DE102006010051A1 - Composite reinforcing elements for belts or (truck) tire bead zones comprises an embedded non-metallic carrier covered by polymer films - Google Patents

Composite reinforcing elements for belts or (truck) tire bead zones comprises an embedded non-metallic carrier covered by polymer films Download PDF

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Abstract

A composite for use as a reinforcing element in belts or in the bead zone of a vehicle tire comprises a multilayered construction with (A) a predominantly oriented layer (14, 14>) comprising a non-metallic strengthening carrier embedded in a rubber or plastics matrix (12) and having a modulus of elasticity >=50 Gpa; and (B) polymer films (10, 10>) covering both sides of layer (14, 14>).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial geeignet als Verstärkungselement im Gürtel und in den Wulstbereichen eines Fahrzeugluftreifens. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen.The The invention relates to a composite material suitable as a reinforcing element in the belt and in the bead areas of a pneumatic vehicle tire. The invention further relates to a pneumatic vehicle tire.

Gürtellagen in Fahrzeugluftreifen sind üblicherweise mit Stahlkorden verstärkt. Dabei setzt sich jede Gürtellage aus in eine Gummimischung, der Gürtelaufpressmischung, eingebetteten, untereinander parallel verlaufenden Stahlkorden zusammen. Die Gürtellagen sind meist zueinander derart angeordnet, dass die Stahlkorde in der einen Lage die Stahlkorde in der anderen Lage kreuzen und jeweils unter einem bestimmten Winkel, bei PKW-Reifen in der Größenordnung von etwa 25°, zur Umfangsrichtung des Reifens verlaufen. LKW-Reifen weisen üblicherweise vier Gürtellagen auf, PKW-Reifen zwei Gürtellagen und eine die radial äußerste Gürtellage abdeckende Bandage, deren Festigkeitsträger beispielsweise aus Nylon bestehen und in Umfangsrichtung des Reifens orientiert sind. Diese 0°-Lage wird bevorzugt als Spulbandage aufgebracht, bei der ein Streifen aus in Gummi eingebetteten Nylonfäden spiralförmig um den aufgebrachten Gürtel gewickelt wird.belt plies in pneumatic vehicle tires are common reinforced with steel cords. This is where every belt position in a rubber compound, the belt-pressing mixture, embedded, mutually parallel steel cords together. The belt plies are usually arranged to each other such that the steel cords in one layer crossing the steel cords in the other layer and under each a certain angle, with car tires of the order of magnitude of about 25 °, extend to the circumferential direction of the tire. Truck tires usually have four belt layers on, car tires two belt layers and one covering the radially outermost belt ply Bandage, whose reinforcement For example, consist of nylon and in the circumferential direction of the tire are oriented. This 0 ° position is preferably applied as Spulbandage, in which a strip made of rubber-embedded nylon threads is wound spirally around the applied belt.

Die Wulstkerne in den Wulstbereichen von Fahrzeugluftreifen bestehen aus einer Vielzahl von Stahlseilen, die zu einem Bündel zusammengefasst sind, wobei die Wulstkerne als Ringe vorgefertigt sind.The Wulsterne in the bead areas of pneumatic vehicle tires exist from a multitude of steel cables, which are combined into a bundle, wherein the bead cores are prefabricated as rings.

Die Stahlverstärkungen in Fahrzeugluftreifen tragen zu einem erheblichen Anteil am Gesamtgewicht des Reifens bei. Das Gewicht der Reifen erhöht auch entsprechend das Gewicht der Fahrzeuge, wobei der Treibstoffverbrauch mit dem Gewicht korreliert.The steel reinforcements in pneumatic vehicle tires contribute to a significant proportion of the total weight of the tire. The weight of the tires also increases the weight accordingly vehicles, with fuel consumption correlated with weight.

Insbesondere bei LKW-Reifen, die höheren Belastungen im Betrieb ausgesetzt sind, spielt auch die Gürtelhaltbarkeit, vorzugsweise im Bereich der Gürtelkanten, eine Rolle. Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, Korde aus hochmoduligen Materialien. als Festigkeitsträger in den Gürtellagen von Reifen zu verwenden, wobei jedoch die geringe Biegesteifigkeit von Korden aus solchen Materialien, wie beispielsweise Korde aus Carbon oder Aramidfasern, nachteilig ist.Especially in truck tires, the higher loads Operational also plays the belt durability, preferably in the area of the belt edges, a role. It has also been proposed to make cords high modulus materials. as reinforcement in the belt layers of tires, but with low flexural rigidity cords made of such materials as cords Carbon or aramid fibers, is disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Stahlverstärkungen in Fahrzeugluftreifen Alternativen aufzufinden, mit welchen sich das Gewicht der Reifen merklich reduzieren lässt und die jedoch die erwünschte Zugfestigkeit und Biegesteifigkeit aufweisen.Of the Invention is based on the object for steel reinforcements to find alternatives in pneumatic vehicle tires with which can significantly reduce the weight of the tires and, however, the desired tensile strength and have flexural rigidity.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Verbundmaterial einen mehrschichtigen Aufbau aufweist mit zumindest einer Schicht aus in eine Gummi- oder Kunststoffmatrix eingebetteten, nichtmetallischen, einen Elastizitätsmodul von mindestens 50 GPa aufweisenden Festigkeitsträgern, welche übereinstimmend orientiert sind und weiteren, diese Schicht beidseitig bedeckenden Schichten aus einer Polymerfolie.Is solved the task according to the invention in that the composite material has a multilayer structure with at least one layer out in a rubber or Plastic matrix embedded, non-metallic, a modulus of elasticity of reinforcing materials having at least 50 GPa, which coincide are oriented and further, this layer on both sides covering layers from a polymer film.

Die Verwendung von hochmoduligen, – einen hohen Elastizitätsmodul aufweisenden – nicht metallischen Festigkeitsträgern in zumindest einer zwischen Polymerfolien angeordneten Schicht verleiht dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial eine hohe Bruchfestigkeit. Die Polymerfolien geben dem Verbundmaterial die erwünschte Biegesteifigkeit, insbesondere quer zur Erstreckung der Festigkeitsträger. Die nichtmetallischen Materialien weisen ein wesentlich geringeres Gewicht als Stahl auf und können daher, in Abhängigkeit vom Ausmaß ihrer Verwendung im Reifen, das Gewicht desselben deutlich verringern.The Use of high modulus, - one high modulus of elasticity having - not metallic reinforcing materials in at least one layer disposed between polymer films the composite material according to the invention a high breaking strength. The polymer films give the composite material the desired one Bending stiffness, in particular transversely to the extension of the reinforcement. The non-metallic materials have a much lower weight as a steel and therefore, dependent on the extent of their Use in the tire, reduce the weight of the same significantly.

In einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial können als Festigkeitsträger Fäden, Garne oder Korde enthalten sein. Diese bestehen insbesondere aus Carbon, Aramid, Glas oder Vectran, da diese Materialien den erforderlichen hohen Elastizitätsmodul aufweisen.In a composite material according to the invention can as a strength carrier threads Yarns or cords are included. These consist in particular of Carbon, aramid, glass or Vectran, since these materials are the required have high modulus of elasticity.

Die weiteren Schichten, insbesondere auch die Deckschichten, bestehen aus Polymerfolien, vorzugsweise aus Polyamid oder Polyester, insbesondere aus Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat. Diese Materialien weisen die erwünschte hohe Biegesteifigkeit bei hoher Bruchfestigkeit auf.The further layers, in particular the outer layers, exist of polymer films, preferably of polyamide or polyester, in particular of polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate. These materials show the desired high bending stiffness with high breaking strength.

Die Polymerfolien werden in einer Dicke von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 0,5 mm als Deck- oder Zwischenschichten in Verbundmaterial verwendet, die Schichtdicke(n) der mit eingebetteten Festigkeitsträgern versehenen Schicht bzw. Schichten beträgt zwischen 0,3 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1,5 mm. Die in die beidseitig mit einer Polymerfolie bedeckte Schicht eingebetteten Garne oder Korde werden bevorzugt einlagig und unter einem gegenseitigen Abstand eingebettet. Bei einer Ausführungsform mit Fäden werden diese bevorzugt als Fadenschicht eingebettet oder es sind die Fäden homogen verteilt in der Gummi- oder Kunststoffmatrix enthalten.The Polymer films are in a thickness of 0.05 mm to 1 mm, in particular from 0.2 mm to 0.5 mm as cover or intermediate layers in composite material used, the layer thickness (s) of the provided with embedded reinforcements Layer or layers amounts between 0.3 mm and 3 mm, in particular between 0.5 mm and 1.5 mm. The embedded in the covered on both sides with a polymer film layer Yarns or cords are preferably single-layered and under a mutual Embedded distance. In an embodiment with threads these preferably embedded as a thread layer or the threads are homogeneous distributed in the rubber or plastic matrix.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verbundmaterial in einer Gürtellage des Fahrzeugluftreifens verwendet, wobei in diesem Fall der Aufbau vorzugsweise eine einzige Schicht aus in eine Gummi- oder Kunststoffmatrix eingebetteten Fäden, Garnen oder Korden und zwei diese Schicht bedeckenden Polymerfolien aufweist. Die Festigkeit und die Biegesteifigkeit eines derartigen Verbundes lassen sich optimal auf die Anforderungen von Gürtellagen abstimmen.In a preferred embodiment of the invention, the composite material is used in a belt ply of the pneumatic vehicle tire, in which case the construction preferably comprises a single layer of threads, yarns or cords embedded in a rubber or plastic matrix and two polymer films covering that layer. The strength and the bending stiffness of such a composite can be optimally adapted to the requirements of belt layers.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil; wenn das Verbundmaterial, welches in einer Gürtellage verwendet wird, in Form von Streifen oder Streifenabschnitten in einer Breite von 2 mm bis 20 mm verwendet wird, wobei die Fäden, Garne oder Korde in Streifenlängsrichtung verlaufen.In it is an advantage in this context; if the composite material, which in a belt position is used in the form of strips or strip sections in a width of 2 mm to 20 mm is used, with the threads, yarns or cords in strip longitudinal direction run.

Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, welcher einen Gürtel aufweist, der ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial enthält. Bei einer bevorzugten Ausführung werden zwei Gürtellagen aus erfindungsgemäßem Verbundmaterial erstellt. Dabei besteht jede dieser Gürtellagen aus unter einem Winkel von 10° bis 70°, vorzugsweise 15° bis 30°, zur Umfangsrichtung des Reifens verlaufenden parallelen Streifenabschnitten, wobei die Streifenabschnitte der einen Gürtellage zu den Streifenabschnitten der zweiten Gürtellage gekreuzt angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrzeugluftreifen zumindest eine Gürtellage enthalten, welche aus einem oder mehreren in Umfangsrichtung des Reifens umlaufenden, gegebenenfalls spiralig gewickelten Streifen besteht.The The invention further relates to a pneumatic vehicle tire, which a belt comprising a composite material according to the invention contains. In a preferred embodiment become two belt layers Composite material according to the invention created. Each of these belt layers consists of at an angle from 10 ° to 70 °, preferably 15 ° to 30 °, to the circumferential direction the tire extending parallel strip portions, wherein the strip portions the one belt layer arranged crossed to the strip portions of the second belt layer are. Alternatively or in addition For example, the pneumatic vehicle tire may include at least one belt ply which from one or more circumferential in the circumferential direction of the tire, optionally spirally wound strip consists.

Erfindungsgemäß ausgeführte Verbundmaterialien können auch im Wulstbereich bzw. als Wulstkern einen Fahrzeugluftreifens Verwendung finden. In diesem Fall wird bevorzugt ein Verbundmaterial eingesetzt, welches mehrere Schichten, vorzugsweise drei bis sechs, aus in eine Gummi- oder Kunststoffmatrix eingebetteten Fäden, Garnen oder Korden sowie Polymerfolien zwischen diesen Schichten und als Deckschichten aufweist. Die größere Anzahl an Schichten verleiht dem Verbundmaterial die für Wulstkerne erforderliche Biegesteifigkeit.Composite materials embodied according to the invention can also in the bead area or as a bead core a pneumatic vehicle tire Find use. In this case, a composite material is preferred used, which several layers, preferably three to six, from threads or yarns embedded in a rubber or plastic matrix or cords and polymer films between these layers and as Covering has. The larger number of Layers provides the composite material required for bead cores Flexural strength.

Es gibt eine Anzahl von Möglichkeiten, Wulstkerne in Fahrzeugluftreifen aus diesem Verbundmaterial auszuführen. So können beispielsweise die Wulstkerne derart aus dem Verbundmaterial hergestellt sein, dass die ringsförmig umlaufenden Schichten quer zur Ringebene orientiert sind. Alternativ dazu ist eine Orientierung der ringförmig umlaufenden Schichten parallel zur Ringebene oder unter einem Winkel von vorzugsweise 5° bis 50° zu einer Ebene senkrecht zur Ringebene möglich.It There are a number of ways bead cores in pneumatic vehicle tires made of this composite material. So can For example, the bead cores made of the composite material be that the ring-shaped circumferential layers are oriented transversely to the plane of the ring. alternative this is an orientation of the annular circumferential layers parallel to the ring plane or at an angle of preferably 5 ° to 50 ° to a plane perpendicular to the ring plane possible.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigenFurther Features, advantages and details of the invention will now be apparent the drawing, which schematically illustrates embodiments, described in more detail. Show

1 einen Querschnitt durch die eine Hälfte eines Fahrzeugluftreifens, 1 a cross section through the one half of a pneumatic vehicle tire,

2 bis 4 Querschnitte durch Ausführungsvarianten von Verbundmaterialien für Gürtelverstärkungen von Fahrzeugluftreifen, 2 to 4 Cross sections through embodiments of composite materials for belt reinforcements of pneumatic vehicle tires,

5 und 6 Ausführungsvarianten von Gürtellagen mit Streifen aus Verbundmaterialien und 5 and 6 Variants of belt layers with strips of composite materials and

7 bis 9 Querschnitte durch Ausführungsvarianten von Wulstkernen aus Verbundmaterialien. 7 to 9 Cross sections through embodiments of bead cores made of composite materials.

1 zeigt einen Querschnitt durch einen Radialreifen für Personenkraftwagen, welcher einen profilierten Laufstreifen 1, einen aus zwei Lagen 2a, 2b bestehenden Gürtel 2, eine Radialkarkasse 3, eine luftdicht ausgeführte Innenschicht 4, zwei Seitenwände 6 sowie Wulstbereiche mit Wulstkernen 7 und Kernprofilen 8 aufweist. Die Gürtellagen 2a, 2b und/oder die Wulstkerne 7 bestehen aus erfindungsgemäß aufgebauten, mehrschichtigen Verbundmaterialien. 1 shows a cross section through a radial tire for passenger cars, which has a profiled tread 1 , one of two layers 2a . 2 B existing belt 2 , a radial carcass 3 , an airtight inner layer 4 , two side walls 6 as well as bead areas with bead cores 7 and core profiles 8th having. The belt layers 2a . 2 B and / or the bead cores 7 consist of multilayer composite materials constructed according to the invention.

2 bis 4 zeigen Querschnitte durch verschiedene Varianten von streifenförmigen Verbundmaterialien, wie sie beispielsweise als Gürtellagen des Fahrzeugluftreifens Verwendung finden können. Die in 2 bis 4 im Querschnitt gezeigten Streifen 9 weisen jeweils drei Schichten auf. Die mittlere Schicht 14 besteht aus einer Gummi- oder Kunststoffmatrix 12, in welche als Festigkeitsträger Fäden 15, Garne 16 oder Korde 17 aus einem hochmoduligen Material eingebettet sind. Die Schicht 14 ist beidseitig mit einer Schicht 10 aus einer Polymerfolie bedeckt, welche anhaftet, beispielsweise indem die Innenseiten der Schichten 10 und die Außenseiten der Schicht 14 mit einem Haftvermittler behandelt wurden. Bei der in 2 gezeigten Variante sind die hochmoduligen Fäden 15 mit Kautschuk oder Kunststoff ummantelt oder in Kautschuk oder Kunststoff eingebettet als Fadenlage in die Gummi- oder Kunststoffmatrix eingebracht. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der in die Gummi- bzw. Kunststoffmatrix 12 eine Lage von voneinander beabstandeten parallel zueinander und in Längsrichtung des Streifens 9 verlaufenden Garnen 16, welche aus einer großen Anzahl von hochmoduligen Fäden, insbesondere 200 bis 400 Fäden, bestehen, eingebettet ist. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsvariante ist eine Lage von Korden 17, welche aus zwei Garnen bestehen, die jeweils aus einer größeren Anzahl von hochmoduligen Fasern bestehen und miteinander verdrillt sind, vorgesehen. Die Korde 17 verlaufen in einem gegenseitigen Abstand voneinander, parallel zueinander sowie in Längsrichtung des Streifens 9. Der gegenseitige Abstand der Garne 16 und der Korde 17 kann zwischen 10% und 100% des Garn- bzw. Korddurchmessers betragen. 2 to 4 show cross sections through different variants of strip-shaped composite materials, as they can be used for example as belt layers of the pneumatic vehicle tire use. In the 2 to 4 shown in cross section strips 9 each have three layers. The middle layer 14 consists of a rubber or plastic matrix 12 , in which as a strength carrier threads 15 , Yarns 16 or cords 17 are embedded from a high modulus material. The layer 14 is on both sides with a layer 10 covered by a polymer film which adheres, for example by the insides of the layers 10 and the outsides of the layer 14 were treated with a bonding agent. At the in 2 shown variant are the high-modulus threads 15 coated with rubber or plastic or embedded in rubber or plastic as a thread layer in the rubber or plastic matrix. 3 shows an embodiment in which in the rubber or plastic matrix 12 a layer spaced from each other parallel to each other and in the longitudinal direction of the strip 9 running yarns 16 , which consists of a large number of high-modulus filaments, in particular 200 to 400 threads, is embedded. At the in 4 embodiment shown is a layer of cords 17 , which consist of two yarns, each consisting of a larger number of high modulus fibers and are twisted together provided. The cords 17 extend at a mutual distance from each other, parallel to each other and in the longitudinal direction of the strip 9 , The mutual distance of the yarns 16 and the cords 17 may be between 10% and 100% of the yarn or cord diameter.

Als Material für die Fäden 15, die auch das Ausgangsmaterial für die Garne 16 und die Korde 17 sind, kommen Fadenmaterialien, wie Carbon, Aramid, Glas und Vectran (ein Polyacrylat) mit einem hohen Elastizitätsmodul von mindestens 50 GPa, nachfolgend als „hochmodulig" bezeichnet, in Frage. Carbon weist einen Modul zwischen 500 GPa und 750 GPa, Aramid und Glas einen Modul zwischen 100 GPa und 200 GPa und Vectran einen Modul zwischen 55 GPa und 75 GPa auf. Die Bruchdehnung dieser Materialien beträgt bei Carbon 2 GPa bis 4 GPa, bei Aramid 3 GPa bis 3,5 GPa, bei Glas 2,2 GPa bis 3 GPa und bei Vectran 2,5 GPa bis 3 GPa. Die aus diesen Materialien hergestellten Fäden 15 sowie die aus den Fäden hergestellten Garne 16 und Korde 17 weisen jedoch eine relativ geringe Biegesteifigkeit auf. Die für bestimmte Anwendungsfülle erforderliche bzw. günstige Biegesteifigkeit der Verbundmaterialien wird durch die beiden Schichten 10 aus einer Polymerfolie, insbesondere aus Polyamid oder Polyester, vorzugsweise Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, erreicht. Polyester weist einen Modul zwischen 0,3 GPa und 1,0 GPa und eine Bruchfestigkeit von 0,15 GPa bis 0,35 GPa auf.As material for the threads 15 , which is also the source material for the yarns 16 and the cords 17 are thread materials, such as carbon, Ara mid, glass and Vectran (a polyacrylate) having a high modulus of elasticity of at least 50 GPa, hereinafter referred to as "high modulus." Carbon has a modulus between 500 GPa and 750 GPa, aramid and glass have a modulus of between 100 GPa and 200 GPa and Vectran have a modulus between 55 GPa and 75 GPa, the elongation at break of these materials is 2 GPa to 4 GPa for carbon, 3 GPa for 3.5 GPa for aramid, 2.2 GPa for 3 GPa for glass and 2.5 for Vectran GPa up to 3 GPa. The threads made from these materials 15 as well as the yarns made from the threads 16 and cords 17 However, they have a relatively low bending stiffness. The bending stiffness of the composite materials required for certain applications is achieved by the two layers 10 from a polymer film, in particular from polyamide or polyester, preferably polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate. Polyester has a modulus between 0.3 GPa and 1.0 GPa and a breaking strength of 0.15 GPa to 0.35 GPa.

Bei einer Verwendung der Streifen 9 zum Bilden von Gürtellagen in Fahrzeugluftreifen werden diese in einer Breite von 2 mm bis 20 mm, insbesondere in einer Breite zwischen 5 mm und 10 mm, hergestellt. Die Dicke d der Schichten 10 beträgt in der Größenordnung zwischen 0,05 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und 0,5 mm. Die Dicke b der mittleren Schicht 14 beträgt in der Größenordnung von 0,3 mm bis 3 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 1,5 mm. Die Garne 16 und die Korde 17 werden mit Durchmessern von 0,2 mm bis 2 mm hergestellt.When using the strips 9 for forming belt layers in pneumatic vehicle tires, these are produced in a width of 2 mm to 20 mm, in particular in a width between 5 mm and 10 mm. The thickness d of the layers 10 is on the order of between 0.05 mm and 1 mm, in particular between 0.2 mm and 0.5 mm. The thickness b of the middle layer 14 is on the order of 0.3 mm to 3 mm, in particular from 0.5 mm to 1.5 mm. The yarns 16 and the cords 17 are manufactured with diameters from 0.2 mm to 2 mm.

5 zeigt eine Ausführungsform eines aus Abschnitten 18 der Streifen 9 hergestellten zweilagigen Gürtels. Jede Gürtellage 2a, 2b besteht aus parallel zueinander verlaufenden, geringfügig voneinander beabstandeten Streifenabschnitten 18, die analog zu herkömmlichen Gürtellagen in Gummi eingebettet sind und welche gegenüber der Umfangsrichtung des Reifens, die durch den Doppelpfeil P versinnbildlich ist, unter einem spitzen Winkel α von 10° bis 70°, insbesondere 15° bis 30°, verlaufen. Die Streifenabschnitte 18 in der einen Gürtellage 2a sind gegensinnig zu den Streifenabschnitte 18, welche auch Stoß an Stoß verlaufen können, in der anderen Gürtellage 2b geneigt. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Gürtellage 2a, bei der die Streifen 9 in Umfangsrichtung verlaufen. Dabei kann die Gürtellage 2a aus einer Anzahl von ringförmig verlaufenden Streifen 9 bestehen oder durch ein mehrmaliges spiraliges Wickeln eines längeren Streifens gebildet sein. Der Gürtel kann eine Anzahl solcher Lagen aufweisen oder aus einer Anzahl solcher Lagen bestehen. 5 shows an embodiment of one of sections 18 the stripe 9 manufactured two-ply belt. Every belt position 2a . 2 B consists of mutually parallel, slightly spaced strip sections 18 , which are embedded in rubber analogous to conventional belt layers and which with respect to the circumferential direction of the tire, which is symbolized by the double arrow P, at an acute angle α of 10 ° to 70 °, in particular 15 ° to 30 °. The strip sections 18 in one belt position 2a are in the opposite direction to the strip sections 18 , which can also run joint to shock, in the other belt position 2 B inclined. 6 shows an embodiment of a belt layer 2a in which the stripes 9 run in the circumferential direction. This can be the belt position 2a from a number of annular stripes 9 consist or be formed by a multiple spiral winding a longer strip. The belt may have a number of such layers or consist of a number of such layers.

7 bis 9 zeigen unterschiedliche Varianten von Verbundmaterialien, die Wulstkerne 20 bilden. Dargestellt sind im Querschnitt viereckige Wulstkerne 20, die in 7 und 8 rechteckförmig und in 9 parallelogrammförmig sind. Beliebige andere Querschnittsformen sind möglich. 7 bis 9 zeigen Verbundmaterialien bestehend aus vier Schichten 14' aus in eine Gummi- oder Kunststoffmatrix 12 eingebetteten Festigkeitsträgern, die hier durchgehende Fäden 15' sind, die mit einer Orientierung in Richtung Kernumfang gleichmäßig verteilt eingebettet sind. Die Schichten 14' können ferner analog zu 2 bis 4 mit Fäden, Garnen oder Korden versehen sein. Die Schichten 14' sind voneinander jeweils durch eine Schicht 10' getrennt, Schichten 10' bilden auch die äußersten Schichten. Die Schichten 10' bestehen aus Polymerfolien, wie oben beschrieben. Die Schichtdicken b und d entsprechen ebenfalls den bereits beschriebenen, d beträgt daher 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere 0,2 mm bis 0,5 mm, b beträgt 0,3 mm bis 3 mm, insbesondere 0,5 mm bis 1,3 mm. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform verlaufen die Schichten 14', 10' im fertigen, ringförmigen Kern quer zur Ringebene, in 8 parallel zur Ringebene und in 9 unter einem Winkel β von 5° bis 50° zu einer auf die Ringebene senkrechten Ebene. 7 to 9 show different variants of composite materials, the bead cores 20 form. Shown are quadrangular bead cores in cross section 20 , in the 7 and 8th rectangular and in 9 are parallelogram-shaped. Any other cross-sectional shapes are possible. 7 to 9 show composite materials consisting of four layers 14 ' out into a rubber or plastic matrix 12 embedded reinforcements, the continuous threads here 15 ' are embedded with an orientation in the direction of the core circumference evenly distributed. The layers 14 ' can also be analogous to 2 to 4 be provided with threads, yarns or cords. The layers 14 ' are each separated by a layer 10 ' separated, layers 10 ' also form the outermost layers. The layers 10 ' consist of polymer films as described above. The layer thicknesses b and d likewise correspond to those already described, d is therefore 0.05 mm to 1 mm, in particular 0.2 mm to 0.5 mm, b is 0.3 mm to 3 mm, in particular 0.5 mm to 1 , 3 mm. At the in 7 In the embodiment shown, the layers run 14 ' . 10 ' in the finished, annular core transversely to the ring plane, in 8th parallel to the ring plane and in 9 at an angle β of 5 ° to 50 ° to a plane perpendicular to the plane of the ring.

Die fertigen Wulstkerne 20 weisen bevorzugt eine viereckige Querschnittsfläche auf, deren Durchmesser bzw. Kanten eine Erstreckung von 5 mm bis 25 mm, insbesondere von 8 mm bis 15 mm, aufweisen. Die Anzahl der Schichten mit eingebetteten Festigkeitsträgern kann variieren, insbesondere zwischen drei und sechs.The finished bead cores 20 preferably have a quadrangular cross-sectional area whose diameter or edges have an extension of 5 mm to 25 mm, in particular from 8 mm to 15 mm. The number of layers with embedded strength members may vary, especially between three and six.

Erfindungsgemäße Verbundmaterialien können in Fahrzeugluftreifen beliebiger Bauart und Type eingesetzt werden.Composite materials according to the invention can be used in pneumatic tires of any type and type.

Claims (17)

Verbundmaterial geeignet als Verstärkungselement im Gürtel und in den Wulstbereichen eines Fahrzeugluftreifens, gekennzeichnet durch, einen mehrschichtigen Aufbau mit zumindest einer Schicht (14, 14') aus in eine Gummi- oder Kunststoffmatrix (12) eingebetteten, nichtmetallischen, einen Elastizitätsmodul von mindestens 50 GPa aufweisenden Festigkeitsträgern, welche übereinstimmend orientiert sind, und weiteren, diese Schicht (14, 14') beidseitig bedeckende Schichten (10, 10') aus einer Polymerfolie.Composite material suitable as a reinforcing element in the belt and in the bead regions of a pneumatic vehicle tire, characterized by a multilayer construction with at least one layer ( 14 . 14 ' ) into a rubber or plastic matrix ( 12 ) embedded, non-metallic, having a modulus of elasticity of at least 50 GPa reinforcing materials, which are oriented consistently, and further, this layer ( 14 . 14 ' ) both sides covering layers ( 10 . 10 ' ) from a polymer film. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger Fäden (15), Garne (16) und Korde (17) sind, welche insbesondere aus Carbon, Aramid, Glas oder Vectran bestehen.Composite material according to claim 1, characterized in that the strength carrier threads ( 15 ), Yarns ( 16 ) and cords ( 17 ), which consist in particular of carbon, aramid, glass or Vectran. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Schichten (10, 10') Polymerfolien, vorzugsweise aus Polyamid oder Polyester, insbesondere aus Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, sind.Composite material according to claim 1, characterized characterized in that the further layers ( 10 . 10 ' ) Polymer films, preferably of polyamide or polyester, in particular of polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, are. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (d) der Polymerfolien (10, 10') zwischen 0,05 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und 0,5 mm, beträgt.Composite material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the layer thickness (d) of the polymer films ( 10 . 10 ' ) is between 0.05 mm and 1 mm, in particular between 0.2 mm and 0.5 mm. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (b) der mit eingebetteten Festigkeitsträgern versehenen Schicht(en) (14, 14') zwischen 0,3 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, beträgt.Composite material according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the layer thickness (b) of the layer (s) provided with embedded reinforcements ( 14 . 14 ' ) is between 0.3 mm and 3 mm, in particular between 0.5 mm and 1.5 mm. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Garne (16) oder Korde (17) einlagig und gegenseitig beabstandet in die Schicht (14, 14') eingebettet sind.Composite material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the yarns ( 16 ) or cords ( 17 ) in one layer and spaced apart in the layer ( 14 . 14 ' ) are embedded. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (15) eine Fadenschicht bilden oder homogen verteilt in der Gummi- oder Kunststoffmatrix (12) eingebettet sind.Composite material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the threads ( 15 ) form a thread layer or homogeneously distributed in the rubber or plastic matrix ( 12 ) are embedded. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Verwendung in einer Gürtellage eines Fahrzugluftreifens, gekennzeichnet durch eine Schicht (14) aus in eine Gummi- oder Kunststoffmatrix (12) eingebetteten Fäden (15), Garnen (16) oder Korden (17) sowie zwei diese Schicht (14) bedeckenden Polymerfolien (10).Composite material according to one of Claims 1 to 7, for use in a belt ply of a passenger pneumatic tire, characterized by a layer ( 14 ) into a rubber or plastic matrix ( 12 ) embedded threads ( 15 ), Yarns ( 16 ) or cords ( 17 ) as well as two this layer ( 14 ) covering polymer films ( 10 ). Verbundmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form von Streifen (9) oder Streifenabschnitten (18) in einer Breite von 2 mm bis 20 mm vorliegt, wobei die Fäden (15), Garne (16) oder Korde (17) in Streifenlängsrichtung verlaufen.Composite material according to claim 8, characterized in that it is in the form of strips ( 9 ) or strip sections ( 18 ) in a width of 2 mm to 20 mm, the threads ( 15 ), Yarns ( 16 ) or cords ( 17 ) extend in the strip longitudinal direction. Fahrzeugluftreifen mit einem mehrlagigen Gürtel, welcher ein Verbundmaterial gemäß Anspruch 8 oder 9 enthält.Pneumatic vehicle tire with a multi-layered belt, which a composite material according to claim 8 or 9 contains. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Gürtellagen (2a, 2b) aus unter einem Winkel (α) von 10° bis 70°, vorzugsweise 15° bis 30°, zur Umfangsrichtung des Reifens verlaufenden parallelen Streifenabschnitten (18) enthält, wobei die Streifenabschnitte (18) der einen Gürtellage (2a) zu den Streifenabschnitten (18) der zweiten Gürtellage (2b) gekreuzt angeordnet sind.Pneumatic vehicle tire according to claim 10, characterized in that it has two belt layers ( 2a . 2 B ) from at an angle (α) of 10 ° to 70 °, preferably 15 ° to 30 °, extending to the circumferential direction of the tire parallel strip portions ( 18 ), wherein the strip sections ( 18 ) of a belt layer ( 2a ) to the strip sections ( 18 ) of the second belt layer ( 2 B ) are arranged crossed. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Gürtellage (2a) aus einem oder mehreren in Umfangsrichtung des Reifens umlaufenden, gegebenenfalls spiralig gewickelten Streifen (9) besteht.Pneumatic vehicle tire according to claim 10, characterized in that at least one belt layer ( 2a ) of one or more circumferentially extending of the tire, optionally spirally wound strip ( 9 ) consists. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Verwendung als Wulstkern (20) eines Fahrzeugluftreifens, gekennzeichnet durch mehrere Schichten (14'), vorzugsweise drei bis sechs, aus in eine Gummi- oder Kunststoffmatrix (12) eingebetteten Fäden (15'), Garnen (16) oder Korden (17) sowie Polymerfolien (10') zwischen diesen Schichten (14') und als Deckschichten.Composite material according to one of Claims 1 to 7, for use as a bead core ( 20 ) of a pneumatic vehicle tire, characterized by several layers ( 14 ' ), preferably three to six, in a rubber or plastic matrix ( 12 ) embedded threads ( 15 ' ), Yarns ( 16 ) or cords ( 17 ) as well as polymer films ( 10 ' ) between these layers ( 14 ' ) and as cover layers. Fahrzeugluftreifen mit Wulstkernen, welche aus einem Verbundmaterial gemäß Anspruch 13 bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Wulstkernen (20) ringartigen umlaufenden Schichten (14, 14') quer zur Ringebene orientiert sind.Pneumatic vehicle tire with bead cores, which consist of a composite material according to claim 13, characterized in that the bead cores ( 20 ) ring-like circumferential layers ( 14 . 14 ' ) are oriented transversely to the plane of the ring. Fahrzeugluftreifen mit Wulstkernen, welche aus einem Verbundmaterial gemäß Anspruch 13 bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Wulstkernen (20) ringförmig umlaufenden Schichten (14, 14') parallel zur Ringebene orientiert sind.Pneumatic vehicle tire with bead cores, which consist of a composite material according to claim 13, characterized in that the bead cores ( 20 ) annular layers ( 14 . 14 ' ) are oriented parallel to the ring plane. Fahrzeugluftreifen mit Wulstkernen, welche aus einem Verbundmaterial gemäß Anspruch 13 bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Wulstkernen (20) ringförmig umlaufenden Schichten unter einem Winkel (β) von 5° bis 50° zu einer Ebene senkrecht zur Ringebene orientiert sind.Pneumatic vehicle tire with bead cores, which consist of a composite material according to claim 13, characterized in that the bead cores ( 20 ) annularly circumferential layers are oriented at an angle (β) of 5 ° to 50 ° to a plane perpendicular to the ring plane. Fahrzeugluftreifen mit Wulstkernen, welche aus einem Verbundmaterial gemäß Anspruch 13 bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem rechteckigen Querschnitt die Seitenkanten eine Länge von 5 mm bis 25 mm aufweisenPneumatic vehicle tires with bead cores, which consist of a Composite material according to claim 13 exist, characterized in that in a rectangular Cross-section the side edges have a length of 5 mm to 25 mm
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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