CN112770918A - 复合帘线及使用其的轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种复合帘线(10)，由芳纶纤维构成的2根第1股线(11)、和由尼龙纤维构成的1根第2股线(12)构成。在与长度方向呈直角的截面中，沿着复合帘线(10)的露出面(10s)的帘线外周的长度(L0)、与沿着第2股线(12)的露出面(12S)的帘线外周的长度(L2)之比L2/L0，在0.30～0.40的范围内。

Description

复合帘线及使用其的轮胎
技术领域
本发明涉及提高了与橡胶的粘合性的复合帘线及使用其的轮胎。
背景技术
在下述的专利文献1中，提出了作为束带帘线使用以下复合帘线的充气轮胎：将芳纶纤维构成的多条、例如2条第1绞线、和尼龙纤维构成的1条第2绞线捻合成的复合帘线。
该复合帘线通过芳纶纤维所具有的高弹性特性，可提高轮胎刚性，提高轮胎的操纵稳定性。另外，通过并用尼龙纤维的第2绞线，可以抑制由于芳纶纤维的缺点之压缩疲劳而引起的断裂损伤。
但是，芳纶纤维在其分子结构上还具有与橡胶的粘合性差的缺点。因此，在行驶中，复合帘线具有引起橡胶剥离的倾向，在轮胎的耐久性，特别是高速耐久性方面还有改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015-205479号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题是提供一种既能确保复合帘线的优点，又能提高与橡胶的粘合性，可以更加提高作为轮胎帘线使用时的轮胎的耐久性，特别是高速耐久性能的复合帘线及使用该复合帘线的轮胎。
用以解决问题的手段
本申请的第1发明是一种复合帘线，由芳纶纤维构成的2条第1绞线、和由尼龙纤维构成的1条第2绞线构成，
在与帘线长度方向呈直角的截面中，
沿着所述复合帘线的露出面的帘线外周的长度L0、与沿着所述第2绞线的露出面的帘线外周的长度L2之比L2/L0在0.30～0.40的范围内。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，帘线截面积S0与所述第2绞线的截面积S2之比S2/S0在0.3以下。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，具有由2条所述第1股线捻合而成的中间绞线、和1条所述第2股线捻合的2+1的扭绞结构。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，所述复合帘线的上捻的捻向F20，与所述中间股线的中捻的捻向F21、以及所述第2股线的下捻的捻向F22相反。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，形成所述中间股线的所述第1股线的下捻的捻向F23，与所述中间股线的捻向F21相反。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，当设所述复合帘线的上捻的捻数为N20、设所述中间股线的中捻的捻数为N21、设所述第2股线的下捻的捻数设为N22、设所述第1股线的下捻的捻数为N23时，具有以下关系。
N21≤N20≤N22≤N23
本发明涉及的复合帘线中，还优选地，具有1条所述第1股线与1条所述第2股线捻合而成的中间股线、和1条所述第1股线捻合的2+1的扭绞结构。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，所述复合帘线的上捻的捻向F30，与所述中间股线的中捻的捻向F31、以及所述第1股线的下捻的捻向F32相反。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，形成所述中间股线的所述第1股线的下捻的捻向F33和所述第2股线的下捻的捻向F34，与所述中间股线的中捻的捻向F31相反。
本发明涉及的复合帘线中，优选地，当设所述复合帘线的上捻30的捻数为N30、设所述中间股线的中捻的捻数为N31、设所述第1股线的下捻的捻数为N32、设构成所述中间股线的所述第1股线的下捻的捻数为N33、设所述第2股线的下捻的捻数为N34时，具有以下关系。
N30≤N31≤N33≤N32、或
N30≤N31≤N34≤N32
本申请的第2发明是一种轮胎，其使用第1发明的复合帘线作为轮胎帘线。
发明效果
本发明中，在与复合帘线的长度方向呈直角的截面中，使沿着复合帘线的露出面的帘线外周的长度L0、与沿着第2股线的露出面的帘线外周的长度L2之比L2/L0，在0.30以上。
由此，能够充分确保由尼龙纤维构成的第2股线与橡胶粘合的面积，甚至能够提高复合帘线与橡胶的粘合性。另外，当比率L2/L0超过0.40时，伴随与此，复合帘线中芳纶纤维所占的比例会降低。因此，不能充分发挥芳纶纤维的优点，导致轮胎的操纵稳定性下降。
附图说明
[图1]是显示将第1发明的复合帘线用作轮胎帘线的轮胎的一个实施例的截面图。
[图2](a)、(b)是概念性地显示复合帘线的立体图。
[图3]是与帘线长度方向呈直角的复合帘线的截面图。
[图4]是概念性地显示复合帘线的其他例子的立体图。
符号说明
1 轮胎
10 复合帘线
10s 露出面
11 第1股线
12 第2股线
12s 露出面
具体实施方式
以下详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本实施方式的轮胎1被形成为乘用车用的充气轮胎。但是并不限定于此，轮胎1也可以形成为例如摩托车用、重型载重车用等的充气轮胎。此外，轮胎1可以构成为轮胎内部未填充加压空气的非充气轮胎(例如无气轮胎)等的各种轮胎。
轮胎1具有从胎面部2经过胎侧部3直到胎圈部4的胎圈芯5的胎体6、配置在胎面部2的内侧且胎体6的半径方向外侧的带束层7、配置在带束层7的半径方向外侧的束带层9。
胎体6由1张以上、本例中为1张胎体帘布层6A形成，该胎体帘布层6A具有相对于轮胎周向例如以75°～90°的角度排列的胎体帘线。该胎体帘布层6A在横跨胎圈芯5、5间的环状帘布层主体部6a的两端具有在胎圈芯5的周围从轮胎轴向内侧向外侧折返的帘布层折返部6b。
在胎圈部4上，配置有胎圈补强用的胎圈三角胶8，其通过帘布层主体部6a和帘布层折返部6b之间，从胎圈芯5向着半径方向外侧以逐渐变细状延伸。
带束层7由1张以上、在本例中为2张的、具有相对于轮胎周向例如以10～35°的角度排列的带束层帘线的带束层7A、7B形成。在该带束层7中，各带束层帘线在带束层7A、7B之间相互交叉。由此，带束层刚性提高，胎面部2坚固地得到补强。
束带层9由1张以上、在本例中为1张的、具有在轮胎周向螺旋状卷绕的束带帘线的束带帘布层9A形成。该束带层9约束带束层7的动作，并且抑制由离心力引起的胎面部2的隆起。由此，能够对高速耐久性的提高以及噪声性能的提高等做出贡献。
作为束带帘布层9A，可以采用仅覆盖带束层7的轮胎轴向端部的左右一对边缘束带帘布层、以及覆盖带束层7的几乎整个宽度的完整束带帘布层(full band ply)。在本例中，例示了束带帘布层9A是完整束带帘布层的情况。
在本例中，所述束带帘线采用复合帘线10。如图2(a)、(b)所示，复合帘线10由芳纶纤维构成的2条第1股线11、和由尼龙纤维构成的1条第2股线12构成。
在本发明中，如图3所示，在与帘线长度方向呈垂直的截面中，沿着复合帘线10的露出面10s的帘线外周的长度L0、与沿着第2股线12的露出面12s的帘线外周的长度L2之比L2/L0，被限制在0.30～0.40的范围内。
露出面10s、11s是露出在帘线外侧的面，在轮胎1内，相当于与橡胶接触的面。因而，通过将所述比率L2/L0设为0.30以上，可以充分确保与橡胶的粘合性优良的第2股线12(尼龙纤维)与橡胶的粘合面积。因此，能够提高复合帘线10整体的橡胶粘合性。相反，当比率L2/L0超过0.40时，伴随与此，在复合帘线10中芳纶纤维所占的比例降低。因此，不能充分发挥作为芳纶纤维的优点的提高轮胎刚性的效果，导致轮胎的操纵稳定性下降。
另外，沿着露出面10s、12s的帘线外周的长度L0、L2，可以用以下方法求出。将采自轮胎1的复合帘线10的样品，通过使用例如FIB(Focused Ion Beam：聚焦离子束)剖出截面。然后，通过使用例如SEM(Scanning Electron Microscope：扫描电子显微镜)获取该截面的图像，对该图像进行图像分析，从而可以求出所述长度L0、L2。
在这里，要得到比率L2/L0在所述范围内的复合帘线10，优选如图2(a)所示将2条第1股线11彼此捻合而成的中间股线13、和1条第2股线12捻合的2+1的扭绞结构(第1实施方式)。此外，在其他例子中，也优选如图2(b)所示将1条第1股线11与1条第2股线12捻合而成的中间股线14、和1条第1股线11捻合的2+1的扭绞结构(第2实施方式)。
即，将选自3条股线11、11、12的2条股线捻合形成中间股线13或14，将该中间股线13或14与剩余股线捻合。由此，能够使第2股线12(尼龙纤维)的露出面12s的长度L2增大。
与此相对，如图4所示，在不形成中间股线，将3条股线11、11、12一起捻合成1×3的扭绞结构的情况时，第2股线12(尼龙纤维)的露出面12s的长度L2相对较小，难以实现L2/L0≥0.40。
第1实施方式(如图2(a)所示)的情况时，关于捻向，优选复合帘线10的上捻20的捻向F20与中间股线13的中捻21的捻向F21、以及第2股线12的下捻22的捻向F22相反。另外，优选第1股线11的下捻23的捻向F23与中间股线13的捻向F21相反。
此外，关于捻数，优选上捻20的捻数N20、中捻21的捻数N21、下捻22的捻数N22、以及下捻23的捻数N23在以下范围内。
捻数N20优选21.0～29.0的范围，更优选23.0～27.0的范围。
捻数N21优选20.0～28.0的范围，更优选22.0～26.0的范围。
捻数N22优选23.5～31.5的范围，更优选25.5～29.5的范围。
捻数N23优选24.0～32.0的范围，更优选26.0～30.0的范围。
另外，关于捻数，优选为N21≤N20≤N22≤N23。
此外，第2实施方式(如图2(b)所示)的情况时，关于捻向，优选复合帘线10的上捻30的捻向F30与中间股线14的中捻31的捻向F31、以及第1股线11的下捻32的捻向F32相反。另外，优选第1股线11的下捻33的捻向F33和第2股线12的下捻34的捻向F34，与中间股线14的所述捻向F31相反。
此外，关于捻数，优选上捻30的捻数N30、中捻31的捻数N31、下捻32的捻数N32、下捻33的捻数N33、以及下捻34的捻数N34具有以下关系。
捻数N30优选21.0～29.0的范围，更优选23.0～27.0的范围。
捻数N31优选21.5～29.5的范围，更优选23.5～27.5的范围。
捻数N32优选24.0～32.0的范围，更优选26.0～30.0的范围。
捻数N33优选23.5～31.5的范围，更优选25.5～29.5的范围。
捻数N34优选23.5～31.5的范围，更优选25.5～29.5的范围。
另外，关于捻数，优选为N30≤N31≤N33≤N32、以及N30≤N31≤N34≤N32。
捻数N20～N23、N30～N34分别是每10cm长度的捻数(次/10cm)。
如图3所示，在复合帘线10中，该复合帘线10的帘线截面积S0与第2股线12的截面积S2之比S2/S0，优选在0.3以下。当比率S2/S0超过0.3时，复合帘线10中芳纶纤维所占的比例降低。因此，不能充分发挥作为芳纶纤维的优点的提高轮胎刚性的效果，导致轮胎的操纵稳定性下降。因比率S2/S0的下限值、上述比率L2/L0而受到限制。
在这里，帘线截面积S0由第2股线12的截面积S2与各第1股线11的截面积S1之和(2×S1+S2)表示。此外，截面积S1，严格地说，用第1股线11的纤度D除以芳纶纤维的比重ρ而得到的值表示。另外，截面积S2用第2股线12的纤度D除以尼龙的比重ρ而得到的值表示。
所述复合帘线10还可以用于束带帘线以外的轮胎帘线，例如胎体帘线、带束层帘线等。
以上详细描述了本发明的特别优选的实施方式，但本发明不限定于图示的实施方式，可以变形为各种方式实施。
实施例
为了确认本发明的效果，以表1所示的规格试制复合帘线，同时，形成了将试制的复合帘线用于束带帘线的充气轮胎(265/35R18)。然后，测定各复合帘线的帘线强度和橡胶抗拔力。另外，对各充气轮胎测定了操纵稳定性和高速耐久性。充气轮胎除束带帘线(复合帘线)外，规格实质上相同。实施例2和实施例3仅是捻数不同。
L0(沿着复合帘线的露出面的帘线外周的长度)和L2(沿着第2股线的露出面的帘线外周的长度)，是将复合帘线用FIB剖出截面，然后使用SEM将获取的复合帘线的截面通过图像分析而得出的，同时，基于此计算出比率L2/L0。
(1)帘线强度：
根据JIS L1017(化学纤维轮胎帘线试验方法)的8.5项记载的“拉伸强度和伸长率”，测定复合帘线断裂时的载荷。数值越大，帘线强度越高。
(2)橡胶抗拔力：
将复合帘线用顶胶(topping rubber)覆盖，同时，将复合帘线用拉伸试验机(INTESCO2005型)以拉伸速度50mm/min进行拉伸，测定复合帘线从顶层橡胶被拔出时的抗力。结果以比较例1的抗力作为100的指数表示。数值越大，粘合力越强。
(3)操纵稳定性：
将轮胎在轮辋(18×9.5J)、内压(200kPa)的条件下，安装在车辆(排量2600cc的FR车)的全部车轮上。使该车辆在沥青路面的环形跑道上行驶，由驾驶员对操纵稳定性进行感官评价。结果用5分法表示。值越大越好。
(4)高速耐久性：
使用转鼓试验机，使轮胎在轮辋(18×9.5J)、内压(200kPa)、纵向载荷(7.0kN)的条件下，以200km/h的速度在转鼓上行驶。环境温度为30℃。定期停止行使并确认轮胎是否有损伤。当因为带束端产生剥离，轮胎外面鼓出50mm以上时、或发生胎面剥离时停止行驶，记录在此之前的行驶时间。结果以设比较例1的行驶时间为100的指数表示。数值越大，高速耐久性越优异。
表1
Figure BDA0002996844700000081
如表1所示，在实施例的复合帘线中，充分发挥了作为芳纶纤维的优点的提高轮胎刚性的效果，可以确认，能够在确保优异的操纵稳定性的同时，提高与橡胶的粘合性，提高高速耐久性。

Claims (11)

1.一种复合帘线，由芳纶纤维构成的2条第1股线和由尼龙纤维构成的1条第2股线构成，
在与帘线长度方向呈直角的截面中，
沿着所述复合帘线的露出面的帘线外周的长度L0、与沿着所述第2股线的露出面的帘线外周的长度L2之比L2/L0，在0.30～0.40的范围内。
2.根据权利要求1所述的复合帘线，其中，帘线截面积S0与所述第2股线的截面积S2之比S2/S0，在0.3以下。
3.根据权利要求1或2所述的复合帘线，其中，具有2条所述第1股线捻合而成的中间股线、和1条所述第2股线捻合的2+1的扭绞结构。
4.根据权利要求3所述的复合帘线，其中，所述复合帘线的上捻的捻向F20，与所述中间股线的中捻的捻向F21、以及所述第2股线的下捻的捻向F22相反。
5.根据权利要求4所述的复合帘线，其中，形成所述中间股线的所述第1股线的下捻的捻向F23，与所述中间股线的捻向F21相反。
6.根据权利要求3～6中任一项所述的复合帘线，其中，当设所述复合帘线的上捻的捻数为N20、设所述中间股线的中捻的捻数为N21、设所述第2股线的下捻的捻数为N22、设所述第1股线的下捻的捻数为N23时，具有以下关系，
N21≤N20≤N22≤N23。
7.根据权利要求1或2所述的复合帘线，其中，具有1条所述第1股线与1条所述第2股线捻合而成的中间股线、和1条所述第1股线捻合的2+1的扭绞结构。
8.根据权利要求7所述的复合帘线，其中，所述复合帘线的上捻的捻向F30，与所述中间股线的中捻的捻向F31、以及所述第1股线的下捻的捻向F32相反。
9.根据权利要求8所述的复合帘线，其中，形成所述中间股线的所述第1股线的下捻的捻向F33和所述第2股线的下捻的捻向F34，与所述中间股线的中捻的捻向F31相反。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的复合帘线，其中，当设所述复合帘线的上捻30的捻数为N30、设所述中间股线的中捻的捻数为N31、设所述第1股线的下捻的捻数为N32、设构成所述中间股线的所述第1股线的下捻的捻数为N33、设所述第2股线的下捻的捻数为N34时，具有以下关系，
N30≤N31≤N33≤N32、或
N30≤N31≤N34≤N32。
11.一种轮胎，使用权利要求1～10中任一项所述的复合帘线作为轮胎帘线。
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