CN101423993A - 高延展性抗刺穿隔层 - Google Patents

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Abstract

高延展性抗刺穿隔层：涉及一种轮胎，该轮胎包括胎体、胎冠部分、胎肩、侧壁、胎圈区域、两个胎圈以及至少一条帘线，所述胎圈在所述胎圈区域内，所述帘线是包括以下各项的组中的至少两项：芳纶纤维、聚酰胺纤维、液晶聚芳酯、碳纤维、玻璃纤维和金属纤维。

Description

高延展性抗刺穿隔层
技术领域
本发明涉及关于轮胎构造的方法和装置的技术领域，更具体地，涉及关于轮胎的高延展性抗刺穿隔层的方法和装置。
背景技术
在本技术领域中设法为轮胎提供对道路碎片产生的损伤的抵抗性是已知的。这可用很多不同方法来实现。
现有的轮胎侧壁加固结构为轮胎提供低水平的抗刺穿性。现在已经逐渐发展成需要显著地改进轮胎的抗刺穿性，而且需要提供总体的爬坡能力，同时使明显的结构损伤减到最小。
发明内容
根据本发明的一个实施例，用于相关车辆轮胎的单向纤维织物包含芳纶/聚酰胺6，6合并帘线(merge cord)，其中所述织物相对于相关轮胎中的帘布贴合角度成一角度(the fabric is at an angle to a ply anglein the associated tire)。
根据本发明的另一个实施例，轮胎包括胎体、胎冠部分、胎肩、侧壁、胎圈区域、两个胎圈、以及至少一条帘线，所述胎圈在所述胎圈区域内，所述帘线是包括以下各项的组中的至少两项：芳纶纤维、聚酰胺纤维、液晶聚芳酯、碳纤维、玻璃纤维和金属纤维。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线选自：合并帘线、混合帘线和插芯(core insertion)帘线。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线选自：单向帘线、双向帘线、多向帘线、薄膜帘线、机织(weave)帘线和针织(knit)帘线。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线是合并帘线。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线是芳纶(aramid)纤维和聚酰胺纤维。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线是插芯帘线。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线具有每英寸经纱数(epi)为大约5至大约40、捻系数约为0至10的帘线密度，以及大约440分特(dtex)至大约10000分特的帘线质量。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线相对于帘布贴合角度成一角度，其中所述帘线处在大约135°和大约45°之间的角度。
根据本发明的另一个实施例，所述轮胎选自：斜交轮胎、子午线轮胎、OTR(工程机械或越野)轮胎、航空轮胎、赛车轮胎、农用轮胎、ATV(全地形车辆)轮胎、MT(中型卡车)轮胎、LT(轻型卡车)轮胎和客车轮胎。
根据本发明的另一个实施例，所述帘线相对于帘布贴合角度成一角度，其中所述帘线处在大约55°和大约45°之间的角度。
根据本发明的另一个实施例，轮胎包括胎体、胎冠部分、胎肩、侧壁、胎圈区域、两个胎圈、以及至少一条帘线，所述胎圈在所述胎圈区域内，所述帘线包括芳纶纤维和聚酰胺纤维，其中所述帘线选自：合并帘线、混合帘线和插芯帘线，所述帘线相对于帘布贴合角度成一角度，所述帘线处在大约135°和大约45°之间的角度。
本发明的一个优点在于改进了轮胎的侧壁抗刺穿性。
本发明的另一个优点在于改进了总体爬坡能力而同时使明显的结构损伤减到最小。
在阅读和理解以下详细说明后，本发明的其它好处和优点对于本发明所涉及的本领域技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
本发明在某些部分和这些部分的排布方面采用实物形态，本发明的实施例将在本说明书中进行详细描述并图示于附图中，附图形成说明书的一部分，其中：
图1是轮胎的剖视图；
图2是示出在本发明的侧壁冲击方面的改进的图表；
图3是示出在35psi(磅每平方英寸)时发生的穿刺的高度的另一图表；
图4是示出在15psi时发生穿刺的高度的另一图表；
图5是示出在35psi和15psi时的平均穿刺高度的另一图表；
图6是合并帘线的透视图；以及
图7是插芯帘线的透视图。
具体实施方式
以下术语可用于本文提供的说明中，并且一般应当赋予以下含义，除非由本文陈述的其它说明所否认或详细阐明。
本文使用的“轴向的”和“轴向地”指的是与轮胎的旋转轴线平行的线或方向。
“胎圈”的意思是包括环形拉伸构件的轮胎的部分，该环形拉伸构件被帘线卷绕并且与其它补充元件(例如、钢丝圈包布、切片机(chipper)、三角胶芯(apex)、护趾胶(toe guard)和胎圈包布)或不与其它补充元件一起成形，从而匹配设计轮圈。
“带”指的是至少部分地由一种或多种柔性材料形成条带。
“带结构”的意思是平行帘线的至少两个环形叠层或辅层，所述帘线是机织或非机织的、位于胎面下方且不锚定于胎圈，而且使帘线相对于轮胎的赤道面是倾斜的。所述带结构也可包括以相对较低角度倾斜的平行帘线层，这些层用作限制层。
“斜交轮胎”(交叉帘布层)的意思是如下所述的轮胎，即：在该轮胎中，胎体帘布层中的加固帘线相对于轮胎的赤道面以大约25°-65°的角度从胎圈到胎圈来对角地延伸穿过所述轮胎。如果存在多个层，那么帘线在交替层中以相反角度延伸。
“胎体”的意思是除了带结构、胎面、底胎面和各层上的胎侧胶以外的轮胎结构，但是包括胎圈。
“帘线”的意思是加固线股之一，轮胎的层由所述帘线组成。
“帘线角”的意思是在轮胎的平面图中的左侧或右侧、由帘线相对于赤道面形成的锐角。所述“帘线角”在硫化但未充气的轮胎中测得。
“dtex”的意思是分特(decitex)，即：每1000米的重量为1克。
“EPI”的意思是每英寸经纱数。
“赤道面(EP)”的意思是垂直于轮胎的旋转轴线并且经过轮胎胎面中心的平面。
“织物”的意思是延伸帘线的网络，所述帘线可以是加捻的，而且还可以由高模量材料制成的多条细丝(也可以是加捻的)组成。
“纤维”是天然或人造的物质的单元，其形成细丝的基本元素。其特征在于，其长度是其直径或宽度的至少100倍。
“浮体(floater)”定义为不卷绕胎圈的层部件。
“合并”指的是两条或多条相异的纤维束的物理组合。
“层(ply)”的意思对于轮胎来说是涂敷橡胶层的平行帘线的连续层，对于纱线或帘线来说是合股纱，如本文使用的，其意思根据上下文而定。
“径向”和“径向地”的意思是径向地朝向或背向轮胎的旋转轴线的方向。
“子午线轮胎”的意思是束带式充气轮胎或圆周受限的充气轮胎，其中，从胎圈延伸到胎圈的帘线相对于轮胎的赤道面以65°和90°之间的帘线角来设置。
“侧壁”的意思是胎面和胎圈之间的轮胎的部分。
“胎面”的意思是模制的橡胶部件，当连接到外胎时，该橡胶部件包括轮胎被正常充气时且在正常负载下该轮胎与道路接触的部分。
“捻(twisted)”的意思是在纱线的每单位长度上围绕轴线的圈数，每英寸捻数(turns per inch)是TPI。
“捻系数”是帮助判定用于相同材料的不同计数的每单位长度的捻度的单位。这是材料中的纤维的螺旋排列的倾斜角。
“纱线”以下列形式出现：1)许多加捻在一起的纤维；2)许多排布在一起而未加捻的细丝；3)许多以某一捻度排布在一起的细丝；4)加捻或不加捻的单条细丝(单丝)；5)加捻或不加捻的窄材料带。
现在参考附图，其中的图示仅为了举例说明本发明的实施例的目的而不是限制本发明，图1示出了胎体10、胎圈12、胎冠14、第一层20、右第二层18、左第二层34、胎肩30、胎圈区域32、翻起端22、胎圈芯24和带28。图6和7示出了合并帘线16和插芯帘线36。
继续参考图1、6和7，本发明使纤维帘线合并为承重层或非承重层，所述层可以或可以不替换现有的层。在一个实施例中，所述帘线是芳纶/聚酰胺6，6合并帘线16。合并帘线16也可称作混合帘线，其中，相隔的叶部(lobe)是不同的材料。因此，在本发明的一个实施例中，合并帘线16使芳纶和聚酰胺6，6相互交替。在本发明的一个实施例中，帘线16相对于帘布贴合角度成45°和55°之间的角度。在本发明的一个实施例中，帘线16是单向纤维织物。在另一个实施例中，所述帘线相对于帘布贴合角度成45°和135°之间的角度。然而，应当理解，所述角度可以在大约0°和大约180°之间。
仍然参考图1、6和7，本发明也可以是插芯帘线36，如图7所示。在本实施例中，插芯帘线36的中心是不同于外部部分的材料。在本发明的一个实施例中，插芯帘线36相对于帘布贴合角度成45°和55°之间的角度。在本发明的一个实施例中，插芯帘线36是单向纤维织物。在另一个实施例中，所述帘线相对于帘布贴合角度成45°和135°之间的角度。然而，应当理解，所述角度可以在大约0°和大约180°之间。虽然在前述两个段落中，本发明已被描述为单向的，但是应当理解，以下构造中的任一种都是适用的：双向、多向、机织、薄膜和针织。在另一个实施例中，本发明也可以是混合帘线，这类似于图7所示的插芯帘线36，除了混合帘线在纤维之间具有空隙以外。
现在参考图2-5，为本发明提供以下试验数据。为图2所示的侧壁冲击试验中测试的轮胎提供以下结构信息：
1.6Z5550-Wrangler MT/R(最大牵引/增强)-K171H，(2)1500/2+(1)1000/2,85°
2.6Z6091-BF 
Figure A200810173970D0008172608QIETU
 Mud Terrain T/A KM
3.三层7Z5021A-＂E＂mold-K171H，(2)2000/2+split 1000/2at45°(本发明的一个实施例)
4.7Z5021D-＂E＂mold-K171H，(2)2000/3+split Merged Cord 28EPI at 45°(本发明的另一个实施例)
5.7Z5021E-＂E＂mold-K171H，(2)1500/2+(1)1000/2 ＠ 85°+split 1000/2 at 45°(本发明的另一个实施例)测试条件如下：轮圈：8.5×17；充气：35psi和15psi；凿刀(Chisel)：1/2＂；夹具重量(FixtureWeight)：126磅；RFP目标(侧壁抗冲击性，级别4)：130％ vs BF
Figure A200810173970D0008172648QIETU
 Mud Terrain T/A KM。试验结果示于图2，在本例中，显示出本发明对侧壁冲击提供了+57％的改进。
现在参考图2和4，以15psi进行试验，从而更好地了解较为接近于越野充气(off-road inflation)时的抗冲击性。与BFG(B.F.
Figure A200810173970D0008172711QIETU
)相对的等级(rank-versus-BFG)百分数基于两个轮胎的平均破裂高度。以这种形式显示出设法测量相对于侧壁抗冲击性的目标的性能。Wrangler MT/R，6Z5550在35psi时的性能具有3.0＂的穿刺高度。15psi的充气应该允许更高的穿刺高度，由于增大的胎体柔性，6Z5550在15psi时等于或略低于上述高度。15psi时的平均穿刺高度是2.75＂。BFGoodrich Mud Terrain T/A KM，6Z6091的性能具有4.0＂的平均穿刺高度。15psi的充气应该允许更高的穿刺高度，由于增大的胎体柔性，6Z6091在15psi时等于或略低于上述高度。15psi时的平均穿刺高度是3.5＂。7Z5021A(本发明的一个实施例)的性能在35psi时具有3.75＂的平均穿刺高度，但是对于94％的等级不满足4.0＂的BFG性能。在15psi时，7Z5021A显示出改进的抗穿刺性。其平均穿刺高度增加到4.5＂，这是优于MT/R的3.0＂以及BFG的3.5＂的改进。在15psi时，7Z5021A相对于BFG的性能是129％。
继续参考图2和4，本发明(7Z5021D)的性能在35psi时甚至比7Z5021A更好，其性能优于MT/R和BFG，具有4.5＂的平均穿刺高度。相对于BFG，其性能等级为113％。在15psi时，本发明显示出抗穿刺性的更大改进。其平均穿刺高度增加到5.5＂，这是超过MT/R的3.0＂以及BFG的3.5＂的显著改进。在15psi时，其相对于BFG的性能是157％。7Z5021E遵循与MT/R和BFG相同的不常用胎面，使得其性能在15psi时比在35psi时稍微降低。7Z5021E在充气时的性能显著优于MT/R在充气时的性能，但是与BFG在充气时等级为100％的性能相同。7Z5021E在35psi时的性能优于7Z5021A，但是在15psi时的性能显著不如7Z5021A。该数据表明，split1000/2 ＠ 45°和split Merged Cord 28 EPI ＠ 45°均应提供改进的优于Wrangler MT/R的侧壁韧性。
继续参考图1-7，本发明可以按很多种形式来设置。举例来说，但是不作为限制，本发明的两种组分可以是
Figure A200810173970D0009172748QIETU
(可从DuPont购得的芳纶)和尼龙(聚酰胺)。在本发明的一些实施例中，考虑以下各项作为本发明的一部分：Kevlar与作为插芯的尼龙芯作为胎体单层；Kevlar和尼龙作为合并帘线单层；Kevlar和PET(聚对苯二甲酸乙二酯)作为合并帘线单层；Kevlar与尼龙芯作为带有Kevlar浮体的插芯单层；Kevlar与尼龙作为带有Kevlar浮体的合并帘线单层；Kevlar和PET(聚对苯二甲酸乙二酯)作为带有Kevlar浮体的合并帘线单层；以及，Kevlar和聚乙烯合并于胎体中。然而，应当理解，可以使用芳纶纤维、聚酰胺纤维、液晶聚芳酯、碳纤维、玻璃纤维和金属纤维的任何组合，只要使用合理的工程判断来选择既可。还应当理解，适用于各种组合的角度在0°和180°之间。
在上文已经描述了各个实施例。对于本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的总体范围的情况下，上述方法和装置可包括改变和改进。本发明旨在包括所有这样的改进和改造，只要所述改进和改造落入所附权利要求或其等同权利要求的范围内。
除了在实施例中指出或另外指出的，在本说明书和权利要求中使用的所有表示成分的数量、反应条件等等的数字在一切情况下都应当理解为被术语“大约”或“近似”所修正。因此，除非相反地指出，在说明书和所附权利要求中陈述的数值参数是可能根据设法通过本发明获得的期望特性而变的近似值。至少，而且不是要限制对权利要求的范围的等同范围的教导的应用，每个数值参数应当至少按照所记录的有效数字的数目并应用一般的舍入方法来解释。
虽然表述本发明的最宽范围的数值范围和数值参数是近似值，但是在具体示例中给出的数值被记录地尽可能地精确。然而，任何数值内在地包含某些误差，这些误差必然由其相应的试验测量中存在的标准偏差所导致。

Claims (10)

1.一种用于相关车辆轮胎的单向纤维织物，所述织物的特征在于：
芳纶/聚酰胺6，6合并帘线，其中所述织物相对于相关轮胎中的帘布贴合角度成一角度。
2.一种轮胎，其特征在于：
胎体；
胎冠部分；
胎肩；
侧壁；
胎圈区域；
两个胎圈，在所述胎圈区域内；以及
至少一条帘线，所述帘线是包括以下各项的组中的至少两项：芳纶纤维、聚酰胺纤维、液晶聚芳酯、碳纤维、玻璃纤维和金属纤维。
3.根据权利要求2所述的轮胎，其特征在于，所述帘线选自：合并帘线、混合帘线和插芯帘线。
4.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述帘线选自：单向帘线、双向帘线、多向帘线、薄膜帘线、机织帘线和针织帘线。
5.根据权利要求2所述的轮胎，其特征在于，所述帘线相对于帘布贴合角度成一角度，其中所述帘线处在大约135°和大约45°之间的角度。
6.根据权利要求2所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎选自：斜交轮胎、子午线轮胎、OTR轮胎、航空轮胎、赛车轮胎、农用轮胎、ATV轮胎、MT轮胎、LT轮胎和客车轮胎。
7.根据权利要求5所述的轮胎，其特征在于，所述帘线相对于帘布贴合角度成一角度，其中所述帘线处在大约55°和大约45°之间的角度。
8.一种轮胎，其特征在于：
胎体；
胎冠部分；
胎肩；
侧壁；
胎圈区域；
两个胎圈，在所述胎圈区域内；以及
至少一条帘线，所述帘线包括芳纶纤维和聚酰胺纤维，其中所述帘线选自：合并帘线、混合帘线和插芯帘线，所述帘线相对于帘布贴合角度成一角度，所述帘线处在大约135°和大约45°之间的角度。
9.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，所述帘线选自：单向帘线、双向帘线、多向帘线、薄膜帘线、机织帘线和针织帘线。
10.根据权利要求9所述的轮胎，其特征在于，所述帘线相对于帘布贴合角度成一角度，其中所述帘线处在大约55°和大约45°之间的角度。
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