ES2587995T3

ES2587995T3 - Capa de refuerzo y neumáticos para vehículos

Info

Publication number: ES2587995T3
Application number: ES13727144.1T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Reese
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2016-10-28
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: DE102012105766A1; EP2867395A1; EP2867395B1; WO2014001039A1

Abstract

Capa de refuerzo para productos elastómeros siendo los refuerzos cordones híbridos que se disponen dentro de la capa de manera fundamentalmente paralela entre sí y que contienen al menos un hilo de poliéster y al menos un hilo de poliamida, caracterizada por que el hilo de poliéster presenta una finura de 1440 dtex y el hilo de poliamida una finura de 1400 dtex, retorciéndose al menos un hilo de poliéster y al menos un hilo de poliamida con 370 t/m para formar un cordón híbrido.

Description

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DESCRIPCION

Capa de refuerzo y neumaticos para vehnculos

La invencion se refiere a una capa de refuerzo para productos elastomeros, siendo los refuerzos cordones hnbridos que dentro de la capa se disponen de forma fundamentalmente paralela y que comprenden al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida. La invencion se refiere ademas a un neumatico para vehnculos que contiene al menos una capa de refuerzo segun la invencion.

Los refuerzos para aumentar la resistencia de diversos productos elastomeros se conocen desde hace tiempo. Asf se emplea en los neumaticos para vehnculos un bandaje de cinturon de una o varias capas que cubre los bordes de cinturon y que comprende refuerzos en forma de cordones embutidos en caucho que se desarrollan fundamentalmente en direccion perimetral. Este bandaje de cinturon sirve para evitar, especialmente durante el uso a altas velocidades, una elevacion de los neumaticos debida a las fuerzas centnfugas que se producen durante la marcha.

El bandaje se incorpora durante la fabricacion del neumatico en forma de capas, tiras o cordones individuales en los refuerzos embutidos en una mezcla de caucho no vulcanizada, que se enrollan o bobinan alrededor del bandaje. Los refuerzos se embuten en caucho para lo que un haz de refuerzos filiformes fundamentalmente paralelos que, previamente son tratados termicamente y/o para una mejor adherencia al caucho en el que se embuten con un producto de impregnacion en la forma que todo experto en la materia conoce, atraviesan en direccion longitudinal una calandria o una extrusionadora para su revestimientos con la mezcla de caucho. Al abombarse con los dispositivos empleados hasta ahora y con el vulcanizado del neumatico , el neumatico se dilata por regla general en la zona del borde como consecuencia de la elevacion en hasta un 2 % y en la zona central en hasta un 4 % en comparacion con la pieza bruta sin vulcanizar, cuando la pieza bruta se enrolla en un tambor plano. En los tambores de construccion mas modernos solo se exige una dilatacion menor durante la fabricacion del neumatico de aproximadamente un 2 %, como maximo. En los dispositivos modernos la elevacion es menor. Otro problema consiste en el comportamiento de contraccion del respectivo material de los cordones a temperaturas elevadas. Un comportamiento de contraccion reducido da lugar a una mayor estabilidad dimensional del neumatico y, por consiguiente, a un mejor comportamiento de “flatspot” (= aplanamientos plasticos reversibles en la superficie de apoyo sobre el suelo al aparcar) que toda persona experta conoce.

Los cordones del bandaje deben permitir en la fabricacion del neumatico una elevacion suficiente durante el abombado y en el molde de vulcanizacion para que el neumatico se pueda formar de manera precisa, y garantizar despues de la fabricacion del neumatico buenas aptitudes a altas velocidades durante la marcha, es decir, una buena estabilidad dimensional. Para que se cumplan estos requisitos conviene que los cordones se puedan dilatar hasta una dilatacion del 3 al 4 % con un gasto de energfa moderado y, a partir de una dilatacion mayor, solo con un gasto de energfa muy elevado.

Para cintas transportadores, correas de accionamiento, tubos flexibles y fuelles tambien es necesario el empleo de refuerzos con propiedades ffsicas adaptadas a las necesidades.

Por el documento US 7,252,129 B2 se conoce un cordon hnbrido formado por fibras de aramida y por otra fibra seleccionada de entre el grupo formado por poliester, nilon y rayon. Este cordon tnbrido garantiza una separacion reducida de los distintos hilos del refuerzo.

El documento EP 1 703 005 B1 describe un cordon hnbrido recubierto por inmersion que comprende rayon y un hilo de lyocell que se caracteriza por su buena resistencia a la fatiga.

El documento DE 102005046492 A1 revela un procedimiento para la fabricacion de un hilo de filamentos de poliester o aramida recubiertos por filamentos de nilon para lograr una mejor adherencia.

En los documentos KR 100829260 B1 y KR 100828261 se describen cordones hnbridos de PET y nilon con una torsion final de 270 a 330 t/m (330 turns per meter) y tratados por doble inmersion. En comparacion con un cordon de nilon de inmersion simple se consiguen una reduccion de la dilatacion a 45 N y una contraccion menor a 180 °C. De estas memorias no se puede deducir la influencia sobre la fuerza de contraccion.

Otros cordones hnbridos de poliester y poliamida se conocen por los documentos JP-A-H09 76707, JP-A-H06 305304, US-A-3 422 873, GB-A-1 101 015 y JP-A-H05 195359.

Uno de los cometidos de la invencion consiste en proporcionar una capa de refuerzo para productos elastomeros de cordones hnbridos de al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida que presente un comportamiento de contraccion menor, una fuerza de contraccion mayor (mejorada) y un fuerza relativamente grande a una dilatacion del 2 al 4 %. Al mismo tiempo se pretende que el peso de estos refuerzos no aumente de manera significativa a causa de la construccion del cordon.

Esta tarea se resuelve segun la invencion por medio de una capa de refuerzo para productos elastomeros siendo los refuerzos cordones hnbridos dispuestos dentro de la capa de forma fundamentalmente paralela que contienen al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida, que se caracterizan por que el hilo de poliester presenta una finura de 1440 dtex y el hilo de poliamida una finura de 1400 dtex, retorciendose al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida con 370 t/m para formar un cordon hnbrido.

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Otro objetivo de la invencion consiste en proporcionar un neumatico para vetuculos que presente un comportamiento de contraccion reducido y una mayor estabilidad dimensional.

Este objetivo se consigue por que el neumatico para vetuculos contiene al menos una capa de refuerzo para productos elastomeros, siendo los refuerzos cordones tubridos dispuestos dentro de la capa paralelos entre sf y al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida, que se caracterizan por que el hilo de poliester presenta una finura de 1440 dtex y el hilo de poliamida una finura de 1400 dtex, retorciendose al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida con 370 t/m para formar un cordon tubrido.

Sorprendentemente se ha podido comprobar que una capa de refuerzo de este tipo se caracteriza por un comportamiento de contraccion claramente mejor y por fuerzas de contraccion claramente mayores. Adicionalmente se ha conseguido que el peso de esta capa de refuerzo no aumente de manera significativa.

En el marco de la presente invencion lo cordones forman estructuras lineales que se componen de dos o mas hilos retorcidos los unos con los otros. Un cordon tubrido es, en el marco de la presente invencion, una estructura lineal formada por distintos filamentos o fibras en apoyo a DIN 60900. Los terminos de hilo de poliester o hilo poliestrico asf como hilo de poliamida o hilo poliamfdico se emplean en el marco de la invencion como sinonimos.

Un neumatico para vetuculos que comprende al menos una capa de refuerzo segun la invencion en al menos un componente, presenta una mayor estabilidad dimensional, unas aptitudes especialmente buenas a altas velocidades y un peso de neumatico practicamente igual. Los aplanamientos bajo carga (Flatspotting) se reducen de manera considerable. Con preferencia, la capa de refuerzo segun la invencion se configura como bandaje de cinturon y/o refuerzo de reborde a fin de lograr las ventajas mencionadas.

Con menos de 340 t/m disminuye fuertemente la resistencia a la fatiga, lo que puede provocar la rotura de los cordones. Con mas de 550 t/m disminuye fuertemente la solidez, mientras que el coste de procesamiento aumenta.

Con 370 t/m los cordones hfbridos de la capa de refuerzo segun la invencion presentan propiedades optimas en lo que se refiere a la duracion dinamica, la resistencia a la fatiga, la solidez y el coste de procesamiento.

En el caso del cordon hfbrido de la capa de refuerzo segun la invencion se tuercen un hilo de poliester y un hilo de poliamida. Esta construccion de cordon presenta, por ejemplo al ser utilizada en el neumatico para vetuculos, la necesaria solidez con buenas propiedades a altas velocidades, de platspot y de resistencia a la rodadura.

En el marco de la presente invencion tambien es posible que se tuerzan entre sf mas de un hilo de poliester y/o mas de un hilo de poliamida.

El hilo de poliester de la capa de refuerzo segun la invencion se puede torcer en direccion S y /o en direccion Z.

El hilo de poliamida de la capa de refuerzo segun la invencion se puede torcer en direccion S y /o en direccion Z.

Preferiblemente el hilo de poliester o los hilos de poliester y el hilo de poliamida o los hilos de poliamida presentan la misma direccion de giro. Por consiguiente, ambos se tuercen en direccion S y/o en direccion Z.

Conforme a la invencion al menos un hilo de poliamida y al menos un hilo de poliester se tuercen entre sf en direccion S o Z para formar un cordon hibrido. Ventajosamente la direccion de giro para la formacion del cordon hfbrido es opuesta a la direccion de giro de los hilos. Si las direcciones de giro de los hilos y del cordon hfbrido fueran las mismas, se podnan producir en la produccion excesivas roturas de filamentos, con lo que ya no se podna garantizar una resistencia suficiente.

El hilo de poliester de la capa de refuerzo segun la invencion es un hilo de poliester HMLS (High Modulus Low Shrinkage) y/o un hilo de poliester HMHS (High Modulus High Shrinkage) y/o un hilo de poliester (regular) HMNS (High Modulus Normal Shrinkage).

Se emplea preferiblemente un hilo de poliester HMLS y/o un hilo de poliester (regular) HMNS. Estos hilos presentan una buena estabilidad termica, por lo que cumplen los requisitos en las aplicaciones citadas; como por ejemplo las aptitudes para altas velocidades en caso de uso en neumaticos para vehfculos.

El poliester del hilo de poliester se selecciona ventajosamente de entre el grupo formado por polietilentereftalato (PET) y/o polietilennaftalato (PEN) y/o polibutilentereftalato (PBT) y/o policarbonato (PC) que formalmente se puede considerar como poliester.

Se prefiere el empleo de PEN y/o PET, prefiriendose especialmente el empleo de PET. El PET ofrece frente al PEN la ventaja de ser, en comparacion, economico.

Si, en el caso del hilo de poliester de la capa de refuerzo segun la invencion, se trata de PET, se emplea preferiblemente PET HMLS y/o PET (regular) HMNS.

La poliamida del hilo de poliamida se selecciona de entre el grupo formado por poliamida 6 (PA 6) y/o poliamida 66 (PA 66) y/o poliamida 12 (PA 12) y/o poliamida 11 (PA 11) y/o poliamida 1313 (Pa 1313) y/o poliamida 4 (PA 4) y/o poliamida 7 (PA 7) y/o poliamida 8 (Pa 8) y/o poliamida 9 (PA 9) y/o poliamida 46 (PA 46) y/o poliamida 610 (PA 610) y/o poliamida 612 (PA 612) y/o poliamida 69 (PA 69) y/o poliamida 66/6 (PA 66/6). Se prefiere el empleo de PA 6 y/o PA 66, especialmente el empleo de PA 66.

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En una variante de realizacion preferida de la invencion, el hilo de PET presenta una finura de 1440 dtex y el hilo de PA 66 una finura de 1400 dtex, retorciendose al menos un hilo de de PET y al menos un hilo de PA 66 con 370 t/m para formar un cordon fnbrido. Un cordon fnbrido de este tipo presenta sorprendentemente elevadas fuerzas de contraccion.

En una variante de realizacion no conforme a la invencion, el hilo de PET presenta una finura de 1100 dtex y el hilo de PA 66 una finura de 940 dtex, retorciendose al menos un hilo de PET y al menos un hilo de PA 66 con 410 t/m para formar un cordon hibrido. Un cordon fnbrido de este tipo presenta tambien sorprendentemente elevadas fuerzas de contraccion.

Para garantizar una adherencia segura de los refuerzos textiles al caucho es conveniente que los cordones fnbridos de al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida se doten de una impregnacion adhesiva para garantizar la adherencia del refuerzo al caucho. La impregnacion adhesiva se puede llevar a cabo, por ejemplo, con un dip RFL por el procedimiento de 1 o 2 banos. Sin embargo, para la impregnacion tambien se pueden emplear otros procedimientos y adhesivos que el experto en la materia conoce.

La densidad de los hilos de cordon de la capa de refuerzo es de 80 a 180 epdm, preferiblemente de 90 a 150 epdm. La densidad garantiza una resistencia suficiente en caso de empleo en neumaticos para vefnculos.

Si, en el caso de la capa de refuerzo, se trata de un bandaje de cinturon, este se configura en una o varias capas en un angulo de 0° a 5° respecto a la direccion perimetral, prefiriendose que sea de una capa. Configurado significa en este sentido que se bobine en direccion perimetral en una o varias capas, con preferencia una capa. Con la capa de refuerzo segun la invencion como bandaje de cinturon el neumatico para vefnculos presenta unas aptitudes a altas velocidades especialmente buenas, mientras que los aplanamientos bajo carga /Flatspotting) se reducen considerablemente.

Al utilizar la capa de refuerzo antes descrita como refuerzo de reborde en un neumatico para vefnculos, la ventaja consiste en que este refuerzo presenta un modulo mayor que las capas de refuerzo de poliamida empleadas normalmente hasta ahora.

Estas ventajas se consiguen tambien al usar la capa de refuerzo antes descrita para la fabricacion de otros productos elastomeros, tales como cintas transportadoras, correas de accionamiento, tubos flexibles o fuelles.

Un ejemplo de realizacion y otras ventajas de la invencion se describen mas detalladamente en relacion con la siguiente tabla 1. El cordon fnbrido de la tabla 1 representa un ejemplo de realizacion de la capa de refuerzo segun la invencion, mientras que los cordones que solo contienen hilos de poliamida, asf como los cordones que solo contienen hilos de poliester sirven de referencia.

Las mediciones se han realizado de acuerdo con los siguientes metodos:

* Fuerza de rotura y dilatacion de rotura, fuerza con dilatacion del 2 % y del 4 %, dilatacion a 45 N,

contraccion a 180 °C, contraccion restante y fuerza de contraccion en apoyo a ASTM D 855.

Tabla 1

Propiedad: Unidad PA 66a) 1400x2 390 t/m Torsion final PETb) 1440x2 370 t/m Torsion final Cordon hforidoc) PETb) 1440x1/ PA 66a) 1400x1, 370 t/m torsion final

Fuerza de rotura: N 211 185 188

Dilatacion a 45 N: % 6,6 3,2 4,5

Fuerza con dilatacion del 2%: N 15 32 24

Fuerza con dilatacion del 4%: N 24 52 41

Dilatacion de rotura: % 21,5 15,5 16,5

Contraccion a 180°C: % 5,0 5,0 3,9

Contraccion restante (%): % 2,3 4,5 2,5

Fuerza de contraccion: N 6,8 4,3 7,2

a)

b)

PA 66: Nilon, hilo PA 66 Enka ® nilon 140 HRT, Firma Polyamid High Performance:

Direccion de giro Z; cordon PA 66 1400x2 direccion de giro S

Hilo PET (regular) HMNS: hilo PET 1384A, Firma Halide: direccion de giro Z;

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Cordon PET 1440x2 direccion de giro S

c) Hilo PET y PA 66 direccion de giro Z, cordon hforido PET 1440x1/PA 66 1400x1, direccion de giro S

De la tabla 1 se deduce que el cordon fnbrido segun la invencion PET (regular) HMNS 1440x1/PA 66 1400x1 presenta una fuerza claramente mayor a una dilatacion del 4% y una fuerza de contraccion sorprendentemente elevada superior a la de PA 66 y de PET (regular) HMNS. Este sorprendente efecto sinergfstico no se esperaba, dado que en el caso de un cordon fnbrido de dos materiales se partina de la base de que los valores de las propiedades se mueven entre los valores de los cordones de los distintos materiales. El comportamiento de contraccion claramente mejorado del cordon fnbrido proporciona en el neumatico para vefnculos una mayor estabilidad dimensional asf como mejores aptitudes a altas velocidades.

Tabla 2

Propiedad: Unidad PA 66d) 940x2 350 t/m Torsion final PETe) 1100x2 410 t/m Torsion final Cordon hforidof) PETe) 1100x1/ PA 66d) 940x1, 410 t/m torsion final

Fuerza de rotura: N 150 154 135

Dilatacion a 45 N: % 7,8 4,8 4,3

Fuerza con dilatacion del 2%: N 13 26 22

Fuerza con dilatacion del 4%: N 20 40 42

Dilatacion de rotura: % 20,6 15,0 16,5

Contraccion a 180°C: % 5,0 2,0 4,7

Contraccion restante (%): % 2,5 1,8 3,4

Fuerza de contraccion: N 4,5 1,9 7,1

d)

e)

f)

Direccion de giro Z; cordon PA 66 940x2 direccion de giro S

Hilo PET (regular) HMNS: hilo PET SK20A, Firma Shinkong: direccion de giro Z;

Cordon PET 1100x2 direccion de giro S

Hilo PET y PA 66 direccion de giro Z, cordon fnbrido PET 1100x1/PA 66 940x1, direccion de giro S

De la tabla 2 se deduce que el cordon fnbrido no conforme a la invencion PET HMLS 1100x1/PA 66 940x1 tambien presenta una fuerza claramente mayor a una dilatacion del 4% y una fuerza de contraccion sorprendentemente elevada superior a la de PA 66 y de PET HMLS. El comportamiento de contraccion que sorprendentemente ha mejorado claramente al del cordon fnbrido produce en los neumaticos para vefnculos una estabilidad dimensional, asf como mejores aptitudes a altas velocidades.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Capa de refuerzo para productos elastomeros siendo los refuerzos cordones hforidos que se disponen dentro de la capa de manera fundamentalmente paralela entre sf y que contienen al menos un hilo de poliester y al menos un

5 hilo de poliamida, caracterizada por que el hilo de poliester presenta una finura de 1440 dtex y el hilo de poliamida una finura de 1400 dtex, retorciendose al menos un hilo de poliester y al menos un hilo de poliamida con 370 t/m para formar un cordon hforido.
2. Capa de refuerzo segun la reivindicacion 1, caracterizada por que en el caso del poliester se trata de polietilentereftalato (PET).

10 3. Capa de refuerzo segun la reivindicacion 1, caracterizada por que en el caso del poliester se trata de

polietilennaftalato (PEN).
4. Capa de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que en el caso de la poliamida se trata de poliamida 66 (PA 66).
5. Capa de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que los cordones hfbridos se dotan 15 de una impregnacion adherente para garantizar la adherencia del refuerzo al caucho.
6. Neumatico para vehfculos que comprende una capa de refuerzo segun una de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Neumatico para vehfculos segun la reivindicacion 6, caracterizado por que la capa de refuerzo se configura como bandaje de cinturon y/o como refuerzo de reborde.

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