CN1008714B - 再生纤维素纤维制成的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎，胎体至少部分地由一种再生纤维素纤维制成。该纤维至少是由一种长丝组成，该长丝的基本组分是纤维素和/或至少一种代有纤维素酯基的纤维素衍生物，这些酯基中至少一部分是甲酸酯基。

Description

本发明是关于充气轮胎，更具体地说是关于由纤维素纤维制成的充气轮胎的帘布层。

在美国专利3，498，355等文献中，介绍了人们熟知的纤维素纤维人造丝在制备充气轮胎方面的应用。例如，其中阐述了超高模量人造纤维在轮胎帘布层中的应用。

本发明的目的是提供一种充气轮胎，其中至少含有一个帘布层，该帘布层至少是部分地由再生纤维素纤维形成，这种轮胎帘布层能令人意想不到地降低轮胎的滚动阻力。

国际专利申请PCT/CH85/00065（相应于1985年12月9日美国专利申请号822，419，其公布的全部内容列为本文的参考，）叙述了一种用下例方法来获得一种再生纤维素纤维。

制备一种各向异性溶液，其中含有至少一种含纤维素酯基的纤维素衍生物基质，至少部分这些酯基是甲酸酯基，在溶液里纤维素衍生物的浓度或全部纤维素衍生物的浓度，至少相当于10.2%（按重量计），并且在纤维素衍生物中，纤维素的聚合度DP要大于150和小于1500;例如，可用甲酸和正磷酸直接溶解纤维素进行制备这种溶液。

为了获得一种纤维，例如可用称作“干湿法纺丝”（干喷湿）的技术转换所说溶液，例如在美国专利第3，414，645中公开了该技术;

这种纤维的纤维素是用这样一种方法来再生的，使纤维素中的甲酸 酯基取代度DS为零或低于2%。

这种纤维的特征是具有一种高韧性T和起始模量Mi。

申请人已发现使用这种再生纤维素纤维来制造一种轮胎帘布层能令人意外地降低轮胎的滚动阻力。

因此，本发明是关于一种充气轮胎，其至少含有一个帘布层，所述轮胎特征在于上述轮胎帘布层至少一部分是由一种再生纤维素纤维形成，该纤维至少是由一种长丝形成，并且该种长丝含有一种纤维素的基剂和/或至少有一种含有纤维素酯基的纤维素衍生物，至少部分这些酯基是甲酸酯基，该纤维具有下例特性：

（a）纤维素的甲酸酯基取代度DS是零或低于2%，纤维素的聚合度DP是大于150和小于1500;

（b）纤维素的聚合度DP，纤维的韧性T和起始模量Mi具有下列关系，T和Mi用CN/tex表示：

聚合度＜200∶T＞20和Mi＞1800;

200≤聚合度＜300∶T＞30和Mi＞2000;

300≤聚合度＜400∶T＞40和Mi＞2400;

400≤聚合度＜1500∶T＞60和Mi＞2600;

（C）每种长丝都有一种结构形态，即它至少部分地由相互包埋的层面所形成，这些纱层都环绕着长丝的轴，并且每一层中光学定向和结晶定向是沿着长丝的轴作准周期地变化。

籍助于下例非限定性例子和包括这些例子的示意图可极易于理解本发明。该附图是一个具帘布层的充气轮胎的径向切面图，它与本发明可能相同，也可能不相同。

附图显示一个充气轮胎1。该轮胎1有一个胎冠2，二个胎壁3和二个胎唇4，轮胎安装在轮辋5上。胎冠2是由一个加固件6加固的，该加固件有二个叠加层7，8所组成，上述的每层都有加固螺纹线9。每一个 胎唇4都被一个轮辋圈10加固。轮胎1有一个帘布层11，其一个胎唇4一直延伸至另一个，按已知的方法将每一个胎唇4绕着轮辋圈10，上述帘布层是一种径向帘布层。层7是位于层8的下面，即在上述层8和帘布层11之间。

充气轮胎1的特性列举如下：

规格：将这种轮胎装在轮辋5上，并充气至1.9巴的通常使用压力下，各种几何测量得135×13。

加固件6：层7，8的每一层都是由钢绳9形成;每根钢绳9是由4根0.23mm直径的钢丝组成，这些钢丝以节距为10mm拧成一股并以3.5cm的节距缠绕，在每一层中，钢绳9与附图中XX′线表示的平伏面形成一个约20°的角，按已知方式将7，8层相交，即层间的角度是反向的;按层的径切面测出层7，8的宽度分别为约95和85mm，在层7，8中，钢绳9的层节距是1mm。

帘布层11：可以按本发明或不按本发明，将纤维的组合12形成帘布层。在所有列举的情况中，每一种这些组合12是由二股复丝构成的，先将二根长丝预先各自拧合，然后以相同的节距，但不同的方向将二股长丝拧合成一股线的组合12。必须注意到，这二个向反的拧合毋需一定要相同的节距。

再则，在这些情况中，在层11处，绕合股线12的数目是每cm为11.9，这距离是在平伏面XX′中测得，每股股线12都有一个径向的方向。

股线12是按这样的二种规格形式用于制得双重轮胎1，一种是按本发明的12A标出的纤维股线;一种是不按本发明的，12B标出的人造丝纤维股线。

股线12A，12B和构成这些股线的纤维的特性可详见下表1：

表1

特性：    12A    12B

1.长丝

纤度（特）    0.18    0.19

韧性（CN/特）    102    43.7

起始模量（CN/特）    3720    1110

2.未绕合的复丝

长丝数    1000    1000

纤度（特）    180    190

韧性（CN/特）    94    41.7

起始模量（CN/特）    2690    766

3.复丝的预绕合（t/m）    360S    360S

股线的绕合（t/m）    360Z    360Z

表1的注释：

股线12A和股线12B所列出的各种特性都按上述国际申请PCT/CH/85/00065和U.S.申请822，419号中所述的方法测得。

复丝和股线的拧合是按每米转数（t/m）表示，拧合数值后的字母S或Z是纺织工业上通用的表示方法，即指绕合是按各字母方向绕合的。显然，Z字母的绕合与S字母的绕合方向恰好相反。

用于制成股线12A的复丝是按下例方法制成的，即按国际专利申请号PCT/CH85/00065和美国申请号822，419的方法。

由下例基本材料制成的一种混合物：

材料（Ⅰ）：含99.8%（重量）全纤维素的纤维素材料（96%重量的a-纤维素和2.8%重量的半纤维素）;

材料（Ⅱ）：按照上述国际申请PCT/CH85/00065和美国申请822，419的表3中产品1的甲酸。

材料（Ⅲ）：按照上述国际申请PCT/CH85/00065和美国申请822，419的表3中产品2的正磷酸。

按此制备的一个混合物有下列比率

R_Ⅰ＝16.00;R_Ⅱ＝18.79;R_Ⅲ＝64.45;R_er（或R_wr）＝R_e（或R_w）＝0.76，R_Ⅰ，R_Ⅱ，R_Ⅲ，R_er（或R_wr），R_e（或R_w）的意思都已在国际申请PCT/CH85/00065（或美国申请号822，419）中给出。

在装有锚式搅拌器的一个恒温控制的混合器中，真空操作到90分钟时，得到一种具有下例组分的溶液：纤维素衍生物（甲酸纤维素）：19.05%（按重量计）;有机酸（甲酸）：13.79%（按重量计）;无机酸（正磷酸）：64.45%，（按重量计）;水：2.71%（按重量计）。该溶液是各向异性的。

将溶液直接从溶解反应器引入纺丝泵。

通过纺丝泵，溶液挤压通过一个有200小孔的压出板，每个小孔的直径为0.005cm。压出板是位于离纺丝浴0.8cm处，该纺丝浴含有15℃的丙酮。纤维在每分钟54米的传动装置上有一个速度，该速度与一个3.6的自旋纺丝延伸系数相吻合。所获得的卷线在水中洗涤，于是获得一种由200根复丝形成的纤维（细纱）。

然后把这种方法所得到的5股细纱，在入口处汇入到一个再生处，在该处，用含有按重量计1%的氢氧化钠的水溶液连续再生新的复丝15秒。于是，再生的复丝进入一个中性的洗涤室，水洗涤25分钟。最后，复丝用10秒钟时间经过加热至150℃的滚筒，以便在把它卷起时烘干。这样获得一种由1000根长丝所构成的一种再生复丝，由这种长复丝组成纤维。

这种再生纤维的特征在于聚合度相当于410和取代度低于0.5%，DP（聚合度）和DS（取代度）是按照国际专利申请PCT/CH85/00065和美国申请号822，419测得的。这种纤维的形态结构和上述国际专利申请PC/CH85/00065和美国申请号822，419发明的纤维的结构是相同的，因此，这种结构是呈：这种再生纤维的每根长丝至少部分的由彼此相包埋 的纱层构成，这些纱层是环绕长丝轴;在每一纱层中，光学定向和结晶定向是沿着长丝的轴作准周期地变化。纤维和构成纤维的长丝机械特性列于上述表1。

双重轮胎1中的每一种滚动阻力可用下例方法测得：

装于轮辋5的轮胎1充气至通常使用压力，在正常载荷下，由一飞轮驱使其自由转动。测量条件如下：

正常温度：（约20℃）;

滚动的速度：60公里/小时，热稳定作用后

飞轮圆周：8.50m;

轮胎充气气压：1.9巴;

轮胎载荷：2800牛顿

轮胎1的滚动阻力X相等于飞轮与轮胎1滚动接触面的力。

按下列公式计算滚动阻力X：

$\mathrm{X\; =\; F\; \times }\frac{{\mathrm{R\; +\; R}}_C}{R}$

F是轮辋5飞轮轴上测得的力，R为飞轮的半径，R_c为在飞轮上轮胎的挤压半径。

滚动阻力指数I_r由I＝X/Z公式所得，Z是轮胎上的载荷（2800牛顿）。

滚动阻力指数I_r已在下例表2中列出，I_r是按每顿十牛顿（daN/t）来表示。

表2

用于轮胎的股线

12A    12B

滚动阻力指数    I

（daN/t）    13.02    13.33

因此，当同尼龙帘布层相比时，能出乎意料地看到，使用股线12A制成的本发明帘布层会导至减小滚动阻力，从而降低了所需的滚动能量，也降低了轮胎1的热量，达到延长使用寿命。

叙于国际专利申请PCT/CH85/00065和美国申请号822，419，发明中的再生纤维的各种特性也可用于本申请的发明。

例如，纤维可具备下例特性：

声音的模量Ms具有这样的关系，即Ms＞3000CN/tex，

更具体地说，用于制造股线12A纤维的声音模量M为3610CN/tex。

定向指数I.O.符合下例关系：

I.O.＞95.5%

更具体地说，用于生产股线12A的定向指数I.O.是97.4%。

纤维除了在成形时所产生的拉伸之外未经任何拉伸。

纤维素所含的聚合度至少是相当于200和最高是相当于1200。

当然，本发明并不限于上述的实施方法，例如本发明的充气轮胎也可以具有多层帘布层。

Claims (6)

1、一种充气轮胎，含有至少一层帘布层，所述帘布层至少部分地由再生纤维素纤维形成，所述纤维至少由具有至少一种纤维素衍生物基质的一种长丝形成，其特征在于该纤维素衍生物含有纤维素酯基，至少这些酯基的一部分是甲酸酯基，所述纤维有下列特性：

(a)纤维素的甲酸酯基取代度DS是小于2%和纤维素的聚合度DP是大于150和小于1500；

(b)纤维素的聚合度DP，韧性T和纤维的起始摸量Mi具有下列关系，T和Mi用CN/tex表示：

DP＜200∶T＞20 和Mi＞1800；

200≤DP＜300∶T＞30 和Mi＞2000；

300≤DP＜400∶T＞40 和Mi＞2400；

400≤DP＜1500∶T＞60和Mi＞2600；

(c)每种长丝都有这种结构形态，即它至少部分地由相互包埋的层面所形成，这些纱层都环绕着长丝的轴，并且每一层中的光学定向和结晶定向是沿着长丝的轴作准周期地变化。

2、按权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于纤维的声音模量Ms具有Ms＞3000CN/tex的关系。

3、按权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于纤维的定向指数I.O.具有I.O.＞95.5%的关系。

4、按权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于该纤维除了在成形时所产生的拉伸之外未经过拉伸。

5、按权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于在纤维中，构成纤维的纤维素的聚合度至少等于200和最高为1200。

6、按权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于帘布层是一种径向的网层。

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