BR112018073617B1

BR112018073617B1 - Camada de reforço para objetos de material elastomérico e pneu de veículo

Info

Publication number: BR112018073617B1
Application number: BR112018073617-1A
Authority: BR
Inventors: Wolfgang Reese; Thomas Kramer
Original assignee: Continental Reifen Deutschland Gmbh
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2022-11-16
Also published as: EP3254870A1; RU2702369C1; CN109195812B; CN109195812A; US20190299718A1; EP3254870B1; BR112018073617A2; WO2017211546A1

Abstract

A invenção refere-se a uma camada de reforço de borracha para objetos de material elastomérico, preferivelmente para pneus de veículos, em que a camada de reforço apresenta uma pluralidade de elementos de resistência paralelos e dispostos espaçados uns em relação aos outros, em que cada elemento de resistência é uma lona têxtil que tem a extremidade torcida com pelo menos dois fios multifilamentos torcidos de poliamida 6.6. O fio em cru de poliamida 6.6 apresenta uma resistência relacionada com a finura que se situa na faixa de 1,35 cN/dtex a 1,60 cN/dtex em um alongamento de 4%, a lona têxtil apresenta uma resistência relacionada com a finura que em um alongamento de 4% se situa na faixa de 1,2 cN/dtex a 2 cN/dtex e a lona têxtil apresenta uma termorretração de 177°C em uma faixa de 4,0% a 7,0%, em que a resistência relacionada à finura é determinada de acordo com ASTM D885-16 e a termorretração a 177°C determinada sob uma tensão prévia de 0,045 g/dtex com dois minutos de tempo de exposição.

Description

[001] A invenção refere-se a uma camada de reforço de borracha para objetos de material elastomérico, preferivelmente para pneus de veículos, tendo a camada de reforço uma pluralidade de elementos de resistência paralelos e dispostos espaçados um em relação a outro, em que cada elemento de resistência é uma lona têxtil que tem a extremidade torcida por dois fios multifilamentos torcidos de poliamida 6.6. A invenção se refere ainda a um pneu de veículo contendo esta camada de reforço.

[002] Camadas de reforço para objetos feitos de material elasto- mérico, tais como produtos técnicos de borracha e pneus para veículos (pneumáticos) têm grande importância e são geralmente conhecidas do perito na técnica. As camadas de reforço apresentam uma pluralidade de elementos de reforço em formato de fios, os chamados elementos de resistência. Estes são completamente incorporados em material elastomérico. Os elementos de resistência destas camadas de reforço apresentam, por exemplo, a forma de tecidos ou elementos de resistência calandrados, bobinados continuamente.

[003] No caso de pneus de veículos pneumáticos, as lonas têx teis são usadas como elementos de resistência, por exemplo, na área de talão, como material da carcaça, para camadas de cinta e na bandagem da cinta.

[004] No âmbito deste pedido, uma lona têxtil consiste em pelo menos 2 fios multifilamentos torcidos entre si.

[005] A bandagem da cinta no caso de pneus de veículos pneumáticos e, em particular, no caso de aplicação a alta velocidade, serve para evitar a elevação do pneu pelas forças centrífugas que ocorrem durante a condução. No caso de um pneu de veículo, que geralmente apresenta uma camada interna impermeável ao ar, uma carcaça radial contendo um elemento de resistência que se estende da coroa do pneu sobre as paredes laterais até à área de talão e ali é normalmente fixada por enlaçamento de núcleos de talão resistentes à tração, bandas de rodagem que se encontram radialmente externamente, que apresentam ranhuras de perfil e uma cinta, fica disposta entre a cinta e banda de rodagem. A bandagem da cinta pode ser formada em uma ou mais camadas, cobre pelo menos as bordas da cinta e contém elementos de resistência que rodam em paralelo e essencialmente no sentido circunferencial na forma de lonas têxteis, que são incorporados em uma mistura de borracha. A bandagem da cinta é aplicada na fabricação de pneus na forma de camadas, bandas ou elementos de resistência individuais com elementos de resistência embutidos em uma mistura de borracha não vulcanizada, que são enrolados ou bobinados sobre a cinta. Os elementos de resistência são incorporados em borracha para tais camadas em que, por exemplo, um sistema de elementos de resistência essencialmente paralelos, filamentosos que são usualmente previamente tratados termicamente e/ou para a melhor aderência à borracha incorporada na forma conhecida ao perito na técnica, atravessa na direção longitudinal uma calandra ou uma extrusora para revestimento com a mistura de borracha. Mas são usados elementos de resistência, que são impregnados com substância adesiva e podem ser processados sem uma mistura adesiva calandrada. Durante o arqueamento e a vulcanização do pneu, o pneu normalmente se dilata no ombro através da elevação em até 2% e na área central em até 4% em comparação com a peça em bruto não vulcanizada quando esta peça em bruto é enrolada em um tambor plano. Desse modo, o elemento de resistência, que é usado na bandagem da cinta, permite vantajosamente este levantamento, de modo que inicialmente pode ser esticado com me- nos esforço, mas pode ser esticado após esse estiramento inicial até 4% para capacidade de alta velocidade com apenas maior esforço. Em um diagrama de força-alongamento, o elemento de resistência deve, portanto, apresentar um curso mais plano e, em seguida, um curso mais íngreme até uma extensão de 4%.

[006] A bandagem da cinta é formada em uma ou mais camadas, cobre as bordas da cinta e apresenta elementos de resistência incorporados em borracha dispostos paralelamente e aproximadamente no sentido circunferencial. "Aproximadamente no sentido circunferencial", implica em um ângulo de 0° a 5° em relação à direção circunferencial do pneu.

[007] A partir do documento de patente WO 2014182265 A1, é conhecido um pneu de veículo que apresenta na bandagem da cinta elementos de resistência feitos de poliamida 6.6.

[008] A partir do documento US 3.343.363 A, os filamentos, fios e lonas têxteis de poliamida 6.6 torcidos são conhecidos como elementos de resistência como um material de reforço para pneus, que apresentam um módulo inicial entre 25 e 60 g/d e uma resistência específica à finura (tenacidade) superior a 7,0 g/d à temperatura ambiente. Os valores do módulo inicial são determinados de acordo com ASTM A1380-61T.

[009] A partir do documento de patente US 3.849.976, são co nhecidas lonas têxteis de poliamida 6.6 com dois ou mais fios multifi- lamentos com um módulo L5 superior a 60 g/d como material de reforço para pneus, que são obtidos por estiramento sob altas tensões a altas temperaturas.

[0010] Fios de náilon, poliéster, rayon e aramida torcidos são co nhecidos do documento US 4.284.117 A como elementos de resistência da bandagem da cinta de pneus de veículos pneumáticos.

[0011] O documento US 5.115.853 A divulga lonas têxteis de nái- lon de 420 dx2 (470 dtex x 2) com uma torção de lona têxtil inferior a 276 t/m e que são empregados na bandagem da cinta de pneus de veículos pneumáticos.

[0012] A partir do estado da técnica, conhece-se o aumento do módulo inicial ou o LASE (Load At Specified Elongation) das lonas têxteis de poliamida, em que são esticadas a quente a temperaturas comparativamente altas. Para manter as propriedades assim obtidas, mesmo após relaxamento (condicionado com extremidades livres seccionadas sob condições de laboratório), tem sido, até agora, necessário expor as lonas têxteis ou fios de PA 6,6 a condições de temperatura superiores a 250°C. A desvantagem, no entanto, é que as lonas têxteis sob as condições acima se tornam rígidas/frágeis e, portanto, se fadigam mais rapidamente em situações de estresse quanto ao ciclo de pressão e de flexão.

[0013] O objetivo da invenção proporcionar uma camada de refor ço para objetos feitos de material elastomérico, que apresenta um elemento de resistência feito de poliamida 6.6 com um módulo elevado comparável a partir de extensão de 4%, mas que são resistentes à fadiga em termos de pressão e tensão do ciclo de flexão. Além disso, o objetivo da invenção proporcionar um pneu pneumático de veículo, que apresenta uma camada de reforço acima mencionada e que apresenta propriedades a alta velocidade melhoradas e uma resistência ao rolamento melhorada.

[0014] O objetivo é solucionado em relação à camada de reforço em que o fio em cru de poliamida 6.6 apresenta uma resistência relacionada à finura, que em um alongamento de 4% se situa em uma faixa de 1,35 cN/dtex a 1,60 cN/dtex, que a lona têxtil apresenta uma resistência relacionada à finura que, em um alongamento de 4% se situa em uma faixa de 1,2 cN/dtex a 2 cN/dtex, e que a lona têxtil apresenta uma termorretração a 177° em uma faixa de 4,0% a 7,0%, em que a resistência relacionada à finura foi determinada de acordo com ASTM D885-16 e a termorretração a 177°C sob uma tensão prévia de 0,045 g/dtex com dois minutos de tempo de exposição.

[0015] "Fio em cru" significa um multifilamento ainda não estirado a quente. "Lona têxtil" significa elemento de resistência com fios multi- filamentos, que já foram submetidos a um processo de estiramento a quente incluindo a impregnação.

[0016] Cria-se uma camada de reforço cujas lonas têxteis de poli- amida 6.6 a um alongamento de 4% apresentam um módulo E mais alto do que lonas têxteis comparáveis, mas que são resistentes à fadiga em termos de ciclos de pressão e ciclos de flexão. Estas propriedades são particularmente adequadas para o uso desta camada de reforço em um pneu de veículo, em particular como uma bandagem da cinta, já que o alongamento exigido até aproximadamente 3% para produção de pneu ainda é obtido, enquanto em alongamentos mais elevados têm de ser aplicadas forças superiores que são vantajosas para a operação a alta velocidade do pneu.

[0017] Os seguintes valores comparativos da resistência relacio nada à finura de um elemento de resistência de poliamida 6.6 de 1400x2 da construção a 4% de alongamento mostram a vantagem de uma maior resistência relacionada à finura do elemento de resistência (B) que é usado em uma camada de reforço de acordo com a invenção em comparação com um suporte de reforço padrão (A) em uma camada de reforço do estado da técnica:

[0018] Surpreendentemente, as lonas têxteis de poliamida 6.6 pa ra a camada de reforço de acordo com a invenção são obtidas pelo fato de que o fio em cru de poliamida 6.6 usado ter uma resistência relacionada à finura que em um alongamento de 4% varia de 1,35 cN/dtex a 1,60 cN/dtex e que este fio em cru é desenhado em uma área maior que 5% e menor que 12% em temperaturas entre 230°C e 250°C e é enrolado em bobinas adequadas com uma tensão entre 150 g e 500 g por elemento de resistência. Desta forma, as propriedades obtidas pelo processo de estiramento também permanecem na bobina do elemento de resistência enrolado na bobina, já que um relaxamento do elemento de resistência não é permitido e sem o relaxamento, que significa sempre uma perda de módulo, elas podem ser usadas no pneu.

[0019] Os dados de força-alongamento das lonas têxteis são de terminados de acordo com D885-16, após o condicionamento dos fios em bobinas por 24 horas a 24°C e umidade relativa de 55%. Após o condicionamento, as lonas têxteis são testadas dentro de 1 minuto após serem desenroladas da bobina.

[0020] Estas lonas têxteis apresentam uma resistência relacionada à finura a 4% de alongamento de 1,2 cN/dtex a 2,0 cN/dtex e uma ter- morretração a 177°C de 4% a 7%. A resistência relacionada à finura a 4% de alongamento de 1,2 cN/dtex para 2,0 cN/dtex corresponde a um módulo de 30,6 g/dtex a 51 g/dtex (34 g/d a 56,7 g/d).

[0021] Os valores do módulo são calculados da seguinte forma: resistência relacionada à finura a 4% de alongamento x 25 para obter a resistência relacionada à finura necessária para 100% de alongamento.

[0022] A resistência relacionada à finura a 4% de alongamento [cN/dtex] é: Força de tração a 4% de alongamento [cN]/finura [dtex], em que é usada a finura de todo o elemento de resistência.

[0023] A finura de todo o elemento de resistência é calculada a partir da soma das finuras dos fios multifilamentos da lona têxtil. Exemplo: Uma lona têxtil de construção 700 dtex x 2 apresenta uma finura do elemento de resistência total de 1400 dtex.

[0024] A termorretração dos fios ou lonas têxteis é determinada usando um medidor de retração fabricado pela Testrite sob uma pré- carga de 0,045 g/dtex a 177°C com um tempo de exposição de 2 minutos.

[0025] É conveniente que o fio em cru de poliamida 6.6 apresente uma resistência relacionada à finura que em um alongamento de 4% se situa em uma faixa entre 1,35cN/dtex e 1,50 cN/dtex. Se as forças fossem ainda maiores, poderiam causar problemas durante a moldagem.

[0026] É conveniente que a lona têxtil apresente uma finura de 300 a 4000 dtex. Esta faixa de finura representa um compromisso vantajoso em termos de resistência por um lado e resistência ao rolamento ou custos por outro. Se a finura fosse muito reduzida, isto é, o fio multifi- lamentos fosse muito fino, a resistência seria muito reduzida. Se o fio multifilamentos fosse muito espesso, seria prejudicial para a resistência ao rolamento do pneu e desvantajoso em termos de custos.

[0027] É vantajoso se o fator de torção α da lona têxtil estiver na faixa de 100 a 250, preferivelmente em uma faixa de 120 a 180, em que α = torção [t/m] * (finura [tex]/1000)1/2. O fator de torção é uma medida da torção final por metro da lona têxtil, com base na finura da lona têxtil. O fator de torção é uma medida da torção por metro de fio multifilamentos, com base na finura do fio multifilamentos. Este fator de torção representa um compromisso vantajoso em termos de resistência à fadiga e resistência. Um fator de torção menor seria prejudicial à resistência à fadiga, um fator de torção mais alto significaria menor resistência do elemento de resistência.

[0028] É conveniente que a lona têxtil apresente a construção x2 ou x3. Uma lona têxtil de 2 ou 3 fios apresenta uma melhor resistência à fadiga do que um fio multifilamentos torcido. Para construções superiores a x3, os custos de torção aumentam de maneira desvantajosa, enquanto outras propriedades, como a resistência relacionada à finura, podem diminuir de maneira desvantajosa.

[0029] Em uma primeira modalidade particularmente adequada da invenção, cada elemento de resistência da camada de reforço é uma lona têxtil de dois fios multifilamentos torcidos entre si, cada um com uma contagem de fios de 1400 dtex. A lona têxtil apresenta, portanto, a construção 1400x2. A lona têxtil apresenta uma resistência relacionada à finura, que em um alongamento de 4% varia de 1,3 cN/dtex a 1,4 cN/dtex. As lonas têxteis estão preferivelmente dispostas em uma densidade de 90 epdm na camada de reforço. Através do módulo aumentado em comparação com o módulo do estado da técnica da lona têxtil PA6.6, esta pode ser disposta em uma densidade mais baixa na camada de reforço, em que a produção desta camada será mais fácil e também se obterá uma vantagem em relação a custos devido à redução do uso de elementos de resistência. Há também um risco menor de o produto semiacabado ser danificado ao cortar a largura de tira necessária.

[0030] Em uma segunda modalidade particularmente adequada da invenção, cada elemento de resistência da camada de reforço é uma lona têxtil feita de dois fios multifilamentos mutuamente torcidos, cada um com uma contagem de fio de 470 dtex. A lona têxtil apresenta, portanto, a construção 470x2. A lona têxtil apresenta uma resistência relacionada à finura, que em um alongamento de 4% varia de 1,6 cN/dtex a 1,7 cN/dtex. As lonas têxteis são preferivelmente dispostas em uma densidade de 90 a 100 epdm na camada de reforço. Através do módulo aumentado em comparação com o módulo do estado da técnica da lona têxtil PA6.6, esta pode ser disposta em uma densidade mais baixa na camada de reforço, em que a produção desta camada será mais fácil e também se obterá uma vantagem em relação a cus-tos devido à redução do uso de elementos de resistência. Há também um risco menor de que o produto semiacabado seja danificado ao cor- tar a largura de tira necessária.

[0031] Em uma terceira modalidade particularmente adequada da invenção, cada elemento de resistência da camada de reforço é uma lona têxtil feita de dois fios multifilamentos mutuamente torcidos, cada um tendo uma contagem de fio de 350 dtex. A lona têxtil apresenta, portanto, a construção 350x2. A lona têxtil apresenta uma resistência relacionada à finura, que em um alongamento de 4% é de 1,9 cN/dtex. As lonas têxteis são preferivelmente dispostas em uma densidade de 110 a 130 epdm na camada de reforço. Através do módulo aumentado em comparação com o módulo do estado da técnica da lona têxtil PA6.6, esta pode ser disposta em uma densidade mais baixa na camada de reforço, em que a produção desta camada será mais fácil e também se obterá uma vantagem em relação a custos devido à redução do uso de elementos de resistência. Há também um risco menor de o produto semiacabado ser danificado ao cortar a largura de tira necessária.

[0032] É vantajoso se a camada de reforço for uma camada de bandagem da cinta, em que os elementos de resistência são enrolados na forma de tiras de tecido de borracha ou como um tecido de borracha ou se for bobinada em espiral na forma de lonas têxteis individuais ou como tiras de borracha que apresentam várias lonas têxteis individuais paralelas. Devido às suas propriedades físicas, a lona têxtil de poliamida 6.6 é particularmente adequada para uso em uma bandagem da cinta.

[0033] A camada de reforço pode, alternativamente, ser um refor- çador de talão, tal como um chipper ou flipper.

[0034] A invenção é solucionada em relação ao pneu pneumático do veículo, por apresentar uma camada de reforço de borracha, como descrito acima. O pneu do veículo apresenta uma resistência ao rolamento melhorada. No caso de uma maior densidade de elemento de resistência na camada de reforço, o pneu de veículo também apresentou um desempenho de alta velocidade melhorado.

[0035] Testes de pneus foram realizados em um pneu para veícu los de passageiros 225/45 R17, em que a bandagem da cinta consiste de duas camadas de reforço enroladas. Pneus para veículos de passageiros da mesma construção foram usados para esses testes, apenas varia a bandagem da cinta. As camadas de reforço de acordo com a invenção apresentam elementos de resistência feitos de poliamida 6.6 de construção 1400x2, os quais são dispostos em uma densidade de 90 epdm na camada de reforço. Como comparação, foram testadas camadas de reforço do estado da técnica que apresentam elementos de resistência feitos de poliamida 6.6 padrão de construção 1400x2 a uma densidade de 110 epdm.

[0036] A tabela 2 abaixo mostra os resultados desses testes:

[0037] Pode ver-se que a resistência a 4% de alongamento da camada, de reforço de acordo com a invenção, é aproximadamente a mesma que na camada de reforço do estado da técnica, apesar de uma densidade significativamente menor de elementos de resistência. Também podemos verificar que foram obtidas as vantagens em termos de resistência ao rolamento. O pneu de referência do estado da técnica apresenta uma resistência ao rolamento de 100%, enquanto o pneu com a camada de reforço de acordo com a invenção atingiu 101,3%. Valores em % mais altos significam melhor resistência ao rolamento.

Claims

1. Camada de reforço de borracha para objetos feitos de material elastomérico, preferivelmente para pneus de veículos, em que a camada de reforço apresenta uma pluralidade de elementos de resistência paralelos, dispostos espaçados uns em relação aos outros, em que cada elemento de resistência é uma lona têxtil, que tem a extremidade torcida, com pelo menos dois fios multifilamentos de polia- mida 6.6 torcidos, caracterizada por, o fio em cru de poliamida 6.6 apresentar uma resistência relacionada à finura, que em um alongamento de 4% se situa em uma faixa de 1,35 cN/dtex a 1,60 cN/dtex, a lona têxtil apresentar uma resistência relacionada à finura, que em um alongamento de 4% se situa na faixa de 1,2 cN/dtex a 2 cN/dtex, e a lona têxtil apresentar uma termorretração a 177°C em uma faixa de 4,0% a 7,0%, em que a resistência relacionada à finura foi determinada de acordo com ASTM D885-16 e a termorretração a 177 C determinada sob uma tensão prévia de 0,045 g/dtex com dois minutos de tempo de exposição.

2. Camada de reforço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a lona têxtil apresentar uma finura de 300 a 4000 dtex.

3. Camada de reforço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o fator de torção α de cada fio multifilamentos ou da lona têxtil se situar em uma faixa de 100 a 250, preferivelmente em uma faixa de 120 a 180, em que α = torção [t/m] (Finura [tex]/1000)1/2.

4. Camada de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por o fio em cru de poliamida 6.6 apresentar uma resistência relacionada com a finura, que em um alongamento de 4%, se situa em uma faixa de 1,35 cN/dtex a 1,50 cN/dtex.

5. Camada de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por o fio multifilamentos apresentar uma termorretração a 177°C em uma faixa de 5,0% a 6,5%.

6. Camada de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a lona têxtil apresentar a construção x2 ou x3.

7. Camada de reforço, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por o elemento de resistência ser uma lona têxtil constituída por dois fios multifilamentos torcidos entre si, cada um com uma contagem de fios de 1400 dtex e, portanto, apresentar a construção 1400x2, que a lona têxtil apresenta uma resistência relacionada com a finura, que em um alongamento de 4% se situa em uma faixa de 1,3 cN/dtex a 1,4 cN/dtex e que as lonas têxteis são preferivelmente dispostas em uma densidade de 80 a 120 epdm, mais preferivelmente em uma densidade de 90 epdm na camada de reforço.

8. Camada de reforço, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por o elemento de resistência ser uma lona têxtil constituída por dois fios multifilamentos torcidos entre si, cada um com uma contagem de fios de 470 dtex e, portanto, apresentar a construção de 470x2, que a lona têxtil apresenta uma resistência relacionada com a finura, que em um alongamento de 4% se situa em uma faixa de 1,6 cN/dtex a 1,7 cN/dtex e as lonas têxteis são preferivelmente dispostas em uma densidade de 90 a 170, mais preferivelmente em uma densidade de cerca de 100 epdm na camada de reforço.

9. Camada de reforço, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por o elemento de resistência ser uma lona têxtil constituída por dois fios multifilamentos torcidos entre si, cada um com uma contagem de fios de 350 dtex e, portanto, apresentar a construção 350x2, que a lona têxtil apresenta uma resistência relacionada com a finura, que em um alongamento de 4% se situa em 1,9 cN/dtex e que as lonas têxteis são preferivelmente dispostas em uma densidade de 110 a 200 epdm, mais preferivelmente em uma densidade de 110 a 130 epdm na camada de reforço.

10. Camada de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por esta ser uma camada de bandagem da cinta, em que os elementos de resistência são enrolados na forma de tiras de tecido de borracha ou como tecido de borracha ou é bobinada em espiral na forma de lonas têxteis individuais ou como tiras de borracha que apresentam várias lonas têxteis individuais paralelas.

11. Camada de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por esta ser um reforçador de talão, tal como um chipper ou flipper.

12. Pneu de veículo, caracterizado por apresentar uma camada de reforço, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.