WO2017157498A1 - Verstärkungslage für einen fahrzeugluftreifen, vorzugweise für eine gürtelbandagenlage eines fahrzeugluftreifens - Google Patents

Verstärkungslage für einen fahrzeugluftreifen, vorzugweise für eine gürtelbandagenlage eines fahrzeugluftreifens Download PDF

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    • D10B2331/02—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides

Definitions

  • the invention relates to a reinforcing ply for a pneumatic vehicle tire, preferably for a belt bandage ply of a pneumatic vehicle tire, wherein the reinforcing ply comprises reinforcements with at least one multifilament yarn and wherein said at least one multifilament yarn consists of polyamide which is largely based on renewable raw materials.
  • Such a reinforcing layer is known from DE 10 2010 017 786 AI. to
  • Polyamide 10.10 represents a polycondensation product of 1,10-cecethylenediamine and 1,10-decanedioic acid, both monomers being obtained from castor oil. Thus, polyamide 10.10 is based 100% on natural, renewable resources and not on petroleum.
  • Reinforcement layers for pneumatic vehicle tires and their strength members are known to those skilled in construction and material in various designs.
  • yarns or cords are used in the bead area, as carcass material, for belt layers and as a belt bandage.
  • the yarns or cords are embedded in a rubber compound during the manufacture of the tires to be rubberized
  • Reinforcements can be used in the tire.
  • the belt bandage is used in pneumatic vehicle tires, especially when
  • Bead region extends and there is usually anchored by wrapping tensile bead cores, having a radially outer, tread grooves having rubber tread and a belt between the rubber tread and the carcass, arranged between the belt and tread.
  • the belt bandage can be formed in one or more layers, covers at least the belt edges and contains parallel and substantially in
  • Circumferentially extending reinforcements in the form of cords which in a
  • Rubber compound are embedded.
  • the belt bandage is embedded in an unvulcanized rubber compound in the form of layers during tire production
  • Reinforcements applied which are wound or spooled on the belt.
  • the reinforcements are embedded in rubber for such layers by a calender in the longitudinal direction a calender of substantially parallel filiform reinforcing materials, which are usually pretreated with a thermal impregnation and / or for better adhesion to the embedding rubber in the known manner or pass through an extruder to coat with the rubber compound.
  • the tire usually extends in the shoulder area by the survey by up to 2% and in the center region by up to 4% compared to the unvulcanized blank when the blank is wound on a flat drum.
  • the strength element which is used in the belt bandage
  • polyamide 10.10 is resource-saving, because it can be obtained from 100% natural renewable raw materials, the properties of a reinforcing material are not
  • Polyamide 10.10 in the belt bandage position of a pneumatic vehicle tire could be improved.
  • Two properties of the reinforcement are hereby particularly desirable: on the one hand, the polyamide material should be sufficiently stretchable that an advantageously high shrinkage is obtainable, on the other hand, the module should be in an advantageously high range.
  • Polyamide 10.10 which has long and soft chains in the acid and diamine content, is comparatively well stretchable and therefore has a desired high shrinkage, but a comparatively disadvantageously low modulus.
  • Polyamide 6.6 has in the acid and diamine average chain lengths, is also still stretchable well and therefore has a still suitable shrinkage and a suitable module, but is not umwind- and resource-friendly to produce.
  • Polyamide 4.4 is relatively poor drawable due to its small chain lengths in the acid and diamine, therefore, has a rather disadvantageous low shrinkage, but an advantageous high modulus.
  • the invention is based on the object, a reinforcing layer with reinforcements for a pneumatic vehicle tire, preferably for a belt bandage position of a
  • the multifilament yarn consists of polyamide 4.10.
  • a multi-filament yarn consisting of polyamide 4.10 is created, which is partially biobased.
  • One monomer of the two monomers of polyamide 4.10 is largely based on renewable raw materials and not on crude oil, making it environmentally friendly and resource-friendly.
  • Polyamides are polycondensation products of dicarboxylic acids and diamines.
  • An economically important dicarboxylic acid is sebacic acid, which is produced, for example, from castor oil obtained from the seeds of the Rizinzussstaude.
  • the "10s" component of polyamide 4.10 is based on sabacic acid.
  • the eco-friendly character is further emphasized by the fact that the caster grows under conditions in which it does not compete with other crops.
  • polyamide 4.10 fibers have a constant quality compared to natural fibers and can be produced as continuous fibers. Thus, a consistent product quality can be ensured and the processing reliability is given.
  • Polyamide 4.10 is characterized by a polymer structure which is well stretchable and has a suitably high shrinkage with a suitable module. Compared to the other polyamides polyamide 4.10 thus represents a good compromise between shrink and modulus, which is particularly suitable for use as a strength carrier in a belt bandage position.
  • polyamide 4.10 is characterized by a low water absorption capacity, whereby the good properties, such as the breaking strength, even when exposed to moisture.
  • polyamide 4.10 has a great similarity to polyamide 6.6, which is frequently used in reinforcing layers. In this way, an easy replacement of polyamide 6.6 (PA 6.6) by polyamide 4.10 (PA 4.10) while maintaining, for example, the adhesive system used is possible.
  • the values are measured on an untwisted yarn.
  • the shrinkage is determined according to ASTM D885 and ASTM D4974.
  • the force-strain data are determined according to ASTM D855M.
  • the strength member is a cord twisted from at least two twisted multifilament yarns.
  • Multifilamentgarnes or the Cordes is achieved an improved fatigue strength of the strength member compared to untwisted reinforcements. It is expedient if the multifilament yarn has a fineness of 100 to 5000 dtex and a twist of 100 to 600 t / m. Such multifilament yarns are easy to produce and are suitable for use as a strength carrier in
  • the cord consists of 2 or 3 endverglassten Multifilamentgamen.
  • all multifilament yarns of the cord are made of polyamide 4.10.
  • a multifilament yarn of the cord does not consist of polyamide 4.10.
  • at least one multifilament yarn of the cord does not consist of polyamide 4.10. It is then a so-called hybrid cord. This is then based at least partially on renewable raw materials, is designed to save resources and offers the further advantage of the possibility of defined setting of the cord by a targeted selection of materials not existing polyamide 4.10 Games.
  • the invention also relates to a pneumatic vehicle tire having a reinforcing ply according to a reinforcing ply configured above.
  • Reinforcement layer is a belt bandage layer or a bead reinforcement such as a chipper or a pinball machine.
  • Pneumatic vehicle tires are mass-produced products where the partial replacement of petroleum-based materials with non-petroleum materials leads to a particularly significant resource conservation effect. It has also been shown that
  • a car tire may have a belt bandage layer of cords of the following construction:
  • Variant A construction / material: 1400x1 / polyamide 4.10
  • Variant B construction / material: 940x2 / polyamide 4.10
  • the yarn twist is equal to the cord rotation, only in the opposite direction.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstärkungslage für einen Fahrzeugluftreifen, vorzugsweise für eine Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens, wobei die Verstärkungslage Festigkeitsträger mit wenigstens einem Multifilamentgarn aufweist und wobei dieses wenigstens ein Multifilamentgarn aus Polyamid besteht, welches zum Großteil auf nachwachsenden Rohstoffen basiert. Für die Schonung von Umwelt und Ressourcen bei verbesserter Produktqualität besteht das Multifilamentgarn aus Polyamid 4.10.

Description

Beschreibung
Verstärkungslage für einen Fahrzeugluftreifen, vorzugweise für eine
Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens Die Erfindung betrifft eine Verstärkungslage für einen Fahrzeugluftreifen, vorzugsweise für eine Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens, wobei die Verstärkungslage Festigkeitsträger mit wenigstens einem Multifilamentgarn aufweist und wobei dieses wenigstens ein Multifilamentgarn aus Polyamid besteht, welches zum Großteil auf nachwachsenden Rohstoffen basiert.
Eine derartige Verstärkungslage ist aus der DE 10 2010 017 786 AI bekannt. Zur
Schonung von Umwelt und Ressourcen bei guter Produktqualität wird ein Festigkeitsträger in der Verstärkungslage eingesetzt, welcher Polyamid 10.10 enthält. Polyamid 10.10 stellt ein Polykondensationsprodukt aus 1,10-Cecamenthylendiamin und 1,10-Decandisäure dar, wobei beide Monomere aus Rizinusöl gewonnen werden. Damit basiert Polyamid 10.10 zu 100% auf natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen und nicht auf Erdöl.
Verstärkungslagen für Fahrzeugluftreifen und deren Festigkeitsträger sind dem Fachmann in Aufbau und Material in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt.
Bei Fahrzeugluftreifen werden Garne oder Corde im Wulstbereich, als Karkassmaterial, für Gürtellagen und als Gürtelbandage eingesetzt. Die Garne oder Corde werden während der Herstellung der Reifen in eine Kautschukmischung eingebettet, um als gummierte
Festigkeitsträgerlage im Reifen eingesetzt werden zu können.
Die Gürtelbandage dient bei Fahrzeugluftreifen, insbesondere beim
Hochgeschwindigkeitseinsatz, dazu, eine Erhebung des Reifens durch die im Fahrbetrieb auftretenden Fliehkräfte zu verhindern. Sie ist bei einem Fahrzeugluftreifen, welcher im Allgemeinen eine luftundurchlässige Innenschicht, eine Festigkeitsträger enthaltende Radialkarkasse, die vom Zenitbereich des Reifens über die Seitenwände bis in den
Wulstbereich reicht und dort meist durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einen radial außen befindlichen, Profilrillen aufweisenden Gummilaufstreifen und einen Gürtel zwischen dem Gummilaufstreifen und der Karkasse aufweist, zwischen Gürtel und Laufstreifen angeordnet. Die Gürtelbandage kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein, deckt zumindest die Gürtelränder ab und enthält parallel und im Wesentlichen in
Umfangsrichtung verlaufende Festigkeitsträger in Form von Corden, die in eine
Kautschukmischung eingebettet sind. Die Gürtelbandage wird bei der Reifenherstellung in Form von Lagen mit in eine unvulkanisierte Kautschukmischung eingebetteten
Festigkeitsträgern aufgebracht, die auf den Gürtel gewickelt oder gespult werden. Die Festigkeitsträger werden für solche Lagen in Kautschuk eingebettet, indem eine Schar von im Wesentlichen parallel liegenden fadenförmigen Festigkeitsträgern, die in der Regel thermisch und/oder zur besseren Haftung am einbettenden Gummi in dem Fachmann bekannter Art mit einer Imprägnierung vorbehandelt sind, in Längsrichtung einen Kalander oder einen Extruder zur Ummantelung mit der Kautschukmischung durchlaufen. Bei der Bombage mit bisher im Einsatz befindlichen Reifenaufbauvorrichtungen und der
Vulkanisation des Reifens dehnt sich der Reifen in der Regel im Schulterbereich durch die Erhebung um bis zu 2 % und im Mittenbereich um bis zu 4 % im Vergleich zum unvulkanisierten Rohling, wenn der Rohling auf einer flachen Trommel gewickelt wird. Somit soll der Festigkeitsträger, welcher in der Gürtelbandage eingesetzt ist,
vorteilhafterweise diese Erhebung erlauben, aber ebenfalls während der Vulkanisation des Reifens ein geeignetes Schrumpfverhalten aufweisen, um zumindest die Gürtelränder niederzudrücken.
Bisher werden als Materialien für Festigkeitsträger in Verstärkungslagen, insbesondere in Gürtelbandagen von Fahrzeugluftreifen, einerseits primär (unmittelbar) auf fossilen Rohstoffen (auf Erdöl) basierende textile Festigkeitsträger, wie beispielsweise PET (Polyethylenterephthalat), Aramid und Nylon oder Hybridkorde aus deren Garnen eingesetzt. Andererseits ist es bekannt, nicht-erdölbasierte textile Festigkeitsträger aus Rayon oder Lyocell einzusetzen. Dies sind Chemiefasern aus natürlichen Polymeren, nämlich Cellulose.
Zur Schonung von Umwelt und Ressourcen ist man bestrebt, den Anteil an Rohstoffen, die auf Erdöl basieren, wie Synthesefasern, in Elastomerprodukten zu reduzieren. Dabei sollen aber gleichzeitig die vom Produkt geforderten Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.
Der Einsatz von Naturfasern wie Baumwolle in der Gummiindustrie wird allerdings dadurch eingeschränkt, dass sie keine endlose Faserstruktur und eine stark schwankende Faserqualität aufweisen. Das fehlende Schrumpfverhalten von Naturfasern macht sie zudem ungeeignet für den Einsatz als Festigkeitsträger in Gürtelbandagen von
Fahrzeugluftreifen .
Polyamid 10.10 ist zwar ressourcenschonend, da zu 100% aus natürlichen nachwachsenden Rohstoffen gewinnbar, jedoch sind die Eigenschaften eines Festigkeitsträgers aus
Polyamid 10.10 in der Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens verbesserungswürdig. Zwei Eigenschaften des Festigkeitsträgers sind hierbei besonders erwünscht: einerseits soll das Polyamidmaterial derart gut verstreckbar sein, dass ein vorteilhafter hoher Schrumpf erhaltbar ist, andererseits soll der Modul in einem vorteilhaft hohen Bereich liegen.
Polyamid 10.10, welches im Säure- und Diaminanteil lange und weiche Ketten aufweist, ist vergleichsweise gut verstreckbar und weist daher einen erwünschten hohen Schrumpf, jedoch einen vergleichsweise nachteilig geringen Modul auf.
Polyamid 6.6 weist im Säure- und Diaminanteil mittlere Kettenlängen auf, ist ebenfalls noch gut verstreckbar und weist daher einen noch geeigneten Schrumpf und einen geeigneten Modul auf, ist aber nicht umweit- und ressourcenschonend herstellbar.
Polyamid 4.4 ist aufgrund seiner geringen Kettenlängen im Säure- und Diaminanteil vergleichsweise schlecht verstreckbar, weist daher einen eher nachteiligen geringen Schrumpf, jedoch einen vorteilhaften hohen Modul auf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verstärkungslage mit Festigkeitsträgern für einen Fahrzeugluftreifen, vorzugsweise für eine Gürtelbandagenlage eines
Fahrzeugluftreifens zur Verfügung zu stellen, deren Multifilamentgarne aus Polyamid umweit- und ressourcenschonend sind und durch welche das Produkt in Bezug auf seine Qualität weiter verbessert ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Multifilamentgarn aus Polyamid 4.10 besteht. Hierdurch ist ein aus Polyamid 4.10 bestehendes Multifilamentgarn geschaffen, welches teil-biobasiert ist. Ein Monomer der beiden Monomere des Polyamid 4.10 basiert zum Großteil auf nachwachsenden Rohstoffen und nicht auf Erdöl und ist damit umweit- und ressourcenfreundlich.
Polyamide sind Polykondensationsprodukte aus Dicarbonsäuren und Diaminen. Eine wirtschaftlich bedeutende Dicarbonsäure ist die Sebacinsäure, welche beispielsweise aus Rizinusöl, gewonnen aus den Samen der Rizinzussstaude, hergestellt wird. Die„10er"- Kompontente des Polyamid 4.10 basiert auf der Sabacinsäure.
Der umweltfreundliche Charakter wird noch dadurch betont, dass die Rizinusstaude unter Bedingungen gedeiht, unter denen sie nicht in Konkurrenz zu anderen Nutzpflanzen steht. Zudem weisen Polyamid 4.10-Fasern im Vergleich zu Naturfasern eine gleichbleibende Qualität auf und sind als Endlosfasern herstellbar. Somit kann eine gleichbleibende Produktqualität sichergestellt werden und die Verarbeitungssicherheit ist gegeben.
Polyamid 4.10 zeichnet sich durch eine Polymerstruktur aus, die gut verstreckbar ist und einen geeignet hohen Schrumpf bei einem geeigneten Modul aufweist. Im Vergleich zu den übrigen Polyamiden stellt Polyamid 4.10 somit einen guten Kompromiss zwischen Schrumpf und Modul dar, welcher besonders geeignet für den Einsatz als Festigkeitsträger in einer Gürtelbandagenlage ist.
Zudem zeichnet sich Polyamid 4.10 durch ein geringes Wasseraufnahmevermögen aus, wodurch die guten Eigenschaften, wie die Bruchkraft, auch bei Feuchtigkeitseinwirkung erhalten. Zusätzlich ist von Vorteil, dass Polyamid 4.10 eine große Ähnlichkeit mit Polyamid 6.6 hat, welches in Verstärkungslagen häufig eingesetzt wird. Auf diese Weise ist ein leichter Austausch von Polyamid 6.6 (PA 6.6) durch Polyamid 4.10 (PA 4.10) unter Beibehaltung beispielsweise des verwendeten Haftsystems möglich.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die vorteilhaften Eigenschaften von PA 4.10-
Multifilamentgarnen gegenüber PA 6.6-Multifilamentgarnen:
Figure imgf000006_0001
Die Werte sind gemessen an einem unverdrehten Garn.
Der Schrumpf ist ermittelt nach ASTM D885 und ASTM D4974.
Die Kraft-Dehnungsdaten sind ermittelt nach ASTM D855M.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Festigkeitsträger ein aus wenigstens zwei verdrehten Multifilamentgamen endverdrehter Cord. Durch die Verdrehung des
Multifilamentgarnes bzw. des Cordes ist eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit des Festigkeitsträgers im Vergleich zu unverdrehten Festigkeitsträgern erreicht. Zweckmäßig ist es, wenn das Multifilamentgarn eine Feinheit von 100 bis 5000 dtex und eine Verdrehung von 100 bis 600 t/m aufweist. Derartige Multifilamentgarne lassen sich einfach herstellen und eignen sich zur Verwendung als Festigkeitsträger in
Fahrzeugluftreifen . Vorteilhaft ist es, wenn der Cord aus 2 oder 3 endverdrehten Multifilamentgamen besteht. In einer bestimmten Ausführung der Erfindung bestehen alle Multifilamentgarne des Cordes aus Polyamid 4.10.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung besteht ein Multifilamentgam des Cordes nicht aus Polyamid 4.10. Es ist aber auch möglich, dass zumindest ein Multifilamentgam des Cordes nicht aus Polyamid 4.10 besteht. Es handelt sich dann um einen so genannten Hybridcord. Dieser basiert dann zumindest teilweise auf nachwachsenden Rohstoffen, ist ressourcenschonend gestaltet und bietet als weiteren Vorteil die Möglichkeit der definierten Einstellung des Cordes durch eine gezielte Materialauswahl des nicht aus Polyamid 4.10 bestehenden Games.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Fahrzeugluftreifen, welcher eine Verstärkungslage gemäß einer voranstehend ausgeführten Verstärkungslage aufweist. Diese
Verstärkungslage ist eine Gürtelbandagenlage oder ein Wulstverstärker, wie ein Chipper oder ein Flipper.
Fahrzeugluftreifen sind Massenprodukte, bei denen der Teil- Austausch erdölbasierter Materialien gegen Materialien, die nicht auf Erdöl basieren, zu einem besonders großen Effekt hinsichtlich der Ressourcenschonung führt. Zudem hat sich gezeigt, dass
Verstärkungslagen, enthaltend Festigkeitsträger mit Multifilamentgarnen aus Polyamid 4.10, im Reifen zu hoher Haltbarkeit führen.
Ein PKW-Reifen kann beispielsweise eine Gürtelbandagenlage aus Corden des folgenden Aufbaus aufweisen:
Variante A: Konstruktion / Material: 1400x1 / Polyamid 4.10
Endverdrehung: 100 t/m
Variante B : Konstruktion / Material: 940x2 / Polyamid 4.10
Endverdrehung: 350 t/m
Bei Corden, also bei Festigkeitsträgern mit zwei oder mehr Multifilamentgarnen ist die Garndrehung gleich der Corddrehung, nur in entgegengesetzter Richtung.

Claims

Patentansprüche
1. Verstärkungslage für einen Fahrzeugluftreifen, vorzugsweise für eine
Gürtelbandagenlage eines Fahrzeugluftreifens, wobei die Verstärkungslage
Festigkeitsträger mit wenigstens einem Multifilamentgam aufweist und wobei dieses wenigstens eine Multifilamentgam aus Polyamid besteht, welches zum Großteil auf nachwachsenden Rohstoffen basiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifilamentgam aus Polyamid 4.10 besteht.
2. Verstärkungslage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Festigkeitsträger ein aus wenigstens zwei verdrehten Multifilamentgarnen endverdrehter Cord ist.
3. Verstärkungslage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Multifilamentgam eine Feinheit von 100 bis 5000 dtex und eine Verdrehung von 100 bis 600 t/m aufweist.
4. Verstärkungslage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Cord aus 2 oder 3 endverdrehten
Multifilamentgarnen besteht.
5. Verstärkungslage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass alle Multifilamentgame des Cordes aus Polyamid 4.10 bestehen.
6. Verstärkungslage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Multifilamentgam des Cordes nicht aus Polyamid 4.10 besteht.
7. Fahrzeugluftreifen, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Verstärkungslage gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
8. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verstärkungslage eine Gürtelbandagenlage oder ein Wulstverstärker, wie ein Chipper oder ein Flipper, ist.
PCT/EP2016/081821 2016-03-17 2016-12-20 Verstärkungslage für einen fahrzeugluftreifen, vorzugweise für eine gürtelbandagenlage eines fahrzeugluftreifens WO2017157498A1 (de)

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