CN113602043A - 在胎体层中包括芳纶帘线的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在胎体层中包括芳纶帘线的轮胎，包括胎体层(carcass)，上述胎体层包括由多股长丝(multi‑filament)构成的芳纶帘线(aramid cord)。适用本发明的轮胎可以通过胎体帘线的轻量化而提升燃油效率，还可以通过弥补脆弱的耐疲劳性而维持现有的卡车以及客车用轮胎的性能。

Description

在胎体层中包括芳纶帘线的轮胎
技术领域
本发明涉及一种在胎体层中包括芳纶帘线的轮胎，尤其涉及一种可以通过胎体帘线的轻量化而提升燃油效率，还可以通过弥补脆弱的耐疲劳性而维持现有的卡车以及客车用轮胎的性能的轮胎。
背景技术
胎体帘线(carcass cord)是在轮胎中起到骨架作用的材料，是一种可以对传递到轮胎中的荷重进行支撑并维持轮胎形态的主要的补强材料。
在胎体帘线中所需要的主要特性包括如强度、粘接力、模量以及耐疲劳性等，通常，强度、粘接力以及耐疲劳性与轮胎的耐久性相关，而模量与汽车的行驶性以及乘车感相关，尤其是，强度是计算轮胎的安全性时的主要要素，当使用强度较低的帘线时，可以通过使用多层胎体而维持轮胎的稳定性，而当使用强度较高的帘线时，可以通过减少胎体的使用量而实现轮胎的轻量化。
如上所述，通过使用高强度帘线而减少胎体的使用量，在提升汽车的燃油效率方面可以获得较佳的效果，此外，还可以通过减小轮胎的厚度而更加轻易地将行驶过程中在轮胎的内部生成的热量进行释放，因此在耐久性方面也是较佳的选择。
作为如上所述的轮胎的胎体帘线材料，人们尝试使用芳纶帘线(aramid cord)，但是芳纶帘线与一般的其他热可塑性纤维相比具有耐疲劳性(压缩)脆弱的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以通过胎体帘线的轻量化而提升燃油效率，还可以通过弥补脆弱的耐疲劳性而维持现有的卡车以及客车用轮胎的性能的轮胎。
适用本发明之一方面的轮胎，其特征在于，包括胎体层(carcass)，上述胎体层包括由多股长丝(multi-filament)构成的芳纶帘线(aramid cord)，上述芳纶帘线由100tpm至800tpm(每米捻数，turns per meter)的合股纱(ply)捻制而成，包括2000denier至6000denier的线绳(cable)，上述合股纱由90tpm至790tpm的包括聚(对苯二甲酰对苯二胺)(poly(paraphenyleneterephthalamide))的长丝捻制而成，为1000denier至3000denier。
此时，上述芳纶帘线的断裂强度可以是10g/d以上，断裂延伸率可以是2％以上，中等拉伸率(2.25g/d)可以是3％以下，初始模量变化率可以是8％以下。
此外，上述胎体层可以包括上述芳纶帘线以及压延物，上述压延物可以包括在上述芳纶帘线的上侧、下侧以及上述两侧的位置上压延的贴合(topping)橡胶。
其中，上述贴合橡胶的厚度可以是0.2mm至0.6mm。
此外，上述贴合橡胶可以包括天然橡胶(NR)。
此外，上述芳纶帘线可以以上述线绳的长度方向与上述轮胎的圆周方向之间形成的角度为80度至100度的状态进行配置。
此外，上述轮胎可以是卡车/客车用轮胎。
适用本发明的轮胎可以通过胎体帘线的轻量化而提升燃油效率，还可以通过弥补脆弱的耐疲劳性而维持现有的卡车以及客车用轮胎的性能。
附图说明
图1是适用本发明之一实施例的在胎体层上适用芳纶帘线的子午线轮胎的截面概要图。
【符号说明】
1：胎面部
2：胎侧部
3：胎圈部
4：胎体部
5：钢带层
6：带层
具体实施方式
接下来，将对本发明进行详细的说明。
适用本发明之一实施例的轮胎，在胎体层(carcass)中包括由多股长丝(multi-filament)构成的芳纶帘线(aramid cord)。
图1是适用本发明之一实施例的在胎体层上适用由多股长丝构成的芳纶帘线的子午线轮胎的截面概要图。接下来，将参阅图1对轮胎进行详细的说明。
参阅图1，轮胎包括胎面部1、胎壁部2以及胎圈部3。在左右一对胎圈部3之间架设有胎体层4，胎体层4在轮胎宽度方向上的两侧端部从轮胎的内侧向外侧缠绕在胎圈部3的周边。在胎体层4的外侧安装有钢带层5以及带层6，在胎体层4的内侧配置有内衬(未图示)。
胎体层4包括由多股长丝构成的芳纶帘线。
即，适用本发明的轮胎可以通过作为主体合股纱(body ply)补强剂使用芳纶帘线替代现有的钢丝帘线(steel cord)压延物(钢丝帘线+橡胶混合物)而实现轮胎的轻量化并借此提升燃油效率。但是，芳纶帘线与一般的其他热可塑性纤维相比具有耐疲劳性(压缩)脆弱的问题，在本发明中是通过增加芳纶帘线的捻数而弥补了芳纶帘线的缺点。
具体来讲，通过在轮胎外侧的胎体卷起(turn up)部分增加在压缩方面较为脆弱的芳纶帘线的捻数而提升其耐疲劳性。以芳纶长丝1500D/2为基准，当增加200tpm的捻数时可以提升其耐疲劳度60％以上。借此，可以在确保芳纶帘线的优秀的拉伸变形率以及初始模量保有率的同时确保优秀的疲劳抵抗性。
因此，芳纶帘线作为包括聚(对苯二甲酰对苯二胺)(poly(paraphenyleneterephthalamide))的多股长丝(multi-filament)，可以以100tpm至800tpm(每米捻数，turns per meter)的捻数形成1000denier至3000denier的合股纱(ply)，并最终以100tpm至800tpm的捻数制造成2000denier至6000denier的线绳(cable)。
其中，捻数tpm以及旦尼尔(denier)可以在标准条件(20℃，65RH％)下进行测定。
借此，芳纶帘线的断裂强度可以是10g/d以上，断裂延伸率可以是2％以上，中等拉伸率(2.25g/d)可以是3％以下，初始模量变化率可以是8％以下。具体来讲，芳纶帘线的断裂强度可以是10.0g/d至20.0g/d，断裂延伸率可以是3％至9％，中等拉伸率(2.25g/d)可以是0％至2％，初始模量变化率可以是0％至5％。其中，断裂强度、断裂拉伸率、中等拉伸率以及初始模量变化率具体来讲可以在标准条件(20℃，65RH％)下利用如Instron测试仪等按照一般的测定方法进行测定。
在芳纶帘线的断裂强度不足10g/d，或断裂拉伸率不足2％，或中等拉伸率(2.25g/d)超过3％，初始模量变化率超过8％的情况下，可能会导致轮胎的耐久性下降的问题发生。
此外，胎体层4可以包括芳纶帘线以及压延物，上述压延物可以包括在芳纶帘线的上侧、下侧以及上述两侧的位置上压延的贴合(topping)橡胶。
此时，贴合橡胶的厚度可以是0.2mm至0.6mm。在贴合橡胶的厚度不足0.2mm的情况下，可能会导致轮胎的耐久性方面的问题发生，而在超过0.6mm的情况下，可能会因为轮胎重量的增加而导致燃油效率下降的问题发生。
此外，贴合橡胶相对于原料橡胶的整体重量可以包含80重量％以上的天然橡胶(NR)，具体来讲可以是天然橡胶含量为100重量％的全天然橡胶基混合物(All NR basecompound)。在作为贴合橡胶使用全天然橡胶基混合物(All NR base compound)的情况下，因为其组成与位于将天然橡胶作为主原料使用的上述胎体层4的上部以及下部位置上的橡胶部位类似，因此可以使得上述胎体层4更加稳定且协调地位于轮胎的内部。
芳纶帘线可以以线绳的长度方向与轮胎的圆周方向之间形成的角度为80度至100度的状态进行配置，较佳地可以作为卡车以及客车用轮胎(TBR)的胎体层使用。在如上所述的情况下，不仅可以通过防止在高速行驶的过程中的物性下降而获得与现有的使用钢丝帘线压延物的情况同等以上的行驶性能，还可以以在小型TBR 215/75R17.5中使用芳纶长丝1500D/2的情况为基准实现大约10％的轻量化并借此提升其燃油效率。
接下来，为了便于具有本发明所属技术领域之一般知识的人员轻易地实施本发明，将对适用本发明的实施例进行详细的说明。但是，本发明也可以以多种不同的形态实现，并不限定于在此进行说明的实施例。
【试验例1：芳纶帘线的物性】
以芳纶长丝1500D/2为基准，通过按照如下述表1所示的方式变更捻数而形成合股纱，并通过按照如下述表1所示的方式变更捻数而制造出线绳。
对于所制造出的芳纶帘线，对其断裂强度、断裂拉伸率、中等拉伸率以及耐疲劳度进行了测定，并以实施例2的断裂强度、中等拉伸率、断裂拉伸率以及耐疲劳度为基准，对比较例1以及其他实施例的测定值进行指标化，其结果如表1所示。
【表1】
Figure BDA0002961406280000081
-断裂强度、断裂拉伸率以及中等拉伸率：在标准条件(20℃，65RH％)下利用Instron测试仪进行测定。
-耐疲劳度(单位：％)：使用带疲劳寿命(Belt Fatigue)方法，即，在向帘线施加疲劳之后对与原有强度相比的下降程度进行评估测定。
参阅表1可以得知，当芳纶帘线的捻数每增加200tpm时，其断裂强度减小20％，中等拉伸率(在2.0g/d下)增加60％，断裂拉伸率增加30％，耐疲劳度增加200％。
【试验例2：轮胎的物性】
在将在试验例1中制造出的芳纶帘线适用于小型TBR215/75R17.5之后对轮胎的物性进行测定，并以比较例2的带高速耐久性、胎圈高速耐久性以及轮胎重量为基准，对比较例1以及其他实施例的测定值进行指标化，其结果如表2所示。
【表2】
Figure BDA0002961406280000091
-带高速耐久性：在80km/h的高速行驶条件下以增加荷重(Load 80～120％)的方法进行测定。
一胎圈高速耐久性：在60km/h的高速行驶条件下以高荷重(Load 150％)的方法进行测定。
参阅表2可以得知，在向小型TBR 215/75R17.5的胎体适用芳纶1500D/2压延物的情况下，可以实现大约10％的轻量化并获得同等以上的行驶性能。
在上述内容中对适用本发明的较佳实施例进行了详细的说明，但是本发明的权利要求范围并不限定于此，相关从业人员利用所附的权利要求书中所定义的本发明的基本概念进行的各种变形以及改良形态也包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种轮胎，其特征在于，
包括胎体层(carcass)，上述胎体层包括由多股长丝(multi-filament)构成的芳纶帘线(aramid cord)，
上述芳纶帘线由100tpm至800tpm(每米捻数，turns per meter)的合股纱(ply)捻制而成，包括2000denier至6000denier的线绳(cable)，
上述合股纱由90tpm至790tpm的包括聚(对苯二甲酰对苯二胺)(poly(paraphenyleneterephthalamide))的长丝捻制而成，为1000denier至3000denier。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于：
上述芳纶帘线的断裂强度为10g/d以上，断裂延伸率为2％以上，中等拉伸率(2.25g/d)为3％以下，初始模量变化率为8％以下。
3.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于：
上述胎体层包括上述芳纶帘线以及压延物，上述压延物包括在上述芳纶帘线的上侧、下侧以及上述两侧的位置上压延的贴合(topping)橡胶。
4.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于：
上述贴合橡胶的厚度为0.2mm至0.6mm。
5.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于：
上述贴合橡胶包括天然橡胶(NR)。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于：
上述芳纶帘线以上述线绳的长度方向与上述轮胎的圆周方向之间形成的角度为80度至100度的状态进行配置。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于：
上述轮胎为卡车或客车用轮胎。
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