CN114025970A

CN114025970A - 具有带束箍带的车辆轮胎

Info

Publication number: CN114025970A
Application number: CN202080045013.4A
Authority: CN
Inventors: 沃尔夫冈·雷泽
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2022-02-08
Also published as: JP2022533443A; US20220314697A1; DE102019208984A1; WO2020254215A1; JP2024009843A; EP3986725A1

Abstract

本发明涉及一种车辆轮胎，其包括带束箍带，其中该带束箍带包括强度构件，其中该强度构件包括在帘布层内彼此平行布置的混合帘线，并且其中混合帘线各自含有至少一根由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的纱线和至少一根由聚酰胺制成的纱线。根据本发明，带束箍带的混合帘线的纱线的PET是再循环PET(rPET)。

Description

具有带束箍带的车辆轮胎

技术领域

本发明涉及一种车辆轮胎，其包括带束箍带，其中该带束箍带包括强度构件，其中这些强度构件包括在帘布层内彼此平行布置的混合帘线，并且其中混合帘线各自含有至少一根由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的纱线和至少一根由聚酰胺制成的纱线。

背景技术

用于增强各自弹性体产品的强度构件是众所周知的。因此，已知的是充气车辆轮胎可以使用带束箍带，该带束箍带配置有一层或多层并且覆盖带束边缘，并且包括以嵌入橡胶中的帘线的形式基本上在周向方向走向的强度构件。这种带束箍带的目的是，特别是在高速使用时，防止轮胎因运行中产生的离心力而经历隆起。

在轮胎生产期间，该箍带以具有嵌入未固化的橡胶混合物中的强度构件的帘布层、条带或单独的帘线的形式应用，这些强度构件缠绕或卷绕在该箍带上。这些强度构件通过以下方式被嵌入橡胶中：一片基本上平行的呈线的形式的强度构件(这些强度构件通常以本领域技术人员已知的方式热预处理和/或用浸渍预处理，以便更好地粘附到嵌入橡胶上)在纵向方向上穿过压延机或挤出机以便用橡胶混合物进行包裹。在轮胎用现有设备成形和固化过程中，与未固化的生胎(当该生胎缠绕在平鼓上时)相比，由于隆起(rise)，轮胎总体上在胎肩区域中扩张最高达2％并且在中间区域中扩张最高达4％。对于较新的成型鼓，要求轮胎生产期间的应变仍然是较低的，约不超过2％。用更现代化的装置，上升更低。另一个的问题是特定帘线材料在升高的温度下的收缩行为。相对低的收缩要求车辆轮胎的相对高的尺寸稳定性，并且因此产生更好的平点行为(flatspot behavior)，这是本领域技术人员已知的表达(＝当停车时，在与地面接触的区域中的可逆的塑性变平)。

该箍带的帘线旨在在轮胎生产期间的成形过程期间和固化模具中允许足够的隆起，以允许该轮胎精确地模制，并且旨在确保轮胎完成之后良好的高速能力。为了满足这些要求，帘线应以中等的力可伸长最高达约3％至4％的应变并且只有在非常高的力下才可伸长至更高的应变。

US 7,252,129 B2披露了一种混合帘线，该混合帘线由芳族聚酰胺纤维和另一种纤维组成，该另一种纤维选自由聚酯、尼龙和人造丝组成的组。此混合帘线确保增强层的单独的线的相对低的分离。

KR 100829260 B1和KR 100829261描述了由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和尼龙制成的混合帘线，PET和尼龙以270至330t/m(330捻/米)末端加捻在一起，并且进行双浸渍。与由尼龙制成的单根浸渍帘线相比，这导致45N下的应变减少和180℃下的收缩率是更小的。从这些文献，对收缩率的影响并不明显。

WO 2014/001039 A1、WO 2015/137901 A1和WO 2017/048208 A1中也描述了由聚酯和聚酰胺制成的混合帘线。

WO 2011/147635 A1披露了再循环PET，特别是在车辆轮胎的胎体帘布层中的用途。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种在一开始被指定的类型的车辆轮胎，该车辆轮胎包括带束箍带，该带束箍带展现出收缩行为的进一步改善，并因此尤其是改善的高速行为。同时，轮胎应尽可能可持续地生产，并展现出滚动阻力特性的改善。

当PET是再循环PET(rPET)时，这个问题就解决了。

已经出人意料地发现，与最初由原油生产的PET(即非再循环PET)相比，使用再循环PET作为强度构件，实现了收缩行为的进一步改善(更大的收缩率)，并且在根据本发明的车辆轮胎的带束箍带中实现了改善的特性：根据本发明的车辆轮胎具有改善的高速能力。仅在显著减少的程度出现在带束边缘处的可能的帘线压缩(如果有的话)，因此导致更少的帘线断裂。

此外，使用再循环PET具有生态和经济优势。它避免了生产新的(非再循环的)石油基材料，从而避免了对有限的原油资源的过度开采。

在本发明的上下文中，“再循环PET”应理解为意指从寿命终止的PET产品，如PET瓶或其他PET制品中获得的(特别是通过再熔化)PET。这并不需要聚合物的显著分解和重构。用于再循环PET的直接起始材料不是原油，而是由PET制成的瓶或其他制品。

在本发明的上下文中，帘线是由加捻在一起的两根或更多根纱线组成的线形构造物。混合帘线是其中两根或更多根不同的纱线加捻在一起的帘线。在本发明的上下文中，纱线是由符合DIN 60900的单独的长丝或纤维组成的线形构造物。

单位“分特克斯”是本领域技术人员已知的，并且是每单位长度的重量的度量。以分特克斯计的细度越低，相应的纱线或帘线越轻。

在本发明的有利的实施例中，由再循环PET制成的纱线具有200至1670分特克斯、优选200至1350分特克斯的细度。

根据本发明的轮胎的带束箍带中的混合帘线中由再循环PET制成的纱线的此种细度实现了特别好的高速能力，而且同时减轻了重量，并因此改善了滚动阻力。

在本发明的有利的实施例中，由聚酰胺制成的纱线具有200至1400分特克斯、优选200至1000分特克斯的细度。

与尤其按重量计100％的尼龙制成的帘线相比，根据本发明的轮胎的带束箍带中的混合帘线中的聚酰胺的纱线的此种细度实现了特别好的高速能力而且同时减轻了重量，并因此还改善了滚动阻力。

在本发明的有利的实施例中，带束箍带的混合帘线总共具有400至3100分特克斯、优选400至2900分特克斯、特别优选400至2200分特克斯的细度(总细度)。

根据本发明的轮胎的带束箍带中的混合帘线的此种总细度实现了特别好的高速能力，而且同时减轻了重量，并因此改善了滚动阻力。

在本发明的有利的实施例中，将由再循环PET制成的纱线和由聚酰胺制成的纱线以200至700t/m、优选300至600t/m末端加捻在一起以形成混合帘线。这导致非常好的抗疲劳性，从而赋予轮胎非常好的耐久性。

在优选的实施例中，带束箍带的帘线密度是50至150epdm、特别优选50至120epdm。这种密度确保了在充气轮胎中使用时具有足够的强度。

根据本发明的rPET和聚酰胺在带束箍带中使用使得能够基于轮胎宽度(epdm＝每分米端数)和/或帘布层厚度减少帘线的数量，这进而又带来滚动阻力优势。同时，这实现了更高的尺寸稳定性，并因此改善的平点行为。

在本发明的特别有利的实施例中，由再循环PET制成的纱线具有1000至1200分特克斯的细度，并且由聚酰胺制成的纱线具有900至1000分特克斯的细度。这实现了用于解决本发明解决的问题的特别好的特性，如还是从下文表1中显然的。

在此，由再循环PET制成的纱线和由聚酰胺制成的纱线优选地以300至380t/m末端加捻在一起以形成混合帘线。这实现了非常好的抗疲劳性。

在此，在带束箍带中的帘线密度优选地是50至150epdm、特别优选70至120epdm。

使得帘线密度与细度适配实现了在技术问题方面的最佳特性，并且特别是高速能力、尺寸稳定性-并因此平点行为-和滚动阻力行为。

在本发明的另外特别有利的实施例中，由再循环PET制成的纱线具有200至360分特克斯的细度，并且由聚酰胺制成的纱线具有200至360分特克斯的细度。这实现了用于解决本发明解决的问题的特别好的特性，如还是从下文表2中显然的。这些细度同时在根据本发明的车辆轮胎的带束箍带中实现非常薄的帘布层。这进一步优化了滚动阻力行为。

在此，由再循环PET制成的纱线和由聚酰胺制成的纱线优选地以500至600t/m末端加捻在一起以形成混合帘线。这实现了非常好的抗疲劳性。

在此，在带束箍带中的帘线密度优选地是100至150epdm、特别优选110至130epdm。

在本发明的另外特别有利的实施例中，由再循环PET制成的纱线具有700至800分特克斯的细度，并且由聚酰胺制成的纱线具有680至780分特克斯的细度。这实现了用于解决本发明解决的问题的特别好的特性。与由尤其按重量计100％的尼龙制成的帘线相比，这些细度也使得能够实现在根据本发明的车辆轮胎的带束箍带中的更薄的帘布层。这进一步优化了滚动阻力行为。

在此，由再循环PET制成的纱线和由聚酰胺制成的纱线优选地以350至450t/m末端加捻在一起以形成混合帘线。这实现了非常好的抗疲劳性。

在此，在带束箍带中的帘线密度优选地是50至80epdm。

在本发明的另外特别有利的实施例中，由再循环PET制成的纱线具有500至600分特克斯的细度，并且由聚酰胺制成的纱线具有430至530分特克斯的细度。这实现了用于解决本发明解决的问题的特别好的特性。与由尤其按重量计100％的尼龙制成的帘线相比，这些细度也使得能够实现在根据本发明的车辆轮胎的带束箍带中的更薄的帘布层。这进一步优化了滚动阻力行为并且实现了提升的尺寸稳定性。

在此，由再循环PET制成的纱线和由聚酰胺制成的纱线优选地以400至500t/m末端加捻在一起以形成混合帘线。这实现了非常好的抗疲劳性。

在此，在带束箍带中的帘线密度优选地是70至100epdm。

聚酰胺纱线的聚酰胺选自由以下组成的组：聚酰胺6(PA 6)、聚酰胺66(PA 66)、聚酰胺12(PA 12)、聚酰胺11(PA 11)、聚酰胺1313(PA 1313)、聚酰胺4(PA 4)、聚酰胺7(PA7)、聚酰胺8(PA 8)、聚酰胺9(PA 9)、聚酰胺46(PA 46)、聚酰胺610(PA 610)、聚酰胺612(PA612)、聚酰胺69(PA 69)和聚酰胺66/6(PA 66/6)。

使用PA 6和/或PA 66是优选的，使用PA 66(尼龙)是特别优选的。

使用PA 66作为聚酰胺纱线的材料产生针对所解决的问题的特别好的特性。

在本发明的有利的实施例中，混合帘线中的再循环PET的重量分数是40％至60％。这为本发明所解决的问题提供了最佳解决方案，并且混合帘线包含显著比例的以再循环PET形式的可持续材料。

为了确保织物强度构件对橡胶的可靠粘附，有利的是用粘合剂浸渍提供混合帘线以确保强度构件对橡胶的粘附。该粘合剂浸渍可以例如在1-或2-浴方法中使用RFL浸渍剂(间苯二酚-甲醛-胶乳)实现。然而，本领域技术人员已知的用于浸渍的所有另外方法和粘合剂，如尤其是不含间苯二酚和甲醛的浸渍剂，也是可以想到的。

此外，还可以进行本领域技术人员已知的另外的且常用的预处理过程，如特别是帘线的热拉伸。

带束箍带优选地被配置成与周向方向成0°与5°之间的角度的单层或多层箍带，其中单层箍带是特别优选的。就此而言，“配置”应理解为意味着所述箍带以单层或多层方式(优选单层方式)在周向方向卷绕。

再循环PET的纱线可以在S或Z方向上加捻。

聚酰胺纱线可以在S或Z方向上加捻。

纱线有利地具有相同的加捻方向。因此，优选的是当两者都在S方向或Z方向上加捻时。

有利地，形成混合帘线的加捻方向与纱线的加捻方向相反。作为生产的结果，这导致在帘线强度并且因此带束箍带的强度方面改善和更稳定的品质。

具体实施方式

参考下文表1和表2更具体地说明了本发明的工作实例和另外的优点。

本发明实例标记为“E”，并且是根据本发明的车辆轮胎的带束箍带的混合帘线的示例性和特别有利的构造。

用作参考的是典型地用于车辆轮胎的带束箍带的由尼龙制成的帘线以及由原始状态的PET和PA 6.6制成的混合帘线。

根据以下方法进行测量：

·根据ASTM D 855，断裂力和断裂伸长率、4％和6％应变下的力和拉伸强度、45N下的应变、在180℃下的收缩率和收缩力

所报告的以单位N/dm的特性均与帘线处的测量特性有关，这些特性均用表中同样指定的每单位轮胎宽度(epdm＝每分米端数)的带束箍带中可能的帘线数量推算的。

表1

^a)PA 66：尼龙、单纱线，加捻方向Z；帘线PA 66 1400x2，加捻方向S。

^b)非再循环PET和PA 66纱线，两者加捻方向Z，

混合帘线PET 1100x1/PA 66 940x1，加捻方向S

^c)rPET：再循环PET；

rPET和PA 66纱线，两者加捻方向Z，

混合帘线rPET 1100x1/PA 66 940x1，加捻方向S

表1示出了根据本发明在带束箍带中存在的由再循环PET和聚酰胺(E1)制成的混合帘线出人意料地展现出比由PA 66和非再循环PET制成的帘线(参考2)更大的收缩率。带束箍带中的混合帘线的出人意料地显著改善的收缩行为导致车辆轮胎的改善的高速能力。仅在显著减少的程度出现在带束边缘处的可能的帘线压缩(如果有的话)，因此导致更少的帘线断裂。

相比于现有技术中由尼龙构成的用于带束箍带的标准帘线(参考1)，在4至6％的应变下获得更大的力和拉伸强度。因此，带束箍带中的强度构件可以以更小的直径和更小的数量(对于轮胎宽度)使用。如表1所示，从由尼龙制成的110epdm标准帘线开始，由PET和尼龙制成的混合帘线允许数量减少，以及使用80epdm(例如尽管epdm较低)实现上述改善性能。

由于帘线数量较少，因此在带束箍带中，可以彼此以更大的距离布置单独的帘线。这导致周围橡胶基质中的剪切应力减少，这进而导致改善的耐久性。

同时，这导致更好的平点行为，并因此改善的尺寸稳定性，因为在轮胎中布置的收缩材料是总体上更少。

与参考1相比，帘线的直径更小，使得带束箍带总体更薄，并且还需要更少的橡胶混合物。这改善了根据本发明的轮胎的滚动阻力行为。

降低了混合帘线的细度，并因此每单位长度的重量。虽然参考1具有2800分特克斯的总细度，但在PET和尼龙的示例性构造下所述细度是2040分特克斯。重量减轻改善了根据本发明的轮胎的滚动阻力行为。

由更轻的重量、更小的数量、以及更小的直径的产生的优点确实适用于非再循环PET和再循环PET。然而，所述的升高的收缩率和与之相关的优点仅用再循环PET(本发明)实现。

E2是另一个本发明实例，其具有再次明显更低的细度，并且与之进一步相关的在滚动阻力的方面的优点。如表2中明显的，这也实现了如E1相对于各自参考文献所述的优点。

因此，这种构造也改善了收缩和拉伸强度的特性，其对带束箍带是重要的。

因此，使用再循环PET是环境友好的且资源高效的。此外，再循环PET具有与直接从化石原料中获得的PET类似的均匀的品质。因此，可以确保一致的产品品质。

在进一步的示例性实施例中，根据本发明在带束箍带中存在的由再循环PET和聚酰胺制成的混合帘线具有以下构造：

E3：混合帘线rPET 720x1/PA 66 700x1、400t/m末端加捻、60epdm

E4：混合帘线rPET 550x1/PA 66 470x1、470t/m末端加捻、80epdm

在E3和E4两者中，每根单独纱线在Z方向上加捻，并且两根混合帘线各自在S方向上加捻。

表2

^d)PA 66：尼龙、单纱线，加捻方向Z；帘线PA 66 470x2，加捻方向S

^e)PET和PA 66纱线，加捻方向Z，

混合帘线PET 225x1/PA 66 235x1，加捻方向S

^f)rPET和PA 66纱线，两者加捻方向Z，

混合帘线rPET 225x1/PA 66 235x1，加捻方向S。

Claims

1.一种车辆轮胎，其包括带束箍带，其中该带束箍带包括强度构件，其中该强度构件包括在帘布层内彼此平行布置的混合帘线，并且其中这些混合帘线各自含有至少一根由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的纱线和至少一根由聚酰胺制成的纱线，其特征在于，该PET是再循环PET(rPET)。

2.如权利要求1所述的车辆轮胎，其特征在于，该由再循环PET制成的纱线具有200至1670分特克斯、优选200至1350分特克斯的细度。

3.如权利要求1或2所述的车辆轮胎，其特征在于，该由聚酰胺制成的纱线具有200至1400分特克斯、优选200至1000分特克斯的细度。

4.如前述权利要求中任一项所述的车辆轮胎，其特征在于，该混合帘线总共具有400至3100分特克斯、优选400至2900分特克斯、特别优选400至2200分特克斯的细度。

5.如前述权利要求中任一项所述的车辆轮胎，其特征在于，将该由再循环PET制成的纱线和该由聚酰胺制成的纱线以200至700t/m、优选300至600t/m末端加捻在一起以形成该混合帘线。

6.如前述权利要求中任一项所述的车辆轮胎，其特征在于，该由再循环PET制成的纱线具有1000至1200分特克斯的细度，并且该由聚酰胺制成的纱线具有900至1000分特克斯细度。

7.如权利要求6所述的车辆轮胎，其特征在于，将该由再循环PET制成的纱线和该由聚酰胺制成的纱线以300至380t/m末端加捻在一起以形成该混合帘线。

8.如权利要求1至5中任一项所述的车辆轮胎，其特征在于，该由再循环PET制成的纱线具有200至360分特克斯的细度，并且该由聚酰胺制成的纱线具有200至360分特克斯的细度。

9.如前述权利要求中任一项所述的车辆轮胎，其特征在于，该聚酰胺是聚酰胺66(PA66)。

10.如前述权利要求中任一项所述的车辆轮胎，其特征在于，该混合帘线中的该再循环PET的重量分数是40％至60％。