Армирующий слой для изделий из эластомерного материала и пневматические шины транспортного средства
Изобретение относится к прорезиненному армирующему слою (1) для изделий из эластомерного материала, предпочтительно для шин транспортного средства. Армирующий слой (1) содержит множество параллельных текстильных кордов (2) шины, расположенных на расстоянии друг от друга. Каждый текстильный корд (2) шины состоит из по меньшей мере одной крученой комплексной нити и текстильный корд (2) состоит не из искусственного шелка. Армирующий слой (1) удовлетворяет следующему условию: (D2/E0) в мм соответствует значению от 0,22 мм до 0,38 мм; и армирующий слой (1) имеет прочность > 10 кН/дм, причем D представляет собой диаметр текстильного корда (2) шины в мм и составляет от 0,38 мм до 0,52 мм и где E0 представляет собой расстояние между центральными точками двух смежных кордов в поперечном сечении, которое равно 100/нитей/дм. Технический результат – повышение прочности шины. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к прорезиненному армирующему слою для изделий из эластомерного материала, предпочтительно для шин транспортного средства, причем армирующий слой имеет множество текстильных усиливающих элементов, которые расположены параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга, при этом каждый текстильный усиливающий элемент выполнен по меньшей мере из одной крученой комплексной нити, и при этом текстильный усиливающий элемент выполнен не из искусственного шелка. Настоящее изобретение дополнительно относится к пневматической шине транспортного средства.
Армирующие слои для изделий из эластомерного материала, таких как, например, промышленные резиновые изделия и (пневматические) шины транспортного средства, имеют чрезвычайно важное значение и являются общеизвестными для специалиста в данной области техники. Армирующие слои имеют множество армирующих элементов в форме нитей, называемых усиливающими элементами. Они полностью заделаны в эластомерный материал. Усиливающие элементы этих армирующих слоев имеют, например, форму тканей или каландрированных непрерывно накрученных усиливающих элементов.
Прорезиненные армирующие слои подходящих размера и конструкции соединяют с дополнительными компонентами, чтобы формировать промышленное резиновое изделие или пневматическую шину транспортного средства. Здесь прорезиненные армирующие слои армируют рассматриваемое изделие.
Армирующий слой, имеющий текстильные корды, изготовленные из комплексных нитей из PET, PEN и арамида, были раскрыты в EP 0 908 329 B1. Благодаря используемой линейной плотности нити и структуре PEN кордов, они являются относительно тонкими, и поэтому прорезиненный армирующий слой имеет относительно малую толщину слоя. Во-первых, это составляет преимущество, заключающееся в том, что меньше резиновых материалов нужно использовать для прорезинивания этих усиливающих элементов, что снижает затраты на материалы. Во-вторых, тонкий прорезиненный армирующий слой в изделии, например, в шине транспортного средства, обладает преимуществом, заключающимся в том, что вес шины уменьшается и создается более низкий гистерезис, что оказывает положительное влияние на сопротивление качению шины.
Однако в дополнение к уменьшению веса и более низкому гистерезису из-за малой толщины слоя прочность этого армирующего слоя также является существенной, чтобы иметь возможность в достаточной степени выдерживать силы, возникающие в шине.
Поэтому задачей настоящего изобретения является предоставление армирующего слоя для изделий из эластомерного материала, который имеет относительно тонкую форму и все же обладает достаточной прочностью для сил, которые возникают в шине. Дополнительной задачей настоящего изобретения является предоставление пневматической шины транспортного средства, которая, обладая хорошей долговечностью конструкции, является оптимизированной в плане сопротивления качению.
В отношении армирующего слоя задача решается за счет того, что армирующий слой удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,22 мм до 0,38 мм, и при этом армирующий слой имеет прочность 10 кН/дм < x< 25 кН/дм,
где D представляет собой диаметр текстильного усиливающего элемента в мм и находится в диапазоне от 0,38 мм до 0,52 мм и
где E0=100/нитей/дм.
Создается армирующий слой, который имеет усиливающие элементы с относительно малыми диаметрами. Прорезинивание армирующего слоя, в частности его толщина, выполняется так, как является обычным для специалиста в данной области техники, с тем результатом, что получается относительно тонкий армирующий слой. Этот армирующий слой имеет прочность 10 кН/дм < x < 25 кН/дм, что является достаточной прочностью для армирующих слоев с текстильными усиливающими элементами, в частности для шин легковых автомобилей.
Усиливающие элементы, выполненные из искусственного шелка, намеренно исключены из настоящего изобретения.
Обозначение «нитей/дм» означает количество нитей на дециметр и описывает плотность усиливающего элемента в армирующем слое.
Выражение «прочность армирующего слоя» означает разрывное усилие армирующего слоя в кН на дм (дециметр), которое рассчитывают по разрывному усилию отдельного усиливающего элемента, умноженному на количество усиливающих элементов на дм этого армирующего слоя, при этом разрывное усилие определяют в соответствии со стандартом ASTM D885M.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения армирующий слой удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,31 мм до 0,38 мм.
Оптимизированный компромисс между толщиной слоя и прочностью достигается с этим диапазоном значений. Более того, усиливающие элементы не очень плотно уложены в армирующем слое, вследствие чего в слое все еще присутствует достаточное количество резины для обеспечения передачи усилия между кордами.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения усиливающий элемент имеет диаметр в диапазоне от 0,38 мм до 0,45 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,42 мм до 0,45 мм. Оптимизированный компромисс между толщиной слоя и прочностью достигается с этим диапазоном значений.
Для хороших эксплуатационных качеств шин является преимущественным, если армирующий слой имеет прочность 11 кН/дм < x < 14 кН/дм. Это демонстрирует наилучшее разрешение противоречия целей, состоящих в определении толщины армирующего слоя и его прочности.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения усиливающий элемент представляет собой корд, состоящий из двух скрученных вместе комплексных нитей, и усиливающие элементы расположены в этом армирующем слое с плотностью в диапазоне от 150 нитей/дм до 220 нитей/дм, предпочтительно в диапазоне от 170 нитей/дм до 180 нитей/дм. Вышеупомянутая плотность представляет собой оптимизированный компромисс между долговечностью армирующего слоя и передачей усилия, для которых особый объем резины должен присутствовать между усиливающими элементами с одной стороны и прочностью и производительной долговечностью шины с другой стороны, для которых усиливающие элементы не должны лежать слишком далеко в армирующем слое.
Является выгодным, если усиливающие элементы выполнены из материала PET, PEN или из алифатических полиамидов, таких как, например, нейлон PA66, PA46, PA6 или из ароматических полиамидов, таких как, например, п-арамид, м-арамид, PBO или из сочетания вышеупомянутых материалов. Сочетания вышеупомянутых материалов образуют так называемые гибридные усиливающие элементы, в которых одна нить выполнена из первого материала и одна или несколько дополнительных нитей выполнены из второго или дополнительного материала, отличного от первого материала.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения корд имеет структуру 550 дтекс x 2 с диаметром 0,45 мм, причем обе нити выполнены из PET и расположены в этом армирующем слое с плотностью 175 нитей/дм, и при этом армирующий слой имеет прочность приблизительно 11,38 кН/дм.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения корд имеет структуру 630×2 с диаметром 0,51 мм, причем обе нити выполнены из PET и расположены в этом слое с плотностью 175 нитей/дм, и при этом армирующий слой имеет прочность приблизительно 13 кН/дм.
Что касается пневматической шины транспортного средства, настоящее изобретение характеризуется тем, что указанная шина имеет по меньшей мере один вышеописанный армирующий слой.
Этот армирующий слой является каркасом и/или бандажом брекера, и/или арматурой борта. Этот армирующий слой является предпочтительно каркасом пневматической шины легкового автомобиля.
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения пневматическая шина транспортного средства имеет, в дополнение к вышеописанному армирующему слою, который предпочтительно представляет собой каркас, слой брекера, состоящий из прорезиненных усиливающих элементов, который удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,07 мм до 0,43 мм и армирующий слой имеет прочность 16,5 кН/дм < X < 55 кН/дм, где D представляет собой диаметр усиливающего элемента в мм и где E0=100/нитей/дм.
Выгодно, если сумма значений прочности армирующего слоя с текстильными усиливающими элементами и слоя брекера составляет ≥ 40 кН/дм. Обеспечивается достаточная общая прочность.
Усиливающий элемент слоя брекера предпочтительно состоит из по меньшей мере одного стального волокна, которое имеет диаметр в диапазоне от 0,26 мм до 0,35 мм. Эти тонкие диаметры являются предпочтительными для оптимизированного сопротивления качению.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения усиливающий элемент имеет структуру 1×0,30 мм или 2×0,30 мм и расположен в слое брекера с плотностью в диапазоне от 80 до 120 нитей/дм. Вышеупомянутая плотность представляет собой оптимизированный компромисс между долговечностью армирующего слоя и передачей усилия, для которых особый объем резины должен присутствовать между усиливающими элементами с одной стороны и прочностью и производительной долговечностью шины с другой стороны, для которых усиливающие элементы не должны лежать слишком далеко в армирующем слое.
Стальная одноволоконная нить со структурой 1×0,30 мм с плотностью 110 нитей/дм предпочтительно расположена в слое брекера, причем этот слой брекера имеет прочность приблизительно 24 кН/дм.
В другом предпочтительном варианте осуществления стальной корд со структурой 2×0,30 мм с плотностью 80 нитей/дм расположен в слое брекера, причем этот слой брекера имеет прочность приблизительно 35 кН/дм.
Настоящее изобретение будет более подробно объяснено ниже со ссылкой на фигуру, которая иллюстрирует схематический примерный вариант осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан фрагмент поперечного сечения армирующего слоя согласно настоящему изобретению для пневматических шин транспортного средства, являющегося легковым автомобилем.
Армирующий слой 1 представляет собой слой каркаса. Армирующий слой 1 имеет множество текстильных усиливающих элементов 2, которые расположены параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга и которые внедрены в резиновую матрицу 3. Из усиливающих элементов 2 два усиливающих элемента 2 детально представлены на фиг. 1. Каждый текстильный усиливающий элемент 2 представляет собой корд 2 со структурой 550 дтекс x 2, состоящий из двух скрученных вместе комплексных нитей. Комплексные нити выполнены из материала PET. Таким образом, две комплексные нити PET скручены с образованием корда 2. Каждая PET комплексная нить закручена в одном и том же направлении с круткой 590, тогда как конечное закручивание также имеет крутку 590, но в противоположном направлении. Диаметр D корда составляет 0,45 мм, и корд 2 расположен в армирующем слое 1 с плотностью 175 нитей/дм. (D2/E0) в мм соответствует 0,354 мм и, таким образом, армирующий слой 1 удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,22 мм до 0,38 мм,
где D представляет собой диаметр текстильного усиливающего элемента в мм и
где E0=100/нитей/дм.
Армирующий слой имеет прочность приблизительно 11,38 кН/дм.
Список ссылочных обозначений
1 Армирующий слой
2 Текстильный усиливающий элемент/корд
3 Резиновая матрица
D Диаметр корда
E0 Расстояние между центральными точками двух смежных кордов в поперечном сечении
1. Прорезиненный армирующий слой (1) для изделий из эластомерного материала, предпочтительно для шин транспортного средства, причем армирующий слой (1) имеет множество текстильных усиливающих элементов (2), которые расположены параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга, при этом каждый текстильный усиливающий элемент (2) состоит по меньшей мере из одной крученой комплексной нити и при этом текстильный усиливающий элемент (2) выполнен не из искусственного шелка,
отличающийся тем, что
армирующий слой (1) удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,22 мм до 0,38 мм,
и армирующий слой (1) имеет прочность 10 кН/дм < x < 25 кН/дм,
где D представляет собой диаметр текстильного усиливающего элемента (2) в мм и находится в диапазоне от 0,38 мм до 0,52 мм и
где E0 представляет собой расстояние между центральными точками двух смежных кордов в поперечном сечении, которое равно 100/нитей/дм.
2. Армирующий слой (1) по п. 1, отличающийся тем, что армирующий слой (1) удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,31 мм до 0,38 мм.
3. Армирующий слой (1) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что усиливающий элемент (2) имеет диаметр (D) в диапазоне от 0,38 мм до 0,45 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,42 мм до 0,45 мм.
4. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что армирующий слой (1) имеет прочность 11 кН/дм < x < 14 кН/дм.
5. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что усиливающий элемент (2) представляет собой корд (2), состоящий из двух скрученных вместе комплексных нитей, и при этом усиливающие элементы (2) расположены в этом армирующем слое (1) с плотностью в диапазоне от 150 нитей/дм до 220 нитей/дм, предпочтительно в диапазоне от 170 нитей/дм до 180 нитей/дм.
6. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что усиливающие элементы (2) состоят из материала PET, PEN или из алифатических полиамидов, таких как, например, нейлон PA66, PA46, PA6 или из ароматических полиамидов, таких как, например, п-арамид, м-арамид, PBO или из сочетания вышеупомянутых материалов.
7. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что корд (2) имеет структуру 550 дтекс x 2 с диаметром (D) 0,45 мм, причем обе нити состоят из PET и расположены в этом армирующем слое (1) с плотностью 175 нитей/дм, и при этом армирующий слой (1) имеет прочность приблизительно 11,38 кН/дм.
8. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что корд (2) имеет структуру 630×2 с диаметром (D) 0,51 мм, причем обе нити состоят из PET и расположены в этом слое с плотностью 175 нитей/дм, и при этом армирующий слой имеет прочность приблизительно 13 кН/дм.
9. Пневматическая шина транспортного средства, имеющая по меньшей мере один армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов.
10. Пневматическая шина транспортного средства по п. 9, отличающаяся тем, что армирующий слой (1) представляет собой каркас и/или бандаж брекера, и/или арматуру борта.
11. Пневматическая шина транспортного средства по п. 10, отличающаяся тем, что имеет слой брекера из прорезиненных усиливающих элементов, который удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,07 мм до 0,43 мм и армирующий слой имеет прочность 16,5 кН/дм < X < 55 кН/дм, где D представляет собой диаметр усиливающего элемента в мм и где E0=100/нитей/дм.
12. Пневматическая шина транспортного средства по п. 11, отличающаяся тем, что сумма значений прочности армирующего слоя (1) с текстильными усиливающими элементами и слоя брекера составляет ≥ 40 кН/дм.
13. Пневматическая шина транспортного средства по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что усиливающий элемент слоя брекера состоит из по меньшей мере одного стального волокна, которое имеет диаметр в диапазоне от 0,26 мм до 0,35 мм, и при этом армирующий слой имеет прочность 22 кН/дм < X < 37 кН/дм.
14. Пневматическая шина транспортного средства по любому из пп. 10-13, отличающаяся тем, что усиливающий элемент слоя брекера имеет структуру 1×0,30 мм или 2×0,30 мм и расположен с плотностью в диапазоне от 80 до 120 нитей/дм, при этом предпочтительно усиливающий элемент со структурой 1×0,30 мм расположен в слое брекера с плотностью 110 нитей/дм, и причем его прочность составляет приблизительно 24 кН/дм, или при этом усиливающий элемент со структурой 2×0,30 мм расположен в слое брекера с плотностью 80 нитей/дм, и причем его прочность составляет приблизительно 35 кН/дм.
