BRPI0620607A2 - pneumático - Google Patents

Abstract

PNEUMATICO Descreve-se um pneumático de serviço pesado que pode realizar um nível mais elevado de redução de peso enquanto mantém durabilidade de deslocamento comparável com um produto existente e apresentando resistência e rigidez suficientes de carcaça. é também provido um pneumático fora de estrada que pode realizar um nível mais elevado de redução de peso enquanto mantém durabilidade de deslocamento comparável a um produto existente e apresentando resistência e rigidez suficientes de carcaça. Um pneumático inclui uma carcaça incluindo pelo menos duas lonas de carcaça (3) e uma camada de correia incluindo pelo menos uma lona de correia. Pelo menos uma das lonas de carcaça (3) é constituída por cordões de fibra orgânica e uma borracha de revestimento que cobre os cordões de fibra orgânica. Os cordões de fibra orgânica são cordões de fibra de policetona.

Description

"PNEUMÁTICO"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a pneumáticos (doravante também simplesmente mencionados como "pneus"), em particular, a um pneumático de serviço pesado para caminhonete, caminhões e ônibus e, ainda particularmente, a um pneumático de serviço pesado que possa realizar redução de peso sem prejudicar a durabilidade de deslocamento, e a pneumáticos fora de estrada (off-road) para veículos de construção, etc., em particular, a um pneumático fora de estrada que pode realizar redução de peso sem prejudicar durabilidade de deslocamento, diminuir o consumo de combustível e suprimir o custo de transporte.

Fundamentos da Técnica

Tem sido uma prática comum utilizar cordões de aço em lonas de carcaça de pneumáticos para caminhonete, caminhões e ônibus e pneumáticos de serviço pesado para fora de estrada (off-road) e similar, e isso levou inevitavelmente a uma elevação de peso. Entretanto, os últimos anos exigiram redução de peso de pneus a partir do ponto de vista de proteção ambiental e economia de energia, e cordões de fibra orgânica de elevada resistência que são mais leves do que os cordões de aço, atraíram muita atenção.

A partir desse ponto de vista, fibras de policetona que são mais leves do que cordões de aço e têm elevada elasticidade e elevada resistência à fadiga estão atraindo muita atenção (por exemplo, consulte o documento de patente 1) . A partir do mesmo ponto de vista, o documento de patente 2 relata que a redução de peso pode ser obtida enquanto se mantém o mesmo nível de durabilidade de deslocamento que os produtos atuais utilizando lonas de carcaça compostas de fibras de policetona e uma borracha de revestimento tendo propriedades físicas predeterminadas, desse modo reduzindo a diferença em rigidez entre os cordões e a borracha.

Documento de patente 1: publicação do pedido de patente não examinada japonesa no. 2000-142019 (consulte as reivindicações, etc.)

Documento de patente 2: publicação do pedido de patente não examinada japonesa número 2004-306631 (consulte as reivindicações, etc.)

Descrição da invenção

Problemas a serem resolvidos pela invenção

Embora a redução de peso dos pneus tenha sido obtida utilizando as fibras de policetona descritas nos documentos de patente acima mencionados em lonas de carcaça, redução adicional de peso é desejável hoje para aperfeiçoar desempenhos. Por exemplo, para se obter uma resistência suficiente de carcaça utilizando, em vez de fibras de policetona, fibras orgânicas de elevada resistência, como fibras de aramida, que foram utilizadas em pneus convencionais, tem sido necessário aumentar o número de cordões embutidos por largura unitária para ser maior do que no caso do uso de cordões de aço, ou formar duas ou mais camadas de carcaça. Entretanto, o aumento do número de cordões embutidos por largura unitária causa o crescimento de rachaduras nas partes de extremidade de lonas de carcaça, o que levou a um problema de durabilidade de deslocamento degradada.

Além disso, se duas ou mais camadas de carcaça forem formadas, a diferença entre os diâmetros interno e externo que é gerada durante a fabricação do pneu não pode ser absorvida pelos cordões de carcaça, resultando em afrouxamento dos cordões de carcaça no lado de superfície interna do pneu. Desse modo, tem havido um problema de resistência e rigidez insuficientes, ou durabilidade degradada.

Desse modo, um objetivo da presente invenção é fornecer um pneumático apropriado para uso de serviço pesado e fora de estrada (off-road) que possa obter um nivel mais elevado de redução de peso do que a técnica convencional, enquanto apresenta resistência e rigidez suficientes nas carcaças e mantém a durabilidade de deslocamento comparável com a técnica existente.

Meios para resolver os problemas

O presente inventor realizou pesquisas extensas para superar os problemas e verificou que o objetivo acima descrito pode ser obtido utilizando fibras de policetona que satisfaçam certos valores de propriedade fisica em carcaças, desse modo realizando a presente invenção.

Isto é, um pneumático da presente invenção inclui uma carcaça incluindo pelo menos duas lonas de carcaça que se estendem de forma toroidal, entre um par de núcleos de talão e uma camada de correia incluindo pelo menos uma lona de correia, a camada de correia sendo disposta em uma parte de coroa em um lado externo da carcaça em uma direção radial de pneu, em que pelo menos uma das lonas de carcaça é constituída por cordões de fibra orgânica e uma borracha de revestimento revestindo os cordões de fibra orgânica, em que os cordões de fibra orgânica são cordões de fibra de policetona.

O pneumático da presente invenção é apropriado para uso de serviço pesado quando os cordões da lona de carcaça se estendem em uma faixa de ± 45° com relação à direção radial de pneu entre os núcleos do talão, e os cordões de fibra orgânica são cordões de fibra de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 1 a 7% a 150°C.

Em um tal caso, o fio original das fibras de policetona tem, preferivelmente, uma resistência à tração de 10 cN/dtex ou maior. O fio original das fibras de policetona tem, preferivelmente, um limite de elasticidade de 200 cN/dtex ou maior. Os cordões de fibra de policetona têm, preferivelmente, uma razão de encolhimento por calor seco de 2 a 4% a 150°C. 0 número das lonas de carcaça é preferivelmente 2 a 3.

O pneumático da presente invenção é apropriado para uso off-road quando os cordões de fibra orgânica são cordões de fibra de püliceloãd Lendo uma razão de encolhimento por calor seco de 1 a 10% a 150°C.

Em um tal caso, o fio original das fibras de policetona tem preferivelmente uma resistência à tração de cN/dtex ou maior. 0 fio original das fibras de policetona tem preferivelmente um limite de elasticidade de 200 cN/dtex ou maior. Os cordões de fibra de policetona têm preferivelmente uma razão de encolhimento por calor seco de 4 a 7% a 150°C. O número das lonas de carcaça é preferivelmente 3 a 5.

Vantagens

De acordo com a presente invenção, com relação a pneumático de carga pesada, pode-se obter rigidez e resistência suficientes de carcaça, e um nivel mais elevado de redução de peso do que a técnica convencional pode ser obtido, enquanto mantém a durabilidade de deslocamento comparável com o produto existente. Além disso, de acordo com a presente invenção, com relação a pneumático off-road, rigidez e resistência suficientes de carcaça podem ser obtidas, e um nivel mais elevado de redução de peso do que a técnica convencional pode ser obtido, enquanto mantém a durabilidade de deslocamento comparável com o produto existente.

Breve descrição dos desenhos

Figura 1 é uma vista em corte transversal que ilustra um pneumático de serviço pesado de acordo com um exemplo da presente invenção.

Figura 2 é uma vista em corte transversal de um pneumático off-road, de acordo com outro exemplo da presente invenção.

Números de referência

1 Pneumático de carga pesada

2 núcleo de talão

3 lona de carcaça

4, 5 camada de reforço

6 camada de correia

7 banda de rodagem

11 Pneumático off-road

12 núcleo de talão

13 lona de carcaça

14 camada de reforço

15 camada de correia

16 banda de rodagem

Melhores modos para realizar a invenção

As modalidades da presente invenção serão descritas agora em detalhe.

A figura 1 é uma vista em corte transversal de um pneumático para caminhonetes, que é um exemplo de um pneumático de serviço pesado de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como mostrado na figura 1, um pneu 1 inclui um par de núcleos de talão 2 (somente um é mostrado na figura 1), pelo menos duas lonas de carcaça 3 (no exemplo mostrado no desenho, duas lonas de carcaça são providas), camadas de reforço 4 e 5, e uma camada de correia 6 constituída pelo menos por uma lona de correia (no exemplo mostrado no desenho, três lonas de correia são providas) . Cada uma das lonas de carcaça 3 são constituídas por fibra de policetona (doravante abreviada como "fibra PK") da presente invenção descritas abaixo e uma borracha de revestimento revestindo os cordões de fibra PK.

No pneumático de serviço pesado 1 mostrado no desenho, cada uma das lonas de carcaça 3 tem muitos cordões de fibra PK revestidos com a borracha de revestimento e se estendendo em uma direção compreendida em uma faixa de ±4 5° com relação à direção radial do pneu. No pneu 1 da modalidade preferida mostrada no desenho, cada lona de carcaça 3 tem uma armação de carcaça se estendendo de forma toroidal entre os núcleos de talão 2; e a lona de carcaça 3 inclui partes viradas 3A cada uma virada e dobrada a partir do lado interno do pneu em direção ao lado externo do pneu em torno do núcleo de talão 2 à medida que se estendem.

Para obter um efeito desejado, pelo menos duas e preferivelmente duas a três lonas de carcaça 3 são fornecidas. Como mostrado no desenho, pelo menos uma parte de extremidade 3B de cada uma das partes viradas 3A é preferivelmente revestida a partir do lado externo do pneu com camadas de reforço, por exemplo, a primeira camada de reforço 4 incluindo cordões de aço e a segunda camada de reforço 5 incluindo cordões de fibra orgânica. Em particular, a primeira camada de reforço 4 pode ser uma camada revestida de borracha, única, incluindo muitos cordões de aço dispostos obliquamente com relação aos cordões de fibra PK das lonas de carcaça 3, preferivelmente em um ângulo de 55° a 80°, ou podem ter uma estrutura na qual uma pluralidade de camadas é empilhada de modo que os cordões de aço intersectam entre si entre as camadas.

A segunda camada de reforço 5 disposta no lado externo da primeira camada de reforço 4 pode ter uma estrutura na qual uma pluralidade de camadas revestidas com borracha incluindo muitos cordões de fibra orgânica dispostos obliquamente com relação aos cordões de fibra PK das lonas de carcaça 3, preferivelmente em um ângulo de 25° a 65°, são empilhados de modo que os cordões de fibra orgânica intersectam entre si entre as camadas.

Entre as camadas da segunda camada de reforço 5, a camada em contato com a primeira camada de reforço 4 tem, preferivelmente, uma parte extrema posicionada no lado externo radial da parte extrema da primeira camada de reforço 4 e é preferivelmente localizada no lado interno radial do resto das camadas da segunda camada de reforço 5; além disso, os cordões de fibra orgânica constituindo a camada em contato com a primeira camada de reforço 4 são preferivelmente dispostos na mesma direção que os cordões de aço da primeira camada de reforço 4.

Como discutido acima, por empilhar seqüencialmente a primeira camada de reforço e a segunda camada de reforço 5 de modo que se estendam a partir da posição no lado externo na direção radial de pneu da parte extrema 3B da parte virada 3A, através da extremidade inferior do núcleo de talão 2, e ao longo das lonas de carcaça 3, especialmente as tensões concentradas na parte extrema 3B da parte virada 3A podem ser aliviadas e uma estrutura de reforço de parte de talão que suprime a separação que ocorre a partir da parte extrema 3B pode ser obtida. Observe que a parte de extremidade no lado externo na direção radial de pneu da segunda camada de reforço 5 pode ser posicionada no lado externo na direção radial de pneu da parte de extremidade da primeira camada de reforço 4.

O pneu 1, que é uma modalidade preferida, mostrado no desenho tem a camada de correia 6 e uma camada de banda de rodagem 7 na parte de coroa em um lado externo das lonas de carcaça 3 na direção radial do pneu. A camada de correia 6 pode incluir pelo menos uma camada de lona de correia. A camada de banda de rodagem 7 tem uma pluralidade de entalhes circunferenciais 7A se estendendo ao longo de um plano equatorial 0 do pneu e, se necessário, entalhes transversais se estendendo em uma direção que intersecta os entalhes circunferenciais 7A podem ser adequadamente fornecidos. A camada de correia 6 e os entalhes circunferenciais 7A não são particularmente limitados e qualquer estrutura conhecida e similar pode ser empregada.

É essencial para o pneumático de serviço pesado 1 da presente invenção que os cordões de fibra orgânica utilizados nas lonas de carcaça 3 descritas acima sejam cordões de fibra de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco a 150°C de 1 a 7%, preferivelmente 2 a 4%, e que pelo menos uma tal lona de carcaça 3 seja fornecida. Em uma razão de encolhimento por calor seco de 1% ou mais, a diferença entre os diâmetros interno e externo que é gerada durante fabricação do pneu pode ser absorvida, resistência e rigidez suficientes de carcaça podem ser obtidas, e um nivel mais elevado de redução de peso do que a técnica convencional pode ser obtido enquanto mantém a durabilidade de deslocamento comparável com o produto existente. Uma vez que uma razão de encolhimento por calor seco excessivamente grande degrada desvantajosamente a estabilidade dimensional após vulcanização e uniformidade dos produtos, a razão necessita ser 7% ou menos.

A figura 2 é uma vista em corte transversal de um pneumático fora de estrada, de acordo com outra modalidade da presente invenção. Como mostrado na figura 2, um pneu 11 tem um par de núcleos de talão 12 (somente um é mostrado na figura 2), pelo menos duas lonas de carcaça 13 (quatro lonas de carcaça são fornecidas no exemplo mostrado no desenho), uma camada de reforço 14, e uma camada de correia incluindo pelo menos uma lona de correia (seis lonas de correia são fornecidas no exemplo mostrado no desenho). As lonas de carcaça 13 são constituídas de cordões de fibra PK da presente invenção descritos abaixo e uma borracha de revestimento revestindo os cordões de fibra PK.

No pneumático fora de estrada 11 mostrado no desenho, as lonas de carcaça 13 têm individualmente muitos cordões de fibra PK sendo revestidos com a borracha de revestimento e se estendendo substancialmente na direção radial de pneu. No pneu 11 da modalidade preferida mostrada no desenho, cada lona de carcaça 13 tem uma armação de carcaça se estendendo de forma toroidal entre os núcleos de talão 12, e inclui partes viradas 13A, cada uma virada e dobrada a partir do lado interno do pneu em direção ao lado externo do pneu em torno do núcleo de talão 12 à medida que se estendem.

Para obter um efeito desejado, pelo menos duas e pref erivelmente três a cinco lonas de carcaça 13 são fornecidas. Como mostrado no desenho, pelo menos uma parte extrema 13B de cada uma das partes viradas 13A é preferivelmente revestida a partir do lado externo do pneu com a camada de reforço de cordões de aço ou cordões de fibra orgânica.

A camada de reforço alivia especialmente as tensões concentradas na parte extrema 13B da parte virada 13A, e uma estrutura de reforço de parte de talão que suprime a separação que ocorre a partir da parte extrema 13B pode ser obtida.

O pneu 11, que é uma modalidade preferida, mostrado no desenho tem a camada de correia 15 e uma camada de banda de rodagem 16 na parte de coroa em um lado externo das lonas de carcaça 13 na direção radial do pneu. A camada de correia 15 inclui pelo menos uma camada de lona de correia. A camada de correia 15 e a camada de banda de rodagem 16 não são particularmente limitadas e qualquer estrutura conhecida e similar pode ser empregada.

É essencial para o pneumático fora de estrada 11 da presente invenção que os cordões de fibra orgânica aplicados às lonas de carcaça 13 descritas acima, sejam cordões de fibra de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco a 150°C de 1 a 10°, preferivelmente 4 a 7% e que pelo menos uma tal lona de carcaça 13 seja fornecida. Em uma razão de encolhimento por calor seco de 1% ou mais, a diferença entre os diâmetros interno e externo que é gerada durante fabricação de pneu pode ser absorvida, resistência e rigidez suficientes de carcaça podem ser obtidas, e um nivel mais elevado de redução de peso do que na técnica convencional pode ser obtida, enquanto mantém a durabilidade de deslocamento comparável ao produto existente. Uma vez que uma razão de encolhimento por calor seco excessivamente grande degrada desvantajosamente a estabilidade dimensional após vulcanização e uniformidade dos produtos, a razão necessita ser 10% ou menos.

Os cordões de fibra PK utilizados na presente invenção serão descritos agora em detalhe abaixo.

A resistência à tração do fio original da fibra PK utilizada na presente invenção · é preferivelmente 10 cN/dtex ou mais e, mais preferivelmente, 15 cN/dtex ou maior. À medida que a resistência à tração se torna mais elevada, as fibras podem ser utilizadas nos campos onde a resistência é necessária e o peso das fibras utilizadas pode ser reduzido. O limite de elasticidade do mesmo é preferivelmente 200 cN/dtex ou maior e, mais preferivelmente, 300 cN/dtex ou maior. À medida que o limite de elasticidade se torna mais elevado, a mudança dimensional sob a mesma carga se torna menor e um excelente efeito é obtido em estabilidade dimensional.

A razão de encolhimento por calor seco é determinada submetendo as fibras PK .após um tratamento de imersão comum, porém antes da vulcanização, a um tratamento de calor seco em um forno a 150°C por 30 minutos, aplicando uma carga de 1/30 (cN/dtex) às fibras resultantes, enquanto mede o compriniento de cordão cintes e após o tratamento a calor, e então calculando a razão utilizando a equação abaixo:

Razão de encolhimento a seco (%) = (Lb - La) /Lb χ 100 (onde Lb é um comprimento de cordão de fibra antes do tratamento a calor e La é um comprimento de cordão de fibra após o tratamento a calor).

A resistência à tração e o limite de elasticidade do fio original da fibra PK são valores obtidos por medição de acordo com o Padrão Industrial Japonês (JIS)-L-1013. O limite de elasticidade é um valor de uma elasticidade inicial calculada a partir da carga em um alongamento de 0,1% e uma carga em um alongamento de 0,2%.

Os cordões de fibra PK utilizados na presente invenção são preferivelmente cordões'de fibra PK descritos em detalhe abaixo. Em outras palavras, as fibras PK são preferivelmente multifilamentos torcidos tendo um total de 3000 a 17000 decitex por cordão. Cordões com um decitex total por cordão de 3000 a 17000 podem obter rigidez elevada e redução de peso em relação aos cordões de aço, que é uma vantagem de fibras orgânicas. Em um decitex total menor do que 3000, rigidez suficiente como as lonas de carcaça, não pode ser obtida, e além de 17000 decitex, a medida das lonas de carcaça se torna grossa, desse modo aumentando o peso do pneu.

Além disso, os cordões de fibra PK utilizados na presente invenção satisfazem preferivelmente relações (I) e (II) abaixo para obter os efeitos desejados:

σ > -0,OlE + 1,2 (I)

σ > 0, 02 (II)

Entretanto, se σ exceder 1,5 a força de encolhimento no momento de vulcanização se torna excessivamente grande, e isso pode perturbar o arranjo de cordões e arranjo de borrachas dentro do pneu e degradar a durabilidade e uniformidade. Desse modo, a relação abaixo é pref erivelmente satisfeita como o limite superior: 1,5 > σ

Aqui, a força de encolhimento σ é uma tensão (unidade: cN/dtex) gerada no cordão a 1770C quando uma amostra de comprimento fixo de 25 cm do cordão de fibra PK após um tratamento de imersão comum, porém antes da vulcanização, é aquecido em uma taxa de aquecimento de 5°C/min. A elasticidade E é uma elasticidade do mesmo cordão de fibra PK observado a 25°C sob uma carga de 49 N calculada a partir da tangente da curva SS a 49 N no teste de tração de cordão de acordo com JIS, ' e a unidade é cN/dtex.

O cordão de fibra PK tem, pref erivelmente, um coeficiente de torção α de 850 a 4000 como definido pela equação (III) abaixo:

α = T χ D1/2 (III)

(onde T é um número de torções (torção/100 m) e D é a finura total (dtex) dos cordões) . Em um coeficiente de torção α menor do que 8 50, uma tensão de encolhimento por calor não pode ser suficientemente obtida. Em um coeficiente de torção α que excede 4000, elasticidade suficiente não pode ser mantida, e capacidade de reforço se torna baixa.

Os cordões de fibra PK são preferivelmente feitos pela torção de dois ou três feixes de filamentos compostos de um policetona tendo uma finura de 1500 a 8500 dtex. Se a finura dos feixes de filamentos utilizados nos cordões de fibra PK for menor do que 500 dtex, tanto elasticidade como tensão de encolhimento por calor é insuficiente. Ao contrário, além de 3000 dtex, o diâmetro do cordão se torna grande e o cordão não pode ser embutido densamente.

O material do cordão de fibra PK, policetona, é preferivelmente constituído substancialmente por unidades de repetição representadas pela fórmula geral (IV)

<formula>formula see original document page 14</formula>

(onde A é uma fração derivada a partir de um composto insaturado polimerizado através de ligação insaturada e podem ser igual ou diferente nas respectivas unidades de repetição). Em particular, um policetona pelo menos 97% mol de unidades de repetição das quais são 1-oxotrimetileno (- CH2 -CH2-CO-) é preferível, um policetona pelo menos 99% mol de unidades de repetição das quais são 1-oxotrimetileno é mais preferível, e um policetona 100% mol de unidades de repetição das quais são 1-oxotrimetileno é mais preferível.

A policetona pode ter parcialmente cetonas ou frações derivadas de composto insaturado ligadas entre si; entretanto, a razão da parte onde as frações derivadas a partir do composto insaturado e os grupos de cetona são alternadamente dispostos é preferivelmente 90% massa ou mais, mais preferivelmente 97% massa ou mais e, mais preferivelmente, 100% massa.

Na fórmula (IV), o composto insaturado que forma A é mais preferivelmente etileno, porém, pode ser um hidrocarboneto insaturado diferente de etileno como propileno, buteno, penteno, ciclopenteno, hexeno, cicloexeno, hepteno, octeno, noneno, deceno, dodeceno, estireno, acetileno, ou aleno; ou um composto contendo ligação insaturada como acrilato de metila, metacrilato de metila, acetato de vinila, acrilamida, metacrilato de hidróxi etila, ácido undecenóico, undecenol, 6-cloroexeno, N-vinil pirrolidona, um dietil éster de ácido fosfórico sulnila, estirenossulfonato de sódio, alilssulf onato de sódio, vinil pirrolidona, cloreto de vinila ou similar.

Com relação ao grau de polimerização de policetona, a viscosidade de limite (η) definida pela fórmula (V) abaixo está preferivelmente na; faixa de 1 a 20 dL/g e, mais preferivelmente, 3 a 8 dL/g:

<formula>formula see original document page 15</formula>

(onde t é um tempo de passagem de hexafluoroisopropanol tendo uma pureza de 98% ou mais elevada a 25°C através de um tubo de viscosidade, T é um tempo de passagem de uma solução diluída de policetona dissolvida em hexafluoroisopropanol a 25°C através do tubo de viscosidade, e c é uma massa (g) de um soluto em 100 mL da solução diluída) . Em uma viscosidade de limite menor do que 1 dL/g, o peso molecular é excessivamente pequeno e se torna difícil obter cordões de fibra de policetona com elevada resistência; além disso, problemas como formação de penugem, quebra de fio e similares podem ocorrer mais freqüentemente durante as etapas como fiação, secagem e estiramento. Ao contrário, em uma viscosidade de limite que excede 20 dL/g, demora tempo e custa sintetizar o polímero e é difícil dissolver homogeneamente o polímero, que pode afetar adversamente a capacidade de fiação e propriedades físicas.

As fibras de PK têm, pref erivelmente, uma estrutura de cristal com uma cristalinidade de 50 a 90% e um grau de orientação de cristal de 95% ou mais. Em uma cristalinidade menor do que 50%, as fibras não são suficientemente estruturadas e resistência suficiente não pode ser obtida; além disso, as propriedades de encolhimento e estabilidade dimensional durante aquecimento podem se tornar instáveis. Desse modo, a cristalinidade é preferivelmente 50 a 90%, mais preferivelmente 60 a 85%.

A policetona é formada, preferivelmente, em fibras por (1) formar fibras não estiradas por fiação e submeter as fibras não estiradas ao estiramento térmico de multi-estágios, no qual uma etapa de estiramento final do estiramento térmico de multi-estágios é realizada em uma temperatura e razão de estiramento predeterminadas, ou por (2) formar fibras não estiradas por fiação, estirar termicamente as fibras não estiradas, e resfriar bruscamente as fibras termicamente estiradas sob uma tensão elevada. Por formar fibras de policetona, de acordo com o método em (1) ou (2) acima, filamentos desejáveis apropriados para a produção dos cordões de fibra de policetona podem ser obtidos.

O método para fiar as fibras não estiradas de policetona não é particularmente limitado, e um método convencional pode ser empregado. Exemplos específicos do método incluem métodos de fiação úmida que utilizam solventes orgânicos como hexafluoroisopropanol, m-cresol, e similares descritos na Publicação de pedido, de patente não examinada japonesa nos. 2-112413 e 4-228613 e Publicação de pedido de patente não examinada japonesa (tradução do pedido PCT) número 4-505344, e métodos de fiação úmida que utilizam soluções aquosas de sais de zinco, cálcio, tiocianato, ferro e similares descritos nas publicações internacionais números 99/181143 e 00/09611 e publicações dos pedidos de patente não examinada japonesa números 2001- 164422, 2004-218189 e 2004-285221. Entre esses métodos, o método de fiação úmida que utiliza a'solução aquosa do sal é preferível.

Por exemplo, no método de fiação úmida que utiliza o solvente orgânico, um polímero de policetona é dissolvido em hexafluoroisopropanol, m-cresol ou similar em uma concentração de 0,25 a 20% de massa, a solução resultante é extrusada através de um bocal de fiação para formar fibras, e então o solvente é removido em um banho não solvente de tolueno, etanol, isopropanol, n-hexano, isooctano, acetona, metil etil cetona ou similar, seguido por lavagem para desse modo obter as fibras não estiradas de policetona.

No método de fiação úmida que utiliza a solução aquosa, um polímero de policetona é dissolvido em uma solução aquosa de sal de zinco, sal de cálcio, tiocianato, sal de ferro ou similar em uma concentração de 2 a 30% de massa, e a solução resultante é extrusada a partir de um bocal de fiação em um banho de coagulação a 50 até 130°C para conduzir fiação de gel, seguido por dessalinização, secagem e similar para obter as fibras não estiradas de policetona. Como a solução aquosa que dissolve o polímero de policetona, é preferível utilizar uma mistura de haleto de zinco e um entre sal de haleto de metal alcalino e um sal de haleto de metal alcalino terroso. Como o banho de coagulação, água, uma solução aquosa de um sal de metal, ou um solvente orgânico como acetona, metanol ou similar pode ser utilizado.

Como o método de estirar as fibras não estiradas obtidas, um método de estiramento a calor é preferível no qual as fibras não estiradas são estiradas sob aquecimento em uma temperatura mais elevada do que a temperatura de transição vítrea das fibras não estiradas. 0 estiramento das fibras não estiradas no método (2) acima pode ser realizado em um estágio porém preferivelmente e múltiplos estágios. O método de estiramento por calor não é particularmente limitado. Por exemplo, um método de permitir que as fibras se desloquem em um rolo de aquecimento ou uma placa de aquecimento pode ser empregado. Aqui, a temperatura de estiramento por calor está pref erivelmente compreendida na faixa de IlO0C até o ponto de fusão da policetona, e a razão de estiramento total é preferivelmente 10 ou mais.

No caso onde a formação de fibras de policetona é conduzida pelo método (1) acima, a temperatura na etapa de estiramento final do estiramento de multi-estágios está preferivelmente compreendida na faixa de IlO0C a uma temperatura 3°C mais baixa do que a temperatura de estiramento da etapa de estiramento diretamente antes da etapa de estiramento final. A razão de estiramento na etapa de estiramento final do estiramento de multi-estágios está compreendida pref erivelmente na faixa de 1,01 a 1,5. No caso onde a formação de fibras de policetona é conduzida pelo método (2) acima, a tensão aplicada às fibras após término do estiramento a calor está preferivelmente compreendida na faixa de 0,5 a 4 cN/dtex, a taxa de resfriamento durante o resfriamento brusco é preferivelmente 30°C/s ou maior, e a temperatura final de resfriamento do resfriamento brusco é preferivelmente 50°C ou menos. O método para resfriamento brusco das fibras de policetona estiradas por calor não é particularmente limitado e um método convencional pode ser empregado. Em particular, um método de resfriamento que utiliza um rolo é preferível. Uma vez que as fibras de policetona resultantes têm uma tensão elástica residual grande, é normalmente preferível realizar tratamento a calor para relaxamento de modo que o comprimento de fibra seja menor do que o comprimento de fibra após o estiramento a calor. A temperatura durante o tratamento por calor para relaxamento está preferivelmente compreendida na faixa de 50°C a 100°C, e a razão de relaxamento está preferivelmente compreendida na faixa de 0,980 a 0,999.

Os cordões de fibra PK descritos acima, são compostos de fibras PK torcidas de multifilamentos preparadas por torção de uma pluralidade de filamentos da policetona descrita acima. Por exemplo, feixes de filamentos de policetona podem ser submetidos à torção primária, e dois ou três dos feixes de filamentos torcidos resultantes podem ser submetidos à torção final na direção oposta para preparar cordões torcidos.

Para utilizar de forma mais eficaz a propriedade de encolhimento por calor elevado dos cordões de fibra PK, a temperatura de processamento durante o processamento e a temperatura dos produtos moldados durante uso estão preferivelmente próximas da temperatura na qual os cordões de fibra PK apresentam a tensão máxima de encolhimento por calor (temperatura máxima de encolhimento a calor) . Em particular, uma vez que a temperatura de processamento como uma temperatura RFL no processo adesivo conduzido se necessário, uma temperatura de vulcanização,ou similar, é 100 a 250°C e a temperatura do calor gerado a partir dos materiais de pneu por uso repetido ou rotações em alta velocidade é 100 a 200°C, a temperatura máxima de encolhimento por calor está preferivelmente compreendida na faixa de 100 a 250°C e, mais preferivelmente, 150 a 240°C.

As lonas de carcaça da presente invenção incluem cordões de fibra constituídos pelas fibras de policetona descritas acima e uma borracha de revestimento que reveste os cordões de fibra. A borracha de revestimento pode ser de qualquer forma que possa revestir as fibras de PK. Os exemplos representativos da mesma são filmes de revestimento, folhas e similares. Uma composição de borracha conhecida para lonas de carcaça pode ser adequadamente empregada como a borracha de revestimento sem nenhuma limitação específica.

Os cordões de fibra de PK da presente invenção são revestidos por um método conhecido como imersão, aplicação, ligação ou similar utilizando uma composição de borracha de modo a formar lonas de carcaça. As lonas de carcaça podem ter vários formatos, disposições, formas de revestimento, e similares dos cordões de fibra de PK.

Exemplos

Exemplo de preparação das fibras de PK

Um polímero de policetona tendo uma viscosidade limite de 5,3 preparado por copolimerização de monóxido de carbono e etileno preparado por processos convencionais em um copolímero alternado perfeito foi adicionado a uma solução aquosa contendo 65 por cento' em peso de cloreto de zinco e 10 por cento em peso de cloreto de sódio e dissolvido sob agitação a 80°C por 2 horas para obter um revestimento tendo uma concentração de polímero de 8 por cento em peso.

O revestimento foi aquecido a 80°C, filtrado com um filtro sinterizado de 20 pm, e extrusado a partir de uma fiandeira de 50 furos com um diâmetro de furo de 0,10 rnmcp mantido a 80°C em um banho de água de 180C contendo 5 por cento em peso de cloreto de zinco em uma taxa de extrusão de 2,5 cm3/min após passar através de uma abertura de 10 mm de modo a formar filamentos coagulados enquanto estira em uma taxa de 3,2 m/min.

Subseqüentemente,' os filamentos coagulados foram lavados com uma solução de ácido sulfúrico aquosa a 2% em peso a 25°C e então com água a 30°C, e foram absorvidos em uma taxa de 3,2 m/min.

Os filamentos coagulados foram impregnados com 0,05 por cento em peso de IRGANOX 1098 (produzido por Ciba Specialty Chemicals Inc.) e U,Ub% em peso de IRGANOX 1076 (produzido por Ciba Specialty Chemicals Inc.) em uma base da quantidade do polímero de policetona. Os filamentos coagulados resultantes foram secos a 240°C e processados com um agente de acabamento para obter fibras não estiradas.

Um agente de acabamento tendo a seguinte composição foi utilizado como o agente de acabamento:

Oleato de laurila/bisfenol A bisoxietila/poliéter (óxido de propileno/óxido de etileno = 35/65, peso molecular: 20000)/óxido de polietileno (10 mol adicionado) éter de oleíla/óxido de polietileno (10 ml adicionado) éter de óleo de rícino/estearil sulfonáto de sódio/ dioctil fosfato de sódio = 30/30/10/5/23/1/1 (razão em uma base de percentagem em peso)

As fibras não estiradas obtidas foram submetidas a estiramento em cinco estágios. Em particular, as fibras não estiradas foram estiradas a 240°C em um primeiro estágio, 258°C em um segundo estágio, 268°C em um terceiro estágio, 272°C em um quarto estágio, e em 200°C em um quinto estágio e uma razão de estiramento de 1,08 (a tensão de estiramento: 1,8 cN/dtex) , e foram absorvidas por um meio de enrolar. A razão de estiramento total das fibras não estiradas para as fibras após o estiramento de cinco estágios foi de 17,1. 0 fio original de fibra tinha propriedades físicas elevadas, isto é, uma resistência de 15,6 cN/dtex, um alongamento de 4,2%, e um módulo elástico de 347 cN/dtex.

Exemplos 1-1 a 1-5, exemplos comparativos 1-1 a 1-3, e exemplo convencional 1-1

Nos Exemplos e Exemplos comparativos abaixo, fibras de PK tendo as propriedades físicas de cordão mostradas na Tabela 1 abaixo foram obtidas empregando as condições de tratamento por calor para as fibras de FK no Exemplo de preparação acima e adequadamente ajustando as condições de torção de cordão e condições de imersão de acordo com métodos padrão. 0 pneumático mostrado na figura 1 (tamanho: 11 R 22,5) foi experimentalmente feito por um processo padrão de acordo com as condições mostradas na tabela 1 e descritas abaixo.

Cada uma das amostras de pneu obtida como resultado foi classificada de acordo com o processo de avaliação abaixo.

Durabilidade de deslocamento

Uma amostra de pneu (pressão interna: 700 kKa) foi submetida ao teste de tambor de resistência à deterioração. O resultado foi indexado assumindo que a distância de deslocamento na qual a falha ocorreu no pneu do Exemplo convencional 1-1 como sendo 100. Quanto maior o algarismo, melhor a durabilidade de deslocamento. Os resultados são mostrados na Tabela 1. <table>table see original document page 23</column></row><table> <table>table see original document page 24</column></row><table> Os resultados de teste mostrados na Tabela 1 confirmaram os seguintes pontos.

Exemplo 1-1

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 3% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e duas lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar duas lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidas simultaneamente.

Exemplo 1-2

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento de calor seco de 1% a 1500C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e duas lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar duas lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidas simultaneamente.

Exemplo 1-3

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento de calor seco de 7% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e duas lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar duas lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada : interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em.peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidas simultaneamente.

Exemplo 1-4

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 3% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e três lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar duas lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidas simultaneamente.

Exemplo 1-5

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento de calor seco de 3% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça por serem dispostas em um ângulo de 10° com relação à 'direção radial de pneu, e duas lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar duas lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidas simultaneamente.

Exemplo comparável 1-1

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 3% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e uma carcaça foi formada utilizando uma única lona de carcaça. Uma vez que somente uma lona de carcaça foi utilizada, a folga de cordão de camada interna se tornou estreita para obter uma resistência total de carcaça comparável com aquela de cordões de aço do Exemplo convencional, e a durabilidade de deslocamento foi degradada.

Exemplo comparável 1-2

Cordões compostos de fibras de aramida tendo uma razão de encolhimento de calor seco de 0% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e uma carcaça foi formada utilizando uma única lona de carcaça. Uma vez que somente uma lona de carcaça foi utilizada, a folga de cordão de camada interna se tornou estreita quando uma resistência total de carcaça comparável com. aquela de cordões de aço do Exemplo convencional foi mantida, e a durabilidade de deslocamento foi degradada.

Exemplo comparável 1-3

Cordões compostos de fibras de aramida tendo uma razão de encolhimento de calor seco de 0% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e duas lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Embora a folga de cordão de camada interna comparável com aquela dos cordões de aço do Exemplo convencional foi obtida por empilhamento de duas lonas de carcaça, os cordões não puderam absorver a diferença de raio de pressão interna durante a produção e os cordões foram deformados em um modo não uniforme, desse modo degradando a durabilidade de deslocamento.

Exemplo convencional 1-1

O Exemplo convencional envolve o uso de cordões de aço para formar lonas de carcaça e a formação de uma carcaça utilizando uma única lona de carcaça.

Exemplos 2-1 a 2-4, Exemplos comparativos 2-1 e 2-2 e exemplo convencional 2-1

Nos Exemplos e Exemplos comparativos abaixo, fibras PK tendo as propriedades físicas de cordão mostradas na Tabela 2 abaixo foram obtidas empregando as condições de tratamento a calor para as fibras de PK no Exemplo de preparação acima e adequadamente ajustando as condições de torção de cordão e condições de imersão de acordo com métodos padrão. 0 pneumático mostrado na figura 2 (tamanho 33, 0 R 51 tipo-E) foi experimentalmente feito por um processo padrão sob as condições mostradas na Tabela 2 e descritas abaixo.

Cada uma das amostras de pneu obtidas como resultado foi classificada de acordo com o processo de avaliação abaixo.

Peso do cordão

O peso do cordao foi indexado para assumir o peso da amostra do Exemplo convencional 2-1 como sendo 100.

Quanto menor o valor, mais leve o cordão.

Durabilidade de deslocamento

Amostras de pneu (pressão interna: 700 kPa) foram submetidas ao teste de deslocamento de tambor em uma velocidade de teste de 8 km/h por um tempo total de 384 horas sob uma carga alterando escalonadamente, isto é, sob uma carga de teste de 150% da carga máxima (100%: 60 t), estipulada em TRA para 96 horas, 160% para 96 horas, 170% para 96 horas e 180% para 96 horas. O comprimento de uma rachadura entre os cordões na extremidade da parte virada da carcaça do pneu foi medido para cada amostra de pneu. Com relação às lonas de carcaça de multicamadas, o valor máximo foi assumido como sendo o "comprimento de rachadura". 0 comprimento de rachadura foi indexado por assumir o comprimento de rachadura do Exemplo convencional 2-1 como sendo 100. Quanto menor o valor, melhor a durabilidade de deslocamento. Os resultados são mostrados na Tabela 2. <table>table see original document page 29</column></row><table> <table>table see original document page 30</column></row><table> Na tabela, quando a resistência total de carcaça é classificada O, a amostra pode resistir suficientemente a uso prático. Quando o peso do cordão nas lonas de carcaça é classificado O, uma redução suficiente de peso para diminuir o consumo de combustível e suprimir o custo de transporte é obtido. Quando a durabilidade de deslocamento é classificada O, a amostra pode resistir suficientemente a uso prático.

Os resultados de teste mostrados na Tabela 2 confirmaram os seguintes pontos.

Exemplo 2-1

Cordões compostos de fibra.s de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 3% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e quatro lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar quatro lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidos simultaneamente.

Exemplo 2-2

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 1% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e quatro lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar quatro lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidos simultaneamente. Exemplo 2-3

Cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 7% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e quatro lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar quatro lonas de carcaça, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidos simultaneamente.

Exemplo 2-4

Duas lonas de carcaça de camada interna compostas de cordões compostos de fibras de policetona tendo · uma razão de encolhimento por calor seco de 10% a 150°C e duas lonas de carcaça de camada externa compostas de cordões compostos de fibras de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 5% a 150°C foram empilhadas para formar uma carcaça. Por empilhar quatro lonas de carcaça e diferenciar a razão de encolhimento por calor seco entre as camadas internas e as camadas externas, uma folga de cordão de camada interna e uma resistência total de carcaça comparáveis com aquelas de cordões de aço do Exemplo convencional foram obtidas, e a redução em peso de cordão e elevada durabilidade de deslocamento puderam ser obtidos simultaneamente.

Exemplo comparativo 2-1

Cordões compostos de fibras de aramida tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 0% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e quatro lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Embora a folga de cordão de camada interna comparável com aquela dos cordões de aço do Exemplo convencional fosse obtida por empilhar quatro lonas de carcaça, os cordões não puderam absorver a diferença de raio de pressão interna durante a produção e os cordões foram deformados em um modo não uniforme, desse modo degradando a durabilidade de deslocamento.

Exemplo comparativo 2-2

Cordões compostos de fibras de aramida tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 0% a 150°C foram utilizados para formar lonas de carcaça, e quatro lonas de carcaça foram empilhadas para formar uma carcaça. Uma vez que quatro lonas de carcaça foram utilizadas, a folga de cordão de camada interna se tornou estreita quando uma resistência total de carcaça comparável com aquela de cordões de aço do Exemplo convencional foi mantida, e a durabilidade de deslocamento foi degradada.

Exemplo convencional 2-1

O Exemplo convencional envolve o uso de cordões de aço em lonas de carcaça e formação de uma carcaça utilizando uma única lona de carcaça.

Claims (11)

1. Pneumático, compreendendo uma carcaça incluindo pelo menos duas lonas de carcaça que se estendem de forma toroidal entre um par de núcleos de talão e uma camada de correia incluindo pelo menos uma lona de correia, a camada de correia sendo disposta em uma parte de coroa em um lado externo da carcaça em uma direção radial de pneu, em que pelo menos uma das lonas de carcaça é constituída por cordões de fibra orgânica e uma borracha de revestimento que reveste os cordões de fibra orgânica, em que os cordões de fibra orgânica são cordões de fibra de policetona.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, em que os cordões da lona de carcaça se estendem em uma faixa de ±45° com relação a uma direção radial de pneu entre os núcleos de talão, os cordões de fibra orgânica sendo cordões de fibra de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 1 a 7% a 150°C, em que o pneumático é utilizado para carga pesada.

3. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2, em que o fio original das fibras de policetona tem uma resistência à tração de 10 cN/dtex ou maior.

4. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2 ou -3, em que o fio original das fibras de policetona tem um limite de elasticidade de 200 cN/dtex ou maior.

5. Pneumático, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, em que os cordões de fibra de policetona têm uma razão de encolhimento por calor seco de -2 a 4% a 150°C.

6. Pneumático, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, em que o número das lonas de carcaça é 2 a 3.

7. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, em que os cordões de fibra orgânica são cordões de fibra de policetona tendo uma razão de encolhimento por calor seco de 1 a 10% a 150°C e o pneumático é utilizado para fora de estrada.

8. Pneumático, de acordo com a reivindicação 7, em que o fio original das fibras de policetona tem uma resistência à tração de 10 cN/dtex ou mais.

9. Pneumático, de acordo com a reivindicação 7 ou -8, em que o fio original das fibras de policetona tem um limite de elasticidade de 200 cN/dtex' ou mais.

10. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, em que os uuidões de fibra de policetona têm uma razão de encolhimento por calor seco de -4 a 7% a 150°C.

11. Pneumático, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, em que o número de lonas de carcaça é 3 a 5.