erwähnte wenigstens eine Abschnitt des im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material bestehenden Laufflächenbandes eine solche Form, dass er eine Auskleidung bildet, die die wenigstens eine Nut umgibt.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die gewünschte technische Wirkung einer Erhöhung der Steifigkeitseigenschaften der Seitenwände der Nuten unter Verwendung einer verringerten Menge des zweiten elastomeren Materials zu erhalten, das in Form einer relativ dünnen Schicht gleichzeitig mit dem ersten elastomeren Material extrudiert werden kann, welches das restliche Laufflächenband bildet, und zwar während der Herstellung des Laufflächenbandes und vor der Bildung der Nuten bei dem Ausform- und Vulkanisierschritt des Luftreifens.
Vorzugsweise hat eine solche Auskleidung eine Dicke zwischen 1 und 10 mm.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat das Laufflächenband eine Bauweise, die mit axial benachbarten Abschnitten versehen ist, und weist

i) wenigstens einen ersten Abschnitt, der sich radial erstreckt und im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material besteht, und
ii) eine Vielzahl von zweiten Abschnitten auf, die sich radial erstrecken und auf axial gegenüberliegenden Seiten des wenigstens einen ersten Abschnitts angeordnet sind, wobei die zweiten Abschnitte im Wesentlichen aus dem ersten elastomeren Material bestehen,

Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den gewünschten technischen Effekt einer Steigerung der Steifigkeitseigenschaften der Seitenwände der Nuten unter Verwendung axial benachbarter Abschnitte zu erhalten, die durch gleichzeitige Extrusion des ersten und des zweiten elastomeren Materials erhalten werden können und unterschiedliche Eigenschaften von Steifigkeit und Härte unter Wärme haben.
Bei dieser Ausführungsform ist die wenigstens eine Nut vorzugsweise eine Längsnut, die sich im Wesentlichen über der ganzen Umfangsabwicklung des Laufflächenbandes erstreckt.
Bei der Ausgestaltung des Laufflächenbandes mit axial benachbarten Abschnitten wird deshalb die vorstehend erwähnte wenigstens eine Längsnut in dem wenigstens einen ersten Abschnitt gebildet, der aus dem zweiten elastomeren Material besteht.
Besonders bevorzugt ist das Laufflächenband mit einer Vielzahl von Längsnuten versehen, die in entsprechenden ersten Abschnitten des Laufflächenbandes ausgebildet sind, die aus dem zweiten elastomeren Material bestehen, sich radial erstrecken und axial voneinander beabstandet sind.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Laufflächenband bereitzustellen, das in der Lage ist, die gewünschten Wasserabführeigenschaften aus der Bodenkontaktfläche des Luftreifens dadurch aufzuweisen, dass eine geeignete Anzahl von Längsnuten in axialem Abstand voneinander angeordnet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der vorstehend erwähnte wenigstens eine erste Abschnitt radial im Wesentlichen über die gesamte Dicke des Laufflächenbandes, so dass die gewünschte technische Wirkung erreicht wird, nämlich die Quersteifigkeitseigenschaften der Nuten im Wesentlichen über der gesamten Einsatzzeit des Luftreifens beizubehalten.
Bei einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann der Luftreifen zusätzlich mit einer Schicht eines geeigneten elastomeren Materials versehen sein, das zwischen dem Laufflächenband und dem Gurtaufbau angeordnet ist.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, falls gewünscht, spezifische Eigenschaften des Luftreifens, wie die Quersteifigkeit oder den Rollwiderstand, zu optimieren.
Innerhalb des Umfangs dieser Ausführungsform der Erfindung besteht diese Schicht vorzugsweise im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Steifigkeitseigenschaften und die Widerstandseigenschaften gegenüber Verformung des Laufflächenbandabschnitts, der zwischen aufeinanderfolgenden Nuten gebildet wird, aufgrund der Stützwirkung zu steigern, die durch diese zusätzliche Schicht ausgeübt wird.
Vorzugsweise hat die zwischen dem Laufflächenband und dem Gurtaufbau angeordnete Schicht eine Dicke zwischen 1 und 5 mm, um so die vorstehend erwähnten technischen Wirkungen vollständig zu erreichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Breite des vorstehend erwähnten, wenigstens einen ersten sich radial erstreckenden Abschnitts wenigstens gleich der Breite der darin ausgebildeten Längsnut. Auf diese Weise ist es in vorteilhafter Weise möglich, den gewünschten technischen Effekt einer Begrenzung zu erreichen, die Verformung der Abschnitte des Laufflächenbandes (Rippen oder Blöcke), die zwischen axial aufeinanderfolgenden Nuten gebildet werden, so weit wie möglich zu begrenzen.
Vorzugsweise liegt die Differenz zwischen der Breite des wenigstens einen ersten radialen Abschnitts und der Breite der wenigstens einen Längsnut zwischen 4 und 10 mm. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, auf beiden Seiten der Nut eine Menge des zweiten elastomeren Materials zu haben, die mehr als ausreicht, um eine unerwünschte Verformung der Seitenwände der Nuten zu vermeiden, wenn der Luftreifen Drift-Spannungen ausgesetzt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die axial gegenüberliegenden Seitenwände der Längsnut(en), die in den ersten Abschnitten des Laufflächenbandes ausgebildet ist/sind, längs einer radial inneren Richtung verjüngt und im Wesentlichen geradlinig.
Darüber hinaus ist vorzugsweise die vorstehend erwähnte wenigstens eine Längsnut rittlings zur Mittenebene des sich jeweils radial erstreckenden ersten Abschnitts aus Symmetriegründen angeordnet, um im Wesentlichen die gleichen Steifigkeitseigenschaften der axial gegenüberliegenden Seitenwände der eigentlichen Nut zu erreichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, nicht als begrenzend anzusehenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen von Luftreifen nach der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich, in denen
1 eine erste Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Luftreifens nach der vorliegenden Erfindung,
2 eine Querschnittsansicht einiger Einzelheiten des Luftreifens von 1 in vergrößertem Maßstab,
3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Luftreifens nach der Erfindung, der mit einer Vielzahl von axial benachbarten Abschnitten versehen ist,
4 eine Querschnittsansicht einiger Einzeleinheiten des Luftreifens von 3,
5 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines Luftreifens nach der vorliegenden Erfindung versehen mit einer Vielzahl axial benachbarter Abschnitte,
6 eine Querschnittsansicht einiger Einzelheiten des Luftreifens von 5 und
6A eine Querschnittsansicht eines radial verlaufenden Abschnitts und einer darin ausgebildeten Längsnut des Laufflächenbandes des Luftreifens von 5 zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Gemäß 1 und 2 ist ein Luftreifen, der gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist und der ein spezifisches Beispiel für einen Reifen in der so genannten UHP-Bauweise zur Ausrüstung eines Kraftfahrzeugs ist, insgesamt mit 1 bezeichnet.
Der Luftreifen 1 hat einen Karkassenaufbau 2, der mit wenigstens einer Karkassenlage 2a versehen ist, deren gegenüberliegende Seitenränder außen um entsprechende ringförmige Verstärkungsaufbauten 3, die gewöhnlich als "Wulstkerne" bekannt sind, herumgefaltet sind, von denen jeder in einem Wulst 4 eingeschlossen ist, der sich längs eines inneren Umfangsrandes des Luftreifens 1 erstreckt und mit dem der Luftreifen an einer Felge (nicht gezeigt) angreift, der einen Teil des Rads eines Fahrzeugs bildet.
Der Luftreifen 1 hat auch ein Laufflächenband 6 aus einem elastomeren Material an einer radial äußeren Position bezogen auf den Karkassenaufbau 2, einen Gurtaufbau 5, der zwischen dem Karkassenaufbau 2 und dem Laufflächenband 6 angeordnet ist, sowie ein Paar von Seitenwänden 7, 8 an axial gegenüberliegenden Positionen an dem Karkassenaufbau 2.
Der Gurtaufbau 5 hat vorzugsweise eine oder mehrere Gurtlagen, die beispielsweise mit einem Gewebe aus Metallkorden oder Drähten, die in einer Kautschukbahn eingebettet sind, parallel zueinander in jeder Lage angeordnet sind und sich bezüglich derjenigen der benachbarten Schicht kreuzen, und mit einem oder mehreren der so genannten 0°-Korden hergestellt sind, die auf den Luftreifen 1 an einer radial äußeren Position bezogen auf die sich kreuzenden Kordgewebe wendelförmig und koaxial gewickelt sind.
Das am Umfang um den Gurtaufbau 5 aufgebrachte Laufflächenband 6 besteht im Allgemeinen aus einem ersten elastomeren Material, das wenigstens einen Abschnitt 9 einschließt, vorzugsweise eine Vielzahl von Abschnitten 9, die im Wesentlichen aus einem zweiten elastomeren Material bestehen.
Nach der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das so hergestellte Laufflächenband 6 mit einer radial äußeren Oberfläche 6a für den Rollkontakt mit dem Boden sowie mit einem Laufflächenmuster versehen, das mit einer Vielzahl von Längsnuten 11 zum Abführen von Wasser und Schlamm aus der Bodenkontaktfläche des Luftreifens 1 versehen ist.
Die Längsnuten 11 bilden eine Vielzahl von Abschnitten des Laufflächenbandes 6 in Form von Rippen und/oder Blöcken, die in 1 schematisch mit 15 bezeichnet sind.
Jede Längsnut 11 ist ihrerseits mit einem Paar von axial gegenüberliegenden Seitenwänden 1la, 11b versehen, die vorzugsweise längs der radial inneren Richtung verjüngt sind.
Vorzugsweise sind die Seitenwände 11a, 11b der Längsnuten 11 auch im Wesentlichen geradlinig.
Nach der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Längsnuten 11 in den Abschnitten 6 des Laufflächenbandes 6 ausgebildet, das im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material besteht.
Gemäß vielen Merkmalen der Erfindung ist das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials nicht kleiner als etwa 1,30, während das Verhältnis zwischen der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Harte bei 100°C des ersten elastomeren Materials kleiner als etwa 1,10 ist.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Seitenwände 11a, 11b der Nuten 11 in einer spezifischen und örtlich beschränkten Weise zu versteifen, so dass sie sich und die Abschnitte 15 des Laufflächenbandes 6 zwischen aufeinanderfolgenden Nuten in einer im Wesentlichen reduzierten Weise als Folge der Querspannungen verformen können, denen die Abschnitte 15 ausgesetzt sind, wenn der Luftreifen 1 driftet, wobei die Spannungen schematisch durch den Pfeil f in 1 und 2 angezeigt sind.
Die aus dem zweiten elastomeren Material bestehenden Abschnitte 9, die die Seitenwände 11a, 11b der Nuten 11 mechanisch steifer umgeben, sind tatsächlich in der Lage, der verformenden Wirkung der Scherspannung effektiv entgegenzuwirken, denen die Abschnitte 15 des elastomeren Materials zwischen aufeinanderfolgenden Nuten (in der Form von Rippen und/oder Blöcken) längs der Axialrichtung beim Schräglauf ausgesetzt sind. Dies gewährleistet eine vorteilhafte Steigerung der Straßenhaftung und der Handling-Eigenschaften des Luftreifens 1.
Nach der in 1 gezeigten Ausführungsform haben die im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material bestehenden, vorstehend erwähnten Abschnitte 9 eine solche Form, dass sie eine Auskleidung 13 bilden, die die Längsnuten 11 umgibt.
Die Auskleidung 13 hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 1 und 10 mm.
Zu erwähnen ist, dass bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Luftreifens 1 die Abschnitte 15 des Laufflächenbandes 6 zwischen den Längsnuten 11 eine Composite-Bauweise haben, d. h. sie haben zwei unterschiedliche elastomere Materialien, die zusammen die radial äußere Fläche 6a des Laufflächenbandes 6 für das In-Berührung-Kommen mit dem Boden bilden.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und dem Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 1,30 und etwa 1,50.
Zum Erreichen der vorstehend erwähnten Verhältnisse der Elastizitätsmodule unter Wärme liegt der Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials vorzugsweise zwischen etwa 4 und etwa 8 MPa, während der Elastizitätsmodul E' unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials vorzugsweise zwischen etwa 6 und etwa 12 MPa liegt.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 1 und etwa 1,05.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die vorstehend erwähnten verbesserten Eigenschaften der Straßenhaftung des Luftreifens 1 zu erreichen, ohne die Verschleißeigenschaften der Lauffläche 6 wesentlich zu benachteiligen.
Zum Erreichen der vorstehend erwähnten Verhältnisse der Härte unter Wärme liegt die nach der Norm ISO 48 gemessene IRHD-Harte bei 100°C des ersten und zweiten elastomeren Materials vorzugsweise zwischen etwa 50 und etwa 70.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des zweiten unvulkanisierten elastomeren Materials und der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des ersten unvulkanisierten elastomeren Materials zwischen etwa 1 und etwa 1,10.
Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine Koextrusion der beiden elastomeren Materialien möglich, die das Laufflächenband bilden, ohne dass rheologische Probleme vorliegen.
Zum Erreichen der vorstehend erwähnten Verhältnisse der Viskosität unter Wärme liegt die nach der Norm ASTM D5289 gemessene Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des ersten und zweiten unvulkanisierten elastomeren Materials zwischen etwa 50 und etwa 60.
Das zweite elastomere Material, welches die Auskleidung 13 der Nuten 11 bildet, weist vorzugsweise wenigstens ein elastomeres Dienpolymer auf, das mit wenigstens einem Verstärkungsmaterial verstärkt ist, das aus geschichteten anorganischen Materialien, kurzen fibrillierten Fasern aus Polyamidmaterialien und Mischungen davon ausgewählt wird, die in dem elastomeren Dienpolymer dispergiert sind.
Bei einer speziell bevorzugten Ausführungsform weisen das erste und zweite elastomere Material elastomere Dienpolymere auf, die im Wesentlichen die gleichen mechanischen Eigenschaften haben und vorzugsweise gleiche elastomere Dienpolymere sind.
In diesem Fall kann ein einziges elastomeres Dienpolymer in vorteilhafter Weise zur Herstellung der beiden elastomeren Materialien verwendet werden, die das Laufflächenband 6 bilden und sich in der gewünschten Weise in ihren mechanischen Eigenschaften aufgrund des Einschlusses des vorstehend erwähnten Verstärkungsmaterials, ausgewählt aus geschichteten anorganischen Materialien, kurzen fibrillierten Fasern aus Polyamidmaterialien und Mischungen davon unterscheiden.
Immer dann, wenn wenigstens ein geschichtetes anorganisches Material als Verstärkungsmaterial verwendet wird, wird bevorzugt und ist es vorteilhaft, dass dieses Material eine individuelle Schichtdicke zwischen 0,01 nm und 30 nm hat und dass dieses Material in das zweite elastomere Material in einer Menge zwischen etwa 1 und etwa 80 Gewichtsteilen, vorzugsweise zwischen etwa 5 und etwa 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen elastomerem Dienpolymer eingeschlossen ist.
Immer dann, wenn kurze fibrillierte Fasern aus Polyamidmaterialien als Verstärkungsmaterial verwendet werden, wird bevorzugt und ist es vorteilhaft, dass dieses Material in dem zweiten elastomeren Material in einer Menge zwischen etwa 1 und etwa 80 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen elastomerem Dienpolymer, vorzugsweise zwischen etwa 5 und etwa 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen elastomerem Dienpolymer eingeschlossen ist.
Das zweite elastomere Material kann auch wenigstens einen zusätzlichen verstärkenden Füllstoff aufweisen, der gewöhnlich in Kautschukmischungen für Luftreifen verwendet wird, beispielsweise Ruß und/oder Siliciumdioxid, und zwar in Mengen im Allgemeinen zwischen 5 und 80 phr, vorzugsweise zwischen 10 und 50 phr.
In 3 bis 6A sind zwei zusätzliche bevorzugte Ausführungsformen des Luftreifens 1 der Erfindung gezeigt.
In der folgenden Beschreibung und in diesen Figuren sind die Elemente des Luftreifens 1, die baulich und funktionell äquivalent zu den vorher anhand der Ausführungsform von 1 und 2 erläuterten sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben.
Bei der in 3 bis 6A gezeigten Ausführungsform bilden die Abschnitte 6 des Laufflächenbandes 6, die im Wesentlichen aus dem vorstehend beschriebenen zweiten elastomeren Material bestehen, eine Vielzahl von ersten Abschnitten, die axial voneinander beabstandet sind und sich radial in dem Laufflächenband erstrecken.
Bei dieser Ausführung hat das Laufflächenband 6 auch eine Vielzahl von zweiten Abschnitten 10, die axial voneinander beabstandet sind und sich ebenfalls von axial gegenüberliegenden Seiten der ersten Abschnitte 9 aus radial erstrecken. Die zweiten Abschnitte 10 bestehen im Wesentlichen aus dem vorstehend beschriebenen ersten elastomeren Material.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Nuten 11 Längsnuten und in den ersten Abschnitten 9 im Wesentlichen über der ganzen Umfangsabwicklung des Laufflächenbandes 6 ausgebildet.
Vorzugsweise erstrecken sich die ersten und zweiten Abschnitte 9, 10 des Laufflächenbandes 6 radial im Wesentlichen über die gesamte Dicke des Laufflächenbandes, wobei auch in diesem Fall im Wesentlichen die gleichen technischen Gesamtwirkungen des Luftreifens 1 von 1 und 2 erreicht werden.
Vorzugsweise sind die Längsnuten 11 rittlings der Mittenebene m der ersten Abschnitte 9 angeordnet.
Der Unterschied zwischen der Breite der ersten radialen Abschnitte 9 und der Breite der Längsnuten 11 liegt vorzugsweise zwischen 4 und 10 mm, so dass man auf beiden Seiten der Nut 11 eine Menge an zweitem elastomerem Material hat, die mehr als ausreicht, um unerwünschten Verformungen der Seitenwände 11a, 11b der Längsnuten 11 unter der Bodenkontaktfläche des Luftreifens 1 zu vermeiden, wenn das Laufflächenband 6 Scherspannungen unterliegt.
Dadurch ermöglichen es die ersten und zweiten axial benachbarten Abschnitte 9, 10 des Laufflächenbandes 6 in vorteilhafter Weise aufgrund ihrer unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, die Verformungen längs einer Querrichtung der Abschnitte 15 des Laufflächenbandes 6 (in Form von Rippen und/oder Blöcken), die zwischen den Längsnuten 11 gebildet werden, auf ein Minimum zu reduzieren, wenn das Laufflächenband 6 in Querrichtung nach dem Pfeil f in einer Kurve oder in gemischten Bahnen beansprucht wird.
Vorteilhafterweise erlaubt es dieses Merkmal somit, verbesserte Eigenschaften der Straßenhaftung und des Handlings des Luftreifens 1 beim Driften bezogen auf diejenigen zu erreichen, die mit einem Luftreifen erzielt werden können, der mit einem Laufflächenband bekannter Bauweise versehen ist.
Für die Zwecke der Erfindung ist die Form der ersten und zweiten Abschnitte 9, 10 des Laufflächenbandes 6 nicht kritisch und kann in vorteilhafter Weise vom Fachmann nach den spezifischen Anwendungsanforderungen gewählt werden. Somit können solche Abschnitte beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen oder alternativ einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt haben.
Für die Zwecke der Erfindung ist die Form der axial gegenüberliegenden Seitenwände 9a, 9b und 10a, 10b der ersten und zweiten Abschnitte 9, 10 des Laufflächenbandes 6 gleichermaßen nicht kritisch. Diese Wände können beispielsweise im Wesentlichen geradlinig oder alternativ mit wenigstens einem im Wesentlichen gekrümmten Abschnitt versehen sein.
Von diesen verschiedenen möglichen Ausgestaltungen kann der Fachmann leicht die geeignetste oder vorteilhafteste in Übereinstimmung mit den Herstellungsverfahren zur Fertigung des Laufflächenbandes 6 auswählen.
Die ersten und zweiten Abschnitte 9, 10 sind ebenfalls alternativ axial entsprechend den Positionieranforderungen der Längsnuten 11 mit einer Teilung p verteilt, die längs der Querabwicklung des Laufflächenbandes 6 variabel oder konstant sein kann.
Obwohl der Luftreifen 1 dieser bevorzugten Ausführungsform nur mit einer Schicht dargestellt ist, die erste und zweite axial benachbarte Abschnitte 9, 10 aufweist, schließt dies nicht aus, dass das Laufflächenband 6 zwei oder mehr radial überlappende Schichten aufweisen kann, um speziellen und bedingten Anwendungserfordernissen zu genügen.
Darüber hinaus können die Anzahl und Größe der Querabwicklung der ersten und zweiten Abschnitte 9, 10 des Laufflächenbandes 6 sich von denjenigen unterscheiden, die in 3 und 5 beispielsweise und nicht begrenzend veranschaulicht sind und vom Fachmann in Übereinstimmung mit speziellen Anwendungserfordernissen für den Luftreifen 1 leicht bestimmt werden.
Bei der in 5, 6 und 6A gezeigten bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die ersten Abschnitte 9 des Laufflächenbandes 6 radial längs einer äußeren Richtung beginnend von einer Schicht 12 aus, die zwischen dem Laufflächenband 6 und dem Gurtaufbau 5 angeordnet ist.
Vorzugsweise hat die Schicht 12 eine Dicke zwischen 1 und 5 mm.
Besonders bevorzugt besteht die Schicht 12 im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material, und die ersten Abschnitte 9 erstrecken sich integral von einer solchen Schicht längs einer radial äußeren Richtung. Auf diese Weise übt die Schicht 12 eine vorteilhafte Abstütz wirkung der ersten Abschnitte 9 aus, um die Steifigkeitseigenschaften und den Verformungswiderstand zu steigern.
Auch in diesem Fall werden im Wesentlichen die gleichen technischen Gesamteffekte des Luftreifens 1 von 1 bis 4 erreicht.
Obwohl die bei den bevorzugten, in 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen dargestellten Nuten 11 Längsnuten sind, kann der Luftreifen 1 nach der Erfindung gleichermaßen mit einer oder mehreren Quernuten versehen sein, die an entsprechenden Abschnitten des Laufflächenbandes 6 ausgebildet sind und im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material bestehen.
In einem solchen Fall erreicht der Luftreifen 1 ebenfalls verbesserte Eigenschaften der Straßenhaftung und eine verringerte Zersetzung der elastomeren Materialien, die das Laufflächenband 6 bilden, beim Beschleunigen und Bremsen, d. h. wenn die auf das Laufflächenband ausgeübten Spannungen im Wesentlichen in der Umfangsrichtung gerichtet sind.
Bei dem folgenden Beispiel, das lediglich zur Erläuterung und nicht begrenzend aufgeführt wird, werden nun einige Ansätze bevorzugter elastomerer Materialien angegeben, die zur Herstellung des Laufflächenbandes 6 eines Luftreifens nach der Erfindung verwendet werden können.
BEISPIEL 1

Es wurden elastomere Materialien hergestellt, die mit A und B in der folgenden Tabelle 1 bezeichnet sind und die zur Herstellung des ersten bzw. zweiten elastomeren Materials des Laufflächenbandes 6 verwendet werden können. In Tabelle 1 sind alle Mengen in phr ausgedrückt. TABELLE 1

Bestandteile	Material A (erstes elastomeres Material)	Material B (zweites elastomeres Material)
S-SBR	100	100
Ruß N234	45	45
SiO₂	25	25
SiO₂-Bindemittel	2	2
Verstärkungsmaterial	-	10
Aromatisches Öl	9	9
Mikrokristallines Wachs	1	1
Stearinsäure	1,5	1,5
ZnO	2	2
Antioxidationsmittel	2,5	2,5
TBBS	2,4	2,4
Lösliches Schwefel	1	1

Die verwendeten Bestandteile sind wie folgt:

– S-SBR = Butadien-Styrol-Copolymeröl hergestellt in Lösung und im Handel erhältlich unter dem Markennamen JSR,
– Ruß N234 = ein Produkt auf dem Markt verfügbar unter dem Markennamen VULCAN^®7H (CABOT CORPORATION),
– SiO₂ = Siliciumdioxid, das am Markt unter dem Markennamen ULTRASIL^® VN3 (DEGUSSA) erhältlich ist,
– SiO₂-Bindemittel = Feststoffzusammensetzung mit 50% Ruß (N330) und 50% Bis(3-triethoxysilyl-propyl)tetrasulfid, das im Handel unter dem Markennamen X50S^® (DEGUSSA) erhältlich ist,
– Verstärkungsmaterial = Montmorillonit modifiziert mit Ammoniumsalzen, im Handel erhältlich unter dem Markennamen Dellite^® 67G (Laviosa Chimica Mineraria S. p. A.),
– mikrokristallines Wachs,
– aromatisches Öl = ein Produkt, das auf dem Markt unter dem Markennamen MOBILOIL^®90 (MOBIL) erhältlich ist,
– Stearinsäure = Produkt, das auf dem Markt unter dem Markennamen STEARINA^®TP8 (MERACHEM9 erhältlich ist,
– ZnO = ein Produkt, das auf dem Markt unter dem Markennamen ZINKOXYD AKTIV^® (BAYER) erhältlich ist,
– Antioxidationsmittel = Diphenylguanidin oder DPG, das im Handel unter dem Markennamen VULKACIT^®D (BAYER) erhältlich ist,
– TBBS = N-t-Butyl-2-benzothiazyl-sulfenamid, das auf dem Markt unter dem Markennamen VULKACIT^®NZ (BAYER) erhältlich ist,
– löslicher Schwefel = Produkt, das auf dem Markt unter dem Markennamen RUBERSUL^®400 (REPSOL DERIVADOS) erhältlich ist.

Mit den herkömmlichen bekannten Verfahren wurden die vorstehend erwähnten elastomeren Materialien einer Vulkanisierung und dann einer Reihe von Versuchen unterworfen, deren Zweck darin bestand, einige typische Parameter der Materialien vor und nach der Vulkanisierung zu messen. Es wurden die folgenden Parameter in Betracht gezogen:
E' 100°C = Elastizitätsmodul unter Kompression gemessen bei 100°C nach dem vorstehend angegebenen Verfahren,
Tanδ 100°C = Verhältnis zwischen dem Verlustmodul E'' und dem Elastizitätsmodul E' bei 100°C nach dem vorstehend angegebenen Verfahren,
IRHD-Härte = gemessen bei 100°C nach der Norm ISO 48,
ML(1 + 4) = Mooney-Viskosität des unvulkanisierten elastomeren Materials gemessen bei 100°C nach der Norm ASTM D5289.
Die Ergebnisse der ausgeführten Versuche sind in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt. TABELLE 2

Parameter Material A (erstes elastomeres Material Material B (zweites elastomeres Material)

IRHD-Härte 60 61

E' 100°C [MPa] 5,5 7,4

Tanδ 100°C 0,14 0,15

ML(1 + 4) 55 55,4
BEISPIEL 2
(Straßenverhalten)
Unter Verwendung der nach dem vorstehenden Beispiel 1 erhaltenen elastomeren Materialien wurde eine Reihe von Laufflächenbändern durch Ziehen in an sich bekannten herkömmlichen Vorrichtungen hergestellt, wobei die Laufflächenbänder dann zur Herstellung von Luftreifen der Größe 225/40 ZR18 und 265/35 ZR18 verwendet wurden, die so geformt sind, wie es in 1 und 2 gezeigt ist.
Die so erhaltenen Luftreifen wurden dann einer Reihe von Standardtests ausgesetzt, um ihr Straßenverhalten auf der in Imola befindlichen Teststrecke dadurch zu bewerten, dass die Luftreifen auf einen Porsche Modell 911 montiert wurden.
Bei den ausgeführten Versuchen wurden die Leistungen der aus der Mischung des vorstehenden Beispiels 1 erhaltenen Luftreifen mit denjenigen verglichen, die sich mit herkömmlichen Vergleichsluftreifen der gleichen Größe und mit dem gleichen Laufflächenmuster ergeben.
Die Luftreifen wurden von einem Paar unabhängiger Fahrer auf einer vorgegebenen Anzahl von Runden getestet, die so schnell wie möglich gefahren wurden. Während des Versuchs bewertete jeder Fahrer die maximale Anzahl von Runden, die abgeschlossen wurden, ohne dass eine Verschlechterung der Straßenhaftung der Handling-Leistung erkennbar waren.
Die erhaltenen Ergebnisse geben als eine Mittelung der Werte, die bei fünf Versuchen und von den zwei verschiedenen Fahrern gemachten Bewertungen erhalten und mit einem Index 100 normalisiert wurden, die Anzahl von Runden, die ohne Erkennen einer Verschlechterung der Straßenhaftungsleistung im Falle der herkömmlichen Luftreifen abgeschlossen wurden, an und sind in der folgenden Tabelle 5 gezeigt. TABELLE 5

Parameter Vergleichsluftreifen Luftreifen nach der Erfindung

Handling 100 200
Bei den ausgeführten Versuchen erzielten die Luftreifen der Erfindung aufgrund der größeren thermisch-mechanischen Stabilität ihres Laufflächenbandes eine Leistung, die doppelt so groß war wie die der Vergleichsluftreifen (ohne Auskleidung der Nuten).
Der Luftreifen nach der Erfindung ermöglicht so das Erreichen der folgenden vorteilhaften technischen Effekte:

1. Reduzierung des Verformungszustands des Laufflächenmusters,
2. thermische und mechanische Stabilität der elastomeren Materialien, die das Laufflächenband bilden,
3. bessere Handling-Leistungen des Luftreifens insbesondere beim Driften, Beschleunigen oder Bremsen entsprechend der Anordnung der Nuten (längs anstelle von quer),
4. Funktionsstabilität der vorstehenden Leistungen.

Claims

Luftreifen (1) – mit einem Karkassenaufbau (2), der wenigstens eine Karkassenlage (2a) und wenigstens einen der Kassenlage (2a) zugeordneten ringförmigen Verstärkungsaufbau (3) aufweist, – mit einem Paar von axial gegenüberliegenden Seitenwänden (7, 8) an dem Karkassenaufbau (2), – mit einem Gurtaufbau (5), der an einer radial äußeren Position bezogen auf den Karkassenaufbau (2) angeordnet ist, und – mit einem Laufflächenband (6), das an einer radial äußeren Position bezogen auf den Gurtaufbau (5) angeordnet ist und insgesamt aus einem ersten elastomeren Material besteht, das wenigstens einen Abschnitt (9) einschließt, der im Wesentlichen aus einem zweiten elastomeren Material besteht, – wobei das Laufflächenband (6) wenigstens einen Nut (11) hat, die in dem wenigstens einen Abschnitt (9) ausgebildet ist, der im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material besteht, dadurch gekennzeichnet, – dass das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul (E') unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und des Elastizitätsmoduls (E') unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials nicht kleiner als etwa 1,30 ist, und – dass das Verhältnis zwischen der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des ersten elastomeren Materials kleiner als etwa 1, 10 ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul (E') unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und des Elastizitätsmoduls (E') unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 1,30 und etwa 1,50 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Elastizitätsmodul (E') unter Kompression bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 4 und etwa 8 MPA liegt. 4 Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Elastizitätsmodul (E') unter Kompression bei 100°C des zweiten elastomeren Materials zwischen etwa 6 und etwa 12 MPA liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Verhältnis zwischen der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des zweiten elastomeren Materials und der nach der Norm ISO 48 gemessenen IRHD-Härte bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 1 und etwa 1,05 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem die nach der Norm ISO 48 gemessene IRHD-Härte bei 100°C des ersten elastomeren Materials zwischen etwa 50 und etwa 70 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem die nach der Norm ISO 48 gemessene IRHD-Härte bei 100°C des zweiten elastomeren Materials zwischen etwa 50 und etwa 70 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Verhältnis zwischen der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des zweiten unvulkanisierten elastomeren Materials und der nach der Norm ASTM D5289 gemessenen Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des ersten unvulkanisierten elastomeren Materials zwischen etwa 1 und etwa 1,1 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem die nach der Norm ASTM D5289 gemessene Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des ersten unvulkanisierten elastomeren Materials zwischen etwa 50 und etwa 60 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem die nach der Norm ASTM D5289 gemessene Mooney-Viskosität ML (1 + 4) bei 100°C des zweiten elastomeren Materials zwischen etwa 50 und etwa 60 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das zweite elastomere Material wenigstens ein elastomeres Dienpolymer aufweist, das mit wenigstens einem Verstärkungsmaterial verstärkt ist, das aus geschichteten anorganischen Materialien, kurzen fibrillierten Fasern von Polyamidmaterialien und Mischungen davon ausgewählt ist, wobei das wenigstens eine Verstärkungsmaterial in dem elastomeren Dien-Polymer dispergiert ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 11, bei welchem das erste und zweite elastomere Material jeweils elastomere Dien-Polymere aufweist, die im Wesentlichen die gleichen mechanischen Eigenschaften haben.
Luftreifen (1) nach Anspruch 11 oder 12, bei welchem wenigstens ein geschichtetes anorganisches Material eine Einzelschichtdicke zwischen 0,01 nm und 30 nm hat.
Luftreifen (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei welchem das zweite elastomere Material 1 bis 80 Gewichtsteile von wenigstens einem geschichteten anorganischen Material pro 100 Gewichtsteilen elastomeren Dien-Polymers aufweist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 14, bei welchem das zweite elastomere Material 5 bis 40 Gewichtsteile des wenigstens einen geschichteten anorganischen Materials pro 100 Gewichtsteilen elastomeren Dien-Polymers aufweist.
Luftreifen (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei welchem das zweite elastomere Material 1 bis 80 Gewichtssteile an kurzen fibrillierten Fasern pro 100 Gewichtsteilen elastomeren Dien-Polymers aufweist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 16, bei welchem das zweite elastomere Material 5 bis 40 Gewichtsteile der kurzen fibrillierten Fasern pro 100 Gewichtsteilen elastomeren Dien-Polymers aufweist.
Luftreifen (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei welchem das zweite elastomere Material wenigstens einen zusätzlichen Verstärkungsfüllstoff in Mengen zwischen etwa 5 und etwa 80 phr aufweist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 18, bei welchem der zusätzliche Verstärkungsfüllstoff in einer Menge zwischen etwa 10 und etwa 50 phr vorhanden ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 18, bei welchem der zusätzliche Verstärkungsfüllstoff Ruß ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 18, bei welchem der zusätzliche Verstärkungsfüllstoff Siliziumdioxyd ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Laufflächenband (6) mit einer Vielzahl von Quer- und/oder Längsnuten (11) versehen ist, die an entsprechenden Abschnitten (9) des Laufflächenbandes (6) ausgebildet sind, die im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material bestehen.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem der wenigstens eine Abschnitt (9) des Laufflächenbandes (6), der im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material besteht, so geformt ist, dass er eine Auskleidung (13) bildet, die die wenigstens eine Nut (11) umgibt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 23, bei welchem die Auskleidung (13) eine Dicke zwischen 1 und 10 mm hat.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Laufflächenband (6) i) wenigstens einen sich radial erstreckenden ersten Abschnitt (9), der im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material besteht, und ii) eine Vielzahl von sich radial erstreckenden zweiten Abschnitten (10) aufweist, die an axial gegenüberliegenden Seiten des wenigstens einen Abschnitts (9) angeordnet sind, wobei die zweiten Abschnitte (10) im Wesentlichen aus dem ersten elastomeren Material bestehen, wobei die wenigstens eine Nut (11) in dem wenigstens einen ersten Abschnitt (9) ausgebildet ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1 oder 25, bei welchem die wenigstens eine Nut (11) eine Längsnut (11) ist, die sich im Wesentlichen über die gesamte Umfangsabwicklung des Laufflächenbandes (6) erstreckt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 26, bei welchem das Laufflächenband (6) mit einer Vielzahl von Längsnuten (11) versehen ist, und bei welchem die Nuten (11) jeweils in ersten Abschnitten (9) des Laufflächenbandes (6) ausgebildet sind, sich radial erstrecken und axial voneinander beabstandet sind.
Luftreifen (1) nach Anspruch 25, bei welchem der wenigstens eine erste Abschnitt (9) sich im Wesentlichen über der gesamten Dicke des Laufflächenbandes (6) radial erstreckt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1 oder 25, bei welchem eine zusätzliche Schicht (12) aus elastomerem Material zwischen dem Laufflächenband (6) und dem Gurtaufbau (5) angeordnet ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 29, bei welchem die Schicht (12) im Wesentlichen aus dem zweiten elastomeren Material besteht.
Luftreifen (1) nach Anspruch 29, bei welchem die Schicht (12) eine Dicke zwischen 1 und 5 mm hat.
Luftreifen (1) nach Anspruch 25 oder 26, bei welchem die Breite des wenigstens einen ersten Abschnitts (9) wenigstens gleich der Breite der wenigstens einen Nut (11) ist.
Luftreifen (1) nach Anspruch 32, bei welchem die Differenz zwischen der Breite des wenigstens einen ersten Abschnitts (9) und der Breite der wenigstens einen Nut (11) zwischen 4 und 10 mm beträgt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 25 oder 26, bei welchem die wenigstens eine Nut (11) rittlings zur Mittelebene(m) des wenigstens einen ersten Abschnitts (9) angeordnet ist.