АРМИРУЮЩИЙ СЛОЙ ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНО ДЛЯ СЛОЯ БАНДАЖА БРЕКЕРА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
REINFORCING LAYER FOR VEHICLE PNEUMATIC TIRE, PREFERABLY FOR VEHICLE PNEUMATIC TIRE BREAKER BANDAGE LAYER

Настоящее изобретение относится к армирующему слою для пневматической шины транспортного средства, предпочтительно для слоя бандажа брекера пневматической шины транспортного средства, при этом армирующий слой имеет усиливающие элементы, содержащие по меньшей мере одну комплексную нить, и при этом указанная по меньшей мере одна комплексная нить состоит из полиамида, основанного главным образом на возобновляемом сырье.
Такой армирующий слой известен из документа DE 102010017786 A1. Для сохранения окружающей среды и ресурсов в сочетании с высоким качеством продукта, в армирующем слое применяется усиливающий элемент, содержащий полиамид 10,10. Полиамид 10,10 представляет собой продукт поликонденсации декаметилен-1,10-диамина и декан-1,10-дикарбоновой кислоты, причем оба мономера получают из касторового масла. Таким образом, полиамид 10,10 на 100% основан на природном, возобновляемом сырье, а не на минеральном масле.
Армирующие слои для пневматических шин транспортного средства и их усиливающие элементы известны специалисту в данной области техники в широком разнообразии различных конструктивных исполнений в отношении конструкции и материала.
В пневматических шинах транспортного средства нити или корды применяют в области борта в качестве каркасного материала для слоев брекера и в качестве бандажа брекера. Во время производства шины нити или корды заделывают в резиновую смесь для обеспечения возможности применения в качестве слоя прорезиненного усиливающего элемента в шине.
Бандаж брекера в пневматических шинах транспортного средства, особенно в случае использования на высокой скорости, способствует предотвращению подъема шины в результате центробежных сил, возникающих во время операции вождения. В пневматической шине транспортного средства, которая, как правило, имеет непроницаемую внутреннюю прослойку, радиальный каркас, содержащий усиливающие элементы и проходящий от верхней области шины через боковые стенки в область борта, где он обычно закреплен посредством опутывания сердечников борта, имеющих высокую прочность на разрыв, внешний в радиальном направлении резиновый протектор, имеющий профильные канавки, и брекер между резиновым протектором и каркасом, он расположен между брекером и протектором. Бандаж брекера может иметь или несколько слоев, покрывает по меньшей мере кромки брекера и содержит усиливающие элементы, проходящие параллельно и по существу в окружном направлении в виде кордов, заделанных в резиновую смесь. В производстве шин бандаж брекера наносят в форме слоев с усиливающими элементами, заделанными в невулканизированную резиновую смесь, которые намотаны или накручены на брекер. Усиливающие элементы для таких слоев заделаны в резину в виде массива по существу параллельных усиливающих элементов в форме нитей, которые, как правило, были подвергнуты предварительной термической обработке и/или пропитке, как известно специалисту в данном уровне техники, для лучшей адгезии к резине для заделки, проходят через каландровый вал или экструдер в продольном направлении для покрытия резиновой смесью. В ходе придания формы с помощью устройства для создания шины, используемого в настоящее время, и вулканизации шины, шина в результате подъема, как правило, растягивается на величину до 2% в плечевой зоне и до 4% в средней области по сравнению с невулканизированной шиной, когда невулканизированную шину наматывают на плоский барабан. Таким образом, усиливающий элемент, используемый в бандаже брекера, должен преимущественно позволять этот подъем, но также иметь подходящие характеристики усадки во время вулканизации шины, чтобы по меньшей мере придавить кромки брекера.
Материалы, используемые в настоящее время для усиливающих элементов в армирующих слоях, особенно в бандажах брекера пневматических шин транспортного средства, сначала представляли собой текстильные усиливающие элементы, основанные в основном (непосредственно) на ископаемом сырье (на минеральном масле), например PET (полиэтилентерефталат), арамиде и нейлоне, или гибридные корды, изготовленные из их нитей. С другой стороны, известно использование текстильных усиливающих элементов, не основанных на минеральном масле, изготовленных из вискозы или лиоцелла. Это синтетические волокна, изготовленные из природных полимеров, например, целлюлозы.
Для сохранения окружающей среды и ресурсов, принимаются меры по уменьшению доли сырья на основе минерального масла, такого как синтетические волокна, в эластомерных продуктах. В то же время, впрочем, требуется, чтобы необходимые свойства продукта не были ухудшены.
Однако использование природных волокон, таких как хлопок, в резиновой промышленности ограничено тем, что они не имеют непрерывной структуры волокна и имеют сильно различающееся качество волокон. Недостаток характеристик усадки природных волокон дополнительно делает их неподходящими для использовании в качестве усиливающих элементов в бандажах брекера пневматических шин транспортного средства.
Полиамид 10,10 обеспечивает экономию ресурсов, поскольку его на 100% получают из природного возобновляемого сырья, но свойства усиливающего элемента, изготовленного из полиамида 10,10, в слое бандажа брекера пневматической шины транспортного средства нуждаются в улучшении.
Два свойства усиливающего элемента являются особенно желаемыми в данном контексте: во-первых, полиамидный материал должен иметь такую хорошую растяжимость, чтобы можно было получить преимущественную сильную усадку; во-вторых, модуль упругости должен быть в диапазоне преимущественно высоких значений.
Полиамид 10,10, имеющий длинные и мягкие цепочки в компонентах кислоты и диамина, имеет сравнительно хорошую растяжимость, но сравнительно неблагоприятно низкий модуль упругости.
Полиамид 6,6 имеет умеренную длину цепочек в компоненте кислоты и диамина, а также по-прежнему имеет хорошую растяжимость и поэтому по-прежнему имеет подходящую усадку и подходящий модуль упругости, но его нельзя произвести с сохранением окружающей среды и ресурсов.
Полиамид 4,4 имеет сравнительно плохую растяжимость из-за его малой длины цепочек в компоненте кислоты и диамина и поэтому имеет неблагоприятно слабую усадку, если она вообще есть, но имеет преимущественно высокий модуль упругости.
Задача настоящего изобретения заключается в предоставлении армирующего слоя с усиливающими элементами для пневматической шины транспортного средства, предпочтительно для слоя бандажа брекера пневматической шины транспортного средства, полиамидные комплексные нити которого сохраняют окружающую среду и ресурсы и которые дополнительно улучшают продукт в отношении его качества.
Задача решается согласно настоящему изобретению тем, что комплексная нить состоит из полиамида 4,10.
Это обеспечивает комплексную нить, частично основанную на биологическом сырье, состоящую из полиамида 4,10. Один мономер из двух мономеров полиамида 4,10 основан главным образом на возобновляемом сырье, а не на минеральном масле, и поэтому является безвредным для окружающей среды и благоприятный в отношении ресурсов. Полиамиды представляют собой продукты поликонденсации, образованные из дикарбоновых кислот и диаминов. Важная с экономической точки зрения дикарбоновая кислота представляет собой себациновую кислоту, которую производят, например, из касторового масла, получаемого из семян клещевины обыкновенной. Компонент «10» полиамида 4,10 основан на себациновой кислоте.
Безвредность для окружающей среды также подчеркивается тем, что клещевина обыкновенная растет в условиях, при которых она не соперничает с другими полезными растениями. В дополнение, волокна полиамида 4,10 имеют постоянное качество по сравнению с природными волокнами, и их производят в виде непрерывных волокон. Таким образом можно обеспечить стабильное качество продукта и надежность обработки.
Полиамид 4,10 обладает полимерной структурой, имеющей хорошую растяжимость и достаточно сильную усадку с подходящим модулем упругости. По сравнению с другими полиамидами, полиамид 4,10 из-за этого является хорошим компромиссом между усадкой и модулем упругости, что особенно подходит для использования в качестве усиливающего элемента в слое бандажа брекера.
Более того, полиамид 4,10 отличается низкой водопоглощающей способностью, что означает, что хорошие свойства, такие как прочность на разрыв, достигаются и в присутствии влаги.
Дополнительным преимуществом является то, что полиамид 4,10 в большой степени похож на полиамид 6,6, который часто применяют в армирующих слоях. Таким образом, возможна простая замена полиамида 6,6 (PA 6,6) на полиамид 4,10 (PA 4,10) с сохранением, например, используемой склеивающей системы.
В следующей таблице показаны преимущественные свойства комплексных нитей PA 4,10 по сравнению с комплексными нитями PA 6,6.
дтекс [г/1000 м]
Усадка [%]
Удельная разрывная нагрузка [сН/текс%]
Удлинение при разрыве [%]
Удельная нагрузка при удлинении 4% [сН/текс]
PA 6,6
1400
6
75
18
11,9
PA 4,10
1400
8
79
16
11,5
Величины измерены на нескрученной нити.
Усадка определена согласно стандартам ASTM D885 и ASTM D4974.
Данные по силе/удлинению определены согласно стандарту ASTM D855M.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения усиливающий элемент представляет собой скрученный на концах корд, изготовленный из по меньшей мере двух скрученных комплексных нитей. Скруткой комплексной нити или корда достигают улучшения сопротивления усталости усиливающего элемента по сравнению с нескрученными усиливающими элементами.
Это уместно, когда комплексная нить имеет линейную плотность от 100 до 5000 дтекс и количество скруток от 100 до 600 витков/м. Комплексные нити такого типа могут быть просто произведены и подходят для использования в качестве усиливающих элементов в пневматических шинах транспортного средства.
Это является преимущественным, когда корд состоит из 2 или 3 скрученных на концах комплексных нитей.
В конкретной версии настоящего изобретения все комплексные нити корда состоят из полиамида 4,10.
В альтернативной версии настоящего изобретения одна комплексная нить корда не состоит из полиамида 4,10. Но также возможно, чтобы по меньшей мере одна комплексная нить корда не состояла из полиамида 4,10. В этом случае корд является так называемым гибридным кордом. В таком случае он по меньшей мере частично основан на возобновляемом сырье, выполнен с сохранением ресурсов и обеспечивает, в качестве дополнительного преимущества, возможность определенной регулировки корда посредством выбора конкретного материала нити, которая не состоит из полиамида 4,10.
Настоящее изобретение также относится к пневматической шине транспортного средства, имеющей армирующий слой, такой как армирующий слой, подробно описанный выше. Данный армирующий слой представляет собой слой бандажа брекера или арматуру борта, такую как бортовая лента или крыльевая лента.
Пневматические шины транспортного средства являются продуктами массового производства, в которых частичная замена материалов на основе минерального масла на материалы, не основанные на минеральном масле, приводит к весьма существенному эффекту в отношении сохранения ресурсов. Более того, было показано, что армирующие слои, содержащие усиливающие элементы, состоящие из комплексных нитей полиамида 4,10, обеспечивают высокую долговечность шины.
Автомобильная шина может, например, иметь слой бандажа брекера, изготовленный из кордов следующей конструкции:
Вариант A: Конструкция/материал: 1400×1/полиамид 4,10
Скрутка на концах: 100 витков/м
Вариант B: Конструкция/материал: 940×2/полиамид 4,10
Скрутка на концах: 350 витков/м
В случае кордов, т. е. в случае усиливающих элементов, имеющих две или более комплексных нити, скрутка нити является такой же, как скрутка корда, но в обратном направлении.