CN100421976C - 橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品 - Google Patents

橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品 Download PDF

Info

Publication number
CN100421976C
CN100421976C CNB028015088A CN02801508A CN100421976C CN 100421976 C CN100421976 C CN 100421976C CN B028015088 A CNB028015088 A CN B028015088A CN 02801508 A CN02801508 A CN 02801508A CN 100421976 C CN100421976 C CN 100421976C
Authority
CN
China
Prior art keywords
rubber
tyre
fiber
composite material
tire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB028015088A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1462245A (zh
Inventor
随行裕吾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Publication of CN1462245A publication Critical patent/CN1462245A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100421976C publication Critical patent/CN100421976C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/10Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber next to a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022Non-woven fabric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C17/00Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor
    • B60C17/01Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor utilising additional inflatable supports which become load-supporting in emergency
    • B60C17/02Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor utilising additional inflatable supports which become load-supporting in emergency inflated or expanded in emergency only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C5/00Inflatable pneumatic tyres or inner tubes
    • B60C5/02Inflatable pneumatic tyres or inner tubes having separate inflatable inserts, e.g. with inner tubes; Means for lubricating, venting, preventing relative movement between tyre and inner tube
    • B60C5/04Shape or construction of inflatable inserts
    • B60C5/08Shape or construction of inflatable inserts having reinforcing means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/046Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with synthetic macromolecular fibrous material
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4326Condensation or reaction polymers
    • D04H1/4334Polyamides
    • D04H1/4342Aromatic polyamides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0276Polyester fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00Vehicles
    • B32B2605/08Cars
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2321/00Characterised by the use of unspecified rubbers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T152/00Resilient tires and wheels
    • Y10T152/10Tires, resilient
    • Y10T152/10495Pneumatic tire or inner tube
    • Y10T152/10522Multiple chamber
    • Y10T152/10576Annular chambers
    • Y10T152/10594Mutually free walls
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/249933Fiber embedded in or on the surface of a natural or synthetic rubber matrix
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2008Fabric composed of a fiber or strand which is of specific structural definition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2861Coated or impregnated synthetic organic fiber fabric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

本发明的橡胶—纤维复合材料,由含有至少一部分单根纤维直径为10~35微米、纤维长度为30~100毫米而且拉伸弹性模数为50GPa以上有机纤维的无纺布,和覆盖所说的无纺布的橡胶组成。通过使用具有上述特征的有机纤维作为构成无纺布纤维中的至少一部分,可以得到显示大刚性的橡胶—纤维复合材料。使用本发明的橡胶—纤维复合材料作为轮胎和皮带等橡胶物品的增强材料时,在使该橡胶物品的刚性和耐久性提高的同时,还能达到轻量化目的。

Description

橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品
技术领域
本发明涉及橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品,更详细地讲本发明涉及作为轮胎和带子等橡胶物品的增强材料使用时,能提高该橡胶物品耐久性的同时,还能获得达到轻量化目的橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品,特别是轮胎。
背景技术
过去轮胎用橡胶系复合材料的增强材料,已知有有机纤维绳和钢丝绳,但是近年来有人提出使用无纺布的橡胶系复合材料。例如特开平10-53010号公报中提出,在既无损于称心性和耐久性这一子午胎的性能又不使制造复杂化的条件下,为增加轮胎侧壁部分的刚性,提高轮胎的操纵稳定性,在胎壳层和侧壁部分之间使用无纺布橡胶系复合材料。
此外,人们关注提高无纺布的增强性能,最近研究了除轮胎之外那些要求刚性和耐久性的橡胶物品中使用无纺布。而且即使是过去结构中不含增强材料的橡胶系复合材料中,通过无纺布增强在拓宽设计自由度的同时,还能期待出现高耐久性。
用无纺布作橡胶系复合材料的增强材料时,为了使复合材料出现优良性能,例如刚性和伸缩性等功能,必须使橡胶充分浸透到无纺布内部。
为了使增强的橡胶物品的刚性进一步提高以显著增加其耐久性,过去知道应加大使用无纺布的基重(目付重量)。但是一旦基重达到某个数值以上,橡胶在无纺布内部的浸透性就会降低,存在很难发现复合材料具有足够刚性的问题。
对于充气轮胎泄气下也能继续行走到相当距离直到能够修理和修补场所的防爆(ランフラツト)轮胎或安全轮胎,过去研究、开发了多种。例如已知具有增强内胎、多重室内胎、充填内胎、折叠内胎等改良内胎的防爆轮胎和、密封剂涂布轮胎、填充轮胎、内藏芯子型轮胎等。近年来,据特开平7-276931号公报中报告一种在外部轮胎的内部加入若干比其小的内胎的双重结构安全轮胎。
然而过去这种轮胎的制造方法,因辅助材料等特殊而难于制造,往往有很难在轮缘上安装和处理的难点。例如具有多重室内胎的改良型防爆轮胎,由于内胎难于制造而是不现实的,而且密封剂涂布轮胎和填充轮胎很难开发出密封剂的注入方法和材料,而内藏芯子型轮胎很难在轮缘中安装芯子。此外,充填海绵和弹性体等ム-ス型安全轮胎既难于制造,而且也难于进行形状的控制和稳定化。特开平7-276931号公报中所述的安全轮胎,因轮胎具有双重结构而使其分轮胎变重,在低燃料费用上存在问题。
发明内容
为了解决上述课题,本发明目的在于提供一种机能确保橡胶在无纺布内部的充分浸透性又能显示大刚性的增强材料。更具体讲,本发明目的在于提供一种橡胶-纤维复合材料以及使用该材料的橡胶物品,所说的材料作为轮胎和皮带增强材料使用的场合下,在提高该橡胶物品刚性并提高耐久性的同时还能使之轻量化。
此外,本发明目的也在于提供一种安全充气轮胎,所说的轮胎使用这些橡胶-纤维复合材料,(1)轮胎结构简单和容易制造,(2)容易安装在轮缘上而且材料经济,(3)无损于低燃料费性能,而且(4)具有优良的通常行走耐久性和防爆耐久性。
本发明人等为解决上述课题,就构成无纺布长丝的单根纤维直径和刚性,与橡胶在无纺布中的浸透性和刚性之间的关系进行了深入研究。结果发现,使构成无纺布的长丝单根纤维直径增大的同时加大单根纤维的弹性模数,基重过大而且在橡胶在无纺布内部的浸透不降低的情况下,能够得到显示大刚性的橡胶-纤维复合材料。
而且本发明人等还研究了已有的内藏内胎型防爆轮胎,结果发现通常行走时离心力产生蠕变使内胎外径增大,内胎与轮胎内衬部分接触,内胎因摩擦而受损伤,因而不能确保高防爆行走性能。此外,为了抑制防爆行走时的松弛即使将内胎内压提高到高于轮胎的,也不能确保轮胎与内胎之间存在空间部分,容易使内胎受到损伤。结果本发明人等发现,为了确保该空间部分,至少在内胎顶部设置由无纺布和橡胶组成的特定增强层是有效的。基于此发现完成了本发明。
也就是说,本发明提供一种橡胶-纤维复合材料,其特征在于是一种由无纺布和覆盖无纺布的橡胶组成的橡胶-纤维复合材料,该无纺布至少一部分是由单根纤维直径10~35微米,长度30~100毫米,而且拉伸弹性模数为50GPa以上的有机纤维组成的,当将10克力/平方厘米(约981Pa)加压下测定的无纺布厚度定为D1,而且将200克力/平方厘米(约19613Pa)加压下测定的无纺布厚度定为D2时,D1/D2处于2以上。
而且本发明还提供一种橡胶物品,特别是轮胎,其特征在于是用上述橡胶-纤维复合材料增强的。一旦使用本发明的橡胶-纤维复合材料作为增强材料,就能在无损于橡胶物品耐久性的条件下提高该橡胶物品的刚性。特别是轮胎侧壁部分使用这种橡胶-纤维复合材料的子午轮胎,该侧壁部分的刚性可以有效地提高,改善轮胎的操纵稳定性。
此外,本发明提供一种安全充气轮胎,其特征在于是由(A)具有形成环状的胎面、从该胎面两端沿着轮胎半径方向内侧延伸设置的一对侧壁和在该侧壁的轮胎半径方向内侧端埋设的胎圈的无内胎轮胎,(B)内藏于该无内胎轮胎内侧的内胎,和(C)至少覆盖上述内胎顶部的增强层构成,在空气充填状态下该内胎的外表面与上述无内胎轮胎的冠部内壁之间形成空间部分,同时上述增强层在轮胎内压低时朝轮胎半径外侧方向延伸,附着在上述无内胎轮胎的胎面内面上,是一种设置得能防爆行走的轮胎组件,而且上述增强层(C)至少一部分由单根纤维直径为10~35微米而且拉伸弹性模数为50GPa以上的有机纤维组成的无纺布和橡胶形成的橡胶-纤维复合体构成。
附图说明
图1表示属于本发明一种实施方式的安全充气轮胎概况的断面视图。
实施发明的最佳方式
本发明适用的无纺布并无特别限制,可以使用任何方法制造的。例如,梳理法、抄纸法、气流成网法、熔喷-纺粘法等制造方法制成纤维网的等。除熔喷、纺粘法以外的纤维网的纤维结合方法,可以利用热熔粘结法、粘结剂粘接法、用水流或针刺使纤维交织的水流交织法和针刺法。特别适用的是用水流或针刺使纤维交织的水流交织法、针刺法和熔喷-纺粘法等得到的无纺布。
本发明的橡胶-纤维复合材料中,重要的条件是这样的无纺布应当具有在长丝纤维(有机纤维)间能充分浸透橡胶的结构,因此应当具有能够使长丝和橡胶在比较长的距离和大范围内相互形成连续层的结构。
因此,长丝纤维的直径或最大直径必须处于10~35微米范围内,更优选处于20~30微米范围内。低于10微米时,由于长丝纤维间的间隙不充分,橡胶很难浸透在无纺布内部,所以不能充分发挥作为橡胶-纤维复合材料的功能。另一方面,超过35微米时,由于长丝纤维本身的抗弯刚度过大,很难得到纤维充分交织的无纺布,结果不能充分发挥作为橡胶-纤维复合材料的功能。其中对长丝纤维的断面形状并无特别限制,可以使用具有圆形断面的、非圆形断面的、和空心断面的。
而且长丝纤维(有机纤维)的长度优选处于30~100毫米范围内,更优选40~60毫米内的。长丝纤维长度小于30毫米的场合下,长丝纤维与长丝纤维间交织不充分,往往使橡胶-纤维复合材料形成的增强层不能保持刚性。另一方面当长丝纤维的长度超过100毫米时,由于长丝纤维末端的数目过少,这种场合下长丝纤维与长丝纤维间交织得也不充分,增强层有时不能保持刚性。
本发明的无纺布,其特征在于至少含有一部分,优选含有重量比50%以上、拉伸弹性模数达到50GPa以上的有机纤维。无纺布中过量使用拉伸弹性模数达到50GPa以下的有机纤维,以及拉伸弹性模数达到50GPa以上的有机纤维含量过少的场合下,为了获得显示大刚性的橡胶-纤维复合材料,必须加大无纺布的基重。基重大,无纺布内部长丝纤维之间的间隙就会变得不充分,使橡胶很难浸透到无纺布内部,所以往往使得到的橡胶-纤维复合材料不能充分发挥其功能。
无纺布的基重为30~120克/平方米,优选40~80克/平方米。基重不到30克/平方米时,无纺布的不均增大,往往使得到的橡胶-纤维复合材料不能显示均一的刚性。而基重超过120克/平方米时,即使增大构成无纺布的长丝纤维的直径,也不能使无纺布内部长丝纤维之间的间隙变得更充分,因而导致橡胶很难浸透到无纺布内部,往往使得到的橡胶-纤维复合材料不能充分发挥其功能。
关于无纺布的厚度,10克力/平方厘米(约981Pa)加压下测定的无纺布厚度值D1优选为1.2~4.0mm,而200克力/平方厘米(约19613Pa)加压下测定的无纺布厚度值D2优选为0.3~1.2mm,而且D1/D2优选大于2。该数值小于2.0的场合下,在用轧辊压延复合方法中橡胶的浸透性有时会恶化,橡胶-纤维复合材料的刚性有可能变得不充分。
作为有机纤维(长丝纤维)可以举出芳基聚酰胺纤维、聚烯酮纤维、聚苯并恶唑纤维、聚酰亚胺纤维、聚酯纤维、碳纤维和聚醚酮纤维等,其中优选从对位系的芳基聚酰胺纤维、聚烯酮纤维、聚苯并恶唑纤维和聚酰亚胺纤维中选出的至少一种纤维。
作为上述的对位系的芳基聚酰胺纤维,可以举出对苯撑-3,4-氧代二亚苯基对苯二酰胺共聚物或聚对苯撑对苯二酰胺等,其中可以适当使用对苯撑-3,4-氧代二亚苯基对苯二酰胺共聚物。作为这些物质的市售品,可以买到帝人(株)制造的泰克诺阿(テクノ一ラ,商标)和杜邦公司制造的凯夫拉尔(ゲブラ一,商标)。
上述的聚烯酮纤维是由一氧化碳和烯烃的共聚物制成的纤维,作为所说的烯烃可以举出乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、十二碳烯等。
作为上述的聚苯并恶唑纤维可以举出聚对苯撑苯并双恶唑等,其市售品可以举出东洋纺绩制造的“柴隆”(ザイロン,商标名称)等。而且作为聚酰亚胺纤维,可以举出例如インスペツクフアイバ一(公司名称)制造的“P84”等市售品。另外作为聚酯纤维还可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对萘二甲酸乙二醇酯纤维等。
上述有机纤维(长丝纤维)中,可以为分散一定量的粘土(粘土矿物)。这样能在提高有机纤维弹性模数的同时减小热收缩率,可以橡胶-纤维复合材料得到进一步改良。
粘土之类无机材料向有机纤维等以分子水平分散,是通过粘土的插入(粘土表面有机化处理引起的向基体聚合物中的分散),使粘土以微米乃至纳米数量级分散在纤维等聚合物之中所完成的。
对于本发明的橡胶-纤维复合材料的橡胶成分虽然没有特别限制,但是优选例如天然橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶或异戊二烯橡胶等。而且橡胶成分的100%模数可以根据其用途适当设定。例如在橡胶制安全装置中使用本发明的橡胶-纤维复合材料的场合下,优选处于1.0~5.0MPa范围内,用于侧壁/内胎补强的场合下,优选处于0.3~0.5MPa范围内。
而且本发明中的无纺布,为了增大橡胶与有机纤维之间的粘接性,提高橡胶-纤维复合体的耐久性,可以根据需要采用物理气相生长法(PVD)或化学气相生长法(CVD),在有机纤维表面上形成能与硫磺发生化学反应的金属或金属氧化物薄膜。
上述无纺布与橡胶间的复合,采用过去使用的设备使有机纤维绳和钢丝绳从橡胶中拉出的方法能够比较容易进行。例如可以用压机或轧辊等对片状未硫化的橡胶组合物自无纺布上下两面或一面加压,将橡胶内部的空气置换成橡胶的方法进行。其他复合方法有,用溶剂将未硫化的橡胶组合物制成液态,然后在无纺布上涂布的方法等。可以使用这样得到的未硫化复合材料作为增强层制成生胎,进而硫化成形制成轮胎。上述方式得到的本发明的橡胶-纤维复合体材料,其拉伸弹性模数优选处于2~20GPa范围内。
据特开平10-53010号公报所述,在充气子午胎的胎面层与侧壁之间设置由橡胶-纤维复合体制成的侧壁增强层,使胎圈填料上端至带状部分最大端部的部分至少覆盖35%以上。而本发明的橡胶-纤维复合材料能优选作这种侧壁增强层使用,而且特别能显著提高操纵稳定性和轮缘的耐久性。
本发明的橡胶-纤维复合材料能适用于充气轮胎。以下就充气轮胎作进一步详细说明。
在本发明的无内胎轮胎内部有内胎的安全充气轮胎中,被覆盖该内胎至少其顶部(外部轮胎的胎面内壁与相对的内胎上面)的增强层增强。这种增强层正如以下说明的那样,能够满足轮胎组装时所要求初期拉伸弹性模数、破坏强度、破坏延伸率,同时在通常行走时以及低内压下行走时还有延长内胎使用寿命的效果。
也就是说,这种增强层将与通常行走时(例如100千米/小时)因转动产生作用的离心力,和因内胎与轮胎的内压差(例如轮胎900kPa和内胎950kPa的场合下为50kPa)产生的作用张力相抗衡,因而能抑制因内胎伸长而与轮胎半径方向内面的接触。轮胎处于泄气状态(例如400kPa以下)时,增强层伸长至轮胎半径方向的内面,具有抑制轮胎弯曲的作用。而且只要有这种作用,增强层的伸长既可以弹性变形,也可以塑性变形。
内胎的上述增强层可以用上述的本发明的橡胶-纤维复合材料形成。
形成内胎增强层的橡胶-纤维复合材料中,如上所述,形成无纺布的有机纤维的单根纤维的直径或最大直径也必须处于10~35微米范围内。
构成上述增强层的橡胶-纤维复合材料,其基本要件是,如上所述,与通常行走时因转动产生作用的离心力,和因内胎与轮胎的内压差产生的作用张力相抗衡,抑制内胎的伸长。为了使之具有满足此项要求的拉伸弹性模数,无纺布至少一部分必须由拉伸弹性模数为50GPa以上的有机纤维构成。这种拉伸弹性模数为50GPa以上的有机纤维含量,优选占无纺布的50%(重量)以上,更优选为100%(重量)。
以拉伸弹性模数小于50GPa的长丝纤维为主的无纺布和橡胶制成的橡胶-纤维复合材料,即使在上述的内胎增强层中使用也不能获得充分的拉伸弹性模数。使用这种橡胶-纤维复合材料的场合下,为了抑制上述内胎的蠕变,例如必须使增强层的层叠层数过多。其结果安全轮胎组件的重量就会增大,因而显著降低低染料费用等通常行走性能。
上述橡胶-纤维复合材料中使用无纺布的基重上所述,优选为30~120克/平方米。基重30克/平方米时,很难抑制内胎的伸长,反之一旦超过120克/平方米当轮胎处于低压下就不能充分伸长。而且在20克力/平方厘米(约1961Pa)加压下测定的无纺布厚度,优选处于0.2~1.4毫米。在内胎的增强层使用本发明的橡胶-纤维复合材料的场合下,其拉伸弹性模数优选处于2~20GPa范围内。此外增强层优选由3~6层这种橡胶-纤维复合材料构成的。
以下基于附图具体说明本发明的安全充气轮胎的结构。
附图1是表示属于本发明一种实施方式的安全充气轮胎结构的断面示意图。无内胎轮胎1具备形成环状的胎面2、从胎面2两端向轮胎半径方向内侧延伸设置的一对侧壁3、和在侧壁3的轮胎半径方向内侧端形成的胎圈部分4,胎圈部分4被装在轮缘6上,内胎5内藏在无内胎轮胎1的内侧,增强层7处于至少覆盖内胎5顶部的位置上。
而且在内胎5外表面与无内胎轮胎1冠部的内壁之间形成大空间S。此外内胎5的左右两部分,与无内胎轮胎1的胎圈部分4的内面紧密附着。充填空气时内胎5的内压P2比空间部分S的内压P1高,通常维持在高出20~100kPa范围内。
本发明的安全充气轮胎因钉刺等外因而使轮胎内的空气泄漏时,空间部分S的内压P1降低,内胎5内压P2与无内胎轮胎1内内压P1的平衡被打破,使内胎5的内压相对增大。其结果内胎5扩张,与无内胎轮胎1半径方向的内面紧密接触,最终能保持轮胎的形状。而且此时由于P2设定得比P1高,与没有内胎增强层7的场合相比因为能够将内胎的内压保持得较高而有可能防爆行走,所以能抑制侧壁部分的弯曲,其结果能够大幅度增加防爆行走距离。
以下借助于实施例对本发明作更详细说明,但是本发明并不受这些实施例的任何限制。
其中用以下方法对轮胎性能进行了测定。
(1)操纵稳定性
将试制的轮胎装在车辆(国产FF2000cc)上,以40~120千米/小时速度行进,在行车线不变条件下实际行走,凭驾驶员的感觉评价操纵稳定性。与已有实例1作对比评价,总点数以已有实例1为100的指数表示。
0:“相同”
+2:“感觉稍好”
+4:“稍好”
+6:“好”
(2)高载荷下轮毂的耐久性
在25±2℃室内将试制的轮胎调整到JATMA标准的最大空气压力下,放置24小时后,使轮胎负荷相对于JATMA标准的最大载荷两倍的载荷,以60千米/小时速度使之在直径1.7毫米的轮毂上行走,测定出现故障前行走的距离。以已有实例1中轮胎发生故障前行走的距离为100的指数表示。
(3)厚度测定
在切成适当大小的无纺布上面在载重面积5cm2上施加50或1000gf,用Mitsutoyo株式会社制造的ID-F125型厚度计测定十个点的厚度,取其平均值。
(4)室内轮毂耐久性(通常行走耐久性)
将轮胎和轮缘(9.00×22.5)在预定内压下组装,然后将其压在以34.81千牛顿载荷和60千米/小时圆周速度下旋转的轮毂上,测定发生故障前行走的距离,以对照例4的值为100的指数表示。指数越大,通常行走的耐久性越好。
(5)防爆耐久性
将轮胎和轮缘(9.00×22.5)在预定内压下组装,从气门放出空气使轮胎内压等于大气压,让内胎扩张得与轮胎内面紧密贴合。然后在34.81千牛顿载荷、60千米/小时速度和38℃室温条件下在轮毂上进行行走试验。此时以故障发生前的行走距离作为防爆耐久性,以对照例4的值为100的指数表示。指数越大,防爆耐久性越好。
实施例1~5,对照例1~3
本实施例和对照例中使用的无纺布,是用水流交织法只作的。但是对照例1中使用的是用压机以150℃×10千克力/平方厘米×分钟条件加压得到的。表1中示出了无纺布的纤维种类、纤维长度、单根纤维直径和基重这种无纺布用轧辊在上下两面加压附着未硫化橡胶得到橡胶-纤维负荷材料,以得到的材料作为侧壁增强层,用通常方法制成尺寸195/65R15的子午胎。用上述方法评价了这种轮胎的操纵稳定性和轮毂耐久性。结果示于表1之中。
已有例1和2
除使用双加捻1670分特(dtex)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的轮胎布绳经涂布橡胶的材料之外,与实施例1同样制造覆盖宽度不同的子午胎,并评价了操纵稳定性和轮毂耐久性。结果示于表1中。
第1表
Figure C0280150800151
第一表(续)
Figure C0280150800161
注:
用轮胎布绳代替无纺布。
※1泰克诺阿(テクノ一ラ)):商标,帝人(株)制造,对苯撑-3,4-氧代二亚苯基对苯二甲酰胺共聚物
※2聚对苯二甲酸乙二醇酯:帝人(株)制造,商标“特特龙(テトロン)”
实施例6~10
使用卡车和公共汽车用轮胎(315/60R22.5),准备了有内胎增强层7的图1所示的轮胎/轮缘组件。增强层7是由橡胶-纤维复合材料层叠四层制成的,该复合材料是在表2所述的纤维种类和单根纤维直径形成而且基重均为50克/平方米的无纺布上涂布橡胶得到的。就这样得到的轮胎/轮缘组件,在轮胎充填内压为900kPa,而内胎充填内压为950或1000kPa下,进行了通常行走耐久性和防爆耐久性试验。
结果示于表2之中。
对照例4
除结构上没有增强层外,与实施例6同样准备了轮胎/轮缘组件,并进行了与实施例6同样的试验。结果示于表2之中。
对照例5~7
除使用表2所述的无纺布作为增强层,将橡胶-纤维复合材料层叠4层或8层之外,与实施例6同样准备了轮胎/轮缘组件,并进行了与实施例6同样的试验。结果示于表2之中。
第2表
Figure C0280150800171
第2表(续)
※1泰克诺阿(テクノ-ラ):商标,帝人(株)制造,对苯撑-3,4-氧代二亚苯基对苯二甲酰胺共聚物
※2聚对苯二甲酸乙二醇酯:帝人(株)制造,商标“テトロン”
※3凯夫拉尔(ケブラ一):商标,杜邦公司制造
※4尼龙:旭化成株式会社制造,商标“レオナ”
※5内胎重量(指数):以对照例4为100,表示内胎5与增强层7总重量的指数。
上述说明,本发明中实施例6~10的轮胎通常行走耐久性和防爆耐久性都极为优良,对照例5~7的轮胎与对照例4(无增强层)相比改进程度极低或者恶化。
产业上利用的可能性
使用本发明这种橡胶-纤维复合材料作为橡胶物品增强层的场合下,能够提高该橡胶物品的耐久性,同时还能达到轻量化。而且通过使用这种橡胶-纤维复合材料作为轮胎侧壁部分的增强材料,特别能显著提高操纵稳定性和轮毂耐久性。
此外,按照本发明的安全充气轮胎,通过用橡胶-纤维复合材料使内胎补强,能将内胎的内压设定得高于轮胎内压,轮胎泄气时内胎伸长状态下空气容积增大,结果可以抑制防爆行走时的弯曲,因而能大幅度提高防爆耐久性。而且还可以抑制安全充气轮胎重量增加过大,从而使低燃料费用性能等通常行走性能也得以改进。

Claims (16)

1. 一种橡胶-纤维复合材料,其特征在于在由无纺布和覆盖无纺布的橡胶组成的橡胶-纤维复合材料中,该无纺布至少一部分是由单根纤维直径为10~35微米、纤维长度为30~100毫米而且拉伸弹性模数为50GPa以上的有机纤维组成,当将10克力/平方厘米(约981Pa)加压下测定的无纺布厚度定为D1,而且将200克力/平方厘米(约19613Pa)加压下测定的无纺布厚度定为D2时,D1/D2处于2以上。
2. 按照权利要求1所述的橡胶-纤维复合材料,其特征在于其中无纺布的基重为30~120克/平方米。
3. 按照权利要求1所述的橡胶-纤维复合材料,其特征在于其中所说的有机纤维是从对位系聚芳基酰胺纤维、聚烯酮纤维、聚苯并恶唑纤维和聚酰亚胺纤维中选出的至少一种有机纤维。
4. 按照权利要求3所述的橡胶-纤维复合材料,其特征在于其中所说的有机纤维是从对苯撑-3,4-氧代二亚苯基对苯二酰胺共聚物和聚对苯撑对苯二酰胺选出的至少一种对位系芳基聚酰胺有机纤维。
5. 一种橡胶物品,其特征在于是由权利要求1~4中任何一项所述的橡胶-纤维复合材料增强的。
6. 一种轮胎,其特征在于是由权利要求1~4中任何一项所述的橡胶-纤维复合材料增强的。
7. 一种安全充气轮胎,其特征在于是由(A)具有形成环状的胎面、从该胎面两端沿着轮胎半径方向内侧延伸设置的一对侧壁和在该侧壁的轮胎半径方向内侧端埋设的胎圈的无内胎轮胎,(B)内藏于该无内胎轮胎内侧的内胎,和(C)至少覆盖上述内胎顶部的增强层构成,在空气充填状态下该内胎的外表面与上述无内胎轮胎的冠部内壁之间形成空间部分,同时上述增强层在轮胎内压低时朝轮胎半径外侧方向延伸,附着在上述无内胎轮胎的胎面内面上,是一种设置得能防爆(ランフラツト)行走的轮胎组件,而且上述增强层(C)至少一部分由单根纤维直径为10~35微米而且拉伸弹性模数为50GPa以上的有机纤维组成的无纺布和橡胶形成的橡胶-纤维复合体构成。
8. 按照权利要求7所述的安全充气轮胎,其特征在于其中所说的有机纤维的纤维长度为30~100毫米。
9. 按照权利要求7或8所述的安全充气轮胎,其特征在于其中所说的有机纤维是对位系聚芳基酰胺纤维。
10. 按照权利要求9所述的安全充气轮胎,其特征在于其中无纺布全部纤维中对位系聚芳基酰胺纤维的混合的重量比例大于50%。
11. 按照权利要求9所述的安全充气轮胎,其特征在于其中所说的对位系聚芳基酰胺纤维是对苯撑-3,4-氧代二亚苯基对苯二酰胺共聚物或聚对苯撑对苯二酰胺。
12. 按照权利要求7所述的安全充气轮胎,其特征在于其中所说的无纺布的基重为30~120克/平方米。
13. 按照权利要求7所述的安全充气轮胎,其特征在于当将10克力/平方厘米(约981Pa)加压下测定的无纺布厚度定为D1,而且将200克力/平方厘米(约19613Pa)加压下测定的无纺布厚度定为D2时,D1/D2处于2以上。
14. 按照权利要求7所述的安全充气轮胎,其特征在于所说的无纺布的厚度在20克力/平方厘米(约1961Pa)加压下测定时为0.2~1.4毫米。
15. 按照权利要求7所述的安全充气轮胎,其特征在于所说的增强层由3~6层所说的橡胶-纤维复合体构成。
16. 按照权利要求7所述的安全充气轮胎,其特征在于其中内胎内压保持得比轮胎内压高出20~100kPa。
CNB028015088A 2001-05-24 2002-05-24 橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品 Expired - Fee Related CN100421976C (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP154892/01 2001-05-24
JP2001154892 2001-05-24
JP154892/2001 2001-05-24
JP310462/2001 2001-10-05
JP2001310462A JP4358467B2 (ja) 2001-05-24 2001-10-05 ゴム−繊維複合体材料およびそれを用いたゴム物品
JP310462/01 2001-10-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1462245A CN1462245A (zh) 2003-12-17
CN100421976C true CN100421976C (zh) 2008-10-01

Family

ID=26615611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028015088A Expired - Fee Related CN100421976C (zh) 2001-05-24 2002-05-24 橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20040154719A1 (zh)
EP (1) EP1389540B1 (zh)
JP (1) JP4358467B2 (zh)
CN (1) CN100421976C (zh)
DE (1) DE60235537D1 (zh)
ES (1) ES2339535T3 (zh)
WO (1) WO2002094586A1 (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7165587B2 (en) * 2001-05-29 2007-01-23 Bridgestone Corporation Toric reinforced air bag for safety tire and method of producing the same as well as method of producing shaped body for reinforcing layer
US6837104B2 (en) * 2002-10-08 2005-01-04 Itzhak Sapir Tire safety system
DE602004015985D1 (de) * 2003-06-06 2008-10-02 Bridgestone Corp Luftschlauch für sicherheitsreifen
ES2350190T3 (es) * 2004-06-02 2011-01-19 Bridgestone Corporation Envuelta de aire reforzada para neumático de seguridad.
KR100582003B1 (ko) * 2005-06-03 2006-05-22 한국타이어 주식회사 스터드리스 타이어의 트레드용 고무 조성물
CN100551725C (zh) * 2006-12-30 2009-10-21 伍必胜 一种安全防爆车轮
KR100823897B1 (ko) 2007-03-28 2008-04-21 금호타이어 주식회사 스노우 타이어용 고무조성물
US10124636B2 (en) * 2008-02-21 2018-11-13 Coda Innovations S.R.O. Device for adjustment of pressure in tires
KR101342702B1 (ko) * 2010-12-14 2013-12-17 한국타이어 주식회사 타이어 코드 및 이를 포함하는 타이어
US8758167B2 (en) 2011-09-15 2014-06-24 Acushnet Company Compositions for golf balls based on oriented nanostructures
FR2984228B1 (fr) * 2011-12-16 2016-09-30 Soc De Tech Michelin Bande de roulement ayant des elements de sculpture recouverts d'un assemblage de fibres impregne
US9394430B2 (en) 2012-04-13 2016-07-19 Ticona Llc Continuous fiber reinforced polyarylene sulfide
WO2014066754A2 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composite layer for reinforcement of objects such as tires or belts
GB2522038A (en) * 2014-01-10 2015-07-15 Caterpillar Inc Tyre apparatus
CN104908525A (zh) * 2014-03-10 2015-09-16 陈永星 无内胎轮胎内有充气内胎
JP2017520450A (ja) * 2014-06-18 2017-07-27 コーダ イノベーションズ エス.アール.オー. タイヤ圧調整用の形状記憶を備えたチャンバ
US11376895B2 (en) 2017-06-27 2022-07-05 Harry Lewellyn Beadlock assembly
US10493806B1 (en) * 2017-06-27 2019-12-03 Harry Lewellyn Beadlock assembly
JP7157700B2 (ja) 2019-05-29 2022-10-20 株式会社ブリヂストン タイヤ
IT202000005185A1 (it) * 2020-03-11 2021-09-11 Cnh Ind Italia Spa Ruota per veicolo comprendente un sistema di sicurezza migliorato

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3724521A (en) * 1971-05-06 1973-04-03 Exxon Research Engineering Co Anti-flat device
US4008743A (en) * 1975-08-27 1977-02-22 The General Tire & Rubber Company Pneumatic tire with puncture resistance internal safety structure
US6209604B1 (en) * 1997-12-22 2001-04-03 Bridgestone Corporation Pneumatic tire for passenger cars with sidewall portions having a rubber reinforcing layer and a rubber-filament fiber composite

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2319384T3 (es) 2000-09-26 2009-05-07 Bridgestone Corporation Neumatico que comprende un material compuesto a base de caucho.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3724521A (en) * 1971-05-06 1973-04-03 Exxon Research Engineering Co Anti-flat device
US4008743A (en) * 1975-08-27 1977-02-22 The General Tire & Rubber Company Pneumatic tire with puncture resistance internal safety structure
US6209604B1 (en) * 1997-12-22 2001-04-03 Bridgestone Corporation Pneumatic tire for passenger cars with sidewall portions having a rubber reinforcing layer and a rubber-filament fiber composite

Also Published As

Publication number Publication date
EP1389540A1 (en) 2004-02-18
DE60235537D1 (de) 2010-04-15
US20040154719A1 (en) 2004-08-12
EP1389540B1 (en) 2010-03-03
WO2002094586A1 (en) 2002-11-28
US20060283533A1 (en) 2006-12-21
JP2003039912A (ja) 2003-02-13
US7469734B2 (en) 2008-12-30
ES2339535T3 (es) 2010-05-21
EP1389540A4 (en) 2004-09-29
CN1462245A (zh) 2003-12-17
JP4358467B2 (ja) 2009-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100421976C (zh) 橡胶-纤维复合材料及使用该材料的物品
JP6004045B1 (ja) 空気入りタイヤ
EP1839907B1 (en) Pneumatic radial tire
EP1260385A1 (en) Pneumatic tyre
JP6743511B2 (ja) 空気入りタイヤ
EP2085250B1 (en) Pneumatic tire
EP2810791B1 (en) Pneumatic tire and hybrid cord for such a pneumatic tire
US20110259501A1 (en) Hybrid cord in a belt ply for a pneumatic tire
US20040221937A1 (en) Ply with strength carriers embedded in a rubber mixture and vehicle pneumatic tires with a belt bandage thereof
US6926053B2 (en) Pneumatic tire variable elasticity modules metallic band cord
US20120085475A1 (en) Pneumatic tire with a knitted flipper
EP0613795B1 (en) Run-flat safety tyre
US20200114693A1 (en) Tire
CN101765521A (zh) 充气轮胎
EP0924109A2 (en) Pneumatic tire for passenger cars
US20140150948A1 (en) Overlay ply for a pneumatic tire
JP4523702B2 (ja) 空気入りラジアルタイヤ
EP1055530B1 (en) Pneumatic tires
JP4257723B2 (ja) タイヤとリムの組立体
US20230241922A1 (en) Pneumatic tire
JP5305389B2 (ja) 空気入りラジアルタイヤ
JP4531932B2 (ja) 空気入りラジアルタイヤ
EP3643516B1 (en) Tire
JP2005067363A (ja) 安全空気入りタイヤ
JP2004217157A (ja) 空気入りラジアルタイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081001

Termination date: 20210524