CN108472994A - 具有不同尼龙6,6构造的新型冠带层条 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由交替的具有不同构造的尼龙帘线制成的新型轮胎帘布或帘条。在充气子午线轮胎中的带束层组合件上用作零度螺旋地缠绕的冠带层时，这种新型帘布或帘条提高了高速耐久性和耐胎面分离性。

Description

具有不同尼龙6,6构造的新型冠带层条
发明领域
本发明涉及一种由交替的具有不同构造的尼龙帘线制成的新型轮胎帘布或帘条。在充气子午线轮胎中的带束层组合件上用作零度螺旋地缠绕的冠带层时，这种新型帘布或帘条提高了高速耐久性和耐胎面分离性。
发明背景
在高速条件下，轮胎的外径由于通过重质钢帘线带束层组合件和胎面产生的离心力而增加。这种直径增加或轮胎扩大增加了带束层边缘帘线的缩放运动，导致裂纹萌生、裂纹扩展和最终的带束层边缘分离。
另一方面，在高速条件下在带束层边缘的温度升高可能导致纺织品型冠带层条的局部粘附性变劣并导致局部冠带层-胎面分离，这可能随后在短时间内由于不均匀应力分布导致带束层边缘分离。
圆周地缠绕在带束层组合件上的冠带层通过对由斜交钢帘线层(cross plysteel cord layer)制成的重质带束层组合件施加压缩力(约束力)，来防止在高速条件下过度的轮胎扩大。为了增强约束力，通常使用高帘线密度(cord count)(epdm)的冠带层条(例如，尼龙, 1400x2, 110epdm或尼龙1400x1, 140epdm等)。
目前，最广泛使用的冠带层材料是多股尼龙6,6层或单层混合帘线(例如芳族聚酰胺/尼龙混合帘线)，其与轮胎的赤道面成0至5度螺旋地缠绕在带束层组合件上。
尼龙帘线在弯曲和轴向压缩下具有优异的抗疲劳性，和在轮胎构建期间确保易于加工的双弹性拉伸特性。此外，在高速条件下随着使用温度的提高而产生的收缩力改进了耐带束层边缘分离性和高速耐久性。
众所周知，具有双弹性拉伸行为的包括高模量纱线和低模量纱线的混合帘线也用作高速轮胎中的冠带层。混合帘线的低模量组分确保带束层组合件容易提升，由于其高可拉伸性而不形成过紧的帘线，高模量组分在使用条件下变得有效。通过使用混合帘线作为冠带层，可以减小冠带层的总厚度和橡胶含量，且混合帘线的高模量组分改进约束力和高速耐久性。
美国专利第4,284,117号描述了一种尼龙冠带层，其由单根纱线而不是帘线形成。与具有优异柔韧性和散热特性的常规冠带层相比，该冠带层更薄。
美国专利第5,115,853号公开了一种子午线轮胎，其具有自带束层增强结构向外径向布置的冠带层结构。该冠带层结构包括具有不大于280tpm的帘线捻度的420x2的并排尼龙帘线。
美国专利第2006/0237113号描述了由交替布置的至少一个第一细长元件制成的零度带束增强层，该细长元件是包括加捻在一起的至少一根高弹性模量长丝和至少一根低弹性模量长丝的混合帘线。至少一个第二细长元件的弹性模量低于至少第一细长元件的弹性模量。
美国专利第6,799,618号描述了一种径向向外叠置到带束层组件上的织物型冠带层结构，用由包括尼龙和芳族聚酰胺的材料制成的帘线来增强。在帘线的初始伸长下，主要负荷承载纱线是尼龙纱线，并且在可观的伸长之后，主要负荷承载纱线是芳族聚酰胺纱线。
发明概述
本发明涉及一种新型轮胎帘布或帘条，其包含交替的具有不同构造的尼龙6,6帘线，即具有双股或三股构造的第一帘线和作为单股加捻纱线的第二帘线。这种帘布条结合了双股或三股帘线的高冲击能量吸收性能和单股加捻尼龙6,6纱线的较高初始模量。
当在充气子午线轮胎中的带束层组合件上用作零度螺旋地缠绕的冠带层时，这种新型轮胎帘布或帘条提高了高速耐久性、耐胎面分离性和耐冲击性。
众所周知，尼龙6,6具有优异的耐疲劳性和双弹性拉伸行为，这使得提升过程成为可能而不形成过紧的帘线，并且在高速条件下提供了足够的约束力。但由于尼龙6,6帘线的初始模量低，因此需要使用高epdm(每分米根数)的布或条作为冠带层，以达到对带束层组合件的足够约束力(图1)。
另一方面，在这种布或条中帘线到帘线的距离(铆接区域)太窄，这使得橡胶难以在无焦烧的情况下在帘线之间渗透。此外，由于高剪切应力，在动态条件在具有窄铆接的帘线之间可容易地萌生橡胶裂纹。
根据本发明，在冠带层条中的具有不同构造的尼龙6,6帘线具有不同的模量(或LASE)和不同的热收缩力值。在硫化过程中的提升(膨胀)期间，单股加捻尼龙6,6纱线(高模量、低可拉伸性)比高捻双股或三股帘线(低模量、高可拉伸性帘线)负荷高得多。除了较高的帘线张力之外，在较高负荷下的低捻单股加捻尼龙6,6纱线在硫化温度下产生较高的热收缩力(约束力)。由于较高的帘线负荷和较高的热收缩力，单股加捻尼龙6,6纱线比双股或三股加捻帘线更多地渗透贴胶胶料(skim compound)。
由于单股加捻纱线与双股或三股加捻帘线在贴胶胶料中的渗透差异(H)，单层(mono-ply)冠带条层部分地变成双层(波状)冠带条(图2)
定义：
帘线：通过将两根或更多根合股纱线加捻在一起形成的增强元件
旦尼尔：长度为9000米的纱线的克重
分特：长度为10,000米的纱线的克重
LASE：在负荷-伸长率曲线中在指定负荷下的负荷
7％ LASE：7％伸长率下的负荷
线密度：以g/分特或g/d(旦尼尔)计的每单位长度的重量
约束力：在驾驶期间由冠带层施加于带束层组合件上以防止轮胎扩大的力
总线密度：帘线的合股线的标称线密度的总和
双股帘线：通过将两根合股纱线加捻在一起而制备的帘线
三股帘线：通过将三根合股纱线加捻在一起而制备的帘线
捻度：每米的圈数(t/m或tpm)
捻系数单位：tpm.分特½
经纱：在所有织造布中的纱线或帘线的组，其沿长度方向并平行于织边地延伸，并与纬纱交织。
附图简述
图1是在斜交钢帘线带束层组合件上的常规(现有技术)尼龙冠带层在硫化过程之后的横截面图：
a是斜交钢帘线带束层组合件；
b是带束层组合件上的常规冠带层；
c是胎面。
图2是在斜交钢帘线带束层组合件上的根据本发明的尼龙冠带层在硫化过程之后的横截面图，
a是斜交钢帘线带束层组合件；
b是带束层组合件上的根据本发明的冠带层；
c是胎面。
图3是在斜交钢帘线带束层组合件上的根据本发明的尼龙冠带层帘线和纱线排列的横截面图，(1)在硫化过程之前，(2)在硫化过程之后，
A：具有较高捻系数、较低模量和较高可拉伸性的双股尼龙6,6帘线；
B：具有较低捻系数、较高模量和较低可拉伸性的单股加捻尼龙6,6纱线；
H：在橡胶基质中A和B的渗透差异。
图4显示了硫化过程之后的帘线到帘线的距离(铆接区域，间距)变化，
(1)在硫化过程之前，(2)在硫化过程之后，
S1：在过程膨胀和硫化之前，A和B之间的帘线到帘线的距离；
S2：在过程膨胀和硫化之后，A和B之间的帘线到帘线的距离；
S3：在过程膨胀和硫化之后，A与A之间的帘线到帘线的距离；
S4：在过程膨胀和硫化之后，B和B之间的帘线到帘线的距离。
图5和6与图3和4相似，但是具有较低分特的单股加捻尼龙6,6纱线，
(1)在硫化过程之前，(2)在硫化过程之后。
图7显示了1+2+1的冠带层帘线和纱线排列，
(1)在硫化过程之前，(2)在硫化过程之后，
(1)-在过程膨胀和硫化之前的A+B+B+A+B+B+A+…帘线排列；
(2)-在过程膨胀和硫化之后的A+B+B+A+B+B+A+…帘线排列。
图8显示了2+1+2的冠带层帘线和纱线排列，
(1)-在硫化过程之前，(2)在硫化过程之后，
(1)-在过程膨胀和硫化之前的A+A+B+A+A+B+A+A+…帘线排列；
(2)-在过程膨胀和硫化之后的A+A+B+A+A+B+A+A+…帘线排列。
发明详述
根据本发明，在充气子午线轮胎的带束层组合件上在圆周方向上螺旋地缠绕的冠带层布或冠带层条，具有交替的尼龙6,6帘线和尼龙6,6单股加捻纱线作为经纱；
-改进了高速耐久性，原因是高的平均条模量(strip modulus)，以及由于垂直方向上的纱线移位(形成双层或锯齿形，图3、4、5和6)而增加的帘线到帘线和纱线到纱线的距离(较小的剪切应力)；
-改进了带束层组合件的耐冲击性，原因是高捻且高可拉伸尼龙帘线的较高的能量吸收(上层帘线对冲击更敏感，下层帘线对轮胎扩大更敏感)；以及
-还改进了耐胎面-冠带层分离性，原因是冠带层的波状表面结构。锯齿形表面还增强了冠带层和胎面胶料之间的机械结合。
尼龙6,6帘线具有双股或三股帘线构造。交替布置的纱线是单股加捻纱线。
螺旋地缠绕的冠带层条与圆周中心线(或轮胎的赤道面)的角度为0至5度。
为了获得上述优点，根据下面给出的式(1a)确定的尼龙6,6帘线的捻系数最小为10,000且最大为15,000：
捻系数=帘线捻度(tpm) x (帘线以分特计的总线密度)½ (1a)。
根据下面的(1b)中给出的类似式，单股加捻纱线的捻系数最小为5,000且最大为8,000：
捻系数=纱线的合股捻度(tpm)×(纱线以分特计的线密度) ½(1b)。
根据本发明，单根加捻尼龙6,6纱线的捻系数比相同冠带层条中的帘线的捻系数小至少5,000单位(例如1400x2, 250/250tpm，和1400x1, 180tpm)。
如果捻系数之差小于5,000单位，则不能在轮胎的带束层组合件上形成波状冠带层表面。
根据本发明，帘线的总线密度最小为700分特，最大为5,000分特，单股加捻纱线的线密度最小为350分特，最大为3,000分特。这些线密度极限防止过多的橡胶切割和过高的橡胶厚度。过量的橡胶切割可能导致冠带层帘线和纱线与带束层的钢帘线接触以及磨损导致的断裂。冠部区域中的过高的橡胶厚度导致热量积聚高和滚动阻力增加。
所述单股加捻纱的线密度比帘线的总线密度小最多50％。
根据本发明，在冠带层条中彼此平行的所述帘线和所述纱线的顺序是以如A+B+A+B+A+B+…依此类推的交替形式，其中A为双股或三股尼龙6,6帘线，B为单股加捻尼龙6,6纱线(图3、4、5和6)。这样的冠带层条在硫化过程之后形成均匀的波状表面，其与胎面胶料坚固地结合，在高速条件下改进耐胎面分离性。
根据本发明，在冠带层条中彼此平行的所述帘线和所述纱线的顺序是以如下A+B+B+A+B+B+A+B+B+…依此类推的交替形式，其中A是双股或三股尼龙6,6帘线，B是单股加捻尼龙6,6纱(图7)。
根据本发明，在冠带层条中彼此平行的所述帘线和所述纱线的顺序是以如下A+A+B+A+A+B+A+A+B+…依此类推的交替形式，其中A是双股或三股尼龙6,6帘线，B是单股加捻尼龙6,6纱(图8)。
根据本发明，带中的帘线密度最小为70epdm(每分米根数)。如果帘线密度低于70epdm，则表面波度的有效性不足以与胎面机械结合。
根据本发明，冠带层条的宽度为8至25mm，优选为10至15mm。

Claims (13)

1.一种由平行的交替织造的尼龙6,6帘线和单股加捻尼龙6,6纱线制成的冠带层条，所述冠带层条圆周地缠绕在充气子午线轮胎的带束层组合件上，其特征在于，
- 根据下式确定的所述尼龙6,6帘线的捻系数至少为10,000且最大为15,000：
捻系数=帘线捻度(tpm) x (帘线以分特计的总线密度)½；
- 所述单股加捻尼龙6,6纱线的捻系数比相同冠带层条中的所述尼龙6,6帘线的捻系数小至少5,000单位。
2.根据权利要求1的冠带层条，所述尼龙6,6帘线是双股帘线。
3.根据权利要求1的冠带层条，所述尼龙6,6帘线是三股帘线。
4.根据权利要求1的冠带层条，根据下式确定的所述单股加捻尼龙6,6纱线的捻系数最小为5,000，最大为8,000：
捻系数=纱线的合股捻度(tpm)×(纱线以分特计的线密度)½。
5.根据权利要求1的冠带层条，所述尼龙6,6帘线的线密度最小为700分特，最大为5,000分特。
6.根据权利要求1的冠带层条，所述单股加捻尼龙6,6纱线的线密度最小为350分特，最大为3,000分特。
7.根据权利要求1的冠带层条，所述单股加捻尼龙6,6纱线的线密度不小于所述尼龙6,6帘线的总线密度的50％。
8.根据权利要求1的冠带层条，所述尼龙6,6帘线(A)和所述单股加捻尼龙6,6纱线(B)在所述条中的排列如下：A+B+A+B+A+B依此类推。
9.根据权利要求1的冠带层条，所述尼龙6,6帘线(A)和所述单股加捻尼龙6,6纱线(B)在所述条中的排列如下：A+B+B+A+B+B+A+B+B+A依此类推。
10.根据权利要求1的冠带层条，所述尼龙6,6帘线(A)和所述单层加捻尼龙6,6纱线(B)在所述条中的排列如下：A+A+B+A+A+B+A+A+B依此类推。
11. 根据权利要求1的冠带层条，所述条中的帘线密度最小为70 epdm (每分米根数)。
12.根据权利要求1的冠带层条，所述冠带层条的宽度最小为8mm，最大为25mm。
13.根据权利要求1的冠带层条，所述冠带层条的宽度最小为10mm，最大为15mm。
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