Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material und Fahrzeugluftreifen

Die Erfindung betrifft eine gummierte Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material, vorzugsweise für Fahrzeugreifen, wobei die Verstärkungslage eine Vielzahl an parallelen und beabstandet zueinander angeordneten textilen Festigkeitsträgem aufweist, wobei jeder textile Festigkeitsträger aus wenigstens einem verdrehten Multifilamentgam aus dem Material Viskose besteht. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen. Verstärkungslagen für Gegenstände aus elastomerem Material wie beispielsweise technische Gummiprodukte und Fahrzeug(luft)reifen haben größte Bedeutung und sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt. Die Verstärkungslagen weisen eine Vielzahl an verstärkenden, fadenförmigen Elementen, den sogenannten Festigkeitsträgem, auf. Diese sind vollständig in elastomerem Material eingebettet. Die Festigkeitsträger dieser

Verstärkungslagen weisen beispielsweise die Form von Geweben oder kalandrierten, endlos gespulten Festigkeitsträgem auf.

Die gummierten Verstärkungslagen geeigneter Größe und Ausbildung werden mit weiteren Bauteilen zusammengefügt, um ein technisches Gummiprodukt oder einen

Fahrzeugluftreifen zu bilden. Dabei verstärken die gummierten Verstärkungslagen das betreffende Produkt.

Aus der EP 0 908 329 Bl ist eine Verstärkungslage mit Textil- Korden aus

Multifilamentgamen aus PET, PEN und Aramid bekannt geworden. Die PEN-Korde sind aufgmnd des verwendeten Gamtiters und ihrer Konstmktion vergleichsweise dünn ausgelegt, so dass die gummierte Verstärkungslage eine vergleichsweise geringe

Lagendicke aufweist. Dieses hat einerseits den Vorteil, dass weniger Kautschukmaterial zum Gummieren dieser Festigkeitsträger eingesetzt werden muss, wodurch Materialkosten eingespart werden. Andererseits hat eine dünne gummierte Verstärkungslage im Produkt, beispielsweise im Fahrzeugreifen, den Vorteil, dass das Gewicht des Reifens verringert ist sowie eine geringere Hysterese bewirkt, was sich positiv auf den Rollwiderstand des Reifens auswirkt.

Aus der WO 2014118082 Al ist ein Festigkeitsträger für elastomere Produkte aus einem oder mehreren umweltfreundlichen Viskose-Multifilamentgam(en) bekannt, welche einen vergleichsweise geringen Durchmesser, einen Kristallinitätsgrad im Bereich von 15% bis 40% und eine Zugfestigkeit im Bereich von > 45 cN/tex bis < 55 cN/tex aufweisen.

Jedoch ist neben der Gewichtsverringerung und der geringeren Hysterese durch eine dünne Lagendicke ebenfalls die Festigkeit dieser Verstärkungslage wesentlich, um die im Reifen auftretenden Kräfte hinreichend aufnehmen zu können.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material bereitzustellen, welche vergleichsweise dünn gestaltet ist und welche jedoch eine ausreichende Festigkeit für die im Reifen auftretenden Kräfte aufweist. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugluftreifen bereitzustellen, welcher bei guter struktureller Haltbarkeit rollwiderstandsoptimiert ist.

Die Aufgabe wird in Bezug auf die Verstärkungslage dadurch gelöst, dass die

Verstärkungslage folgender Bedingung genügt:

(D ² / Eo) in mm entspricht einem Wert in einem Bereich von 0,30 mm bis 0,45 mm, und dass die Verstärkungslage eine Festigkeit 11 kN/dm < x < 20 kN/dm aufweist, wobei D der Durchmesser des textilen Festigkeitsträgers in mm und in einem Bereich von 0,38 mm bis 0,48 mm liegt und wobei Eo = lOO/epdm ist. Es ist eine Verstärkungslage geschaffen, welche Festigkeitsträger mit vergleichsweise geringen Durchmessern aufweist. Die Durchmesser der Festigkeitsträger sind derart mit der Dichte ihrer Anordnung in der Verstärkungslage und deren Festigkeit kombiniert, dass eine optimierte Festigkeit der Verstärkungslage erhalten ist. Die Gummierung der

Verstärkungslage, insbesondere deren Dicke, ist in einer für den Fachmann üblichen Weise ausgeführt, wodurch eine vergleichsweise dünne Verstärkungslage zur Verfügung gestellt ist. Diese Verstärkungslage weist eine Festigkeit 11 kN/dm < x < 20 kN/dm auf, welches eine ausreichende Festigkeit für Verstärkungslagen mit textilen Festigkeitsträgem insbesondere für PKW-Reifen ist.

„epdm“ bedeutet ends per decimeter und beschreibt die Festigkeitsträgerdichte in der V erstärkungslage .

Der Ausdruck„Festigkeit der Verstärkungslage“ meint die Bruchkraft der

Verstärkungslage in kN pro dm (Dezimeter), welche sich aus der Bruchkraft des einzelnen Festigkeitsträgers multipliziert mit der Anzahl der Festigkeitsträger pro dm dieser

Verstärkungslage errechnet, wobei die Bruchkraft nach ASTM D885M ermittelt wird.

Vorteilhaft ist es, wenn der Festigkeitsträger ein aus zwei miteinander verdrehten Viskose- Multifilamentgamen bestehender Kord ist und wenn die Festigkeitsträger in einer Dichte in einem Bereich von 150 epdm bis 220 epdm, vorzugsweise in einem Bereich von 170 epdm bis 195 epdm in dieser Verstärkungslage angeordnet sind. Die vorgenannte Dichte ist ein optimierter Kompromiss zwischen Haltbarkeit der Verstärkungslage und Kraftübertragung, für die ein bestimmtes Gummivolumen zwischen den Festigkeitsträgem vorhanden sein muss, auf der einen Seite sowie der Festigkeit und der Reifenperformance Haltbarkeit auf der anderen Seite, für die die Festigkeitsträger nicht zu weit in der Verstärkungslage auseinander liegen dürfen. Zweckmäßig ist es, wenn das Viskose-Multifilamentgam einen Kristallinitätsgrad im Bereich von 15% bis 40%, vorzugsweise im Bereich von 20% bis 35%, besonders bevorzugt im Bereich von 24% bis 30% und nach Konditionierung im Normklima gemäß DIN EN ISO 139-1 :2005 einen Gamtiter im Bereich von > 150 dtex bis < 1100 dtex, bevorzugt im Bereich von > 200 dtex bis < 840 dtex, besonders bevorzugt im Bereich von > 200 dtex bis < 820 dtex.

Die Herstellung, Eigenschaften, Konstruktionen sowie die Vorteile einer Verstärkungslage mit umweltfreundlich gestalteten und behandelten Festigkeitsträgem mit wenigstens einem derartigen Viskose-Multifilamentgam sowie Fahrzeugluftreifen mit einer vorgenannten Verstärkungslage sind in der WO 2014118082 Al insbesondere in den Seiten 4, Zeile 28 bis Seite 15, Zeile 25 beschrieben, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.

In einer bestimmten Ausführung der Erfindung genügt die Verstärkungslage folgender Bedingung:

(D ² / Eo) in mm entspricht einem Wert in einem Bereich von 0,37 mm bis 0,45 mm und die Verstärkungslage weist eine Festigkeit 16 kN/dm < x < 19 kN/dm auf, wobei D der Durchmesser des textilen Festigkeitsträgers in mm und in einem Bereich von 0,43 mm bis 0,48 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,45 mm bis 0,46 mm liegt und wobei Eo = lOO/epdm ist.

Eine derartige Ausführung eines Textil-Kordes ist insbesondere für die Konstruktion 780 dtex x 2 zweckmäßig, wobei beide Game aus dem Material Viskose bestehen. Es ist ein bestmöglicher Kompromiss aus benötigter Lagenfestigkeit und möglichst kleiner

Lagenstärke erhalten.

In einer bestimmten alternativen Ausführung der Erfindung genügt die Verstärkungslage folgender Bedingung:

(D ² / Eo) in mm entspricht einem Wert in einem Bereich von 0,35 mm bis 0,45 mm und und die Verstärkungslage weist eine Festigkeit 11 kN/dm < x < 14 kN/dm auf, wobei D der Durchmesser des textilen Festigkeitsträgers in mm und in einem Bereich von 0,40 mm bis 0,43 mm liegt und wobei Eo = lOO/epdm ist.

Eine derartige Ausführung eines Textil- Kordes ist insbesondere für die Konstruktion 620 dtex x 2 zweckmäßig, wobei beide Game aus dem Material Viskose bestehen. Es ist ein alternativer Kompromiss aus benötigter Lagenfestigkeit und möglichst kleiner Lagenstärke im Vergleich zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel erhalten.

In einer Ausführung der Erfindung ist der Textil- Kord asymmetrisch und weist

Multifilamentgame unterschiedlichen Gam-Titers auf, wobei die Konstmktion

vorzugsweise 620 dtex x 1 / 780 dtex x 1 [600 tpm / 550 tpm] ist und wobei der Kord gegensinnig zur Gamdrehrichtung endverdreht ist.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Kord aus Viskose- Multifilamentgamen die Konstmktion 620 dtex x2 mit einem Durchmesser von 0,42 mm auf, wobei der Kord in einer Dichte von 200 epdm in der Verstärkungslage angeordnet ist und wobei die Verstärkungslage eine Festigkeit von etwa 13,2 kN/dm aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Kord aus Viskose- Multifilamentgamen die Konstmktion 780 dtex x 2 mit einem Durchmesser von 0,46 mm auf, wobei der Kord in einer Dichte von 175 epdm in der Verstärkungslage angeordnet ist und wobei die Verstärkungslage eine Festigkeit von etwa 16,1 kN/dm aufweist.

In Bezug auf den Fahrzeugluftreifen wird die Erfindung dadurch gelöst, dass dieser mindestens eine vorbeschriebene Verstärkungslage aufweist.

Diese Verstärkungslage ist eine Karkasse und/oder eine Gürtelbandage und/oder ein Wulstverstärker. Bevorzugt ist diese Verstärkungslage eine Karkasse eines PKW- Luftreifens. In einer bestimmten Ausführung der Erfindung weist der Fahrzeugluftreifen zusätzlich zur vorbeschriebenen Verstärkungslage, welche vorzugsweise eine Karkasse ist, eine Gürtellage aus gummierten Festigkeitsträgem auf, welche der nachfolgenden Bedingung genügt:

(D ² / Eo) in mm entspricht einem Wert in einem Bereich von 0,07 mm bis 0,43 mm und die Verstärkungslage weist eine Festigkeit von 16,5 kN/dm <X< 55 kN/dm, bevorzugt von 22 kN/dm <X< 38 kN/dm auf, wobei D der Durchmesser des Festigkeitsträgers in mm ist und wobei Eo = lOO/epdm ist.

Zweckmäßig ist es, wenn die Summe der Festigkeiten aus der Verstärkungslage mit textilen Festigkeitsträgem und der Gürtellage > 40 kN/dm ist. Es ist eine ausreichende Gesamtfestigkeit erhalten.

Vorzugsweise besteht der Festigkeitsträger der Gürtellage aus wenigstens einem

Stahlfilament, welches einen Durchmesser in einem Bereich von 0,26 mm bis 0,35 mm aufweist. Diese dünnen Durchmesser sind vorteilhaft für einen optimierten Rollwiderstand.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Festigkeitsträger die

Konstruktion 1x0,30 mm oder 2x0,30 mm auf und ist in einer Dichte in einem Bereich von 80 bis 120 epdm in der Gürtellage angeordnet. Die vorgenannte Dichte ist ein optimierter Kompromiss zwischen Haltbarkeit der Verstärkungslage und Kraftübertragung, für die ein bestimmtes Gummivolumen zwischen den Festigkeitsträgem vorhanden sein muss, auf der einen Seite sowie der Festigkeit und der Reifenperformance Haltbarkeit auf der anderen Seite, für die die Festigkeitsträger nicht zu weit in der Verstärkungslage auseinander liegen dürfen. Bevorzugt ist ein Stahlmonofilament der Konstruktion 1x0,30 mm mit einer Dichte von 110 epdm in der Gürtellage angeordnet, wobei diese Gütellage eine Festigkeit von etwa 24 kN/dm aufweist.

In einer anderen bevorzugten Ausführung ist ein Stahlkord der Konstmktion 2x0,30 mm mit einer Dichte von 80 epdm in der Gürtellage angeordnet ist, wobei diese Gütellage eine Festigkeit von etwa 35 kN/dm aufweist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur, welche ein schematisches

Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem Querschnitt einer erfindungsgemäßen

Verstärkungslage für PKW-Fahrzeugluftreifen.

Die Verstärkungslage 1 ist eine Karkasslage. Die Verstärkungslage 1 weist eine Vielzahl an parallelen und beabstandet zueinander angeordneten textilen Festigkeitsträgem 2 auf, welche in eine Kautschukmatrix 3 eingebettet sind. Von den Festigkeitsträgem 2 sind in dem Ausschnitt der Fig. 1 zwei Festigkeitsträger 2 dargestellt. Jeder textile

Festigkeitsträger 2 ist ein aus zwei miteinander verdrehten Multifilamentgamen

bestehender Kord 2 der Konstruktion 780 dtex x 2. Die Multifilamentgame bestehen aus dem umweltfreundlich gestalteten und behandelten Material Viskose. Jedes Viskose- Multifilamentgam weist einen Kristallinitätsgrad im Bereich von 20% bis 35%, vorzugsweise im Bereich von 24% bis 30% und nach Konditionierung im Normklima gemäß DIN EN ISO 139-1 :2005 einen Gamtiter im Bereich von > 200 dtex bis < 840 dtex, und eine Zugfestigkeit im Bereich von > 45 cN/tex bis < 55 cN/tex, bevorzugt im Bereich von > 48 cN/tex bis < 53 cN/tex auf. Somit sind zwei Viskose-Multifilamentgame zu einem Kord 2 verdreht. Jedes Viskose-Multifilamentgam ist mit einem Twist von 550 gleichsinnig verdreht, während die Endverdrehung ebenfalls mit einem Twist von 550, aber gegensinnig ist. Der Durchmesser des Kordes D beträgt 0,46 mm und der Kord 2 ist mit 175 epdm in der Verstärkungslage 1 angeordnet. (D ² / E ₀ ) in mm entspricht 0,37 mm. Die Verstärkungslage weist eine Festigkeit von 16,1 kN/dm auf.

Bezugszeichenliste

1 Verstärkungslage

2 Textiler Festigkeitsträger / Kord

3 Kautschukmatrix

D Durchmesser des Kordes

Eo Entfernung zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Korde im

Querschnitt