CN100476050C - 混合线及其制造的方法和包括该混合线的复合纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合线、获取此混合线的方法和包括该混合线的轮胎中使用的复合纤维。本发明还涉及一种轮胎和一种装配组件，它们都包括上述复合纤维。根据本发明所述的混合线，其最后正切模量和初始正切模量的比值大于10。根据本发明实施例优选样例所述，该混合线包括初始模量小于900cN/tex的织物芯和初始模量大于1300cN/tex的包覆层，该包覆层以螺旋线的形式缠绕在所述织物芯上。该混合线的受力/拉伸曲线具有一转变点，该点与1%至7%之间的拉伸相对应，所述线的拉伸模量大体上等于在该转变点下方的所述织物芯的初始模量，在所述转变点之后，该拉伸模量大体上等于所述织物包覆层的初始模量。

Description

混合线及其制造的方法和包括该混合线的复合纤维
技术领域
本发明涉及混合线、获取此混合线的方法和包括该混合线的轮胎使用的复合纤维。本发明还涉及一种轮胎和一种装配组件，它们中的每个部件都包括这样的复合纤维。
背景技术
用来装配在高速行驶类型的客车上的轮胎的发展使这些轮胎的性能结构日益提高。
用于这些“高速”轮胎结构的一种解决方案通常包括：用所谓的加箍胎冠帘布层覆盖这些轮胎的多个工作胎冠帘布层。这些工作胎冠帘布层包括金属或者织物增强件，通常用织物线来加强加箍胎冠帘布层。特别地，该加箍胎冠帘布层，例如可以沿径向布置在轮胎胎冠增强件的外部，其特征在于：加强该加箍胎冠帘布层的多根线为螺旋型，相对于轮胎中间圆周平面的角度为0度或者接近0度。为了实现胎冠增强件的环箍功能，人们也都知道可以设置位于0度位置或接近0度位置的相对较细的带子来替代上述织物线。
过去的试验研究测定：采用绞合线型的混合线作为加箍胎冠帘布层的织物线，被测试为用于环箍胎冠的帘布层的绞合线型混合线。为了使这样获取的混合线具有如下性质的拉伸模量，该混合线分别由较低初始模量和较高初始模量的多种基材构成的两根线加捻在一起形成。该混合线拉伸模量的性质为：即变形小时其减小，相反，变形大时其增大。该线拉伸模量的不连续性导致在所述线的受力/拉伸曲线上出现转变点。例如，可以通过利用聚酰胺6，6作为具有较低模量的材料、芳族聚酰胺作为具有较高模量的材料来形成具有上述性质的混合线。
对于这些混合线的说明，可以参见第US3977172号美国专利说明书，和在德国Heidelberg，E.R.Barron举行的主题为“包括
Figure C0380244900061
芳族聚酰胺的混合轮胎线”的Kautschuk+Gummi Kunststoffe会议记录，1987年2月的第40卷第2期第130-135页。
这些具有绞合结构的混合线的一个主要缺点是：由这些线组成的帘布层产生过大的环箍应力，包括通常小于120公里/小时的减速状况(即相对较小的变形)。这些线的此种应力或者过早的“硬化”导致轮胎产生行驶噪音，在以上述速度行驶时，噪音的影响很大，其是导致乘客不舒适的主要来源。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺点，本发明可以实现这个目的在于申请人最近惊奇地获取了多种混合线，每种混合线最后的切向模数与初始切向模数的比大于10，这使得可以，例如加强轮胎的加箍胎冠帘布层，从而使得：
在以小于100或者120公里/小时的速度行驶时，在内部变形减小的情形中，加箍胎冠帘布层产生的行驶噪音减小，并且
——通常在以大于120公里/小时的速度行驶时内部变形较大的情形中，该加箍胎冠帘布层产生令人满意地环箍作用。
本发明提供了一种混合线，该混合线包括初始拉伸模量小于900cN/tex的织物直芯和初始拉伸模量大于1300cN/tex的单个织物包覆层，该织物包覆层以螺旋线的形式缠绕在所述织物芯上，所述混合线具有；具有一转变点的受力/拉伸曲线，该点与1％至7％之间的拉伸相对应，所述线的拉伸模量大体上等于在该转变点下方的所述织物芯的初始模量，在所述转变点之后，该拉伸模量大体上等于织物包覆层的初始模量；该混合线的最后正切模量和初始正切模量的比值大于10。
应当注意：表征本发明所述的混合线特征的最后正切模量与初始切向模数的比值比表征现有混合线特征的相同比值要大，现有混合线的该比值都小于10。
有利的是，根据本发明所述的混合线的该比值大于12，例如可以在12和30之间。
应当注意：本发明决不限于应用在这些混合线构成的加箍胎冠帘布层中，本发明包括轮胎中的任何应用，这些轮胎可以为客车轮胎、用于载重负荷的诸如重型车辆的轮胎或农业、建筑工程机械的轮胎。
还应当注意：根据本发明所述的混合线可以提高轮胎胎冠增强件在车辆高速行驶时(通常大于120公里/小时)的耐用性，这些线增强了胎冠增强件的加箍胎冠帘布层。
在本说明书中，应当将“混合线”理解为复合线，即由至少两种不同特性和/或性质的材料构成的线。
在该说明书中，应当将根据本发明所述的混合线的“初始正切模量”理解为混合线的受力/拉伸曲线相应于零拉伸切线的斜率。
该混合线的“最后的正切模量”应理解为混合线的受力/拉伸曲线相应于其断裂拉伸的切线的斜率。
应当注意：根据本发明所述的多种混合线都具有如下特点的受力/拉伸曲线，即该曲线与上述分别相应于零和相应于混合线断裂拉伸的两条切线的轨迹非常接近，这使得所述混合线在变形小和变形大处的正切模量不连续(即分别在低速行驶和高速行驶时)。
根据本发明的优选实施例，所述混合线为包覆型，其包括初始模量小于900cN/tex(厘牛顿/特)的织物芯和初始模量大于1300cN/tex的织物包覆层，织物包覆层缠绕在所述织物芯上。
在本说明书中，应当将织物芯或者织物包覆层的“初始模量”理解为：这些部件中首先从缠绕的混合线中剥离出来的那个部件发生小变形时的拉伸模量。将该初始模量定义为：原料状态(raw state)织物芯或者织物包覆层受力/拉伸曲线的直线部分的斜率，其就是在0.5cN/tex的标准初始张力后测量出的。
以公知的方式采用力(Nda)/拉伸(％)类型的测量方式来测定所述初始模量和正切模量以及本说明书中提及的伸展性方面的所有机械特性参数(特别是韧度、断裂拉伸)。测量工作是通过具有多个“4D”夹紧装置的“INSTRON”机器并利用以下的操作参数来完成的。这些操作参数为：
——拉伸长度：400毫米，
——拉伸速度：200毫米/分钟，
——标准初始张力：0.5cN/tex。
根据该说明书中的定义，应当将“被包覆”的线(“wrapped”cable)理解为其上缠绕有包覆层的“直芯”，例如该包覆层可以为螺旋的形式。作为满足该定义的包覆线的说明，例如第US4343343A号和第US4893665A号美国专利说明书可以作为参考资料。
应当将表述用语“直芯”(“straight core”)(通常采用英文术语“芯”(core)或者“芯线”(corn yarn)表示之)理解为单线或者加捻在一起的多根线，其上缠绕着包覆层(也经常用英文术语“覆盖层”或者“覆盖层线”表示之)，包覆层也是由单线或者加捻在一起的多根线构成。因此，与前面所述的绞合结构的线不同，无需使位于芯上的该包覆层组件的这两部分绞合。
在本说明书中，术语“线”(“thread”)同样表示以许多根加捻在一起的小直径原丝(elementary filament)为基材的精纺纱(例如以直径约接近10微米的大约一百根原丝为基材的精纺纱)和单个单丝线。
应当将“单丝线”(“monofilament”)理解为单元丝(定义为非加捻的)，该单丝线的直径或者厚度(即如果该单丝线的横截面不是圆形的，则其直径或者厚度指的是其横截面的最小横向尺寸)至少等于40μm(最小线性密度为1.7tex)。因此，该定义实质上同样包含基本上圆柱形(即具有圆形截面)的、椭圆形的、扁平形的、甚至厚度部分D为条带状或者膜状的单丝。
根据本发明所述优选模式的实施例的样例，包覆混合线按照如下的方式形成：即所述芯由单个精纺纱构成，所述包覆层由一根或者更多根加捻在一起的精纺纱构成，优选其由加捻在一起的二至四根精纺纱构成。在这种情况下，在将包覆层缠绕在所述芯上之前，在构成芯的精纺纱上施加大约几十甚至几百圈/米的捻度。
根据本发明所述优选模式的实施例的另外一个样例，包覆混合线按照如下的方式形成：即所述芯由加捻在一起的几根精纺纱构成，所述包覆层由一根或者更多根加捻在一起的精纺纱构成。
根据本发明所述优选模式的实施例的另外一个样例，包覆混合线按照如下的方式形成：即所述芯由单丝构成，所述包覆层由一根或者几根加捻在一起的精纺纱构成。
根据本发明所述优选模式的实施例的另外一个样例，包覆混合线按照如下的方式形成：即所述芯由单根精纺纱或者加捻在一起的几根精纺纱构成，所述包覆层由单丝构成。
根据本发明所述优选模式的实施例的另外一个样例，包覆混合线按照如下的方式形成：即所述芯和所述包覆层都由单丝构成。
在本说明书中，至少根据三个样值来确定精纺纱的线性密度，每个样值相应于50米的长度，通过称所述长度的精纺纱的重量来确定样值。线性密度以“tex”表示(1000米精纺纱的克数，注意：0.111tex等于1denier)。
韧度(断裂负荷除以线性密度所得的值)和多种拉伸模量用cN/tex表示(1cN/tex＝011g/den)。断裂拉伸用百分数(％)表示。
在没有限制的情况下，本发明所述的包覆混合线的芯可以由以下物质构成：
-脂族聚酰胺，例如聚酰胺6，6，
-脂族聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚二酸二乙酯(polyethylene naphthalate(PEN))，或者
-人造丝。
根据本发明所述的包覆混合线的包覆层例如可以由以下物质构成：
-芳族聚酰胺(aliphatic polyamide)，例如芳族聚酰胺(aramid)或者，
-芳族聚酯，例如销售的名称为”VECTRA”的聚酯，或者
-纤维素或者初始模量大的(特别是大于1500cN/tex)液晶物质的纤维素衍生物，诸如第WO85/05115A号、第WO96/09356A号和第WO97/06294A号专利说明书中描述的物质。
根据本发明所述优选模式的实施例的另外一个样例，包覆混合线包括由诸如聚酰胺6，6的脂族聚酰胺构成的芯，和由诸如芳族聚酰胺(aramid)的芳族聚酰胺(aliphatic polyamide)或者液晶物质衍生的模量大的纤维素构成的包覆线。
根据本发明所述优选模式的实施例的另外一个特点，包覆混合线具有以下的性质：即所述芯的断裂拉伸大于10％。
根据本发明所述优选模式的实施例的另外一个特点，包覆混合线的受力(daN)/拉伸(％)曲线具有一转变点，在拉伸小于转变点对应的拉伸的一侧上，所述线的拉伸模量大体上等于所述芯的拉伸模量，超出转变点后，该拉伸模量大体上等于所述包覆层的拉伸模量。该转变点对应于1％至7％之间的拉伸，优选其对应于2％至4％之间的拉伸。
已知地，“转变点”(或者斜率变化点)指的是零拉伸和断裂拉伸的两条切线相交处的拉伸相对应的点。
通过主要包括以下步骤的方法来获取根据所述本发明实施例优选模式所述的包覆混合线：
-分别获取芯和包覆层，二者都由单根线或者多根加捻在一起的线构成，然后
-将包覆层缠绕在芯上，例如可以缠绕成螺旋形，使得包覆线内的芯加捻间距大于包覆层的加捻间距。
可以借助体积并捻设备和环形支架来有效地装配该组件。
根据本发明所述的一种复合纤维，其包括以至少一种二烯烃人造橡胶为基材的橡胶组分，该复合纤维由本发明所述的混合线加强(即每种混合线的最后正切模量和初始正切模量的比值大于10)，可以有利地在轮胎中采用这种复合纤维。
已知地，应当将“二烯烃”人造橡胶理解为至少部分地(即均聚物或者共聚物)由多个二烯烃单体生成，即由具有两个碳-碳双键的多个单体(无论共扼与否)构成，的人造橡胶。
优选，这种橡胶组分以至少一种二烯烃人造橡胶为基材，来自共扼二烯烃的成分的摩尔比大于15％(通常人们将这样的二烯烃人造橡胶称为“基本上不饱和的”人造橡胶)。
这样，比如像异丁烯橡胶或者二烯烃和三元乙丙橡胶(EPDM)类型的α-石蜡的共聚物就没有落入上述定义内，该二烯烃人造橡胶可以称为“基本上饱和”的二烯烃人造橡胶(来自二烯烃的成分的摩尔比始终小于15％)。
更优选，该橡胶成分以至少一种二烯烃人造橡胶为基材，来自共扼二烯烃的成分的摩尔比大于50％(通常人们将这样的二烯烃人造橡胶称为“高度饱和”的)。那么，优选该二烯烃人造橡胶从以下一组物质中选出，这组物质包括聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯的多种共聚物、异戊二烯的多种共聚物和这些人造橡胶的混合物。
在聚丁二烯构成的二烯烃人造橡胶中，特别地，-1，2成分的含量在4％至80％之间或者顺式-1，4的含量大于80％的聚丁二烯人造橡胶非常适合。
在合成聚异戊二烯构成的人造橡胶中，特别地，顺式-1，4聚异戊二烯，优选，顺式-1，4键的含量大于90％的聚异戊二烯人造橡胶非常适合。
在丁二烯或者异戊二烯的共聚物中，应当将这些共聚物特别地理解为：通过使这两种单体中的至少一种与一种或者更多种碳原子在8到20之间的乙烯基芳族化合物通过共聚反应获取的共聚物。合适的乙烯基芳族化合物例如可以为：苯乙烯，临应、偏位和对应的甲基苯乙烯，商业混合物“乙烯基甲苯”，对位叔丁基苯乙烯，甲氧基苯乙烯，氯苯乙烯，乙烯基三甲基苯，二乙烯基苯和乙烯基萘。这些共聚物可以包括重量百分数在99％至20％之间的二烯烃成分，和重量在1％至80％之间的乙烯基芳香族成分。
在上述丁二烯或者异戊二烯构成的共聚物中，优选丁二烯/苯乙烯的共聚物、异戊二烯/丁二烯的共聚物、异戊二烯/苯乙烯的共聚物或者异戊二烯/丁二烯/苯乙烯的共聚物。
总而言之，优选二烯烃人造橡胶从下面的“高度不饱和”的二烯烃人造橡胶组中选出，该二烯烃人造橡胶组包括聚丁二烯(BR)、天然橡胶(NR)、合成异戊二烯(IR)和丁二烯/苯乙烯的共聚物(SBR)，异戊二烯/丁二烯的共聚物(BIR)、异戊二烯/苯乙烯的共聚物(SIR)、丁二烯/苯乙烯/异戊二烯(SBIR)的共聚物和这些人造橡胶的混合物非常适合。
有利地，本发明复合纤维的橡胶成分的很大部分(即质量百分数大于50％)或者全部由一种或者更多种如上面所述的“高度不饱和”二烯烃人造橡胶构成，它可以结合使用少量的一种或者更多种“基本上饱和”的二烯烃或者非二烯烃人造橡胶，和/或可以结合使用少量的聚合物(例如多种热塑性聚合物)。
根据本发明所述的复合纤维的多种橡胶成分还包括在制造轮胎过程中经常使用的所有的或者一些添加剂。例如像碳黑或硅石这样的强化填料，抗老化剂，例如抗氧化剂、稀释油、增塑剂或者便于对未固化状态下的多种成分进行处理的多种添加剂，或者以硫磺或者以硫磺和/或过氧化物施主为基材的交连物系，催化剂，硫化过程活化剂或者阻滞剂，亚甲基受体和施主，树脂，已知的“RFS”型促进粘合的物系(间苯二芬/甲醛/硅石)或者金属盐，特别是钴盐。
根据本发明所述的复合纤维可以以多种形式出现，例如可以为帘布层、带、长条或者橡胶块的形式，其包括金属加强线，可以采用本领域的技术人员知晓的各种手段将该加强线掺入所述复合纤维中，例如可以采用浇铸、压延或者挤压的手段。
本发明第一个实施例所述的轮胎包括其包括胎冠，该胎冠通过两个侧壁和两个胎边伸展，该胎边包括固定在其中的轮胎胎体帘布层，所述胎冠包括：
-至少一个胎冠加强帘布层，该帘布层包括平行的多根线，这些线与圆周方向成α角，α角在10度至45度之间，和
-至少一个加箍胎冠帘布层，其包括多根沿所述圆周方向定向的线，这些线缠绕成螺旋状，
该轮胎具有如下的结构：即加箍胎冠帘布层由本发明前面所述的的复合纤维构成。
根据本发明该第一模式实施例的样例所述，该轮胎按照如下的方式构成：即所述加箍胎冠帘布层沿径向布置在所述胎冠加强帘布层(多个帘布层)的外侧。
根据本发明该第一模式实施例的另外一个样例所述，该轮胎按照如下的方式构成：即所述加箍胎冠帘布层沿径向布置在所述轮胎胎体帘布层的内侧。
根据本发明该第一模式实施例的另外一个样例所述，该轮胎按照如下的方式构成：即所述胎冠包括至少两个重叠的胎冠加强帘布层，每个胎冠加强帘布层都包括平行的多根线，这些线从一个帘布层到另外一个帘布层是交叉的，与所述圆周方向形成10至45度的夹角(α，β)，并且所述加箍胎冠帘布层布置在所述胎冠加强帘布层之间。
根据本发明该第一模式实施例的另外一个样例所述，该轮胎具有如下的结构：即所述胎冠包括至少两个重叠的胎冠加强帘布层，每个胎冠胎冠加强帘布层都包括平行的多根线，这些线从一个帘布层到另外一个帘布层是交叉的，与所述圆周方向形成10至45度的夹角(α，β)，从而将加箍胎冠帘布层布置在所述轮胎胎体帘布层和位于沿径向距内侧最远的胎冠加强帘布层之间。
参见所述本发明第一模式的实施例的这些样例中的任何一个，所述轮胎按照如下的方式有利地布置：即在其整个宽度上，所述加箍胎冠帘布层的混合线在所述轮胎的硫化新状态下，具有高温收缩的潜能(CS)，该收缩潜能小于或者等于已经粘合的同样的这些线在掺入所述加箍胎冠帘布层内之前的收缩潜能。
申请人注意到：加箍胎冠帘布层混合线的该高温收缩潜能特性一方面使其在高速行驶时产生大的阻力，另一方面其可以更显著地减小轮胎在减速时的行驶噪音。
沿圆周方向铺设的混合线在轮胎的制造或者硫化过程中，不经受任何效果明显的成形工序。在胎冠的整个宽度范围上，其铺设直径与硫化后轮胎中这些线最后的直径相差不到0.5％。所述效果明显的成形工序会，例如在制造或者硫化过程中，导致这些线的局部伸展率大于2％或者3％。通常这样的伸展会对如此变形的线的性质产生不利的影响，特别是它们的模量、收缩潜能和它们的拉伸状态。
因此，在硫化轮胎和所有的帘布层中采用的此种混合线处于与放入轮胎之前的粘合线的状态非常接近的状态。
应当将“粘合线”(adherised cables)理解为经过适当覆膜处理的线，覆膜处理指浸渍(sizing)或者粘合处理，在线经过合适的热处理之后，所述处理操作能够将线粘固于所述橡胶成分上。通过使这些线穿过现有技术中典型的胶合槽一系列的步骤对所述线上胶。并且在其拉伸状态下对这些线进行热处理可以使其具有所需的收缩潜能(CS)。
应当将“高温收缩潜能”(CS)理解为：织物加强线位于加热炉(TESTRITE型)的搁架之间，承受等于各元纱线线性密度一半的预定应力时，该线长度的相对变化量。调整所述加热炉，使其温度恒定在185±0.5℃。所述潜能以百分数(％)的形式用下述公式表示：CS(％)＝100×|L1-L0|/L0。其中L0为周围的环境温度下，承受等于各元纱线的线性密度一半的预应力时，粘合加强线的初始长度，而L1在185℃下该同一加强线的长度。长度L1是在等于120秒±2％的加强线稳定化时间结束时在185℃的温度下测定的。CS大小的标准偏差为±0.15％。
上述潜能是在制造或者使用所述加强线时，对其进行的一系列操作直接产生的结果。
根据本发明所述的混合线在掺入轮胎中前，优选其高温收缩潜能大于0.5％，更优选大于1％。
根据本发明所述的轮胎在硫化之后，从加箍胎冠帘布层中将混合线的几个部分抽出，并且立即测定它们高温收缩潜能(即，抽出混合线与将这些线放入TESTRITE加热炉的时间间隔小于60秒)。测量的这些数据值证明：无论它们在轮胎中的轴向位置如何，混合线的收缩潜能值远远小于或者等于将它们引入所述轮胎前其收缩潜能的值。
根据本发明一个实施例所述，像第EP242840A号或者第EP822047A号专利说明书中描述的那样，利用刚性芯内腔的形状可以方便地将本发明的轮胎装在刚性芯上。将轮胎的所有部分按照最后结构所需的顺序安装在上述芯上，所有的部分都直接安装在最后的位置处，在组装操作的任何时候，部件都未经受变形。这些部件在所述芯上发生固化，当硫化阶段完成后才移走芯。
该制造方法具有以下优点：即其大大减小，或甚至消除了施加在线上的预应力，特别是在传统的成形阶段过程中，朝向0度方向的混合线产生的预应力。
为了使加强线保持在铺设时使其产生的变形，非充气轮胎也可以在芯上局部地冷却。
根据本发明另外一个实施例所述，只要在铺设沿圆周方向定向的混合线前，使轮胎坯件成形，则同样还可以如第WO97/47463A号或第EP718090A号专利说明书中描述的那样，在鼓状物上制造所述轮胎。
根据本发明另外一个实施例所述，还可以将混合线铺设成具有如下特点几何形状的样式，即其几何形状可以与其在固化处理模具中的形状相同。然后利用本领域的技术人员已知的转移技术，给胎冠部分组装轮胎的铺助坯件.仍然采用已知的方法，通过在轮胎内配置膜对该轮胎进行装配和加压。
该实施例还确保混合线不会由于在硫化压制机中成形而产生预应力。
通过所有这些实施例都可以获取沿圆周方向的混合线。这些混合线以螺旋形式盘绕，其在整个胎冠宽度上的铺设直径与硫化后轮胎内这些线的最后直径相差不到0.5％。
根据本发明实施例中一个样例所述用来安装在重型车辆上的装配组件，其包括轮辋，安装在所述轮辋上的轮胎和安装在所述轮胎的轮辋上的支撑膜。如果所述轮胎内的压力下降，则该膜适宜于支撑轮胎。从而使得所述装配组件在其内部空间包括两个彼此不透气的腔室，所述膜将这两个腔室彼此分隔开，在膜的胎冠内至少有一个胎冠加强帘布层和加箍胎冠帘布层来加固该膜。该加箍胎冠帘布层包括沿所述装配组件圆周方向定向的多根线。
该装配组件按照如下的方式构成：即所述加箍胎冠帘布层由本发明前面所述的复合纤维构成。
该膜内侧的腔室做充气之用，以使该腔室内的压力大于轮胎另外一个腔室内的压力。在常规的使用状况下，该膜在胎冠处的滚动半径小于在建议压力使用的轮胎的负载半径。
万一轮胎被刺破，则膜内侧的腔室和轮胎的腔室之间的压差一超过给定的值，膜的加箍胎冠帘布层就断裂，导致膜在轮胎下起作用，从而使装配组件以降级的模式在容许的状况下继续行驶。对该装配组件的的通用操作说明可以参见第WO98/23457号专利说明书。
在阅读下面对本发明实施例的几个样例的说明的过程中，会更好地理解本发明的前述特征和其它特征。这些样例是为了说明本发明，而不是对其进行限制。下面的说明参照了多个附图，其中
附图1为曲线图，其示出根据本发明所述的加箍混合线的受力/拉伸特性，
附图2为轮胎的轴向半剖图，该轮胎包括按照本发明一个实施例所述的方式布置的加箍胎冠帘布层，
附图3为轮胎的轴向半剖图，该轮胎包括按照本发明另外一个实施例所述的方式布置的加箍胎冠帘布层，
附图4为轮胎的轴向半剖图，该轮胎包括按照本发明另外一个实施例所述的方式布置的加箍胎冠帘布层，
附图5为轮胎的轴向半剖图，该轮胎包括按照本发明另外一个实施例所述的方式布置的加箍胎冠帘布层，
附图6和7分别概略地示出当所述轮胎在承受负荷压力处于正常行驶状况时，穿过装配组件的相对的子午线部分。该装配组件包括轮辋、轮胎和安全膜，和
附图8和9依照附图6和7的样式，分别概略地示出在降级模式行驶时的同一装配组件的子午线部分。
本发明所述的缠绕混合线实施例的样例
根据本发明所述的缠绕混合线以在相对的方向上以相同的加捻间距采用独立的方式制造：
——一方面，一根线自身加捻用来构成混合线芯(通常本领域的普通技术人员将之称为“合股线”(folded yarn))，该线以线性密度等于94特(tex)的聚酰胺6，6构成的精纺纱为基材；和
——另一方面，以绞合在一起的两根精纺纱为基材的一根线(通常本领域的普通技术人员将之称为“绞合线”)，该线由线性密度都等于167tex的(芳族聚酰胺)构成，该线用于构成所述混合线的包覆层。
更具体地，线芯绞合线沿S方向200圈/米(S200)的间距加捻。包覆线在Z方向上以相同的间距(Z200)加捻在一起。
然后借助体积并捻设备(volumetric cabling device)和环形支架，将包覆线以螺旋线的形式缠绕在芯线上，这产生了附加的间距为115圈/米的捻转，该附加的捻转以线芯的加捻方向(S)的施加的，从而使得包覆线内的芯线在S方向上的加捻间距为315圈/米，包覆线在Z方向上的加捻间距为85圈/米。
使用0.25的处理张力然后将得到的包覆混合线上胶。
附图1示出：本发明所述的具有上胶的包覆混合线的受力/拉伸曲线(即图1中的附图标记1)与：
——绞合型线的曲线2进行比较，曲线2的线由两根
Figure C0380244900172
精纺纱加捻在一起形成(每一根的线性密度为167tex并且以间距为315圈/米加捻)，和
——聚酰胺6，6构成的精纺纱(线性密度为94tex并以300圈/米的间距绕其自身加捻)的曲线3进行比较。
附图1中还示出本发明所述的包覆混合线的曲线1的多条切线。一方面，有拉伸为零时的切线(切线Ti)，另一方面，有相应于线断裂拉伸的切线(切线TR)。这些切线在大约相应于线2.5％的拉伸时的转变点处相交。
计算切线Ti和TR的斜率可以得到分别相应于零拉伸和断裂拉伸的初始正切模量和最后正切模量。从而可以推导出最后正切模量与初始正切模量的比值。
这里得到切线TR约为1.01daN处的斜率，切线TI约为0.078daN处的斜率，因此，根据本发明所述包覆混合线最后正切模量与初始正切模量的比值为12.95。
在变形小和变形大时正切模量的显著差别使得根据本发明所述的包覆混合线的受力/拉伸曲线与切线Ti和TR的轨迹非常接近。
应当注意：在以例如小于120km/h的速度行驶、内部变形减小的情形中，包覆混合线的拉伸模量大体上等于其包含的线芯的拉伸模量(见附图1中特征线1和3在拉伸小时的拟合斜率)，这使得当上述线用做轮胎加箍胎冠帘布层的加强部件时的行驶噪音减小。
还应当注意：在以例如大于120km/h的速度行驶时内部变形较高的情形中，包覆混合线的拉伸模量大体上等于其包含的包覆层的拉伸模量(见附图1中特征线1和2在拉伸大时的拟合斜率)，从而使得这些线增强的胎冠帘布层具有令人满意地环箍功能。
下面的两组试验表明了根据本发明所述的轮胎加箍胎冠帘布层内的多条包覆混合线具有多个优点。
在装配有客车轮胎的车辆上的第一组工作试验，该客车轮胎的胎 冠包括两个相交的胎冠加强帘布层和一加箍胎冠帘布层
这些试验涉及尺寸为235/55-17的轮胎A、B和C。其用来安装在客车型的高速车辆上。每个这些轮胎的胎冠区域都包括两个相交的加强帘布层和一加箍胎冠帘布层。每个加强帘布层都包括非环形的6.23金属线，其间距为1.5mm；加箍胎冠帘布层包括沿轮胎圆周方向定向的多根线。
在轮胎A的情形中，该加箍胎冠帘布层的多根线由聚酰胺6，6(用于“高性能”轮胎的常规加箍方案)。为了获取较佳的速度阻力，通过将一段包有橡胶的线盘绕成螺旋形的技术将该帘布层布置成两个重叠的层。这些线的密度为200线/分米。
在轮胎B的情形中，该加箍胎冠帘布层的多根线由芳族聚酰胺构成。将该帘布层设置成单层，线密度为50线/分米。
在轮胎C的情形中，该加箍胎冠帘布层的多根线由根据本发明所述的多条包覆混合线构成，这些线依照上述实施例的样例(该样例以在聚酰胺6，6芯上的盘绕成螺旋线形状的芳族聚酰胺包覆层为基材)来制造。也将该帘布层布置成单层，线密度为50线/分米。
对这些类型的轮胎A、B和C中的每一种都进行了四次试验。
-“车身嗡嗡声”：这个试验示出当车子在平均级别的高速公路上以恒定的速度行驶时，造成乘客听觉上的不舒适度。车子在标准化的测定区域上以给定的速度行驶，多个麦克风记录了以dB(A)表示的噪音大小。
-“沿路附近”的噪音：这个试验示出当车子在中等级别的快车道型公路(motorway-type road)上以恒定的速度行驶通过时，造成附近的居民听觉上的不舒适度；车子在标准化的测定区域(ISO DIS 10844标准)上以给定的速度行驶，在中间位置处换档并关闭发动机，多个麦克风记录了dB(A)表示的噪音大小。
-“接触”：这个试验示出当车子以恒定的速度跨越探井盖类型的障碍行驶时，乘客振动和听觉上的不舒适度，车子以给定的速度跨过上述探井盖，操作人员评估振动值和听觉值，然后在从-2至+2的数值范围内将其转换为增益(-)或者退化(+)，“对照”轮胎(基准)的接触值为0。
-速度阻力：在给定的负荷和充气压力下，逐渐提高轮胎的速度，直到轮胎报废，通过获取的最大速度和观察轮胎报废的原因来给出该试验的结果。
下面的表1和表2示出获得的结果。
表1
Figure C0380244900191
该表1示出：与在加箍胎冠帘布层内包括聚酰胺6，6的“对照”轮胎A相比，尽管轮胎C的线密度比“对照”轮胎A中采用的密度低，但是加箍胎冠帘布层中采用的多条包覆混合线使得根据本发明所述的轮胎C的速度阻力有所改善，并且其“车身嗡嗡声”和“接触”噪音减小。
应该注意：与“对照”轮胎A的“沿路附近”噪音相比，这些包覆混合线对根据本发明所述的轮胎C的“沿路附近”噪音没有产生不利的影响。
表2
  轮胎   加箍胎冠帘布层   帘布层密度°(线/分米)   沿路附近的噪音   速度阻力
  B   芳族聚酰胺   单层-50   基准   100
  C   包覆混合线   单层-50   -2dB(A)   100
该表2示出：将轮胎B当作“对照”，所述的多条包覆混合线使得根据本发明所述的轮胎C的“沿路附近”噪音显著地减小，并且没有对速度阻力产生不利影响。
在装配有客车轮胎的车辆上的第二组运行试验，该客车轮胎的胎 冠包括两个相交的胎冠加强帘布层、另外两个胎冠加强帘布层和一加 箍胎冠帘布层
这些试验涉及尺寸为235/55-17的轮胎D和E。其用来安装在客车型的高速车辆上。每个这些轮胎的胎冠区域都包括两个相交的加强帘布层、另外两个胎冠加强帘布层，此外还包括一加箍胎冠帘布层。每个加强帘布层都包括非环形的2.23金属线，其间距为0.7mm；每个胎冠加强帘布层都包括非环形的4.23金属线，其间距为1.25mm；加箍胎冠帘布层包括轮胎圆周方向定向的多根线。
在轮胎D的情形中，该加箍胎冠帘布层的多根线由聚酰胺6，6制成(用于“高性能”轮胎的常规加箍方案)。通过将一段包有橡胶的线盘绕成螺旋形的技术将该帘布层布置成两个重叠的层。这些线的密度为200线/分米。
在轮胎E的情形中，该加箍胎冠帘布层的多根线由根据本发明所述的多根包覆混合线构成，这些线依照上述实施例的样例(该样例以在聚酰胺6，6芯上的盘绕成螺旋线形状的芳族聚酰胺包覆层为基材)来制造。将该帘布层布置成单层，其线密度为50线/分米。
对这些轮胎D和E进行了另外一个试验。
-滑移(drift)刚性的确定：在给定的速度、充气压力和负荷下，设定滑移的角度，然后测定最后的移动推力thrust，该结果用滑移推力与滑移角度的比值来表示，通常在滑移角属于±1度之间时进行上述测定。
下面的表3示出获取的滑移刚性的结果、“车身嗡嗡声”(下面缩写为“BH”)和多个“接触”测定值。
表3
Figure C0380244900211
表3示出：与“对照”轮胎D相比，在加箍胎冠帘布层内使用的多根包覆混合线使得根据本发明所述的轮胎E的滑移刚性显著地改善，并且“车体嗡嗡声”和“接触”噪音也减小了。
包括根据本发明的包覆混合线的加箍胎冠帘布层中之结构的样例
附图2示出本发明所述的轮胎P的轴向半剖图，轮胎包括胎冠4，胎冠4通过两个侧壁5和两个胎边(未示出)延伸。
胎冠4包括轮胎胎体帘布层6、两个加强帘布层7和8和加箍胎冠帘布层9。轮胎胎体帘布层6以已知的方式固定在两个胎边内，两个加强帘布层7和8由多根线构成，这些线在每个帘布层内相互平行，并且从一层到下一层交叉，与圆周方向形成约为30度的角，加箍胎冠帘布层9包括根据本发明所述的包覆混合线。
这些包覆混合线缠绕成螺旋状以确保良好地胎冠4环箍，这些线沿轮胎P的圆周方向定向。
轮胎胎体帘布层6为径向型，其与圆周方向大体上成90度的角。
附图3示出轮胎P’的局部半剖图，如前面一样，轮胎P’包括轮胎胎体帘布层6、两个相交的加强帘布层7和8和加箍胎冠帘布层9。加箍胎冠帘布层9沿径向布置在轮胎胎冠帘布层6和两个相交的加强帘布层7和8之间。这种结构布置具有以下优势：即其保护加箍胎冠帘布层9，避免其可能由于胎边穿刺而损坏。
附图4示出轮胎P”的局部半剖图，如前面一样，轮胎P”包括轮胎胎体帘布层6、两个相交的加强帘布层7和8和加箍胎冠帘布层9。加箍胎冠帘布层9布置在两个相交的加强帘布层7和8之间。
附图5示出轮胎P”’的局部半剖图，如前面一样，轮胎P”’包括轮胎胎体帘布层6、两个相交的加强帘布层7和8和加箍胎冠帘布层9。加箍胎冠帘布层9沿径向布置在轮胎胎体的帘布层6内。
应当注意：根据本发明所述的包覆混合线使其中的加箍胎冠帘布层9包含这些线的轮胎P’、P”和P”’都具有前面所述的优点，即在低速时可以降低行驶噪音，并且在高速行驶时具有令人满意的环箍作用。
根据本发明所述的用来装配在重型车辆上的装配组件实施例的样 例
附图6和7示出根据本发明所述的装配组件E，其用于重型车辆，包括轮胎P、安装轮辋J和支撑膜M。
一般轮胎P包括两个侧壁20，其径向地连接至胎面外侧，其通过两个胎边22沿径向延伸到内侧，每个胎边至少由一个胎边钢丝23来加强，环绕胎边钢丝23固定有一径向轮胎胎体加强件24以形成多个向上的翻转。轮胎胎体加强件24顶上在胎冠内沿径向覆盖有胎冠加强件26，胎冠加强件26由至少两层金属丝或者线构成，这些丝或者线在每个层内相互平行，并且从一层到下一层交叉，与轮胎P的圆周方向可以形成5度至45度之间的角。
轮胎P是无内胎的，其包括一内层，该内层包括多种充气气体不能透过的橡胶成分。轮胎P和轮辋J的组件构成第一个不透气腔室27。
充气支撑膜M在第一腔室27内形成第二密封腔室15。该膜M是封闭的，其包括多个侧壁11并且在其自身的胎冠内由胎冠加强件12加强。胎冠加强件12易于膨胀，其与环箍加强件13相连，环箍加强件13，可以由例如沿圆周方向定向的线形成的加箍胎冠帘布层130构成。
根据本发明，加箍胎冠帘布层130的这些圆周方向的线为根据本发明所述的包覆混合线，例如其可以由在聚酰胺6，6芯上的盘绕成螺旋形状的芳族聚酰胺包覆层构成。
这些包覆混合线使帘布层130具有令人满意地膜M的环箍功效。一方面，其克服由离心力产生的多个力，另一方面，其克服由压差p0-p1产生的多个力，p0为支撑膜M腔室15内的充气压力，例如其可以等于9.5×105Pa，p1为轮胎P腔室27内的压力，例如其可以等于9.0×105Pa。这些充气值是选择的样例在冷态下的额定值。
在装配组件正常的行驶条件下，即在推荐的上述轮胎P的负荷、压力和速度条件下，上述环箍功效使得膜M可以保持半径RM。半径RM几乎恒定不变，并小于轮胎P的负载半径RE(附图7表示装配组件E在正常行驶条件下的负载部分)。
通过用一薄层橡胶14覆盖环箍加强件13来完成膜M。
当轮胎P的内部压力缓慢地或者突然地降低时，无论造成该压力损失(p1下降)的原因是什么，压差p0-p1都增大，直到出现如下情形：即帘布层130的线断开，从而使支撑膜M可以膨胀，直至该膜完全充满轮胎P的腔室27(见附图8和9)。
因为体积的增大促使膜M的初始内部压力p0减小，装配组件E在较低的压力p2下工作，这导致形成降级模式行驶期间的负载半径R’E，该半径小于正常行驶期间的负载半径RE(见附图9)。但是，半径R’E使车子可以以中等速度行驶，而不会使轮胎P恶化并且也无需人干预直至下一个维修区。然后在该维修区，为了获取与RE非常接近的半径并且在几乎正常的状况下行驶，可以提供所需的额外压力。

Claims (26)

1.一种混合线，该混合线包括初始拉伸模量小于900cN/tex的织物直芯和初始拉伸模量大于1300cN/tex的单个织物包覆层，该织物包覆层以螺旋线的形式缠绕在所述织物直芯上，其中所述混合线具有；
-具有一转变点的受力/拉伸曲线，该点与1％至7％之间的拉伸相对应，所述线的拉伸模量大体上等于在该转变点下方的所述织物直芯的初始模量，在所述转变点之后，该拉伸模量大体上等于所述织物包覆层的初始模量；
-该混合线的最后正切模量和初始正切模量的比值大于10。
2.根据权利要求1所述的一种混合线，其特征在于：所述的最后正切模量和初始正切模量的比值大于12。
3.根据权利要求1所述的一种混合线，其特征在于：所述织物直芯的断裂拉伸大于10％。
4.根据权利要求1所述的一种混合线，其特征在于：所述转变点与2％至4％之间的拉伸相对应。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的一种混合线，其特征在于：所述直芯和包覆层都由单线或者多根加捻在一起的线构成，所述线或者由以大量原丝为基材的精纺纱构成，或者由单丝线构成。
6.根据权利要求5所述的一种混合线，其特征在于：所述直芯由单一精纺纱构成，所述包覆层由一根或者更多精纺纱加捻在一起构成。
7.根据权利要求5所述的一种混合线，其特征在于：所述直芯由多根精纺纱加捻在一起构成，所述包覆层由一根或者多根加捻在一起的精纺纱构成。
8.根据权利要求5所述的一种混合线，其特征在于：所述直芯由单丝线构成，所述包覆层由一根或者多根加捻在一起的精纺纱构成。
9.根据权利要求5所述的一种混合线，其特征在于：所述直芯由单根精纺纱或者多根加捻在一起的精纺纱构成，所述包覆层由单丝线构成。
10.根据权利要求5所述的一种混合线，其特征在于：所述直芯和包覆层都由单丝线构成。
11.根据权利要求1所述的一种混合线，其特征在于：所述织物直芯是由选自脂族聚酰胺、脂族聚酯或人造丝的聚合体构成。
12.根据权利要求1所述的一种混合线，其特征在于：所述织物包覆层是由选自芳族聚酰胺、芳族聚酯、纤维素或液晶物质的纤维素衍生物的聚合体构成。
13.根据权利要求1所述的一种混合线，其特征在于：所述织物直芯和织物包覆层是加捻的精纺纱。
14.根据权利要求13所述的一种混合线，其特征在于：所述织物直芯和织物包覆层是在相对的方向上加捻的精纺纱。
15.根据权利要求1所述的一种混合线，其特征在于：所述织物直芯是由脂族聚酰胺构成，而所述织物包覆层是由芳族聚酸胺构成。
16.一种获取权利要求1至15中任一项所述混合线的方法，其特征在于：该方法主要包括：将所述包覆层以螺旋形式缠绕在所述直芯上，使得线内的芯的加捻间距大于包覆层的加捻间距。
17.一种用在轮胎(P，P，’P，”P，”’)中的复合纤维，其特征在于：其包括以至少一种二烯烃人造橡胶为基材的橡胶成分，该橡胶成分由根据权利要求1至12中任一项所述的混合线加强。
18.根据权利要求17所述的复合纤维，其特征在于：所述橡胶成分以至少一种二烯烃人造橡胶为基材，由共扼二烯烃形成的多种组分的摩尔比大于15％。
19.根据权利要求18所述的复合纤维，其特征在于：所述橡胶成分以至少一种属于以下一组物质的二烯烃人造橡胶为基材，该组物质包括聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯/苯乙烯的共聚物、异戊二烯/丁二烯的共聚物、异戊二烯/苯乙烯的共聚物和丁二烯/苯乙烯/异戊二烯的共聚物。
20.一种轮胎(P，P，’P，”P，”’)，其包括胎冠(4)，该胎冠通过两个侧壁(5)和两个胎边伸展，所述轮胎包括固定在所述胎边内的轮胎胎体帘布层(6)，所述胎冠(4)包括：
-至少一个胎冠加强帘布层(7，8)，该帘布层包括多根平行的线，这些线与圆周方向成α角，α角在10度至45度之间，和
-至少一个加箍胎冠帘布层(9)，其包括多根沿圆周方向定向的线，这些线缠绕成螺旋状，
其特征在于：所述加箍胎冠帘布层(9)由权利要求17至19中任一项所述的复合纤维构成。
21.根据权利要求20所述的一种轮胎(P)，其特征在于：所述加箍胎冠帘布层(9)沿径向布置在所述至少一个胎冠加强帘布层(7，8)的外侧。
22.根据权利要求20所述的一种轮胎(P”’)，其特征在于：所述加箍胎冠帘布层(9)沿径向布置在所述轮胎胎体帘布层(6)的内侧。
23.根据权利要求20所述的一种轮胎(P”)，其中：所述胎冠(4)包括至少两个重叠的胎冠加强帘布层(7，8)，每个胎冠加强帘布层都包括多根平行的线，这些线从一个帘布层(7，8)到另外一个帘布层是交叉的，并与所述圆周方向形成10至45度的夹角(α，β)，其特征在于：将所述加箍胎冠帘布层(9)布置在所述胎冠加强帘布层(7，8)之间。
24.根据权利要求20所述的一种轮胎(P’)，其中：所述胎冠(4)包括至少两个重叠的胎冠加强帘布层(7，8)，每个胎冠加强帘布层都包括多根平行的线，这些线从一个帘布层(7，8)到另外一个帘布层是交叉的，与所述圆周方向形成10至45度的夹角(α，β)，其特征在于：将所述加箍胎冠帘布层(9)布置在所述轮胎胎体加强件(6)和位于沿径向距内侧最远的胎冠加强帘布层(7)之间。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的一种轮胎(P，P，’P，”P，”’)，其特征在于：在轮胎的整个宽度范围上，所述加箍胎冠帘布层(9)的混合线在所述轮胎(P，P，’P，”P，”’)硫化的新状态下，具有高温收缩的潜能(CS)，该收缩潜能小于或者等于已经粘合的同样的这些线在掺入所述加箍胎冠帘布层(9)内之前的收缩潜能。
26.一种安装在重型车辆上的装配组件(E)，所述装配组件(E)包括轮辋(J)、安装在所述轮辋(J)上的轮胎(P)和支撑膜(M)，该支撑膜(M)安装在所述轮胎(P)内的所述轮辋(J)上，在所述轮胎内的压力下降的情况下，则该支持膜用来支持所述轮胎(P)，从而使得所述装配组件(E)在其内部空间包括两个彼此气密的腔室(15，27)，所述膜(M)将这两个腔室彼此分开，该膜在其胎冠内由至少一个胎冠加强帘布层(12)和加箍胎冠帘布层(130)加强，加箍胎冠帘布层(130)包括朝向所述装配组件(E)圆周方向的多根线，其特征在于：所述加箍胎冠帘布层(130)由权利要求17至19其中一项所述的复合纤维构成。
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