WO2023151763A1 - Gummierte verstärkungslage und landwirtschaftsreifen damit - Google Patents

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    • B60C2200/08—Tyres specially adapted for particular applications for agricultural vehicles

Definitions

  • the invention also relates to an agricultural tire which has at least one such rubberized reinforcement layer.
  • Reinforcement plies for articles of elastomeric material such as industrial rubber products and pneumatic vehicle tires are of paramount importance and are generally known to those skilled in the art.
  • the reinforcement layers have a large number of reinforcing, thread-like elements, the so-called reinforcements. These are completely embedded in elastomeric material.
  • the reinforcements of these reinforcement layers are, for example, in the form of woven fabrics or calendered, endlessly wound reinforcements.
  • the rubberized reinforcement plies of appropriate size and configuration are assembled with other components to form an engineered rubber product or a pneumatic vehicle tire.
  • the rubberized reinforcement layers reinforce the product in question.
  • a wide variety of materials can be used as reinforcements for the reinforcement layers of rubber products.
  • As a textile Reinforcements are used in the rubber industry, e.g. B. Reinforcements made of polyamide, rayon or polyester are used.
  • multifilament yarn is to be understood as meaning a multifilament yarn which is twisted and thus has the construction x1 as reinforcement and which has already gone through the process of hot drawing including impregnation.
  • a cord consists of two multifilament yarns twisted together.
  • cords are used as reinforcements, for example in the bead area, as carcass material, for belt layers and in belt bandages, with rayon and polyamides as well as different types of polyester being used as materials for the textile reinforcements.
  • WO 9814336 A1 are heavy duty tires such.
  • B. tractor tires are known that contain several belt layers with cords.
  • the cords have a count of 2000 to 16000 denier, 2 to 9 games, a twist of 0.8 to 2.8 TPcm and a twist multiplier (twist multiplier) of 3 to 5 for high tensile strength, high modulus and high dimensional stability with sufficient fatigue resistance .
  • the twist multiplier TM is defined as follows:
  • TM 0.0137 CT x (CD) 1/2
  • CT is the number of turns per inch (2.45 cm) of cord length
  • CD is the sum of the deniers of the cord's yarns before any twist.
  • the invention is based on the object of providing a rubberized reinforcement layer which leads to good reinforcement with reduced susceptibility to cracking in the rubber products produced with these reinforcement layers.
  • the cords in a density of 60 - 90 epdm (cords per decimeter I ends per decimeter) and are arranged with a cord spacing of 0.45 to 0.9 mm.
  • the multifilament yarns for the cords of the reinforcing layer are made by spinning a raw yarn without any twist, which is then twisted in a twisting machine.
  • the multifilament yarn is converted into a fabric suitable for calendering by following steps known to those skilled in the art:
  • Filaments of different materials can be present within the yarns of a reinforcement cord, with at least one of the multifilament yarns containing polyester filaments.
  • other yarns can consist of filaments of different materials. If yarns made of different materials are present within the reinforcement cord, it is a so-called hybrid cord.
  • Aliphatic and aromatic polyamides such as polyamide 6, aramid, polyetherketone, polyketone, viscose, natural fibers or glass fibers can be considered as further materials for the filaments and yarns. through appropriate By selecting the right material, the properties of the reinforcement cord can be adjusted in a targeted manner.
  • polyester filaments are filaments made from polymers with ester functions in their main chain, such as e.g. B. polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) or polyethylene naphthalate (PEN).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the multifilament yarns consist only of polyester filaments. In this way, there are advantages in the processing method and in the costs.
  • the multifilament yarns particularly preferably consist of PET filaments.
  • PET is available on the market in large quantities and is characterized by a positive range of properties when using the rubberized reinforcement layer in rubber products such as tires. Games of this type can also be easily spun and first twisted and finally twisted to form a cord.
  • the multifilament yarns have a yarn titer of 2100 to 2300 dtex and an initial twist of 220 to 260 tpm and the cord is finally twisted at 220 to 260 tpm.
  • the cord has a twist factor a of 150 to 200.
  • the twist factor is a measure of the final twist per meter of cord, based on the gauge of the cord. The specified ranges for the twist factor represent an advantageous compromise between fatigue resistance and strength.
  • the reinforcement is a cord made of two twisted multifilament yarns made of PET filaments and the cords are arranged at a density of 70 to 85 epdm and a cord pitch of 0.5 to 0.6 mm in the reinforcing layer. In this way a particularly balanced ratio of crack resistance and reinforcement.
  • the products have a long shelf life.
  • the reinforcement layer according to the invention can be used in a wide variety of elastomeric products, such as belts, conveyor belts, hoses or air springs.
  • the reinforcement layer according to the invention is preferably used in vehicle tires, in particular for off-road and/or heavy-duty use. It can be used as a belt ply or as a carcass ply. It can be used in both radial and cross-ply tires.
  • Agricultural tires are characterized by high durability.
  • the rubberized reinforcing ply is included in the belt of the agricultural tire.
  • the belts of agricultural tires usually have six to eight belt layers in order to have sufficient durability and robustness. At least one of the belt layers is formed by a reinforcement layer according to the invention. However, several or all belt layers can also be formed by the reinforcement layer according to the invention.
  • the belt consists of four to six belt plies of the rubberized reinforcement ply.
  • a lower cord thread density with a higher modulus of the cord enables this smaller number of belt layers at the same time high tear resistance of the belt.
  • the rolling resistance can be reduced by the reduced number of layers.
  • the rubberized reinforcement layer can also be contained in the carcass of agricultural tires.
  • the invention also includes configurations that result from a combination of different features, for example components of the rubber mixture, different gradations in the preference of these features, so that a combination of a first feature designated as “preferred” or described in the context of an advantageous embodiment Feature with another than z. B. "particularly preferred" designated feature is covered by the invention.
  • Agricultural tires of size 710/70 R 42 were produced with a belt of eight rubberized reinforcement layers 1 (see Table 1) as comparison tires and with a belt of six rubberized reinforcement layers 2 according to the invention (see Table 1).
  • the tire having six reinforcing plies 2 according to the present invention exhibited higher resistance to belt cracking as compared with the tire having eight reinforcing plies 1 .
  • the tire with the six reinforcement layers 2 according to the invention could be produced faster and more cost-effectively.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft gummierte Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material, vorzugsweise für Landwirtschaftsreifen, wobei die Verstärkungslage eine Vielzahl an parallelen und beabstandet zueinander angeordneten Festigkeitsträgern aufweist, wobei jeder Festigkeitsträger ein Cord ist, welcher aus zwei verdrehten Multifilamentgarnen mit einer Verdrehung von 200 bis 300 tpm (Verdrehungen pro Meter) endverdreht ist, wobei der Cord einen Twistfaktor α (α = Twist [t/m] · (Cordfeinheit [tex]/ 1000)1/2) von 135 bis 220 aufweist, wobei zumindest eines der Multifilamentgarne Polyester-Filamente enthält und wobei die Multifilamentgarne einen Garntiter (Feinheit) von 1600 bis 2500 dtex und eine Erstverdrehung von 200 bis 300 tpm aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner einen Landwirtschaftsreifen, welcher zumindest eine solche gummierte Verstärkungslage aufweist. Bei der Verstärkungslage sind die Corde in einer Dichte von 60 – 90 epdm (Corde pro Dezimeter / ends per decimeter) und mit einem Cordabstand von 0,45 bis 0,9 mm angeordnet.

Description

Beschreibung
GUMMIERTE VERSTÄRKUNGSLAGE UND LANDWIRTSCHAFTSREIFEN DAMIT
Die Erfindung betrifft eine gummierte Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material, vorzugsweise für Landwirtschaftsreifen, wobei die Verstärkungslage eine Vielzahl an parallelen und beabstandet zueinander angeordneten Festigkeitsträgem aufweist, wobei jeder Festigkeitsträger ein Cord ist, welcher aus zwei verdrehten Multifilamentgarnen mit einer Verdrehung von 200 bis 300 tpm (Verdrehungen pro Meter) endverdreht ist, wobei der Cord einen Twistfaktor a (a = Twist [t/m] • (Cordfeinheit [tex]/ 1000)1/2) von 135 bis 220 aufweist, wobei zumindest eines der Multifilamentgarne Polyester-Filamente enthält und wobei die Multifilamentgarne einen Garntiter (Feinheit) von 1600 bis 2500 dtex und eine Erstverdrehung von 200 bis 300 tpm aufweisen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Landwirtschaftsreifen, welcher zumindest eine solche gummierte Verstärkungslage aufweist.
Verstärkungslagen für Gegenstände aus elastomerem Material wie beispielsweise technische Gummiprodukte und Fahrzeugluftreifen haben größte Bedeutung und sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt. Die Verstärkungslagen weisen eine Vielzahl an verstärkenden, fadenförmigen Elementen, den sogenannten Festigkeitsträgern, auf. Diese sind vollständig in elastomeres Material eingebettet. Die Festigkeitsträger dieser Verstärkungslagen weisen beispielsweise die Form von Geweben oder kalandrierten, endlos gespulten Festigkeitsträgern auf.
Die gummierten Verstärkungslagen geeigneter Größe und Ausbildung werden mit weiteren Bauteilen zusammengefügt, um ein technisches Gummiprodukt oder einen Fahrzeugluftreifen zu bilden. Dabei verstärken die gummierten Verstärkungslagen das betreffende Produkt.
Als Festigkeitsträger für die Verstärkungslagen von Gummiprodukten können unterschiedlichste Materialien eingesetzt werden. Bekannt sind z. B. Festigkeitsträger aus Stahl oder textile Festigkeitsträger. Als textile Festigkeitsträger kommen in der Gummiindustrie z. B. Festigkeitsträger aus Polyamid, Rayon oder Polyester zum Einsatz.
Unter „Multifilamentgarn“ ist im Rahmen dieser Anmeldung ein Multifilamentgarn zu verstehen, welches verdreht ist und somit als Festigkeitsträger die Konstruktion x1 aufweist und welches den Prozess der Heißverstreckung incl. Imprägnierung bereits durchlaufen hat.
Ein Cord besteht im Rahmen dieser Anmeldung aus zwei miteinander verdrehten Multifilamentgarnen.
Bei Fahrzeugluftreifen werden Corde als Festigkeitsträger beispielsweise im Wulstbereich, als Karkassmaterial, für Gürtellagen und in der Gürtelbandage eingesetzt, wobei als Material für die textilen Festigkeitsträger sowohl Rayon und Polyamide sowie unterschiedliche Polyestertypen zum Einsatz kommen.
Aus der WO 9814336 A1 sind Schwerlastreifen, wie z. B. Traktorreifen bekannt, die mehrere Gürtellagen mit Corden enthalten. Die Corde weisen für hohe Zugfestigkeit, hohen Modul und hohe Abmessungsstabilität bei ausreichender Ermüdungsbeständigkeit eine Feinheit von 2000 bis 16000 Denier, 2 bis 9 Game, eine Verdrehung von 0,8 bis 2,8 TPcm und einen Twistmultiplikator (Verdrehungsmultiplikator) von 3 bis 5 auf. Der Twistmultiplikator TM ist dabei wie folgt definiert:
TM = 0,0137 CT x (CD)1/2 wobei CT die Anzahl der Windungen pro Zoll (2,45 cm) Cordlänge und CD die Summe der Denier-Feinheiten der Garne des Cordes vor jeglicher Verdrehung ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gummierte Verstärkungslage bereitzustellen, die bei den mit diesen Verstärkungslagen hergestellten Gummiprodukten zu einer guten Verstärkung mit reduzierter Rissanfälligkeit führt.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass bei einer
Verstärkungslage der eingangs genannten Art die Corde in einer Dichte von 60 - 90 epdm (Corde pro Dezimeter I ends per decimeter) und mit einem Cordabstand von 0,45 bis 0,9 mm angeordnet sind.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass durch diese Cordabstände das Rissverhalten innerhalb der Gummiprodukte positiv beeinflusst werden kann. Dadurch ergibt sich eine längere Produkthaltbarkeit. Die Corde liegen nicht so dicht und verringern dadurch die Belastung des Gummimaterials zwischen den Corden.
Die Multifilamentgarne für die Corde der Verstärkungslage werden so hergestellt, dass ein Rohgarn ohne jegliche Drehung ersponnen wird, welches im Anschluss in einer Zwirnmaschine verdreht wird.
Das Multifilamentgarn wird zu einem zum Kalandrieren einsatzfähigen Gewebe konvertiert, indem man die dem Fachmann bekannten Schritte:
- der Verdrehung von zwei Multifilamentgame zum gewünschten Cord
- des Herstellens einer Cordlage, enthaltend den gewünschten Festigkeitsträger
- der Gummi-Haftungsaktivierung des Cordes, beispielsweise mittels eines RFL-Dips durchführt.
Innerhalb der Garne eines Verstärkungscordes können Filamante aus unterschiedlichen Materialien vorhanden sein, wobei zumindest eines der Multifilamentgarne Polyester-Filamente enthält. So können beispielsweise weitere Garne aus Filamenten unterschiedlichen Materials bestehen. Sind innerhalb des Verstärkungscordes Garne aus unterschiedlichem Material vorhanden, handelt es sich um einen sogenannten Hybridcord.
Als weitere Materialien für die Filamente und Garne kommen beispielsweise aliphatische und aromatische Polyamide wie Polyamid 6, Aramid, Polyetherketon, Polyketon, Viskose, Naturfasern oder Glasfasern in Frage. Durch geeignete Materialauswahl kann der Verstärkungscord gezielt in seinen Eigenschaften eingestellt werden.
Bei den Polyester-Filamenten handelt es sich um Filamente aus Polymeren mit Esterfunktionen in ihrer Hauptkette, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polyethylennaphthalat (PEN).
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bestehen die Multifilamentgarne nur aus Polyesterfilamenten. Auf diese Weise ergeben sich Vorteile im Verarbeitungsverfahren und bei den Kosten.
Besonders bevorzugt bestehen die Multifilamentgarne aus PET-Filamenten. PET ist in großen Mengen am Markt verfügbar und zeichnet sich durch ein positives Eigenschaftsbild bei Verwendung der gummierten Verstärkungslage in Gummiprodukten wie Reifen aus. Derartige Game lassen sich zudem einfach spinnen und erstverdrehen und zum Cord endverdrehen.
Um einen in Bezug auf die spätere Anwendung im Gummiprodukt vorteilhaften Elastizitätsmodul zu erhalten, weisen die Multifilamentgame einen Garntiter von 2100 bis 2300 dtex und eine Erstverdrehung von 220 bis 260 tpm auf und der Cord ist mit 220 bis 260 tpm endverdreht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Cord einen Twistfaktor a von 150 bis 200 auf. Dadurch kann die Ermüdungsbeständigkeit der Verstärkungscorde bei guter Festigkeit verbessert werden. Der Twistfaktor a wird dabei nach folgender Formel berechnet: a=Twist [t/m] ■ (Feinheit [tex]/1000)1/2. Der Twistfaktor ist ein Maß für die Endverdrehung pro Meter des Cordes, bezogen auf die Feinheit des Cordes. Die angegebenen Bereiche für den Twistfaktor stellen einen vorteilhaften Kompromiss bezüglich Ermüdungsbeständigkeit und Festigkeit dar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Festigkeitsträger ein Cord aus zwei miteinander verdrehten Multifilamentgarnen aus PET-Filamenten und die Corde sind in einer Dichte von 70 bis 85 epdm und mit einem Cordabstand von 0,5 bis 0,6 mm in der Verstärkungslage angeordnet. Auf diese Weise ein besonders ausgewogenes Verhältnis von Rissbeständigkeit und Verstärkung. Es resultiert eine hohe Haltbarkeit der Produkte.
Um eine zuverlässige Haftung von textilen Festigkeitsträgern zum Gummi zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Corde in der Verstärkungslage mit einer Haftimprägnierung, z. B. mit einem RFL-Dip im 1- oder 2-Bad-Verfahren, zu versehen.
Die erfindungsgemäße Verstärkungslage kann in unterschiedlichsten elastomeren Erzeugnissen, wie Riemen, Fördergurten, Schläuchen oder Luftfedern, eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Verstärkungslage in Fahrzeugreifen, insbesondere für den Gelände- und/oder Schwerlastgebrauch, eingesetzt. Sie kann als Gürtellage oder als Karkasslage verwendet werden. Der Einsatz ist sowohl in Radial- als auch in Diagonalreifen möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verstärkungslage ein Landwirtschaftsreifen eingesetzt wird. Die Landwirtschaftsreifen zeichnen sich durch eine hohe Haltbarkeit aus.
Vorzugsweise ist die gummierte Verstärkungslage im Gürtel des Landwirtschaftsreifens enthalten. Die Gürtel von Landwirtschaftsreifen weisen in der Regel sechs bis acht Gürtellagen auf, um eine ausreichende Haltbarkeit und Robustheit zu besitzen. Zumindest eine der Gürtellagen ist dabei durch eine erfindungsgemäße Verstärkungslage gebildet. Es können aber auch mehrere oder alle Gürtellagen durch die erfindungsgemäße Verstärkungslage gebildet werden.
Um die Rissanfälligkeit im Gürtel eines Landwirtschaftsreifens zu reduzieren und die Produktionszeit und Produktionskosten zu vermindern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Gürtel aus vier bis sechs Gürtellagen der gummierten Verstärkungslage besteht. Eine geringere Cordfadendichte bei höherem Modul des Cordes ermöglicht diese geringere Anzahl an Gürtellagen bei gleichzeitig hoher Rissbeständigkeit des Gürtels. Zusätzlich kann der Rollwiderstand durch die reduzierte Lagenanzahl vermindert werden.
Alternativ oder zusätzlich zum Einsatz der gummierten Verstärkungslage im Gürtel von Landwirtschaftsreifen kann die gummierte Verstärkungslage auch in der Karkasse von Landwirtschaftsreifen enthalten sein.
Von der Erfindung sind sämtliche vorteilhaften Ausgestaltungen, die sich unter anderem in den Patentansprüchen widerspiegeln, umfasst. Insbesondere sind von der Erfindung auch Ausgestaltungen umfasst, die sich durch Kombination unterschiedlicher Merkmale, beispielsweise von Bestandteilen der Kautschukmischung, unterschiedlicher Abstufungen bei der Bevorzugung dieser Merkmale ergeben, sodass auch eine Kombination eines ersten als „bevorzugt“ bezeichneten Merkmals oder im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform beschriebenen Merkmals mit einem weiteren als z. B. „besonders bevorzugt“ bezeichneten Merkmal von der Erfindung erfasst ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
Es wurden Landwirtschaftreifen der Dimension 710/70 R 42 zum einen mit einem Gürtel aus acht gummierten Verstärkungslagen 1 (s. Tabelle 1 ) als Vergleichsreifen und zum anderen mit einem Gürtel aus sechs gummierten, erfindungsgemäßen Verstärkungslagen 2 (s. Tabelle 1 ) hergestellt.
Tabelle 1
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Der Reifen mit sechs erfindungsgemäßen Verstärkungslagen 2 wies im Vergleich zum Reifen mit acht Verstärkungslagen 1 eine höhere Beständigkeit gegen Risse im Gürtel auf. Zudem ließ sich der Reifen mit den sechs erfindungsgemäßen Verstärkungslagen 2 schneller und kostengünstiger herstellen.

Claims

Patentansprüche
1. Gummierte Verstärkungslage für Gegenstände aus elastomerem Material, vorzugsweise für Landwirtschaftsreifen, wobei die Verstärkungslage eine Vielzahl an parallelen und beabstandet zueinander angeordneten Festigkeitsträgern aufweist, wobei jeder Festigkeitsträger ein Cord ist, welcher aus zwei verdrehten Multifilamentgarnen mit einer Verdrehung von 200 bis 300 tpm (Verdrehungen pro Meter), endverdreht ist, wobei der Cord einen Twistfaktor a (a Twist [t/m] ■ (Cordfeinheit [tex]/ 1000)1''2) von 135 bis 220 aufweist, wobei zumindest eines der Multifilamentgarne Polyester-Filamente enthält und wobei die Multifilamentgarne einen Garntiter (Feinheit) von 1600 bis 2500 dtex und eine Erstverdrehung von 200 bis 300 tpm aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Corde in einer Dichte von 60 bis 90 epdm (Corde pro Dezimeter) und mit einem Cordabstand von 0,45 bis 0,9 mm angeordnet sind.
2. Gummierte Verstärkungslage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Multifilamentgarne aus Polyester-Filamenten bestehen.
3. Gummierte Verstärkungslage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifilamentgarne aus PET-Filamenten bestehen.
4. Gummierte Verstärkungslage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifilamentgame einen Garntiter von 2100 bis 2300 dtex und eine Erstverdrehung von 220 bis 260 tpm aufweisen und der Cord mit 220 bis 260 tpm endverdreht ist.
5. Gummierte Verstärkungslage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Cord einen Twistfaktor a von 150 bis 200 aufweist.
6. Gummierte Verstärkungslage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger ein Cord aus zwei miteinander verdrehten Multifilamentgarnen aus PET-Filamenten ist und dass die Corde in einer Dichte von 70 bis 85 epdm und mit einem Cordabstand von 0,5 bis 0,6 mm in der Verstärkungslage angeordnet sind. Landwirtschaftsreifen, welcher zumindest eine gummierte Verstärkungslage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist. Landwirtschaftsreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gummierte Verstärkungslage im Gürtel des Landwirtschaftsreifens enthalten ist. Landwirtschaftsreifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gürtel aus 4 bis 6 Gürtellagen der gummierten Verstärkungslage besteht. Landwirtschaftsreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gummierte Verstärkungslage in der Karkasse des Landwirtschaftsreifens enthalten ist.
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