DE102011053264A1

DE102011053264A1 - Verstärkungskord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für eine Karkasslage oder eine Gürtelbandagenlage von Fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE102011053264A1
Application number: DE102011053264A
Authority: DE
Inventors: Carole Justine; Jörn Krüger
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2013-03-07
Also published as: FR2979639A1; FR2979639B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Festigkeitsträger (1) für eine Verstärkungslage für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für eine Karkasslage oder Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens, bestehend aus wenigstens einem Garn (2, 3) aus nicht-metallischem Material, wobei das Garn (2, 3) verdreht ist. Der Querschnitt des Festigkeitsträgers (1) entspricht der Bedingung a < 0,85 × b und der Festigkeitsträger (1) ist derart in der Verstärkungslage angeordnet, dass b parallel zur flächigen Erstreckung der Verstärkungslage ausgerichtet ist, wobei a die Querschnittshöhe und b die Querschnittsbreite des Festigkeitsträgers (1) definiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Festigkeitsträger für eine Verstärkungslage für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für eine Karkasslage oder Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens, bestehend aus wenigstens einem Garn aus nicht-metallischem Material, welches verdreht ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Fahrzeugluftreifen, enthaltend diese Festigkeitsträger in einer Karkasslage und / oder einer Gürtelbandagenlage.
Festigkeitsträger für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für eine Karkasslage oder eine Gürtelbandagenlage von Fahrzeugluftreifen, sind dem Fachmann in Aufbau und Werkstoff in verschiedensten Ausführungen bekannt. Die Festigkeitsträger werden durch Kalandrieren in eine Kautschukmischung eingebettet, um als gummierte Festigkeitsträgerlage im Elastomerprodukt eingesetzt werden zu können.
Ein Fahrzeugluftreifen radialer Bauart weist im Allgemeinen eine luftundurchlässige Innenschicht, eine Festigkeitsträger enthaltende Radialkarkasse, die vom Zenitbereich des Reifens über die Seitenwände bis in den Wulstbereich reicht und dort meist durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einen radial außen befindlichen profilierten Laufstreifen und einen zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse angeordneten Gürtel auf, welcher radial außen mit der Gürtelbandage abgedeckt ist. Die Gürtelbandage kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein und deckt zumindest die Gürtelränder ab.
In PKW-Radialreifen verlaufen die Festigkeitsträger der meist einlagigen Karkasslage in radialer Richtung. Die Festigkeitsträger in Karkasslagen müssen eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um die im Betrieb des Reifens auftretenden Kräfte hinreichend aufnehmen zu können und dauerhaltbar zu sein. Insbesondere leistet die Karkasse Widerstand gegen den Innendruck des Reifens und hat die Funktion eines Festigkeitsträgers. Der radiale Verlauf der Festigkeitsträger erhöht die Festigkeitseigenschaften der Lage, erhöht insbesondere die Tragfähigkeit und die Komfortmerkmale des Reifens wie Einfederung und Fahreigenschaften. Bekannt sind beispielsweise Verstärkungskorde aus Rayon oder PET (Polyethylenterephthalat) als Festigkeitsträger für die Karkasslage von Reifen. Die Festigkeitsträger weisen einen runden Querschnitt auf.
Die Gürtelbandagenlage wird bei der Reifenherstellung in Form von Lagen mit in eine unvulkanisierte Kautschukmischung eingebetteten Festigkeitsträgern aufgebracht, die auf den Gürtel gewickelt oder gespult werden. Die Festigkeitsträger der Gürtelbandagenlage sollen bei der Reifenherstellung eine ausreichende Erhebung bei der Bombage und in der Vulkanisationsform zulassen, damit der Reifen präzise ausgeformt werden kann, und sie sollen nach der Fertigstellung des Reifens im Fahrbetrieb eine gute Hochgeschwindigkeitstauglichkeit (Schnellauffestigkeit) gewährleisten. Um diesen Anforderungen zu genügen, sollten sich die Festigkeitsträger bis zu einer Dehnung von ca. 3 % mit mäßigem Kraftaufwand und ab einer höheren Dehnung nur noch mit sehr hohem Kraftaufwand dehnen lassen. Zudem sollen die Korde die Gürtellagen, insbesondere die Gürtelkanten für die Schnellauffestigkeit und Dauerhaltbarkeit niederhalten. Die Festigkeitsträger weisen einen runden Querschnitt auf. Bekannt sind beispielsweise Verstärkungskorde aus Rayon oder Polyester und Hybridkorde aus zwei unterschiedlichen Materialien. Die Festigkeitsträger weisen einen runden Querschnitt auf.
Es ist bekannt und üblich, als Festigkeitsträger für die Karkasslage und / oder für die Gürtelbandagenlage einen (Verstärkungs-)Kord zu verwenden, der einen runden Querschnitt aufweist.
Ein „Garn“ ist ein fadenförmiges Erzeugnis, welches aus dünnen Einzelfäden besteht. Ein „(Verstärkungs-)Kord“ ist ein fadenförmiges Erzeugnis, welches aus mehreren Garnen besteht, welche miteinander endverdreht sind.
Die Reifenentwicklung geht dahin, Fahrzeugluftreifen zu schaffen, die einen geringen Rollwiderstand aufweisen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Festigkeitsträger für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für eine Karkasslage und / oder eine Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens bereitzustellen, durch die der Rollwiderstand des Fahrzeugluftreifens verbessert ist, der aber dennoch gleich gute übrige Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem der Querschnitt des Festigkeitsträgers der Bedingung a < 0,85 × b entspricht, indem der Festigkeitsträger derart in der Verstärkungslage angeordnet ist, dass b in etwa parallel zur flächigen Erstreckung der Verstärkungslage ausgerichtet ist und wobei a die Querschnittshöhe und b die Querschnittsbreite des Festigkeitsträgers definiert. Die Querschnittshöhe des Festigkeitsträgers ist geringer als dessen Querschnittsbreite.
Erfindungswesentlich ist, dass ein in seinem Querschnitt flacher Festigkeitsträger geschaffen ist, durch den die gummierte Verstärkungslage dünner ausführbar ist, als mit Festigkeitsträgern mit rundem Querschnitt. Der Festigkeitsträger ist in seiner Anordnung in der Verstärkungslage mit seiner Breite flächig und mit seiner Höhe parallel zur Dicke der Verstärkungslage ausgerichtet. Da der Festigkeitsträger breiter als hoch ist und die Höhe geringer als bei einem Festigkeitsträger mit rundem Querschnitt ist, ist die Verstärkungslage, in die der Festigkeitsträger eingebracht ist, flacher als im Stand der Technik führbar. Es ist an Kautschukmaterial für die Gummierung der Festigkeitsträgerlage eingespart, wodurch das Gewicht dieser Lage geringer ist. Das geringere Gewicht wirkt sich – in einem Fahrzeugluftreifen angeordnet – positiv auf den Rollwiderstand aus und verringert diesen.
Ein „Festigkeitsträger“ kann beispielsweise ein Garn oder ein Kord sein. In der Anwendung des Festigkeitsträgers in der Karkass- und / oder Gürtelbandagenlage ist es vorteilhaft, wenn a in etwa parallel zur radialen Richtung des Reifens angeordnet ist.
Zweckmäßig ist es, wenn der Festigkeitsträger ein Kord ist und aus nicht-metallischem Material besteht. Für die Anwendung des Festigkeitsträgers in der Karkass- und / oder Gürtelage ist ein Festigkeitsträger aus metallischem Material nicht geeignet, denn dieser würde den auftretenden Dehnungen nicht standhalten.
Vorteilhaft ist es, wenn der Festigkeitsträger einen in etwa ovalen Querschnitt aufweist.
Alternativ weist der Festigkeitsträger einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit vorzugsweise abgerundeten Ecken auf.
Vorteilhaft ist es, wenn der Querschnitt des Festigkeitsträgers der Bedingung a < 0,3 bis 0,7 × b, vorzugsweise der Bedingung a < 0,3 bis 0,4 × b entspricht. Der Fahrzeugreifen, der solche Festigkeitsträger in der Karkass- oder Gürtelbandage aufweist, ist besonders in Bezug auf den Rollwiderstand bei guten übrigen Eigenschaften des Reifens verbessert.
Vorteilhaft ist es, wenn der Festigkeitsträger aus textilem Material wie PET, Rayon, Aramid, Nylon, PEN oder POC besteht.
Zweckmäßig ist es, wenn der Festigkeitsträger ein Hybridkord ist, welcher wenigstens aus zwei unterschiedlichen Materialien besteht. Hierdurch kann die Eigenschaft des Festigkeitsträgers durch die Materialwahl zusätzlich an die jeweiligen Anforderungen optimiert eingestellt werden.
Der Titer (die Feinheit) eines jeden Garnes des Festigkeitsträgers beträgt zwischen 300 bis 5000 dtex, vorzugweise zwischen 500 bis 2000 dtex.
Dabei können die Garne eines Festigkeitsträgers den gleichen Titer oder unterschiedliche Titer aufweisen.
Ein Kord besteht aus 2 bis 10 Garnen.
Die Verdrehungszahl eines jeden Garnes und die Endverdrehungszahl des Kordes beträgt zwischen 80 und 550 tpm (turns per meter). Dabei können die Garne des Kordes die gleiche oder unterschiedliche Verdrehungszahlen aufweisen. Die Garne können S- oder Z-verdreht sein, während die Endverdrehung entgegengesetzt zur Verdrehung der Garne erfolgt.
Nachfolgend sind einige Beispiele für erfindungsgemäße Festigkeitsträger aufgeführt:
Festigkeitsträger 1:
Der Festigkeitsträger 1 weist die Konstruktion PET 1440 × 2, twist 380S/370Z mit a = 0,18 und mit b = 0,55 auf. Die beiden PET-Garne, aus denen der Kord besteht, haben je eine Feinheit von 1440 dtex, sind jeweils mit 380 tpm S-erstverdreht und mit 370 tpm Z-endverdreht. Der Kord weist einen Querschnitt mit dem Verhältnis a/b = 0,33 auf. Der Querschnitt des Kordes ist entweder oval oder rechteckig, wobei die Ecken des Rechteckes gerundet ausgeführt sind.
Festigkeitsträger 2:
Der Festigkeitsträger 2 weist die Konstruktion PET 1440 × 2, twist 290S/380Z mit a = 0,17 und mit b = 0,54 auf. Die beiden PET-Garne, aus denen der Kord besteht, haben je eine Feinheit von 1440 dtex, sind jeweils mit 290 tpm S-erstverdreht und mit 380 tpm Z-endverdreht. Der Kord weist einen Querschnitt mit dem Verhältnis a/b = 0,31 auf. Der Querschnitt des Kordes ist entweder oval oder rechteckig, wobei die Ecken des Rechteckes gerundet ausgeführt sind.
Festigkeitsträger 3:
Der Festigkeitsträger 3 weist die Konstruktion PA66 1400 × 1, twist 100Z mit a = 0,11 und mit b = 0,33 auf. Das eine PA66-Garn, aus dem der Festigkeitsträger besteht, hat eine Feinheit von 1440 dtex und ist mit 100 tpm Z-verdreht. Der Kord weist einen Querschnitt mit dem Verhältnis a/b = 0,33 auf.
Festigkeitsträger 4:
Der Festigkeitsträger 4 ist ein Hybridkord und weist die Konstruktion Aramid 1100 × 1 + PA66 700 × 1, twist 480S/470Z mit a = 0,16 und mit b = 0,47 auf. Ein Aramidgarn hat eine Feinheit von 1100 dtex und ein Garn aus PA66 hat eine Feinheit von 700 dtex. Beide Garne sind mit 480 tpm S-erstverdreht und mit 470 tpm Z-endverdreht. Der Kord weist einen Querschnitt mit dem Verhältnis a/b = 0,34 auf. Der Querschnitt des Kordes ist entweder oval oder rechteckig, wobei die Ecken des Rechteckes gerundet ausgeführt sind.
Festigkeitsträger 5:
Der Festigkeitsträger 5 ist ein Hybridkord und weist die Konstruktion Aramid 1670 × 2 + PA66 1400 × 1, twist 290S/280Z mit a = 0,22 und b = 0,67 auf. Zwei Aramidgarne haben je eine Feinheit von 1400 dtex und ein Garn aus PA66 hat eine Feinheit von 1400 dtex. Alle Garne sind mit 290 tpm S-erstverdreht und mit 280 tpm Z-endverdreht. Der Kord weist einen Querschnitt mit dem Verhältnis a/b = 0,33 auf. Der Querschnitt des Kordes ist entweder oval oder rechteckig, wobei die Ecken des Rechteckes gerundet ausgeführt sind.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Fahrzeugluftreifen, welcher eine Karkasslage und / oder eine Gürtelbandagenlage aufweist, in welcher ein Festigkeitsträger nach wenigstens einem der vorangehenden Ausführungen angeordnet ist. Der Fahrzeugluftreifen kann ein PKW-, ein Van- oder ein LKW-Reifen sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nun in den nachstehenden Figuren erläutert, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei zeigen die:
1 einen Querschnitt durch einen Kord gemäß dem Stand der Technik;
2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kord mit ovalem Querschnitt;
3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kord mit in etwa rechteckigem Querschnitt.
Die 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Festigkeitsträger gemäß dem Stand der Technik, der als Kord 1 konstruiert ist. Der Kord 1 besteht aus zwei Garnen 2, 3 aus nicht-metallischem Material, welche jeweils verdreht sind und welche gemeinsam zum Kord 1 endverdreht sind. Der Kord weist einen runden Querschnitt auf, welcher der Bedingung a = b entspricht, wobei a die Querschnittshöhe und b die Querschnittsbreite des Kordes 1 definiert.
Die 2 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kord 1 mit ovalem Querschnitt. Der Kord 1 besteht aus zwei Garnen 2, 3 aus nicht-metallischem Material, welche jeweils verdreht sind und welche gemeinsam zum Kord 1 endverdreht sind. Der Kord weist einen ovalen Querschnitt auf, welcher der Bedingung a < 0,7 × b entspricht, wobei a die Querschnittshöhe und b die Querschnittsbreite des Kordes 1 definiert.
Die 3 zeigt einen Querschnitt durch einen anderen erfindungsgemäßen Kord 1. Der Kord der 3 unterscheidet sich von dem Kord der 2 darin, dass der Kord der 3 einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Festigkeitsträger / Kord
2: Garn
3: Garn

Claims

Festigkeitsträger (1) für eine Verstärkungslage für elastomere Erzeugnisse, insbesondere für eine Karkasslage oder Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens, bestehend aus wenigstens einem Garn (2, 3) aus nicht-metallischem Material, wobei das Garn (2, 3) verdreht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Festigkeitsträgers (1) der Bedingung a < 0,85 × b entspricht und dass der Festigkeitsträger (1) derart in der Verstärkungslage angeordnet ist, dass b in etwa parallel zur flächigen Erstreckung der Verstärkungslage ausgerichtet ist, wobei a die Querschnittshöhe und b die Querschnittsbreite des Festigkeitsträgers (1) definiert.
Festigkeitsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittshöhe a des Festigkeitsträgers in etwa parallel zur radialen Richtung des Reifens angeordnet ist.
Festigkeitsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger (1) ein Kord ist und aus nicht-metallischem Material besteht.
Festigkeitsträger nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Festigkeitsträgers (1) der Bedingung a < 0,3 bis 0,7 × b, vorzugsweise a < 0,3 bis 0,4 × b entspricht.
Festigkeitsträger nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger (1) einen in etwa ovalen Querschnitt aufweist.
Festigkeitsträger nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger (1) einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit vorzugsweise abgerundeten Ecken aufweist.
Festigkeitsträger nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger (1) aus textilen Material wie PET, Rayon, Aramid, Nylon, PEN oder POC besteht.
Festigkeitsträger nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kord (1) ein Hybridkord, bestehend aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien ist.
Fahrzeugluftreifen, welcher eine Karkasslage und / oder eine Gürtelbandagenlage aufweist, in welcher ein Festigkeitsträger (1) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche angeordnet ist.