АРМИРУЮЩИЙ КОРД СЛОЯ БРЕКЕРА
REINFORCING CORD BREAKER LAYER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к армирующему корду слоя брекера, который формирует армирующий слой брекера, расположенный между протектором и пакетом брекера в шинах транспортного средства, используемых в автомобилях, и который улучшает характеристики шины при больших скоростях.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В пакетах брекера, присутствующих в радиальных шинах легковых автомобилей, используемых в настоящее время, имеются по меньшей мере два перекрестных слоя брекера, а также текстильный армирующий слой брекера, наматываемый на брекер по спирали в направлении окружности. Перекрестные слои брекера, содержащие стальные корды, обеспечивают боковую и круговую жесткость, необходимую для эффективности шины. Функция слоя брекера заключается в уменьшении увеличения диаметра шины, вызываемого центробежной силой на высоких скоростях, а также в уменьшении пантографического перемещения между слоями брекера наряду с упомянутым увеличением диаметра, предотвращая тем самым отделение края брекера и улучшая эффективность шины.
Именно радиальное давление (задерживающая сила), прикладываемая слоем брекера к пакету брекера при динамических условиях позволяет улучшить эффективность шины. Двумя важными особенностями, позволяющими упомянутой силе быть эффективной, являются модуль и сила термической усадки текстильных кордов при рабочей температуре. Корды из нейлона 6,6, полиэстера (PET) и гибридного композитного материала арамид/нейлон могут быть приведены в качестве примеров типов армирующих материалов, используемых в текущих применениях слоя брекера.
При применении армирующего корда из нейлона 6,6 корд из нейлона 6,6 наматывается на пакет металлокордного брекера в виде одиночного или двойного слоя в таких конструкциях нити и корда, как 940×1, 1400×1, 940×2, 1400×2, 1880×2 и 2100×1, в соответствии с классом скорости шины, таким образом, чтобы он составлял угол 0-5° с экваториальной плоскостью и покрывал всю ширину брекера как одиночный корд или полоса, состоящая из множества параллельных кордов. Когда используется нейлон 6,6, модуль корда уменьшается при увеличении температуры при высоких скоростях, в то время как сила термической усадки увеличивается, и таким образом это может компенсировать разность благодаря уменьшению модуля. Кроме того, то, что нейлон 6,6 имеет высокую усталостную прочность и превосходную адгезию с резиновым материалом, делает этот полимер обычно предпочтительным в качестве армирующего слоя брекера.
В высокоскоростных шинах, когда нейлон 6,6 используется в симметричных конструкциях 940×2, плотность корда (epdm, количество кордов на 10 см) увеличивается для того, чтобы не увеличивать количество слоев более двух. Эта плотность в некоторых случаях увеличивается вплоть до 160 epdm. В этом случае площадь наклепа уменьшается, и таким образом проникновение резины между кордами становится затруднительным.
В качестве другой возможности, когда упомянутый нейлон 6,6 используется в симметричной конструкции 1400×2 в высокоскоростных шинах, полная толщина слоя увеличивается в зависимости от толщины корда, что увеличивает вес шины. В то же самое время сопротивление качению шины увеличивается при увеличении количества резины. Увеличенный вес шины и увеличенное сопротивление качению вызывают увеличение расхода топлива.
Полиэстер, который является одним из типов армирующих материалов, используемых в текущих приложениях слоя брекера, может использоваться для формирования армирующего слоя брекера в различных конструкциях благодаря его высокому модулю. В частности, полиэтилентерефталат (PET) может быть предпочтительным в различных конструкциях благодаря его высокому модулю. Однако модуль PET значительно снижается при высокой температуре, в то время как адгезия корда к резине уменьшается благодаря термической деградации. Кроме того, прочность на изгиб и усталостная прочность при сжатии PET являются намного более низкими по сравнению с нейлоном 6,6.
Другой армирующий материал слоя брекера, используемый в текущей методике, гибридные корды, используются в высокоскоростных шинах, поскольку они могут использоваться в качестве единственного слоя, площадь наклепа может поддерживаться широкой, и общее количество резины в армирующем слое брекера может быть уменьшено. Кроме того, он может легко обрабатываться, поскольку он имеет низкий начальный модуль, и он также улучшает характеристики шины при больших скоростях, поскольку имеет высокий модуль после обработки. Однако корды из гибридного композитного материала арамид/нейлон являются более дорогими, чем нити из нейлона 6,6 и полиэстера.
Преимущества и недостатки армирующих слоев брекера, описанных в патентных заявках, используемых в текущей методике, объяснены выше. В этих заявках не раскрываются асимметричные конструкции корда из нейлона 6,6, которые уменьшают расход топлива и увеличивают высокоскоростную стойкость шины за счет использования меньшего количества резины в шине. Другими словами, не раскрывается конструкция корда из нейлона 6,6, которая покрывала бы диапазон между симметричными конструкциями корда 1400×2 и 940×2 и между значениями линейной плотности, соответствующими этому диапазону.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить армирующий корд с использованием асимметричного корда, имеющего линейную плотность между значениями линейной плотности, создаваемыми с помощью симметричных конструкций корда, которые в настоящее время используются в существующей методике.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить армирующий корд слоя брекера, в котором недостатки, имеющиеся в конструкциях корда 1400×2 и 940×2, устраняются путем комбинированного использования нитей толщиной 1400 децитекс и 940 децитекс, используемых в симметричных конструкциях 1400×2 и 940×2 корда в текущей методике, формируя тем самым асимметричный корд в конструкции 1400+940.
Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить армирующий корд слоя брекера, который позволял бы уменьшить расход топлива за счет использования резины в предопределенных пределах.
Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить армирующий корд слоя брекера, который позволял бы резине проникать между кордами без уменьшения площади наклепа, и который увеличивал бы долговечность шины.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить армирующий корд слоя брекера, который наматывается между протектором и пакетом брекера, и который имеет оптимальные особенности специально для радиальных шин для легковых автомобилей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Армирующий корд слоя брекера, разработанный для достижения этих целей настоящего изобретения, иллюстрируется в сопроводительных чертежах, в которых:
Фиг.1 представляет собой вид кордов в различных конструкциях (1a - 1400+940 децитекс,1b - 1400×2 децитекс, 1c - 940×2 децитекс)
Фиг.2 представляет собой график соотношения нагрузки и удлинения для кордов в различных конструкциях (2a - 1400+940 децитекс, 2b - 1400×2 децитекс, 2c - 940×2 децитекс).
Фиг.3 представляет собой изображение толщины кордов и расстояния между кордами в различных конструкциях (3a - 1400+940 децитекс, 3b - 1400×2 децитекс, 3c - 940×2 децитекс)
Фиг.4 представляет собой изображение направлений предварительного скручивания нитей (4a - крутка S, 4b - крутка Z)
Армирующий слой брекера представляет собой армирующий слой, предусматриваемый между верхним слоем пакета брекера и протектором. В этом изобретении оптимизируется влияние армирования, используемого в армирующем слое брекера, на эффективность шины.
«Полиэстер (P)» является классом полимеров. Полиэтилентерефталат (PET) является типом полиэстера, наиболее часто используемым в шинной промышленности, и он является предпочтительным благодаря его высокому модулю.
«Полиамид» также известен как нейлон, и он относится к наиболее часто используемому нейлоновому волокну. Наиболее известными и используемыми являются три вида нейлона - нейлон 6, нейлон 6,6 и нейлон 4,6.
«Децитекс» представляет собой единицу измерения толщины, используемую для нитей на основе синтетики, другими словами он является единицей измерения линейной плотности. Он относится к весу нити длиной 10000 м в граммах.
«Протектор шины» относится к той части шины, которая контактирует с дорогой.
«Брекер шины» располагается на каркасе по окружности как по меньшей мере два слоя ниже протектора шины, состоит из стальных кордов, параллельных друг другу, и образует жесткий круглый пакет, составляя острый угол с экваториальной плоскостью.
«Экваториальная плоскость» является плоскостью, перпендикулярной к оси вращения шины и проходящей через центр протектора шины.
«Крутка» означает поворот нити вокруг ее собственной оси. Уровень крутки выражается количеством оборотов на метр и обозначается как «tpm».
«Предварительное кручение» представляет собой крутку, придаваемую нитям, формирующим корд, и оно выполняется в направлении, противоположном направлению крутки корда.
Крутка корда представляет собой скручивание предварительно скрученных в одном направлении нитей в противоположном направлении при их комбинировании.
Армирующий корд (1) слоя брекера в соответствии с настоящим изобретением и армирующий слой брекера, формируемый из него, располагается между протектором и пакетом брекера в пневматической радиальной шине транспортного средства, и наматывается вокруг пакета брекера полосами, состоящими из одиночного корда или из множества кордов, параллельных друг другу, таким образом, что он составляет угол от 0 до 5° с экваториальной плоскостью. Упомянутая конструкция корда является асимметричной, и она содержит нити, имеющие два различных значения линейной плотности.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, когда линейная плотность одной из нитей находится в диапазоне 1300-1500 децитекс, а значение линейной плотности другой нити находится в диапазоне 850-1000 децитекс, значение линейной плотности корда, полученного при намотке нитей с этими плотностями, находится в диапазоне 2150-2500 децитекс.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, когда линейная плотность одной из нитей находится в диапазоне 1300-1500 децитекс, а значение линейной плотности другой нити находится в диапазоне 850-1000 децитекс, одним примером конструкции корда, получаемой скручиванием вместе нитей толщиной 1400 децитекс и 940 децитекс, является конструкция 1400 децитекс+940 децитекс.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения нити, формирующие асимметричный корд, производятся из алифатических полиамидных полимеров.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения корд, получаемый скручиванием вместе нити из алифатического полиамида, имеющей линейную плотность 1400 децитекс, и нити из алифатического полиамида, имеющей линейную плотность 940 децитекс, имеет конструкцию 1400+940.
Предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения является армирующий корд с конструкцией 1400+940, получаемый с использованием корда, получаемого скручиванием вместе нити из алифатического полиамида, имеющей линейную плотность 1400 децитекс, и нити из алифатического полиамида, имеющей линейную плотность 940 децитекс.
Армирующий слой брекера, формируемый асимметричным кордом в соответствии с настоящим изобретением, формируется путем намотки более чем одной непрерывной полосы рядом друг с другом по спирали на пакет брекера.
Асимметричный корд, образующий армирующий слой брекера в соответствии с настоящим изобретением, получается из нити, производимой из полиамида. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используется нейлон 6,6 благодаря его особенностям биэластичности и высокой температуры плавления. Оптимальные значения эффективности, желаемые для высокоскоростных шин, могут быть легко получены, когда используется армирующий корд слоя брекера из нейлона 6,6.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения нити, формирующие корд, могут быть получены из полимеров нейлон 6,6 или нейлон 6. Все нити, формирующие корд, могут быть нитями из нейлона 6,6 или из нейлона 6. Одна из нитей, формирующих корд, может быть нитью из нейлона 6,6, в то время как другая может быть нитью из нейлона 6. В другом варианте осуществления по меньшей мере одна нить, используемая при формировании асимметричного корда, состоит из смесей полимеров нейлон 6,6 и нейлон 6. По меньшей мере 90 мас.% нитей из нейлона 6,6 или нейлона 6, формирующих асимметричный корд в соответствии с настоящим изобретением, состоят из материала алифатического полиамидного полимера, предпочтительного для этой нити.
В упомянутом изобретении использование корда, получаемого в асимметричной конструкции путем скручивания нити с двумя различными линейными плотностями в армирующем слое брекера, позволяет устранить недостатки, присущие армирующему слою брекера, в котором используются симметричные двойные корды, сформированные из нитей, имеющих одинаковые линейные плотности. Например, поскольку толщина корда в конструкции 1400×2 армирующего слоя брекера является высокой, большое количество резины используется на слое брекера, что вызывает увеличение сопротивления качению, и таким образом увеличение расхода топлива. Поскольку при использовании кордов с конструкцией 940×2 требуется более высокая плотность корда, площадь наклепа уменьшается, и это предотвращает проникновение резины между кордами и уменьшает стойкость шины. Производство корда, имеющего линейную плотность между значениями линейной плотности, обеспечиваемыми упомянутыми двумя конструкциями, не существует в текущем уровне техники. Упомянутое изобретение предлагает решение для этих проблем уровня техники путем получения асимметричного корда в конструкции 1400 децитекс+940 децитекс и с номинальной линейной плотностью 2340 децитекс посредством скручивания вместе двух нитей, имеющих линейные плотности 1400 децитекс и 940 децитекс. Усталостная прочность шины при динамических условиях при использовании конструкции 1400 децитекс+940 децитекс увеличивается. Поведение кривой нагрузка-удлинение для кордов с конструкциями 1400×2, 1400+940 и 940×2 показано на Фиг.2.
Армирующий корд слоя брекера в соответствии с настоящим изобретением, полная номинальная линейная плотность которого составляет 2340 децитекс (1400 децитекс+940 децитекс), заполняет диапазон между линейными плотностями обычно используемых кордов 1400×2 и 940×2, полные номинальные значения толщины которых составляют 2800 децитекс и 1880 децитекс. Армирующий корд слоя брекера в соответствии с настоящим изобретением имеет асимметричную структуру, что не вызывает потери удельной прочности.
Этот корд получается путем скручивания предварительно скрученных в одном направлении нитей в противоположном направлении при их комбинировании. Направление скручивания нитей обозначается буквами S и Z. Когда нить скручивается в направлении S, наклон скручивания нити совпадает с наклоном средней части буквы S, когда нить удерживается вертикально. Когда нить скручивается в направлении Z, направление кручения нити совпадает с наклоном средней части буквы Z. Направления предварительного скручивания нитей, формирующих асимметричный корд, являются одинаковыми (Z или S), и уровни их крутки равны уровню крутки корда в противоположном направлении (Z или S). В одном варианте осуществления настоящего изобретения уровни предварительной крутки нитей из полиамида в направлении Z или S равны уровню крутки корда, который они формируют, в направлении S или Z. Уровень крутки выражается количеством круток/оборотов на метр и обозначается как «tpm».
Слоистый крученый корд получается путем скручивания вместе предварительно скрученных нитей. Армирующий слой брекера получается путем использования на брекере слоистого асимметричного корда, полученного с использованием этих двух предварительно скрученных нитей, имеющих различные линейные плотности и скрученных вместе.
Уровень крутки асимметричного армирующего корда слоя брекера может варьироваться от 150 tpm до 400 tpm. Модуль (сопротивление удлинению) корда при уровнях крутки выше чем 400 tpm является низким, и он не может обеспечить достаточное сопротивление центробежной силе на пакете брекера. При уровнях крутки ниже 150 tpm усталостная прочность корда становится недостаточной, что вызывает разрывы корда при динамических нагрузках. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения армирующий корд слоя брекера представляет собой асимметричную структуру корда, что предотвращает вышеупомянутые недостатки.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения разница между уровнями крутки нити из полиамида, имеющей линейную плотность 1300-1500 децитекс, и нити из полиамида, имеющей линейную плотность 850-1000 децитекс, в асимметричном корде составляет максимум 20%. Уровни крутки нити, формирующей корд, превышающие эту разницу, вызывают уменьшение сопротивления корда удлинению. В то же самое время увеличение этой разницы свыше 20% вызывает увеличение асимметрии крутки в кордах и увеличение диаметра корда, увеличивая тем самым сопротивление качению, поскольку это требует использовать больше резины.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения эта разница между уровнем крутки самих нитей в асимметричном корде и между этими нитями и кордом составляет максимум 20%.