ES2329018T3 - Composicion de caucho, neumatico y procedimiento para la fabricacion del neumatico. - Google Patents
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Abstract
Una composición de caucho constituida con un caucho alveolar, caracterizada porque el caucho alveolar tiene células continuas, extendiéndose cada una de forma continua sustancialmente a lo largo de una dirección particular y estando selladas con una membrana de protección de resina.
Description
Composición de caucho, neumático y procedimiento
para la fabricación del neumático.
La presente invención versa acerca de una
composición de caucho de un caucho alveolar que proporciona una
gran fuerza de rozamiento incluso en un cuerpo que tiene, por
ejemplo, una cara helada de un coeficiente de baja fricción, y un
neumático que tiene prestaciones mejoradas de estabilidad de la
dirección como el rendimiento de frenado, el rendimiento de viraje
y similares al aplicar esta composición de caucho en una parte de
caucho de la capa superior de un caucho de la banda de rodadura que
constituye al menos una cara de contacto con el suelo para mejorar
una fuerza de sujeción en una superficie helada de carretera o una
superficie de la carretera cubierta de nieve, particularmente un
neumático de invierno como un neumático sin tacos o similar, al
igual que de un procedimiento para producir dicho neumático.
En los neumáticos convencionales,
particularmente en los neumáticos de invierno como un neumático sin
tacos o similar, se proponen diversos procedimientos para asegurar
unas prestaciones sobre hielo o unas prestaciones sobre nieve.
Como forma de aumentar un coeficiente de
fricción en una superficie con hielo-nieve de la
carretera, es útil formar ranuras microscópicamente utilizando un
caucho alveolar que contiene fibras cortas como un caucho de la
banda de rodadura y desprender las fibras cortas expuestas en una
superficie de la banda de rodadura acompañado por el desgaste del
caucho de la banda de rodadura durante la circulación como se
describe en el documento
JP-A-4-38207.
Sin embargo, las ranuras microscópicas formadas
en la banda de rodadura son susceptibles de ser aplastadas según se
hace mayor la carga aplicada sobre el neumático, y por lo tanto no
se puede obtener un efecto suficiente de aumentar el coeficiente de
fricción sobre la superficie de hielo-nieve de la
carretera.
También, es necesario que las fibras cortas
estén incorporadas en el caucho alveolar en un estado de extensión
en una línea recta y sustancialmente paralelas a una cara desgastada
de la banda de rodadura cuando la banda de rodadura está desgastada
por la circulación para que se desprendan rápidamente las fibras
cortas expuestas en la cara desgastada del tres para formar las
ranuras microscópicamente.
Sin embargo, en la realidad y frecuentemente,
las fibras cortas están incorporadas en el caucho alveolar en un
estado rizado por medio de contracción térmica durante la
vulcanización o al empujar las fibras en una porción de la ranura
de una pieza de molde o de una pieza de entalladura de agarre para
curvar el caucho de la banda de rodadura. En este caso, incluso si
se desgasta la banda de rodadura durante la circulación, las fibras
cortas que no se extienden sustancialmente paralelas a la cara
desgastada de la banda de rodadura no pueden desprenderse
fácilmente del caucho alveolar, de forma que no se pueden formar
eficientemente las ranuras microscópicas como se concibió
originalmente.
Como otra forma de garantizar las prestaciones
sobre hielo o las prestaciones sobre nieve, es útil utilizar un
caucho alveolar que contiene células esféricas cerradas en la banda
de rodadura como se describe en el documento
JP-A-62-283001.
Es decir, se derrite el hielo o la nieve en la
superficie de hielo-nieve de la carretera mediante
calor por fricción cuando la banda de rodadura del neumático entra
en contacto con la superficie de hielo-nieve de la
carretera y esta agua forma una membrana de agua entre la banda de
rodadura y la superficie de hielo-nieve de la
carretera, y se deterioran las prestaciones sobre hielo o las
prestaciones sobre nieve por culpa de esta membrana de agua. En el
caso de que el neumático utilice el anterior caucho alveolar, se
puede eliminar la membrana de agua mediante la acción de
irregularidades en la banda de rodadura formada por las células
cerradas, y por lo tanto se intentan mejorar las prestaciones sobre
hielo o las prestaciones sobre nieve.
Sin embargo, el neumático descrito en el
documento
JP-A-62-283001 no
desarrolla el suficiente efecto de eliminación del agua porque las
irregularidades formadas en la banda de rodadura por la célula
cerrada son muy finas.
Para este fin, el solicitante ha realizado
estudios para mejorar el efecto de eliminación del agua sobre la
superficie de hielo-nieve de la carretera y ha
descubierto que el efecto de eliminación del agua sobre la
superficie de hielo-nieve de la carretera es
evidente en neumáticos provistos de una banda de rodadura que no
solo tienen las células esféricas cerradas sino también muchas
células continuas cerradas cubiertas por una capa de protección de
una resina, que ha sido propuesta por una solicitud nº JP9700873 de
una solicitud internacional bajo PCT (publicación internacional nº
9734776).
En dicho neumático, se considera que las vías de
drenaje pueden estar formadas particularmente por las células
continuas cerradas, por lo cual se mejora el efecto de eliminación
del agua.
\newpage
Sin embargo, el solicitante ha llevado a cabo
estudios adicionales para mejorar aún más el efecto de eliminación
del agua sobre la superficie de hielo-nieve de la
carretera y desveló que hay lugar para la mejora, porque huelga
decir que en el neumático están formadas suficientes vías de
drenaje, dado que la longitud de la célula continua cerrada es
menor que una separación de la disposición de la entalladura de
agarre o de la ranura dispuestas en la banda de rodadura.
Es un objetivo de la invención proporcionar una
composición de caucho que tenga una gran fuerza de rozamiento sobre
un cuerpo que tenga, por ejemplo, una cara de hielo de un
coeficiente de fricción bajo por constitución con un caucho
alveolar que tenga un estado existente racionalizado de células, y
un neumático que tenga prestaciones mejoradas de estabilidad de la
dirección como el rendimiento de frenado, el rendimiento de la
dirección y similares por aplicación de esta composición de caucho
sobre al menos una parte de caucho de la capa superior de un caucho
de la banda de rodadura que constituye una cara de contacto con el
suelo para aumentar una fuerza de sujeción sobre una superficie
helada de carretera o una superficie cubierta con nieve de
carretera, particularmente un neumático de invierno como un
neumático sin tacos o similar, al igual que un procedimiento para
producir dicho neumático.
Para conseguir el anterior objetivo, la primera
invención es una composición de caucho constituida con un caucho
alveolar, caracterizada porque el caucho alveolar tiene
células continuas, extendiéndose cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de una dirección particular y estando
selladas con una membrana de protección de resina.
También es preferible que el caucho alveolar
comprenda cordones de resina que se extiendan continuamente de
manera filiforme a lo largo de una dirección particular antes de la
vulcanización, y un agente espumante, en el que se funde el cordón
de resina durante la vulcanización para desarrollar una viscosidad
inferior que la del caucho que constituye el caucho alveolar y el
agente espumante tiene una propiedad de espumación durante la
vulcanización produciendo gases, y la célula continua se forma
sellando al menos una parte de los gases producidos del agente
espumante con la membrana de protección de resina fabricada del
cordón de resina.
La segunda invención es un neumático que
comprende un caucho en la banda de rodadura, formando al menos una
parte de caucho de la capa superior del mismo una cara de contacto
con el suelo que está fabricada de un caucho alveolar,
caracterizado porque la parte de caucho de la capa superior
tiene células toroidalmente continuas, extendiéndose cada una de
forma continua sustancialmente a lo largo de la dirección
circunferencial del neumático y están selladas con una membrana de
protección de resina.
Es preferible que el caucho alveolar comprenda
cordones de resina que se extiendan cada uno continuamente de una
forma filiforme a lo largo de la dirección circunferencial del
neumático antes de la vulcanización y un agente espumante,
fundiéndose el cordón de resina durante la vulcanización para
desarrollar una viscosidad menor que la del caucho que constituye la
parte de caucho de la capa superior y el agente espumante tiene un
propiedad de espumación durante la vulcanización produciendo gases,
y la célula continua está formada sellando al menos una parte de
los gases producidos a partir del agente espumante con la membrana
de protección de resina fabricada del cordón de resina. También, es
preferible que las células continuas estén dispuestas en múltiples
etapas en una dirección de grosor de la banda de rodadura.
Es preferible que el cordón de resina tenga un
diámetro de cordón de 10-100 \mum y/o tenga una
temperatura de fusión inferior a una temperatura máxima de
vulcanización del caucho de la banda de rodadura.
Es preferible que el caucho alveolar tenga
células largas de 0,5-5 mm de longitud, además de
las anteriores células continuas, de manera que estas células
largas están dispuestas de forma que se conectan con las células
continuas en una forma de red y/o para tener una relación existente
de todas las burbujas contenidas en su interior del
10-40% como una relación de peso y una HD (dureza)
de 38-58.
Además, el término "HD (dureza)" utilizado
en el presente documento significa una lectura directa de una
dureza durométrica según se mide a una temperatura de prueba de 20ºC
por una máquina de pruebas de dureza durométrica de tipo A definida
en JIS K6253-1993.
Es preferible que la parte de caucho de la capa
superior tenga un grosor que se corresponda con el
30-70% de un grosor del caucho de la banda de
rodadura.
La tercera invención es un procedimiento para
producir un neumático que comprende cubrir uno o múltiples cordones
de resina dispuestos en paralelo entre sí con un caucho alveolar
que contiene un agente espumante para formar un miembro similar a
una lámina que tiene una anchura dada, enrollar y laminar el
miembro similar a una lámina en una carcasa no vulcanizada o un
tambor de conformación a lo largo de una dirección circunferencial
de la carcasa no vulcanizada o del tambor de conformación para
formar una parte de caucho de la capa superior que constituye un
caucho de la banda de rodadura, y efectuar la vulcanización,
durante la cual se funde el cordón de resina para formar una
membrana de protección de resina y al menos una parte de los gases
producidos por la espumación del agente espumante contenidos en el
caucho alveolar se sella con la membrana resultante de protección
de resina para formar células toroidalmente continuas que se
extienden cada una de forma continua sustancialmente a lo largo de
una dirección circunferencial del neumático en el caucho alveolar
que constituye la parte de caucho de la capa superior.
Es preferible que el miembro similar a una
lámina se forme estirando uno o múltiples cordones de resina y
cubriendo dichos cordones de resina estirados con el caucho
alveolar por medio de un sistema de aislamiento, o intercalando uno
o múltiples cordones de resina dispuestos en paralelo entre sí
entre dos láminas de caucho alveolar, o rodeando y laminando uno o
múltiples cordones de resina con cauchos con forma de cordón que
contienen un agente espumante y cubriéndolos con caucho por medio
de un insertador.
La cuarta invención es un procedimiento para
producir un neumático que comprende enrollar y laminar un miembro
con forma de tira de anchura estrecha de al menos un cordón de
resina cubierto con un caucho alveolar que contiene un agente
espumante en una carcasa no vulcanizada o un tambor de conformación
a lo largo de una dirección circunferencial de la carcasa no
vulcanizada o del tambor de conformación para formar una parte de
caucho de la capa superior que constituye un caucho de la banda de
rodadura, y efectuar la vulcanización, durante la que se funde el
cordón de resina para formar una membrana de protección de resina y
al menos una parte de los gases producidos por la espumación del
agente espumante contenidos en el caucho alveolar se sella con la
membrana resultante de protección de resina para formar células
toroidalmente continuas, extendiéndose cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de una dirección circunferencial del
neumático en el caucho alveolar que constituye la parte de caucho
de la capa superior.
Es preferible que el miembro con forma de tira
se forme estirando uno o múltiples cordones de resina y cubriendo
dichos cordones de resina estirados con el caucho alveolar por
medio de un sistema de aislamiento, o rodeando y laminando uno o
múltiples cordones de resina con cauchos con forma de cordón que
contienen un agente espumante y cubriéndolos con caucho por medio de
un insertador.
También es preferible que al menos la parte de
caucho de la capa superior del caucho de la banda de rodadura se
forme enrollando y laminando el miembro con forma de tira de forma
que se solapen a lo ancho las porciones extremas entre sí en cada
enrollamiento mientras que se desplaza en la dirección a lo ancho
del neumático.
La quinta invención es un procedimiento para
producir un neumático que comprende enrollar y laminar una lámina
de caucho con forma de tira que contiene un agente espumante y
cordones de resina en una carcasa no vulcanizada o un tambor de
conformación disponiendo los cordones de resina a un intervalo dado
a lo largo de una dirección circunferencial de la carcasa no
vulcanizada o del tambor de conformación para formar una parte de
caucho de la capa superior que constituye un caucho de la banda de
rodadura, y efectuar la vulcanización, durante la que se funde el
cordón de resina para formar una membrana de protección de resina y
al menos una parte de los gases producidos por la espumación del
agente espumante contenidos en el caucho alveolar se sella con la
membrana resultante de protección de resina para formar células
toroidalmente continuas, extendiéndose cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de una dirección circunferencial del
neumático en el caucho alveolar que constituye la parte de caucho
de la capa superior.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
composición de caucho conforme a la primera invención.
La Fig. 2 es una vista esquemática que ilustra
un procedimiento para formar una célula continua en un caucho
alveolar que constituye una composición de caucho conforme a la
primera invención.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva de una
mitad seccional a lo ancho de un neumático conforme a la segunda
invención junto con una cara de contacto con el suelo de su porción
de banda de rodadura.
La Fig. 4 muestra una de las porciones de
superficie de los bloques en la porción de banda de rodadura del
neumático de la Fig. 3, en la que (a) es una vista seccional a lo
ancho y (b) es una vista en perspectiva.
La Fig. 5 es una vista de otra realización de la
porción de superficie de los bloques.
La Fig. 6 es una vista esquemática que ilustra
un paso de formación de un miembro de caucho similar a una lámina
en el procedimiento de producción conforme a la tercera
invención.
La Fig. 7 es una vista esquemática que ilustra
otro paso de formación del miembro de caucho similar a una
lámina.
La Fig. 8 es una vista esquemática que ilustra
un estado de enrollamiento y laminación de un miembro de caucho
similar a una lámina en un tambor de conformación en el
procedimiento de producción conforme a la tercera invención.
La Fig. 9 es una vista esquemática que ilustra
un procedimiento de formación de una parte de caucho de la capa
superior utilizando un miembro de caucho con forma de tira de
anchura estrecha.
La Fig. 10 es una vista esquemática que ilustra
un procedimiento de formación de una célula larga.
La Fig. 11 es una vista esquemática que ilustra
un paso de formación de un miembro de caucho con forma de tira de
anchura estrecha en el procedimiento de producción conforme a la
cuarta invención.
La Fig. 12 es una vista esquemática que ilustra
un procedimiento de formación de un miembro con forma de tira
utilizando un cordón de resina y un caucho con forma de cordón.
La Fig. 13 es una vista esquemática que ilustra
un procedimiento de formación de una parte de caucho de la capa
superior conforme a la quinta invención.
A continuación se describirá una realización de
la primera invención haciendo referencia a los dibujos.
La Fig. 1 muestra un ejemplo de una composición
1 de caucho conforme a la primera invención.
Una característica principal en la construcción
de la composición 1 de caucho conforme a la primera invención
estriba en la racionalización de un estado existente de burbujas en
un caucho alveolar que constituye la composición 1 de caucho,
concretamente la formación de células continuas 6 en el caucho
alveolar, extendiéndose cada una de forma continua sustancialmente
a lo largo de una dirección particular 4, una dirección
longitudinal de la composición 1 de caucho en la Fig. 1 y selladas
con una membrana 5 de protección de resina. Al adoptar esta
construcción se pueden formar vías 8 de drenaje cuando las células
continuas 6 están abiertas en la cara de contacto con el suelo de
la porción de banda de rodadura. Como resultado, cuando se mueve la
composición 1 de caucho en la dirección longitudinal 4 mientras
está en contacto con un cuerpo que tiene, por ejemplo, una cara de
hielo de un coeficiente de fricción bajo, siempre se obtiene una
gran fuerza de rozamiento por medio de una acción de eliminación del
agua de la vía 8 de drenaje.
Es preferible que el caucho alveolar que
constituye la composición 1 de caucho comprenda cordones 7 de
resina (véase la Fig. 2 (a)), extendiéndose continuamente cada uno
de forma filiforme a lo largo de la dirección particular 4 antes de
la vulcanización y un agente espumante para formar las células
continuas 6, fundiéndose el cordón de resina durante la
vulcanización para desarrollar una viscosidad menor que la de la
parte de caucho que constituye el caucho alveolar y el agente
espumante tiene una propiedad de espumación durante la
vulcanización produciendo gases, y la célula continua 6 está formada
sellando al menos una parte de los gases producidos por el agente
espumante con la membrana de protección de resina fabricada del
cordón de resina.
Las Figuras 2(a)-(d) son vistas que
ilustran un procedimiento de formación de la célula continua 6 en
el caucho alveolar.
La Fig. 2(a) muestra un estado de un
caucho alveolar cuando se inicia el calentamiento del caucho
alveolar en un molde (no mostrado). Se gasificó el agente espumante
en el caucho alveolar mediante el calentamiento para iniciar la
generación de burbujas 2'.
Entonces, según se calienta adicionalmente el
caucho alveolar hasta una temperatura superior (por ejemplo, una
temperatura máxima de vulcanización), se funde (o se ablanda) un
cordón 7 de resina y se hace menor una viscosidad del mismo que una
viscosidad de una parte 3 de caucho. Como resultado, se introducen
de manera efectiva las burbujas 2' generadas alrededor de la resina
fundida 7' dentro de la resina fundida 7', como se muestra en la
Fig. 2(b).
Después de esto, las burbujas 2' introducidas en
la resina fundida 7' se conectan entre sí en una cadena en la
resina fundida 7' y finalmente se sellan con una membrana 5 de
protección de resina fabricada de la resina fundida 7' para formar
una célula continua 6. Por otra parte, las burbujas 2' generadas
aparte de la resina fundida 7' en la parte 3' de caucho se asientan
en sus posiciones en un estado de una célula cerrada esférica
2.
Como resultado, las células cerradas esféricas 2
y las células continuas 6 reforzadas con las membranas 5 de
protección de resina pueden estar formadas en el caucho alveolar
que constituye la composición 1 de caucho de la primera invención
según se muestra en las Figuras 2(c) y 2(d).
Se describirá a continuación una realización de
la segunda invención. La Fig. 3 muestra una sección a lo ancho de
la mitad izquierda de un neumático 10 conforme a la segunda
invención.
El neumático ilustrado 10 es un neumático sin
tacos y comprende una porción 11 de banda de rodadura, un par de
porciones 12 de pared lateral, un par de porciones 13 de talón, una
carcasa 15 de una capa que se extiende toroidalmente entre un par
de núcleos 14 del talón, incorporado cada uno en la porción 13 de
talón y fijados en ambas porciones extremas alrededor del núcleo del
talón, y una banda 16 de dos capas 16a, 16b de núcleo cauchutado
dispuestas entre una porción de corona de la carcasa y la porción
11 de banda de rodadura.
También, la porción 11 de banda de rodadura está
fabricada de dos capas, es decir, una parte 17 de caucho de la capa
inferior fabricada de un caucho relativamente duro y una parte 18
de caucho de la capa superior aplicada con el mismo caucho alveolar
que la composición de caucho conforme a la primera invención.
Además, hay dispuestas múltiples ranuras de la
banda de rodadura, es decir, las ranuras de la banda de rodadura
que tienen múltiples ranuras circunferenciales 20 que se extienden
a lo largo de una dirección circunferencial 19 del neumático y
múltiples ranuras laterales 21 que se cortan entre ellas en la Fig.
3 en la porción 11 de banda de rodadura, con lo cual se divide una
porción de superficie de la banda de rodadura en una pluralidad de
partes 22 de superficie de los bloques. Además, hay dispuesta una
pluralidad de entalladuras 23 de agarre en cada una de las partes
22 de superficie de los bloques como un componente de borde para
garantizar las prestaciones en una superficie con
hielo-nieve de la carretera. Además, la expresión
"ranura de la banda de rodadura" utilizada en el presente
documento incluye todas las ranuras dispuestas en la porción 11 de
banda de rodadura. Por ejemplo, se mencionan ranuras inclinadas (no
mostradas) inclinadas con respecto a la dirección circunferencial 19
del neumático y similares además de las ranuras circunferenciales
20 y las ranuras laterales 21 mencionadas anteriormente.
Una característica principal en la construcción
del neumático 10 conforme a la segunda invención estriba en que la
parte 18 de caucho de la capa superior está fabricada con la
composición 1 de caucho mostrada en la Fig. 1, más en concreto, la
parte 18 de caucho de la capa superior tiene cada una de las células
continuas 6 extendiéndose de forma continua sustancialmente a lo
largo de la dirección circunferencial 19 del neumático y sellada
con la membrana 5 de protección de resina. Al adoptar esta
construcción, se puede mejorar la fuerza de sujeción sobre una
superficie helada de la carretera o una superficie cubierta de
nieve de la carretera para mejorar las prestaciones de estabilidad
de la dirección como el rendimiento de frenado, el rendimiento de
viraje y similares.
Las Figuras 4(a), (b) muestran una de las
partes 22 de superficie de los bloques que constituyen la porción
de banda de rodadura desgastada por la circulación, en la que (a)
es una vista seccional a lo ancho y (b) es una vista en
perspectiva. Además, el neumático 10 tiene una forma toroidal, de
forma que las células continuas 6 se extienden toroidalmente de
forma sustancial a lo largo de la dirección circunferencial 19 del
neumático.
Como se puede ver en estas figuras, las vías 24
de drenaje que se extienden en la dirección circunferencial 19 del
neumático están formadas siempre en la cara de contacto con el
suelo de la porción de banda de rodadura en el neumático 10 al
abrir las células continuas 6, sellada cada una con la membrana 5 de
protección de resina por medio del desgaste de la banda de
rodadura. Además, estas vías 24 de drenaje se comunican con las
múltiples ranuras laterales 21 que definen la parte de la
superficie de los bloques y también se comunican con los múltiples
entalladuras 23 de agarre dispuestas en la misma parte de la
superficie de los bloques, de forma que se puede obtener un buen
efecto de eliminación del agua.
Es preferible que el caucho alveolar comprenda
cordones 7 de resina que se extienden continuamente de forma
filiforme a lo largo de la dirección circunferencial 19 del
neumático antes de la vulcanización y un agente espumante para
formar las células continuas 6, en las que el cordón 7 de resina
está fundido durante la vulcanización para desarrollar una
viscosidad menor que la de la parte 3' de caucho que constituye el
caucho alveolar y el agente espumante tiene una propiedad de
espumación durante la vulcanización para producir gases, y la
célula continua 6 está formada sellando al menos una parte de los
gases producidos por el agente espumante con la membrana 5 de
protección de resina fabricada de cordón 7 de resina (véase la Fig.
2).
También es preferible que los cordones 7 de
resina estén dispuestos en una densidad de aproximadamente un
cordón/1 mm para el propósito de eliminar agua en la dirección
circunferencial 19 del neumático. Además, es preferible que un
diámetro de cordón del cordón de resina sea de
10-100 \mum en vista del afianzamiento del área
real de contacto.
Además, es preferible que las células continuas
6 estén dispuestas de forma regular o aleatoria en múltiples etapas
no solo en la dirección a lo ancho del neumático sino también en la
dirección del grosor de la banda de rodadura como se muestra en las
Figuras 4(a) y (b). Al disponer las células continuas 6 como
se ha mencionado anteriormente, las vías 24 de drenaje pueden
existir siempre en la cara de contacto con el suelo de la porción
de banda de rodadura en el desgaste.
Es preferible que la parte 18 de caucho de la
capa superior tenga células largas 26 de 0,5-5 mm
de longitud además de las células continuas 6, de manera que estas
células largas 26 están dispuestas de forma que se conectan con las
células continuas 6 en una forma de red como se muestra en la Fig. 5
en vista de la reducción del tiempo requerido en el drenaje o el
aumento de la eficacia del drenaje.
Además, como una forma para formar las células
largas 26 en la parte 18 de caucho de la capa superior, es de
preferencia utilizar un procedimiento en el que las piezas largas
37 de resina estén amasadas con una composición incurada 38 de
caucho en un extrusor 39 y se extrude un material amasado por medio
de un troquel 40 del extrusor en una forma dada como se muestra en
la Fig. 10, y luego se utiliza el miembro 41 resultante de caucho
con forma de lámina como un material de inicio para la parte 18 de
caucho de la capa superior y alveolado a partir de entonces por
medio de la vulcanización.
Se requiere que el cordón de resina tenga una
temperatura de fusión inferior a una temperatura máxima de
vulcanización del propio caucho de la banda de rodadura porque
forma la membrana 5 de protección de resina que sella la célula
continua 6 en su interior en un producto de neumático. Se hace que
la temperatura de fusión sea preferentemente 10ºC o más,
particularmente 30ºC o más que la temperatura máxima de
vulcanización.
Es decir, cuando la diferencia entre la
temperatura de fusión del cordón 7 de resina y la temperatura
máxima de vulcanización sea demasiada pequeña, la fusión del cordón
7 de resina comienza en una última etapa de la vulcanización y la
parte de caucho ya toma una cantidad mayor de gases en su interior
para promover la reacción de curado y, por consiguiente, una
cantidad de gas capturada en el cordón fundido de resina se vuelve
pequeña y la formación de la célula continua 6 es difícil, mientras
que cuando la diferencia entre la temperatura de fusión del cordón
7 de resina y la temperatura máxima de vulcanización es demasiado
grande (concretamente la temperatura de fusión del cordón de resina
es baja), se funden los cordones 7 de resina mediante calor en el
amasado del caucho y se provoca la unión por fusión entre los
cordones fundidos 7' de resina en esta etapa de amasado y es
difícil extender las células continuas 6 a lo largo de la dirección
circunferencial 19 del neumático.
La expresión "temperatura máxima de
vulcanización del propio caucho de la banda de rodadura"
utilizada en el presente documento significa una temperatura máxima
de la porción de banda de rodadura durante la vulcanización dentro
de un molde durante un periodo que llega hasta la refrigeración del
neumático fuera del molde.
También, es preferible que la parte 18 de caucho
de la capa superior tenga un grosor correspondiente al
30-70%, más preferentemente al
40-55% de un grosor del caucho de la banda de
rodadura. Cuando el grosor de la parte 18 de caucho de la capa
superior es menor del 30% del grosor del caucho de la banda de
rodadura, el caucho alveolar que constituye la parte 18 de caucho de
la capa superior se vuelve inexistente en la última etapa de uso
del neumático y es difícil garantizar las prestaciones estables
sobre una carretera con hielo-nieve en la vida útil
del neumático, mientras que cuando supera el 70%, la porción de
banda de rodadura es propensa a carecer de rigidez y hay temor de
que la estabilidad de la dirección en una circulación habitual
(circulación en una superficie seca de carretera) no pueda
garantizarse suficientemente.
Además, es preferible que el caucho alveolar que
constituye la parte 18 de caucho de la capa superior contenga una
relación existente de todas las burbujas contenidas en su interior
en el intervalo del 10-40% como una relación de peso
y su HD sea de 38-58. Cuando la relación existente
de todas las burbujas contenidas en el interior del caucho alveolar
es menor del 10% como una relación de peso, la eficacia del drenaje
disminuye, mientras que cuando supera el 40%, se deterioran la
resistencia al desgaste y las prestaciones sobre una carretera
normal. También, cuando la HD del caucho alveolar es menor de 38, se
deterioran la resistencia y las prestaciones sobre una carretera
normal, mientras que cuando excede de 58, el neumático apenas sigue
las irregularidades microscópicas en una carretera helada.
Además, es preferible que la célula continua 6
tenga un diámetro seccional de 10-200 \mum.
Cuando el diámetro es menor de 10 \mum, la eficacia del drenaje es
insuficiente, mientras que cuando excede de 200 \mum, el área
real de contacto disminuye y por lo tanto disminuye el coeficiente
de fricción sobre hielo.
A continuación se describirá el procedimiento de
producción del neumático conforme a las invenciones tercera a
quinta.
En primer lugar, se explica el procedimiento de
formación de la parte 18 de caucho de la capa superior conforme a
la tercera invención. En la tercera invención, se dispone uno o
múltiples cordones de resina en paralelo y se cubren con caucho
alveolar que contiene un agente espumante para formar un miembro
similar a una lámina que tiene una anchura dada. La expresión
"anchura dada" utilizada en el presente documento significa la
misma anchura que la de un caucho de la banda de rodadura.
La Fig. 6(a) muestra un ejemplo de un
procedimiento de formación de un miembro 30 similar a una
lámina.
Esta figura muestra un caso en el que se estiran
uno o múltiples cordones 7 de resina de una o varias bobinas 31
respectivas y se disponen los cordones 7 de resina estirados en
paralelo y se cubren con cauchos alveolares 33a, 33b extrudidos por
medio de dos extrusores 32a, 32b de caucho por medio de un sistema
de aislamiento, que se pasa luego a través de un insertador 34 para
unir integralmente los cordones 7 de resina y los cauchos alveolares
33a, 33b entre sí para formar de ese modo un miembro 30 similar a
una lámina. También, se puede formar el miembro 30 similar a una
lámina cubriendo los cordones 7 de resina por medio de un único
extrusor de caucho. El procedimiento de formación del miembro 30
similar a una lámina no está limitado a lo anterior y se pueden
adoptar diversos procedimientos de formación.
Por ejemplo, cuando el cordón de resina está
compuesto de un material frágil o similar, como se muestra en la
Fig. 7, es preferible que el miembro 30 similar a una lámina esté
formado colocando los cordones 7A, 7B, 7C... de resina, que tienen
una longitud idéntica a una longitud periférica de una carcasa no
vulcanizada extrudida por medio de una máquina 42 de extrusión, en
una lámina 33b de caucho alveolar lado a lado y colocando otra
lámina 33a de caucho alveolar sobre la misma para intercalar los
cordones 7A, 7B, 7C... de resina entre las láminas 33a, 33b de
caucho alveolar.
Entonces, se enrolla y se lamina el miembro 30
similar a una lámina en una carcasa no vulcanizada o en un tambor
de conformación, que está enrollado y laminado previamente con una
lámina de caucho que constituye una parte 17 de caucho de la capa
inferior, un tambor 35 de conformación en la Fig. 8 de forma que se
extienden los cordones 7 de resina incorporados en el miembro 30
similar a una lámina a lo largo de una dirección circunferencial
del tambor 35 de conformación para formar de ese modo la parte 18
de caucho de la capa superior.
A continuación se describirá el procedimiento de
formación de la parte 18 de caucho de la capa superior en el
procedimiento de producción de la cuarta invención. En la cuarta
invención, la parte 18 de caucho de la capa superior está formada
al utilizar un miembro con forma de tira de anchura estrecha
obtenido al cubrir al menos un cordón de resina con un caucho
alveolar que contiene un agente espumante.
La Fig. 11 es una vista que ilustra un ejemplo
del procedimiento de la formación de un miembro 43 con forma de
tira.
En esta figura, se cubre un cordón 7 de resina
con un caucho alveolar extrudido de un extrusor 32 de caucho por
medio de un sistema de aislamiento y pasado a través de un
insertador 34 para cubrir el cordón 7 de resina con el caucho
alveolar para formar de ese modo un miembro 43 con forma de
tira.
También se puede formar el miembro 43 con forma
de tira laminando múltiples cauchos 44 con forma de cordón que
contienen un agente espumante alrededor de un cordón 7 de resina y
pasando a través el insertador para cubrir el cordón 7 de resina
con el caucho como se muestra en la Fig. 12(a), o laminando
múltiples cauchos 44 con forma de cordón que contienen un agente
espumante alrededor de cada uno de los múltiples cordones 7 de
resina y pasando a través el insertador para cubrir los cordones 7
de resina con caucho como se muestra en la Fig. 12(b).
Entonces, se enrolla y se lamina el miembro 43
con forma de tira en una carcasa no vulcanizada o en un tambor de
conformación, que está previamente enrollado y laminado con una
lámina de caucho que constituye una parte 17 de caucho de la capa
inferior, de forma que se extienden los cordones 7 de resina
incorporados en el miembro 43 con forma de tira a lo largo de una
dirección circunferencial del tambor de conformación para formar de
ese modo la parte 18 de caucho de la capa superior.
En la cuarta invención, según se muestra en la
Fig. 9, se puede formar al menos la parte 18 de caucho de la capa
superior del caucho de la banda de rodadura enrollando y laminando
el miembro 43 con forma de tira de manera que se solapen las
porciones extremas a lo ancho entre sí en cada enrollamiento
mientras que se desplaza en la dirección 36 a lo ancho del
neumático. Conforme a este procedimiento de formación, se pueden
disponer las células continuas 6 de manera efectiva no solo en la
dirección a lo ancho de la banda de rodadura sino también en la
dirección del grosor de la banda de rodadura, de forma que, según
se desgaste el neumático, puedan existir siempre las vías 24 de
drenaje formadas al abrirse las células continuas 6 en la cara de
contacto con el suelo de la porción 11 de banda de rodadura y por
lo tanto se puede suprimir la reducción de las prestaciones sobre
hielo-nieve durante el desgaste.
También se puede obtener dicho efecto incluso
utilizando el miembro similar a una lámina conforme a la tercera
invención en vez del miembro con forma de tira.
A continuación se describirá el procedimiento de
formación de la parte 18 de caucho de la capa superior conforme a
la quinta invención.
Como se muestra en la Fig. 13(a), se
enrolla un caucho 44 con forma de cordón en la parte 17 de caucho
de la capa inferior mientras que se desplaza en la dirección 36 a
lo ancho del neumático para formar una única capa 45 de caucho.
Entonces, se enrollan múltiples cordones 7 de resina y el caucho 44
con forma de cordón en la única capa 45 de caucho de forma que se
disponen los cordones 7 de resina a intervalos dados para formar
una capa 46 de cordones de caucho. La única capa 45 de caucho y la
capa 46 de cordones de caucho están laminadas sucesivamente para
obtener un grosor dado para formar de ese modo la parte 18 de
caucho de la capa superior. Además, esta figura muestra un caso en
el que la única capa 45 de caucho está formada con los múltiples
cauchos 44 con forma de cordones, pero la única capa 45 de caucho
puede estar constituida por una única lámina de caucho de anchura
amplia como se muestra en la Fig. 13(b).
Cuando se utiliza la parte 18 de caucho de la
capa superior formada conforme a una cualquiera de las invenciones
tercera a quinta para formar una cubierta no vulcanizada y luego se
somete a una vulcanización, se funden los cordones 7 de resina en
el caucho alveolar que constituye la parte de caucho de la capa
superior de la banda de rodadura del neumático para formar la
membrana 5 de protección de resina y, al mismo tiempo, se sella al
menos una parte de los gases producidos por la espumación del
agente espumante contenido en el caucho alveolar con la membrana 5
de protección de resina, con lo que se pueden formar las células
continuas 6, extendiéndose cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de la dirección circunferencial 19 del
neumático.
Aunque lo anterior se describe simplemente con
respecto a la realización de la invención, se pueden llevar a cabo
diversas modificaciones dentro del ámbito de la invención.
Entonces, se prepara el neumático sin tacos
conforme a la segunda invención mediante el procedimiento conforme
a la tercera invención al aplicar la composición de caucho conforme
a la primera invención a la parte de caucho de la capa superior y
se evalúan las prestaciones de los mismos a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
Los neumáticos de los Ejemplos
1-9 son neumáticos radiales sin tacos que tienen
cada uno una mitad seccional en una dirección a lo ancho del
neumático mostrado en la Fig. 3 y un tamaño de 205/65R15, en los
que las células continuas están dispuestas en una parte de caucho
de la capa superior en 5 etapas y 30 filas con un intervalo de 1 mm
y el grosor de la parte de caucho de la capa superior es el 45% de
un grosor de un caucho de la banda de rodadura y en la Tabla 1 se
muestra una relación existente de todas las burbujas contenidas en
un interior de un caucho alveolar que constituye la parte de caucho
de la capa superior como una relación de peso y una HD del caucho
alveolar. Además, la parte de caucho de la capa superior se forma
enrollando y laminando un miembro con forma de tira de anchura
estrecha que tiene un grosor de 0,5 mm y una anchura de 10 mm de
forma que se solapan las porciones extremas a lo ancho entre sí en
cada enrollamiento mientras se desplaza en la dirección a lo ancho
del neumático según se muestra en la Fig. 9. También, los cordones
de resina están dispuestos en el miembro con forma de tira con una
densidad de 1,5 cordones/1 mm. El cordón de resina incorporado en
el miembro con forma de tira antes de la vulcanización tiene un
diámetro de cordón de 30 \mum y una temperatura de fusión de
140ºC, que es aproximadamente 30ºC menor que una temperatura máxima
de vulcanización del propio caucho de la banda de rodadura.
Además, la otra construcción del neumático es
sustancialmente la misma que en el neumático radial normal para un
automóvil de pasajeros.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
convencional
El neumático del Ejemplo convencional es el
mismo que el neumático del Ejemplo 1 excepto que el caucho alveolar
que constituye la parte de caucho de la capa superior tiene una
relación de expansión del 26% como una relación de peso del caucho,
una HD de 48 y un grosor que se corresponde al 45% de una totalidad
de una banda de rodadura y las células continuas no están
formadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Cada uno de los anteriores neumáticos está
montado en una llanta de 6.5J x 15 para formar un conjunto de
neumático-llanta, que está montado en un automóvil
de pasajeros. Se circula con dicho automóvil de pasajeros en
diversas superficies de carretera (una superficie seca de
carretera, una superficie mojada de carretera, una superficie
helada de carretera, una superficie cubierta de nieve de carretera)
para evaluar las prestaciones de frenado en la superficie helada de
carretera y en la superficie cubierta de nieve de carretera, y las
prestaciones de estabilidad de la dirección en la superficie seca
de carretera y en la superficie mojada de carretera. En este caso,
la presión interna del neumático es de 190 kPa en los neumáticos
delanteros y traseros, y la carga se corresponde a dos
pasajeros.
Se evalúa el rendimiento de frenado midiendo una
distancia de parada cuando se aplica un frenado rápido (frenado
completo) desde una velocidad de 20 km/h en la superficie helada de
carretera o 40 km/h en la superficie cubierta de nieve de carretera
en un estado desactivado del ABS (sistema de antibloqueo de
frenos).
Se evalúa el rendimiento de estabilidad de la
dirección midiendo un tiempo medio de cada recorrido cuando se hace
circular el neumático en un recorrido del circuito 10 veces.
Estos resultados de la evaluación también se
muestran en la Tabla 1. Además, los valores numéricos en la Tabla 1
están representados por un índice en base a que el ejemplo
convencional es 100, en el cual, cuanto mayor sea el valor
numérico, mejor es el rendimiento.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\vskip1.000000\baselineskip
Como puede verse en los resultados de la
evaluación de la Tabla 1, los neumáticos de los ejemplos tienen un
nivel idéntico en el rendimiento de estabilidad de la dirección en
las superficies secas y mojadas de carretera pero son
considerablemente excelentes en las prestaciones de frenado en las
superficies heladas y cubiertas de nieve de carretera en comparación
con el neumático convencional.
Conforme a la invención, se puede proporcionar
una composición de caucho que proporciona una gran fuerza de
rozamiento incluso sobre un cuerpo que tiene, por ejemplo, una cara
helada de un bajo coeficiente de fricción al constituir con un
caucho alveolar que tiene un estado racionalizado de espumación, y
un neumático, en particular un neumático de invierno como un
neumático sin tacos, que tiene unas prestaciones mejoradas de
estabilidad de la dirección como el rendimiento de frenado, el
rendimiento de viraje y similares al aplicar esta composición de
caucho sobre una parte de caucho de la capa superior de un caucho
de la banda de rodadura que constituye al menos una cara de contacto
con el suelo para mejorar una fuerza de sujeción en una superficie
helada de carretera o una superficie cubierta de nieve de
carretera, al igual que un procedimiento para producir dicho
neumático.
Claims (17)
1. Una composición de caucho constituida con un
caucho alveolar, caracterizada porque el caucho alveolar
tiene células continuas, extendiéndose cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de una dirección particular y estando
selladas con una membrana de protección de resina.
2. Una composición de caucho conforme a la
reivindicación 1, en la que el caucho alveolar comprende cordones
de resina que se extienden continuamente de forma filiforme a lo
largo de una dirección particular antes de la vulcanización y un
agente espumante, en la que el cordón de resina está fundido
durante la vulcanización para desarrollar una viscosidad menor que
la del caucho que constituye el caucho alveolar y el agente
espumante tiene una propiedad de espumación durante la
vulcanización para producir gases, y la célula continua está formada
al sellar al menos una parte de los gases producidos a partir del
agente espumante con la membrana de protección de resina compuesta
del cordón de resina.
3. Un neumático que comprende un caucho en la
banda de rodadura, formando al menos una parte de caucho de la capa
superior del mismo una cara de contacto con el suelo que está
fabricada de un caucho alveolar, caracterizado porque la
parte de caucho de la capa superior tiene células toroidalmente
continuas que se extienden cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de una dirección circunferencial del
neumático y que están selladas con una membrana de protección de
resina.
4. Un neumático conforme a la reivindicación 3,
en el que las células continuas están dispuestas en múltiples
etapas en una dirección del grosor de una banda de rodadura.
5. Un neumático conforme a la reivindicación 3 o
4, en el que el caucho alveolar comprende cordones de resina que se
extienden cada uno continuamente de forma filiforme a lo largo de
la dirección circunferencial del neumático antes de la
vulcanización, y un agente espumante, en el que el cordón de resina
está fundido durante la vulcanización para desarrollar una
viscosidad menor que la del caucho que constituye la parte de
caucho de la capa superior, y el agente espumante tiene una
propiedad de espumación durante la vulcanización para producir
gases, y la célula continua está formada al sellar al menos una
parte de los gases producidos a partir del agente espumante con la
membrana de protección de resina fabricada de cordón de resina.
6. Un neumático conforme a la reivindicación 5,
en el que el cordón de resina tiene un diámetro de cordón de
10-100 \mum.
7. Un neumático conforme a la reivindicación 5 o
6, en el que el cordón de resina tiene una temperatura de fusión
menor que una temperatura máxima de vulcanización del caucho de la
banda de rodadura.
8. Un neumático conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 7, en el que el caucho alveolar tiene células
largas de 0,5-5 mm de longitud además de las
células continuas, en las que están dispuestas estas células largas
de forma que se conectan con las células continuas en una forma de
red.
9. Un neumático conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 8, en el que el caucho alveolar tiene una
relación existente de todas las burbujas contenidas en su interior
del 10-40% como una relación de peso y una HD
(dureza) de 38-58.
10. Un neumático conforme a una cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 9, en el que la parte de caucho de la capa
superior tiene un grosor correspondiente al 30-70%
de un grosor del caucho de la banda de rodadura.
11. Un procedimiento de producción de un
neumático que comprende cubrir uno o múltiples cordones de resina
dispuestos en paralelo entre si con un caucho alveolar que contiene
un agente espumante para formar un miembro similar a una lámina que
tiene una anchura dada, enrollar y laminar el miembro similar a una
lámina en una carcasa no vulcanizada o en un tambor de conformación
a lo largo de una dirección circunferencial de la carcasa no
vulcanizada o del tambor de conformación para formar una parte de
caucho de la capa superior que constituye un caucho de la banda de
rodadura, y efectuar la vulcanización, durante la que se funde el
cordón de resina para formar una membrana de protección de resina y
se sella al menos una parte de los gases producidos por la
espumación del agente espumante contenidos en el caucho alveolar
con la membrana resultante de protección de resina para formar
células toroidalmente continuas, extendiéndose cada una de forma
continua sustancialmente a lo largo de una dirección
circunferencial del neumático en el caucho alveolar que constituye
la parte de caucho de la capa superior.
12. Un procedimiento de producción de un
neumático que comprende enrollar y laminar un miembro con forma de
tira de anchura estrecha de al menos un cordón de resina cubierto
con un caucho alveolar que contiene un agente espumante en una
carcasa no vulcanizada o en un tambor de conformación a lo largo de
una dirección circunferencial de la carcasa no vulcanizada o del
tambor de conformación para formar una parte de caucho de la capa
superior que constituye un caucho de la banda de rodadura, y
efectuar la vulcanización, durante la que se funde el cordón de
resina para formar una membrana de protección de resina y se sella
al menos una parte de los gases producidos por la espumación del
agente espumante contenido en el caucho alveolar con la membrana
resultante de protección de resina para formar células
toroidalmente continuas, extendiéndose cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de una dirección circunferencial del
neumático en el caucho alveolar que constituye la parte de caucho de
la capa superior.
13. Un procedimiento de producción de un
neumático conforme a la reivindicación 11 o 12, en el que el
miembro similar a una lámina y el miembro con forma de tira se
forman estirando uno o múltiples cordones de resina y cubriendo
dichos cordones estirados de resina con el caucho alveolar por
medio de un sistema de aislamiento.
14. Un procedimiento de producción de un
neumático conforme a la reivindicación 11 o 12, en el que el
miembro similar a una lámina y el miembro con forma de tira se
forman rodeando y laminando uno o múltiples cordones de resina con
cauchos con forma de cordones que contienen un agente espumante y
cubriéndolos con caucho por medio de un insertador.
15. Un procedimiento de producción de un
neumático conforme a la reivindicación 11, en el que el miembro
similar a una lámina y el miembro con forma de tira se forman
intercalando uno o múltiples cordones de resina dispuestos en
paralelo entre sí entre dos láminas de caucho alveolar.
16. Un procedimiento de producción de un
neumático conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 12 a
14, en el que se forma al menos una parte de caucho de la capa
superior del caucho de la banda de rodadura enrollando y laminando
el miembro con forma de tira de manera que se solapen las porciones
extremas a lo ancho entre sí en cada enrollamiento mientras que se
desplaza en una dirección a lo ancho del neumático.
17. Un procedimiento de producción de un
neumático que comprende enrollar y laminar una lámina de caucho con
forma de tira que contiene un agente espumante y cordones de resina
en una carcasa no vulcanizada o en un tambor de conformación
disponiendo los cordones de resina a un intervalo dado a lo largo
de una dirección circunferencial de la carcasa no vulcanizada o del
tambor de conformación para formar una parte de caucho de la capa
superior que constituye un caucho de la banda de rodadura, y
efectuar la vulcanización, durante la que se funde el cordón de
resina para formar una membrana de protección de resina y se sella
al menos una parte de los gases producidos por la espumación del
agente espumante contenidos en el caucho alveolar con la membrana
resultante de protección de resina para formar células
toroidalmente continuas, extendiéndose cada una de forma continua
sustancialmente a lo largo de una dirección circunferencial del
neumático en el caucho alveolar que constituye la parte de caucho de
la capa superior.
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