EP4701865A1 - Fahrzeugluftreifen mit einer karkasse - Google Patents

Fahrzeugluftreifen mit einer karkasse

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Publication number
EP4701865A1
EP4701865A1 EP24716374.4A EP24716374A EP4701865A1 EP 4701865 A1 EP4701865 A1 EP 4701865A1 EP 24716374 A EP24716374 A EP 24716374A EP 4701865 A1 EP4701865 A1 EP 4701865A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
den
polyester
cord
tire
tire cord
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24716374.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Kramer
Nermeen Nabih
Michael Schunack
Owais Ahmed
Wolfgang Reese
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Reifen Deutschland GmbH
Original Assignee
Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Reifen Deutschland GmbH filed Critical Continental Reifen Deutschland GmbH
Publication of EP4701865A1 publication Critical patent/EP4701865A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60C1/0041—Compositions of the carcass layers
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    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
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    • D02G3/48—Tyre cords
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/04—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET]

Definitions

  • the invention relates to a pneumatic vehicle tire with a carcass which extends from one bead region to the other bead region and is anchored there by wrapping tensile bead cores, wherein the carcass has at least one carcass ply with strength members embedded in elastomeric material, arranged parallel and spaced from one another, wherein the strength members are each designed as a tire cord comprising at least one polyester yarn which consists of at least 90 mol% polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • a pneumatic vehicle tire generally has an air-impermeable inner layer, a carcass containing reinforcements which extends from the zenith area of the tire over the sidewalls to the bead areas and is anchored there by wrapping around tensile bead cores, a profiled tread located radially on the outside and a belt composite arranged between the tread and the carcass.
  • the carcass has one or more carcass layers.
  • the reinforcements of the carcass ply are embedded in a rubber mixture during the manufacturing process, for example by calendering, in order to be able to be used as a rubberized reinforcement layer in the tire.
  • the carcass must have sufficient strength to be able to adequately absorb the forces that occur during operation of the tire and to be durable. In particular, the carcass offers resistance to the internal pressure of the tire.
  • the reinforcements of the carcass are usually arranged in the area of the sidewall at a small angle of a maximum of 10° to the radial direction. It is well known that polyester tire cords are used as reinforcements for the carcass. Two or more polyester multifilament yarns are twisted together to form the cord. Cords made of high modulus low shrinkage PET (HMLS-PET) have proven to be particularly suitable. The use of HMLS-PET 2000 den x 2 and 3000 den x 2 for the carcass is well known.
  • a tire cord is manufactured using an industrial yarn, for example, a polyester yarn.
  • a polyester yarn can generally be produced by melting polyester pellets, ejecting the molten polyester using a spinneret to form filaments, cooling the semi-solidified filaments ejected from the spinneret, and bundling, stretching and winding the cooled filaments.
  • the aim is to optimise rolling resistance.
  • the use of reinforcements that are as thin as possible is advantageous for this.
  • the reinforcements of the carcass must still meet the various requirements placed on the carcass, even if their fineness and thus their diameter are reduced.
  • the tyre must still meet the requirements in terms of stability and durability, especially in high-speed use.
  • (A) is a residual shrinkage of the tire cord measured after measuring the hot shrinkage using a shrinkage tester (at a sample length of 250 mm, at 180°C and 2 minutes exposure time, measured under a preload of 20 to 45 g) and then allowing it to cool for 1 min.,
  • (B) is a residual shrinkage of the tire cord measured after measuring the hot shrinkage using a shrinkage tester (at a sample length of 250 mm, at 180°C and 2 minutes exposure time, measured under a preload of 40 to 90 g) and then allowing it to cool for 1 min.,
  • (C) is an elongation of the tire cord under a load of 1.5 to 3.0 kg, measured according to ASTM-D-885 standard test method, and
  • (D) is an elongation of the tire cord under a load of 3.0 to 6.0 kg, measured according to ASTM D-885 standard test method.
  • the breaking strength is a fineness-related breaking strength (measured in grams per denier).
  • the breaking strength, LASE@2%, LASE@5% and breaking energy can each be determined according to ASTM-D-885 standard test methods.
  • the expression "or more” is to be understood as “at least”. A quantity that has a certain value or more therefore has at least this value.
  • the expression “or less” is to be understood as "at most”. A quantity that has a certain value or less therefore has at most this value.
  • Physical measurement parameters in particular physical measurement parameters of the tire cord and/or the raw cord of the tire cord and/or the polyester yarn of the tire cord, can be determined before the tire cord is embedded in the carcass ply of the pneumatic vehicle tire.
  • this provides a tire cord with a low weight that has high breaking strength, a high modulus of elasticity, low shrinkage and a high elongation at break.
  • a tire cord is ideally suited as a reinforcement for the carcass.
  • a pneumatic vehicle tire is thus provided, the reinforcements of the carcass of which ensure sufficient stability and durability of the tire over a wide range of finenesses, in particular in high-speed use, and enable a weight reduction of the tire.
  • the polyester yarn consists of at least 90 mol% PET, i.e. has a PET content of at least 90 mol%.
  • the polyester yarn is thus made entirely or partially from PET.
  • the polyester yarn can also have a PET content of 92 mol% or more, preferably 95 mol% or more, particularly preferably 99 mol% or more.
  • the polyester yarn can also be made of 100 mol% PET.
  • a tire cord according to the invention can be produced by a process comprising the following steps: spinning a molten polyester granulate which has 90 mol% or more of PET and which has an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more, using a spinning package which includes a spinneret which has a nozzle unit to produce a polyester yarn; producing a raw cord using the polyester yarn; and dipping the raw cord in an adhesive solution and heat treating the raw cord.
  • the step of producing the yarn may specifically comprise a step of ejecting the polyester pellets through a spinneret including a nozzle unit having a shear rate of 220 to 260 1/s and a polymer ejection rate of 2.0 m/min or less under the spinning pack pressure condition of 1800 to 2500 psi to form a polyester multifilament including a polyester single filament having a fineness of 2.5 to 3.5 denier.
  • the tire cord provided according to the method for producing the tire cord can have a breaking strength of 8.0 g/den or more, a LASE@2% of 1.1 g/den or more, and a LASE@5% of 2.5 g/den or less, and a breaking energy of 183 (g/den) mm or more, each determined according to ASTM-D-885 standard test method, and satisfy a side wall indentation (SWI) value of 3.6% or less.
  • SWI side wall indentation
  • the polyester multifilament can have 200 to 2000 polyester single filaments with a fineness of 2.5 to 3.5 den.
  • the step of producing a polyester yarn may further comprise: a step of ejecting the molten polyester pellets having an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more through a spinneret including a nozzle unit having a shear rate of 220 to 260 1/s and a polymer ejection rate of 2.0 m/min or less under the spinning pack pressure condition of 1800 to 2500 psi to produce a plurality of filaments; a step of heating the plurality of ejected filaments by a heating unit; a step of cooling the heated filaments by a cooling unit; a step of bundling the plurality of filaments to form a polyester multifilament; a step of stretching the polyester multifilament; and a step of winding the stretched multifilament.
  • the step of drawing the polyester multifilament may include a step of drawing the polyester multifilament in a total draw ratio of 1.0 to 3.0.
  • the polymer ejection speed at the nozzle can be adjusted to achieve a high spinning tension and a high draw, and at the same time, the ejection pressure from the spin pack can be set high to maintain a high shear rate at the nozzle, thereby maintaining the excellent mechanical properties of the polyester yarn in the tire cord and satisfying all the properties required for weight reduction.
  • a tire having a tire cord with a light weight can be provided that satisfies high breaking strength, high elastic modulus, low shrinkage and high breaking elongation.
  • the method is suitable for maintaining excellent mechanical physical properties such as breaking strength and elongation of the polyester yarn by incorporating a polyester yarn produced by applying a method of spinning a high-density multifilament that satisfies spinning conditions of a low denier per filament, a low jet discharge rate and a low shear rate and by adjusting the pressure of the spinning pack. It has been found through experiments that by incorporating the polyester yarn according to the above method, a high-strength tire cord capable of expressing all the physical properties of a high elastic modulus, a high breaking energy and a high tensile strength can be provided. This disclosure has been prepared on the basis of these findings.
  • a tire cord is manufactured through a three-step process consisting of a yarn production, a twisting process using the yarn, and a heat treatment, and it is necessary to maintain the above physical properties of the yarn in the tire cord in order to obtain a product with excellent performance.
  • the yarn goes through a post-processing process called twisting and heat treatment, and at this time the physical properties of the yarn are deteriorated and changed. For example, a decrease in strength and breaking energy may occur, and the shrinkage and elongation behavior may also be changed. Therefore, it is necessary to maintain the physical properties of the yarn itself during the post-processing process.
  • the tire cords In order to achieve the intended weight reduction, the tire cords must also meet all three physical properties: a high elastic modulus, a high fracture energy and a low and stable shrinkage to replace the existing fineness range.
  • the factor indicating the elastic modulus is a LASE (Load At Specific Elongation) and the factor indicating the shrinkage is the side wall indentation (SWI).
  • LASE Load At Specific Elongation
  • SWI side wall indentation
  • control of the LASE@5% is required, which is the magnitude of the elastic modulus determined by the load (g/den) at elongation corresponding to 5% in the tensile load curve obtained by an ASTM-D-885 measurement method.
  • Conventional tire cords do not satisfy all three physical properties, whereas the tire cord of the present embodiment has high breaking strength even after yarn post-processing and satisfies all properties of excellent elastic modulus, excellent breaking energy and excellent shrinkage.
  • Such a tire cord can be provided by incorporating a polyester yarn produced by adjusting the pressure of the spinning package together with a high-density multifilament spinning process.
  • the yarn production conditions particularly use the high-density multifilament spinning process, which means that low deniers per filaments (DPFs), low jet ejection rates and low shear rates at the jets are applied.
  • DPFs deniers per filaments
  • such manufacturing conditions may result in a decrease in the pressure in the spin pack/spinneret, which is associated with a decrease in the fracture energy of the tire cord.
  • the high-number multifilament spinning process enables the physical properties of high strength, high elastic modulus and stable shrinkage of the tire cord, but is accompanied by a decrease in the breaking energy (breaking elongation). This is because each property has a conflicting relationship. Therefore, when spinning is carried out by a conventional general method, it is extremely difficult to realize a tire cord that satisfies all of the desired physical properties.
  • the invention has thus been designed to maintain a high breaking energy while applying a spinning process for high-number multifilaments with specific spinning conditions by simultaneously adjusting the pressure of the spinning package.
  • the fracture energy the elastic modulus range the LASE@5% to a specific range.
  • the tire cord produced by the above process satisfies all of the above-mentioned properties such as high strength, high elastic modulus, low heat shrinkage and high elongation while maintaining the excellent physical properties of the yarn.
  • a weight-reduced tire with advantageous rolling resistance is possible.
  • the LASE@2% value of the tire cord has a value of 1.15 g/den or more, preferably 1.20 g/den or more, the force being indicated at 2% elongation.
  • the LASE@2% value of the tire cord has a value of 1.5 g/den or less, preferably 1.45 g/den or less, particularly preferably 1.4 g/den or less.
  • the LASE@2% value of the tire cord can have a value of 1.1 to 1.5 g/den.
  • the LASE@5% value of the tire cord has a value of 2.45 g/den or less, preferably 2.4 g/den or less.
  • the LASE@5% value of the tire cord has a value of 2.0 g/den or more, preferably 2.05 g/den or more, particularly preferably 2.1 g/den or more.
  • the LASE@5% value of the tire cord can have a value of 2.0 to 2.5 g/den.
  • the breaking energy of the tire cord has a value of 200 (g/den)-mm or more, preferably 210 (g/den)-mm or more, determined according to ASTM-D-885 standard test method.
  • the breaking energy of the tire cord has a value of 300 (g/den)-mm or less, preferably 280 (g/den)-mm or less, particularly preferably 250 (g/den)-mm or less, determined according to ASTM-D-885 standard test method.
  • the breaking energy of the tire cord can have a value of 183 (g/den)-mm to 300 (g/den)-mm.
  • the sidewall necking value (SWI value) of the tire cord may have a value of 3.55% or less, preferably 3.4% or less.
  • the sidewall necking value (SWI value) of the tire cord may have a value of 3.0% or more, preferably 3.1% or more, more preferably 3.2% or more, most preferably 3.3% or more.
  • the SWI value of the tire cord may be 3.0% to 3.6%.
  • the tire cord has a breaking strength of 8.0 g/den to 11 g/den, a LASE@2% value of 1.1 to 1.5 g/den, a LASE@5% value of 2.0 to 2.5 g/den, a breaking energy of 183 (gZden) mm to 300 (gZden) mm and SWI value of 3.0% to 3.6%.
  • the tension loads of (A) and (B) and the loads of (C) and (D) can be measured by appropriately setting the load range within the above range according to the fineness of the tire cord without any fineness discrimination.
  • the SWI is not limited to the fineness range of the tire cord, and it can be measured by adjusting the load range according to different fineness range conditions and taking the average value. Specifically, the SWI can be defined and set as the respective load according to the fineness of the tire cord.
  • the tire cord may include a raw cord having a total fineness of 1000 to 6000 denier.
  • the initial tension range may be adjusted according to the total fineness of the raw cord included in the tire cord, which is adjusted according to the manufacturing conditions of the yarn.
  • the preload for measuring residual shrinkage (A) may be 35 to 45 g
  • the preload for measuring residual shrinkage (B) may be 70 to 90 g
  • the load for measuring elongation (C) may be 2.3 to 3.0 kg
  • the load for measuring elongation (D) may be 4.6 to 6.0 kg.
  • the preload for measuring the residual shrinkage (A) may be 20 g, 30 g, 35 g, or 45 g, respectively.
  • the preload for measuring the residual shrinkage (B) under the above denier conditions may be 40 g, 60 g, 70 g, or 90 g, respectively.
  • the load for measuring (C) under the above denier conditions may be 1.5 kg, 2.0 kg, 2.3 kg, or 3.0 kg, respectively.
  • the load for measuring (D) under the above denier conditions can be 3.0 kg, 4.0 kg, 4.6 kg or 6.0 kg.
  • the residual shrinkage rate can be an average of the values from at least 3, preferably at least 4, particularly preferably at least 5, measurements in the respective load range.
  • the tire cord has a hot shrinkage of less than 4%, preferably less than 3%, particularly preferably less than 2.5%, determined according to ASTM-D-885 standard test method.
  • equation 1 (A) is 1.0 to 3.2%, (B) is 0.7 to 2.8%, (C) is 1.3 to 1.7% and (D) is 4.2 to 4.6%.
  • the carcass ply has a ply strength of at least 0.94 kg/dm/den.
  • the reinforcing ability of a tire in certain areas is important for tire performance. Therefore, to reduce the weight of a tire, the ply strength, which is normalized to the fineness of the reinforcement members, is important. High ply strength enables excellent reinforcing ability of the tire. Therefore, high-strength tire cords should be used for excellent tire reinforcing ability and the arrangement density of the tire cords should be increased by optimizing the distance between the tire cords.
  • the ply strength of 0.94 kg/dm/den or more results in improved tire performance.
  • the ply strength can be determined from the breaking strength of the tire cords according to ASTM-D-885 standard test method, multiplied by the arrangement density of the tire cords in the ply and normalized to the fineness of the tire cords.
  • An advantageous embodiment is provided in that the tire cord has a strength utilization of at least 88% according to the following equation 2:
  • the tire cord has a strength utilization of 88.5% or more, particularly preferably 88.7% or more, most preferably 88.9% or more. It is also preferred if the tire cord has a strength utilization of 91.0% or less, particularly preferably 90.8% or less, most preferably 90.6% or less, even more preferably 90.4% or less.
  • the tire cord according to the present disclosure can have outstanding strength.
  • the tire cord can, for example, have a strength utilization of 88.5% to 91.0%, preferably from 88.7% to 90.8%, particularly preferably from 88.7% to 90.6%, very particularly preferably from 88.7% to 90.4%, even more particularly preferably from 88.9% to 90.4%.
  • the strength utilization of the tire cord can be at least 90% relative to the strength of the yarn.
  • the polyester yarn is a polyester multifilament made of 200 to 2000 polyester individual filaments, each having a fineness of 2.5 to 3.5 den; and in that the polyester yarn is impregnated with an adhesive layer.
  • the adhesive layer can be formed by impregnating the raw cord in a generally known adhesive solution, and as the adhesive solution for a conventional tire cord, for example, a resorcinol-formaldehyde-latex adhesive solution (RFL adhesive solution) can be used.
  • RTL adhesive solution resorcinol-formaldehyde-latex adhesive solution
  • the adhesive layer may be contained in an amount of 0.5 to 10 wt.%, preferably 1 to 8 wt.%, particularly preferably 1.5 to 6 wt.%, of the high-strength tire cord.
  • the polyester yarn is made from a polyester composition which consists of a molten PET granulate, that the molten PET granulate comprises at least 90 mol% PET and that the molten PET granulate has an intrinsic viscosity of at least 1.0 dl/g.
  • the molten PET granulate is thus a molten polyester granulate which consists of 90 mol% or more PET and has an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more.
  • the molten PET granulate can also have 92 mol% or more, preferably 95 mol% or more, particularly preferably 99 mol% or more, very particularly preferably 100 mol% PET.
  • the type of additive is not limited.
  • the molten PET granulate can have an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more, preferably from 1.1 dl/g to 1.9 dl/g.
  • the molten PET granulate can preferably have an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more, preferably 1.1 dl/g or more.
  • the molten PET granulate can further have an intrinsic viscosity of 1.7 dl/g or less, preferably 1.6 dl/g or less, more preferably 1.5 dl/g or less, most preferably 1.4 dl/g or less.
  • the polyester yarn can be produced into a PET-drawn yarn by a spinning process using pellets consisting of 90 mol% or more of PET.
  • the PET drawn yarn is produced by melt spinning a PET pellet to produce an undrawn fiber and then drawing the undrawn fiber.
  • the PET tire cord can be produced as a dipped cord type by producing the PET drawn yarn by twisting the PET drawn yarns and dipping them in an adhesive solution.
  • the PET drawn yarn contains 90 mol% or more of PET in order to exhibit the properties of PET suitable for the tire cord. If the PET drawn yarn contains less than 90 mol% of PET, it is difficult for the PET drawn yarn and the tire cord made therefrom to have desirable physical properties.
  • PET in this disclosure means a PET content of at least 90 mol%, unless otherwise explained in this disclosure.
  • polyester yarn has a breaking strength of 7.5 to 11.0 g/den and an elongation at break of 10 to 20%.
  • the raw cord of the tire cord has a total fineness of 1000 to 9000 denier, preferably 1000 to 6000 denier.
  • the breaking strength of the tire cord is greater than 8.2 g/den, particularly preferably greater than 8.4 g/den, particularly preferably greater than 8.5 g/den.
  • the tire cord has a breaking strength according to ASTM-D-885 standard test method of 11 g/den or less, preferably 10.0 g/den or less.
  • the breaking strength of the tire cord can in particular be 8.0 g/den to 11 g/den.
  • the tire cord has exactly two or exactly three of the polyester yarns, preferably exactly two of the polyester yarns, wherein the polyester yarns are secondarily twisted together.
  • the tire cord thus has the construction x2 or x3, preferably x2.
  • the tire cord has a total fineness of 2500 den to 4500 den, preferably 3000 den to 4000 den.
  • polyester yarn having a fineness of 1500 den to 2000 den.
  • the tire cord has a construction of 1500 den x 2 or 2000 den x 2.
  • the raw cord of the tire cord can be produced by putting the drawn polyester yarn into a cable cord twister and twisting the yarn primarily and secondarily at a twist count of 200 TPM to 500 TPM each.
  • a tire cord (impregnated cord) can be produced by immersing the raw cord in an adhesive coating solution, followed by drying and heat treatment.
  • the pneumatic vehicle tire according to the invention is preferably a tire for a passenger car or a van or a light truck. It is preferably a tire of radial design.
  • the pneumatic vehicle tire is manufactured in a manner known to those skilled in the art using devices known to those skilled in the art.
  • an unvulcanized blank of an unvulcanized pneumatic vehicle tire comprising the carcass with the tire cords as a reinforcement, including all of the described embodiments, is first provided by placing the corresponding components, which comprise unvulcanized rubber mixtures, on top of one another. The blank is then vulcanized.
  • the invention encompasses all advantageous embodiments which are reflected, among other things, in the patent claims.
  • the invention also encompasses embodiments which result from the combination of different features with different degrees of preference for these features, so that a combination of a first feature designated as "preferred” with another feature designated as “particularly preferred", for example, is also covered by the invention.
  • a method for producing a tire cord according to the invention may comprise the steps of: spinning a molten polyester pellet comprising at least 90 mol% of PET having an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more by using a spinning pack including a spinneret having a nozzle unit to produce a polyester yarn; producing a raw cord by using the polyester yarn; and immersing the raw cord in an adhesive solution and heat treating the cord.
  • the step of producing the polyester yarn may include a step of ejecting the molten polyester pellets through a spinneret, the spinneret including a nozzle unit having a shear rate of 220 to 260 1/s and a polymer ejection rate of 2.0 m/min or less under the spin pack pressure condition of 1800 to 2500 psi, to form polyester single filaments having a fineness of 2.5 to 3.5 denier.
  • a low DPF of the polyester yarn is advantageous.
  • the polymer ejection speed from the nozzle as well as a low DPF for the polyester can be adjusted to achieve high spinning tension and high stretch.
  • the present disclosure has the feature that a large ejection pressure is set in the spin pack so that the shear rate at the nozzle can be kept high.
  • the present disclosure has the feature that by adjusting the spinning conditions while maintaining the spinning pack pressure in a certain range, the physical properties of the polyester yarn can be excellently maintained in the tire cord after the yarn has undergone the post-treatment of twisting and heat treatment, thereby satisfying all the physical properties of the tire cord required for weight reduction.
  • the tire cord can otherwise be produced by a conventional process except for adjusting the spinning process and the pressure condition of the spinning package in producing the polyester yarn.
  • a high-strength polyester yarn for a tire cord can be produced by spinning a molten polyester pellet containing at least 90 mol% of PET having an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more by using a spinning package having a spinneret including a nozzle unit.
  • the molten polyester granulate may comprise a molten PET granulate comprising at least 90 mol% PET having an intrinsic viscosity of 1 .0 dl/g or more, preferably from 1.1 dl/g to 1.9 dl/g.
  • the molten PET granulate may preferably have an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more, preferably from 1.1 dl/g or more.
  • the molten PET granulate may further have an intrinsic viscosity of 1.7 dl/g or less, preferably 1.6 dl/g or less, particularly preferably 1.5 dl/g or less, most preferably 1.4 dl/g or less.
  • the molten PET pellets may also contain 92 mol% or more, preferably 95 mol% or more, more preferably 99 mol% or more, most preferably 100 mol% of PET.
  • various known additives may be added in the step of preparing the polyester composition which forms the undrawn yarn. Therefore, the type of additive is not limited.
  • spinning can be carried out in a spinneret having a spinneret opening number of 200 to 550 at 270 to 300°C, preferably at 275 to 300°C, particularly preferably at 275 to 290°C.
  • the step of producing the polyester yarn may further include, after the step of producing the plurality of filaments, a step of heating and cooling the plurality of ejected filaments, bundling the cooled filaments, and then drawing the filaments to produce a drawn polyester yarn and thereafter winding the same.
  • the method for producing a polyester yarn may preferably comprise: a step of ejecting the molten polyester pellets having an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more through a spinneret including a nozzle unit having a shear rate of 220 to 260 1/s and a polymer ejection rate of 2.0 m/min or less under the spinning pack pressure condition of 1800 to 2500 psi to produce a plurality of filaments; a step of heating the plurality of ejected filaments by a heating unit; a step of cooling the heated filaments by a cooling unit; a step of bundling the plurality of filaments to form a polyester multifilament; a step a step of drawing the polyester multifilament; and a step of winding the drawn multifilament.
  • the high-strength polyester yarn can be produced, for example, by a method comprising: a step of melting and ejecting the PET pellets which contain at least 90 mol% of PET and which have an intrinsic viscosity of 1.0 dl/g or more, preferably 1.1 dl/g or more, particularly preferably 1.5 dl/g or more, into a plurality of filaments through a nozzle unit by adjusting the spinning conditions and the spinning pack pressure under the conditions within the ranges described above; a step of heating the plurality of heated filaments by a heating unit positioned around the nozzle unit; a step of cooling the plurality of heated filaments by a cooling unit; a step of bundling the plurality of filaments to form a polyester multifilament; a step of drawing the polyester multifilament; and a step of winding the drawn multifilament.
  • the spin pack can adjust the discharge pressure range to 1800 to 2500 psi (approximately 126.55 to 175.8 kgf/cm2).
  • the discharge pressure of the spin pack is 1800 psi or less, the polymer discharge speed at a nozzle may decrease, so that the required performance cannot be achieved, and if the discharge pressure is 2500 psi or more, equipment problems such as package leakage may occur due to excessive pressure.
  • the shear rate at the nozzle may be 220 to 260 1/s. If the shear rate is 220 1/s or less, the orientation of the polymer in the nozzle may decrease, which may reduce the breaking energy of the yarn, and if the shear rate is 260 1/s or more, a reduction in yarn tension may affect the dimensional stability of the yarn.
  • the polymer ejection speed at the nozzle may be further reduced to 2.0 m/min or less together with the shear rate adjustment at the nozzle.
  • the polymer ejection speed at the nozzle may be particularly 0.1 to 2.0 m/min, preferably 0.5 to 2.0 m/min, particularly preferably 1.0 to 2.0 m/min, particularly preferably 1 to 1.9 m/min, even more preferably 1.3 to 1.9 m/min, even more preferably 1.5 to 1.9 m/min. If the polymer ejection speed is 2 m/min or more, the polymer ejection speed at the nozzle may decrease so that the required performance cannot be achieved.
  • a polyester multifilament can be formed that includes a polyester single filament having a fineness of 2.5 to 3.5 denier. That is, according to the present disclosure, it is determined that a polyester multifilament is formed that includes a polyester single filament having a DPF of 2.5 to 3.5.
  • the polyester multifilament can contain 200 to 2,000 polyester single filaments having a fineness of 2.5 to 3.5 denier, preferably 400 to 1,200 corresponding polyester single filaments.
  • the fineness of the polyester single filaments can preferably be 2.6 to 3.5 denier, particularly preferably 2.7 to 3.4 denier.
  • a process of heating and cooling a plurality of discharged filaments, bundling the cooled filaments and then drawing the filaments to produce a drawn polyester yarn and then winding the yarn in a conventional manner may be carried out.
  • Fig. 1 a polyester yarn production facility.
  • the polyester yarn production apparatus 1 includes an extruder 10, a spinning pack 20, a cooling unit 30, a bundling unit 40, a drawing unit 50, and a winding unit 60.
  • a hopper 12 may be formed on the top of the extruder 10 to receive the supply of polymer granules (arrow), and a heater and a transport device are provided inside the extruder 10 to melt the polymer granules supplied through the hopper 12 and to transport the melted granules into the spin pack 20.
  • a polyester may be used, but is not limited to this.
  • a yarn production apparatus 1 capable of producing a polyester yarn using a polyester pellet will be described as an example.
  • the yarn production apparatus according to the embodiment of the present disclosure is not only used for the production of a polyester yarn, but it can also be used for the production of other yarns known in the art.
  • the spinning pack 20 discharges the molten polyester pellets transported from the extruder to form a plurality of filaments 2.
  • the spinning pack 20 may include a spinning block, a pack body, a spinneret and a heating unit, but its configuration is not limited thereto.
  • the device for producing the polyester yarn may specifically include: a spinning pack including a spinneret including a nozzle unit having a plurality of ejection openings for ejecting the molten granules; a heating unit positioned around the nozzle unit for heating a plurality of filaments ejected through a plurality of ejection openings; a cooling unit for cooling the plurality of filaments heated by the heating unit; a bundling unit for bundling a plurality of filaments ejected through the cooling unit to form a multifilament; and a drawing unit for drawing the multifilament.
  • the plurality of ejection openings may be arranged in a circle in at least two or more rows. A distance between adjacent ejection openings in any one of the rows, a distance between adjacent ejection openings in another row, and a distance between any one row and ejection openings arranged close to each other in any other row adjacent to the one row.
  • a general method for cooling the filament 2 by the cooling unit 30 may be used, but is not limited thereto.
  • a coolant e.g., air
  • the cooling chamber 32 a coolant inlet 34 and may escape through the coolant outlet 36.
  • the high-strength polyester yarn for tire cord can be further produced by a method comprising a step of drawing the undrawn multifilament 4 in at least two stages including three or more godets 52, 54, 56 and 58.
  • the at least three or more godets include a first, a second and a third godet arranged in sequence based on the moving direction of the multifilament, wherein the rotation speed of the first godet is 2000 to 4000 m/min and the rotation speed of the third godet is 5000 to 7000 m/min.
  • the step of drawing the polyester multifilament may include a step of drawing the polyester multifilament at a total draw ratio of 1.0 to 3.0, and a drawn polyester yarn can be produced by the above method.
  • the total draw ratio may preferably be between 1.5 and 3.0 or between 1.5 and 2.5. That is, in order to increase the degree of orientation by drawing and thus to have an appropriate level of strength, the total draw ratio of the drawn polyester yarn is preferably 1.0 or more. However, in order to prevent yarn breakage due to excessive drawing, the total draw ratio of the drawn polyester yarn is preferably 3.0 or less.
  • the multi-stage stretching speed ratio can be further defined as the ratio of the difference between the rotational speed of the first godet and the rotational speed of the second godet and the difference between the rotational speed of the second godet and the rotational speed of the third godet, wherein the multi-stage stretching speed ratio can be between 30:70 and 60:40.
  • the polyester yarn 6 is produced by winding the multifilament stretched by the stretching unit 50.
  • the game can be twisted in a primary process and the twisted game can be cabled into a cord (raw cord) in a secondary process. This can be done in a single-stage process on a direct cabler or in two consecutive individual stages on a ring twister.
  • the twist can be 200 TPM to 500 TPM.
  • the adhesive layer can be formed in particular by impregnating the raw cord in a generally known adhesive solution, wherein Adhesive solution for a conventional tire cord, for example a resorcinol-formaldehyde-latex adhesive solution (RFL adhesive solution) can be used.
  • Adhesive solution for a conventional tire cord for example a resorcinol-formaldehyde-latex adhesive solution (RFL adhesive solution) can be used.
  • RTL adhesive solution resorcinol-formaldehyde-latex adhesive solution
  • Example 1 a polyester yarn 6 comprising at least 90 mol% or more of PET and having a single filament fineness of the polyester single filaments of 2.7 to 3.4 denier and a total fineness of 1500 denier was produced using the yarn production apparatus 1 shown in Fig. 1. Specifically, PET pellets containing at least 90 mol% of PET having an intrinsic viscosity (IV) of 1.0 to 1.4 dl/g were melted with a single-screw extruder to produce molten polyester pellets.
  • IV intrinsic viscosity
  • the plurality of filaments 2 were heated by a heating unit, then the plurality of filaments were cooled in the cooling unit 30, and the cooled filaments were bundled to produce an undrawn multifilament 4 (an undrawn yarn).
  • the drawn multifilament was wound to produce a polyester yarn (drawn yarn).
  • Example 2 and Reference Example 2 were each produced using the polyester yarns produced in Example 1 and Reference Example 1 under the same conditions.
  • the polyester yarn was put into a twister, two strands of primary twisted yarns (Z direction) were prepared having a twist number of 460 TPM, and then the two primary twisted yarns were secondarily twisted (S direction) together having a twist number of 460 TPM to produce a raw cord.
  • the raw cord thus produced was immersed in an adhesive solution having a resorcinol-formaldehyde latex (RFL), and then dried at 150°C for 100 seconds and heat treated at 240°C for 100 seconds to form a tire cord (impregnated cord).
  • the tension applied to the raw cord in the dipping, drying and heat treatment process was 0.5 kg/cord.
  • the total fineness of the raw cord showed a value of 1000 to 6000 denier.
  • the breaking strength and elongation at break were measured for polyester yarns produced as described above and for tire cords using the polyester yarns.
  • the breaking strength (g/den), elongation and strength ratio of the drawn polyester yarn and tire cord were measured using a universal testing machine according to Equation 2, and the results are shown in Tables 3 and 4 below.
  • the sample length was 250 mm
  • the tensile speed was 300 mm/min
  • the initial load was set to 0.05 g/den.
  • the breaking strength (g/den), elongation (%) and breaking energy of the tire cord were determined using a universal testing machine.
  • the sample length was 250 mm (the cord length: 600 mm), the tensile rate was 300 mm/min and the initial load was set to 0.05 g/den.
  • Elastic modulus LASE@2%, LASE@5%
  • a stress-strain curve was obtained according to ASTM-D885 standard test method. Using this stress-strain curve, strains were obtained when the elongation was 2% and 5%, respectively, and the LASE@5% was measured during elongation. The sample before measurement was measured after being left in an atmosphere of 20°C and 65% relative humidity for 24 hours.
  • the SWI was determined according to equation 1 according to claim 1. Furthermore, (A) can be 1.0 to 3.2%, (B) can be 0.7 to 2.8%, (C) can be 1.3 to 1.7%, and (D) can be 4.2 to 4.6%.
  • the sample of 250 mm having a total fineness of 1000 to 6000 denier was left at 25°C, 65% relative humidity for 24 hours, and then the length (Lo) was measured under an initial stress load of 0.01 g/denier. Thereafter, the sample was treated for 2 minutes under an initial stress load of 0.01 g/denier at 180°C using the shrinkage tester, and then the length (Li) of the sample was measured. Lo and Li were each measured three times.
  • the tire cords of Example 2 have a breaking strength of 8.0 g/den or more, a LASE@2% of 1.1 g/den or more, and a LASE@5% of 2.5 g/den or less, and a breaking energy of 183 (g/den) mm or more as determined according to ASTM-D-885 standard test method, and satisfy a SWI value of 3.6% or less. That is, the tire cord of Example 2 exhibits a high elastic modulus, a low shrinkage, and a high elongation effect, that is, the tire cord maintains excellent strength even after the yarn post-treatment process. This is shown to be advantageous properties compared with Reference Example 2.
  • the stretching was lower than the inventive range of the present disclosure, the DPF was not less than 3.9, and the fracture energy value was not more than 175.0 (g/den) mm. Further, in Reference Example 2, the LASE@2% value was 1.0%, which was lower than Example 2, thereby limiting the improvement of the elastic modulus.
  • Pneumatic vehicle tires for vans were built and tested.
  • the tires only differ in the type and arrangement density of the reinforcements in the carcass layer.
  • the arrangement density is chosen so that the cord-to-cord distance between the carcass layers of the two tires is comparable.
  • the carcass reinforcements have exactly two polyester yarns, which are secondarily twisted together, giving the tire cord the x2 construction.
  • the carcass strength members of the reference tires have a 2000 den x2 construction.
  • the polyester yarns are conventional PET multifilament yarns with a fineness of 2000 den.
  • the carcass strength members of the reference tires are arranged in the carcass ply with an arrangement density of 105 epdm.
  • the example tires 1 are designed according to the invention and have tire cords according to the invention in their carcass ply as carcass strength carriers.
  • the tire cords according to the invention have the construction 1500 den x2 and are arranged in the carcass ply with an arrangement density of 118 epdm.
  • the tire cord of the example tires can be the cord according to example 2. [Table 6]
  • Table 6 shows the physical properties of the carcass cords of the tires as well as the respective ply strength of each carcass ply.
  • the properties are also standardized to the diameter (in mm) and/or the arrangement density (in epdm).
  • the reduction in diameter and the associated reduction in layer thickness is the key to improving rolling resistance.
  • the arrangement density is selected so that the cord-to-cord distance in the carcass layers of the two tires is comparable.
  • Values greater than 100% correspond to a lower, i.e. improved, rolling resistance (RR).

Landscapes

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Abstract

Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse, wobei die Karkasse zumindest eine Karkasslage mit Festigkeitsträgern aufweist, wobei die Festigkeitsträger jeweils als Reifencord aufweisend zumindest ein Polyestergarn, welches zu mindestens 90 mol% aus Polyethylenterephthalat (PET) besteht, ausgebildet sind. Der Festigkeitsträger der Karkasse soll über einen weiten Feinheitsbereich eine ausreichende Stabilität und Haltbarkeit des Reifens, insbesondere im Hochgeschwindigkeitseinsatz, erfüllen und eine Gewichtsreduktion des Reifens ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Reifencord eine Bruchfestigkeit von mindestens 8,0 g/den und eine LASE@2% von mindestens 1,1 g/den und eine LASE@5% von höchstens 2,5 g/den und eine Bruchenergie von mindestens 183 (g/den)·mm und einen Wert einer Seitenwandeinschnürung von höchstens 5% aufweist.

Description

Beschreibung
Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse, die sich von einem Wulstbereich bis zum anderen Wulstbereich erstreckt und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, wobei die Karkasse zumindest eine Karkasslage mit in elastomerem Material eingebetteten, parallel und beabstandet zueinander angeordneten Festigkeitsträgem aufweist, wobei die Festigkeitsträger jeweils als Reifencord aufweisend zumindest ein Polyestergarn, welches zu mindestens 90 mol% aus Polyethylenterephthalat (PET) besteht, ausgebildet sind.
Ein Fahrzeugluftreifen weist im Allgemeinen eine luftundurchlässige Innenschicht, eine Festigkeitsträger enthaltende Karkasse, die vom Zenitbereich des Reifens über die Seitenwände bis in die Wulstbereiche reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einen radial außen befindlichen profilierten Laufstreifen und einen zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse angeordneten Gürtelverbund auf.
Die Karkasse weist dabei eine oder mehrere Karkasslagen auf.
Die Festigkeitsträger der Karkasslage werden im Herstellungsprozess beispielsweise durch Kalandrieren in eine Kautschukmischung eingebettet, um als gummierte Festigkeitsträgerlage im Reifen eingesetzt werden zu können. Die Karkasse muss dabei eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um die im Betrieb des Reifens auftretenden Kräfte hinreichend aufnehmen zu können und dauerhaltbar zu sein. Insbesondere leistet die Karkasse Widerstand gegen den Innendruck des Reifens. Üblicherweise sind die Festigkeitsträger der Karkasse im Bereich der Seitenwand mit einem geringen Winkel von maximal 10° zur radialen Richtung angeordnet. Als Festigkeitsträger der Karkasse ist es bekannt, Reifencorde aus Polyester einzusetzen. Dabei sind zwei oder mehr Multifilamentgame aus dem Polyester miteinander zum Cord endverdreht. Als besonders geeignet haben sich hierbei Corde aus high modulus low shrinkage PET (HMLS-PET) herausgestellt. Bekannt für die Karkasse ist z.B. der Einsatz von HMLS-PET 2000 den x 2 und 3000 den x 2.
Ein Reifencord wird unter Verwendung eines industriellen Garns, zum Beispiel eines Polyestergams hergestellt. Ein Polyestergarn kann ganz allgemein durch Schmelzen von Polyester-Granulat, Ausstößen des geschmolzenen Polyesters unter Verwendung einer Spinndüse zum Bilden von Filamenten, Abkühlen der halbverfestigten Filamente, die von der Spinndüse ausgestoßen wurden, und Bündeln, Dehnen und Wickeln der abgekühlten Filament, produziert werden.
Die Bestrebungen gehen dahin, den Rollwiderstand zu optimieren. Hierfür ist der Einsatz von möglichst dünnen Festigkeitsträgem vorteilhaft. Allerdings müssen die Festigkeitsträger der Karkasse bei einer Reduktion ihrer Feinheit, und damit ihres Durchmessers, noch immer die unterschiedlichen Anforderungen, die an die Karkasse gestellt werden, erfüllen. Der Reifen muss weiterhin die Anforderungen bezüglich Stabilität und Haltbarkeit, insbesondere im Hochgeschwindigkeitseisatz, erfüllen.
Bei einer Reduktion der Feinheit der Karkassfestigkeitsträger müssen weiter die Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften Bruchfestigkeit, Elastizitätsmodul, Bruchenergie und Schrumpf erfüllt sein. Dies ist mit bisherigen PET-Festigkeitsträgern mit marktverfügbarer Festigkeit bzw. Verfahren zur deren Herstellung allerdings noch nicht erreicht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugluftreifen zur Verfügung zu stellen, dessen Festigkeitsträger der Karkasse über einen weiten Feinheitsbereich eine ausreichende Stabilität und Haltbarkeit des Reifens, insbesondere im Hochgeschwindigkeitseinsatz, erfüllen und eine Gewichtsreduktion des Reifens ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Reifencord
• eine Bruchfestigkeit (tenacity) von mindestens 8,0 g/den und
• eine LASE@2% von mindestens 1 ,1 g/den und
• eine LASE@5% von höchstens 2,5 g/den und
• eine Bruchenergie (toughness) von mindestens 183 (g/den) mm, jeweils ermittelt gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren,
• und einen Wert einer Seitenwandeinschnürung (SWI: Side Wall Indentation) von höchstens 5%, bevorzugt von höchstens 4%, besonders bevorzugt von höchstens 3,6%, aufweist, wobei die Seitenwandeinschnürung SWI durch die folgende Gleichung 1 gegeben ist:
[Gleichung 1 ] SWI (%) = [(D)-(C)] + [(A) - (B)] wobei in Gleichung 1 gilt:
• (A) ist ein Restschrumpf des Reifencordes, welcher gemessen ist nach einem Messen des Heißschrumpfes unter Verwendung eines Schrumpftestgeräts (bei einer Probenlänge von 250 mm, bei 180°C und 2 Minuten Einwirkzeit, gemessen unter einer Vorlast von 20 bis 45 g) und einem anschließenden Abkühlenlassen für 1 Min.,
• (B) ist ein Restschrumpf des Reifencordes, welcher gemessen ist nach einem Messen des Heißschrumpfes unter Verwendung eines Schrumpftestgeräts (bei einer Probenlänge von 250 mm, bei 180°C und 2 Minuten Einwirkzeit, gemessen unter einer Vorlast von 40 bis 90 g) und einem anschließenden Abkühlenlassen für 1 Min.,
• (C) ist eine Dehnung des Reifencordes bei einer Last von 1 ,5 bis 3,0 kg, gemessen gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, und
• (D) ist eine Dehnung des Reifencordes bei einer Last von 3,0 bis 6,0 kg, gemessen gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren.
Die Bruchfestigkeit ist dabei eine feinheitsbezogene Bruchfestigkeit (gemessen in Gramm pro Denier). Die Bruchfestigkeit, LASE@2%, LASE@5% und Bruchenergie können jeweils ermittelt sein gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren. Der Ausdruck „oder mehr“ ist als „mindestens“ zu verstehen. Eine Größe, die einen bestimmten Wert oder mehr einnimmt, weist also mindestens diesen Wert auf. Der Ausdruck „oder weniger“ ist als „höchstens“ zu verstehen. Eine Größe, die einen bestimmten Wert oder weniger einnimmt, weist also höchstens diesen Wert auf.
Physikalische Messgrößen, insbesondere physikalische Messgrößen des Reifencords und/oder des Rohcordes des Reifencords und/oder des Polyestergarns des Reifencords, können ermittelt sein, bevor der Reifencord in die Karkasslage des Fahrzeugluftreifens eingebettet wird.
Erstaunlicherweise ist somit ein Reifencord mit einem geringen Gewicht bereitgestellt, der sowohl eine hohe Bruchfestigkeit, einen hohen Elastizitätsmodul, einen geringen Schrumpf als auch eine hohe Bruchdehnung erfüllt. Ein derartiger Reifencord eignet sich hervorragend als Festigkeitsträger der Karkasse.
Es ist somit erfindungsgemäß ein Fahrzeugluftreifen zur Verfügung gestellt, dessen Festigkeitsträger der Karkasse über einen weiten Feinheitsbereich eine ausreichende Stabilität und Haltbarkeit des Reifens, insbesondere im Hochgeschwindigkeitseinsatz, erfüllen und eine Gewichtsreduktion des Reifens ermöglichen.
Das Polyestergarn besteht zu mindestens 90 mol% aus PET, weist also einen PET Gehalt von mindestens 90 mol% auf. Das Polyestergarn ist somit ganz oder teilweise aus PET gebildet. Das Polyestergarn kann auch einen Gehalt an PET von 92 mol% oder mehr, bevorzugt von 95 mol% oder mehr, besonders bevorzugt von 99 mol% oder mehr aufweisen. Das Polyestergarn kann auch zu 100 mol% aus PET gebildet sein.
Es hat sich herausgestellt, dass ein erfindungsgemäßer Reifencord durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Schritte, hergestellt werden kann: Spinnen eines geschmolzenen Polyester-Granulats, welches 90 mol% oder mehr an PET aufweist und das eine intrinsische Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr aufweist, unter Verwendung eines Spinnpakets, das eine Spinndüse beinhaltet, die eine Düseneinheit aufweist, um ein Polyestergarn zu produzieren; Produzieren eines Rohcordes unter Verwendung des Polyestergams; und Eintauchen des Rohcordes in eine Haftstofflösung und Wärmebehandeln des Rohcordes.
Der Schritt des Produzierens des Gams kann insbesondere einen Schritt eines Ausstoßens des Polyester-Granulats durch eine Spinndüse aufweisen, die eine Düseneinheit beinhaltet, die eine Scherrate von 220 bis 260 1/s und eine Polymerausstoßrate von 2,0 m/min oder weniger unter der Druckbedingung des Spinnpakets von 1800 bis 2500 psi aufweist, um ein Polyestermultifilament zu bilden, das ein Polyestereinzelfilament beinhaltet, das eine Feinheit von 2,5 bis 3,5 den (Denier) aufweist.
Der Reifencord, der gemäß des Verfahrens zum Herstellen des Reifencords bereitgestellt wird, kann eine Bruchfestigkeit von 8,0 g/den oder mehr, eine LASE@2% von 1 ,1 g/den oder mehr, und eine LASE@5% von 2,5 g/den oder weniger und eine Bruchenergie von 183 (g/den) mm oder mehr, jeweils ermittelt gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, aufweisen, und einen Wert einer Seitenwandeinschnürung (SWI: Side Wall Indentation) von 3,6% oder weniger erfüllen.
Das Polyestermultifilament kann 200 bis 2000 Polyestereinzelfilamente aufweisen, die eine Feinheit von 2,5 bis 3,5 den aufweisen.
Der Schritt des Produzierens eines Polyestergams kann ferner aufweisen: einen Schritt eines Ausstoßens des geschmolzenen Polyester-Granulats mit einer intrinsischen Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr durch eine Spinndüse, die eine Düseneinheit beinhaltet, die eine Scherrate von 220 bis 260 1/s und eine Polymerausstoßrate von 2,0 m/min oder weniger unter der Druckbedingung des Spinnpakets von 1800 bis 2500 psi aufweist, um eine Vielzahl von Filamenten zu produzieren; einen Schritt eines Aufheizens der Vielzahl von ausgestoßenen Filamenten durch eine Heizeinheit; einen Schritt eines Abkühlens der aufgeheizten Filamente durch eine Kühleinheit; einen Schritt eines Bündelns der Vielzahl von Filamenten, um ein Polyestermultifilament zu bilden; einen Schritt eines Verstreckens des Polyestermultifilaments; und einen Schritt eines Aufwickelns des verstreckten Multifilaments.
Der Schritt des Verstreckens des Polyestermultifilaments kann einen Schritt eines Verstreckens des Polyestermultifilaments in einem Gesamtverstreckverhältnis von 1 ,0 bis 3,0 aufweisen.
Obwohl während des Produzierens des Polyestergarns ein niedriges DPF (Denier pro Filament) angewandt wird, kann gemäß der vorliegenden Offenbarung die Polymerausstoßgeschwindigkeit an der Düse angepasst werden, um eine hohe Spinnspannung und eine hohe Verstreckung zu erreichen, und gleichzeitig kann der Ausstoßdruck von dem Spinnpaket hoch eingestellt werden, um eine hohe Scherrate an der Düse beizubehalten, wodurch die herausragenden mechanischen Eigenschaften des Polyestergarns in dem Reifencord beibehalten werden und alle Eigenschaften erfüllt werden können, die für eine Gewichtsreduktion erforderlich sind.
Daher kann gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Reifen mit einem Reifencord mit einem geringen Gewicht bereitgestellt werden, der sowohl eine hohe Bruchfestigkeit, ein hohes Elastizitätsmodul, ein geringer Schrumpf als auch eine hohe Bruchdehnung erfüllt.
Das Verfahren eignet sich zum Aufrechterhalten von herausragenden mechanischen physikalischen Eigenschaften wie zum Beispiel der Bruchfestigkeit und der Dehnung des Polyestergarns, indem ein Polyestergarn eingebunden wird, das hergestellt wird, indem ein Verfahren zum Spinnen eines hochzahligen Multifilaments angewandt wird, das die Spinnbedingungen mit einem niedrigen Denier pro Filament, einer niedrigen Düsenausstoßrate und einer niedrigen Scherrate erfüllt, und indem der Druck des Spinnpakets angepasst wird. Es wurde durch Experimente herausgefunden, dass durch das Einbringen des Polyestergarns gemäß dem obigen Verfahren ein hochfester Reifencord bereitgestellt werden kann, der in der Lage ist, alle physikalischen Eigenschaften eines hohen Elastizitätsmoduls, einer hohen Bruchenergie zum Ausdruck zu bringen. Die vorliegende Offenbarung wurde auf der Grundlage dieser Erkenntnisse erstellt.
Ein Reifencord wird durch einen dreistufigen Prozess hergestellt, der aus einer Garnproduktion, einem Zwirnprozess unter Verwendung des Gams und einer Wärmebehandlung besteht, und es ist notwendig, die obigen physikalischen Eigenschaften des Garns in dem Reifencord aufrechtzuerhalten, um ein Produkt mit einer herausragenden Leistungsfähigkeit zu erhalten.
Das heißt, dass das Garn einen Nachbearbeitungsprozess durchläuft, der Verzwirnung und Wärmebehandlung genannt wird, und zu diesem Zeitpunkt werden die physikalischen Eigenschaften des Garns verschlechtert und verändert. Zum Beispiel kann eine Abnahme der Festigkeit und der Bruchenergie auftreten und auch das Schrumpfungs- und Dehnungsverhalten können auch verändert werden. Daher ist es notwendig, die physikalischen Eigenschaften des Garns selbst im Verlauf des Nachbearbeitungsprozesses aufrechtzuerhalten.
Die Reifencorde müssen für die beabsichtigte Gewichtsreduktion außerdem alle drei physikalischen Eigenschaften erfüllen: ein hohes Elastizitätsmodul, eine hohe Bruchenergie und eine geringe und stabile Schrumpfung, um den bestehenden Feinheitsbereich zu ersetzen.
Erfindungsgemäß ist der Faktor, der das Elastizitätsmodul anzeigt, eine LASE (Load At Specific Elongation - Belastung bei einer spezifischen Verlängerung) und der Faktor der den Schrumpf anzeigt, ist die Seitenwandeinschnürung (SWI: Side Wall Indentation). Außerdem ist es notwendig, das Elastizitätsmodul so anzupassen, dass es über ein bestimmtes Intervall für eine hohe Bruchenergie niedrig ist. Das heißt, dass es, selbst wenn das Elastizitätsmodul vergrößert wird, notwendig ist, eine Verschlechterung anderer physikalischen Eigenschaften wie zum Beispiel der Bruchenergie zu vermeiden. Zum Beispiel ist eine Kontrolle der LASE@5% erforderlich, welche die Größe des Elastizitätsmoduls ist, das durch die Belastung (g/den) bei der Dehnung ermittelt wird, die 5% in der Zugbelastungskurve entspricht, die durch ein ASTM-D-885-Messverfahren erhalten wird. Herkömmliche Reifencorde erfüllen nicht alle drei physikalischen Eigenschaften, wohingegen der Reifencord der vorliegenden Ausführungsform selbst nach dem Nachbearbeiten des Garns eine hohe Bruchfestigkeit vorweist und alle Eigenschaften eines herausragenden Elastizitätsmoduls, einer herausragenden Bruchenergie und eines herausragenden Schrumpfes erfüllt.
Ein derartiger Reifencord kann bereitgestellt werden, indem ein Polyestergarn eingebunden wird, das durch ein Anpassen des Drucks des Spinnpakets zusammen mit einem Spinnverfahren für hochzahlige Multifilamente produziert wird.
Die Garnproduktionsbedingungen verwenden insbesondere das Spinnverfahren für hochzahlige Multifilamente, was bedeutet, dass niedrige Deniers pro Filamente (DPFs), niedrige Düsenauswurfraten und niedrige Scherraten an den Düsen angewandt werden. Derartige Herstellungsbedingungen können jedoch zu einer Abnahme des Drucks in dem Spinnpaket/der Spinndüse führen, was mit einer Abnahme der Bruchenergie des Reifencords einhergeht.
Das heißt, dass das Spinnverfahren für hochzahlige Multifilamente die physikalischen Eigenschaften einer hohen Festigkeit, eines hohen Elastizitätsmoduls und eines stabilen Schrumpfs des Reifencords ermöglicht, aber mit einer Abnahme der Bruchenergie (Bruchdehnung) einhergeht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass jede Eigenschaft eine konfliktive Beziehung aufweist. Wenn das Spinnen durch ein herkömmliches allgemeines Verfahren durchgeführt wird, ist es daher äußerst schwierig einen Reifencord zu verwirklichen, der alle der gewünschten physikalischen Eigenschaften erfüllt.
In der vorliegenden Beschreibung wurde die Erfindung somit so konzipiert, dass während eines Anwendens eines Spinnverfahrens für hochzahlige Multifilamente mit spezifischen Spinnbedingungen eine hohe Bruchenergie beibehalten wird, indem gleichzeitig der Druck des Spinnpakets angepasst wird. Außerdem begrenzt die Bruchenergie den Elastizitätsmodulbereich den LASE@5% auf einen spezifischen Bereich.
Der Reifencord, der durch das obige Verfahren hergestellt wird, erfüllt alle der oben erwähnten Eigenschaften wie eine hohe Festigkeit, ein hohes Elastizitätsmodul, einen geringen Heißschrumpf und eine hohe Dehnung, während die herausragenden physikalischen Eigenschaften des Gams aufrechterhalten werden. Somit ist ein gewichtsreduzierter Reifen mit vorteilhaftem Rollwiderstand ermöglicht.
Es ist also möglich, den Rollwiderstand zu verbessern, indem ein Herabjustieren der Feinheit des Reifencords umgesetzt wird (z.B. von 2000 den auf 1500 den oder von 3000 den auf 2000 den).
Es ist außerdem möglich, die physikalischen Eigenschaften des Reifens zu verbessern, die üblicherweise verschlechtert werden, wenn die Feinheit des Reifencords herabgesetzt wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der LASE@2%-Wert des Reifencords einen Wert von 1 ,15 g/den oder mehr, bevorzugt von 1 ,20 g/den oder mehr, aufweist, wobei die Kraft bei 2% Dehnung angezeigt wird. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der LASE@2%-Wert des Reifencords einen Wert von 1 ,5 g/den oder weniger, bevorzugt von 1 ,45 g/den oder weniger, besonders bevorzugt von 1 ,4 g/den oder weniger, aufweist. Der LASE@2%-Wert des Reifencords kann einen Wert von 1 , 1 bis 1 ,5 g/den aufweisen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der LASE@5%-Wert des Reifencords einen Wert von 2,45 g/den oder weniger, bevorzugt von 2,4 g/den oder weniger, aufweist. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der LASE@5%-Wert des Reifencords einen Wert von 2,0 g/den oder mehr, bevorzugt von 2,05 g/den oder mehr, besonders bevorzugt von 2,1 g/den oder mehr, aufweist. Der LASE@5%-Wert des Reifencords kann einen Wert von 2,0 bis 2,5 g/den aufweisen. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass die Bruchenergie des Reifencords einen Wert von 200 (g/den)- mm oder mehr, bevorzugt von 210 (g/den) mm oder mehr, ermittelt gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, aufweist. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass die Bruchenergie des Reifencords einen Wert von 300 (g/den) mm oder weniger, bevorzugt von 280 (g/den) mm oder weniger, besonders bevorzugt von 250 (g/den) mm oder weniger, ermittelt gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, aufweist. Die Bruchenergie des Reifencords kann einen Wert von 183 (g/den)- mm bis 300 (g/den)- mm aufweisen.
Der Seitenwandeinschnürungswert (SWI-Wert) des Reifencords kann einen Wert von 3,55% oder weniger, bevorzugt von 3,4% oder weniger, aufweisen. Der Seitenwandeinschnürungswert (SWI-Wert) des Reifencords kann einen Wert von 3,0% oder mehr, bevorzugt von 3,1 % oder mehr, besonders bevorzugt von 3,2% oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 3,3% oder mehr, aufweisen. Der SWI-Wert des Reifencordes kann 3,0 % bis 3,6 % betragen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der Reifencord eine Bruchfestigkeit von 8,0 g/den bis 11 g/den, einen LASE@2%-Wert von 1 ,1 bis 1 ,5 g/den, einen LASE@5%-Wert von 2,0 bis 2,5 g/den, eine Bruchenergie von 183 (gZden) mm bis 300 (gZden) mm und SWI-Wert von 3,0 % bis 3,6 % aufweist.
In der vorliegenden Beschreibung kann das Restschrumpfverhältnis (residual shrinkage ratio) vor dem Kühlen von (A) und (B) ein Verhältnis sein, bei dem das Verhältnis zwischen der Länge (Lo), die unter einer anfänglichen Spannungsbelastung gemessen wurde, die aus dem Bereich ausgewählt wurde, nachdem der Reifencord, der eine Probenlänge von 250 mm aufweist, für 24 Stunden bei 25°C und 65% relativer Feuchtigkeit konditioniert wurde, und der Länge (Li), welche nach einer Behandlung für 2 Minuten bei 180°C unter der anfänglichen Spannungsbelastung von 0,011 g/den unter Verwendung eines Schrumpftestgeräts gemessen wurde. Das heißt, dass die Längenänderungsrate {=[( Lo- Li)Z Lo]X100} der Probe als die Schrumpfrate AL1 definiert sein kann. Lo und Li können jeweils fünfmal gemessen werden. Zusätzlich kann die Restschrumpf rate nach dem Abkühlen bestimmt werden mit AL2 ({=[(Li - Ls)/ Li]X100}) wobei Ls die Länge nach 1 Minute Abkühlen bei Raumtemperatur ist.
Außerdem können die Spannungsbelastungen von (A) und (B) und die Belastungen von (C) und (D) gemessen werden, indem der Belastungsbereich innerhalb des obigen Bereichs gemäß der Feinheit des Reifencords ohne eine Feinheitsunterscheidung passend eingestellt wird.
Das heißt, dass die SWI nicht auf den Feinheitsbereich des Reifencords beschränkt ist und sie gemessen werden kann, indem der Belastungsbereich gemäß verschiedenen Feinheitsbereichsbedingungen angepasst und der Mittelwert ermittelt wird. Die SWI kann insbesondere als die jeweilige Belastung gemäß der Feinheit des Reifencords definiert und eingestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Reifencord einen Rohcord beinhalten, der eine Gesamtfeinheit von 1000 bis 6000 den aufweist. Der anfängliche Spannungsbereich kann gemäß der Gesamtfeinheit des Rohcords eingestellt werden, der in dem Reifencord enthalten ist und der gemäß den Herstellungsbedingungen des Garns eingestellt wird.
Daher kann, wenn die Gesamtfeinheit des Reifencords in den Bereich von 3000 Denier bis 4000 den eingestellt wird, gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Vorlast zur Messung des Restschrumpfes (A) 35 bis 45 g betragen, die Vorlast zur Messung des Restschrumpfes (B) kann 70 bis 90 g betragen, die Last zur Messung der Dehnung (C) kann 2,3 bis 3,0 kg betragen und die Last zur Messung der Dehnung (D) kann 4,6 bis 6,0 kg betragen.
Wenn die Gesamtfeinheit des Reifencords auf 2000 Denier, 2600 Denier, 3000 Denier bzw. 4000 Denier eingestellt wird, kann die Vorlast zum Messen des Restschrumpfes (A) 20 g, 30 g, 35 g bzw. 45 g betragen. Die Vorlast zum Messen des Restschrumpfes (B) unter den genannten Denier-Bedingungen kann 40 g, 60 g, 70 g bzw. 90 g betragen. Ferner kann die Last zur Messung von (C) unter den genannten Denier-Bedingungen 1 ,5 kg, 2,0 kg, 2,3 kg bzw. 3,0 kg betragen. Ferner kann die Last zur Messung von (D) unter den genannten Denier-Bedingungen 3,0 kg, 4,0 kg, 4,6 kg bzw. 6,0 kg betragen.
Darüber hinaus kann die Restschrumpf rate ein Mittelwert der Werte aus mindestens 3, bevorzugt mindestens 4, besonders bevorzugt mindestens 5, Messungen im jeweiligen Belastungsbereich.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der Reifencord einen Heißschrumpf von kleiner als 4%, bevorzugt von kleiner als 3%, besonders bevorzugt von kleiner als 2,5%, ermittelt gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass in Gleichung 1 (A) 1 ,0 bis 3,2% ist, (B) 0,7 bis 2,8% ist, (C) 1 ,3 bis 1 ,7% ist und (D) 4,2 bis 4,6% ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass die Karkasslage eine Lagenfestigkeit von mindestens 0,94 kg/dm/den aufweist.
Die Verstärkungsfähigkeit eines Reifens in bestimmten Bereichen ist wichtig für die Reifenleistung. Um das Gewicht eines Reifens zu reduzieren, ist deshalb die Lagenfestigkeit, welche normiert ist auf die Feinheit der Festigkeitsträger, wichtig. Eine hohe Lagenfestigkeit ermöglicht eine ausgezeichnete Verstärkungsfähigkeit des Reifens. Daher sollten hochfeste Reifencorde für eine hervorragende Reifenverstärkungsfähigkeit verwendet werden und die Anordnungsdichte der Reifencorde sollte durch Optimierung des Abstands zwischen den Reifencorden erhöht werden.
Die Lagenfestigkeit von 0,94 kg/dm/den oder mehr resultiert damit in einer verbesserten Reifenleistung. Die Lagenfestigkeit kann aus der Bruchfestigkeit der Reifencorde gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, multipliziert mit der Anordnungsdichte der Reifencorde in der Lage sowie normiert auf die Feinheit der Reifencorde ermittelt sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der Reifencord ein Festigkeitsauslastung von mindestens 88% gemäß der folgenden Gleichung 2 aufweist:
[Gleichung 2] Festigkeitsauslastung (%) = [Bruchfestigkeit des Reifencords (g/den) / Bruchfestigkeit des Polyestergarns (g/den)]x 0.
Bevorzugt weist der Reifencord ein Festigkeitsauslastung von 88,5% oder mehr, besonders bevorzugt von 88,7% oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 88,9% oder mehr auf. Bevorzugt ist es auch, wenn der Reifencord eine Festigkeitsauslastung von 91 ,0% oder weniger, besonders bevorzugt von 90,8% oder weniger, ganz besonders bevorzugt von 90,6% oder weniger, noch weiter bevorzugt von 90,4% oder weniger aufweisen. Somit kann der Reifencord gemäß der vorliegenden Offenbarung eine herausragende Festigkeit aufweisen.
Der Reifencord kann beispielsweise eine Festigkeitsauslastung von 88,5% bis 91 ,0 %, bevorzugt von 88,7% bis 90,8%, besonders bevorzugt von 88,7% bis 90,6%, ganz besonders bevorzugt von 88,7% bis 90,4%, noch weiter besonders bevorzugt von 88,9% bis 90,4%, aufweisen.
Insbesondere kann die Festigkeitsauslastung des Reifencords mindestens 90% relativ zu der Festigkeit des Garns betragen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Polyestergarn ein Polyestermultifilament aus 200 bis 2000 Polyestereinzelfilamenten, welche jeweils eine Feinheit von 2,5 bis 3,5 den aufweisen, ist; und dass das Polyestergarn mit einer Haftstoffschicht imprägniert ist.
Die Haftstoffschicht kann insbesondere gebildet werden, indem der Rohcord in einer allgemein bekannten Haftstofflösung imprägniert wird, wobei als die Haftstofflösung für einen herkömmlichen Reifencord zum Beispiel eine Resorcinol-Formaldehyd-Latex-Haftstofflösung (RFL-Haftstofflösung) verwendet werden kann. Die Haftstoffschicht kann in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.%, bevorzugt von 1 bis 8 Gew.%, besonders bevorzugt von 1 ,5 bis 6 Gew.%, des hochfesten Reifencords enthalten sein.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Polyestergarn aus einer Polyesterzusammensetzung, welche aus einem geschmolzenen PET-Granulat besteht, gefertigt ist, dass das geschmolzene PET-Granulat mindestens 90 mol% PET aufweist und dass das geschmolzene PET-Granulat eine intrinsische Viskosität von mindestens 1 ,0 dl/g aufweist.
Das geschmolzene PET-Granulat ist somit ein geschmolzenes Polyester-Granulat, welches zu 90 mol% oder mehr aus PET besteht und eine intrinsische Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr aufweist. Das geschmolzene PET-Granulat kann auch 92 mol% oder mehr, bevorzugt 95 mol% oder mehr, besonders bevorzugt 99 mol% oder mehr, ganz besonders bevorzugt 100 mol% PET, aufweisen.
Ist das geschmolzene PET-Granulat zu weniger als 100% aus PET gebildet, so können verschiedene bekannte Additive im Schritt der Herstellung der Polyesterzusammensetzung, welche das nicht verstreckte Garn bildet, zugesetzt werden. Daher ist die Art des Additivs nicht begrenzt.
Bei einer Ausführungsform kann das geschmolzene PET-Granulat eine intrinsische Viskosität von 1 .0 dl/g oder mehr, bevorzugt von 1 , 1 dl/g bis 1 ,9 dl/g, aufweisen. Das geschmolzene PET-Granulat kann vorzugsweise eine intrinsische Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr, bevorzugt von 1 ,1 dl/g oder mehr, aufweisen. Das geschmolzene PET-Granulat kann ferner eine intrinsische Viskosität von 1 ,7 dl/g oder weniger, bevorzugt von 1 ,6 dl/g oder weniger, besonders bevorzugt von 1 ,5 dl/g oder weniger, ganz besonders bevorzugt von 1 ,4 dl/g oder weniger, aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Polyestergarn zu einem PET-verstreckten Garn durch ein Spinnverfahren unter Verwendung von Granulat hergestellt werden, der aus 90 Mol-% oder mehr PET besteht.
Insbesondere wird das PET-verstreckte Garn durch Schmelzspinnen eines PET-Granulats zur Herstellung einer nicht-verstreckten Faser und durch anschließendes Ziehen der nicht-verstreckten Faser hergestellt. Zusätzlich kann der PET-Reifencord als Typ eines Tauchcordes hergestellt werden, indem das PET-verstreckte Garn durch Verdrehen der PET-verstreckten Garne und Eintauchen derselben in eine Haftstofflösung hergestellt wird.
Darüber hinaus enthält das PET-verstreckte Garn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 90 mol-% oder mehr PET, um die für den Reifencord geeigneten Eigenschaften von PET aufzuzeigen. Wenn das PET-verstreckte Garn weniger als 90 mol-% PET enthält, ist es schwierig, dass das PET-verstreckte Garn und der daraus hergestellte Reifencord wünschenswerte physikalische Eigenschaften aufweisen.
Daher bedeutet der Begriff "PET" im Rahmen dieser Offenbarung einen PET-Gehalt von mindestens 90 mol-%, sofern in dieser Offenbarung nichts anderes erläutert wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Polyestergarn eine Bruchfestigkeit von 7,5 bis 11 ,0 g/den und eine Bruchdehnung von 10 bis 20% aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der Rohcord des Reifencordes eine Gesamtfeinheit von 1000 bis 9000 Denier, bevorzugt von 1000 bis 6000 Denier, aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass die Bruchfestigkeit des Reifencordes größer ist als 8,2 g/den, besonders bevorzugt größer ist als 8,4 g/den, besonders bevorzugt größer ist als 8,5 g/den. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gegeben, dass der Reifencord eine Bruchfestigkeit gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren von 11 g/den oder weniger, bevorzugt 10,0 g/den oder weniger, betragen. Die Bruchfestigkeit des Reifencordes kann insbesondere 8,0 g/den bis 11 g/den betragen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der Reifencord genau zwei oder genau drei der Polyestergame, bevorzugt genau zwei der Polyestergarne, aufweist, wobei die Polyestergarne sekundär miteinander verzwirnt sind. Der Reifencord weist somit die Konstruktion x2 oder x3, bevorzugt x2 auf.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass der Reifencord eine Gesamtfeinheit von 2500 den bis 4500 den, bevorzugt on 3000 den bis 4000 den, aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Polyestergarn eine Feinheit von 1500 den bis 2000 den aufweist.
Also besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Reifencord die Konstruktion 1500 den x 2 oder 2000 den x 2 aufweist.
Der Rohcord des Reifencords kann hergestellt werden, indem das verstreckte Polyestergarn in einen Kabelcordverzwirner gegeben wird und das Garn primär und sekundär mit einer Verzwirnungszahl von je 200 TPM bis 500 TPM verzwirnt wird. Ein Reifencord (imprägnierter Cord) kann hergestellt werden, indem der Rohcord in eine Haftstoffbeschichtungslösung eingetaucht wird, worauf ein Trocknen und eine Wärmebehandlung folgen.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen ist bevorzugt ein Reifen für einen Personenkraftwagen oder einen Van oder einen Light-Truck. Bevorzugt handelt es sich um einen Reifen radialer Bauart.
Die Herstellung des Fahrzeugluftreifens erfolgt auf dem Fachmann bekannte Weise mit dem Fachmann bekannten Vorrichtungen. Hierbei wird insbesondere zunächst ein unvulkanisierter Rohling eines unvulkanisierten Fahrzeugluftreifens aufweisend die Karkasse mit den Reifencorden als Festigkeitsträger, inklusive sämtlicher beschriebener Ausführungsformen durch Aufeinanderlegen der entsprechenden Bauteile, welche unvulkanisierte Kautschukmischungen umfassen, bereitgestellt. Anschließend wir der Rohling vulkanisiert.
Von der Erfindung sind sämtliche vorteilhaften Ausgestaltungen, die sich unter anderem in den Patentansprüchen widerspiegeln, umfasst. Insbesondere sind von der Erfindung auch Ausführungsformen umfasst, die sich durch Kombination unterschiedlicher Merkmale unterschiedlicher Abstufungen bei der Bevorzugung dieser Merkmale ergeben, sodass auch eine Kombination eines ersten als „bevorzugt“ bezeichneten Merkmals mit einem weiteren als z. B. „besonders bevorzugt“ bezeichneten Merkmal von der Erfindung erfasst ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Reifencords kann die folgenden Schritte umfassen: Spinnen eines geschmolzenen Polyester-Granulats aufweisend mindestens 90 mol% PET, das eine intrinsische Viskosität von 1.0 dl/g oder mehr aufweist, indem ein Spinnpaket verwendet wird, das eine Spinndüse beinhaltet, die eine Düseneinheit aufweist, um ein Polyestergarn zu produzieren; Produzieren eines Rohcordes, indem das Polyestergarn verwendet wird; und Eintauchen des Rohcordes in einer Haftstofflösung und Wärmebehandeln des Cordes. Der Schritt des Produzierens des Polyestergams kann einen Schritt eines Ausstoßens des geschmolzenen Polyester-Granulats durch eine Spinndüse aufweisen, wobei die Spinndüse eine Düseneinheit beinhaltet, die eine Scherrate von 220 bis 260 1/s und eine Polymerausstoßrate von 2,0 m/min oder weniger unter der Druckbedingung des Spinnpakets von 1800 bis 2500 psi aufweist, um Polyestereinzelfilamente zu bilden, die eine Feinheit von 2,5 bis 3,5 den aufweisen.
Zum Herstellen eines Reifencords, der die Eigenschaften einer hohen Bruchfestigkeit, eines hohen Elastizitätsmoduls, eines geringen Schrumpf und einer hohen Dehnung erfüllt, ist ein niedriger DPF des Polyestergarns vorteilhaft. In der vorliegenden Offenbarung kann die Polymerausstoßgeschwindigkeit aus der Düse sowie ein niedriger DPF für das Polyester angepasst werden, um eine hohe Spinnspannung und eine hohe Verstreckung zu erreichen.
Unter den Garnproduktionsbedingungen kann ferner die Bruchenergie des Polyestergarns und des Reifencords aufgrund des geringen Düsenausstoßdrucks verringert werden. Daher weist die vorliegende Offenbarung das Merkmal auf, dass in dem Spinnpaket ein großer Ausstoßdruck eingestellt wird, sodass die Scherrate an der Düse hochgehalten werden kann.
Daher weist die vorliegende Offenbarung das Merkmal auf, dass durch ein Anpassen der Spinnbedingungen und einem gleichzeitigen Aufrechterhalten des Spinnpaketdrucks in einem bestimmten Bereich die physikalischen Eigenschaften des Polyestergams herausragend in dem Reifencord beibehalten werden können, nachdem das Garn die Nachbehandlung eines Verzwirnens und einer Wärmebehandlung durchlaufen hat, wodurch alle physikalischen Eigenschaften des Reifencords erfüllt werden, die für eine Gewichtsreduktion erforderlich sind.
Der Reifencord kann ansonsten durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt werden, mit der Ausnahme des Anpassens des Spinnverfahrens und der Druckbedingung des Spinnpakets bei der Herstellung des Polyestergams.
Wie oben beschrieben wurde, kann insbesondere ein hochfestes Polyestergarn für einen Reifencord produziert werden, indem ein geschmolzenes Polyester-Granulat aufweisend mindestens 90 mol% PET gesponnen wird, das eine intrinsische Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr aufweist, indem ein Spinnpaket verwendet wird, das eine Spinndüse beinhaltend eine Düseneinheit aufweist.
Bei einer anschaulichen Ausführungsform kann das geschmolzene Polyester-Granulat ein geschmolzenes PET-Granulat aufweisend mindestens 90 mol% PET beinhalten, das eine intrinsische Viskosität von 1 .0 dl/g oder mehr, bevorzugt von 1 ,1 dl/g bis 1 ,9 dl/g, aufweist. Das geschmolzene PET-Granulat kann vorzugsweise eine intrinsische Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr, bevorzugt von 1 ,1 dl/g oder mehr, aufweisen. Das geschmolzene PET-Granulat kann ferner eine intrinsische Viskosität von 1 ,7 dl/g oder weniger, bevorzugt von 1 ,6 dl/g oder weniger, besonders bevorzugt von 1 ,5 dl/g oder weniger, ganz besonders bevorzugt von 1 ,4 dl/g oder weniger, aufweisen.
Das geschmolzene PET-Granulat kann auch 92 mol% oder mehr, bevorzugt 95 mol% oder mehr, besonders bevorzugt 99 mol% oder mehr, ganz besonders bevorzugt 100 mol% PET, aufweisen. Ist das geschmolzene PET-Granulat zu weniger als 100% aus PET gebildet, so können verschiedene bekannte Additive im Schritt der Herstellung der Polyesterzusammensetzung, welche das nicht verstreckte Garn bildet, zugesetzt werden. Daher ist die Art des Additivs nicht begrenzt.
Außerdem kann das Spinnen in einer Spinndüse ausgeführt werden, die eine Spinndüsenöffnungsanzahl von 200 bis 550 bei 270 bis 300°C, bevorzugt bei 275 bis 300°C, besonders bevorzugt bei 275 bis 290°C, aufweist.
Der Schritt des Produzierens des Polyestergarns kann ferner nach dem Schritt des Produzierens der Vielzahl von Filamenten einen Schritt eines Aufheizens und Abkühlens der Vielzahl von ausgestoßenen Filamenten, eines Bündelns der gekühlten Filamente und danach eines Ziehens der Filamente beinhalten, um ein verstrecktes Polyestergarn zu produzieren und dasselbe danach aufzuwickeln.
Das Verfahren zum Produzieren eines Polyestergams kann vorzugsweise aufweisen: einen Schritt eines Ausstoßens des geschmolzenen Polyester-Granulats mit einer intrinsischen Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr durch eine Spinndüse, die eine Düseneinheit beinhaltet, die eine Scherrate von 220 bis 260 1/s und eine Polymerausstoßrate von 2,0 m/min oder weniger unter der Druckbedingung des Spinnpakets von 1800 bis 2500 psi aufweist, um eine Vielzahl von Filamenten zu produzieren; einen Schritt eines Aufheizens der Vielzahl von ausgestoßenen Filamenten durch eine Heizeinheit; einen Schritt eines Abkühlens der aufgeheizten Filamente durch eine Kühleinheit; einen Schritt eines Bündelns der Vielzahl von Filamenten, um ein Polyestermultifilament zu bilden; einen Schritt eines Verstreckens des Polyestermultifilaments; und einen Schritt eines Aufwickelns des verstreckten Multifilaments.
Das hochfeste Polyestergarn kann zum Beispiel durch ein Verfahren produziert werden, das umfasst: einen Schritt, in dem das PET-Granulat, welches zumindest 90 mol% PET aufweist und das eine intrinsische Viskosität von 1 ,0 dl/g oder mehr, bevorzugt von 1 ,1 dl/g oder mehr, besonders bevorzugt von 1 ,5 dl/g oder mehr, aufweist, geschmolzen und durch eine Düseneinheit in eine Vielzahl von Filamenten ausgestoßen wird, indem die Spinnbedingungen und der Spinnpaketdruck unter den Bedingungen innerhalb der oben beschriebenen Bereiche angepasst werden; einen Schritt eines Aufheizens der Vielzahl von erhitzten Filamenten durch eine Heizeinheit, die um die Düseneinheit herum positioniert ist; einen Schritt eines Abkühlens der Vielzahl von aufgeheizten Filamenten durch eine Kühleinheit; einen Schritt eines Bündelns der Vielzahl von Filamenten, um ein Polyestermultifilament zu bilden; einen Schritt eines Verstreckens des Polyestermultifilaments; und einen Schritt eines Aufwickelns des verstreckten Multifilaments.
Zu diesem Zeitpunkt kann das Spinnpaket den Ausstoßdruckbereich auf 1800 bis 2500 psi (ungefähr 126,55 bis 175,8 kgf/cm2) anpassen. Wenn der Ausstoßdruck des Spinnpakets jedoch 1800 psi oder weniger beträgt, kann die Polymerausstoßgeschwindigkeit an einer Düse abnehmen, sodass die erforderliche Leistungsfähigkeit nicht erreicht werden kann, und wenn der Ausstoßdruck 2500 psi oder mehr beträgt, können aufgrund des übermäßigen Drucks Geräteprobleme wie zum Beispiel ein Paketleck auftreten.
Wenn das geschmolzene Polyester-Granulat durch die Düse ausgestoßen wird, welche die Düseneinheit beinhaltet, kann die Scherrate an der Düse ferner 220 bis 260 1/s betragen. Wenn die Scherrate 220 1/s oder weniger beträgt, kann die Ausrichtung des Polymers in der Düse abnehmen, was die Bruchenergie des Garns verringern kann, und wenn die Scherrate 260 1/s oder mehr beträgt, kann eine Verringerung des Garnzugs die Formstabilität des Garns beeinträchtigen. Die Polymerausstoßgeschwindigkeit an der Düse kann ferner zusammen mit der Scherratenanpassung an der Düse auf 2,0 m/min oder weniger verringert werden. Die Polymerausstoßgeschwindigkeit an der Düse kann insbesondere 0,1 bis 2,0 m/min, bevorzugt 0,5 bis 2,0 m/min, besonders bevorzugt 1 ,0 bis 2,0 m/min, ganz besonders bevorzugt 1 bis 1 ,9 m/min, noch weiter bevorzugt 1 ,3 bis 1 ,9 m/min, noch weiter bevorzugt 1 ,5 bis 1 ,9 m/min, betragen. Wenn die Polymerausstoßgeschwindigkeit 2 m/min oder mehr beträgt, kann die Polymerausstoßgeschwindigkeit an der Düse abnehmen, sodass die erforderliche Leistungsfähigkeit nicht erreicht werden kann.
Durch diesen Prozess kann ein Polyestermultifilament gebildet werden, das ein Polyestereinzelfilament beinhaltet, das eine Feinheit von 2,5 bis 3,5 den aufweist. Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Offenbarung bestimmt wird, dass ein Polyestermultifilament gebildet wird, das ein Polyestereinzelfilament mit einem DPF von 2,5 bis 3,5 beinhaltet.
Das Polyestermultifilament kann 200 bis 2.000 Polyestereinzelfilamente, die eine Feinheit von 2,5 bis 3,5 den aufweisen, bevorzugt 400 bis 1200 entsprechende Polyestereinzelfilamente, beinhalten. Die Feinheit der Polyestereinzelfilamente kann bevorzugt 2,6 bis 3,5 den, besonders bevorzugt 2,7 bis 3,4 den, betragen.
Indessen kann in dem Verfahren zum Produzieren des Polyestergarns ein Verfahren zum Aufheizen und Abkühlen einer Vielzahl von ausgestoßenen Filamenten, zum Bündeln der abgekühlten Filamente und danach zum Verstrecken der Filamente, um ein verstrecktes Polyestergarn zu produzieren und danach zum Aufwickeln des Garns in einer herkömmlichen Weise ausgeführt werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sowie des Verfahrens zur Herstellung des Reifencords werden nun anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die
Fig. 1 eine Polyestergarnproduktionseinrichtung. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, beinhaltet die Polyestergarnproduktionseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Extruder 10, ein Spinnpaket 20, eine Kühleinheit 30, eine Bündelungseinheit 40, eine Verstreckeinheit 50 und eine Wickeleinheit 60.
Auf der Oberseite des Extruders 10 kann ein T richter 12 gebildet sein, um die Zufuhr von Polymer-Granulat zu empfangen (Pfeil), und innerhalb des Extruders 10 werden eine Heizvorrichtung und eine Transportvorrichtung bereitgestellt, um das Polymer-Granulat zu schmelzen, welches durch den Trichter 12 geliefert wird, und um das geschmolzene Granulat in das Spinnpaket 20 zu transportieren. Als Polymer kann ein Polyester verwendet werden, ohne auf dieses beschränkt zu sein.
Nachfolgend wird für eine Zweckmäßigkeit der Beschreibung als ein Beispiel eine Garnproduktionseinrichtung 1 beschrieben, die in der Lage ist, ein Polyestergarn unter Verwendung eines Polyester-Granulats zu produzieren. Die Garnproduktionseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird jedoch nicht nur für die Produktion eines Polyestergams verwendet, sondern sie kann auch für die Produktion von anderen Garnen verwendet werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Außerdem stößt das Spinnpaket 20 das geschmolzene Polyester-Granulat aus, das aus dem Extruder transportiert wurde, um eine Vielzahl von Filamenten 2 zu bilden. Das Spinnpaket 20 kann einen Spinnblock, einen Paketkörper, eine Spinndüse und eine Heizeinheit beinhalten, aber seine Gestaltung ist nicht darauf beschränkt.
Die Einrichtung zum Produzieren des Polyestergams kann insbesondere beinhalten: ein Spinnpaket, das eine Spinndüse beinhaltet, die eine Düseneinheit beinhaltet, die eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstößen des geschmolzenen Granulats aufweist; eine Heizeinheit, die um die Düseneinheit herum positioniert ist, um eine Vielzahl von Filamenten aufzuheizen, die durch eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen ausgestoßen werden; eine Kühleinheit zum Abkühlen der Vielzahl von Filamenten, die durch die Heizeinheit aufgeheizt wurden; eine Bündelungseinheit zum Bündeln einer Vielzahl von Filamenten, die durch die Kühleinheit abgekühlt wurden, um ein Multifilament zu bilden; und eine Verstreckeinheit zum Verstrecken des Multifilaments. Die Vielzahl von Ausstoßöffnungen kann in einem Kreis in mindestens zwei oder mehr Reihen angeordnet sein. Ein Abstand zwischen benachbarten Ausstoßöffnungen in einer beliebigen der Reihen, ein Abstand zwischen benachbarten Ausstoßöffnungen in einer anderen Reihe und ein Abstand zwischen einer beliebigen Reihe und Ausstoßöffnungen, die in einer beliebigen anderen Reihe nahe beieinander angebracht sind, die zu der einen beliebigen Reihe benachbart ist.
Bei der vorliegenden Offenbarung kann ein generelles Verfahren zum Abkühlen des Filaments 2 durch die Kühleinheit 30 verwendet werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
Bei der vorliegenden Offenbarung wird ein Kühlmittel, z.B. Luft, durch den Kühlmitteleinlass 34 in die Kühlkammer 32 geleitet, und kann durch den Kühlmittelauslass 36 entweichen.
Das hochfeste Polyestergarn für den Reifencord kann ferner durch ein Verfahren produziert werden, das einen Schritt zum Verstrecken des nicht-verstreckten Multifilaments 4 in mindestens zwei Stufen umfasst, die drei oder mehr Galetten 52, 54, 56 und 58 beinhalten. Derzeit beinhalten die mindestens drei oder mehr Galetten eine erste, eine zweite und eine dritte Galette, die basierend auf der Bewegungsrichtung des Multifilaments der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Drehgeschwindigkeit der ersten Galette 2000 bis 4000 m/min beträgt und die Drehgeschwindigkeit der dritten Galette 5000 bis 7000 m/min beträgt.
Der Schritt des Verstreckens des Polyestermultifilaments kann einen Schritt eines Verstreckens des Polyestermultifilaments mit einem Gesamtverstreckverhältnis von 1 ,0 bis 3,0 beinhalten und ein verstrecktes Polyestergarn kann durch das obige Verfahren produziert werden. Das Gesamtverstreckverhältnis kann vorzugsweise zwischen 1 ,5 und 3,0 oder zwischen 1 ,5 und 2,5 liegen. Das heißt, um den Ausrichtungsgrad durch das Verstrecken zu vergrößern und somit ein passendes Festigkeitsniveau vorzuweisen, liegt das Gesamtverstreckverhältnis des verstreckten Polyestergarns vorzugsweise bei 1 ,0 oder mehr. Um jedoch einen Garnbruch aufgrund eines übermäßigen Verstreckens zu verhindern, liegt das Gesamtverstreckverhältnis des verstreckten Polyestergams vorzugsweise bei 3,0 oder weniger.
Das mehrstufige Verstreckgeschwindigkeitsverhältnis kann ferner als das Verhältnis der Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der ersten Galette und der Drehgeschwindigkeit der zweiten Galette und der Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der zweiten Galette und der Drehgeschwindigkeit der dritten Galette definiert werden, wobei das mehrstufige Verstreckgeschwindigkeitsverhältnis zwischen 30:70 und 60:40 liegen kann.
In der Wickeleinheit 60 wird das Polyestergarn 6 durch Aufwickeln des durch die Verstreckeinheit 50 verstreckten Multifilaments hergestellt.
Das hochfeste Polyestergarn, das gemäß dem obigen Verfahren produziert wird, kann eine Bruchfestigkeit von 7,5 bis 11 ,0 g/den und eine Bruchdehnung von 10 bis 20% aufweisen.
Zur Herstellung eines Rohcords können in einem primären Prozess die Game verzwirnt und in einem sekundären Prozess die verzwirnten Game zu einem Cord (Rohcord) kabliert werden. Dies kann in einem Einstufen-Prozess auf einem Direktkablierer erfolgen oder in zwei aufeinanderfolgenden Einzelstufen auf einem Ring Twister. Die Verdrehung kann 200 TPM bis 500 TPM betragen.
Ferner kann der Schritt des Eintauchens des Rohcords in eine Haftstofflösung und des Wärmebehandelns des Gams ein Schritt eines Eintauchens des Rohcords in eine Haftstofflösung, gefolgt von einer Wärmebehandlung sein, um einen Reifencord (imprägnierter Cord) zu produzieren.
Die Haftstoffschicht kann insbesondere gebildet werden, indem der Rohcord in einer allgemein bekannten Haftstofflösung imprägniert wird, wobei als die Haftstofflösung für einen herkömmlichen Reifencord zum Beispiel eine Resorcinol-Formaldehyd-Latex-Haftstofflösung (RFL-Haftstofflösung) verwendet werden kann.
Nach dem Imprägnieren mit der Haftstofflösung kann ein Wärmebehandlungsschritt durchgeführt werden. Der Wärmebehandlungsschritt kann für 90 bis 360 Sekunden bei einer Temperatur von 220 bis 260°C, vorzugsweise für 90 bis 240 Sekunden bei einer Temperatur von 230 bis 250°C, und noch bevorzugter für 90 bis 120 Sekunden bei einer Temperatur von 240 bis 245°C, ausgeführt werden.
Durch das Eintauchen des hochfesten Polyestergarns in eine Haftstofflösung und das Wärmebehandeln des Garns unter diesen Bedingungen, kann die Formstabilität des Reifencords weiter verbessert werden und die Veränderung der physikalischen Eigenschaften während des Vulkanisierens des Reifens kann weiter verringert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele ausführlicher beschrieben. Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen nur dazu das Verständnis der vorliegenden
Offenbarung zu vereinfachen, sind aber nicht so zu verstehen, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sowie des Verfahrens zur Herstellung des Reifencords werden nun anhand von Beispielen, die Ausführungsformen darstellen können, und Referenzbeispielen näher erläutert.
[Beispiele und Vergleichsbeispiele: Produktion eines Polyestergarns] <Beispiel 1>
Für das Beispiel 1 wurde ein Polyestergarn 6, das zumindest zu 90 mol% oder mehr PET aufweist, und das eine Einzelfilamentfeinheit der Polyestereinzelfilamente von 2,7 bis 3,4 den und eine Gesamtfeinheit von 1500 den aufweist, unter Verwendung der Garnproduktionseinrichtung 1 produziert, welche in Fig. 1 gezeigt wird. Insbesondere wurde PET-Granulat beinhaltend mindestens 90 mol% an PET, die eine intrinsische Viskosität (I.V.) von 1 ,0 bis 1 ,4 dl/g aufweisen, mit einem Einzelschneckenextruder geschmolzen, um ein geschmolzenes Polyester-Granulat zu produzieren. Wie in Tabelle 1 beschrieben wird, wurde das geschmolzene Polyester-Granulat danach durch eine Spinndüse 170 (L/D = 4,0/1 ,0, Anzahl der Ausstoßöffnungen: 500) bei einer Spinngeschwindigkeit von 3200 m/min gesponnen, um eine Vielzahl von Filamenten 2 zu produzieren.
Zu diesem Zeitpunkt wurden die Bedingungen zum Produzieren einer Vielzahl von Filamenten einschließlich der Durchgangsgeschwindigkeit der Spinndüse angepasst, wie in Tabelle 2 gezeigt wird (DPF, Polymer-Ausstoßgeschwindigkeit an der Düse, Scherrate an der Düse, Spinnpaketdruck).
Danach wurde die Vielzahl von Filamenten 2 durch eine Heizeinheit aufgeheizt, dann wurde die Vielzahl von Filamenten in der Kühleinheit 30 abgekühlt und die abgekühlten Filamente wurden gebündelt, um ein nicht-verstrecktes Multifilament 4 (ein nicht-verstrecktes Garn) zu produzieren.
Die Schmelze zum Spinnen wurde durch die Spinndüse extrudiert, um ein verstrecktes Polyestergarn zu erhalten, das eine Gesamtfeinheit von 1000 den (Einzelfeinheit von ungefähr 4 den pro Filament) aufweist. Der Prozess des Erhaltens des verstreckten Polyestergarns wurde bei einer Spinntemperatur von 290°C, einer Spinngeschwindigkeit von 3200 m/min, einem Gesamtverstreckungsverhältnis von 1 ,5 und einer Erholungsrate von 1 ,5% (Wärmebehandlung bei 180°C nach dem Verstrecken) ausgeführt.
Das verstreckte Multifilament wurde aufgewickelt, um ein Polyestergarn (verstrecktes Garn) zu produzieren.
< Referenzbeispiel 1>
Es wurde ein Polyestergarn in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 produziert mit der Ausnahme, dass der Spinndüsendurchmesser, die Öffnungsanzahl, die Spinnbedingungen und der Spinnpaketdruck verändert wurden, wie nachfolgend in den Tabellen 1 und 2 gezeigt wird.
[Tabelle 1 ]
[Tabelle 2]
[Beispiel 2 und Referenzbeispiel 2: Produktion eines Reifencords
Die Reifencorde des Beispiels 2 und des Referenzbeispiels 2 wurden jeweils unter Verwendung der Polyestergarne produziert, die in Beispiel 1 und dem Referenzbeispiel 1 unter den gleichen Bedingungen produziert wurden.
Insbesondere wurde das Polyestergarn in einen Vertwister gegeben, zwei Stränge von primär verzwirnten Garnen (Z-Richtung) wurden gefertigt, die eine Verdrehungszahl von 460 TPM aufweisen, und danach wurden die beiden primär verzwirnten Garne zusammen mit einer Verdrehungszahl von 460 TPM sekundär verzwirnt (S-Richtung), um einen Rohcord zu produzieren. Der so produzierte Rohcord wurde in eine Haftstofflösung eingetaucht, die einen Resorcinol-Formaldehyd-Latex (RFL) enthält, und danach für 100 Sekunden bei 150°C getrocknet und für 100 Sekunden bei 240°C wärmebehandelt, um einen Reifencord (imprägnierter Cord) zu bilden. Die Spannung, die auf den Rohcord bei dem Eintauchen, dem Trocknen und dem Wärmebehandlungsprozess ausgeübt wurde, betrug 0,5 kg/Cord.
Außerdem zeigte die Gesamtfeinheit des Rohcords einen Wert von 1000 bis 6000 Denier.
[Experimentelles Beispiel A: Bewertung von physikalischen Eigenschaften eines Polyestergarns und eines Reifencords]
Die Bruchfestigkeit und die Bruchdehnung wurden für Polyestergarne, die gemäß den obigen Erläuterungen produziert wurden, und für Reifencorde, welche die Polyestergarne verwenden, gemessen.
Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Dehnung
Gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren wurden die Bruchfestigkeit (g/den), die Dehnung und das Festigkeitsverhältnis des verstreckten Polyestergarns und des Reifencords unter Verwendung einer universellen Testmaschine gemäß der Gleichung 2 gemessen und die Ergebnisse werden nachfolgend in den Tabellen 3 und 4 gezeigt. Die Probenlänge betrug 250 mm, die Zuggeschwindigkeit lag bei 300 mm/min und die anfängliche Belastung war auf 0,05 g/den eingestellt.
In der durch den obigen Test erhaltenen Spannungs-Dehnungs-Kurve wurde die Dehnung bei einer Belastung von 4,5 g/den ermittelt. [Tabelle 3]
[Tabelle 4]
In Bezug auf die Tabellen 3 und 4 verwenden die Polyestergarne des Beispiels 1 und die Reifencorde des Beispiels 2 die aufgezeigten herausragenden physikalischen Eigenschaften, die im Vergleich zu dem jeweiligen Referenzbeispiel verbesserte Eigenschaften zeigen.
[Experimentelles Beispiel B: Bewertung von physikalischen Eigenschaften von Reifencorden]
Die physikalischen Eigenschaften der Bruchfestigkeit, des Elastizitätsmoduls, der Bruchenergie und der SWI wurden für Reifencorde gemessen, die in den Beispielen und den Referenzbeispielen gefertigt wurden. Die Ergebnisse werden nachfolgend in Tabelle 5 gezeigt.
(1 ) Bruchfestigkeit und Bruchenergie
Gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren wurden die Bruchfestigkeit (g/den), die Dehnung (%) und die Bruchenergie des Reifencords unter Verwendung einer universellen Testmaschine ermittelt. Die Probenlänge lag bei 250 mm (die Cordlänge: 600 mm), die Zugrate lag bei 300 mm/min und die anfängliche Belastung war auf 0,05 g/den eingestellt. (2) Elastizitätsmodul (LASE@2%, LASE@5%)
Gemäß ASTM-D885-Standardtestverfahren wurde eine Spannungs-Dehnungs-Kurve erhalten. Unter Verwendung dieser Spannungs-Dehnungs-Kurve wurden Belastungen erhalten, wenn die Längendehnungen bei 2% bzw. 5% lagen und die LASE@5% wurde während der Dehnung gemessen. Die Probe vor der Messung wurde gemessen, nachdem sie für 24 Stunden in einer Atmosphäre von 20°C und 65% relativer Feuchtigkeit gelassen wurde.
(3) SWI
Die SWI wurde gemäß der Gleichung 1 gemäß Anspruch 1 ermittelt. Des Weiteren kann (A) 1 ,0 bis 3,2% sein, (B) kann 0,7 bis 2,8% sein, (C) kann 1 ,3 bis 1 ,7% sein und (D) kann 4,2 bis 4,6% sein.
Insbesondere wurde die Probe von 250 mm, die eine Gesamtfeinheit von 1000 bis 6000 den aufweist für 24 Stunden bei 25°C, 65% relativer Feuchtigkeit gelassen und danach wurde die Länge (Lo) unter einer anfänglichen Spannungsbelastung von 0,01 g/den gemessen. Danach wurde die Probe für 2 Minuten unter einer anfänglichen Spannungsbelastung von 0,01 g/den bei 180°C unter Verwendung des Schrumpftestgeräts behandelt und danach wurde die Länge (Li) der Probe gemessen. Lo und Li wurden jeweils dreimal gemessen. Die Längenänderungsrate {=[(Lo-Li)/Lo] x 100} der Probe wurde als die Schrumpfrate DL1 definiert, bevor sie abgekühlt wurde.
Ferner wurde der Restschrumpf der Probe unter Verwendung des Schrumpftestgeräts gemessen, danach wurde die Probe unter gleichbleibender Belastung aus dem Ofen herausgenommen und sie wurde für ungefähr 1 Minute bei Raumtemperatur (25°C) abgekühlt, und danach wurde der Restschrumpf in einem Zustand gemessen, bei dem der Cord stabil war. Das heißt, dass der Restschrumpf nach dem Abkühlen die Restschrumpf rate von AL2({=[(Li-Ls)/Li]X100}) repräsentiert, wobei die Länge (Ls) 1 Minute nach dem Abkühlen gemessen wurde. [Tabelle 5]
In Bezug auf die Tabelle 5 weisen die Reifencorde des Beispiels 2 eine Bruchfestigkeit von 8,0 g/den oder mehr, eine LASE@2% von 1 ,1 g/den oder mehr und eine LASE@5% von 2,5 g/den oder weniger und eine Bruchenergie von 183 (g/den) mm oder mehr, ermittelt gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, auf und erfüllen einen SWI-Wert von 3,6% oder weniger. Das heißt, dass der Reifencord des Beispiels 2 ein hohes Elastizitätsmodul, ein niedriger Schrumpf und hohe Dehnungseffekte aufzeigt, das heißt, dass der Reifencord selbst nach dem Garnnachbehandlungsprozess eine herausragende Festigkeit beibehält. Dies zeigt sich in vorteilhaften Eigenschaften im Vergleich zu dem Referenzbeispiel 2.
In dem Referenzbeispiel 2 war die Verstreckung niedriger als der erfindungsgemäße Bereich der vorliegenden Offenbarung, der DPF betrug nicht weniger als 3,9 und der Wert der Bruchenergie lag bei nicht mehr als 175,0 (g/den) mm. In dem Referenzbeispiel 2 lag ferner der LASE@2%-Wert bei 1 ,0%, was niedriger als bei Beispiel 2 war, wodurch die Verbesserung des Elastizitätsmoduls eingeschränkt wurde.
Wenn ein Garn zum Bereitstellen von Reifencorden hergestellt wird, ist es daher notwendig, den Druck des Spinnpakets anzupassen, während das Spinnverfahren für hochzahlige Multifilamente mit festgelegten Spinnbedingungen angewandt wird, sodass alle physikalischen Eigenschaften herausragend sind und insbesondere die Bruchenergie hochgehalten werden kann. Die Lagenfestigkeit ist für eine Anordnungsdichte der jeweiligen Festigkeitsträger in einer Karkasslage von 180 epdm („Ends per dm“) angegeben. Die Lagenfestigkeit ist für eine entsprechende Karkasslage aufweisend die Reifencorde gemäß Beispiel 2 größer als für eine entsprechende Karkasslage aufweisend die Corde gemäß Referenzbeispiel 2. Die Lagenfestigkeit kann aus der Bruchfestigkeit der Reifencorde gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, multipliziert mit der Anordnungsdichte der Reifencorde in der Lage sowie normiert auf die Feinheit der Reifencorde ermittelt sein.
[Reifenbeispiele: Bewertung des Rollwiderstands]
Es wurden Fahrzeugluftreifen für Vans gebaut und getestet. Die Reifen unterscheiden sich lediglich in der Art und der Anordnungsdichte der Festigkeitsträger der Karkasslage. Die Anordnungsdichte ist dabei so gewählt, dass der Cord-zu-Cord Abstand der Karkasslagen der beiden Reifen vergleichbar ist. Die Karkassfestigkeitsträger weisen genau zwei Polyestergarne auf, welche miteinander sekundär verzwirnt sind, wodurch der Reifencord die Konstruktion x2 aufweist.
Die Karkassfestigkeitsträger der Referenzreifen weisen die Konstruktion 2000 den x2 auf. Die Polyestergame sind herkömmliche PET-Multifilamentgarne der Feinheit 2000 den. Die Karkassfestigkeitsträger der Referenzreifen sind mit einer Anordnungsdichte von 105 epdm in der Karkasslage angeordnet.
Die Beispielreifen 1 sind erfindungsgemäß ausgebildet und weisen in ihrer Karkasslage als Karkassfestigkeitsträger Reifencorde gemäß der Erfindung auf. Die erfindungsgemäßen Reifencorde weisen die Konstruktion 1500 den x2 auf und sind mit einer Anordnungsdichte von 118 epdm in der Karkasslage angeordnet. Bei dem Reifencord der Beispielreifen kann es sich um den Cord gemäß Beispiel 2 handeln. [Tabelle 6]
Die Tabelle 6 zeigt die physikalischen Eigenschaften der Karkasscorde der Reifen sowie jeweilige Lagenfestigkeit der jeweiligen Karkasslage.
Die Eigenschaften sind auch angegeben auf den Durchmesser (in mm) und/oder die Anordnungsdichte (in epdm) normiert. Die Reduzierung des Durchmessers und die damit einhergehende Reduzierung der Lagendicke ist der Schlüssel zur Verbesserung des Rollwiderstandes. Die Anordnungsdichte ist dabei so gewählt, dass der Cord-zu-Cord Abstand in den Karkasslagen der beiden Reifen vergleichbar ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Reifencord des Beispielreifens wird eine deutlich höhere Bruchfestigkeit pro Cord sowie eine deutlich höhere Lagenfestigkeit erreicht, was die Reduzierung des Corddurchmessers ermöglicht, was wiederum zu einem besseren Rollwiderstand führt, siehe Tabelle 7.
Mit den Reifen wurden Reifentests durchgeführt und es hat sich gezeigt, dass die Haltbarkeit sowie die Hochgeschwindigkeitseigenschaften der verglichenen Reifen in etwa auf dem gleichen Niveau sind. Die Feinheit der Karkassfestigkeitsträger des Beispielreifens ist dabei im Vergleich zum Referenzreifens abgesenkt. Aus Tabelle 7 ist ersichtlich, dass der Rollwiderstand der Beispielreifen im Vergleich zum Referenzreifen des jeweiligen Beispiels vorteilhaft um 1 ,5% verbessert ist.
Werte von größer 100% entsprechen einem geringeren, d.h. verbesserten, Rollwiderstand (RR).
[Tabelle 7] Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten alle Modifikationen innerhalb des Bereichs, der von einem Fachmann des technischen Gebiets, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört und als äquivalent anerkannt ist, einfach modifiziert werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Polyestergarnproduktionseinrichtung
2 Filament
4 nicht-verstrecktes Multifilament
6 Polyestergarn
10 Extruder
12 Trichter
20 Spinnpaket
30 Kühleinheit
32 Kühlkammer
34 Kühlmitteleinlass
36 Kühlmittelauslass
40 Bündelungseinheit
50 Verstreckeinheit
52, 54,56,58 Galette
60 Wickeleinheit

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse, die sich von einem Wulstbereich bis zum anderen Wulstbereich erstreckt und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, wobei die Karkasse zumindest eine Karkasslage mit in elastomerem Material eingebetteten, parallel und beabstandet zueinander angeordneten Festigkeitsträgem aufweist, wobei die Festigkeitsträger jeweils als Reifencord aufweisend zumindest ein Polyestergarn (6), welches zu mindestens 90 mol% aus Polyethylenterephthalat (PET) besteht, ausgebildet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Reifencord
• eine Bruchfestigkeit (tenacity) von mindestens 8,0 g/den und
• eine LASE@2% von mindestens 1 ,1 g/den und
• eine LASE@5% von höchstens 2,5 g/den und
• eine Bruchenergie (toughness) von mindestens 183 (g/den) mm, jeweils ermittelt gemäß dem ASTM-D-885-Standardtestverfahren,
• und einen Wert einer Seitenwandeinschnürung (SWI: Side Wall Indentation) von höchstens 5%, bevorzugt von höchstens 4%, besonders bevorzugt von höchstens 3,6%, aufweist, wobei die Seitenwandeinschnürung SWI durch die folgende Gleichung 1 gegeben ist:
[Gleichung 1 ] SWI (%) = [(D)-(C)] + [(A) - (B)], wobei in Gleichung 1 gilt:
• (A) ist ein Restschrumpf des Reifencordes, welcher gemessen ist nach einem Messen des Heißschrumpfes unter Verwendung eines Schrumpftestgeräts (bei einer Probenlänge von 250 mm, bei 180°C und 2 Minuten Einwirkzeit, gemessen unter einer Vorlast von 20 bis 45 g) und einem anschließenden Abkühlenlassen für 1 Min.,
• (B) ist ein Restschrumpf des Reifencordes, welcher gemessen ist nach einem Messen des Heißschrumpfes unter Verwendung eines Schrumpftestgeräts (bei einer Probenlänge von 250 mm, bei 180°C und 2 Minuten Einwirkzeit, gemessen unter einer Vorlast von 40 bis 90 g) und einem anschließenden Abkühlenlassen für 1 Minute, • (C) ist eine Dehnung des Reifencordes bei einer Last von 1 ,5 bis 3,0 kg, gemessen gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, und
• (D) ist eine Dehnung des Reifencordes bei einer Last von 3,0 bis 6,0 kg, gemessen gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren.
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 , wobei der Reifencord einen Heißschrumpf von kleiner als 4%, bevorzugt kleiner als 3%, besonders bevorzugt kleiner als 2,5%, ermittelt gemäß ASTM-D-885-Standardtestverfahren, aufweist.
3. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
(A) 1 ,0 bis 3,2% ist, (B) 0,7 bis 2,8% ist, (C) 1 ,3 bis 1 ,7% ist und (D) 4,2 bis 4,6% ist.
4. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasslage eine Lagenfestigkeit von mindestens 0,94 kg/dm/den aufweist.
5. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifencord eine Festigkeitsauslastung von mindestens 88% gemäß der folgenden Gleichung 2 aufweist:
[Gleichung 2]
Festigkeitsauslastung (%) = [Bruchfestigkeit des Reifencords (g/den) / Bruchfestigkeit des Polyestergarns (g/den)]x 0.
6. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestergarn (6) ein Polyestermultifilament aus 200 bis 2000 Polyestereinzelfilamenten, welche jeweils eine Feinheit von 2,5 bis 3,5 den aufweisen, ist und dass das Polyestergarn mit einer Haftstoffschicht imprägniert ist.
7. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestergarn (6) aus einer Polyesterzusammensetzung, welche aus einem geschmolzenen PET-Granulat besteht, gefertigt ist, dass das geschmolzene PET-Granulat mindestens 90 mol% PET aufweist und dass das geschmolzene PET-Granulat eine intrinsische Viskosität von mindestens 1 ,0 dl/g aufweist.
8. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestergarn (6) eine Bruchfestigkeit von 7,5 bis 11 ,0 g/den und eine Bruchdehnung von 10 bis 20% aufweist.
9. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohcord des Reifencordes eine Gesamtfeinheit von 1000 bis 9000 Denier (den), bevorzugt von 1000 bis 6000 den aufweist.
10. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchfestigkeit des Reifencordes größer ist als 8,2 g/den, besonders bevorzugt größer ist als 8,4 g/den, besonders bevorzugt größer ist als 8,5 g/den.
11. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifencord genau zwei oder genau drei der Polyestergarne, bevorzugt genau zwei der Polyestergarne, aufweist, wobei die Polyestergarne sekundär miteinander verzwirnt sind.
12. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifencord eine Gesamtfeinheit von 2500 den bis 4500 den, bevorzugt von 3000 den bis 4000 den, aufweist.
13. Fahrzeugluftreifen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestergarn (6) eine Feinheit von 1500 den bis 2000 den aufweist.
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