DE69415717T2

DE69415717T2 - Schicht aus Verbundwerkstoff und Verfahren, um sie Herzustellen

Info

Publication number: DE69415717T2
Application number: DE69415717T
Authority: DE
Inventors: Rene Francois L-9142 Burden Reuter
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2014-05-03
Also published as: US5407701A; JP3583464B2; BR9401964A; EP0624667A3; EP0624667B1; TR199501091A2; TR28142A; DE69415717D1; ES2128453T3; CA2104659A1; US5849121A; EP0624667A2; JPH06344469A

Description

Hintergrund

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintauchen einer Schicht bzw. Lage von Rohkorden, verwendet zur Verstärkung von Luftreifen, sowie Luftreifen, umfassend Radialkarkassenschichten bzw. -lagen, die solche Korde enthalten.
Es wurde herausgefunden, daß Radialkarkassenreifen mit einem Verstärkungsglied, angeordnet radialwärts außerhalb der Gürtelanordnung, und textile Korde umfassend, ausgerichtet bei kleinen Winkeln mit Bezug auf die mittlere umfängliche Ebene des Reifens, insbesondere haltbar sind, wenn hohen Drehzahlen unterworfen.
Solch ein Verstärkungsglied, bezeichnet als Overlay- bzw. Überlagenschicht bzw. -lage, kann einen spiralförmig gewundenen bzw. gewickelten Streifen umfassen, gebildet aus kordverstärktem Elastomermaterial, angeordnet radialwärts außerhalb der Gürtelschichten bzw. -lagen. Generell weist das Material der Verstärkungskorde ein geringes Modul auf, z. B. Nylon, um die Dehnung des Gürtels während der Form- und Vulkanisierschritte bei der Herstellung des Reifens aufzunehmen. Der Modul eines Kordes ist unter anderem eine Funktion der Verdrillung der unterschiedlichen in dem Kord verwendeten Garne, der Kordverdrillung und dem VerhältnisZug / Spannung, welchem der Kord während des Eintauchbetriebs bzw. Benetzungsbetriebs unterliegt.
Hochmodulmaterialien, z. B. Aramid, verfügen über potentielle Vorteile bei Hochgeschwindigkeitsreifen angesichts ihrer Dimensionsstabilität, jedoch müssen solche Korde, bedingt durch ihre Dimensionsstabilität, derart verdrillt bzw. verdreht werden, daß der fertiggestellte Kord das Ausdehnungspotential auf weist, welches erforderlich ist, um zu der Ausdehnung zu passen, der ein Reifen während der Formung und dem Vulkanisieren unterliegt.
Die EP-A-412 928 offenbart eine Textilüberlagenstruktur, welche verstärkt ist mit Korden, aus Aramid hergestellt; die Korde weisen einen Verdrillungsmultiplikator (wie im folgenden definiert) zwischen 8 und 12 auf, wobei zumindest eines der Garne, in den Korden enthalten, eine Verdrillung aufweist von zumindest 14 Umdrehungen je Inch (TPI) (540 Drehungen je Meter (TPM)). Reifen, die solch eine Überlagenstruktur umfassen, können jedoch eine erhöhte Geräuschentwicklung aufweisen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben zum Beschichten einer Schicht bzw. Lage von Rohkorden, verwendet zur Verstärkung von Luftreifen, und zwar mit einem Klebstoff, ohne im wesentlichen die physikalischen Eigenschaften der Korde zu verändern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen anzugeben mit einer Überlagenstruktur, verstärkt mit Aramidkorden, mit einem niedrigen Ausmaß bzw. Gauge, geringerer Geräuschentwicklung, und welcher gute Hochgeschwindigkeitseigenschaften beibehält.
Weitere Aufgaben der Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wird ein Verfahren angegeben zur Herstellung einer Kompositschicht bzw. - lage durch Anwenden eines Klebstoffes an einem Textilmaterial, umfassend Rohkorde, in welchem das Textil Ketten- und Schußkorde umfaßt. Der Klebstoff ist ausgelegt zum Erreichen einer akzeptablen Bondierung zwischen den Korden und einer Elastomermatrix. Das Verfahren umfaßt die Schritte von (a) Herstellen der Kettenkorde in dem Textilmaterial mit einer Zugstärke bzw. -festigkeit je Denier von zumindest 3 mal größer als die Schußkorde, sowie einen Verdrillungs multiplikator von 6 bis 12, (b) Abwickeln einer Rolle von Rohtextilmaterial von einer Ausgabeeinrichtung, (c) Imprägnieren des Textilmateriales mit einem Klebstoffmaterial zum Bilden einer Schicht bzw. Lage, (d) Vortrocknen der Schicht bzw. Lage um ein trockenes beschichtetes Textilmaterial zu erhalten, (e) Versetzen der Schicht bzw. Lage durch einen Wärmesetzungsofen, unter Verwendung einer Einrichtung, welche keinen wesentlichen Zug bzw. keine wesentliche Spannung in die Kettenkorde der Schicht bzw. Lage einbringt, und (f) Wickeln der Schicht bzw. Lage von behandeltem Textilmaterial an einer Walze.
In einer dargestellten Ausführungsform ist die Einrichtung, welche keine wesentliche Spannung bzw. keinen wesentlichen Zug in die Kettenkorde des Textilmateriales einbringt, ein Spannrahmen. Ferner sind die Schußkorde ein Füllmaterial, und die Kettenkorde umfassen Aramid.
Ferner ist eine Schicht bzw. Lage vorgesehen, umfassend Ketten- und Schußkorde, beschichtet mit einem Klebstoff, eine akzeptable Grundierung erreichend zwischen den Korden der Schicht bzw. Lage und einer Elastomermatrix.
Ferner ist ein ausgehärteter Luftreifen bereitgestellt, umfassend eine Radialschichtkarkasse bzw. Radiallagekarkasse, ein Profil, angeordnet radialwärts außerhalb des Kronenbereiches der Karkasse, und eine Kronenverstärkungsstruktur, zwischengelagert zwischen dem Profilabschnitt und dem Kronenbereich der Karkasse, in einer umfänglich umgebenden Beziehung bezüglich der Karkasse. Die Kronenverstärkungsstruktur umfaßt eine Gürtelanordnung mit zumindest einer ersten radialwärts innersten und einer zweiten radialwärts äußersten Gürtelschicht bzw. Gürtellage, wobei jede der Gürtellagen Verstärkungskorde aus Hochmodulmaterial umfaßt, sich parallel zueinander in jeder Gürtelschicht bzw. Gürtellage erstreckend. Die Korde in der ersten Gürtelschicht bzw. Gürtellage bilden entgegengesetzte Winkel bezüglich der Korde in der zweiten Gürtelschicht bzw. Gürtellage, mit Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens. Die Verstärkungsstruktur enthält ebenfalls eine Textilüberlagenstruktur, welche kordverstärktes Elastomermaterial enthält, welches überlagert ist radialwärts außerhalb bezüglich der Gürtelanordnung. Die Überlage umfaßt einen spiralförmig gewun denen bzw. gewickelten Streifen, welcher einen Winkel bildet von zwischen 0º und 5º bezüglich der Äquatorialebene des Reifens, sich quer erstreckend über die Gürtelanordnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Luftreifens, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Schicht bzw. Lagen von Korden.
Fig. 3 ist eine schematische Aufsicht einer Vorrichtung, welche verwendet werden kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht von oben von einem Spannrahmen; und
Fig. 5 ist ein Spannungszugkurvenverlauf, Korde gemäß dem Stand der Technik mit erfindungsgemäßen Korden vergleichend.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Radialkarkassenluftreifen 10 dargestellt, mit einem Paar von im wesentlichen undehnbaren Wulstkernen 11, 12, welche axialwärts voneinander beabstandet sind, wobei sich eine Radialkarkassenschicht bzw. Radialkarkassenlage 13 zwischen den Wulstkernen erstreckt. Die Karkassenlage ist axialwärts und radialwärts nach außen um jeden der Wulstkerne gefaltet und verstärkt durch Korde, welche im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und einen Winkel mit der Äquatorialebene (EP) des Reifens bilden. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, ist die "Äquatorialebene" des Reifens eine Ebene, welche senkrecht zu der Rotationsachse des Reifens verläuft und durch die Mitte des Reifenprofiles tritt, wobei die Begriffe "radial" und "radialwärts" sich auf Richtungen beziehen, welche radialwärts hin zu oder weg von der Rotationsachse des Reifens verlaufen. Die Korde der Karkassenlage 13 können hergestellt sein aus einem beliebigen geeigneten Textilmaterial, wie z. B. Rayon, Polyester, Polyamid und aromatisches Polyamid. Der Kronenbereich 14 des Reifens 10 ist durch eine Gürtelanordnung 15 verstärkt, angeordnet radialwärts innerhalb des Reifenprofiles 16. Die Gürtelanordnung ist im wesentlichen steif und umfaßt zwei konzentrische Gürtelschichten bzw. Gürtellagen 17 und 18, wovon jede aus einer Elastomerlage besteht, verstärkt durch Stahlkorde oder Korde eines anderen geeigneten Materials, wie z. B. aus aromatischem Polyamid, Glasfasern, Kohlenstoffasern und Rayon. Innerhalb jeder Schicht bzw. Lage verlaufen die Korde im wesentlichen parallel zueinander. Die Korde der radialwärts innersten Gürtellage 17 bilden üblicherweise einen Winkel von 12º bis 30º bezüglich der Äquatorialebene (EP) des (gehärteten bzw. vulkanisierten) Reifens, während die Korde in der radialwärts äußersten Schicht bzw. Lage 18 sich in der diagonalwärts entgegengesetzten Richtung bezüglich der Korde der radialwärts innersten Gürtelschicht bzw. Lage erstrecken, d. h. sie bilden einen Winkel von zwischen -12º und -30º bezüglich der Äquatorialebene (EP) des Reifens; bevorzugte Winkel betragen jeweils 21º bis 25º und -21º bis -25º.
Ein spiralförmig gewundener bzw. gewickelter Streifen 19 ist radialwärts außerhalb der äußersten Gürtelschicht bzw. Lage 18 überlagert und erstreckt sich transversalwärts bzw. quer über die Breite der Gürtellagen. In der dargestellten Ausführungsform ist der spiralförmig gewickelte Streifen hergestellt aus elastomerem Material, verstärkt durch Aramidkorde. Wie hierin verwendet, werden "Aramid" und "aromatisches Polyamid" beide verstanden als eine hergestellte Faser, in welcher die faserbildende Substanz generell erkannt wird als ein langkettiges synthetisches aromatisches Polyamid, in welchem zumindest 85% der Amidverbindungen direkt verbunden bzw. gekoppelt sind mit zwei aromatischen Ringen. Ein Vertreter eines Aramids oder aromatischen Polyamids ist Poly (p- Phenylenterephthalamid).
Die Spiralwindungen des Streifens bilden einen Winkel von zwischen 0º und 5º bezüglich der Äquatorialebene (EP) und sind anliegend vorgesehen mit axialwärts benachbarten Windungen bzw. Wicklungen. Der Streifen hat bevorzugt eine Dicke von 0,4 bis 1,2 mm und eine Breite von 8 bis 25 mm sowie eine Kordver teilungsdichte von zumindest 15 Enden je Inch (EPI) (600 Enden je Meter (EPM)) und bevorzugt 20 bis 50 EPI (800 bis 2000 EPM).
Die spiralförmig gewundene bzw. gewickelte Überlagenstruktur überlappt die Lateralenden der radialwärts äußersten Gürtellage um einige mm und stellt ausgezeichnete Steifigkeit bereit in der umfänglichen Richtung und unterstützt eine gleichförmige Druckverteilung der Profilfläche.
Obwohl die in Fig. 1 dargestellte Überlagenstruktur lediglich eine Lage aufweist, wird der Fachmann erkennen, daß mehr als eine Lage verwendet werden kann. Zum Beispiel könnte die Überlagenstruktur ebenfalls eine zweite Lage umfassen, angeordnet benachbart zu und radialwärts außerhalb der ersten Lage. Bevorzugt wird eine zweite Lage ihre spiralförmigen Drehungen bzw. Windungen gewickelt bzw. gewunden aufweisen im entgegengesetzten Sinn zu der ersten Lage, so daß die Korde von jeder Lage einander in einem sehr kleinen Winkel kreuzen bzw. schneiden. Bei solch einem Aufbau können die zwei Lagen kontinuierlich in Folge aufgewickelt werden ohne einen Bruch in dem Streifen. Es ist zu verstehen, daß jede Spiralwicklung des spiralförmig gewundenen bzw. gewickelten Streifens in Anlage vorliegen kann mit einer beliebigen benachbarten Wicklung oder eine überlappende Beziehung aufweisen kann mit axialwärts benachbarten Wicklungen. Solch eine Überlappung kann konstant oder variabel sein bezüglich der Breite der Gürtelverstärkungsstruktur. Andere Variationen bzw. Veränderungen beim Wickeln bzw. Aufwickeln des Spiralstreifens werden dem Fachmann offenkundig sein.
In der Reifentechnik ist es bekannt, daß einzelne Spiralwicklungen bzw. -windungen in einem Reifen, aufgebaut an einer flachen zylindrischen Trommel, unterschiedlichen Dehnungen unterliegen während dem Form- und Vulkanisierschritt des Reifenherstellungsverfahrens, dadurch bedingt, daß die Dehnung des Reifens an dem Mittelabschnitt görßer ist als an den Schulterabschnitten der Gürtelverstärkungsstruktur. Um die resultierenden Unterschiede in den Spannungen an den Streifen zu minimieren, ist es bevorzugt, den Streifen in der Gürtelmitte bei sehr geringer Wicklungsspannung zu wickeln bzw. zu winden bzw. aufzuwic keln, wenn verglichen mit der Wicklungsspannung, verwendet beim Bilden des Reifenschulterabschnittes. Alternativ kann die Fläche der zylindrischen Trommel, an welcher der Streifen spiralförmig gewickelt wird, mit einer leicht konvexen Form vorgesehen werden. Diese konvexe Form sollte soweit wie möglich der radialen Schnittform entsprechen, die die Überlagenschicht bzw. Overlayschicht bzw. Überlagenlage bzw. Overlaylage in dem fertiggestellten Reifen annimmt, um somit eine minimale Spannungs- bzw. Zugdifferenz zu erhalten zwischen der Mitte und den Schulterabschnitten des Überlagenstreifens während dem Formen und Vulkanisieren bzw. Aushärten.
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 2 ist ein Abschnitt eines Textilgewebes 20 gezeigt, umfassend Kettenkorde 21 aus Aramid und Schußkorde 22 aus einem Füllmaterial, wie z. B. Baumwolle. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kettenkorde 21 einzelne Garne an Aramid, mit den Komponentfilamenten verdrillt bzw. verdreht bei einer gegebenen Anzahl an Drehungen je Längeneinheit des Garnes (üblicherweise ausgedrückt in Drehungen bzw. Wicklungen je Inch, TPI). Die Schußkorde weisen eine Kordverteilungsdichte auf von höchstens 10 EPI (390 EPM), bevorzugt von etwa 5 EPI (195 EPM), und eine lineare Dichte von weniger als 500 Denier (550 dtex) und bevorzugt von etwa 200 Denier (220 dtex). Die Schußkorde haben keine Verstärkungsfunktion in dem Reifen und sichern hauptsächlich eine korrekte Positionierung und Beabstandung der Kettenkorde während der Bearbeitung der Lage und während den unterschiedlichen Reifenaufbauschritten bis zu dem Form- und Vulkanisierschritt. Während der Bearbeitung weist solch ein Textilgewebe eine Länge von mehreren hundert Metern auf, sowie eine Breite von etwa 1,5 m. Nach dem Eintauchen und Kalandieren wird die Lage 20 in Längsrichtung in Streifen geschnitten, mit einer Breite von 8 bis 25 mm, weiche radialwärts außerhalb der äußersten Gürtellage 18 des Reifens überlagert werden.
Wie hierin verwendet, wird das Textilgewebe eine Schicht bzw. Lage (Kompositschicht bzw. -lage) nach der Beschichtung mit Klebstoff und/oder Gummi.
Die Kettenkorde gemäß der vorliegenden Erfindung weisen eine Verdrehung bzw. Verdrillung auf von zumindest 6 TPI (240 TPM), und bevorzugt von 10 TPI (400 - TPM). Korde mit solchen Verdrillungen zeigen die erforderlichen Dehnungscharakteristiken, die Roh-Reifendehnung in der Vulkanisier- bzw. Aushärteform ermöglichen. Die Verdrillungs- bzw. Verdrehungsrichtung, d. h. die Richtung der Neigung der Spiralen eines Garnes, wenn vertikalwärts gehalten, hat keinen meßbaren Einfluß auf die Eigenschaften des Garnes.
Ein Kord gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Verdrillungsmultiplikator auf zwischen 6 und 12, und bevorzugt zwischen 6 und 8. "Verdrillungsmultiplikator" bezieht sich auf eine Zahl, welche ein Indiz ist bezüglich des Helixwinkels, den die Garne in einem Kord bilden, mit Bezug auf eine Längsachse eines Kordes. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, ist der Verdrillungs- bzw. Verdrehungsmultiplikator eines Kordes bestimmt gemäß der folgenden Gleichung, welche in der Textiltechnik wohl bekannt ist:
TM = 0,0137 CT x (CD)1/2
wobei TM der Verdrillungsmulitplikator ist;
CT die Anzahl an Drehungen bzw. Wicklungen je Inch (2,54 cm) an Kordlänge ist; und
CD die Summe der Deniers der Garne und/oder der Untergruppen der Garne des Kordes ist, bevor jegliche Verdrehung bzw. Verdrillung an den Garnen oder Untergruppen bewirkt ist. Der Verdrillungsmultiplikator ist ein wichtiges Merkmal eines Kordes, da er dessen physikalische Eigenschaften, wie Zugstärke bzw. Festigkeit, Modul, Dehnung und Ermüdung bestimmt. Verdrillungsmultiplikatoren von über 5 kennzeichnen Korde mit akzeptablen Dehnungseigenschaften und ausgezeichneter Dehnungs- bzw. Zugstärke bzw. -festigkeit.
Beispiele von Einzelgarnen aus Aramid, welche verwendet werden können für verstärkende spiralförmig gewundene bzw. gewickelte Überlagen, sind:
Das Anbringen eines Klebstoffes an den Rohkorden am Textilmaterial ist nötig zum Erreichen einer akzeptablen Bondierung zwischen den Korden an der Elastomermatrix, wie beschrieben von DuPont in Produktblättern bezüglich KEVLAR®, z. B. "KEVLAR® SUBCOAT AND TOPCOAT PREPARATION FOR TYPE 950 (TIRES) AND TYPE 956 (MECHANICAL RUBBER GOODS)", Genf, Januar 1983. Folgend den Lehren von DuPont zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, kann Aramidgarn, wenn verwendet ohne jegliche Epoxyvorbehandlung, hergestellt werden unter Verwendung von zwei Eintauchungen; einem ersten Eintauchen unter Verwendung von IPD 31, IPD 34 oder IPD 38 (die IPD-Nummern sind DuPont-Produktindentifikationsnummern) und einem zweiten Eintauchen unter Verwendung von IPD 39. Wenn ein Aramidgarn mit einer Epoxyvorbehandlung verwendet wird, kann eine Eintauchung bzw. Eintauchlösung verwendet werden, umfassend IPD 31.
Solche Eintauchformulierungen sind in der Technik bekannt, wie dargestellt durch die französische Patentanmeldung 2,671,113-A1.
Selbstverständlich kann, wenn zwei Eintauchungen verwendet werden, die Ausrüstung zwei Sättigungseinrichtungen, zwei Sätze an Quetsch- bzw. Preßwalzen und zwei Vortrocknungseinrichtungen enthalten.
Fig. 3 zeigt eine schematische Aufrißansicht einer Ausstattung 30, welche verwendet werden kann zum Aufbringen eines Klebstoffes an Kord oder Garn. Die Ausstattung 29 umfaßt eine Ausgabeeinrichtung 31, zum Abwickeln einer Rolle bzw. Walze von Rohtextilmaterial, eine Anzahl an Führungsrollen bzw. - walzen 36, eine Imprägnier- bzw. Sättigungseinrichtung 32 zum Imprägnieren des Textiles mit Klebstoff, Preß- bzw. Quetschwalzen 35 zum Entfernen überschüssiger Eintauchung aus dem Textil und eine Vortrocknungseinrichtung 33, verwendet zum Trocknen der beschichteten Schicht bzw. Lage an Textilmaterial. Schließlich durchquert die Lage an Textilmaterial einen Erwärmungssetzungsofen 34. Dieser Ofen wird betrieben bei einer Temperatur, welche den Klebstoff veranlaßt, mit dem Textilmaterial zu reagieren, bevorzugt bei zwischen 180ºC und 250ºC. Dem Ofen 34 folgt eine Aufwickeleinheit 39. Die Quetschwalzen 35 und die Aufwickeleinheit 39 werden über Elektromotoren angetrieben.
Erfindungsgemäß ist der Ofen 34 bereitgestellt mit einem Spann- bzw. Tenterrahmen 37 (siehe ebenfalls Fig. 4). Solch ein Spannrahmen umfaßt im wesentlichen zwei parallele Ketten 40 und 41, beabstandet um etwa 1,5 m. Jede Kette bewegt sich entlang Schienen, ausgehend von einem Kettenumkehreingang 42, angeordnet an einem Ende des Ofens, und herum um einen Umkehrausgang 43, angeordnet an dem anderen Ende des Ofens, und zurück zu dem Eingang. Die Kettenglieder weisen eine Länge auf von etwa 10 cm und sind ausgestattet mit Stiftplatten, Clips und Anti-Entpinnings- bzw. -stiftungseinrichtungen. An den Umkehreingängen 42 werden die Textilschicht bzw. Lage 30 und insbesondere die Schußkorde aus Baumwolle 22 und einige der Kettenkorde aus Aramid 21 (siehe Fig. 2), angeordnet nahe den zwei äußeren Rändern der Schicht bzw. Lage, eingegriffen durch die Stiftplatten und daran durch die Klipse gesichert bzw. befestigt. Mittels der Schußkorde fördern die Stiftplatten die Aramidkettenkorde durch den Ofen 34, ohne einen wesentlichen Zug an dem Kettenkord zu bewirken. Vor dem Erreichen der Umkehrausgänge 43 befreien die Anti-Entstiftungseinrichtungen das eingetauchte Gewebe von den Stiftplatten. Beide der Umkehreingänge und -ausgänge sind bereitgestellt mit Elektromotoren. Solche Spannrahmen sind z. B. kommerziell verfügbar von H. Krantz GmbH & Co., Maschinenbau, 5100 Aachen, Deutschland.
Gemäß dem Stand der Technik wird die Lage in Längsrichtung gezogen von der Ausgabeeinrichtung 31 durch die Sättigungseinrichtung 32, die Vortrocknungseinrichtung 33 und den Ofen 34, wodurch eine wesentliche Spannungs- bzw. Zugkraft auf die Kettenkorde 21 während sämtlichen Verfahrensschritten ausgeübt wird. Diese Zugkraft dehnt die Korde, wodurch der Modul der Korde verändert wird. Erfindungsgemäß wird die Lage lediglich durch die Sättigungseinrichtung und die Vortrocknungseinrichtung gezogen, wo die Korde noch ausreichende Elastizität besitzen, um im wesentlichen der Modul der Korde wiederherzustellen, erhalten durch den Verdrillungsbetrieb, sobald die Zugkraft aufgehoben wird. In dem Ofen 34 führt jedoch die kombinierte Wirkung der Wärme und der chemischen Reaktion des Klebstoffes mit den Aramidkorden zu einer irreversiblen Veränderung des Moduls; anders ausgedrückt, die Korde behalten (abgesehen von den üblichen Variationen, bedingt durch die Temperaturveränderung) im wesentlichen der Modul bei, das sie während ihres Aufenthalts in dem Ofen annehmen. Durch Anlegen einer lediglich minimalen Zugkraft bezüglich der Kettenkorde in dem Ofen, ist der Modul der Aramidkorde, behandelt wie angedacht durch die Erfindung, demzufolge geringer als der Modul von Korden, behandelt gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 5 zeigt einen Zug-Spannungskurvenverlauf von unterschiedlichen Textilkorden nach der Behandlung mit einem Klebstoff. Die Abszisse zeigt die prozentuale Dehnung an, wobei die Ordinate die angelegte Kraft in Newton angibt, und zwar für einen Nylonkord 840/2, 12/12 TPI (940/2 dtex; 470/470 TPM) (Kurve A); für einen Aramidkord 1500/1, 13 TPI (1680/1 dtex; 500 TPM) (Kurve B); für einen Aramidkord 1000/2, 16/16 TPI (1100/2 dtex; 630/630 TPM) (Kurve C); und für einen Aramidkord 1500/1; 13 TPI (1680/1 dtex; 500 TPM) (Kurve D). Der Nylonkord 840/2; 12/12 TPI (940/2 dtex; 470/470 TPM) (Kurve A), der Aramidkord 1000/2; 16/16 TPI (1 100/2 dtex; 630/630 TPM) (Kurve C) und der Aramidkord 1500/1; 13 TPI (1680/1 dtex; 500 TPM) (Kurve D) wurden behandelt gemäß der herkömmlichen Technologie, während der Aramidkord 1500/1; 13 TPI (1680/1 dtex; 500 TPM) (Kurve B) wärmebehandelt wurde unter Verwendung eines Spann- bzw. Tenterrahmens.
Der Einzelgarnaramidkord 1500/1 (1680/1 dtex) (Kurve B) zeigt eine Dehnung von bis zu 2%, wobei Zug-Spannungseigenschaften ähnlich zu jenen vorlagen von herkömmlich behandeltem Nylonkord 840/2 (940/2 dtex). Solch ein Nylonkord wird üblicherweise verwendet zur Verstärkung spiralförmig gewundener bzw. gewickelter Überlagen. Dies bestätigt, daß Aramidkorde, behandelt gemäß der Erfindung, ein hohes Dehnungspotential aufweisen, eine einfache Formung eines Reifens ermöglichend. Bei höheren Dehnungen (von über 2%), Kurve B, wenn verglichen mit Kurve A, hat der Aramidkord stärkere einschränkende Eigenschaften als der Nylonkord, zu besserer Hochgeschwindigkeitsleistung des Reifens führend.
Der Aramidkord 1000/2 (1100/2 dtex) (Kurve C) weist ein akzeptables Dehnpotential auf und noch bessere einschränkende Eigenschaften als der Aramidkord 1500/1 (1680/1 dtex) (Kurve B). Jedoch haben Tests gezeigt, daß Reifen, umfassend eine spiralförmig gewundene bzw. gewickelte Überlage, verstärkt mit solchen Korden, einer erhöhten Geräuschentwicklung unterliegen können.
Die Kurve E zeigt das Zug-Spannungsansprechen eines Aramidkordes 1500/1; 13 TPI (1680/1 dtex; 500 TPM) in einem unaufgeblasenen ausgehärteten bzw. vulkanisierten Reifen. Die Kurve bzw. der Graph wurde aufgezeichnet an einem Kord, behandelt unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, einem Reifen entnommen und sorgfältig von elastomerem Material befreit. Es ist zu erkennen, daß die Kurve E grob der Kurve B entspricht, verschoben entlang der X-Achse um etwa 1,5%. Diese Verschiebung wird maßgeblich der Dehnung des Kordes zugeschrieben, der der Kord unterliegt, während dem Form- und Vulkanisierschritt des Reifens; diese Dehnung ist irreversibel, bedingt durch die Reifenaushärtung bzw. die Vulkanisierung. Die Daten wurden erhalten unter Verwendung von ASTM D-885M-85.
Basierend auf den Geräusch- bzw. Geräuschentwicklungsbetrachtungen, wurden das Ausdehnungs- bzw. Dehnungspotential und die Verschiebung in der Zug- Spannungskurve der Korde während dem Vulkanisier- bzw. Aushärtschritt, wie auch die Verstärkungseigenschaften der Aramidkorde, die folgenden Zug-Spannungswerte von 1500/1 (1680/1 dtex) von Aramidkorden und Aramidgeweben bestimmt (die Werte für Aramidgewebe sind in Klammern angegeben; die Werte sind repräsentativ für die erforderlichen Verstärkungscharakteristiken je Einheit an Gewebebreite, unabhängig von der linearen Dichte der Korde oder der Anzahl der Garne in den Korden):

Eintauch-Eigenschaften vor Reifenhärtung

Dehnung bei 1%.
Der Zug bzw. die Spannung des Aramidkordes sollte unterhalb von 10 N (300 N je Inch oder 118 N je cm) betragen, wobei ein Wert von etwa 5 N (150 N je Inch oder 59 N je cm) bevorzugt ist.
Dehnung bei 2%.
Der Zug bzw. die Spannung des Aramidkordes sollte bei unter 20 N (600 N je Inch oder 236 N je cm) betragen, wobei ein Wert von etwa 15 N (450 N je Inch oder 177 N je cm) bevorzugt ist.
Dehnung bei 3%.
Der Zug bzw. die Spannung des Aramidkordes sollte bei über 50 N (1500 N je Inch oder 590 N je cm) liegen, wobei ein Wert von etwa 60 N (1800 N je Inch oder 708 N je crn) bevorzugt ist.

In-Reifeneigenschaften

Dehnung bei 1%.
Der Zug bzw. die Spannung des Aramidkordes sollte unterhalb von 25 N (750 N je Inch oder 295 N je cm) betragen, wobei ein Wert von etwa 15 N (450 N je Inch oder 177 N je cm) bevorzugt ist.
Dehnung bei 2%.
Der Zug bzw. die Spannung des Aramidkordes sollte bei über 30 N (900 N je Inch oder 354 N je cm) betragen, wobei ein Wert von etwa 40 N (1200 N je Inch oder 472 N je cm) bevorzugt ist.
Dehnung bei 3%.
Der Zug bzw. die Spannung des Aramidkordes sollte bei über 60 N (1800 N je Inch oder 703 N je cm) liegen, wobei ein Wert von etwa 75 N (2250 N je Inch oder 886 N je cm) bevorzugt ist.
Es wird verstanden, daß, obwohl die größten Gewichts- und Kostenvorteile erhalten werden können aus der Erfindung unter Verwendung von Korden, gebildet aus Mono- bzw. Einzelgarnen, Korde, umfassend mehr als ein Garn, ebenfalls behandelt werden können in einem Tenter- bzw. Zug- bzw. Spannrahmen und eingebaut in Reifen. In diesem Fall wird die Lateraldichte der Korde in der Lage modifiziert (üblicherweise reduziert), um somit die veränderte (überlicherweise höhere) Linearkorddichte zu berücksichtigen.
Die Schicht bzw. Lage ist bevorzugt ausgelegt zur Verwendung als eine Verstärkungsschicht bzw. -lage in einem gewissen Abschnitt eines Luftreifens. Die Lage weist bevorzugt Kettenkorde auf, umfassend Aramid mit einer Spannung von weniger als 300 N je Inch (118 N je cm) bei 1% Dehnung, eine Spannung von weniger als 600 N je Inch (236 N je cm) bei 2% Dehnung und eine Spannung von über 1500 N je Inch (590 N je cm) bei 3% Dehnung.
In einer dargestellten Ausführungsform verfügen die Aramidkorde über eine Spannung von 75 bis 300 (30 bis 118), bevorzugt von 100 bis 200 N je Inch (39 bis 78 N je cm) bei 1% Dehnung, eine Spannung von 300 bis 600 (118 bis 236), bevorzugt 400 bis 500 N je Inch (157 bis 196 N je cm) bei 2% Dehnung, eine Spannung von 1400 bis 2500 (551 bis 984), bevorzugt von 1600 bis 2000 N je Inch (630 bis 787 N je cm) bei 3% Dehnung.
In der dargestellten Ausführungsform, wenn verwendet als eine Überlage in einem Reifen, ist die textile Überlagenstruktur verstärkt mit Korden aus Aramid mit einer Spannung von weniger als 750 N je Inch (295 N je cm) bei 1% Dehnung, einer Spannung von über 900 N je Inch (354 N je cm) bei 2% Dehnung, und einer Spannung von über 1800 N je Inch (708 N je cm) bei 3% Dehnung.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Korde der Überlage aus Aramid mit einer Spannung bzw. Zug von 225 bis 750 (88 bis 295), bevorzugt von 350 bis 550 N je Inch -(138 bis 216 N je cm) bei 1% Dehnung, einer Spannung von 900 bis 1500 (354 bis 590), bevorzugt von 1000 bis 1400 N je Inch (394 bis 551 N je cm) bei 2% Dehnung, und einer Spannung von 1800 bis 2700 (708 bis 1065), bevorzugt von 2000 bis 2500 N je Inch (787 bis 984 N je cm) bei 3 Dehnung. Ferner umfaßt jeder Kord ein Einzelgarn mit einer Lineardichte in dem Bereich zwischen 1000 und 2000, bevorzugt zwischen 1200 und 1800 Denier (zwischen 1100 und 2200, bevorzugt zwischen 1330 und 2000 dtex).
In einer alternativen Ausführungsform des Luftreifens umfaßt der Kord zwei Garne mit jeweils einer linearen Dichte, in einem Bereich liegend zwischen 400 und 1500, bevorzugt zwischen 800 und 1200 Denier (zwischen 440 und 1680, bevorzugt zwischen 890 und 1330 dtex).
In einer weiteren Ausführungsform des Luftreifens umfaßt der Kord drei Garne, jeweils mit einer linearen Dichte in einem Bereich liegend zwischen 400 und 1000, bevorzugt zwischen 500 und 800 Denier (zwischen 440 und 1100, bevorzugt zwischen 550 und 890 dtex).
Die Einzelgarne weisen eine geringere Schnittbreite auf als die Korde. Eine Schicht bzw. Lage, die solch kalandierte Korde umfaßt (umfassend Einzelgarne), weist demzufolge eine geringere Aufnahme bzw. Gauge bzw. ein geringeres Ausmaß auf. Dies führt zu leichteren Reifen unter Verwendung von weniger Material, während die Verstärkungsfestigkeit beibehalten wird.
Neben Aramidkorden oder Garnen ist es möglich, Korde oder Garne aus Polyester (wie z. B. Polyethylen Terephthalat, Polyethylen Naphthalat ....), Rayon, Polyvinylalkohol oder andere Korde oder Garne zu verwenden, mit hohem Young'schen Modul.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kompositmateriallage (30), umfassend die Schritte:

a) Herstellen eines Rohtextilgewebemateriales, Kettenkorde (21) und Schußkorde (22) aufweisend, wobei die Kettenkorde einen Verdrillungsmultiplikator von zwischen 6 und 12 aufweisen;

b) Abwickeln einer Rolle von Rohtextilmaterial von einer Ausgabeeinrichtung (31);

c) Imprägnieren des Textilmateriales mit zumindest einem Klebstoffmaterial;

d) Vortrocknen des Textilmateriales, um eine trockene beschichtete Lage an Textilmaterial zu erhalten;

e) Versetzen der Lage durch einen Wärmesetzofen (34); und

f) Aufwickeln der Lage an behandeltem Textilmaterial auf eine Walze bzw. Rolle (39), dadurch gekennzeichnet, daß

- in dem Schritt a) die Kettenkorde (21) des Rohtextilmateriales eine Zugfestigkeit je Denier (decitex) aufweisen von zumindest 3 mal mehr als die Schußkorde (22); und daß

- in dem Schritt e) die Versetzungseinrichtung keine wesentliche Spannung bzw. keinen wesentlichen Zug an den Kettenkorden (21) der Lage bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, den weiteren Schritt umfassend des Auswählens der Einrichtung, welche keine wesentliche Zug- bzw. Spannungskraft an den Kettenkorden (21) der Lage bewirkt, als einen Spannrahmen (37).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, die weiteren Schritte umfassend des Auswählens der Schußkorde (22) als Füllmaterial und der Kettenkorde (21) als Aramid.

4. Lage (30), umfassend Kettenkorde (21), mit einem Verdrillungsmultiplikator von zwischen 6 und 12, und Schußkorde (22), wobei die Ketten- und Schußkorde beschichtet sind mit einem Klebstoff, welcher eine akzeptable Bondierung bereitstellt zwischen den Korden und einer Elastomermatrix, wobei die Lage geeignet ist für Verstärkungsabschnitte eines Luftreifens (10), dadurch gekennzeichnet, daß

- die Kettenkorde (21) eine Zugfestigkeit je Denier (decitex) aufweisen von zumindest 3 mal höher als die Schußkorde (22); und daß

- die Kettenkorde Aramid umfassen, mit einer Spannung von 75 bis 300 N je Inch (30 bis 118 N je cm) bei 1% Dehnung; einer Spannung von 300 bis 600 N je Inch (118 bis 236 N je cm) bei 2% Dehnung; und einer Spannung von 1400 bis 2500 N je Inch (551 bis 984 N je cm) bei 3% Dehnung.

5. Lage (30) nach Anspruch 4, bei welcher die Aramidkorde (21) eine Spannung aufweisen von zwischen 100 und 200 N je Inch (39 bis 78 N je cm) bei 1 Dehnung; eine Spannung von zwischen 400 und 500 N je Inch (157 bis 196 N je cm) bei 2% Dehnung; und eine Spannung von zwischen 1600 und 2000 N je Inch (630 bis 787 N je cm) bei 3% Dehnung.

6. Vulkanisierter Luftreifen (10), umfassend eine Radiallagekarkasse (13), ein Profil (16), angeordnet radialwärts außerhalb des Kronenbereiches (14) der Karkasse, und eine Kronenverstärkungsstruktur, zwischengelagert zwischen dem Profilabschnitt und dem Kronenbereich der Karkasse in umfänglich umgebender Beziehung bezüglich der Karkasse, wobei die Kronenverstärkungsstruktur eine Gürtelanordnung (15) enthält, mit zumindest einer ersten (17) radialwärts innersten und einer zweiten (18) radialwärts äußersten Gürtellage, wobei jede der Gürtellagen Hochmodulmaterialverstärkungskorde umfaßt, sich parallel zueinander in jeder Gürtellage erstreckend, wobei die Korde in der ersten Gürtellage mit den Korden in der zweiten Gürtellage entgegengesetzte Winkel mit Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens bilden, sowie eine textile Überlagenstruktur, hergestellt aus kordverstärktem Elastomermaterial, wobei die textile Überlage überlagernd ist radialwärts außerhalb der Gürtelanordnung, wobei die Überlage umfaßt einen spiralförmig gewundenen bzw. gewickelten Streifen (191, sich quer erstreckend über die Gürtelanordnung (15) und einen Winkel bildend von zwischen 0º und 5º bezüglich der Äquatorialebene des Reifens, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Streifen erhalten ist durch längsweises Schneiden der Lage gemäß An spruch 5; und daß

- die textile Überlagenstruktur verstärkt ist mit Korden aus Aramid mit einer Spannung von 225 bis 750 N je Inch (88 bis 295 N je cm) bei 1% Dehnung; einer Spannung von zwischen 900 bis 1500 N je Inch (354 bis 590 N je cm) bei 2% Dehnung; und einer Spannung von 1800 bis 2700 N je Inch (708 bis 1063 N je cm) bei 3% Dehnung.

7. Reifen (10) nach Anspruch 6, bei welchem die Korde aus Aramid eine Spannung aufweisen von zwischen 350 bis 550 N je Inch (138 bis 216 N je cm) bei 1% Dehnung; eine Spannung von 1000 bis 1400 N je Inch (394 bis 551 N je cm) bei 2% Dehnung; und eine Spannung von 2000 bis 2500 N je Inch (787 bis 984 N je cm) bei 3% Dehnung.

8. Reifen (10) nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Kord ein Einzelgarn umfaßt mit einer linearen Dichte von zwischen 1000 und 2000 Denier (1100 bis 2200 dtex).

9. Reifen (10) nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Kord zwei Garne umfaßt, mit jeweils einer linearen Dichte von zwischen 400 und 1500 Denier (440 bis 1680 dtex).

10. Reifen (10) nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Kord drei Garne umfaßt, mit jeweils einer linearen Dichte von zwischen 400 und 1000 Denier (440 bis 1100 dtex).