БРЕКЕР ПОКРЫШКИ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ С ЭКРАНИРУЮЩИМ СЛОЕМ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
BREAKER OF PNEUMATIC TIRE WITH SCREENING LAYER AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к брекерам покрышек автомобильных пневматических шин с экранирующим слоем из текстильного корда.
Известны пневматические шины, включающие экранирующий слой, выполненный из армированных деталей, состоящих из предварительно обрезиненных (каландрированных) полос текстильной кордной ткани необходимой ширины.
Известна пневматическая шина, включающая брекер, армированные детали, получаемая из предварительно обрезиненной (каландрированной) текстильной кордной ткани, разрезанной на полосы необходимой ширины (см. В.В. Рагулин. «Технология шинного производства», Химия, 1970). Пневматическая шина состоит из обрезиненных слоев - каркаса, брекера с наложенным на них экранирующим слоем необходимой ширины. Способ изготовления такой шины состоит в наложении (намотке) в процессе сборки шины на брекерный барабан последовательно обрезиненных слоев брекера, на который накладывают экранирующий слой необходимой ширины (а.с. СССР №1421545, 1988 г.; №1648806, 1991 г.). Однако в настоящее время такие способы применяется только при использовании старого оборудования и изготовлении низкоскоростных шин. При изготовлении высокоскоростных шин с жесткими требованиями по однородности для изготовления экранирующего слоя используют узкую армированную ленту, накладываемую намоткой на верхний слой брекера. Узкую армированную обрезиненную ленту получают из разрезанного исходного обрезиненного рулона кордной ткани (ширина 1350-1500 мм) на ленты шириной 40-60 мм, которые в дальнейшем разрезают на ленты шириной 10-14 мм (производится в 2 этапа). При производстве получается большой процент брака, т.к. сложно сделать разрез, не задевая основные нити, которые не видны в обрезиненном состоянии, кроме того, намотанная на бобины узкая лента из невулканизированной резины не может храниться более 2-3 дней. Также приходится часто останавливать линию раскроя экранирующего слоя для смены режущих ножей, срок службы которых ограничен, что в конечном итоге ведет к удорожанию и усложнению процесса производства шин.
Известны пневматические шины, имеющие брекер, содержащие экранирующий слой из обрезиненных лент, полученных из монокорда. Обрезиненные ленты изготовляют на специальном каландре из одиночного пропитанного и термообработанного корда. В этом случае отходы существенно меньше, но монокорд имеет значительно более высокую стоимость, чем кордная ткань в полотне, в связи с чем, заметно возрастает себестоимость шин (Патент США №4284117, МПК В60С 9/18, опубл. 18.08.1981 г.).
Известна пневматическая шина, имеющая экранирующий слой брекера из необрезиненного клейкого материала, образованного из предварительно пропитанных и термообработанных сдвоенных кордных нитей. Этот слой изготавливается практически без отходов, и материал для брекера имеет длительный срок хранения (патенты РФ №2242372, 2004 г.; №2269419, 2004 г.). Использование сдвоенных нитей указанного материала ограничивает возможность получения материала высокой жесткости, необходимой для шин с высокой разрешенной скоростью (210 км/ч и более) и невозможно для текстильных материалов с очень жесткими нитями (например, для арамидных нитей).
Известна пневматическая шина, имеющая экранирующий слой брекера из необрезиненного клейкого материала, выполняемого из предварительно пропитанных и термообработанных одиночных кордных нитей. Эта конструкция изготавливается практически без отходов, и материал для брекера имеет длительный срок хранения (патенты РФ №118251, 2012 г.; №118919, 2012 г.).
Все конструкции, изготавливаемые из необрезиниваемых клейких материалов, решают проблемы уменьшения количества отходов, но основным недостатком их является невозможность при намотке использовать более двух слоев армирующей ленты в виду практической сложности заполнить пространство вокруг нитей резиной при вулканизации и опасности образования пустот, которые будут при качении зародышами трещин. Вторым недостатком можно считать то, что хоть и снижается количество резины за счет исключения обрезинки экранирующего слоя брекера, но необходимо использовать достаточно толстый подканавочный слой протектора для заполнения пространства между нитями необрезиниваемого материала примерно на половину толщины и отсутствия внешне видовых дефектов по дну канавок протектора, особенно для рисунков с широкими канавками по центру.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является:
- снижение массы шины за счет минимизация толщины экранирующего слоя брекера при сохранении его жесткостных и прочностных показателей;
- возможность намотки в 2-3 и более слоев, например в угловой зоне шины для обеспечения необходимой жесткости;
- упрощение процесса изготовления экранирующего слоя шин.
Поставленная техническая задача решается тем, что в брекере покрышки пневматической шины с экранирующим слоем, согласно заявляемому изобретению, экранирующий слой выполнен из совокупности одиночных и/или объединенных в ленту необрезиненных плоских монофиламентных нитей толщиной 0,1-0,4 мм, покрытых тонким слоем полимера на основе каучуков и клейким к невулканизованной резине веществом.
Поставленная техническая задача решается также тем, что в способе изготовления брекера покрышки пневматической шины, включающем наложение на верхний слой брекера экранирующего слоя согласно заявляемому изобретению, экранирующий слой брекера выполняют из одиночных и/или объединенных в ленту необрезиненных плоских монофиламентных нитей толщиной 0,1-0,4 мм, монофиламентные нити покрывают тонким слоем полимера на основе каучуков и наносят на них клейкое к невулканизованной резине вещество.
Плоские мононити (монофиламентные нити) изготавливаются на основе применяемых сейчас для производства текстильных нитей полимеров - полиамидов, полиэстера, арамида. Полимерное покрытие на основе каучука содержит агент вулканизации, что обеспечивает образование связи как между слоями плоской нити (ленты), так и с окружающей резиной других деталей покрышки. В качестве клейкого к резине покрытия используется состав на основе латекса, который сейчас используется при производстве необрезиниваемых текстильных материалов, и являющийся ноу-хау производителей. Состав полимера и тип используемого каучука должен обеспечивать создание устойчивой связи с окружающей резиной брекера и подканавки.
Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков, состоит в:
- повышении жесткости конструкции за счет возможности намотки в 2-3 и более слоев и наличия полимерного покрытия, которое обеспечивает в процессе вулканизации прочную связь между слоями ленты и связь с окружающей резиной;
- минимизации толщины экранирующего слоя брекера при сохранении его жесткостных и прочностных показателей (0,1-0,4 мм против 0,5-0,8 мм у необрезиниваемых материалов и 0,9-1,2 мм у обрезиниваемых), что обеспечивает снижения массы шины;
- упрощении процесса изготовления экранирующего слоя шин ввиду использования материала, готового к применению на сборочном станке (исключение операций обрезинивания и предварительного раскроя резинокордного материала).
В качестве примера конкретного выполнения предлагается брекер пневматической шины, в качестве материала экранирующего слоя которого используют одиночные мононити, например из полиуретана, это нити, состоящие из единого цельного волокна (монофиломентные нити), которым в процессе производства придана плоская форма. Брекер пневматической шины может быть выполнен с экранирующим слоем, выполненным из сочетания одиночных мононитей и мононитей, соединенных утком в ленту. Брекер пневматической шины может быть выполнен с экранирующим слоем, выполненным из мононитей, соединенных утком в ленту. Толщина таких мононитей составляет 0,1-0,4 мм, ширина таких нитей составляет 2-7 мм. Как показали исследования, данные размеры представляются оптимальными при обеспечении требуемых эксплуатационных характеристик покрышки шины. При этом на практике ширина плоской нити (ленты) подбирается в зависимости от конкретных технологических требований оборудования. Для обеспечения сцепления с окружающими резиновыми деталями мононити пропитывают пропиточным составом, например на основе каучука, и затем дополнительно на плоские мононити наносят полимерный состав, способный к образованию устойчивой связи с резиной в процессе вулканизации. Чтобы обеспечить взаимную фиксацию деталей шины в процессе сборки плоские мононити дополнительно покрывают клейким к невулканизованной резине составом, например, включающим: каучук 30-50 мас.ч., технический углерод 50-70 мас.ч., минеральные наполнители 15-30 мас.ч., вулканизирующая группа 0,5-2 мас.ч., мягчители 4,5-10 мас.ч. В зависимости от требуемых жесткостных характеристик плоской нити (модуля) используется плоская монофиламентная нить требуемого калибра и соответствующей толщины.
При реализации заявленного способа с использованием существующего оборудования для сборки покрышек шин навивка экранирующего слоя брекера может осуществляться одиночной монофиламентной полиуретановой нитью, к примеру, на оборудовании, допускающем ширину ленты экранирующего слоя от 5 мм. Брекер пневматической шины может быть выполнен с экранирующим слоем, выполненным из сочетания одиночных мононитей и мононитей, соединенных утком в ленту. Брекер пневматической шины может быть выполнен с экранирующим слоем, выполненным из мононитей, соединенных утком в ленту. Толщина таких мононитей составляет 0,1-0,4 мм, ширина таких нитей составляет 2-7 мм. Для оборудования с минимальной шириной используемой ленты экранирующего слоя от 10 мм брекер покрышки пневматической шины может быть изготовлен, например, из 2-8 плоских мононитей, объедененных в плоскую ленту шириной 10-16 мм. При этом нити могут быть скреплены между собой либо за счет тонкой уточной нити, либо за счет прочности покрывающего полимера - клейкого к невулканизованной резине состава, либо представлять сочетание одиночных и скрепленных утком нитей. При этом при скреплении нитей тонкой уточной нитью вначале проводят скрепление (ткачество), затем полученную ленту покрывают полимером и только затем покрывают клейким составом.
Необрезиненную плоскую клейкую ленту из монофиламентных нитей накладывают непосредственно в процессе выполнения экранирующего слоя на сборочном станке путем намотки (навивки) на верхней слой брекера шины. После чего, на намотанный клейкий материал накладывают заготовку протектора и осуществляют вулканизацию. Формирование связи корд - резина происходит непосредственно в процессе вулканизации. Возможен также вариант намотки одиночных монофиламентных нитей с наложением на брекер от 2 до 6 нитей одновременно.
На фиг.1 представлен фрагмент конструкции брекера покрышки пневматической шины с экранирующим слоем из одиночной монофиламентной нитью NY66 8400 дтекс шириной 6 мм и толщиной 0,2 мм.
На фиг.2 представлена фрагмент конструкции брекера покрышки пневматической шины с экранирующим слоем плоской ленты из шести плоских монофиламентных нитей NY66 2100 дтекс шириной 13 мм, толщиной 0,2 мм, соединенных утком и покрытой полимером и клейким веществом.
Рисунок содержит следующие позиции:
1 - плоская монофиламентная нить,
2 - уточная нить.
Возможность реализации заявленного изобретения подтверждается проведенными исследованиями, результаты которых сведены в таблицы.
В Таблице 1 приведены примеры различного исполнения покрышки шины 195/55VR15 с экранирующим слоем различной конструкции и ее основные эксплуатационные показатели.
В Таблице 2 приведены результаты лабораторного тестирования легко-грузовой шины 225/70R15C стандартной конструкции и с использование плоских монофиламентных нитей в экранирующем слое брекера.
Таблица 2. Показатели шины 225/70R15C с различной конструкцией экранирующего слоя (эксперимент)
Брекер покрышки пневматической шины с экранирующим слоем из плоских монофиламентных нитей может быть изготовлен в условиях массового производства на стандартном оборудовании.
Заявляемое изобретение повышает эффективность производства за счет экономии энерго- и трудоресурсов и снижения амортизационных отчислений ввиду исключения операций обрезинки и раскроя резинокордного материала и снижении расхода резины и соответственно снижения веса шины и повышения потребительских качеств готового изделия.