DE69720447T2

DE69720447T2 - Verstärkungsgewebe für einen Artikel aus elastomerischem Material und solches Gewebe enthaltender Artikel

Info

Publication number: DE69720447T2
Application number: DE69720447T
Authority: DE
Inventors: Maurizio Boiocchi; Gurdev Orjela
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: US6257291B1; EP0908329A3; KR100532177B1; EP0908329B1; US20010042581A1; BR9805070A; KR19990037011A; AR017299A1; US6555212B2; ATE236024T1; JPH11247044A; ES2196292T3; DE69720447D1; EP0908329A2; TW385285B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gegenstände aus einem Material auf Elastomerbasis, das allgemein in der restlichen vorliegenden Beschreibung als elastomeres Material oder als Kautschukmischung definiert ist; sie bezieht sich insbesondere auf gummierte Gewebe, die zur Herstellung der Gegenstände verwendet werden, sowie auf die entsprechenden Verstärkungselemente und betrifft insbesondere Luftreifen für Fahrzeugräder.
Gummierte Gewebe sind Halbfertigprodukte mit größter Bedeutung für die Herstellung von Produkten aus elastomerem Material. Im Allgemeinen haben sie eine Vielzahl von verstärkenden Fadenelementen, die wenigstens Zugfestigkeit haben, die alle parallel und benachbart zueinander angeordnet sowie vollständig in eine Bahn einer Kautschukmischung eingebettet sind.
Das Gewebe wird in Form eines fortlaufenden Stücks hergestellt, dessen Länge begrenzt ist, mit anderen Worten, sie ist viel größer als seine Breite, wobei in eine Schicht einer Kautschukmischung mit bekannten Einrichtungen und Verfahren die verstärkenden Elemente eingeschlossen werden, die in Längsrichtung des Stücks ausgerichtet sind.
Das Stück wird dann quer in Abschnitte unterschiedlicher Größen mit einem Schnittwinkel geschnitten, der durch die Erfordernisse vorgegeben ist, und diese Abschnitte werden Seite an Seite zur Erzeugung eines fortlaufenden Gewebestreifens verbunden, dessen Verstärkungselemente mit einem Winkel mit einem vorgegebenen Wert bezüglich der Längsrichtung des Streifens ausgerichtet sind.
Abschnitte des Streifens mit geeigneter Größe bilden die Textilelemente, die zur Herstellung des Produkts verwendet und mit anderen Bauelementen des Produkts zusammengefügt werden. Beispielsweise bilden im Falle eines Luftreifens, wie später zu sehen ist, diese textilen Elemente die Karkassenlage, die Gurte, Ränder, Schleifen und anderes Verstärkungsgewebe, die in verschiedenartigen Weisen in dem Aufbau des Luftreifens angeordnet sind.
Die Verwendung des gummierten Gewebes ermöglicht die Anordnung der verstärkenden Elemente in dem Aufbau des Produkts nach dem gewünschten Verfahren und in der gewünschten Position auf genaue, einfache und wirtschaftliche Weise.
Die verstärkenden Fadenelemente können aus vielen unterschiedlichen Materialien, wie textilen, metallischen, natürlichen oder synthetischen Materialien hergestellt sein und entweder aus Monofilamenten, mit anderen Worten aus Einzeldrähten oder Litzen, oder aus Bündeln von zusammengepackten Monofilamenten oder aus Korden bestehen, die eine Vielzahl von Litzen oder Bündel von Monofilamenten aufweisen, die wendelförmig bezüglich einander in bestimmten Ausgestaltungen gewickelt sind.
In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet das Wort "Draht" den normalen Metalldraht, wie er in der Luftreifentechnologie verwendet wird, während das Wort "Monofilament" oder "Seide" textile, natürliche oder synthetische Fasern bezeichnet, die ebenfalls in üblicher Weise in der Technologie der Kautschukprodukte verwendet werden.
Gegenstände mit diesen verstärkenden Geweben sind beispielsweise Luftreifen, Transmissionsriemen, Förderbänder und Schläuche zum Transport von Fluiden, die unter Druck gesetzt werden können.
Das Leistungsvermögen von Kautschukgegenständen, ausgedrückt durch Lebensdauer, mechanische Festigkeit und, im Falle von Luftreifen, Straßenleistung, hängt hauptsächlich von den mechanischen Eigenschaften der verstärkenden Elemente ab, die die Funktion haben, den auf sie ausgeübten Beanspruchungen zu widerstehen, zu denen im Falle von Luftreifen der Aufpumpdruck und die Beanspruchungen gehören, die sich beim Einsatz auf der Straße ergeben.
Der Luftreifen, auf den sich die Erfindung bezieht, hat insgesamt eine Karkasse in einer Toroidform, die im Wesentlichen aus wenigstens einem gummierten Gewebe (Karkassenlage), dessen Ränder um ein Paar von ringförmigen Metallkernen herumgelegt sind, die am Umfang nicht dehnbar sind (die üblichen Metallkerne), einem Laufflächenband, das auf der Krone der Karkasse angeordnet ist, und einem Zwischenaufbau, der zwischen der Karkasse und der Lauffläche angeordnet und von einer oder mehreren radial aufeinander gelegten Schichten aus gummiertem Gewebe (Gurten) gebildet wird, besteht, wobei die gummierten Gewebe eine Vielzahl von verstärkenden Elementen, mit anderen Worten, die herkömmlichen Korde, aufweisen, die wenigstens Zugfestigkeit haben, parallel und angrenzend zueinander angeordnet und in einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet sowie in eine Bahn aus einer Kautschukmischung eingeschlossen sind.
Genauer gesagt, die Korde der Karkassenlage liegen vorzugsweise in radialen Ebenen, die die Drehachse des Reifens einschließen, während die Korde der Gurte vorzugsweise in Winkeln zueinander in angrenzenden Gurten liegen und parallel zur Äquatorialebene des Reifens in dem radial äußersten Gurt ausgerichtet sein können.
In Reifen für Kraftfahrzeuge sind die Korde vorzugsweise Textilkorde in der Karkassenlage und in dem radial äußersten Gurt, während sie in den radial innersten Gurten Metallkorde sind.
Die Textilkorde werden durch einen Zahlenwert gekennzeichnet, der die Feinheit der verwendeten Faser und die Anzahl der zur Bildung des Kords verwendeten Litzen wiedergibt. Der Ausdruck "Litze" bezeichnet ein Bündel von Fäden oder Monofilamenten, die zusammen verdrillt sind. Der Ausdruck "Feinheit" kennzeichnet das Gewicht in Gramm einer Faserlänge von 10.000 m, ausgedrückt in dTex-Einheiten, oder das Gewicht in Gramm pro einer Länge von 9000 m, ausgedrückt in Deniers.
Gegenwärtig haben die in gummierten Geweben für Luftreifen verwendeten Korde zwei oder drei Litzen, die zusammen verdrillt sind und eine Feinheit von über 900 dTex-Einheiten haben. Beispielsweise werden für Karkassengewebe Rayonkorde mit einer Feinheit von 1840/2, 1940/3 oder 2440/2, Nylon6- o- der Nylon66-Korde mit einer Feinheit von 940/2 und 1400/2 oder Korde aus synthetischer Faser (Aramid oder Polyester) mit einer Feinheit von 1670/2, 1100/2 oder 2440/2 verwendet.
Bekannte Korde haben üblicherweise Durchmesser in der Größenordnung von 0,7 mm und sind in Gewebe eingeschlossen, die eine Gewebedicke von etwa 1 mm bei einer Dichte der Korde in dem Gewebe zwischen 60 und 120 Korden/dm, also Korde pro Dezimeter, haben.
Gewebe für Luftreifen, die mit diesen Korden verstärkt sind, und entsprechende Reifen sind beispielsweise in den US-Patenten 3,616,832 und 3,929,180 beschrieben.
Das US-Patent 3,616,832 beschreibt insbesondere einen Reifen mit einer Radialkarkasse, die von zwei Karkassenlagen gebildet wird, die mit Rayonkorden mit einer Feinheit von 1650 Denier und einer Dichte von 38 Korden pro 5 cm, also 76 Korden/dm versehen sind.
Die Gurtanordnung wird von vier Gewebegurten mit Rayonkorden mit einer Feinheit von 1650/3 Denier und 30 Korden pro 5 cm, also 60 Korden/dm gebildet.
Der Reifen wird mit einem anderen Reifen verglichen, der die gleiche Rayonkarkasse und eine Gurtanordnung hat, die von vier Gewebegurten gebildet wird, die mit Korden aus Polyethylennaphthalen-2,6-dicarboxylat, bekannt als PEN, mit einer Feinheit von 2000/2 Denier, verteilt mit einer Dichte von 30 Korden pro 5 cm, also 60 Korden/dm, versehen sind.
Das erwähnte Patent beschreibt als Alternative für die Rayonkarkasse und mit dem gleichen Zwischenaufbau mit PEN- Korden weitere Karkassen mit der gleichen Anzahl von Lagen, die in einem Fall Polyethylenterephthalat, bekannt als PET, Faserkorde mit einer Feinheit von 1000/3 Denier und einer Dichte von 35 Korden pro 5 cm, also 70 Korden/cm, und in einem zweiten Fall Nylon6-Korde mit einer Feinheit von 1260/2 Denier und einer Dichte von 33 Korden pro 5 cm, also 66 Korden/dm aufweisen.
Das US-Patent 3,929,180 beschreibt mit einer Reihe von Vergleichsbeispielen zwei Luftreifen, die beide eine Radialkarkasse haben, die von zwei Lagen gebildet wird, welche mit 35 Korden pro 5 cm verstärkt sind. Die Karkasse der ersten Bauweise hat Rayonkorde mit einer Feinheit von 1650/3 Denier, während die der zweiten PEN-Korde mit einer Feinheit von 2000/2 Denier hat. Bei beiden Reifen wird die Gurtanordnung von vier Gewebegurten mit PEN-Korden gebildet, die eine Feinheit von 1000/2 Denier, verteilt mit einer Dichte von 35 Korden pro 5 cm haben.
Das Dokument US-3,989,083 offenbart einen Reifen für einen Rennwagen, wobei der Reifen eine Vielzahl von Karkassenlagen aufweist, die eine Endfeinheit pro Zoll der Verstärkungskorde hat, die größer ist als die der nächsten benachbarten Karkassenlage näher zum Laufflächenband hin, eine Dicke des Kautschukmaterials hat, die kleiner ist als die der nächsten benachbarten Karkassenlage näher zum Laufflächenband hin, und Verstärkungskordwinkel aufweist, die kleiner sind als diejenigen der nächsten benachbarten Karkassenlage näher zum Laufflächenband hin, so dass die Korde der Karkassenlagen gleichförmig beansprucht werden, wenn der Reifen auf einer Radfelge montiert und auf seinen normalen Aufpumpdruck aufgepumpt ist.
In Anbetracht dessen geht die vorliegende Entwicklung der Luftreifentechnologie zu in erhöhtem Maße spezialisierten Produkten hin, die in der Lage sind, eine zunehmend hohe Leistung bereitzustellen, und ist ein mächtiger Anreiz für die Forschung für zunehmend leichtere Reifen.
In diesem Zusammenhang kam die Anmelderin darauf, dass ein Beitrag zur Lösung des Problems in der Verringerung des Gewichts der Luftreifenkarkasse liegen könnte, jedoch natürlich ohne negative Einflüsse auf die Eigenschaften der mechanischen Festigkeit und das Verhalten des Reifens im Einsatz, und insbesondere auf die Richtungsstabilität und den Komfort.
Diesbezüglich ist zu erwähnen, dass das Problem, dem man sich hier zuwendet, weder einfach noch nahe liegend ist, da die vorliegende Tendenz in der Luftreifentechnologie darin besteht, die gegenwärtigen Gewichte der verstärkenden Gewebe beizubehalten anstatt zu verringern, insbesondere im Hinblick auf Gewebe, die mit Textilkorden verstärkt sind, und ganz speziell hinsichtlich der Karkassenlagen.
Der Grund dafür besteht darin, dass bei den gegenwärtigen gummierten Geweben der Volumenprozentsatz der verstärkenden Elemente wenigstens 45% des Gesamtvolumens des Gewebes ist und dieser Prozentsatz offensichtlich nicht reduziert werden kann, ohne Gefahr zu laufen, die mechanische Festigkeit des Reifens und/oder seine Qualität zu gefährden.
Was die verstärkenden Korde angeht, so haben diese zur Zeit die oben erwähnten Feinheitszahlen entsprechend Durchmessern von nicht weniger als 0,7 mm. Die Verwendung von geringeren Feinheiten bzw. Titern wird nicht empfohlen, da eine Rückkehr zu dem vorstehenden Volumen an festem Material solche Dichten erfordern würde, dass eine angemessene Gummierung der Korde, insbesondere zwischen axial benachbarten Korden, unmöglich würde.
Andererseits wurde es auch als unmöglich angesehen, die Kautschukmenge in dem Gewebe zu reduzieren, das bereits so dünn ist, dass es nicht weiter reduziert werden kann, ohne die verstärkenden Korde wenigstens teilweise von Kautschuk unbedeckt zu lassen, mit allen daraus folgenden Nachteilen hinsichtlich Qualität und Gefahren hinsichtlich Sicherheit des Endprodukts.
Basierend auf dem gegenwärtigen Stand der Technik hat die Anmelderin in unerwarteter Weise gefunden, dass durch Reduzieren sowohl der Feinheit als auch des Volumenprozentsatzes der verstärkenden Elemente mit wenigstens Zugfestigkeit bezogen auf das Gesamtvolumen des Gewebes es möglich ist, die Leistung des Gegenstands zu steigern oder wenigstens beizubehalten, obwohl in jedem Fall eine vorteilhafte Gewichtsreduzierung der Gegenstände erreicht wird, die aus elastomerem Material hergestellt werden, das dieses gummierte Gewebe aufweist.
Diese Charakteristik ist dadurch überraschend, dass eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der Leistung in Zuordnung zu einer Verringerung des Volumenprozentsatzes des festen Teils des Gewebes, das allein aus den verstärkenden Fadenelementen besteht, die in der elastomeren Grundmasse eingebettet sind, nicht vorhersagbar war, wobei die Kautschukmischung gewöhnlich so betrachtet wird, dass ihr Zugfestigkeit fehlt.
Das erzielte Ergebnis ist deshalb unerwartet. Nach der ins Einzelne gehenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung wird eine mögliche technische Erklärung der aufgefundenen Verbesserungen angegeben.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der Volumenprozentsatz der verstärkenden Elemente bezogen auf den Querschnitt einer Gewebeschicht mit Einheitsbreite dadurch gefunden, dass das Volumen der verstärkenden Elemente (die Dichte der Elemente multipliziert mit π/4 des Quadrats ihres Durchmessers) in Bezug zum Gesamtvolumen des Gewebes gesetzt wird (der Dicke der Kautschukbahn, die die verstärkenden Elemente auf beiden Flächen des Gewebes addiert zu dem Durchmesser des verstärkenden Elements abdeckt).
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist das signifikante Volumen des Gewebes, bezogen auf das die nachstehend angegebenen und beschriebenen kritischen Werte berechnet werden, bezogen auf das Fertigprodukt, das eines Gewebes, das eine Gesamtdicke von 0,8 mm bei einer identischen Dicke der Mischung auf beiden Flächen der Lage benachbarter Korde hat.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich deshalb die Erfindung auf ein gummiertes verstärkendes Gewebe für aus einem elastomeren Material oder dergleichen hergestellten Gegenständen, das eine Vielzahl von Filamentelementen aufweist, die wenigstens Zugfestigkeit haben, parallel und benachbart zueinander sind und in ein elastomeres Material eingeschlossen sind, wobei sich das Gewebe dadurch auszeichnet, dass die Filamentelemente ein Maximum von 40% und vorzugsweise nicht mehr als 35% des Volumens dieses Gewebes bilden.
Vorzugsweise sind die verstärkenden Filamentelemente Textilkorde mit einer Feinheit zwischen 420/2 und 840/2 dTex. Die Korde sind in das gummierte Gewebe mit einer Dichte von nicht weniger als 125 Korden/dm, d. h. 125 Korden pro Dezimeter Breite des Gewebes, und vorzugsweise zwischen 125 und 280 Korden/dm derart eingeschlossen, dass eine angemessene Zugfestigkeit vorgesehen wird. Vorzugsweise hat das Gewebe mit den eingeschlossenen Korden eine Gesamtdicke von weniger als 0,8 mm.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung hat das gummierte Gewebe eine Vielzahl von Textilkorden, die parallel und benachbart zueinander und in das elastomere Material des Gewebes eingeschlossen sind, wobei sich das Gewebe dadurch auszeichnet, dass die Korde eine Feinheit von 550/2 dTex haben.
Vorzugsweise sind sie in dem Gewebe mit einer Dichte zwischen 128 und 224 Korden/dm verteilt.
Gemäß einem anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf verschiedene Gegenstände, die aus elastomerem Material hergestellt sind, das dieses verstärkende Gewebe aufweist, beispielsweise Transmissionsriemen, Schläuche für Fluide und Förderbänder, und insbesondere Luftreifen, auf die sich die Erfindung besonders bezieht.
Gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Luftreifen für ein Fahrzeugrad, der mit gummierten Gewebestreifen verstärkt ist und eine Karkasse in Toroidform, die im Wesentlichen wenigstens eine Karkassenlage, die aus einem gummierten Gewebe hergestellt ist, dessen axial gegenüberliegenden Ränder um ein Paar von Wulstkernen für die Verankerung des Reifens an einer entsprechenden Montagefelge herumgelegt sind, ein Laufflächenband, das auf der Krone der Karkasse angeordnet ist, und einen Zwischenaufbau aufweist, der zwischen der Karkasse und dem Laufflächenband angeordnet ist und von einem oder mehreren radial übereinander gelegten Gurten aus guinmiertem Gewebe gebildet wird, wobei wenigstens einer der Streifen aus guinmiertem Gewebe eine Vielzahl von verstärkenden Textilkorden aufweist, die wenigstens Zugfestigkeit haben, parallel und angrenzend aneinander angeordnet und in einer vorgegeben Richtung ausgerichtet sind sowie in eine Bahn aus einer Kautschukmischung eingeschlossen sind und eine Feinheit zwischen 420 dTex und 840 dTex haben.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Feinheit der Korde 550/2 dTex.
Vorzugsweise sind die Textilkorde in dem Gewebe mit einer Dichte von nicht weniger als 125 Korden/dm verteilt. Vorteilhafterweise sind die Textilkorde aus PEN- oder PET- Material oder aus Aramidfasern hergestellt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Reifens bildet das gummierte Gewebe die Karkassenlage und hat Korde, die vorzugsweise in Radialebenen angeordnet sind, die die Drehachse des Reifens einschließen.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung des Reifens hat der Zwischenaufbau wenigstens einen Gurt aus gummiertem Gewebe, das mit den Korden verstärkt ist, wobei der Gurt vorzugsweise in der radial äußersten Position mit den Korden angeordnet ist, die vorzugsweise in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind.
Gemäß alternativen Formen der bevorzugten Ausgestaltung hat die Karkasse des Reifens weitere Streifen des gummierten Gewebes, beispielsweise in einer Schleife um wenigstens einen Wulstkern herumgefaltet oder als verstärkendes Band in einer Position axial außerhalb der Wulstkerne.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend lediglich beispielsweise ohne eine Absicht auf Beschränkung unter Bezug auf einige Ausgestaltungen beschrieben, die in den beiliegenden Figuren gezeigt sind, in denen
Fig. 1 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Radialreifens mit entfernten Teilen zeigt, der wenigstens ein verstärkendes Gewebe nach der Erfindung aufweist,
Fig. 2 in einem Teilquerschnitt ein Gewebe nach der Erfindung für den in Fig. 1 gezeigten Reifen zeigt, und
Fig. 3 gleichzeitig im Querschnitt das Gewebe nach der Erfindung verglichen mit dem Gewebe nach dem Stand der Technik zeigt.
In Fig. 1 bezeichnet die Zahl 1 einen Luftreifen, der in bekannter Weise eine Karkasse in Toroidform mit einem Kronenabschnitt, Schultern 3, Seitenwänden 4 und Wulsten 5, von denen jeder einen Wulstkern 6 einschließt, Wulstfüllern 7, die in einer radial äußeren Position an dem Wulstkern aufgebracht sind, und einem verstärkenden Band 8 in einer Position axial außerhalb des Wulstkerns aufweist. Die Karkasse hat vorzugsweise eine Radialbauweise und eine Karkassenlage, die aus einem gummierten Gewebe 9 hergestellt ist, das in dem elastomeren Material eine Vielzahl von verstärkenden Korden 10 einschließt, die in Meridianebenen des Reifens angeordnet sind.
Auf der Krone der Karkasse ist ein Laufflächenband 2 angeordnet, während zwischen dem Laufflächenband und der Karkasse ein Zwischenaufbau 11 angeordnet ist.
Der Zwischenaufbau hat wenigstens drei Gurte aus gummiertem Gewebe, von denen die ersten beiden radial innersten 12, 13 in dem elastomeren Material Metallkorde 14 einschließen, die parallel zueinander in jedem Gurt angeordnet sind und jene in dem benachbarten Gurt geneigt zur Äquatorialebene mit Winkeln von vorzugsweise zwischen 5º und 35º zu dieser Ebene überkreuzen. Ein dritter Gurt 15 in einer radial äußersten Position schließt Polyamidkorde 16 ein, die im Wesentlichen wie die Äquatorialebene ausgerichtet sind, wobei das Ganze in bekannter Weise ausgeführt ist.
In den folgenden Beispielen der Ausgestaltungen der Erfindung schließt das gummierte Gewebe der Karkassenlage Korde ein, die aus Polyethylennaphthalen-2,6-dicarboxylat, üblicherweise bekannt als PEN-Material, hergestellt sind, wobei der Elastizitätsmodul des Gewebes durch Multiplizieren des Werts des Moduls der einzelnen Korde, gemessen zwischen 20 N und 45 N, mit der Dichte der Korde berechnet wird.

Beispiel 1

Tabelle 1 zeigt die Daten, die das Gewebe 9 der Karkassenlage nach der Erfindung definieren, während Fig. 2 die entsprechenden geometrischen Abmessungen des Gewebes in einem Teilquerschnitt zeigt, nämlich die Werte "d" (Durchmesser des Kords), "t" (Gesamtdicke des Gewebes), "x" (Δicke der Kautschukbahn, die die Lage der Korde auf beiden Oberflächen abdeckt) und "y", d. h. den Abstand zwischen benachbarten Korden. Tabelle 1

Beispiel 2

Bei einer zweiten Ausführungsform ist das Karkassengewebe 9 aus Korden des gleichen Materials (PEN) und mit dem gleichen Durchmesser sowie mit der gleichen elastomeren Zusammensetzung wie bei dem vorhergehenden Beispiel hergestellt, jedoch bei einer Verringerung der Korddichte verglichen mit dem Gewebe von Beispiel 1 und demzufolge mit einer Verringerung des Volumenprozentsatzes des starken Materials in dem Gewebe, wie es in Tabelle 2 mit den darin angegebenen Ergebnissen gezeigt ist. Tabelle 2

Beispiel 3

Bei einer dritten Ausführungsform ist das Karkassengewebe 9 aus Korden des gleichen Materials (PEN) mit dem gleichen Durchmesser und mit der gleichen elastomeren Zusammensetzung wie bei dem vorhergehenden Beispiel hergestellt, jedoch mit einer Korddichte und demzufolge mit einem Volumenprozentsatz des festen Materials, das Werte zwischen den vorher angegebenen hat und die in Tabelle 3 nachstehend mit den aufgezeigten Ergebnissen hat. Tabelle 3
Bei den vorstehenden Beispielen ist die Zusammensetzung der das Gewebe gummierenden Mischung nicht spezifiziert, da es keinen Einfluss auf die Zwecke der vorliegenden Erfindung hat. Auf jeden Fall ist die gummierende Zusammensetzung bei allen angegebenen Beispielen der Ausführungsformen und bei dem Kontrollgewebe, das nachstehend beschrieben wird, die gleiche.
Weitere Ausführungen der Erfindung können gummierte Gewebe aufweisen, die mit Korden aus Aramid und anderen Textilmaterialien verstärkt sind, wie Polyethylenterephthalat, das durch die Abkürzung PET bekannt ist, Polyvinylalkohol, das durch die Abkürzung PVA bekannt ist, und dergleichen.
Die Korde können Feinheiten haben, die sich von denen in den vorstehenden Beispielen angegebenen unterscheiden, die vorzugsweise nicht kleiner als 420/2 dTex und nicht größer als 840/2 dTex sind.
Gewebe mit Korden aus Aramid, insbesondere Poly-(p- phenylen-terephthalamid) und Feineinheiten von 420/2 dTex und 840/2 dTex können die in den Tabellen 4 bzw. 5 gezeigten Werte haben, wobei die in diesen Tabellen verwendeten Symbole die gleichen wie in den vorhergehenden Tabellen sind: Tabelle 4 Tabelle 5
In der nachstehenden Tabelle 6 werden nun die Daten und Ergebnisse für ein Karkassengewebe, das nach dem Stand der Technik, d. h. aus Rayon mit einer Feinheit von 1840/2 dTex, hergestellt ist, und die Daten und Ergebnisse der Gewebe nach der Erfindung gemäß den Beispielen 1, 2 und 3 verglichen.
Die Tabelle zeigt auch die Prozentsatzänderungen (Δ%) der Parameter der Gewebe der Beispiele bezogen auf das bekannte Gewebe. Bei all diesen Geweben ist die Dicke "x" identisch 0,16 mm.
Die Daten in Tabelle 6 zeigen insbesondere deutlich die Verringerung des Volumenprozentsatzes des starken Materials, d. h. der Korde, in jeder der drei Ausführungsformen eines Gewebes nach der Erfindung im Vergleich zu dem Kontrollgewebe. Tabelle 6
Es ist leicht zu sehen, dass die Verringerung des Volumenprozentsatzes, PC%, des Kords bezogen auf das bekannte Gewebe sich quantitativ beträchtlich in einem Bereich von 26% bis 57% ändert.
Trotz dieser Verringerung sind die Werte der Elastizitätsmodule der Gewebe nach der Erfindung entweder im Wesentlichen gleich dem oder weitaus größer als der des bekannten Gewebes, so dass die Verformungen der Gewebe nach der Erfindung für gleiche Zugbeanspruchungen gleiche Größenordnung haben wie diejenigen des bekannten Gewebes oder vorteilhafterweise beträchtlich kleiner sind.
Insbesondere wurden die Werte der Korddichte der Erfindung bei den Geweben der drei vorhergehenden Beispiele so ausgewählt, dass gummierte Gewebe bereitgestellt werden, die jeweils die gleiche Bruchlast (Beispiel 1), den gleichen Elastizitätsmodul (Beispiel 2) und die gleiche Dichte, d. h. den gleichen Abstand y zwischen den verstärkenden Korden (Beispiel 3) wie das bekannte Kontrollgewebe haben.
In Tabelle 6 ist zu sehen, dass das Gewebe von Beispiel 1 für eine gleiche Bruchlast eine Erhöhung von 71% des Elastizitätsmoduls zeigt, während das Gewebe von Beispiel 2 mit einem im Wesentlichen gleichen Elastizitätsmodul (-2%) eine Verringerung des Elastizitätsmoduls zeigt, während das Gewebe von Beispiel 2 mit einem im Wesentlichen gleichen Elastizitätsmodul (-2%) eine Verringerung von 45% der Bruchlast zeigt. Schließlich zeigt das Gewebe von Beispiel 3, bei dem die verstärkenden Korde den gleichen Abstand zueinander wie diejenigen des Kontrollgewebes haben, eine Erhöhung von 50% beim Elastizitätsmodul und eine gleichzeitige Verringerung von 12% bei der Bruchlast.
Es ist wesentlich zu vermerken, dass bei jedem der vorstehenden Beispiele der Elastizitätsmodul der erfindungsgemäßen Gewebe vorteilhafterweise zwischen 100.000 MPa/cm und 200.000 MPa/cm liegt.
Zu vermerken wäre auch, dass die Reduzierung der Bruchlastwerte bei den erfindungsgemäßen Geweben keine besonderen Probleme hinsichtlich des Produkts, in dem sie verwendet werden, nach sich zieht, da, wenn die Bruchlastwerte hohen Sicherheitsgrenzen entsprechen müssen, sie von den im Einsatz geforderten Werten sehr verschieden sind.
D. h., dass bei den Betriebsbedingungen des Gegenstands und insbesondere des Luftreifens die Zugbeanspruchungen, denen das gummierte verstärkende Gewebe ausgesetzt ist, innerhalb des ersten Teils der Spannungs-Dehnungs-Kurve des Gewebes spezifiziert sind. Sie sind also so gewählt, dass sie zwischen etwa 1/6 und 1/10 der Bruchlast des Gewebes variieren. Die Betriebsbelastungen zeigen deshalb eine Reduzierung, die zwischen 84% und 90% bezogen auf den Wert der Bruchlast variiert. Basierend auf dieser Betrachtung sieht man, dass sogar Verringerungen in der Größenordnung von 45% der Belastung bezogen auf das bekannte Gewebe kein Gefahrenelement bilden.
Es ist jedoch möglich, erfindungsgemäße Karkassengewebe mit einer Bruchlast herzustellen, die gleich oder größer als 1800 N/cm ist, und somit mit Werten, die mit denen bekannter Gewebe vergleichbar sind, und zwar durch geeignete Wahl der Feinheit und Dichte der Korde, wie in Beispiel 1 gezeigt. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verwendet die Anmelderin Gewebe mit Aramidkorden mit einer Feinheit von 550/2 dTex und mit einer Dichte zwischen 200 und 210 Korden/dm, die eine Verringerung der Bruchlast in der Größenordnung von 5 bis 10% bezogen auf die Bruchlast bekannter Gewebe zeigen.
Ein weiteres Beispiel wird durch ein Gewebe gegeben, das in der letzten Zeile von Tabelle 5 angegeben ist und Aramidkorde mit einer Feinheit von 840/2 angeordnet mit einer Dichte von 190 Korden/dm aufweist. Die Bruchlast der erfindungsgemäßen Gewebe liegt vorzugsweise zwischen 900 N/cm und 2000 N/cm. Wie vorher erwähnt, liegen die erfindungsgemäßen Kordfeinheiten vorzugsweise zwischen 420/2 und 840/2 dTex.
Es ist wesentlich, anzumerken, dass gefunden wurde, dass Korde mit einer Feinheit von mehr als 840/2 im Allgemeinen Bruchlasten haben, die höher als erforderlich sind, mit der Folge einer unnötigen Überauslegung der Materialien.
Korde mit einer Feinheit von weniger als 420/2 können Probleme bei der Herstellung (Gummierung) der entsprechenden Gewebe bezogen auf die Möglichkeit verursachen, die hohen Dichtewerte zu erhalten, die erforderlich sind, um die erforderlichen Festigkeitsbelastungen bereitzustellen, d. h. die erforderlichen Werte des Elastizitätsmoduls des Materials. Diesbezüglich liegt der Abstand zwischen benachbarten Korden in den erfindungsgemäßen Geweben vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,50 mm. In dem Bereich von Feinheiten von 420/2 bis 840/2 dTex bietet die Erfindung einen Bereich von verstärkenden Geweben, in welchem, während eine beträchtliche Reduzierung des Volumenprozentsatzes des starken Materials (d. h. Korde) vorhanden ist, die für die mechanische Leistung im Einsatz erhaltenen Werte gleich den Werten sind, die vorteilhafterweise größer als diejenigen für bekannte Gewebe sind.
Die in den Beispielen 1 bis 5 unter Bezug auf den Aufbau der Karkasse 9 von Fig. 1 beschriebenen Gewebe können auch vorteilhaft bei anderen Verstärkungsaufbauten verwendet werden, beispielsweise können sie den äußersten Gurt der Gurtanordnung 16 mit Korden bilden, die am Umfang bezüglich des Reifens ausgerichtet sind.
Bei einer anderen Ausgestaltung des vorhergehenden Zwischenaufbaus ist es möglich, einen Einzelgurt des Gewebes mit Umfangskorden, die sich über die Gesamtbreite der Gurtanordnung erstrecken, durch wenigstens zwei Bänder des gleichen Gewebes mit kleinerer Breite auszutauschen, die seitlich angeordnet sind.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Luftreifens nach der Erfindung können die Gewebe ein verstärkendes Band 8, das in einer axial äußersten Position bezogen auf die Wulstkerne 6 angeordnet ist, und ein Umfangsband bilden, das in einer Schleife um den Wulstkern gewunden ist.
Gemäß der Erfindung wird die Beibehaltung oder Verbesserung der mechanischen Leistung in Betrieb bei einer beträchtlichen Reduzierung des zugehörigen Gewichts erreicht, wie unmittelbar durch einen Vergleich der Zahlenwerte bezogen auf die Korde und die entsprechenden Gewebe der Beispiele 1 bis 5 unter spezieller Bezugnahme auf die Verringerung der Dicke des Gewebes, im Wesentlichen zwischen 30% und 40%, abgeschätzt werden kann, die bei den Geweben nach der Erfindung erreicht wird. Diesbezüglich hat bei den Geweben die Dicke "x" der Bahn der Kautschukmischung, die beide Seiten der Schicht aus Korden abdeckt, einen Wert, der vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,2 mm liegt.
Insbesondere ist zu vermerken, dass das Gewicht pro Quadratmeter des bekannten Gewebes 1100 g/m² (Gramm pro m²) ist, während die Gewichte der Gewebe der Beispiele 1, 2 und 3 840 g/m², 540 g/m² bzw. 820 g/m² betragen.
Insbesondere haben bei radialen Luftreifen der Größen 235/40ZR18, 215/45ZR18, 275/40ZR18, 225/40ZR18 und 265/35ZR18 diejenigen in bekannter Bauweise ein Gesamtgewicht der Karkassenlagen zwischen 1400 g und 1970 g, während diejenigen nach der Erfindung, aufgebaut mit den in den vorstehenden Beispielen angegebenen Materialien, Karkassenlagen mit einem Gesamtgewicht zwischen 970 g und 1480 g aufweisen.
Insgesamt haben deshalb Radialkarkassen, die für · Luftreifen nach der Erfindung hergestellt sind, den Vorteil einer Gewichtsreduzierung zwischen 25% und 30%, verglichen mit herkömmlichen Karkassen.
All dies bietet den Vorteil einer Reduzierung der drehenden Masse für eine gleiche Leistung, indem gleichzeitig eine beträchtliche Gewichtsreduzierung und eine Verbesserung der mechanischen Leistung, wie nachstehend angegeben, bereitgestellt wird.
Das Ergebnis ist insgesamt deshalb unerwartet, weil die Reduzierung des Volumenprozentsatzes der Korde in dem Gewebe, die eine Verringerung des starken Materials und eine Erhöhung des weniger starken Materials, d. h. der Gummierungsmischung, erzeugt, eine Verschlechterung anstatt einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften herbeiführen sollte.
Es wurde auch gefunden, dass die Gewebe nach der Erfindung eine Verbesserung der Dauerfestigkeit verglichen mit den Geweben nach dem Stand der Technik aufzeigen.
Die Anmelderin zieht in Betracht, dass die Gründe für diese Verbesserung in Erklärungen gefunden werden können, wie sie nachstehend angegeben werden, obwohl diese keine Einschränkung oder Grenze für die vorliegende Erfindung bilden.
Zur Erläuterung dieser Erklärungen zeigt Fig. 3 im Querschnitt das bekannte Gewebe mit einer Dicke tn von 1 mm und ausgerüstet mit Korden mit einem Durchmesser von 0,7 mm sowie ein Beispiel einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gewebes mit einer Dicke ti von 0,65 mm, bei dem der Korddurchmesser 0,35 mm beträgt. Die Werte des Abstandes "x" zwischen den das Gewebe begrenzenden Oberflächen und den angrenzenden Flächen tangential zur Lage der Korde, die parallel und angrenzend aneinander vorgesehen sind, d. h. die Dicke der gummierenden Bahn der Schicht, und des Abstands "y" zwischen angrenzenden Korden, die vorstehend beschrieben wurden, werden in beiden Geweben auf 0,15 mm gehalten.
Zu vermerken ist, dass die verstärkenden Gewebe eines Luftreifens, insbesondere der Karkassenlage und der Gurte der Gurtanordnung, dann, wenn sie sich vom nicht verformten Zustand in den verformten Zustand in dem Bereich der Kontaktfläche des Reifens verändern, einer zyklischen Biegeverformung unterliegen, die sowohl die verstärkenden Korde als auch den Kautschuk des Gewebes beeinflusst.
Der Biegewiderstand der Korde erhöht sich mit dem Durchmesser, und der Biegewiderstand des Gewebes erhöht sich ebenfalls mit seiner Dicke. Die Korde des Gewebes nach der Erfindung haben aufgrund ihrer geringeren Feinheit einen geringeren Durchmesser als diejenigen nach dem Stand der Technik, während die Kautschukschicht des gummierten Gewebes als Ganzes eine geringere Dicke als die normalen Geweben haben, was aus den vorstehenden Tabellen und den entsprechenden Erläuterungen zu ersehen ist.
Demzufolge nimmt man an, dass aufgrund ihrer geringeren Größe die Gewebe nach der Erfindung und ihre verstärkenden Korde leichter der wiederholten Biegung aufgrund der Abflachung des Reifens im Bereich des Kontaktbereichs widerstehen, mit der Folge von reduzierten Hystereseverlusten in dem textilen Material und in dem Kautschuk. Dies verursacht auch eine geringere Wärmeentwicklung in dem Aufbau, was insgesamt eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit gibt.
Die Erfindung kann auch auf Textilkorde ausgedehnt werden, die in anderer Weise als bei Radialkarkassen ausgerichtet sind. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Korde bei Karkassen aufgebracht werden, die als "Querlagen"- Karkassen bekannt sind, sowie bei Karkassen in Schlauchbauweise, d. h. bei Karkassen ohne Wulstdrähte oder die nicht mit irgendeiner Rate um die Wulstdrähte gewickelt sind.

Claims

1. Gummiertes Verstärkungsgewebe für Gegenstände aus elastomerem Material und dergleichen mit einer Vielzahl von parallelen und in der gleichen Richtung aneinandergrenzenden sowie in ein elastomeres Material (9) eingeschlossenen Textil-Korden (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Korde eine Feinheit, die 420/2 dTex und 840/2 dTex entspricht oder dazwischenliegt und einen Durchmesser zwischen 0,33 mm und 0,47 mm haben und in dem Gewebe mit einer Dicke von nicht weniger als 0,8 mm bei einer Dichte zwischen 125 Korden/dm und 280 Korden/dm eingebettet sind, wobei die Korde (10) ein Maximum von 40% des kennzeichnenden Volumens des Gewebes bilden.

2. Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korde aus PEN-Fasern hergestellt sind.

3. Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korde aus PET-Fasern hergestellt sind.

4. Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korde aus Aramidfasern hergestellt sind.

5. Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Abstand (x) zwischen 0,1 mm und 0,2 mm zwischen den begrenzenden Oberflächen des Gewebes und den angrenzenden Oberflächen der Korde, die parallel und angrenzend zueinander liegen.

6. Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Abstand (y) zwischen 0,05 und 0,50 mm zwischen einem der parallelen und benachbarten Korde und dem nächsten.

7. Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Elastizitätsmodul zwischen 100000 und 200000 MPa/cm.

8. Gummiertes Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bruchlast, die zwischen 900 N/cm und 2000 N/cm liegt.

9. Gummiertes Verstärkungsgewebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gesamtgewicht, das zwischen 500 und 900 g/m² liegt.

10. Mit gummiertem Gewebestreifen verstärkter Luftreifen für ein Fahrzeugrad, welcher ein Gehäuse mit einer Toroidform, das im Wesentlichen aus wenigstens einer Karkassenlage (9) besteht, die von einem gummierten Gewebe gebildet wird, dessen axial gegenüberliegende Ränder um ein Paar von Wulstkernen (6) herumgelegt sind, um den Reifen an einer entsprechenden Montagefelge zu verankern, ein Laufflächenband (2), das auf der Krone des Gehäuses angeordnet ist und einen Zwischenaufbau (11) aufweist, der zwischen dem Gehäuse und dem Laufflächenband angeordnet und von einem oder mehreren radial übereinandergelegten Gurten aus gummiertem Gewebe bebildet wird, wobei die gummierten Gewebestreifen eine Vielzahl von Verstärkungs- Korden aufweisen, die parallel und benachbart zueinander und in einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet sowie in eine Bahn einer Kautschukmischung eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der gummierten Gewebestreifen (7, 8, 9, 15) eine Vielzahl von verstärkenden Textil-Korden (10, 16) mit einer Feinheit zwischen 420 dTex und 840 dTex aufweist, wobei die Korde einen Durchmesser zwischen 0,33 mm und 0, 47 mm haben und in dem Gewebe angeordnet sind, das eine Dicke von nicht mehr als 0,8 mm bei einer Dichte von 125 Korden/dm und 280 Korden/dm hat, wobei die Korde (10) ein Maximum von 40% des kennzeichnenden Volumens des Gewebes bilden.

11. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Korde (10) in Radialebenen angeordnet sind, die die Drehachse des Reifens enthalten.

12. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenaufbau (11) wenigstens einen gummierten Gewebegurt (13, 14, 15) aufweist, der mit den verstärkenden Textil-Korden (10, 16) verstärkt ist.

13. Luftreifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine gummierte Gewebegurt (15) in einer radial äußersten Position befindet und die Korde (16) aufweist, die am Umfang ausgerichtet sind.

14. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens einen Streifen eines gummierten Gewebes aufweist, das mit den Textil-Korden verstärkt ist, die in einer Schleife um wenigstens einen der Wulstkerne (6) herumgelegt sind.

15. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens einen Streifen aus gummiertem Gewebe aufweist, das mit den Textil-Korden verstärkt ist, die in einer Position axial außerhalb wenigstens eines der Wulstkerne (6) zur Bildung eines verstärkenden Bandes angeordnet sind.

16. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Textil-Korde (10, 16) aus PEN-Fasern hergestellt sind.

17. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Textil-Korde (10, 16) aus PET-Fasern hergestellt sind.

18. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Textil-Korde (10, 16) aus Aramidfasern hergestellt sind.

19. Luftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinheit der Korde (10, 16) 550/2 dTex beträgt.

20. Luftreifen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Korde (10, 16) zwischen 128 Korden/dm und 224 Korden/dm liegt.

21. Luftreifen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den benachbarten Korden (10, 16) zwischen 0,08 mm und 0,42 mm beträgt.

22. Aus elastomerem Material hergestellter Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens ein Verstärkungsgewebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.