DE102005032157A1

DE102005032157A1 - Reifen mit einer Sauerstoffbarriere

Info

Publication number: DE102005032157A1
Application number: DE102005032157A
Authority: DE
Inventors: Annette Lechtenboehmer; Giorgio Agostini; Filomeno Gennaro Corvasce
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-07-09
Publication date: 2006-02-23
Also published as: US20060032568A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Reifen bereit, der ein Polyestercopolymer umfasst, wobei das Polyestercopolymer überwiegend Polyestersegmente und eine Sauerstoff abfangende Menge von Polyolefin-Oligomersegmenten umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reifen mit einer Sauerstoffbarriere, insbesondere einen Luftreifen mit einer als Sauerstoffabfangschicht oder Sauerstoffverzehrschicht ausgebildeten Schicht, nach der Gattung des Hauptanspruches.
Reifen und insbesondere Luftreifen weisen vielfach Kautschuk oder Kautschukcompounds enthaltende Komponenten auf, die auf Grund von Oxidation abbau- und alterungs-anfällig sind. Daher beinhalten Kautschukcompounds in Reifen in der Regel Antioxidationsmittel, um die Wirkung von Sauerstoff auf den Kautschuk zu minimieren. Kautschuk-Innerliner (Innenisolierungen), die sich auf der Innenoberfläche eines Reifens befinden, sind weiter so ausgelegt, dass sie die Druckluft im Reifen zurückhalten und die Wanderung von Sauerstoff in die Reifenkomponenten minimieren.

US-A-2004/0074123, US-B-6,675,851 und US-B-6,698,483 beschreiben jeweils ein für Reifen geeignetes Produkt auf Kautschukbasis, welches aus einer Pufferzone und einer oxidationsempfindlichen Zone zusammengesetzt ist, wobei die Pufferzone in der Lage ist, Sauerstoff abzufangen. Die Pufferzone enthält eine Zusammensetzung aus mindestens einem Elastomer mit einem Eisen(III)-salz, das zur Oxidationsaktivierung dient.

US-B-6,083,585, US-B-6,346,308 und US-B-6,509,436 beschreiben jeweils Zusammensetzungen zum Abfangen von Sauerstoff. Diese Zusammensetzungen umfassen Kondensationscopolymere mit überwiegend Polyestersegmenten und einer Sauerstoff abfangenden Menge von Polyolefin-Oligomersegmenten.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt einen Reifen nach Anspruch 1 bereit. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

In einer Ausführungsform umfasst der Reifen gemäß der Erfindung eine Sauerstoffbarriere, die ein Polyestercopolymer umfasst, wobei das Polyestercopolymer überwiegend Polyestersegmente und eine Sauerstoff abfangende Menge von Polyolefin-Oligomersegmenten aufweist.

Geeignete Polyestercopolymere sind in US-B-6,083,585, US-B-6,346,308 und US-B-6,509,436 beschrieben.

Die Polyestercopolymere können Copolykondensate von Polyestern und Kohlenwasserstoffen beinhalten. Derartige Copolykondensate können z.B. durch reaktive Extrusion eines Polyesters mit einem gesättigten oder ungesättigten Polyolefin oder Polydien in Anwesenheit eines Übergangsmetallkatalysators hergestellt werden.

Geeignete Polyester umfassen weiter lineare Polyester von einer aromatischen Dicarbonsäure-Komponente und einer Diol-Komponente. Beispiele für Dicarbonsäure-Komponenten sind Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure, Diphenylethercarbonsäure, Diphenyldicarbonsäure, Diphenylsulfondicarbonsäure und Diphenoxyethandicarbonsäure. Beispiele für Diolkomponenten sind Ethylenglycol, Trimethylenglycol, Tetramethylenglycol, Neopentylglycol, Hexamethylenglycol, Cyclohexandimethanol, Tricyclodecandimethanol, 2,2-Bis-(4-p-hydroxyethoxyphenyl)propan, 4,4-Bis(p-hydroxyethoxy)diphenylsulfon, Diethylenglycol und 1,4-Butandiol.

Beispiele für Polyester, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, umfassen daneben Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polybutylenterephthalat-Elastomer, amorphe Polyester, Polycyclohexanterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylennaphthalat und Mischungen davon.

Geeignete Polyolefine oder Polydiene zur Verwendung in den Copolykondensaten umfassen Polyolefine und Polydiene, wie Polypropylen, Poly(4-methyl)-1-penten und Polybutadien.

Geeignete Kohlenwasserstoffe sind im Allgemeinen funktionalisiert, wobei eine oder mehrere endständige Stellen im Kohlenwasserstoff funktionalisiert sind. Geeignete endständige funktionelle Gruppen beinhalten Hydroxy, Carbonsäure, Carbonsäureanhydride, Alkohol, Alkoxy, Phenoxy, Amin und Epoxy. Die bevorzugten endständigen funktionellen Gruppen sind Hydroxy, Carbonsäure und Amino. Geeignete Kohlenwasserstoffe haben weiter bevorzugt einen Molekulargewichtsbereich von 100 bis 10.000. Ein besonders bevorzugtes Polyolefinoligomer-Ausgangsmaterial ist Polybutadien mit Dihydroxy-Endgruppen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 100 bis 10.000.

Das Vorhandensein von Polyolefin- oder Polydien-Oligomersegmenten im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 12 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts des Copolykondensats ist ein geeigneter Bereich, bezogen auf den Gewichtsprozentsatz. Bevorzugt ist das Vorhandensein von Polyolefin- oder Polydien-Oligomersegmenten im Bereich von 2 Gew.-% bis 8 Gew.-% auf Basis des Gewichts des Copolykondensats. Besonders bevorzugt ist das Vorhandensein von Polyolefin- oder Polydien-Oligomersegmenten im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-% auf Basis des Gewichts des Copolykondensats.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird weiter ein Umesterungskatalysator, wie ein Übergangsmetallcarboxylat, in dem Verfahren der reaktiven Extrusion in einem Bereich von etwa 10 bis 300 ppm der Mischung im Extruder eingesetzt. Cobaltcarboxylate sind die bevorzugte Umesterungskatalysatoren. Eine geeignete Umesterungsreaktion läuft beispielsweise in einem Extruder über 3 min bis 5 min bei einer Temperatur von 250°C bis 280°C ab.

Ein geeignetes Polyestercopolymer umfassend überwiegend Polyestersegmente und eine Sauerstoff abfangende Menge von Polyolefin-Oligomersegmenten ist weiter unter der dem Markenname AMOSORB DFC oder AMOSORB 3000 von BP Chemical im Handel erhältlich.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Polyestercopolymer kann zu Formen extrudiert werden, die in einen Reifen aufzunehmen sind. Das Copolymer kann beispielsweise zu einer dünnen Folie oder einem dünnen Film extrudiert oder geblasen werden, die oder der sich zur interlaminaren Anordnung in einem Reifen eignet. Eine derartige Anordnung kann die Anordnung der Sauerstoffbarriere als eine Schicht in einem Mehrschicht-Innerliner auf die in den US-B-5,292,590, US-B-5,992,486 oder US-B-5,178,702 offenbarte Weise beinhalten.

Alternativ kann die insbesondere interlaminaren Anordnung auch das Anordnen der Sauerstoffbarriere zwischen der Karkasslage und den Gürtellagen, zwischen den Gürtellagen und der Lauffläche, um das Umschlagende der Karkasslage oder die Enden der Gürtel, oder irgendeine Kombination davon beinhalten.

Daneben können geeignete Klebstoffe eingesetzt werden, um die Kompatibilität zwischen der Sauerstoffbarriere, die als Sauerstoffabfangbarriere oder als Sauerstoffabfangschicht dient, und den Kautschukcompounds im Reifen zu gewährleisten. Derartige Klebstoffe können z.B. übliche RFL-Klebstoffe, wie sie in der Technik bekannt sind, sein. Solche Klebstoffe können beispielsweise als Schicht zwischen der Sauerstoffbarriere und den benachbarten Kautschukcompounds vorgesehen sein.

Der als Sauerstoffbarriere eingesetzte Film kann einen zusätzlichen Übergangsmetallkatalysator als weiteren Sauerstofffänger beinhalten. Eine derartige Verwendung eines zusätzlichen Übergangsmetallkatalysators erfolgt bevorzut zusätzlich zu dem Katalysator, der als Umesterungskatalysator eingesetzt wird. Der zusätzliche Übergangsmetallkatalysator beinhaltet beispielsweise Cobalt-, Eisen- und Mangankatalysatoren, wie sie in der Technik bekannt sind, in einer Menge im Bereich von etwa 10 bis 2.000 ppm. Die Sauerstoffbarriere kann ferner Additive beinhalten, wie sie in der Technik bekannt sind, einschließlich Weichmachern, um dem Film bzw. der Folie den gewünschten Flexibilitätsgrad zu verleihen.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Polyestercopolymer kann in verschiedene Komponenten eines Reifens, insbesondere eines Luftreifens, die aufgrund von Oxidation und/oder Ozonisierung abbau- und alterungsanfällig sind, eingebracht und/oder beispielsweise als Schicht darauf aufgebracht oder darin integriert sein. Deratige Komponenten sind vor allem die Innenisolierung („Innerliner"), die Karkasslage und die Gürtel.

So ist in einer Ausführungsform eine dünne Schicht des erfindungsgemäß eingesetzten Polyestercopolymers angrenzend an die Gürtelränder und/oder die Karkasslagenenden und diese umgebend angeordnet, um die Wanderung von Sauerstoff zu den Gürteln und Lagen zu vermeiden. In einer anderen Ausführungsform sind eine oder mehrere dünne Schichten des Polyestercopolymers in eine Innerliner-Mehrschichtstruktur eingebaut, um die Wanderung von Sauerstoff aus der Druckluft des Reifens in die verschiedenen Komponenten des Reifens zu verringern oder zu beseitigen.
In der Praxis werden häufig verschiedene Kautschukzusammensetzungen zur Bildung eines Laminats beim Bau eines Reifens verwendet. Wie den Fachleuten bekannt, werden die dabei Schichten durch eine Presse oder durch Durchleiten einer Kautschukzusammensetzung durch ein Mischwalzwerk, einen Kalander, einen Mehrkopfextruder oder andere geeignete Mittel hergestellt. Bevorzugt erzeugt ein Kalander die Schichten, da dies in der Regel eine größere Gleichmäßigkeit bewirkt. Die Schichten werden dann zu einem Laminat zusammengestellt. Das nicht vulkanisierte Laminat wird dann als unvulkanisierte Kautschukreifenstruktur, auch als die Karkasse bekannt, gebaut. Die Karkasse wird dann während der Reifenvulkanisation unter Wärme und Druck schwefelgehärtet. Die Vulkanisation des Reifens der vorliegenden Erfindung wird im Allgemeinen bei Temperaturen zwischen 100 und 200°C durchgeführt. Die Vulkanisation wird bevorzugt bei Temperaturen im Bereich von 110 bis 180°C durchgeführt. Jedes der üblichen Vulkanisationsverfahren kann verwendet werden, wie Erwärmen in einer Presse oder einem Formwerkzeug, Erwärmen mit überhitztem Wasserdampf oder heißem Salz in einem Salzbad. Die Erwärmung erfolgt bevorzugt in einer Presse oder einem Formwerkzeug mit einem Verfahren, das den Fachleuten auf dem Gebiet der Reifenvulkanisation bekannt ist.
Der Luftreifen mit Sauerstoffabfangbarriere kann als Personenwagenreifen, Lastkraftwagenreifen oder einer anderen Art von Diagonal- oder Gürtelreifen gebaut werden.

Claims

Reifen, insbesondere Luftreifen, mit mindestens einer Sauerstoffbarriere, wobei die Barriere ein Polyestercopolymer aufweist, welches ein Copolykondensat von einem Polyester und einem Polyolefinoligomer umfasst.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei der Polyester aus Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polybutylenterephthalat-Elastomer, amorphen Polyestern, Polycyclohexanterephthalat, Polyethylennaphthalat und Polybutylennaphthalat ausgewählt ist.
Der Reifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Polyolefinoligomer aus der Gruppe bestehend aus Polyolefin und Polydienen ausgewählt ist.
Der Reifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Polyolefinoligomer aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Poly(4-methyl)-1-penten und Polybutadien ausgewählt ist.
Der Reifen nach Anspruch 1, wobei die Polyolefin-Oligomersegmente des Polykondensats 0,5 Gew.-% bis 12 Gew.-% auf Basis des Gewichts des Copolykondensats umfassen.
Der Reifen nach Anspruch 5, wobei die Polyolefin-Oligomersegmente des Polykondensats 2 Gew.-% bis 8 Gew.-% auf Basis des Gewichts des Copolykondensats umfassen.
Der Reifen nach Anspruch 6, wobei die Polyolefin-Oligomersegmente des Polykondensats 4 Gew.-% bis 6 Gew.-% auf Basis des Gewichts des Copolykondensats umfassen.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polyolefinoligomer ein Molekulargewicht im Bereich von 100 bis 10.000 aufweist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sauerstoffbarriere als schichtförmige Sauerstoffabfangbarriere ausgebildet ist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wobei die Sauerstoffbarriere über einen Gürtelrand des Reifens laminiert ist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sauerstoffbarriere über ein Karkasslagenende des Reifens laminiert ist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sauerstoffbarriere als Schicht in einem Mehrschicht-Innerliner des Reifens ausgebildet ist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sauerstoffbarriere als Schicht in einer Seitenwand des Reifens angeordnet ist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sauerstoffbarriere als eine Mehrzahl von Schichten in einem Innerliner des Reifens angeordnet ist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sauerstoffabfangbarriere als Mehrzahl von Schichten in einer Seitenwand des Reifens angeordnet ist.
Der Reifen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sauerstoffbarriere 10 ppm bis 2.000 ppm eines Übergangsmetallkatalysators umfasst.
Reifen nach Anspruch 16, wobei die Sauerstoffbarriere 10 ppm bis 2.000 ppm eines Übergangsmetallkatalysators ausgewählt aus Cobaltkatalysatoren, Eisenkatalysatoren und Mangankatalysatoren umfasst.