ШИНА, ВЫПОЛНЕННАЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ КАЧЕНИЯ В СПУЩЕННОМ СОСТОЯНИИ, СОДЕРЖАЩАЯ ГИБРИДНЫЙ КАРКАСНЫЙ ПЛАСТ
TIRE MADE WITH POSSIBILITY OF ROLLING IN FLAT STATE, COMPRISING HYBRID FRAMEWORK LAYER

Изобретение относится к шине, выполненной с возможностью качения в спущенном состоянии.
Последние годы производители шин ищут возможность отказаться от необходимости перевозки запасного колеса на транспортном средстве, одновременно обеспечивая транспортному средству возможность продолжения движения, несмотря на значительное или полное падение давления в одной или нескольких шинах. Это позволяет, например, доехать до сервисного пункта, не останавливаясь, нередко в опасных обстоятельствах, для установки запасного колеса.
Одним из решений является использование шин, адаптированных для движения в спущенном состоянии и оснащенных самонесущими боковинами (иногда обозначаемых коммерческими названиями на английском языке “ZP” от “zero pressure” или “SST” от “self-supporting tire”).
Из уровня техники известна шина, выполненная с возможностью качения в спущенном состоянии, имеющая гребень, содержащий арматуру гребня, которая образована двумя пластами гребня из усилительных элементов и над которой находится протектор. Гребень продолжен радиально внутрь двумя боковинами. Эти боковины усилены при помощи резиновых вставок, позволяющих выдерживать нагрузки при низком давлении и даже без давления.
Кроме того, шина имеет два борта, каждый из которых содержит бортовое кольцо, а также каркасную арматуру, проходящую от бортов через боковины к гребню и содержащую два каркасных пласта усилительных элементов. Один из пластов закреплен на каждом из бортов посредством оборота вокруг бортового кольца, а другой пласт останавливается радиально снаружи бортового кольца. Оба каркасных пласта содержат текстильные усилительные элементы из вискозы.
Если давление накачки значительно снижается по сравнению с рабочим давлением и даже становится нулевым (в этом случае говорят о «движении в спущенном состоянии»), шина должна позволить пройти определенное расстояние на определенной скорости. Эта характеристика, называемая характеристикой “RME” (режим с увеличенным ресурсом качения), предписана законодательством или конструкторами автомобилей, чтобы производитель мог представить шину как адаптированную для движения в спущенном состоянии.
Если давление накачки близко к рабочему давлению (в этом случае говорят о «нормальном качении»), желательно, чтобы шина имела как можно более высокие характеристики, называемые “RMG” (режим качения в накачанном состоянии). Эти характеристики RMG включают в себя, кроме всех прочих, массу, сопротивление качению или комфорт.
Однако самонесущие боковины приводят к значительному снижению характеристик RMG, в частности, по сравнению со стандартной шиной, не имеющей самонесущих боковин. В частности, масса этих вставок приводит к увеличению общей массы шины. Кроме того, добавление этих вставок неизбежно приводит к увеличению гистерезиса и, следовательно, к увеличению сопротивления качению. Кроме того, эти вставки увеличивают жесткость боковин шины, что снижает комфорт шины.
Изобретение призвано предложить шину, адаптированную для качения в спущенном состоянии, обеспечивающую требуемую характеристику RME и имеющую характеристики RMG, максимально близкие к стандартной шине, не имеющей самонесущих шин.
В связи с этим объектом изобретения является шина, выполненная с возможностью качения в спущенном состоянии, имеющая каркасную арматуру, содержащую по меньшей мере один усилительный элемент, содержащий не менее одной (то есть одну или несколько) мультифиламентной нити из арамида и не менее одной (то есть одну или несколько) мультифиламентной нити из сложного полиэфира, скрученных вместе.
Гибридный усилительный элемент из арамида/сложного полиэфира позволяет использовать разные, но дополняющие друг друга свойства каждого материала. Действительно, усилительный элемент имеет относительно низкий модуль при слабых деформациях (в нормальном режиме качения), в данном случае модуль сложного полиэфира, который оказывается достаточным для обеспечения характеристик RMG. Усилительный элемент имеет относительно высокий модуль при сильных деформациях (в режиме качения в спущенном состоянии), в данном случае модуль арамида, который оказывается достаточным, чтобы самостоятельно обеспечивать характеристику RME.
Комбинированное использование арамида и сложного полиэфира позволяет уменьшить диаметр усилительного элемента благодаря более высокой прочности на разрыв, чем отдельно у вискозы, которая характеризуется эквивалентным усилием разрыва, но при более высоком титре, то есть с относительно большим диаметром. Это позволяет использовать меньшее количество резины для каландрирования гибридных усилительных элементов из арамида/сложного полиэфира по сравнению с усилительными элементами из вискозы. Уменьшение массы резины позволяет снизить стоимость, массу, а также гистерезис и, следовательно, сопротивление качению шины.
Кроме того, изобретение позволяет отказаться от использования вискозы, что дает преимущество в плане экологии и стоимости.
Действительно, предпочтительно диаметр усилительного элемента меньше или равен 1,1 мм и предпочтительно меньше или равен 0,7 мм.
Усилительный элемент называют также крученой прядью. Каждая мультифиламентная нить называется также крученой нитью и содержит множество элементарных филаментов или монофиламентов, в случае необходимости перемешанных друг с другом. Каждая нить содержит от 50 до 2000 монофиламентов.
Следует напомнить, что филаментом из арамида является филамент из линейных макромолекул, образованных ароматическими группами, связанными между собой амидными связями, из которых по меньшей мере 80% напрямую связаны с двумя ароматическими кольцами, и, в частности, из волокон поли(р-фенилена терефталамида) (или ПФД-Т), уже давно производимых из оптически анизотропных композиций пряжи.
Как известно, филаментом из сложного полиэфира называют филамент из линейных макромолекул, образованных группами, связанными между собой эфирными связями. Сложные полиэфиры производят посредством поликонденсации с этерификацией между двухосновной карбоновой кислотой и одним из ее производных в виде диола. Например, полиэтилентерефталат можно производить посредством поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля.
Предпочтительно шины могут быть предназначены для легковых автомобилей типа «кроссовера» 4×4, “SUV” (Sport Utility Vehicles).
Предпочтительно каркасная арматура содержит только один каркасный пласт.
Комбинированное использование арамида и сложного полиэфира позволяет получить каркасный пласт, имеющий эквивалентные и даже более высокие свойства механической прочности, в частности, усилия на разрыв, чем свойства двух каркасных пластов из вискозы. Кроме того, уменьшение числа каркасных пластов позволяет снизить стоимость, уменьшить массу, а также гистерезис и, следовательно, сопротивление качению шины.
Присутствие только одного каркасного пласта позволяет получить шину, каркасная арматура которой является более гибкой, чем шина, каркасная арматура которой содержит два каркасных пласта. За счет этого уменьшается вертикальная жесткость шины и улучшается ее комфорт, приближаясь к комфорту стандартной шины, не имеющей самонесущих боковин.
Факультативно шина имеет два борта, каждый из которых содержит по меньшей мере одну кольцевую усилительную структуру, при этом каркасная арматура закреплена в каждом из бортов посредством оборота вокруг кольцевой усилительной структуры.
Предпочтительно шина содержит вставку боковины, расположенную в осевом направлении внутри каркасной арматуры.
Согласно некоторым факультативным признакам шины:
- Титр мультифиламентной нити из арамида составляет от 100 до 400 текс, включая пределы, предпочтительно от 140 до 210 текс, включая пределы.
- Титр мультифиламентной нити из сложного полиэфира составляет от 100 до 500 текс, включая пределы, предпочтительно от 100 до 170 текс, включая пределы.
- Отношение титра мультифиламентной нити из арамида к титру мультифиламентной нити из сложного полиэфира составляет от 0,2 до 4, предпочтительно от 1 до 1,3.
Согласно другим факультативным признакам шины:
- Скручивание мультифиламентной нити из арамида составляет от 250 до 450 поворотов на метр, включая пределы, предпочтительно от 340 до 420 поворотов на метр, включая пределы.
- Скручивание мультифиламентной нити из сложного полиэфира составляет от 250 до 450 поворотов на метр, включая пределы, предпочтительно от 340 до 420 поворотов на метр, включая пределы.
Скручивание каждой нити является достаточно большим, чтобы усилительный элемент был достаточно прочным. Скручивание является также достаточно низким, чтобы получить высокий модуль и, следовательно, улучшить характеристику RME шины.
Под скручиванием мультифиламентной нити следует понимать скручивание, которому подвергают каждую мультифиламентную нить во время этапа конечного соединения по меньшей мере двух мультифиламентных нитей для получения крученой пряди, образующей усилительный элемент.
- Элементарные филаменты, входящие в состав мультифиламентной нити из арамида, скручивают с коэффициентом крутки, составляющим от 65 до 240, включая пределы, предпочтительно от 105 до 160, включая пределы.
- Элементарные филаменты, входящие в состав мультифиламентной нити из сложного полиэфира, скручивают с коэффициентом крутки, составляющим от 65 до 240, включая пределы, предпочтительно от 105 до 160, включая пределы.
Следует напомнить, что в усилительном элементе коэффициент крутки мультифиламентной нити (точнее, элементарных филаментов, входящих в состав упомянутой нити) выражается следующим отношением:
1/2
К (Скручивание в поворотах на метр)×[Титр нити (в текс)/(1000⋅ρ)],
3
в котором скручивание мультифиламентной нити выражено в поворотах на метр усилительного элемента, титр нити выражен в текс (вес в граммах на 1000 метров нити), и, наконец, ρ является плотностью или объемной массой (в г/см) материала нити (примерно 1,44 для арамида, 1,25-1,40 для сложных полиэфиров и 1,38 для ПЭТ).
Согласно другим факультативным признакам шины:
- Первоначальный модуль при растяжении усилительного элемента, измеренный при 20°С, превышает или равен 5,5 сН/текс, предпочтительно составляет от 6,5 до 7,9 сН/текс, включая пределы. Такой первоначальный модуль позволяет в режиме нормального качения, при котором деформации являются наиболее слабыми, получить усилительный элемент с повышенной механической прочностью, в данном случае с прочностью сложного полиэфира. Кроме того, улучшается поведение шины, в частности управляемость шины. Такой модуль позволяет также ограничить деформацию шины в сыром состоянии во время укладки в форму перед вулканизацией.
- Конечный модуль при растяжении усилительного элемента, измеренный при 20°С, превышает или равен 10 сН/текс, предпочтительно составляет от 13,5 до 16,5 сН/текс, включая пределы. Такой конечный модуль позволяет в режиме качения в спущенном состоянии, при котором деформации являются наиболее сильными, получить усилительный элемент с повышенной механической прочностью, в данном случае с прочностью арамида. Этот конечный модуль позволяет также компенсировать снижение механической прочности, связанное с деградацией сложного полиэфира при этих деформациях, которые, как правило, происходят при высоких температурах.
- Отношение конечного модуля при растяжении усилительного элемента к первоначальному модулю при растяжении усилительного элемента, измеренных при 20°С, меньше или равно 3, предпочтительно составляет от 1,7 до 2,5, включая пределы.
- Первоначальный модуль при растяжении усилительного элемента, измеренный при 180°С, превышает или равен 1,5 сН/текс, предпочтительно составляет от 1,9 до 2,3 сН/текс, включая пределы.
- Усилие разрыва усилительного элемента превышает или равно 20 даН, предпочтительно превышает или равно 25 даН и еще предпочтительнее превышает или равно 30 даН. Чем больше усилие разрыва, тем лучше сопротивляемость к агрессивным явлениям типа “road hazard”, включающим в себя, в частности, выбоины на дороге или удары по тротуарному бордюру. Такое усилие разрыва позволяет получить шину с повышенной стойкостью к агрессивным воздействиям типа “road hazard”.
- Термическая усадка усилительного элемента после 2 минут при 185°С под предварительным натяжением в 0,5 сН/текс меньше или равна 1,2%. Такая термическая усадка позволяет получить относительно большое значение удлинения при разрыве для усилительного элемента из арамида/сложного полиэфира. Шина менее чувствительна к агрессивным воздействиям типа “road hazard”.
- В варианте термическая усадка усилительного элемента после 2 минут при 185°С под предварительным натяжением в 0,5 сН/текс превышает 1,2%. Такая термическая усадка позволяет получить более высокий первоначальный модуль и, следовательно, более высокую механическую прочность по отношению к слабым воздействиям.
Все вышеупомянутые механические свойства хорошо известны специалисту и в своем большинстве могут быть определены при помощи кривых усилие-удлинение.
Предпочтительно усилительный элемент содержит только одну мультифиламентную нить из арамида и только одну мультифиламентную нить из сложного полиэфира. Такой усилительный элемент позволяет придать шине отличные характеристики RME и RMG. Действительно, благодаря этим двум мультифиламентным нитям ограничивают размер усилительного элемента и, следовательно, вес и сопротивление качению шины.
Предпочтительно каждую нить наматывают в виде спирали вокруг другой нити.
Предпочтительно сложный полиэфир выбирают из группы, в которую входят полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтиленнафталат (ПЭН), полибутилентерефталат (ПБТ), полибутиленнафталат (ПБН), полипропилентерефталат (ППТ) или полупропиленнафталат (ППН), предпочтительно сложный полиэфир является полиэтилентерефталатом (ПЭТ).
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве неограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает вид в радиальном разрезе шины, выполненной с возможностью качения в спущенном состоянии, согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг. 2 - детальный вид усилительного элемента шины, показанной на Фиг. 1.
Фиг. 3 - вид, аналогичный Фиг. 1, шины согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 4 - кривые усилие-удлинение различных усилительных элементов.
При применении термина «радиальный» следует различать несколько разных использований слов специалистом. Во-первых, выражение относится к радиусу шины. Именно в этом смысле о точке А говорят, что она является «радиально внутренней» относительно точки В (или находится «радиально внутри» от точки В), если она находится ближе к оси вращения шины, чем точка В. Вместе с тем, точку С называют «радиально наружной» относительно точки D (или находящейся «радиально снаружи» от точки D), если она находится дальше от оси вращения шины, чем точка D. Говорят о перемещении «радиально внутрь (или наружу)» при перемещении в направлении меньших (или больших) радиусов. Этот смысл термина применяют также, если речь идет о радиальных расстояниях.
С другой стороны, усилительный элемент или арматуру называют «радиальными», если усилительный(ые) элемент(ы) или арматура образуют с окружным направлением угол, превышающий или равный 65° и меньший или равный 90°.
Наконец, под «радиальным разрезом» или «радиальным сечением» следует понимать разрез или сечение в плоскости, которая содержит ось вращения шины.
«Осевое» направление является направлением, параллельным оси вращения шины. Точку Е называют «аксиально внутренней» относительно точки F (или находящейся «аксиально внутри» относительно точки F), если она находится ближе к центральной плоскости шины, чем точка F. Точку G называют «аксиальной наружной» относительно точки Н (или находящейся «аксиально снаружи» относительно точки Н), если она находится дальше от центральной плоскости шины, чем точка Н.
«Центральная плоскость» шины является плоскостью, которая является нормалью к оси вращения шины и которая находится на равном удалении от кольцевых усилительных структур каждого борта.
«Окружное» направление является направлением, одновременно перпендикулярным радиусу шины и осевому направлению.
ПРИМЕРЫ ШИНЫ В СООТВЕТСТВИИ С ИЗОБРЕТЕНИЕМ
На Фиг. 1 в радиальном разрезе схематично показана шина согласно первому варианту выполнения изобретения, обозначенная общей позицией 10. Шина 10 является шиной, выполненной с возможностью качения в спущенном состоянии. Шина предназначена для легкового автомобиля.
Эта шина 10 имеет гребень 12, содержащий арматуру 14 гребня, образованную двумя пластами 16, 18 усилительных элементов гребня и брекером 19. Над арматурой 14 гребня находится протектор 20. В данном случае брекер 19 расположен радиально снаружи пластов 16, 18 между пластами 16, 18 и протектором 20. Две самонесущие боковины 22 продолжают гребень 12 радиально внутрь.
Кроме того, шина 10 имеет два борта 24, радиально внутренних относительно боковин 22 и содержащих, каждый, кольцевую усилительную структуру 26, в данном случае бортовое кольцо 28, над которым находится резиновая масса 30 наполнителя на бортовом кольце, а также радиальную каркасную арматуру 32.
Предпочтительно каркасная арматура 32 содержит только один каркасный пласт 34 усилительных элементов 36, при этом пласт 34 закреплен на каждом из бортов 24 посредством оборота вокруг бортового кольца 28 таким образом, чтобы в каждом борту 24 получить нисходящую ветвь 38, проходящую от бортов через боковины к гребню, и восходящую ветвь 40, при этом радиально наружный конец 42 восходящей ветви 40 находится по существу на половине высоты шины. Каркасная арматура 32 проходит от бортов 24 через боковины 22 к гребню 12.
Резиновые композиции, используемые для пластов гребня 16, 18 и каркаса 34, являются известными композициями для каландрирования усилительных элементов, как правило, на основе натурального каучука, сажи, системы вулканизации и обычных добавок. Если усилительные элементы являются текстильными, как в данном случае в каркасной арматуре, сцепление между текстильным усилительным элементом и обволакивающей его резиновой композицией обеспечивают при помощи обычного клея типа RFL.
Шина 10 содержит также две вставки 44 боковин, аксиально внутренние относительно каркасной арматуры 32. Эти вставки 44 с их характерным радиальным сечением в виде полумесяца предназначены для усиления боковины. Они включают в себя по меньшей мере одну полимерную композицию, предпочтительно резиновую смесь. В документе WO 02/096677 приведены несколько примеров резиновых смесей, которые можно использовать для получения такой вставки. Каждая вставка 44 боковины может участвовать в обеспечении выдерживания нагрузки, соответствующей части веса транспортного средства при ситуации качения в спущенном состоянии.
Шина содержит также внутренний уплотнительный слой 46, предпочтительно из бутила, расположенный аксиально внутри относительно боковин 22 и радиально внутри относительно арматуры 14 гребня и проходящий между двумя бортами 24. Таким образом, вставки 44 боковин расположены в осевом направлении между каркасной арматурой 32 и внутренним слоем 46.
Каркасный пласт 34 содержит текстильные усилительные элементы 36, из которых один показан на Фиг. 2. Усилительные элементы 36 расположены параллельно друг другу. Каждый усилительный элемент 36 является радиальным. Иначе говоря, каждый усилительный элемент 36 расположен в плоскости, по существу параллельной осевому направлению шины 10.
Каждый усилительный элемент 36 содержит мультифиламентную нить 54 из арамида, в данном случае только одну нить, и мультифиламентную нить 54 из сложного полиэфира, в данном случае только одну нить, которые скручены индивидуально на 380 поворотов/метр, затем скручены вместе на 380 поворотов/метр. Обе нити намотаны в виде спирали одна вокруг другой.
Сложный полиэфир выбирают из группы, в которую входят полиэтилентерефталат, полиэтиленнафталат, полибутилентерефталат, полибутиленнафталат, полипропилентерефталат или полипропиленнафталат. В данном случае сложный полиэфир является полиэтилентерефталатом (ПЭТ).
Титр мультифиламентной нити 54 из арамида составляет от 100 до 400 текс, включая пределы, предпочтительно от 140 до 210 текс, включая пределы. В данном случае титр мультифиламентной нити 54 из арамида равен 167 текс.
Титр мультифиламентной нити 56 из сложного полиэфира составляет от 100 до 500 текс, включая пределы, предпочтительно от 100 до 170 текс, включая пределы. В данном случае титр мультифиламентной нити 56 из сложного полиэфира равен 144 текс.
Отношение титра мультифиламентной нити 54 из арамида к титру мультифиламентной нити 56 из сложного полиэфира составляет от 0,2 до 4, предпочтительно от 1 до 1,3, и в данном случае равно 1,16.
Скручивание мультифиламентной нити 54 из арамида составляет от 250 до 450 поворотов на метр, включая пределы, предпочтительно от 340 до 420 поворотов на метр, включая пределы. В данном случае скручивание мультифиламентной нити 54 из арамида равно 380 поворотов на метр.
Скручивание мультифиламентной нити 56 из сложного полиэфира составляет от 250 до 450 поворотов на метр, включая пределы, предпочтительно от 340 до 420 поворотов на метр, включая пределы. В данном случае скручивание мультифиламентной нити 56 из сложного полиэфира равно 380 поворотов на метр.
Таким образом, усилительный элемент содержит нити, имеющие по существу одинаковое скручивание. Речь идет о равномерном скручивании нити.
Элементарные филаменты, входящие в состав мультифиламентной нити 54 из арамида, скручивают с коэффициентом крутки К1, составляющим от 65 до 240, включая пределы, предпочтительно от 105 до 160, включая пределы. В данном случае К1=129.
Элементарные филаменты, входящие в состав мультифиламентной нити 56 из сложного полиэфира, скручивают с коэффициентом крутки К2, составляющим от 65 до 240, включая пределы, предпочтительно от 105 до 160, включая пределы. В данном случае К2=123.
Соотношение К1/К2 между коэффициентами крутки предпочтительно составляет от 0,9 до 1,10, включая пределы.
Первоначальный модуль Mi20 при растяжении усилительного элемента 36, измеренный при 20°С, превышает или равен 5,5 сН/текс, предпочтительно составляет от 6,5 до 7,9 сН/текс, включая пределы. В данном случае Mi20=7,2 сН/текс.
Конечный модуль Mf20 при растяжении усилительного элемента 36, измеренный при 20°С, превышает или равен 10 сН/текс, предпочтительно составляет от 13,5 до 16,5 сН/текс, включая пределы. В данном случае Mf20=15 сН/текс.
Отношение конечного модуля Mf20 к первоначальному модулю Mi20, измеренных при 20°С, меньше или равно 3, предпочтительно составляет от 1,7 до 2,5, включая пределы. В данном случае Mf20/ Mi20=2,1.
Первоначальный модуль Mi180 при растяжении усилительного элемента, измеренный при 180°С, превышает или равен 1,5 сН/текс, предпочтительно составляет от 1,9 до 2,3 сН/текс, включая пределы. В данном случае Mi180=2,1 сН/текс.
Усилие разрыва усилительного элемента 36 превышает или равно 20 даН, предпочтительно превышает или равно 25 даН и еще предпочтительнее превышает или равно 30 даН. В данном случае Fr = 34даН.
Термическая усадка СТ усилительного элемента 36 после 2 минут при 185°С под предварительным натяжением в 0,5 сН/текс меньше или равна 1,2%. В данном случае СТ = 0,8%.
Вышеуказанные значения измерены на непосредственно изготовленных усилительных элементах или на усилительных элементах, извлеченных из усилительного пласта. В варианте вышеуказанные значения измеряют на усилительных элементах, извлеченных из шины.
Для изготовления усилительных элементов 36 скручиванием, как известно, каждую нить конечного усилительного элемента сначала скручивают индивидуально в заданном направлении (например, скручивание по Z посредством 380 поворотов на метр нити) на первом этапе для получения крученой нити, затем скрученные таким образом нити скручивают вместе в обратном направлении (например, скручивание по S посредством 380 поворотов на метр усилительного элемента) для получения крученой пряди, в данном случае конечного усилительного элемента 36.
На Фиг. 3 показана шина согласно второму варианту выполнения изобретения. Элементы, идентичные элементам первого варианта выполнения, имеют такие же обозначения.
В отличие от шины 10 из первого варианта выполнения шина 10 согласно второму варианту выполнения является шиной с укороченной восходящей ветвью. Радиально наружный конец 42 восходящей ветви 40 находится радиально внутри от радиально наиболее наружного края 48 борта 24 в части 50 борта 24, которая должна опираться на край обода.
ИЗМЕРЕНИЯ И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ТЕСТЫ
В таблице 1 для сравнения приведены характеристики усилительного элемента 36 шины в соответствии с изобретением и усилительных элементов других шин.
Шина 10 в соответствии с изобретением описана выше.
Шина I является стандартной шиной, не имеющей самонесущих боковин, и содержит каркасную арматуру, включающую в себя только один каркасный пласт. Каркасный пласт содержит текстильные усилительные элементы. Каждый усилительный элемент содержит две скрученные вместе мультифиламентные нити из ПЭТ.
Шина II выполнена с возможностью качения в спущенном состоянии и содержит каркасную арматуру, включающую в себя два каркасных пласта. Каждый каркасный пласт содержит текстильные усилительные элементы. Каждый усилительный элемент содержит две скрученные вместе мультифиламентные нити из вискозы.
Все приведенные механические свойства измерены на обмазанных клеем текстильных усилительных элементах (то есть готовых к применению или извлеченных из шины), прошедших специальную подготовку; под «специальной подготовкой» следует понимать выдерживание кордов (после сушки) в течение не менее 24 часов до измерения в стандартной атмосфере в соответствии с европейской нормой DIN EN 20139 (температура 20 ± 2°С; влажность 65 ± 2%).
Титр (или линейную плотность) элементарных нитей или усилительных элементов определяют по меньшей мере на двух образцах, каждый из которых соответствует длине не менее 5 м, посредством взвешивания этой длины; титр приводится в текс (вес в граммах на 1000 м изделия - примечание: 0,111 текс = 1 денье).
Как известно, механические свойства измеряют при помощи машины растяжения “INSTRON”, оснащенной зажимами “4D”. Тестируемые образцы подвергают растяжению при первоначальной длине 400 м с номинальной скоростью 200 мм/мин при стандартном предварительном натяжении в 0,5 сН/текс. Все приведенные результаты представляют собой среднее значение из 5 измерений.
Измерения усилия разрыва и удлинения при разрыве (общее удлинение в %) осуществляют при растяжении в соответствии с нормой ISO 6892 от 1984 года, позволяющей также получить кривые усилие-удлинение.
Первоначальный модуль определяют как крутизну в начале кривой усилие-удлинение, которая наступает сразу после стандартного предварительного натяжения в 0,5 сН/текс. Конечный модуль определяют как крутизну в точке, соответствующей 80% усилия разрыва на кривой усилие-удлинение.
На Фиг. 4 показаны кривые усилие-удлинение CI, CII и С10 различных известных шин I, II и шины 10 в соответствии с изобретением.
Таблица 1
Шина
I
II
10
Кривая усилие-удлинение
CI
CII
C10
Тип нитей
ПЭТ/ПЭТ
Вискоза/Вискоза
Арамид/ПЭТ
Титры нитей (текс)
334/334
184/184
167/144
Скручивание нитей (повороты/м)
270/270)
480/480
380/380
Диаметр (мм)
0,96
0,68
0,65
Коэффициент крутки К1
133
170
129
Коэффициент крутки К2
133
170
123
Усилие разрыва (даН)
40
17
34
Термическая усадка при 185°С (%)
0,8
0
0,8
Первоначальный модуль при 20° (сН/текс)
5,1
7,2
7,2
Конечный модуль при 20° (сН/текс)
НЕТ
НЕТ
15
Температура стеклообразования (°С)
110
НЕТ
НЕТ/110
Температура плавления (°С)
260
НЕТ
НЕТ/260
Температура деградации (°С)
~350
~350
~450/~350
Упоминание НЕТ указывает, что значения не существует или оно является не существенным.
ПЭТ производится компанией Performance Fiber под названием 1Х50. Вискозу выпускает компания Cordenka под названием Super 3 - T700. Наконец, арамид выпускает компания Teijin под названием Twaron 1000.
ПЭТ имеет относительно низкую температуру плавления, что обуславливает его плохую термическую стабильность в отличие от вискозы или арамида, которые не имеют или почти не имеют термической чувствительности. Таким образом, при качении в спущенном состоянии, то есть при повышенной температуре (по причине нагрева, связанного с падением давления), ПЭТ очень быстро деградирует и больше не обеспечивает своей функции усиления. Что же касается арамида, то он, наоборот, за счет своей высокой термической стабильности обеспечивает свою функцию усиления даже при высокой температуре.
На Фиг. 4 видно, что усилительный элемент 36 (кривая С10) характеризуется более значительными усилием разрыва и жесткостью при сильных деформациях, чем усилительный элемент из вискозы (кривая CII). Кроме того, усилительный элемент 36 (кривая С10) имеет более высокую жесткость при сильных деформациях, чем усилительный элемент из ПЭТ (кривая CI). Таким образом, при качении в спущенном состоянии усилительный элемент 36 придает более высокую структурную жесткость, чем усиления из ПЭТ и из вискозы, в частности, в зоне, соединяющей гребень и боковины шины и называемой плечевой зоной, и в зоне боковины вблизи борта, называемой нижней зоной. Таким образом, усилительный элемент из вискозы придает шине 10 лучшую характеристику RME по сравнению с шиной II.
В таблице 2 сравнили характеристики RMG и характеристику RME шин I, II и 10.
Масса шины
Значение массы указано в относительных единицах (база 100) по отношению к известной шине I. Значение тем меньше значения 100, чем больше масса превышает массу известной шины I.
Сопротивление качению
Сопротивление качению измеряют после этапа термической стабилизации на основании измерения замедления качения колеса, оснащенного тестируемой шиной, прижимаемой к испытательному барабану. Прикладываемая нагрузка равна 8% нагрузки ETRTO (“European Tyre and Rim Technical Organization”).
Значение сопротивления качению указано в относительных единицах (база 100) по отношению к сопротивлению качению известной шины I. Значение тем меньше значения 100, чем больше сопротивление качению по сравнению с известной шиной I.
Комфорт
Комфорт определяют при помощи измерения вертикальной жесткости. Измерение вертикальной жесткости осуществляют на колесе, содержащем динамометрическую ступицу, на которую устанавливают тестируемую шину. Колесо прижимают к испытательному барабану при нагрузке, равной 80% нагрузки ETRTO. Барабан содержит планку, образующую препятствие. Вертикальную жесткость шины определяют на основании усилия, измеряемого динамометрической ступицей. Чем выше усилие, тем больше вертикальная жесткость и тем меньше ощущение комфорта.
Значение вертикальной жесткости указано в относительных единицах (база 100) по отношению к вертикальной жесткости известной шины I. Чем ближе значение к 100, тем меньше вертикальная жесткость по сравнению с известной шиной I и, следовательно, тем лучше комфорт.
Тест качения в спущенном состоянии
Тест качения в спущенном состоянии осуществляют в соответствии с регламентом 30 UNECE. Значение 0 показывает, что тестируемая шина не прошла тест качения в спущенном состоянии. Значение 1 показывает, что тестируемая шина успешно прошла тест качения в спущенном состоянии.
Таблица 2
Шина
I
II
10
Масса шины
100
73
80
Сопротивление качению
100
94
98
Амортизация
100
92
95
Тест качения в спущенном состоянии
0
1
1
Результаты в таблице 2 показывают, что шина 10 в соответствии с изобретением обеспечивает требуемую характеристику RME (значение 1 при тесте качения в спущенном состоянии) и, среди шин, адаптированных для качения в спущенном состоянии (шины II и 10), имеет характеристики RMG, наиболее близкие к стандартной шине I. Хотя шина 10 в соответствии с изобретением имеет более низкие характеристики RMG, чем стандартная шина I, она все же имеет более высокие характеристики RMG по сравнению с шиной II.
Изобретение не ограничивается описанными выше вариантами выполнения.
Действительно, каркасная арматура 32 шины может содержать два каркасных пласта 34.
Можно также предусмотреть вариант выполнения, в котором восходящая ветвь 40 поднимается между пластом 18 гребня и нисходящей ветвью 38.
Можно также предусмотреть вариант выполнения, в котором каркасная арматура содержит вспомогательный усилительный элемент, проходящий между бортом 24 и гребнем 12 шины. Этот вспомогательный усилительный элемент вставлен между нисходящей 38 и восходящей 40 ветвями и проходит вверх между пластом 18 гребня и нисходящей ветвью 38.
Эти два предыдущих варианта выполнения представляют особый интерес в случае, когда шина имеет только один каркасный пласт, при этом восходящая ветвь 40 или вспомогательный усилительный элемент обеспечивают дополнительное усиление в плечевой зоне шины.
Кроме того, каждая мультифиламентная нить может иметь скручивание, отличное от скручивания другой или других мультифиламентных нитей, чтобы получить усилительный элемент с неравномерным скручиванием.
Можно также комбинировать признаки различных описанных или предполагаемых вариантов выполнения при условии их совместимости между собой.