CN102899768A - 芳纶-尼龙66的复合帘线以及将其作为加强帘线使用的充气轮胎 - Google Patents

芳纶-尼龙66的复合帘线以及将其作为加强帘线使用的充气轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及将复合帘线作为加强带束层利用的轿车用充气轮胎，更具体地说，涉及将复捻捻数和初捻捻数彼此不同的帘线作为加强带束层使用，从而提高了高速耐久性和操纵稳定性的高性能子午线轮胎。

Description

芳纶-尼龙66的复合帘线以及将其作为加强帘线使用的充气轮胎
技术领域
本发明涉及将以特定的捻数（twist count）进行加强的复合帘线作为加强带束层使用的轿车用充气轮胎，更具体地说，涉及将复捻捻数和初捻捻数彼此不同的帘线作为加强带束层使用，从而提高了高速耐久性和操纵稳定性的高性能子午线轮胎。
背景技术
在轮胎制造业领域中，公开有大量的将芳纶纤维作为轮胎帘线丝使用的技术（参考韩国公开特许公报第2009-0164609号、第2009-0114131号、第2010-0006195号等）。
另外，在轮胎行业领域中，还公开有由芳纶丝和尼龙丝构成的复合帘线的技术（参考韩国公开特许公报第1989-0012812号、第2006-012601号，日本公开特许公报第2009-132324号等）。
在日本公开特许公报第2009-132324号中记载有复合纤维帘线，该复合纤维帘线将两股芳纶丝和一股尼龙46丝以与初捻相反方向进行复捻，将复合纤维帘线的复捻系数调节到1700至2700，从而提高高速耐久性和抗平点性（flatspot resistance）。
在轮胎中，带束层分散汽车行驶时来自地面的应力并保持接地形状，是影响行驶性能、磨损及制动性能的重要因素。在这些因素中，加强带束层抑制汽车行驶时钢丝带束层位移，起到保持轮胎性能的作用。
这样的加强带束层所要具备的主要特性可以举出耐热粘结力、收缩力，在常温及高温下模量保持率等。在这些特性中，耐热粘结力是对轮胎的耐久性影响最大的因素，在轮胎中，位于发热最严重的胎面与带束层之间的加强带束层，由于其位置的关系，在行驶途中受到高温老化时，应保持一定程度的粘结力。收缩力通过加强带束层收缩有效预防行驶时因温度上升而导致轮胎膨胀影响耐久性的现象。模量是影响乘车舒适度和操纵稳定性的因素，越是模量大的加强带束层，越减少来自外部的力量引起的钢丝带束层形状变化，从而提高操纵稳定性，但乘车舒适度降低。
在轿车用轮胎中，将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、人造丝及尼龙等作为帘线使用。PET耐热粘结力差，在高温下模量大大降低，所以难以作为加强带束层使用。人造丝几乎没有收缩力，且抗疲劳性差不能支持钢丝带束层，所以无法用于轮胎。最后，目前广泛使用的尼龙的情况，由于尼龙66与尼龙6相比具有耐热粘结力优异且在高温下模量降低率低的优点，所以尼龙66是目前世界上最广泛使用的加强带束层用材料。然而，尼龙由于其基本模量非常低，所以用于高性能子午线轮胎时，由于高速行驶引起轮胎内部温度上升的可能性大，从而对耐久性产生不利影响。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：韩国公开特许公报第2009-0164609号
专利文献2：韩国公开特许公报第2009-0114131号
专利文献3：韩国公开特许公报第2010-0006195号
专利文献4：韩国公开特许公报第1989-0012812号
专利文献5：韩国公开特许公报第2006-012601号
专利文献6：日本公开特许公报第2009-132324号
发明内容
本发明的目的在于，提供一种使用芳纶和尼龙66复合而成的复合帘线，在不改变乘车舒适度的同时增强高速耐久性和操纵稳定性的高性能子午线轮胎。
根据本发明涉及的子午线轮胎，通过利用弹性模量彼此不同的两个初捻和各初捻的捻数之差，可以在不降低乘车舒适度的同时提高高速耐久性和操纵稳定性10%至15%。
更具体地说，制备复合帘线时，对于弹性模量高的帘线，弹性模量低的帘线保持低捻数并捻，从而在低速行驶时呈现出弹性模量相对低的初捻帘线的特性，而另一方面，在高速行驶时呈现出弹性模量高的帘线的特性。由此，低速行驶时适用尼龙这样抗疲劳性能优异的帘线，以保持乘车舒适度不变，而高速行驶时适用芳纶这样耐热性能优异的帘线，以抑制轮胎内部温度上升引起的轮胎膨胀，从而将高速耐久性和操纵稳定性提高到一定水平以上。
进一步详细说明所述本发明如下。
本发明涉及一种利用芳纶和尼龙66并捻而成的复合帘线的轿车用充气轮胎。
尼龙66由于耐热粘结力、收缩力、低温及低负荷下弹性模量优异，所以作为轮胎的加强带束层使用，以保持轮胎的乘车舒适度和操纵稳定性，但其仅在低速及一般经济速度范围之内有效果。随着时代的发展，轿车实现了高性能化，所以对高速行驶的轮胎耐久性的要求也不断增加。出于这些原因，仅用尼龙66不能保证高速行驶时轮胎形状的稳定性。为了保持高温下的弹性模量，将芳纶这样的高弹性模量物质与尼龙66组合使用，从而解决问题。此时，为了发挥芳纶和尼龙66的特性，使各自的初捻捻数分别不同，尼龙66的情况，适用了50TPM至200TPM，而芳纶的情况，适用了200TPM至500TPM，而在复捻中调节为尼龙66的捻数始终低于芳纶的捻数。如果将伸长率相对低的芳纶的复捻捻数调节成比尼龙66的复捻捻数低时，低速行驶时不能体现尼龙的特性。如果芳纶的初捻捻数小于等于200TPM时，轮胎的抗疲劳性能下降，而与此相反，如果芳纶的初捻捻数大于等于500TPM时，由于细丝之间摩擦，导致强度下降，从而降低轮胎的耐久性能。
另外，芳纶复合帘线，伸长率3至5%下的弹性模量与伸长率0.5至1%下的弹性模量的比值，应在大于等于1且小于等于10的范围内。如果弹性模量的比值小于1时，基于尼龙特性在高速行驶时轮胎的形状稳定性差，从而降低轮胎的行驶性能，如果超过10时，由于高弹性模量的芳纶帘线的特性，对轮胎的成型不利，从而存在行驶时乘车舒适度下降的缺点（参考表1、图1）。
对于本发明涉及的充气子午线轮胎的评估，以芳纶-尼龙66的复合帘线加强带束层取代原来子午线轮胎的尼龙66加强带束层而实施，除了变更加强带束层之外，无设计要素的变更。
本发明涉及的高性能子午线轮胎，将芳纶和尼龙66复合而成的复合帘线作为加强带束层使用，从而不改变乘车舒适度的同时增强高速耐久性和操纵稳定性。
附图说明
图1是表示单独的芳纶帘线、芳纶和尼龙66的复合帘线及单独的尼龙66的模量与应变（strain）之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，根据实施例详细说明本发明如下，但是本发明并不限定于实施例。
表1
Figure BDA00001893072200041
性能评价
1）断裂强度和断裂伸长率按照ASTM D885测量。
2）耐热粘结力按照H-TestASTM D4776测量，在100℃下进行24小时老化之后测量粘结力。
在上述表1的结果中，通过基于帘线伸长率的弹性模量可知，本发明涉及的实施例1及实施例2的伸长率0.5%下的弹性模量低于比较例1的弹性模量，而伸长率从0.5%提高到5.0%时，复合帘线的弹性模量与伸长率成正比地增加。复合帘线的情况，对于捻数，复捻捻数大的实施例2在低伸长率下呈现出尼龙66的低弹性模量的特性。
将复合有不同捻数的芳纶纤维的尼龙66复合帘线，按照表2用作加强带束层，而制造了轮胎。
表2
  应用实例1   应用实例2  比较应用实例1
  轮胎规格   215/45ZR17   215/45ZR17  215/45ZR17
  复合帘线   实施例1   实施例2  比较例1
  加强带束层的数量   1   1  1
  加强带束层的形态   全覆盖   全覆盖  全覆盖
  帘线排列密度(线/英寸)   28   28  28
这样制造的轮胎的高速行驶耐久性及操纵稳定性评估和高速行驶之后行驶稳定性评估，按照如下执行，并将其结果用下面的表3表示。
1）高速行驶耐久性评估
根据高速行驶耐久性试验方法ECE-R30进行评估
2）操纵稳定性评估
由能够检测到操纵稳定性变化的专业测试驾驶员驾驶安装有轮胎的车辆，以确认操纵稳定性。在此，初始操纵稳定性是指轮胎安装初始的操纵稳定性，高速行驶后操纵稳定性评估是指，将评估用轮胎以230km/hr的速度行驶30分钟之后轮胎被预热状态下的操纵稳定性。
表3
Figure BDA00001893072200051
Figure BDA00001893072200061
指数标准：100以下（差）＜100＜100以上（优良）
从所述表3的结果可知，使用由复合有不同捻数的芳纶纤维的尼龙66复合帘线进行加强的加强带束层帘线的轮胎的应用实例1及应用实例2，高速行驶耐久性和低速及高速行驶时的操纵稳定性均优异，相反，使用现有的尼龙66帘线作为加强带束层帘线的轮胎，显示出高速行驶耐久性和低速及高速行驶时的操纵稳定性相对差的结果。
如上所述，本发明涉及的由复合有不同捻数的芳纶的尼龙66帘线进行加强的加强带束层，显示出不降低乘车舒适度的同时高速耐久性和操纵稳定性优异的结果。

Claims (4)

1.一种芳纶-尼龙66的复合帘线，其特征在于，
伸长率3至5%下的弹性模量与伸长率0.5至1%下的弹性模量的比值，处在大于等于1且小于等于10的范围内。
2.根据权利要求1所述的芳纶-尼龙66的复合帘线，其特征在于，
初始弹性模量大的芳纶的初捻捻数为200TPM至500TPM，初始弹性模量小的尼龙66的初捻捻数为50TPM至200TPM。
3.根据权利要求2所述的芳纶-尼龙66的复合帘线，其特征在于，
芳纶纤维的初捻捻数与尼龙66的初捻捻数的比值大于1。
4.一种充气子午线轮胎，将权利要求1所述的芳纶-尼龙66的复合帘线作为加强带束层使用。
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