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, причем армирующий слой (1) имеет множество параллельных текстильных кордов (2) шины, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом каждый текстильный корд (2) шины выполнен по меньшей мере из одной крученой комплексной нити из вискозного материала. Армирующий слой (1) удовлетворяет следующему условию: (D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,30 мм до 0,45 мм и армирующий слой (1) имеет прочность 11 кН/дм < x < 20 кН/дм, где D это диаметр текстильного корда (2) шины в мм и находится в диапазоне от 0,38 мм до 0,48 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 из по меньшей мере одной крученой комплексной нити из вискозного материала. Настоящее изобретение также 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. При этом прорезиненные армирующие слои армируют соответствующее 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 резинового материала 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.
В WO 2014118082 A1 раскрыт усиливающий элемент для эластомерных изделий из одной или нескольких экологически безопасных вискозных комплексных нитей, которые имеют относительно малый диаметр, степень кристалличности в диапазоне от 15% до 40% и прочность на разрыв в диапазоне от ≥ 45 сН/текс до ≤ 55 сН/текс.
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 0,30 мм до 0,45 мм, и тем, что армирующий слой имеет прочность 11 кН/дм < x < 20 кН/дм, где D - это диаметр текстильного усиливающего элемента в мм и находится в диапазоне от 0,38 мм до 0,48 мм и где E0=100/нитей/дм.
Создается армирующий слой, который имеет усиливающие элементы с относительно малыми диаметрами. Диаметры усиливающих элементов комбинируются с плотностью их размещения в армирующем слое и их прочностью таким образом, что получают оптимизированную прочность армирующего слоя. Прорезинивание армирующего слоя, в частности его толщину, выполняют так, как является обычным для специалиста в данной области техники, с тем результатом, что получается относительно тонкий армирующий слой. Этот армирующий слой имеет прочность 11 кН/дм < x < 20 кН/дм, что является достаточной прочностью для армирующих слоев с текстильными усиливающими элементами, в частности для шин легковых автомобилей.
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.
Является преимуществом, если усиливающий элемент представляет собой корд, состоящий из двух скрученных вместе вискозных комплексных нитей, и если усиливающие элементы расположены в этом армирующем слое в диапазоне плотности от 150 нитей/дм до 220 нитей/дм, предпочтительно в диапазоне от 170 нитей/дм до 195 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 степень кристалличности вискозной комплексной нити находится в диапазоне от 15% до 40%, предпочтительно в диапазоне от 20% до 35%, особенно предпочтительно в диапазоне от 24% до 30%, и после выдержки в стандартной атмосфере в соответствии со стандартом DIN EN ISO 139-1:2005 линейная плотность нити - в диапазоне от ≥ 150 дтекс до < 1100 дтекс, предпочтительно в диапазоне от ≥ 200 дтекс до ≤ 840 дтекс, в частности, предпочтительно в диапазоне от ≥ 200 дтекс до ≤ 820 дтекс.
Производство, свойства, конструкции и преимущества армирующего слоя, имеющего экологически безопасно выполненные и обработанные усиливающие элементы по меньшей мере с одной такой вискозной комплексной нитью, и пневматических шин транспортного средства, имеющих вышеупомянутый армирующий слой, описаны в WO 2014118082 A1, в частности со страницы 4, строки 28 до страницы 15, строки 25, содержание которых этим включено в данную заявку.
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения армирующий слой удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,37 мм до 0,45 мм и армирующий слой имеет прочность 16 кН/дм < x < 19 кН/дм, где D - это диаметр текстильного усиливающего элемента в мм и находится в диапазоне от 0,43 мм до 0,48 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,45 мм до 0,46 мм, и где E0=100/нитей/дм.
Такой вариант осуществления текстильного корда является особенно выгодным для структуры 780 дтекс x 2, в которой обе нити состоят из вискозного материала. Получается оптимальный компромисс между требуемой прочностью слоя и наименьшей возможной толщиной слоя.
В конкретном альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения армирующий слой удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,35 мм до 0,45 мм и армирующий слой имеет прочность 11 кН/дм < x < 14 кН/дм, где D - это диаметр текстильного усиливающего элемента в мм и находится в диапазоне от 0,40 мм до 0,43 мм и где E0=100/нитей/дм.
Такой вариант осуществления текстильного корда является особенно выгодным для структуры 620 дтекс x 2, в которой обе нити состоят из вискозного материала. Получается альтернативный компромисс между требуемой прочностью слоя и наименьшей возможной толщиной слоя по сравнению с вышеупомянутым примерным вариантом осуществления.
В варианте осуществления настоящего изобретения текстильный корд является асимметричным и имеет комплексные нити различной линейной плотности нити, при этом структура представляет собой предпочтительно 620 дтекс x 1/780 дтекс x 1 [600 кручений на метр/550 кручений на метр] и при этом корд закручен на концах в противоположном направлении относительно направления закручивания нити.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения корд из вискозных комплексных нитей имеет структуру 620 дтекс x 2 с диаметром 0,42 мм, причем корд расположен в армирующем слое с плотностью 200 нитей/дм и при этом армирующий слой имеет прочность приблизительно 13,2 кН/дм.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения корд из вискозных комплексных нитей, имеет структуру 780 дтекс x 2 с диаметром 0,46 мм, причем корд расположен в армирующем слое с плотностью 175 нитей/дм и при этом армирующий слой имеет прочность приблизительно 16,1 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, предпочтительно 22 кН/дм <X< 38 кН/дм, где D - это 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. Получается достаточная общая прочность.
Усиливающий элемент слоя брекера предпочтительно состоит по меньшей мере из 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 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 780 дтекс x 2, состоящий из двух скрученных вместе комплексных нитей. Комплексные нити состоят из экологически безопасно выполненного и обработанного вискозного материала. Каждая вискозная комплексная нить имеет степень кристалличности в диапазоне от 20% до 35%, предпочтительно в диапазоне от 24% до 30%, и после выдержки в стандартной атмосфере в соответствии со стандартом DIN EN ISO 139-1:2005 имеет линейную плотность нити в диапазоне от ≥ 200 дтекс до ≤ 840 дтекс и прочность на разрыв в диапазоне от ≥ 45 сН/текс до ≤ 55 сН/текс, предпочтительно в диапазоне от ≥ 48 сН/текс до ≤ 53 сН/текс. Две вискозные комплексные нити таким образом скручены с образованием корда 2. Каждая вискозная комплексная нить закручена в одном и том же направлении с круткой 550, тогда как конечное закручивание также имеет крутку 550, но в противоположном направлении. Диаметр D корда составляет 0,46 мм, и корд 2 расположен в армирующем слое 1 с плотностью 175 нитей/дм. (D2/E0) в мм соответствует 0,37 мм. Армирующий слой имеет прочность 16,1 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 из по меньшей мере одной крученой комплексной нити из вискозного материала,
отличающийся тем, что
армирующий слой (1) удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,30 мм до 0,45 мм
и армирующий слой (1) имеет прочность 11 кН/дм < x < 20 кН/дм,
где D - диаметр текстильного усиливающего элемента (2) в мм и находится в диапазоне от 0,38 мм до 0,48 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 усиливающий элемент (2) представляет собой корд (2), состоящий из двух скрученных вместе вискозных комплексных нитей, и при этом усиливающие элементы (2) расположены в этом армирующем слое (1) в диапазоне плотности от 150 нитей/дм до 220 нитей/дм, предпочтительно в диапазоне от 170 нитей/дм до 195 нитей/дм.
3. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что степень кристалличности вискозной комплексной нити находится в диапазоне от 15% до 40%, предпочтительно в диапазоне от 20% до 35%, особенно предпочтительно в диапазоне от 24% до 30%, и после выдержки в стандартной атмосфере в соответствии с DIN EN ISO 139-1:2005 линейная плотность нити находится в диапазоне от ≥ 150 дтекс до < 1100 дтекс, предпочтительно в диапазоне от ≥ 200 дтекс до ≤ 840 дтекс, особенно предпочтительно в диапазоне от ≥ 200 дтекс до ≤ 820 дтекс.
4. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что армирующий слой (1) удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,37 мм до 0,45 мм
и армирующий слой (1) имеет прочность 16 кН/дм < x < 19 кН/дм,
где D - диаметр текстильного усиливающего элемента (2) в мм и находится в диапазоне от 0,43 мм до 0,48 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,45 мм до 0,46 мм, и
где E0=100/нитей/дм.
5. Армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что армирующий слой (1) удовлетворяет следующему условию:
(D2/E0) в мм соответствует значению в диапазоне от 0,35 мм до 0,45 мм
и армирующий слой (1) имеет прочность 11 кН/дм < x < 14 кН/дм,
где D - диаметр текстильного усиливающего элемента (2) в мм и находится в диапазоне от 0,40 мм до 0,43 мм и
где E0=100/нитей/дм.
6. Армирующий слой по п. 4, отличающийся тем, что текстильный корд имеет структуру 780 дтекс x 2, при этом обе нити состоят из вискозного материала.
7. Армирующий слой по п. 5, отличающийся тем, что текстильный корд имеет структуру 620 дтекс x 2, при этом обе нити состоят из вискозного материала.
8. Армирующий слой по одному из предыдущих пп. 1-5, отличающийся тем, что текстильный корд является асимметричным и имеет комплексные нити различной линейной плотности нити и предпочтительно имеет структуру 620 дтекс x 1/780 дтекс x 1 [600 кручений на метр/550 кручений на метр], причем корд закручен на концах в противоположном направлении относительно направления закручивания нити.
9. Армирующий слой (1) по п. 7, отличающийся тем, что корд (2) имеет структуру 620 дтекс x 2 с диаметром (D) 0,42 мм, причем корд расположен в этом армирующем слое (1) с плотностью 200 нитей/дм и при этом армирующий слой (1) имеет прочность приблизительно 13,2 кН/дм.
10. Армирующий слой (1) по п. 6, отличающийся тем, что корд (2) имеет структуру 780 дтекс x 2 с диаметром (D) 0,46 мм, причем корд расположен в этом армирующем слое (1) с плотностью 175 нитей/дм и при этом армирующий слой (1) имеет прочность приблизительно 16,1 кН/дм.
11. Пневматическая шина транспортного средства, имеющая по меньшей мере один армирующий слой (1) по одному из предыдущих пунктов.
12. Пневматическая шина транспортного средства по п. 11, отличающаяся тем, что армирующий слой (1) представляет собой каркас и/или бандаж брекера, и/или арматуру борта.
13. Пневматическая шина транспортного средства по п. 12, отличающаяся тем, что имеет 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 - диаметр усиливающего элемента в мм и где E0=100/нитей/дм.
14. Пневматическая шина транспортного средства по п. 13, отличающаяся тем, что
сумма значений прочности армирующего слоя (1) с текстильными усиливающими элементами и слоя брекера составляет ≥ 40 кН/дм.
15. Пневматическая шина транспортного средства по п. 13, отличающаяся тем, что усиливающий элемент слоя брекера состоит по меньшей мере из одного стального волокна, которое имеет диаметр в диапазоне от 0,26 мм до 0,35 мм.
16. Пневматическая шина транспортного средства по одному из пп. 12-15, 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.
