DE102022201492A1 - Rubberized reinforcement layer and agricultural tires - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft gummierte Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material, vorzugsweise für Landwirtschaftsreifen, wobei die Verstärkungslage eine Vielzahl an parallelen und beabstandet zueinander angeordneten Festigkeitsträgern aufweist, wobei jeder Festigkeitsträger ein Cord ist, welcher aus zwei verdrehten Multifilamentgarnen mit einer Verdrehung von 200 bis 300 tpm (Verdrehungen pro Meter) endverdreht ist, wobei der Cord einen Twistfaktor α (α = Twist [t/m] · (Cordfeinheit [tex]/ 1000)1/2) von 135 bis 220 aufweist, wobei zumindest eines der Multifilamentgarne Polyester-Filamente enthält und wobei die Multifilamentgarne einen Garntiter (Feinheit) von 1600 bis 2500 dtex und eine Erstverdrehung von 200 bis 300 tpm aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner einen Landwirtschaftsreifen, welcher zumindest eine solche gummierte Verstärkungslage aufweist.Bei der Verstärkungslage sind die Corde in einer Dichte von 60 - 90 epdm (Corde pro Dezimeter / ends per decimeter) und mit einem Cordabstand von 0,45 bis 0,9 mm angeordnet.The invention relates to a rubberized reinforcement layer for objects made of elastomeric material, preferably for agricultural tires, the reinforcement layer having a multiplicity of parallel and spaced-apart reinforcement members, each reinforcement member being a cord which consists of two twisted multifilament yarns with a twist of 200 to 300 tpm ( twists per meter), the cord having a twist factor α (α=twist [t/m] (cord fineness [tex]/1000)1/2) of 135 to 220, with at least one of the multifilament yarns containing polyester filaments and wherein the multifilament yarns have a yarn linear density (fineness) of 1600 to 2500 dtex and an initial twist of 200 to 300 tpm. The invention also relates to an agricultural tire which has at least one such rubberized reinforcement layer. In the reinforcement layer, the cords have a density of 60-90 epdm (cords per decimeter/ends per decimeter) and a cord spacing of 0.45 to 0.9 mm arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine gummierte Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material, vorzugsweise für Landwirtschaftsreifen, wobei die Verstärkungslage eine Vielzahl an parallelen und beabstandet zueinander angeordneten Festigkeitsträgern aufweist, wobei jeder Festigkeitsträger ein Cord ist, welcher aus zwei verdrehten Multifilamentgarnen mit einer Verdrehung von 200 bis 300 tpm (Verdrehungen pro Meter) endverdreht ist, wobei der Cord einen Twistfaktor α (α = Twist [t/m] . (Cordfeinheit [tex]/ 1000)1/2) von 135 bis 220 aufweist, wobei zumindest eines der Multifilamentgarne Polyester-Filamente enthält und wobei die Multifilamentgarne einen Garntiter (Feinheit) von 1600 bis 2500 dtex und eine Erstverdrehung von 200 bis 300 tpm aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner einen Landwirtschaftsreifen, welcher zumindest eine solche gummierte Verstärkungslage aufweist.The invention relates to a rubberized reinforcement layer for objects made of elastomeric material, preferably for agricultural tires, the reinforcement layer having a multiplicity of parallel and spaced-apart reinforcement members, each reinforcement member being a cord which consists of two twisted multifilament yarns with a twist of 200 to 300 tpm (Twists per meter) is finally twisted, the cord having a twist factor α (α=twist [t/m]. (Cord fineness [tex]/1000) 1/2 ) of 135 to 220, with at least one of the multifilament yarns being polyester filaments contains and wherein the multifilament yarns have a yarn linear density (fineness) of 1600 to 2500 dtex and an initial twist of 200 to 300 tpm. The invention also relates to an agricultural tire which has at least one such rubberized reinforcement layer.
Verstärkungslagen für Gegenstände aus elastomerem Material wie beispielsweise technische Gummiprodukte und Fahrzeugluftreifen haben größte Bedeutung und sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt. Die Verstärkungslagen weisen eine Vielzahl an verstärkenden, fadenförmigen Elementen, den sogenannten Festigkeitsträgern, auf. Diese sind vollständig in elastomeres Material eingebettet. Die Festigkeitsträger dieser Verstärkungslagen weisen beispielsweise die Form von Geweben oder kalandrierten, endlos gespulten Festigkeitsträgern auf.Reinforcement plies for articles of elastomeric material such as industrial rubber products and pneumatic vehicle tires are of paramount importance and are generally known to those skilled in the art. The reinforcement layers have a large number of reinforcing, thread-like elements, the so-called reinforcements. These are completely embedded in elastomeric material. The reinforcements of these reinforcement layers are, for example, in the form of woven fabrics or calendered, endlessly wound reinforcements.
Die gummierten Verstärkungslagen geeigneter Größe und Ausbildung werden mit weiteren Bauteilen zusammengefügt, um ein technisches Gummiprodukt oder einen Fahrzeugluftreifen zu bilden. Dabei verstärken die gummierten Verstärkungslagen das betreffende Produkt.The rubberized reinforcement plies of appropriate size and configuration are assembled with other components to form an engineered rubber product or a pneumatic vehicle tire. The rubberized reinforcement layers reinforce the product in question.
Als Festigkeitsträger für die Verstärkungslagen von Gummiprodukten können unterschiedlichste Materialien eingesetzt werden. Bekannt sind z. B. Festigkeitsträger aus Stahl oder textile Festigkeitsträger. Als textile Festigkeitsträger kommen in der Gummiindustrie z. B. Festigkeitsträger aus Polyamid, Rayon oder Polyester zum Einsatz.A wide variety of materials can be used as reinforcements for the reinforcement layers of rubber products. Are known z. B. reinforcements made of steel or textile reinforcements. Textile reinforcements are used in the rubber industry, e.g. B. Reinforcements made of polyamide, rayon or polyester are used.
Unter „Multifilamentgarn“ ist im Rahmen dieser Anmeldung ein Multifilamentgarn zu verstehen, welches verdreht ist und somit als Festigkeitsträger die Konstruktion x1 aufweist und welches den Prozess der Heißverstreckung incl. Imprägnierung bereits durchlaufen hat.In the context of this application, “multifilament yarn” is to be understood as meaning a multifilament yarn which is twisted and thus has the construction x1 as reinforcement and which has already gone through the process of hot drawing including impregnation.
Ein Cord besteht im Rahmen dieser Anmeldung aus zwei miteinander verdrehten Multifilamentgarnen.In the context of this application, a cord consists of two multifilament yarns twisted together.
Bei Fahrzeugluftreifen werden Corde als Festigkeitsträger beispielsweise im Wulstbereich, als Karkassmaterial, für Gürtellagen und in der Gürtelbandage eingesetzt, wobei als Material für die textilen Festigkeitsträger sowohl Rayon und Polyamide sowie unterschiedliche Polyestertypen zum Einsatz kommen.In pneumatic vehicle tires, cords are used as reinforcements, for example in the bead area, as carcass material, for belt layers and in belt bandages, with rayon and polyamides as well as different types of polyester being used as materials for the textile reinforcements.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gummierte Verstärkungslage bereitzustellen, die bei den mit diesen Verstärkungslagen hergestellten Gummiprodukten zu einer guten Verstärkung mit reduzierter Rissanfälligkeit führt.The invention is based on the object of providing a rubberized reinforcement layer which leads to good reinforcement with reduced susceptibility to cracking in the rubber products produced with these reinforcement layers.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass bei einer Verstärkungslage der eingangs genannten Art die Corde in einer Dichte von 60 - 90 epdm (Corde pro Dezimeter / ends per decimeter) und mit einem Cordabstand von 0,45 bis 0,9 mm angeordnet sind.This object is achieved according to the invention in that, in a reinforcement layer of the type mentioned at the outset, the cords are arranged at a density of 60-90 epdm (cords per decimeter/ends per decimeter) and with a cord spacing of 0.45 to 0.9 mm.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass durch diese Cordabstände das Rissverhalten innerhalb der Gummiprodukte positiv beeinflusst werden kann. Dadurch ergibt sich eine längere Produkthaltbarkeit. Die Corde liegen nicht so dicht und verringern dadurch die Belastung des Gummimaterials zwischen den Corden.It has surprisingly turned out that the crack behavior within the rubber products can be positively influenced by these cord spacings. This results in a longer product hold ability. The cords are not as dense, thereby reducing the stress on the rubber material between the cords.
Die Multifilamentgarne für die Corde der Verstärkungslage werden so hergestellt, dass ein Rohgarn ohne jegliche Drehung ersponnen wird, welches im Anschluss in einer Zwirnmaschine verdreht wird.The multifilament yarns for the cords of the reinforcing layer are made by spinning a raw yarn without any twist, which is then twisted in a twisting machine.
Das Multifilamentgarn wird zu einem zum Kalandrieren einsatzfähigen Gewebe konvertiert, indem man die dem Fachmann bekannten Schritte:
- - der Verdrehung von zwei Multifilamentgarne zum gewünschten Cord
- - des Herstellens einer Cordlage, enthaltend den gewünschten Festigkeitsträger
- - der Gummi-Haftungsaktivierung des Cordes, beispielsweise mittels eines RFL-Dips
- - the twisting of two multifilament yarns to form the desired cord
- - The production of a cord layer containing the desired reinforcement
- - the rubber adhesion activation of the cord, for example by means of an RFL dip
Innerhalb der Garne eines Verstärkungscordes können Filamante aus unterschiedlichen Materialien vorhanden sein, wobei zumindest eines der Multifilamentgarne Polyester-Filamente enthält. So können beispielsweise weitere Garne aus Filamenten unterschiedlichen Materials bestehen. Sind innerhalb des Verstärkungscordes Garne aus unterschiedlichem Material vorhanden, handelt es sich um einen sogenannten Hybridcord.Filaments of different materials can be present within the yarns of a reinforcement cord, with at least one of the multifilament yarns containing polyester filaments. For example, other yarns can consist of filaments of different materials. If yarns made of different materials are present within the reinforcement cord, it is a so-called hybrid cord.
Als weitere Materialien für die Filamente und Garne kommen beispielsweise aliphatische und aromatische Polyamide wie Polyamid 6, Aramid, Polyetherketon, Polyketon, Viskose, Naturfasern oder Glasfasern in Frage. Durch geeignete Materialauswahl kann der Verstärkungscord gezielt in seinen Eigenschaften eingestellt werden.Aliphatic and aromatic polyamides such as polyamide 6, aramid, polyetherketone, polyketone, viscose, natural fibers or glass fibers can be considered as further materials for the filaments and yarns. The properties of the reinforcing cord can be adjusted in a targeted manner by selecting a suitable material.
Bei den Polyester-Filamenten handelt es sich um Filamente aus Polymeren mit Esterfunktionen in ihrer Hauptkette, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polyethylennaphthalat (PEN).The polyester filaments are filaments made from polymers with ester functions in their main chain, such as e.g. B. polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) or polyethylene naphthalate (PEN).
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bestehen die Multifilamentgarne nur aus Polyesterfilamenten. Auf diese Weise ergeben sich Vorteile im Verarbeitungsverfahren und bei den Kosten.According to a preferred development of the invention, the multifilament yarns consist only of polyester filaments. In this way, there are advantages in the processing method and in the costs.
Besonders bevorzugt bestehen die Multifilamentgarne aus PET-Filamenten. PET ist in großen Mengen am Markt verfügbar und zeichnet sich durch ein positives Eigenschaftsbild bei Verwendung der gummierten Verstärkungslage in Gummiprodukten wie Reifen aus. Derartige Garne lassen sich zudem einfach spinnen und erstverdrehen und zum Cord endverdrehen.The multifilament yarns particularly preferably consist of PET filaments. PET is available on the market in large quantities and is characterized by a positive range of properties when using the rubberized reinforcement layer in rubber products such as tires. Yarns of this type can also be easily spun and initially twisted and finally twisted to form a cord.
Um einen in Bezug auf die spätere Anwendung im Gummiprodukt vorteilhaften Elastizitätsmodul zu erhalten, weisen die Multifilamentgarne einen Garntiter von 2100 bis 2300 dtex und eine Erstverdrehung von 220 bis 260 tpm auf und der Cord ist mit 220 bis 260 tpm endverdreht.In order to obtain a modulus of elasticity that is advantageous for subsequent use in the rubber product, the multifilament yarns have a yarn titre of 2100 to 2300 dtex and an initial twist of 220 to 260 tpm and the cord is twisted at the end with 220 to 260 tpm.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Cord einen Twistfaktor α von 150 bis 200 auf. Dadurch kann die Ermüdungsbeständigkeit der Verstärkungscorde bei guter Festigkeit verbessert werden. Der Twistfaktor α wird dabei nach folgender Formel berechnet: α=Twist [t/m] · (Feinheit [tex]/1000)1/2. Der Twistfaktor ist ein Maß für die Endverdrehung pro Meter des Cordes, bezogen auf die Feinheit des Cordes. Die angegebenen Bereiche für den Twistfaktor stellen einen vorteilhaften Kompromiss bezüglich Ermüdungsbeständigkeit und Festigkeit dar.According to an advantageous development of the invention, the cord has a twist factor α of 150 to 200. Thereby, the fatigue resistance of the reinforcing cords can be improved with good strength. The twist factor α is calculated using the following formula: α=twist [t/m] · (fineness [tex]/1000) 1/2 . The twist factor is a measure of the final twist per meter of cord, based on the gauge of the cord. The specified ranges for the twist factor represent an advantageous compromise between fatigue resistance and strength.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Festigkeitsträger ein Cord aus zwei miteinander verdrehten Multifilamentgarnen aus PET-Filamenten und die Corde sind in einer Dichte von 70 bis 85 epdm und mit einem Cordabstand von 0,5 bis 0,6 mm in der Verstärkungslage angeordnet. Auf diese Weise ein besonders ausgewogenes Verhältnis von Rissbeständigkeit und Verstärkung. Es resultiert eine hohe Haltbarkeit der Produkte.According to a preferred development of the invention, the reinforcement is a cord made of two twisted multifilament yarns made of PET filaments and the cords are arranged in the reinforcement layer with a density of 70 to 85 epdm and a cord spacing of 0.5 to 0.6 mm. In this way a particularly balanced ratio of crack resistance and reinforcement. The products have a long shelf life.
Um eine zuverlässige Haftung von textilen Festigkeitsträgern zum Gummi zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Corde in der Verstärkungslage mit einer Haftimprägnierung, z. B. mit einem RFL-Dip im 1- oder 2-Bad-Verfahren, zu versehen.In order to ensure reliable adhesion of textile reinforcements to the rubber, it is advisable to treat the cords in the reinforcement layer with an adhesive impregnation, e.g. B. with an RFL dip in the 1- or 2-bath process.
Die erfindungsgemäße Verstärkungslage kann in unterschiedlichsten elastomeren Erzeugnissen, wie Riemen, Fördergurten, Schläuchen oder Luftfedern, eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Verstärkungslage in Fahrzeugreifen, insbesondere für den Gelände- und/oder Schwerlastgebrauch, eingesetzt. Sie kann als Gürtellage oder als Karkasslage verwendet werden. Der Einsatz ist sowohl in Radial- als auch in Diagonalreifen möglich.The reinforcement layer according to the invention can be used in a wide variety of elastomeric products, such as belts, conveyor belts, hoses or air springs. The reinforcement layer according to the invention is preferably used in vehicle tires, in particular for off-road and/or heavy-duty use. It can be used as a belt ply or as a carcass ply. It can be used in both radial and cross-ply tires.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verstärkungslage ein Landwirtschaftsreifen eingesetzt wird. Die Landwirtschaftsreifen zeichnen sich durch eine hohe Haltbarkeit aus.It is particularly advantageous if an agricultural tire is used as the reinforcement layer. Agricultural tires are characterized by high durability.
Vorzugsweise ist die gummierte Verstärkungslage im Gürtel des Landwirtschaftsreifens enthalten. Die Gürtel von Landwirtschaftsreifen weisen in der Regel sechs bis acht Gürtellagen auf, um eine ausreichende Haltbarkeit und Robustheit zu besitzen. Zumindest eine der Gürtellagen ist dabei durch eine erfindungsgemäße Verstärkungslage gebildet. Es können aber auch mehrere oder alle Gürtellagen durch die erfindungsgemäße Verstärkungslage gebildet werden.Preferably, the rubberized reinforcing ply is included in the belt of the agricultural tire. The belts of agricultural tires usually have six to eight belt layers in order to have sufficient durability and robustness. At least one of the belt layers is formed by a reinforcement layer according to the invention. However, several or all belt layers can also be formed by the reinforcement layer according to the invention.
Um die Rissanfälligkeit im Gürtel eines Landwirtschaftsreifens zu reduzieren und die Produktionszeit und Produktionskosten zu vermindern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Gürtel aus vier bis sechs Gürtellagen der gummierten Verstärkungslage besteht. Eine geringere Cordfadendichte bei höherem Modul des Cordes ermöglicht diese geringere Anzahl an Gürtellagen bei gleichzeitig hoher Rissbeständigkeit des Gürtels. Zusätzlich kann der Rollwiderstand durch die reduzierte Lagenanzahl vermindert werden.In order to reduce the susceptibility to tearing in the belt of an agricultural tire and to reduce the production time and production costs, it has proven to be advantageous if the belt consists of four to six belt plies of the rubberized reinforcement ply. A lower cord thread density with a higher modulus of the cord enables this smaller number of belt layers while at the same time the belt has a high tear resistance. In addition, the rolling resistance can be reduced by the reduced number of layers.
Alternativ oder zusätzlich zum Einsatz der gummierten Verstärkungslage im Gürtel von Landwirtschaftsreifen kann die gummierte Verstärkungslage auch in der Karkasse von Landwirtschaftsreifen enthalten sein.As an alternative or in addition to using the rubberized reinforcement layer in the belt of agricultural tires, the rubberized reinforcement layer can also be contained in the carcass of agricultural tires.
Von der Erfindung sind sämtliche vorteilhaften Ausgestaltungen, die sich unter anderem in den Patentansprüchen widerspiegeln, umfasst. Insbesondere sind von der Erfindung auch Ausgestaltungen umfasst, die sich durch Kombination unterschiedlicher Merkmale, beispielsweise von Bestandteilen der Kautschukmischung, unterschiedlicher Abstufungen bei der Bevorzugung dieser Merkmale ergeben, sodass auch eine Kombination eines ersten als „bevorzugt“ bezeichneten Merkmals oder im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform beschriebenen Merkmals mit einem weiteren als z. B. „besonders bevorzugt“ bezeichneten Merkmal von der Erfindung erfasst ist.All advantageous configurations, which are reflected in the patent claims, among other things, are included in the invention. In particular, the invention also includes configurations that result from a combination of different features, for example components of the rubber mixture, different gradations in the preference of these features, so that a combination of a first feature designated as “preferred” or described in the context of an advantageous embodiment Feature with another than z. B. "particularly preferred" designated feature is covered by the invention.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments, but without being restricted to these.
Es wurden Landwirtschaftreifen der Dimension 710/70 R 42 zum einen mit einem Gürtel aus acht gummierten Verstärkungslagen 1 (s. Tabelle 1) als Vergleichsreifen und zum anderen mit einem Gürtel aus sechs gummierten, erfindungsgemäßen Verstärkungslagen 2 (s. Tabelle 1) hergestellt. Tabelle 1
Der Reifen mit sechs erfindungsgemäßen Verstärkungslagen 2 wies im Vergleich zum Reifen mit acht Verstärkungslagen 1 eine höhere Beständigkeit gegen Risse im Gürtel auf. Zudem ließ sich der Reifen mit den sechs erfindungsgemäßen Verstärkungslagen 2 schneller und kostengünstiger herstellen.The tire having six reinforcing plies 2 according to the present invention exhibited higher resistance to belt cracking as compared with the tire having eight reinforcing plies 1 . In addition, the tire with the six reinforcement layers 2 according to the invention could be produced faster and more cost-effectively.
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- WO 9814336 A1 [0008]WO 9814336 A1 [0008]
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