DE60133593T2

DE60133593T2 - Stahlseil für Luftreifen sowie radialer Luftreifen

Info

Publication number: DE60133593T2
Application number: DE60133593T
Authority: DE
Inventors: Minoru Hirachi; Susumu Imamiya
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: DE60120579D1; KR100803644B1; EP1602780B1; US20050121126A1; EP1186699B1; KR20020020855A; EP1186699A2; DE60120579T2; EP1602780A3; DE60133593D1; EP1186699A3; US20020053386A1; EP1602780A2

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Stahlcord für einen Reifen und einen Radialreifen unter Verwendung des Stahlcords, insbesondere einen Stahlcord für einen Reifen und einen Radialreifen mit Verbesserungen zur Erhöhung der Korrosionsresistenz und Dauerhaftigkeit eines vollendeten Reifenproduktes und zur Verbesserung der Energieeffizienz während des Härtens.
Für eine Karkassenschicht (Karkassenteil) werden eine Wulstverstärkungsschicht (Ausrüstungsteil) und ein Teil aus einer Riemenschicht (Riementeil) eines Radialreifens für starke Belastung, ein Stahlcord mit einer m + n-Twiststruktur, umfassend einen Kern mit m Stücken an Drähten und eine Hülle mit n Stücken an Drähten, oder ein Stahlcord, der ein Umhüllungsteil um den zuerst genannten wickelt und dgl. verwendet. Bei diesen Teilen wird eine extreme Biegedeformation beim Lauf des Reifens gegeben. Deswegen hat der Draht des Stahlreifens einen Durchmesser zwischen 0,15 und 0,22 mm, was kleiner ist als ein üblicher Cord für einen Riemen, und zur Minierung einer Beanspruchung, die auf die Oberfläche eines jeden Drahtes durch Biegen auferlegt wird, und um die Beanspruchung möglichst gleichmäßig zu machen, wird im allgemeinen eine Cordzusammensetzung mit einer Querschnittsform ausgewählt, bei der Drähte dicht und koaxial angeordnet sind.
Bei Stahlcords mit diesen Zusammensetzungen, bei denen ein Abstand zwischen Drähten an einem äußersten Hüllenteil aufgrund der Querschnittsform klein ist, kann ein Mantelgummi keinen Raum zwischen dem Kern und der Hülle in einem Gummiummantelungsverfahren und einem Härtungsverfahren auffüllen, und der Raum bleibt als Hohlraum in dem vollendeten Reifen übrig. Darüber hinaus arbeitet der Hohlraum als Passage für Luft, Luft mit Feuchtigkeit oder Feuchtigkeit.
Feuchtigkeit, die vom Inneren des Reifens oder von einer Reifenoberfläche diffundiert und eindringt, oder Feuchtigkeit, die von einem Schnittteil in einer äußeren Schicht des Reifens eingedrungen ist, bewegt sich frei in einem Karkassencord, der in einer radialen Richtung des Reifens angeordnet ist, vermindert die Adhäsion zwischen dem Cord und dem Reifen und im extremen Fall korrodiert und verschlechtert dies den Cord selbst. Demzufolge tritt eine Trennung der Adhäsion zwischen dem Cord und dem Gummi oder ein Riss des Reifens von einem Teil, bei dem die Beanspruchung am größten ist, in einer Karkassenperipherie auf, unter Bildung von ernsthaften Reifenproblemen.
Weiterhin wird Gas von einer Gummiverbindung während des Härtens erzeugt, wenn ein Hohlraum zwischen dem Kern und der Hülle als Passage des Gases arbeitet, und das Gas bricht zu einem Karkassenende hindurch, wo das Härten verhältnismäßig langsam ist, und bildet in diesem Teil ein großes Loch. Dieses Loch verschwindet, wenn das Härten fortschreitet, aber zur vollständigen Auslöschung des Loches ist ein unnotwendig großer Druck während des Härtens erforderlich und führt zur starken Erhöhung der Energiekosten. Auf diese Weise treten beim Stand der Technik Verschwendungen wie Energieverlust, Verminderung der Produktivität und extra Anlagen auf, um das Loch einfach auszulöschen. Um diese Verschwendungen zu entfernen, ist die Entfernung von Luft von Hohlteilen in dem Schritt zum Verdrillen von Drähten vor dem Aufwickeln des Stahlcords auf ein Reifenkomponententeil wirksam.
Als Mittel zur Entfernung von Luft aus dem Hohlteil des Stahlcords wird überlegt, ein Kernmaterial wie eine vulkanisierte Gummikette oder eine organische Faser in einen Kern eines Cords einzufügen. Weil eine Grenzflächenstärke des Kernmaterials und eines Matrixgummis, das den verdrillten Draht bedeckt, bei diesem Verfahren erniedrigt wird, kann unter wiederholten Beanspruchungen die Trennung davon an einem Grenzflächenteil unter Bildung von Rissen in der Nähe des Cords auftreten und zu einem Produktmangel führen. Ein Verfahren zum Auffüllen des Hohlteils durch Auflösen des Matrixgummis in einem organischen Lösungsmittel und Tauchen des Cords darin kann ebenfalls überlegt werden, aber angesichts der gegenwärtigen Umweltaspekte ist die Verwendung eines Lösungsmittels bei Produktionsverfahren nicht erwünscht. Darüber hinaus erfordert dieses Verfahren eine lange Zeit zum Trocknen durch Verdampfen des Lösungsmittels nach dem Tauchen und erniedrigt stark die Produktivität. Weiterhin ist ein Verfahren zum Erleichtern des Einfügens des Gummis in das Hohlteil durch Vermindern einer Anzahl von Drähten des Stahlcords im Vergleich zur üblichen Technik zur Bildung einer verdrehten Drahtstruktur mit einem asymmetrischen Querschnitt, was die Biegeresistenz des erzeugten Reifens erniedrigt, in Abhängigkeit von der Position, wo dieser Stahlcord verwendet wird, nicht vorteilhaft.
Auf der anderen Seite ist ein Riementeil eines Radialreifens für ein Automobil oder eines Radialreifens für starke Beanspruchung in der Nähe zur Lauffläche und kann während des Laufens durch ein durchdringendes Objekt wie einen Nagel beschädigt werden, so dass das Eindringen von Feuchtigkeit von außen durch dieses Teil ermöglicht wird, der Stahlcord korrodiert und eine Trennung aufgrund einer Verminderung der Adhäsion mit dem Gummi durch Reißen des Cords und Feuchtigkeit verursacht wird. Weiterhin ist ein Seitenverstärkungsteil verhältnismäßig frei von Schädigung im Vergleich zum Riementeil, wenn aber ein Schnitt, der den Cord erreicht, auftritt, weil ein Auto an eine Bordkante stößt, kann das gleiche Cordreißen und die Trennung wie oben erwähnt auftreten.
Um solche Nachteile zu überwinden, wurden Studien bezüglich der Stahlcordstruktur durchgeführt, und im allgemeinen wird eine Struktur zur Verhinderung von Hohlteilen bei Stahlcord angewandt. Das heißt, eine Struktur wird angewandt, so dass ein Matrixgummi, der das Hohlteil des Stahlcords umgibt, eintritt und das Hohlteil auffüllt.
Als Stahlcords, die dieses Ziel erfüllen, werden im allgemeinen zwei Arten angewandt. Eines davon wird als offene Cordstruktur bezeichnet und soll Zwischenräume von Stahldrähten absichern, indem sie lose absichtlich verdreht werden und keinen Hohlteil in einem Stahlcord eines erzeugten Reifens zurücklassen, indem ein niedrigviskoser, nicht vulkanisierter Gummi in den Hohlteil des Cords gefüllt wird. Beispielsweise wird eine offene Struktur mit einer 1 × 5-Twiststruktur typischerweise erwähnt. Ein anderes Verfahren ist eine Struktur, die leicht ermöglicht, dass Gummi in alle Zwischenräume zwischen Drähten eindringt, indem eine Cordstruktur mit einem äußeren Draht erzeugt wird, der spiralförmig um einen Kern gewickelt ist, der mit einigen wenigen (1 oder 2) Stahldrähten gebildet ist, wie es durch eine 2 + 2-Twiststruktur dargestellt wird.
Während diese Stahlcords große Wirkungen zum Eindringen von Gummi aufweisen, haben sie die folgenden Nachteile:
Der offene Cord verliert die Verdrillung unter Bildung von Zwischenräumen zwischen den Drähten, aber deswegen expandiert der Stahlcord des erzeugten Reifens leicht, wenn eine Zugbeanspruchung auferlegt wird, im Vergleich zum Stahlcord mit dicht verdrillten Drähten. Insbesondere wird beim Laufen mit starker Beladung oder bei hoher Geschwindigkeit eine große Beanspruchung auf die Drähte auferlegt, und der Cord neigt zur Deformation. Hierdurch wächst die äußere Peripherie des Reifens stärker als unter Stopp-Bedingung, und die Deformation fördert die Trennung zwischen den Riemenschichten und erniedrigt die Haltbarkeit des Reifens.
Weiterhin füllt der offene Cord den Hohlteil des Cords durch den niedrigviskosen Gummi, der während des Härtens fließt, aber der Gummi füllt nicht den Hohlteil ausreichend während des Walzens und der Bildung eines Reifenkomponententeils, wobei dieses Teil als großer Hohlraum zurückgelassen wird. Der Hohlraum ist im Vergleich zu eng verdrilltem Cord größer. Somit wird Luft, die in dem Hohlraum vorhanden ist, durch den Gummi, der während der Härtung eindringt, ausgetrieben, aber stockende Luft wird zu einem Teil gesandt, bei dem der Fortschritt des Härtens niedrig ist, und bildet dort ein großes Loch. Dieses Loch verschwindet durch den Vulkanisierdruck, aber zum vollständigen Auslöschen des Loches ist ein stärkerer Druck während des Härtens erforderlich, wodurch die Energieeffizienz erniedrigt wird.
Auf der anderen Seite wird für die Gummieindringstruktur, dargestellt durch die 2 + 2-Twiststruktur, der Querschnitt irregulär, um so eine Passage zum Eindringen des Gummis sicherzustellen. Ursprünglich sind Stahldrähte, die den Cord ausmachen, wünschenswert deutlich koaxial angeordnet, und hierdurch kann eine Belastung, die in den Drahtoberflächen auftritt, wenn mit dem Reifen eine Deformation während des Laufens durchgeführt wird, gleichmäßig gemacht werden. Weil ein Stahlcord mit einer irregulären Querschnittsstruktur eine große Oberflächenbeanspruchung in bestimmten Drähten erzeugt, kann ein Riss im Cord auftreten, wenn der Reifen unter einer großen Belastung steht. Bei Stahlcord, wie diesem, ist, weil der Gummi nicht sorgfältig in die Drahtzwischenräume beim Rollen oder Bilden eines Reifenkomponententeils eindringt, wodurch ein Loch während des Härtens gebildet wird, obwohl dies nicht stark der Fall ist wie bei einem offenen Cord, die Energieeffizienz des Härtens nicht gut.
Das heißt, ein Stahlcord für einen Reifen ist ideal als Stahlcord zur Verwendung mit einem Riementeil und einem Seitenverstärkungsteil, wenn Hohlteile des Cords bereits mit Gummi in der Phase des Walzens oder der Bildung eines Reifenkomponententeils gefüllt sind, wobei der Cord eine klare koaxiale Querschnittsstruktur aufweist, und die Drahtzwischenräume sind klein und verursachen keine starken Deformationen während des Laufens.
Für den Erhalt eines solchen Cords wird ein Verfahren zum Füllen von Hohlteilen durch Auflösen eines Gummis einer Art mit einem Matrixgummi in einem organischen Lösungsmittel, Tauchen eines Cords darin, Füllen des Inneren mit einem verflüssigten, auflösenden Gummi durch geringfügiges Entdrehen des Cords und Füllen der Hohlteile durch Verdampfen des verbleibenden Lösungsmittels vorgeschlagen, aber angesichts der Umweltaspekte ist die Verwendung eines Lösungsmittels beim Produktionsverfahren nicht gewünscht. Darüber hinaus erfordert dieses Verfahren eine lange Zeit zum Trocknen zur Verdampfung des Lösungsmittels nach Tauchen und erniedrigt stark die Produktivität.
EP-A-1 033 435 beschreibt einen Kompositcord, umfassend einen Hochpolymerkern und 18 Stahlfilamente, die um diesen Kern herum angeordnet sind. Der Polymerkern umfasst Polyethylenfilamente.
Das Ziel dieser Erfindung liegt darin, einen Stahlcord für einen Reifen mit einer 1 + N-Twiststruktur anzugeben, der Verbesserungen zur Erhöhung der Ermüdungsresistenz des Cords selbst und Trenndauerhaftigkeit im Reifen und die Verbesserung der Energieeffizienz während des Härtens des Reifens ermöglicht, und einen Radialreifen unter Verwendung dieses anzugeben.
Ein Stahlcord für einen Reifen dieser Erfindung für das Erreichen dieses Ziels umfasst einen Stahlcord mit der 1 + N- Twiststruktur, umfassend n Stücke von Drähten, worin eine thermoplastische Elastomerverbindung in einen Raum bei einem Cordzentrum gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, das von den N Stücken an Drähten umgeben ist.
Wie oben beschrieben, ist es im Gegenteil zur allgemein genannten offenen Struktur möglich, weil strukturell kein Hohlteil im Stahlcord selbst durch Füllen des Raums beim Cordzentrum mit einer thermoplastischen Elastomerverbindung in der Phase des Cords vor dem Walzen zu einem Reifenkomponententeil vorhanden ist, die Anzahl der Verdrillungen des Cords zu erhöhen.
Weil die Drahtzwischenräume klein gemacht werden, ist es daher möglich, die Corddeformation unter einer Beladung zu reduzieren, das Wachstum einer äußeren Peripherie eines Riementeils und dgl. durch die Laufleistung des Reifens zu steuern und eine Trenndauerhaftigkeit beim Reifen zu verbessern.
Weil eine Querschnittsform des Reifencords koaxial gemacht wird und keine große Beanspruchung leicht bei den spezifischen Drahtoberflächen auftritt, ist es möglich, eine Ermüdungsresistenz eines Cords in einem Riementeil oder einem Seitenverstärkungsteil des Reifens zu verbessern.
Weil strukturell kein Hohlteil im Stahlcord selbst vorhanden ist, ist es weiterhin möglich, die Energieeffizienz des Härtens durch Verminderung eines Druckes beim Härten eines Reifens unter dessen Verwendung zu verbessern.
Im Stahlcord mit der 1 + N-Twiststruktur ist es bevorzugt, dass dann, wenn die Querschnittsfläche pro Draht d ist, die Querschnittsfläche eines Innenkreises D₃ ist und die Querschnittsfläche eines umgebenden Kreises für N Drähte D₄ ist, die bedeckte Querschnittsfläche X einer thermoplastischen Elastomerverbindung innerhalb des Bereiches von D₃ < X < D₄ – (d × N) liegt. Wenn diese Querschnittsfläche der Bedeckung X diese Beziehung erfüllt, ist es möglich, Hohlteile des Stahlcords mit der urivulkanisierten Gummiverbindung oder der thermoplastischen Elastomerverbindung sorgfältig zu füllen.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Radialreifen unter Verwendung von zumindest einem von einem Riementeil und Seitenverstärkungsteil vorgesehen, der mit einem mit Gummi bedeckten Stahlcord mit der 1 + N-Twiststruktur gebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Teilquerschnitt, der einen Radialreifen für starke Belastung als Merkmal dieser Erfindung zeigt;
2 ist ein Teilquerschnitt, der einen Radialreifen als ein anderes Merkmal dieser Erfindung zeigt.
3 ist ein Querschnitt, der einen Stahlcord mit einer 1 × N-Twiststruktur unter Verwendung des Merkmals dieser Erfindung zeigt.
4 ist ein Querschnitt, der einen Stahlcord mit einer 1 × N-Twiststruktur unter Verwendung des anderen Merkmals dieser Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Merkmale
Zusammensetzungen dieser Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
1 zeigt einen Radialreifen für eine starke Belastung als ein Merkmal dieser Erfindung. In 1 ist 1 ein Laufteil, 2 ein Seitenwandteil und 3 ein Wulstteil. Eine Karkassenschicht 4 (Karkassenteil) ist zwischen einem Paar von Wülsten 3, 3 angeordnet, und ihr Endteil in der Reifenbreitenrichtung ist vom Inneren des Reifens um einen Wulstkern 5 nach außen gewickelt. Im Wulstteil 3 ist darüber hinaus eine Wulstverstärkungsschicht 6 (Endbearbeitungsteil), die sich vom Inneren des Reifens entlang der Karkassenschicht 4 nach außen erstreckt, um so den Wulstkern 5 einzuhüllen, eingebettet. An der äußeren Peripherieseite der Karkassenschicht 4 im Laufteil 1 ist eine Vielzahl von Riemenschichten 7 (Riementeil) eingebettet.
Im erwähnten Radialreifen für starke Belastung wird ein Material, angeordnet mit einer Vielzahl von Stahlcords, die jeweils eine m + n-Twiststruktur aufweisen, umfassend einen Kern, der m Teile Drähte enthält, und eine Hülle, die n Teile Drähte enthält, und mit einem Matrixgummi bedeckt sind, für das Karkassenteil, Endbearbeitungsteil und Riementeil verwendet.
2 zeigt einen Radialreifen dieser Erfindung. In 2 ist 1 ein Laufteil, 2 ein Seitenwandteil und 3 ein Wulstteil. Eine Karkassenschicht 4 ist zwischen einem Wulstpaar 3, 3 angeordnet, und das Endteil in der Reifenbreitenrichtung wird vom Inneren des Reifens um einen Wulstkern 5 herum nach außen gewickelt. In einer Zone zwischen dem Seitenwandteil und dem Wulstteil 3 ist eine Seitenverstärkungsschicht 6 (Seitenverstärkungsteil) eingebettet, die sich entlang der Karkassenschicht 4 erstreckt. An der äußeren Peripherieseite der Karkassenschicht 4 im Laufteil 1 ist eine Vielzahl von Riemenschichten (Riementeil) eingebettet.
Im erwähnten Radialreifen wird ein Material, angeordnet mit einer Vielzahl von Stahlcords, die jeweils eine 1 × N-Twiststruktur aufweisen, umfassend N Stücke Drähte, und bedeckt mit einem Matrixgummi, für das Riementeil und das Seitenverstärkungsteil verwendet.
3 und 4 zeigen jeweils den erwähnten Stahlcord mit der 1 × N-Twiststruktur. Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, hat dieser Stahlcord die 1 × N-Twiststruktur, die N Stücke des Drahtes W in einem Ausmaß stark verdrillen, da sie einander kontaktieren. Weiterhin wird ein Raum bei einem Cordzentrum, der durch N Stücke Drähte umgeben ist mit einer Packung 13 gefüllt, die mit einer thermoplastischen Elastomerverbindung gebildet ist.
Durch Füllen von Hohlteilen der N Struktur des Stahlcords mit einer thermoplastischen Elastomerverbindung auf diese Weise können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
Weil die Drahtzwischenräume klein gemacht werden, ist es möglich, eine Corddeformation unter einer Beladung zu vermindern, das Wachstum einer äußeren Peripherie eines Riementeils und dgl. aufgrund des Laufens des Reifens zu steuern und eine Trenndauerhaftigkeit beim Reifen zu verbessern.
Weil eine Querschnittsform des Stahlcords koaxial gemacht wird und keine starke Beanspruchung leicht in spezifischen Drahtoberflächen auftritt, ist es zweitens möglich, eine Ermüdungsresistenz des Cords in einem Riementeil oder Seitenverstärkungsteil des Reifens zu verbessern.
Weil strukturell kein Hohlteil im Reifencord selbst vorhanden ist, ist es drittens möglich, die Energieeffizienz des Härtens durch Vermindern eines Druckes beim Härten eines Reifens unter Verwendung desselben zu verbessern.
Wenn die Querschnittsfläche pro Draht d (mm²) ist, die Querschnittsfläche eines eingeschriebenen Kreises S₃ D₃ (mm²) ist und die Querschnittsfläche eines umgebenden Kreises S4 für N Stücke Drähte D₄ (mm²) ist, sollte die durch eine unvulkanisierte Gummiverbindung oder eine thermoplastische Elastomerverbindung bedeckte Querschnittsfläche X (mm²) so eingestellt sein, dass die Gleichung (2) erfüllt wird: D3 < X < D4 – [d × N] (2).
Wenn die Packung, die den Raum beim Cordzentrum füllt, eine Adhäsion aufweist, die gleich ist wie die Adhäsion des Matrixgummis, der den Stahlcord bedeckt, wird die Adhäsion zwischen dem Cord und dem Matrixgummi nicht beeinträchtigt, selbst wenn die Packung vom Cord überfließt. Wenn eine Gummiverbindung oder eine thermoplastische Elastomerverbindung mit niedrigerer Adhäsion als Packung wegen der Verarbeitbarkeit der Kernabdeckung usw. verwendet wird, gibt es eine Grenze bezüglich der Überflussmenge vom Cord. Selbst wenn die Packung kein Problem bezüglich der Adhäsion aufweist, gibt es eine obere Grenze bezüglich der Packungsmenge, weil ein übermäßiger Überfluss vom Cord eine Adhäsion der Cords in Aufwickelverfahren nach der Cordherstellung verursachen würde und den Abdeckvorgang des Matrixgummis stark beeinträchtigen würde. Auf der anderen Seite gibt es eine untere Grenze bezüglich der Packungsmenge, weil eine ausreichende Wirkung nicht erhalten werden kann, wenn die Menge der Packung nicht genügend ist und der Raum am Cordzentrum nicht gefüllt werden kann.
Wenn die bedeckte Querschnittsfläche X durch die unvulkanisierte Gummiverbindung oder die thermoplastische Elastomerverbindung die Gleichung (2) erfüllt, wird die thermoplastische Elastomerverbindung angemessen in den Hohlteil des Stahlcords gefüllt.
Obwohl das Herstellungsverfahren des oben erwähnten Stahlcords nicht spezifisch beschrieben wird, wird bei einer Nicht-Kern-1 × N-Twiststruktur beispielsweise ein Verfahren zum Injizieren einer thermoplastischen Elastomerverbindung in das Cordzentrum unmittelbar vor dem Verdrillen empfohlen. Zur Führung der Packung zum Raum beim Cordzentrum kann ein Führungscord, auf dem die Packung aufgelegt ist, der aus einer organischen Faser und dgl. erzeugt ist und einen kleineren Durchmesser als den Raum aufweist, verwendet werden. Wenn eine thermoplastische Elastomerverbindung mit einer Festigkeit zur Ermöglichung der Verarbeitung bei normalen Temperaturen und die eine plastische Deformation bei einer Härtungstemperatur verursacht, ausgewählt wird, ist es möglich, N Stücke Drähte um ein Kernmaterial herum zu verdrillen, nämlich ein Garn aus der thermoplastischen Elastomerverbindung mit einer Dicke, die der Querschnittsfläche des Cordraumes äquivalent ist.
Als thermoplastische Elastomerverbindung kann bevorzugt eine mit einer Struktur verwendet werden, worin ein Elastomer als nicht kontinuierliche Phase in einer Matrix aus einem thermoplastischen Harz verstreut ist, und das thermoplastische Harz selbst kann auch verwendet werden.
Als thermoplastisches Harz kann beispielsweise Polyamidharz [wie Nylon-6 (N6), Nylon 66 (N66), Nylon 46 (N46), Nylon 11 (Nil), Nylon 12 (N12), Nylon 610 (N610), Nylon 612 (N612), Nylon 6/66-Copolymer (N6/66), Nylon 6/66/610-Copolymer (N6/N66/N610), Nylon MXD6, Nylon 6T, Nylon 6/6T-Copolymer, Nylon 66/PP-Copolymer, Nylon 66/PPS-Copolymer], Polyesterharz [wie Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenisophthalat (PEI), Polybutylenterephthalat/Tetramethylenglykol-Copolymer, PET/PEI-Copolymer, Polyallylat (PAR), Polybutylennaphthalat (PBN)], Polynitril-Harz (wie Polyacrylnitril (PAN), Polymethacrylnitril, Acrylnitril/Styrol-Copolymer (AS), Methacrylnitril/Styrol-Copolymer, Methacrylnitril/Styrol/Butadien-Copolymer], Poly(meth)acrylat-Harze [wie Polymethylmethacrylsäure (PMMA), Polyethylmethacrylsäure, Ethylenethylacrylat-Copolymer (EEA), Ethylen-Acrylsäure-Copolymer (EAA), Ethylenmethylacrylat-Harz (EMA)], Polyvinyl-Harz [wie Vinylacetat (EVA), Polyvinylalkohol (PVA), Vinylalkohol/Ethylen-Copolymer (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylchlorid (PVC), Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymer, Vinylidenchlorid/Methylacrylat-Copolymer], Cellulose-Harz [wie Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat], Fluor-Harz [wie Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylfluorid (PVF), Polychlorfluorethylen (PCTFE), Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer (ETFE)] und ein Imid-Harz [wie aromatisches Polyimid (PI)] erwähnt werden.
Als Elastomer, das in der Matrix des thermoplastischen Harzes verstreut ist, kann beispielsweise Diengummi und sein Hydrogenat [wie NR, IR, Epoxy-natürlicher Gummi, SBR, BR (Hoch-cis- und Niedrig-cis-BR), NBR, Hydro-NBR, Hydro-SBR], ein Olefin-Gummi [wie Ethylenpropylen-Gummi (EPDM, EPM), modifizierter Maleinethylenproylen-Gummi (M-EPM)], Isobutylen-Isopren-Gummi (IIR), Isobutylen- und aromatisches Vinyl- oder Dienmonomer-Copolymer, Acryl-Gummi (ACM), Ionomer, Halogen-Gummi [wie Br-IIR, Cl-IIR, Brominat von Isobutylen-Paramethylstyrol-Copolymer (Br-IPMS), Chloropren-Gummi (CR), Hydrin-Gummi (CHC, CHR), chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), chloriertes Polyethylen (CM), modifiziertes Malein-chloriertes Polyethylen (M-CM), Silikon-Gummi [wie Methylvinylsilikon-Gummi, Dimethylsilikon-Gummi, Methylphenylvinylsilikon-Gummi], Schwefel-Gummi [wie Polysulfid-Gummi], Fluor-Gummi [wie Vinylidenfluorid-Gummi, Fluorvinylether-Gummi, Tetrafluorethylenpropylen-Gummi, Fluorsilikon-Gummi, Fluorphosphazen-Gummi], thermoplastisches Elastomer [wie Styrolelastomer, Olefinelastomer, Polyesterelastomer, Urethanelastomer, Polyamidelastomer] erwähnt werden.
Beispiel
Bezüglich der Stahlcords (3 + 9 × 0,22 + w) der Ausführungsbeispiele 1 bis 11 und des Stands der Technik 1 wurden Änderungen der Ermüdungsrissdauer durch Feuchtigkeitsabsorption, Änderungen der Cord-Gummiadhäsion, Härtungsdruck-Reduktionswirkung und die Cordabwickel-Arbeitsfähigkeit ausgewertet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Bei den erwähnten Stahlcords gilt: D₁ – (d × m) = 0,062 mm² und D₂ – [d × (m + n)] = 0,236 mm². Bezüglich der Cordpackung wurde für die Ausführungsbeispiele 1 bis 7 eine unvulkanisierte Gummiverbindung (A), die hauptsächlich einen natürlichen Gummi verwendet, eingesetzt, und für die Ausführungsbeispiele 8 bis 11 wurde eine thermoplastische Elastomerverbindung (B) mit einem vulkanisierten Pulver an Isobutylen-Isopren-Gummi verwendet, der in einer Matrix verstreut war, die mit einem Nylon-Harz gebildet war.
Änderungen der Ermüdungsrisslebensdauer durch Feuchtigkeitsabsorption:
Teststücke wurden jeweils hergestellt, indem drei Cords in einem 10 mm breiten, 5 mm dicken und 1000 mm langen Gummiblock entlang der Längsrichtung eingebettet wurden, und diese Teststücke, deren Cordenden frei lagen, wurden gealtert, indem sie bei 70°C und 98% RH in einem Ofen 7 Tage lang gelassen wurden. Vor und nach dem Altern wurden die Teststücke auf einen Dreiwalzen-Ermüdungstester gegeben, und die Reißdauer wurde bei 25 mm Walzendurchmesser und 20 kg Zugbeanspruchung gemessen. Von der Reißdauer vor dem Altern T0 und nach dem Altern T wurde der Lebensdauerreduktionsindex [(logT/logT0) × 100] bestimmt. Der Lebensdauerreduktionsindex bedeutet, dass die Lebensdauerreduktion durch Feuchtigkeitsabsorption gering ist, wenn der Lebensdauerreduktionsindex groß ist.
Änderungen der Cord-Gummiadhäsion durch Feuchtigkeitsabsorption:
Nach Altern durch Lassen der erwähnten Teststücke bei 70°C und 98% RH in einem Ofen für 7 Tage wurde ein Zugtest entsprechend dem ASTM-Verfahren durchgeführt, und die Gummiadhäsionsrate (%) wurde gemessen. Die Gummiadhäsionsrate bedeutet, dass die Reduktion der Adhäsion durch Feuchtigkeitsabsorption gering ist, wenn die Gummiadhäsionsrate groß ist.
Härtungsdruck-Reduktionswirkung:
Durch Formen von Grünreifen unter Verwendung von Stahlcords als Karkassencords wurden diese Grünreifen unter einem Druck von 15 kg/cm² gehärtet, und der Zustand der Locherzeugung wurde beim Karkassenumstülpteil eines jeden gehärteten Reifens beobachtet. Das Auswertungsergebnis wurde mit "0" bezeichnet, wenn überhaupt kein Loch vorhanden war, "klein" wenn verhältnismäßig kleine Löcher vorhanden waren und "groß", wenn verhältnismäßig große Löcher vorhanden waren.
Cordabwickelarbeitsfähigkeit:
Die Arbeitsfähigkeit des Stahlcords, der dicht um eine Spule gewickelt war, wurde ausgewertet. Das Ergebnis der Auswertung mit: O gezeigt, wenn die Bearbeitbarkeit gut ist, "Δ", wenn die Bearbeitbarkeit etwas erniedrigt ist und "x" wenn die Bearbeitbarkeit aufgrund der Adhäsion der Cords stark erniedrigt ist.
Wie durch Tabelle 1 gezeigt ist, zeigte jedes Ausführungsbeispiel 1 bis 11 dieser Erfindung, dass die Reduktion der Lebensdauer und Adhäsion aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption klein war, ebenso dass die Locherzeugung im Vergleich zum Stand der Technik 1 niedrig war. Insbesondere wurden für die Ausführungsbeispiele 1 bis 4, 8 und 9, bei denen die bedeckte Querschnittsfläche X innerhalb eines Bereich von 0,062 mm² bis 0,236 mm² war, beachtliche Bearbeitungswirkungen erhalten.
Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, eine Korrosionsresistenz und die Dauerhaftigkeit eines vollendeten Reifenproduktes zu erhöhen und die Energieeffizienz während des Härtens des Reifens zu verbessern, weil eine unvulkanisierte Gummiverbindung oder eine thermoplastische Elastomerverbindung in einen Raum zwischen dem Kern und der Hülle im Stahlcord mit der m + n-Twiststruktur gefüllt wird, die den Kern, umfassend m Stücke Drähte, und die Hülle umfasst, umfassend n Stücke Drähte.
Nachfolgend wurden Radialreifen mit einer Reifengröße von 195/65R15 unter Verwendung von Stahlcords der Ausführungsbeispiele 21 bis 28 dieser Erfindung und des Stands der Technik 21 und 22 hergestellt, die Antiriemen-Trennresistenz, Antiriemen-Cordbruchresistenz, die Härtungsdruck-Reduktionswirkung und die Cordabwickelfähigkeit durch die folgenden Verfahren bewertet und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Stand der Technik 21 hat eine 1 × 6 × 0,25 offene Cordstruktur und der Stand der Technik 22 hat eine 2 + 2 × 0,28 Twiststruktur, während die Ausführungsbeispiele 21 bis 28 eine dichte 1 × 6 × 0,25 Twiststruktur wie in 4 gezeigt haben. Bei den Stahlcords der Ausführungsbeispiele 21 bis 28 gilt D₃ = 0,049 mm² und D₄ – (d × N) = 0,148 mm². Bezüglich der Cordpackung wurden bei den Ausführungsbeispielen 21 bis 25 die unvulkanisierte Gummiverbindung (A), die hauptsächlich den natürlichen Gummi verwendet, eingesetzt, und bei den Ausführungsbeispielen 26 bis 28 wurde die thermoplastische Elastomerverbindung (B) mit dem vulkanisierten Pulver aus Isobutylen-Isoprengummi, gestreut in einer Matrix, die mit dem Nylonharz gebildet war, verwendet.
Antiriementrennresistenz
Als Eigenschaft der Antiriementrennresistenz wurde die Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit bewertet. Nach Beendigung eines Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeitstests gemäß JIS-D4230 unter Verwendung eines Trommeltesters mit einem Trommeldurchmesser von 1707 mm wurden Reifen getestet, bis sie brachen, indem die Geschwindigkeit bei einer Rate von 10 km/h alle 30 Minuten erhöht wurde, und die Laufentfernung wurde gemessen. Die Auswertungsergebnisse sind durch den Index 100 bei dem Reifen 21 des Standes der Technik dargestellt. Der Index bedeutet, dass die Antiriementrennresistenz gut ist, wenn der Indexwert groß ist.
Antiriemencordbruchresistenz
Unter Auferlegung einer maximalen Ladung unter Verwendung der Standardfelge gemäß JATMA-Jahrbuch (FY 2000 Ausgabe) wurde ein Test zur Durchführung von 1000 Drehungen unter der Bedingung einer maximalen lateralen Beschleunigung von 1G während der Drehung durchgeführt, wobei die Lemniscate-Kurve r = a√cos2θ, a = 20 m verfolgt wurde, und dann wurde die Anzahl der gebrochenen Cords der Riemenschicht gemessen.
Härtungsdruck-Reduktionswirkung
Grünreifen wurden unter einem Druck von 15 kg/cm² gehärtet und die Bedingung der Locherzeugung wurde bei der Riemenschicht bei jedem gehärteten Reifen beobachtet. Das Ergebnis wurde mit „0" gezeigt, wenn überhaupt kein Loch vorhanden war, mit „klein", wenn verhältnismäßig kleine Löcher vorhanden sind und mit „groß", wenn verhältnismäßig große Löcher vorhanden sind.
Cordabwickelfähigkeit
Die Fähigkeit des Stahlcords, der dicht um eine Spule gewickelt war, wurde bewertet. Das Auswertungsergebnis wurde mit „O" bewertet, wenn die Fähigkeit gut ist, mit „Δ" bewertet, wenn die Fähigkeit etwas niedrig ist und mit „X" bewertet, wenn die Fähigkeit aufgrund der Adhäsion von Cord stark erniedrigt ist.
Wie durch Tabelle 2 angezeigt ist, wies jedes Ausführungsbeispiel 21 bis 28 gemäß dieser Erfindung eine gute Antiriementrennresistenz und gute Antiriemencordbruchresistenz auf, und die Locherzeugung war gering im Vergleich zum Stand der Technik 21 (offene Cordstruktur). Insbesondere bei den Ausführungsbeispielen 21 bis 23 und 26, bei denen die bedeckte Querschnittsfläche X innerhalb des Bereiches von 0,049 mm² bis 0,148 mm² war, wurden beachtliche Arbeitswirkungen erhalten. Beim Stand der Technik 21 (2 + 2 Twiststruktur wurden übrigens viele Riemencords gebrochen).
Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, die Ermüdungsresistenz des Cords selbst und die Trennresistenz als Reifen zu erhöhen und die Energieeffizienz während des Härtens des Reifens zu verbessern, weil eine thermoplastische Elastomerverbindung in einen Raum beim Cordzentrum, der von N Stücken Drähten im Stahlcord mit der 1 × N-Twiststruktur, umfassend N Stücke Drähte, umgeben ist, gefüllt wird.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele dieser Erfindung wurden oben detailliert beschrieben, jedoch ist zu verstehen, dass verschiedene Modifizierungen, Substitutionen und Änderungen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben, durchgeführt werden können.

Claims

Stahlcord für einen Reifen mit der 1 × N-Twist-Struktur, umfassend N-Stücke von Drähten, worin eine thermoplastische Elastomerverbindung in einen Raum bei einem Cordzentrum gefüllt ist, das durch die N-Stücke der Drähte umgeben ist, worin die thermoplastische Elastomerverbindung eine Struktur aufweist, worin ein Elastomer als nichtkontinuierliche Phase in einer Matrix aus einem thermoplastischen Harz gestreut ist.
Stahlcord für einen Reifen nach Anspruch 1, worin dann, wenn die Querschnittsfläche pro Draht des Drahtes d ist, die Querschnittsfläche eines umschriebenen Kreises zu den N-Stücken der Drähten D₃ ist und die Querschnittsfläche eines umgebenden Kreises für die N-Stücke der Drähte D₄ ist, die bedeckte Querschnittsfläche X durch die thermoplastische Elastomerverbindung innerhalb des Bereiches von D3 < X < D4 – (d × N) ist.
Radialreifen unter Verwendung von zumindest einem Mantelelement und einem Seitenverstärkungsteil, die jeweils den Stahlcord nach den Ansprüchen 1 oder 2, bedeckt mit Gummi, umfassen.