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Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse - Dokument DE102006026848A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006026848A1 13.12.2007
Titel Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse
Anmelder Continental Aktiengesellschaft, 30165 Hannover, DE
Erfinder Reese, Wolfgang, 31228 Peine, DE;
Speckhals, Ulrich, 30177 Hannover, DE
DE-Anmeldedatum 09.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006026848
Offenlegungstag 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse D07B 1/02(2006.01)A, F, I, 20060609, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D07B 1/06(2006.01)A, L, I, 20060609, B, H, DE   B60C 9/18(2006.01)A, L, I, 20060609, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für die Gürtelbandage von Fahrzeugluftreifen, aus einem niedrigmoduligen Kord-Kern (1) und einer diesen wendelförmig umgebenden hochmoduligen Umwicklung (2).
Der niedrigmodulige Kord-Kern (1) besteht aus einem Nicht-Eisen-Metall oder aus PVA, seine hochmodulige Umwicklung (2) aus einem Eisen-Metall oder aus einem Nicht-Metall.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für die Gürtelbandage von Fahrzeugluftreifen, aus einem niedrigmoduligen Kord-Kern und einer diesen wendelförmig umgebenden hochmoduligen Umwicklung. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, welcher eine Gürtelbandage aufweist, die derartige Verstärkungskorde enthält.

Um bei Fahrzeugluftreifen, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitseinsatz, ein Wachstum des Reifens durch die beim Fahrbetrieb auftretenden Fliehkräfte zu verhindern, ist es üblich, den Gürtel mit einer Gürtelbandage abzudecken. Bekannte Gürtelbandagen, welche ein- oder mehrlagig ausgeführt sein können, enthalten parallel oder im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung verlaufende Festigkeitsträger, beispielsweise aus Nylon, die in Gummi eingebettet sind.

Die Gürtelbandage wird während der Reifenherstellung aus Materialstreifen erstellt, insbesondere spiralig gewickelt, wobei die Streifen aus in eine unvulkanisierte Kautschukmischung eingebetteten Festigkeitsträgern besteht. Bei der Vulkanisation des Reifens in einer Vulkanisationsform wird über den ins Reifeninnere eingebrachten Heizbalg der Reifen in die Form hineingepresst, wobei sich der Reifen und daher auch die Gürtelbandage ausdehnen. Diese Ausdehnung des Reifens wird als Resterhebung bezeichnet und beträgt im Schulterbereich bis zu 2 % und im Zentralbereich etwa 2 % bis 4 % im Vergleich zum Durchmesser des unvulkanisierten Reifenrohlings.

Die Korde in der Gürtelbandage eines Reifens sollen bei der Reifenherstellung eine ausreichende Resterhebung zulassen, damit der Reifen präzise ausgeformt werden kann, und sie sollen nach der Fertigstellung des Reifens im Fahrbetrieb eine gute Hochgeschwindigkeitstauglichkeit gewährleisten. Dazu sollen sich die Korde bis zu einer Dehnung von ca. 4 % mit relativ geringem Kraftaufwand und ab einer Dehnung von ca. 4 % nur noch mit sehr hohem Kraftaufwand dehnen lassen.

Aus der DE 10 2004 036 129 A1 ist bereits ein Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für die Gürtelbandage eines Fahrzeugluftreifens, bekannt, welcher Kord aus einem nicht-metallischen Kord-Kern besteht, welcher mit zumindest einem metallischen Filament wendelförmig umwickelt ist. Der Verstärkungskord weist bestimmte Kraft-Dehnungs-Eigenschaften auf, und zwar maximal 25 N bei 1 % Dehnung, maximal 40 N bei 2 % Dehnung, maximal 60 N bei 3 % Dehnung, maximal 95 N bei 4 % Dehnung und mindestens 200 N bei 6 % Dehnung. Der nicht-metallische Kord-Kern ist insbesondere ein Garn oder ein Kord aus Polyester, Polyamid oder Rayon. Die metallischen Filamente sind bevorzugt vermessingte Stahlfilamente.

Aus der EP-B 0 335 588 ist eine Gürtelbandage bekannt, in welcher als Verstärkungskord ein Hybridkord verwendet wird, der einen Faden mit hohem Elastizitätsmodul und einen Faden mit niedrigem Elastizitätsmodul miteinander verdrillt enthält. Der Faden mit hohem Elastizitätsmodul ist beispielsweise eine Faser aus aromatischen Polyamid. Der Faden mit niedrigem Elastizitätsmodul ist eine Nylonfaser, eine Polyesterfaser oder Vinylonfaser. Aus der EP-B 0 661 179 ist ein Hybridkord als Verstärkungskord in der Gürtelbandage bekannt, bei welchem der Faden mit niedrigem Elastizitätsmodul und der Faden mit hohem Elastizitätsmodul zusammen endverdreht sind, wobei der Faden mit niedrigem Elastizitätsmodul mindestens eine Faser mit niedrigem Elastizitätsmodul erstverdreht umfasst und einen Elastizitätsmodul von nicht mehr als 2000 kgf/mm2 aufweist, der Faden mit hohem Elastizitätsmodul mindestens eine Faser mit hohem Elastizitätsmodul erstverdreht umfasst und einen Elastizitätsmodul von nicht weniger als 3000 kgf/mm2 aufweist. Die Korde weisen in einem Zugkraft-Dehnungs-Diagramm bei geringer Dehnung zunächst eine geringe Steigung der Kurve auf. Bei höherer Dehnung steigt dann die Kurve stark an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse bereit zu stellen, insbesondere für die Gürtelbandage eines Fahrzeugluftreifens, welcher Kord sich durch ein optimales Kraft-Dehnungs-Verhalten auszeichnet, mit einem moderaten Kraftanstieg im Bereich von 0 bis 4 % Kord-Dehnung und einem steilen Kraftanstieg im Bereich ab 4 % Dehnung bis zur Dehnung bei Höchstzugkraft in der Größenordnung von mindestens 200 N bei 8 % Kord-Dehnung.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der niedrigmodulige Kord-Kern aus Nicht-Eisen-Metall oder aus PVA und seine hochmodulige Umwicklung aus einem Eisen-Metall oder aus einem Nicht-Metall bestehen.

Erfindungsgemäß ausgeführte Verstärkungskorde sind besonders gut in der Lage, den erwünschten Anforderungen zu entsprechen. Der Kord-Kern aus dem erwähnten niedrigmoduligen Material in Kombination mit der Umwicklung aus einem hochmoduligen Material kann sich besonders gut dem erwünschten Kraft-Dehnungs-Verhalten annähern.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung besteht der Kord-Kern aus Aluminium. Als hochmoduliges Material für die Umwicklung kommen bei allen Varianten bevorzugt Stahl oder Aramid in Frage. Mit diesen Ausführungen lässt sich das erwünschte Kraft-Dehnungs-Verhalten gut erzielen.

Die hochmodulige Umwicklung kann aus zumindest einem Filament, einer Litze oder einem Garn bestehen, wobei der Durchmesser jedes Filamentes 0,10 mm bis 0,20 mm und der Durchmesser der Litzen oder Garne jeweils 0,15 bis 0,50 mm beträgt. Das erwünschte Kraft-Dehnungs-Verhalten lässt sich schon mit relativ geringen Durchmessern der Filamente, Litzen oder Garne erreichen.

Der aus einem Nicht-Eisen-Metall bestehende Kord-Kern kann einen Durchmesser zwischen 0,30 mm und 0,80 mm aufweisen. Es ist für die Handlingeigenschaften des Reifens von Vorteil, wenn der Durchmesser des Kord-Kerns in diesem Bereich liegt.

Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen mit einer Gürtelbandage, welche Verstärkungskorde enthält, die erfindungsgemäß ausgeführt sind.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

1 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstärkungskordes und

2 ein Kraft-Dehnungs-Diagramm eines erfindungsgemäßen Verstärkungskordes.

Der in 1 dargestellte Verstärkungskord besteht aus einem Kord-Kern 1 und einer Umwicklung 2 aus zumindest einem Filament, zumindest einer Litze oder zumindest einem Garn. Besteht die Umwicklung 2 aus mehreren Filamenten, Litzen oder Garnen liegen diese nebeneinander und berühren einander.

Die Schlaglänge der Umwicklung 2 beträgt zwischen 5 und 14 mm. Die Filamente, Litzen oder Garne der Umwicklung 2 sind parallel angeordnet, wobei die Schlagrichtung nicht von Bedeutung ist, sie darf jedoch nicht wechseln, das heisst die umwickelten Filamente, Litzen oder Garne dürfen einander nicht kreuzen.

Der Kord-Kern 1 besteht aus einem Material, welches einen niedrigeren Elastizitätsmodul (E-Modul) aufweist als das Material der Umwicklung 2. Das niedrigmodulige Material des Kord-Kerns 1 weist einen Elastizitätsmodul ≤ 75 GPa, das hochmodulige Material der Umwicklung 2 einen größeren E-Modul auf.

Der niedrigmodulige Kord-Kern 1 besteht aus Filamenten, Litzen oder Garnen, die durch Verdrillen einen Kord bilden können. Der Durchmesser des Kord-Kerns 1 beträgt zwischen 0,30 mm und 0,80 mm, ermittelt gemäß DIN 53855. Das oder die Filamente der Umwicklung 2 weist bzw. weisen einen Durchmesser von 0,10 mm bis 0,20 mm auf, Litzen und Garne in der Umwicklung 2 haben einen Durchmesser von 0,15 mm bis 0,50 mm.

Gemäß einer Variante der Erfindung besteht der niedrigmodulige Kord-Kern 1 aus einem Nicht-Eisen-Metall, beispielsweise aus Aluminium. Bei einer anderen Variante der Erfindung besteht der niedrigmodulige Kord-Kern aus PVA. Beide Varianten können mit einer hochmodulige Umwicklung 2 aus einem Eisen-Metall, insbesondere aus Stahl, oder ein Nicht-Metall, beispielsweise Aramid, kombiniert werden.

Erfindungsgemäß ausgeführte Verstärkungskorde werden bevorzugt als Festigkeitsträger in der Gürtelbandage (0°-Bandage) von Hochleistungs-Fahrzeugluftreifen verwendet. Durch eine spezielle Oberflächenbehandlung, die eine Haftimprägnierung gemäß dem Stand der Technik sein kann, wird die Haftung zu Gummi gewährleistet.

Durch die Kombination einer hochmoduligen Umwicklung 2 mit einem niedrigmoduligen Kord-Kern 1 wird eine hohe strukturelle Dehnung gewährleistet, wodurch nur geringe Kord-Kräfte im Bereich von bis zu 4 % Dehnung entstehen. Ab 4 % Kord-Dehnung sollte die hochmodulige Umwicklung 2 möglichst parallel zur Kord-Achse ausgerichtet sein. Von hier an bestimmt vorwiegend der Elastizitätsmodul der Umwicklung 2 den weiteren Verlauf der Kraft/Dehnungs-Kurve des Verstärkungskordes. Dieser Sachverhalt wird in 2, welche ein Kraft-Dehnungs-Diagramm eines Verstärkungskordes gemäß der Erfindung, ermittelt gemäß ASTM D 885, darstellt, deutlich. Der gemessene Verstärkungskord bestand aus einem Kord-Kern 1 aus Aluminium mit einem Durchmesser von 0,40 mm, welcher mit einem Garn 2 aus Aramid wendelförmig umwickelt war. Das Garn 2 wies einen Durchmesser von 0.40 mm auf. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass der Verstärkungskord einen moderaten Kraft-Anstieg im Bereich zwischen 0 und 4 % Dehnung bis maximal 95 N aufweist. Damit wird bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Verstärkungskordes in der Gürtelbandage die erforderliche leichte Dehnung bei der Bombage und Vulkanisation ermöglicht. Ab einer Dehnung von etwa 4 % bis zur Dehnung bei Höchstzugkraft erfolgt ein steiler Anstieg der Kraft-Dehnungs-Kurve.

So wird nach der Herstellung des Reifens einer weiteren Dehnung und einem Umfangswachstums des Reifens bei hoher Geschwindigkeit entgegengewirkt.


Anspruch[de]
Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für die Gürtelbandage von Fahrzeugluftreifen, aus einem niedrigmoduligen Kord-Kern (1) und einer diesen wendelförmig umgebenden hochmoduligen Umwicklung (2), dadurch gekennzeichnet, dass der niedrigmodulige Kord-Kern (1) aus einem Nicht-Eisen-Metall oder aus PVA und seine hochmodulige Umwicklung (2) aus einem Eisen-Metall oder aus einem Nicht-Metall bestehen. Verstärkungskord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kord-Kern (1) aus Aluminium besteht. Verstärkungskord nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwicklung aus Stahl oder aus Aramid besteht. Verstärkungskord nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hochmodulige Umwicklung (2) aus zumindest einem Filament, einer Litze oder einem Garn besteht. Verstärkungskord nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Filament einen Durchmesser von 0,10 mm bis 0,20 mm aufweist. Verstärkungskord nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Litzen oder Garne in der Umwicklung (2) einen Durchmesser von 0,15 mm bis 0,50 mm aufweisen. Verstärkungskord nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kord-Kerns (1) zwischen 0,30 mm und 0,80 mm beträgt. Verstärkungskord nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des niedrigmoduligen Kord-Kerns (1) einen Elastizitätsmodul aufweist, welcher ≤ 75 GPa beträgt, und das Material der hochmoduligen Umwicklung (2) einen höheren Elastizitätsmodul aufweist. Fahrzeugluftreifen mit einer Gürtelbandage, die Verstärkungskorde nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 enthält.






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