DE3202642A1

DE3202642A1 - Zusammengesetzter cord zur verstaerkung eines elastomeren gegenstandes

Info

Publication number: DE3202642A1
Application number: DE19823202642
Authority: DE
Inventors: René Francois Warken Reuter
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1982-01-28
Publication date: 1982-09-16
Also published as: MX160165A; US4343343A; JPS57143535A; JPH0329903B2; FR2498639A1; FR2498639B1; BR8200352A; CA1170127A

Description

Zusammengesetzter Cord zur Verstärkung eines elastomeren Gegenstandes

Die Erfindung betrifft Verstärkungscorde für elastomere Ge-, ~ genstände und mehr im einzelnen die Verstärkung elastomerer Gegenstände mit dehnbaren Corden.

Seit Einführung des Radialreifens bestand der Wunsch, ein Verfahren zum Aufbauen eines solchen Reifens in einem einzi-

gen Schritt zu entwickeln, wobei die Reifenbauteile einschließlich dem Gürtelaufbau und dem Laufstreifen auf einer Reifenbautrommel in zylindrischer Form angeordnet werden können, bevor die Anordnung zu einer Toroidgestalt expandiert wird. Solch ein Verfahren ist als wirtschaftlicher und effizienter anzusehen als das vorherrschende Standardverfahren, welches die Expansion des unvulkanisierten Reifens auf nahezu seine endgültige Toroidgestalt erfordert, bevor der Gürtelaufbau und der Laufstreifen angebracht werden .

Sin Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines dehnbaren Verstärkungscords,so daß Reifen wie beispielsweise Radialreifen effizienter und wirtschaftlicher gebaut werden können.

Ein weiterr Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Aufbauen elastomerer Gegenstände wie beispielsweise falbbare Ersatzreifen zur Aufbewahrung in ge- ^elt^tem Zustand, die zur Verwendung auf Normal größe exvandi erbar sind.

/ der Erfindung

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Cords;

Figur 2 ein Spannungs-Dehrungsdiagramm des Kernfadens

eines erfindungsgemäßen zusammengesetzten

Cords;

Figur 3 eine Schnittansicht in einer Radialebene ei^nes auf einer Felge montierten Reifens vor

dem Aufblasen; und
Figur 4 eine der Figur 3 ähnliche Ansicht, die den

Reifen von Figur 3 aufgeblasen zeigt.

Figur 1 zeigt einen zusammengesetzten Cord 10, der zur Verstärkung von elastomeren Gegenständen wie beispielsweise Reifen verwendet wird. Dieser zusammengesetzte Cord 10 umfaßt einen Kernfaden 12, um welchen herum ein oder mehrere im wesentlichen undehnbare Garne 14- hoher Zugfestigkeit spiralförmig oder schraubenförmig gewickelt sind. In Figur sind zwei solche Garne 14· gezeigt, die um den Kernfaden 12 gewickelt sind. Unter "im wesentlichen undehnbaren Garnen hoher Zugfestigkeit" ist zu verstehen, daß die Garne aus irgendeinem geeigneten Verstärkungsmaterial bestehen können, das üblicherweise für Verstärkungscorde in einer bestimmten Art von elastomeren Artikeln verwendet wird. Zur Verstärkung der meisten elastomeren Gegenstände weisen diese Garne 14- eine Zugfestigkeit von wenigstens 6 Gramm je Denier. Zu den Materialien, welche für solche Garne verwendet werden können, gehören beispielsweise Rayon, Nylon, Polyester, Araraid, Glasfaser, Polyvinylalkohol und Stahl. Jedes dieser Garne 14- kann aus einer Vielzahl von Einzelfäden zusammengesetzt sein, welche mitein-ander verseilt oder umeinander verdrallt werden. In ausgestrecktem Zustand ist die Länge jedes Garnes 14 gleich einer vorbestimmten Strecke, über welche sich das Garn 14 in dem Gegenstand erstrecken sollte, wenn er expandiert und in Verwendung ist.

Der Kernfaden 12 sollte eine Bruchdehnung besitzen, welche dazu ausreicht, seine Verlängerung auf eine Länge zuzulassen, die größer ist als die Länge des Garnes Ή» wenn es voll ausgestreckt ist , um das Ausstrecken des Garnes 1-4

5 ohne Zerreißen des Kernfadens 12 zur Dehnung eines elastomeren Gegenstandes und seine Verstärkung in dein gedehnten Zustand zu gestatten. Für viele Anwendungen ist es erforderlich, daß die Dehurig vor dem Bruch des Kernfadens 12 wenigstens 200$ beträgt.

Der Kernfaden 12 sollte ferner einen Elastizitätsmodul und eine Elastizitätsgrenze besitzen, welche ausreichen, normalen Zugkräften an dem Cord 10 bei seiner Verarbeitung zu widerstehen und sich davon zu erholen. Um solchen Kräften

zu widerstehen und sich davon zu erholen, sollte der anfängliehe Elastizitätsmodul wenigstens 1000 N/mm betragen und sollte vorzugsweise zwischen 1500 und 4-500 N/mm liegen. Die Elastizitätsgrenze des Kernfadens 12 sollte wenigstens 1 kg betragen.

Es hat sich herausgestellt, daß nichtorientierte Polymerfäden wie beispielsweise die der Gruppe, welche aus Polyamiden und Polyestern besteht, die oben definierten Eigenschaften besitzen. Bei der Herstellung künstlicher Garne ist es allgemein üblich, deren Fäden nach dem Spinnprozess einem Ziehprozess zu unterwerfen. Gemäß einem Ziehverfahren werden die gesponnenen Fäden (mit mehreren Wicklungen) um ein obere erhitzte rotierende Rolle zugeführt und werden über eine erhitzte Platte herunter und (mit mehreren Windüngen) um eine untere Rolle herumgeführt, welche schneller als die oberer Rolle rotiert. Bei solch einem Verfahren wird ein Garnfaden um 200 bis 700$ oder mehr gedehnt, bevor er einen hohen Grad permanenter Orientierung annimmt. Das Wort "Orientierung" bezieht sich auf den Grad der Parallelitat der Kettenmoleküle eines Polymers. Ein resultierender orientierter Polymerfaden bleibt im wesentlichen permanent ausgestreckt und ist viel stärker als in der ungezogenen

Form. Zum Dehnen des Fadens während des Ziehprozesses braucht nur eine mäßige Kraft ausgeübt zu werden. Es ist klar, daß ein bestimmtes Maß des Ziehens von vielleicht oder 20% bei der normalen Verarbeitung auftreten kann, so daß ein vollständig ungezogener Polymerfaden in der Praxis nicht erhältlich ist. Zum Zweck der Beschreibung und der Ansprüche ist als "nichtorientierter Polymerfaden¹¹ ein Polymerfaden definiert, welcher nach dem Spinnprozess nicht gezogen oder nur teilweise gezogen ist, so daß die Anwendung einer nur mäßigen Kraft (beispielsweise 4· g je Denier) ausreicht, den Faden auf eine Länge zu dehnen, welche wenigstens 200$ seiner ursprünglichen Länge beträgt.

Ein typisches Spannungs-Dehnungsdiagr.amm für einen nichtorientierten Polyamidfaden (ungestreckter Nylon-Monofaden mit einer Abmessung von 0,30 mm) ist in Figur 2 gezeigt. Der anfängliche Elastizitätsmodul beträgt 1700 N/mm . Der Faden besitzt eine Elstizitatsgrenze von etwa 3 oder U N, wonach er sich schließlich um etwa il5% dehnt, bevor er einen hohen Grad permanenter Orientierung annimmt. An diesem Punkt permanenter Orientierung (nicht gezeigt) hat er eine Bruch-Zugfestigkeit von etwa 130 N/mm .

Der Kernfaden 12 kann einen Einzelfaden enthalten, wie in Figur 1 gezeigt, oder er kann mehr als einen Faden enthalten. Der Kernfaden 12 kann auf übliche Weise mit einer gummierten Mischung überzogen sein, bevor die Garne 14· um ihn herumgewickelt werden.

Der Verstärkungscord 10 kann entweder in den Lagen oder Gürteln von Diagonalreifen oder Radialreifen oder in beiden vorgesehen sein. Wenn solche Corde 10 in einem Radialreifen vorgesehen sind, kann der Reifen in einem einzigen Schritt aufgebaut werden, in welchem die Reifenbauteile einschließlieh dem Gürtelaufbau auf der Reifenbautrommel in zylindrischer Form angebracht werden können. Die Corde 10 dehnen sich dann bei dem Prozess der Expansion der Anordnung zu

einer ibroidgestalt.

Eine andere Anwendung der Verstärkungscorde 10 ist in den Figuren 3 und 4- gezeigt. In Figur 3 ist ein geformter und vulkanisierter Luftreifen 20 gezeigt, der auf einer Felge 22 montiert und zur Verwendung als Ersatzreifen an einem Fahrzeug nicht aufgeblasen ist. Der Reifen 20 weist eine Karkasse aus zwei Lagen 24. von Verstärkungscorden auf, die zwischen einem Paar kreisförmiger undehnbarer Kerne 26 verlaufen. Ein in Umfangsrichtung verlaufender Laufstreifen 28 ist in der Mitte zwischen den Kernen 28 und außerhalb der Karkassenlagen 24- angeordnet. Zwei Seitenwände 30 erstrecken sich von den Laufstreifenkanten zu den jeweiligen Kernen 26. Zwischen den Laufstreifen 28 und den Karkassenlagen 24- sind zwei Gürtel 32 vorgesehen. Der Reifen 20 ist ein Radialreifen. Unter Radialreifen ist zu verstehen, daß seine Karkassencorde unter einem Winkel von im wesentlichen 90° zu der Urafangsmittenebene des Reifens und bei dieser verlaufen, das heißt, einem Winkel 75° bis 90°. Unter der Umfangsmittenebene wird eine Ebene verstanden, wie mit dem Bezugszeichen 34· in Figur 4- dargestellt, die in der Mitte zwischen den axial äußersten Punkten der Karkassenlagen verläuft, wenn der Reifen auf einer Felge montiert, unbelastet und auf den Nenndruck für den Reifen aufgeblasen ist. "Axial" betrifft eine Richtung parallel zur Rotationsachse eines Reifens. Die Verstärkungscorde in den Gür+.ni.n 32 verlaufen unter einem schrägen Winkel relativ zu der und bei der Umfangsmittenebene 34. des Reifens 20. Obzwar zwei Gürtel gezeigt sind, ist es möglich, daß der Reifen nur einen Gürtel enthält, wobei die Corde in einer im allgemeinen zu der Umfangsmittenebene 34- parallelen Richtung verlaufen, oder der Reifen kann mehr als zwei Gürtel enthalten. Ebenso kann der Reifen 20 nur eine Karkassenlage oder mehr als zwei solche Lagen enthalten.

Der Reifen 20 besitzt unaufgeblasen und vor seiner Verwendung eine erste Querschnittshöhe SH₁. Die Querschnittshöhe

ist hier als die Strecke zwischen dem radial innersten der Kerne und dem Schnittpunkt der Urafangsmittenebene 34· mit der radial äußersten der Karkassenlage 24· in einer zur Rotationsachse eines Reifens senkrechten Richtung definiert und ist als SH.. und SHp in Figur 3 bzw. Figur 4· dargestellt. Eine Radialebene ist eine Ebene, welche die Rotationsachse eines Reifens enthält. Das Wort "radial" bezieht sich auf eine zur Rotationsachse eines Reifens senkrechte Richtung.

Der Reifen 20 ist zur Benutzung auf die in Figur 4. gezeigte Gestalt aufblasbar, in welcher er eine zweite Querschnittshöhe SHp aufweist, welche wenigstens 50$ größer als die erste Querschnittshöhe SH^ ist.

Die Verstärkungscorde in den Karkassenlagen 24- und in dem

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Gürtelaufbau 32 sind von dem in Figur 1 aenrifeiren Typ. Beim Aufblasen des Reifens 20 zu der in Figur 4- gezeigten Gestalt dehnen sich die Corde, um die geeigneten Abmessungen für den Reifen anzunehmen. Abweichend von herkömmlichen Radialreifen, deren Karkassencorde undehnbar sind und sich während des Formungsprozesses nicht dehnen, ist der in den Figuren 3 und 4- gezeigte Reifen 20 derart aufgebaut, daß der Abstand zwischen den Kernen oder Wulstdrähten 26 genauso groß wie der Abstand oder.um einen geringen Betrag grösser als der Abstand, wie in Figur 4- gezeigt, zwischen den Kernen 26 des Reifens 20 ist, wenn er zur Verwendung aufgeblasen ist. Dies gestattet die Vormontage des Reifens 20 auf einer Felge 22, wie in Figur 3 gezeigt, vor seiner Expansion zur Verwendung. Daher bleibt der Abstand zwischen den Kernen 26 konstant und die Karkassenoorde werden verlängert.

Ein Ausführungsbeispiel für einen dehnbaren Cord 10, das in' einem typischen Reifenaufbau nutzbar sein kann, besitzt einen Kernfaden 12 aus 3 ungestreckten Polyamid-6-Einzelfäden von 0,5 mm Durchmesser, die mit 7 Schlagen je Zoll in der Z-Richtung miteinander verdrallt sind. Das Garn 14-

ist ein mit Klebemittel behandeltes Aramid von 1500/1 Denier, das mit 7 Schlägen je Zoll in der Z-Richtung verdrallt ist. Zwei der AramidIngon sind 14 Schlagen je Zoll in der S-Richtung um den Kernfaden herumgeschlagen. Der Kernfaden hat eine Abmessung von 1 mm, eine Bruchdehnung von 265$ seiner ungestreckten Länge, eine Bruchfestigkeit von 5 kg und eine Zugfestigkeit von 0,7 kg bei 2$ Dehnung. Das Araraidgarn 14 hat eine Bruchdehnung von 4»T $ seiner Länge vor der Dehnung und eine Bruchfestigkeit von 23 kg. Der resultierende Cord 10 hat eine Bruchdehnung von 168$ seiner Länge vor der Dehnung, eine Bruchfestigkeit von etwa 40 kg und eine Zugfestigkeit 2,2 kg bei 65$ Dehnung.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für solch einen dehnbaren Cord 10 hat. einen Kernfaden 12 von 2 -ungestreokten Polyamid-6-Einzelfäden von 0,5 mm Durchmesser, die mit 10 Schlagen je Zoll in der Z-Richtung miteinander verdrallt sind. Das Garn 14 ist ein mit Haftmittel behandeltes Polyamid ( Nylon 6,6) von 1260/1 Denier, das mit 10 Schlagen je Zoll in der Z-Richtung verdrallt ist. Zwei der Lagen des Garns 14 sind mit 10 Schlägen je Zoll in der S-Richtung um den Kernfaden 12 geschlagen. Der resultierende Cord 10 besitzt eine Bruchdehnung von 120$ seiner Länge vor der Dehnung, eine Bruchfestigkeit von 20,5 kg und eine Zugfestigkeit von 2,7 kg bei 65$ Dehnung.

Die speziellen Abmessungen von Corden für spezifische Anwendungen, auf welche sich die Erfindung bezieht, können von einem Fachmann unter Verwendung allgemein bekannter Prinzipien gewählt werden. Die oben in Zoll angegebenen Längen können durch Multiplikation mit 2,54 in cm umgewandelt werden.

Ein Beispiel eines anderen nützlichen Einsatzes für die dehnbaren Corde 10 der Erfindung ist die Verwendung in einer Karkassendeckschicht eines Radialreifens. Eine Karkassendeekschicht kann beschrieben werden als ein Lage von

10

Corden, die im wesentlichen parallel zu der ITmfanpsmittenebene verlaufen und unter dom Reifengürtelaufbau angeordnet sind, um die Radialkarkassencorde in Umfangsrichtun^ miteinander zu verbinden und dadurch den Karkassenmodul in Umfangsrichtung zu vergrößern.

Obzwar bestimmte Ausführungsformen und Einzelheiten zur Erläuterung der Erfindung gezeigt worden sind, leuchtet es dem Fachmann ein, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen oder Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Der Patentanwalt 15

Leerseite

Claims

The Goodyear Tire 6 Rubber Company 11U East Market Street Akron, Ohio -U316/V. St. A . Ansprüche:

1.] Zusammengesetzter Cord zur Verstärkung eines elastomeren Gegenstandes, mit einem aus wenigstens einem Einzelfaden bestehenden Kernfaden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyamiden und Polyestern besteht, sowie wenigstens einem im wesentlichen undehnbaren Garn hoher Zugfestigkeit, das spiralförmig um den Kernfaden gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Einzelfaden des Kernfadens (12) aus nichtorientiertem Material besteht und einen anfänglichen Elastizitätsmodul von 1500 bis 4-500 N/mm sowie eine Elastizitätsgrenze von wenigstens 1 kg aufweist, daß der Kernfaden (12) eine Bruchlänge aufweist, die größer ist als die Länge des Garnes (14),so daß der Kernfaden nicht zerrissen wird, wenn das Garn völlig ausgestreckt ist, wobei der Cord eine Bruchdehnung von wenigstens 100 % seiner Länge vor der Dehnung aufweist.

2. Elastomerer Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er durch den Cord nach Anspruch 1 verstärkt ist.

3. Vulkanisierter Luftreifen, der mit einer Vielzahl zusammengesetzter Corde gemäß Anspruch 1 verstärkt ist, und der eine erste Querschnittshöhe vor seinem Aufblasen aufweist, wenn er auf einer Felge montiert ist, und auf eine zweite Querschnittshöhe aufblasbar ist, die wenigstens 50% größer als die erste Querschnittshöhe ist, dadurch

gekennzeichnet, daß der Kern jedes Cordes eine Bruchlänge besitzt, die größer ist als die Länge des Garnes, wenn es völlig ausgestreckt ist, um das Austrecken des Garnes ohne Zerreißen des Kerns beim Aufblasen des Luftreifens auf die zweite Querschnittshöhe (SH_?) zu gestatten.

4·. Luftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Karkasse aufweist, die durch eine Vielzahl der zusammengesetzten Corde verstärkt ist, welche unter einem Winkel von 70° bis 90° zur Umfangsmittenebene (34·) des Reifens verlaufen, und daß der Luftreifen mehrere Gürtel (32) aufweist, die zwischen der Karkasse und dem Laufstreifen (28) angeordnet und durch eine Vielzahl der zusammengesetzten Corde verstärkt sind.

5. Luftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Karkasse aufweist, die mit einer Vielzahl der zusammengesetzten Corde verstärkt ist.