ES2638409T3

ES2638409T3 - Cordón híbrido para su empleo como refuerzo en un bandaje de cinturón de un neumático de vehículo

Info

Publication number: ES2638409T3
Application number: ES15197711.3T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Reese; Reinhard Ludwig
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: EP3031623A1; DE102014225679A1; EP3031623B1

Abstract

Cordón híbrido para su empleo como refuerzo en un bandaje de cinturón de un neumático de vehículo de un hilo de alto peso molecular con una determinada finura de hilo y un hilo de bajo peso molecular, presentando el hilo de bajo peso molecular una finura de hilo menor que el hilo de alto peso molecular, torciéndose los dos hilos al final el uno con el otro, presentando el hilo de bajo peso molecular una finura máxima de 550 dtex y el hilo de alto peso molecular una finura mínima de 1100 dtex y componiéndose el hilo de bajo peso molecular de una poliamida o de un poliéster, caracterizado por que el hilo de alto peso molecular se compone de fibra de carbono, fibra de vidrio o una poliamida aromática, preferiblemente de una poliamida aromática, y por que el factor de retorcido α de la torsión final es de 150 a 250, preferiblemente de 190 a 210.

Description

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DESCRIPCION

Cordon h^brido para su empleo como refuerzo en un bandaje de cinturon de un neumatico de vetnculo

La invencion se refiere a un cordon tnbrido para su empleo como refuerzo en un bandaje de cinturon de un neumatico de vetnculo de un hilo de alto peso molecular con una determinada finura de hilo y un hilo de bajo peso molecular de menor finura de hilo, presentando el hilo de bajo peso molecular una finura de hilo menor que el hilo de alto peso molecular y torciendose los dos hilos por los extremos el uno con el otro. La invencion se refiere ademas a un neumatico de vehnculo que presenta un bandaje de cinturon con un cordon hnbrido de este tipo como refuerzo.

Un cordon hnbrido como este se conoce por el documento WO 97/06297. El hilo de alto peso molecular es un hilo de aramida, mientras que el hilo de bajo peso molecular es un hilo de poliamida. El cordon hnbrido se construye de manera que resulte posible un determinado estiraje constructivo del hilo de aramida que presenta, simplemente por el material, una capacidad de estiraje reducida.

Por la memoria impresa EP 3 006 228 A1, publicada posteriormente, y por la memoria impresa EP 2 781 371 A1, que muestra el preambulo de la reivindicacion 1, tambien se conocen refuerzos para neumaticos de vehnculo con cordones hnbridos.

Con el termino de “hilo de alto peso molecular” se define un hilo formado por un material de alto peso molecular. Con el termino de “hilo de bajo peso molecular” se define un hilo de un material de bajo peso molecular. Los hilos de bajo peso molecular y los hilos de alto peso molecular se definen por medio de los valores descritos en la siguiente tabla 1 en (mN/tex). Se determina la fuerza que debe aplicarse respectivamente a un hilo con un 1% de estiraje y con un 2% de estiraje, normalizada con la finura de hilo en tex. Se determina segun ASTM D885.

Tabla 1

Hilo / Estiraje: 1% 2%

Bajo peso molecular: < 150 mN/tex < 200 mN/tex

Alto peso molecular: > 300 mN/tex > 500 mN/tex

Para evitar en los neumaticos de vehnculo, especialmente en caso de uso a velocidades elevadas, una elevacion del neumatico a causa de las fuerzas centnfugas que se producen durante la marcha, se conoce prever en un vehnculo de neumatico, que generalmente presenta una capa interior impermeable al aire, una carcasa radial que contiene refuerzos y que llega desde la zona del cenit del neumatico, a traves de las paredes laterales, hasta la zona del reborde, donde se ancla mediante el enlazamiento de nucleos de reborde resistente a la traccion, una banda de rodadura de caucho situada radialmente por fuera, dotada de ranuras perfiladas, y un cinturon entre la banda de rodadura de caucho y la carcasa, un bandaje de cinturon. El bandaje de cinturon se puede configurar con una o varias capas, cubre al menos los bordes del cinturon y contiene refuerzos en forma de cordones insertados en el caucho que se desarrollan fundamentalmente en direccion circunferencial.

El bandaje se aplica durante la fabricacion del neumatico en forma de capas con refuerzo insertados en un lecho de mezcla de caucho no vulcanizada, que se enrollan o bobinan en el cinturon. Para estas capas los refuerzos se insertan en un lecho de caucho, pasando un grupo de refuerzos en forma de hilo fundamentalmente paralelos, sometidos por regla general a un tratamiento previo de impregnacion termico y/o para una mejor adhesion al caucho, que el experto en la materia conoce, en direccion longitudinal por una calandria o una extrusionadora para su revestimiento con una mezcla de caucho. En el abombado y la vulcanizacion del neumatico el neumatico se eleva/dilata generalmente en la zona del hombro hasta en un 2% y en la zona central hasta en un 4% en comparacion con la pieza bruta no vulcanizada, cuando la pieza bruta se enrolla en un tambor plano.

Los refuerzos del bandaje deben permitir en la fabricacion del neumatico una elevacion suficiente en el abombado y en el molde de vulcanizacion, para que el neumatico se pueda desmoldar de manera precisa, y presentar despues de la fabricacion del neumatico, durante la marcha, una idoneidad buena para altas velocidades.

Como refuerzos para el bandaje ya se han propuesto diferentes cordones. En el documento DE 10 2006 031 780 A1 se revela, por ejemplo, para los cordones de los refuerzos del bandaje del cinturon, un cordon hnbrido formado por un hilo torcido de aramida con una finura de 1100 dtex y un hilo torcido de poliamida 6.6 con una finura de 940 dtex, torcidos por el final el uno con el otro. Un cordon hnbrido de este tipo presenta un comportamiento de fuerza-estiraje especial. El cordon presenta, en un diagrama de fuerza de traccion-estiraje con estiraje reducido, en primer lugar una inclinacion reducida de la curva; al aumentar el estiraje la curva se inclina de forma sobreproporcional. En esta ultima zona, un posterior estiraje reducido esta vinculado a una fuerza elevada. Este comportamiento de fuerza- estiraje permite una elevacion en el abombado y en la volcanizacion y convierte al neumatico en idoneo para las altas velocidades. Sin embargo, se ha comprobado que en caso de elevacion del neumatico, en la construccion del mismo, estos cordones pueden ejercer sobre el cinturon fuerzas capaces de provocar una ondulacion del cinturon y/o fuerzas que han de compensarse reforzando el cinturon.

La invencion tiene por objeto proporcionar con medios sencillos un cordon hnbrido para el bandaje de cinturon de un neumatico de vehnculo, cuya fabricacion resulte mas economica y que presente una estructura de neumatico menos

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problematica as^ como una mejor idoneidad para altas velocidades del neumatico provisto de este cordon tubrido en el bandaje del cinturon.

Esta tarea planteada se resuelve segun la invencion por el hecho de que el hilo de bajo peso molecular presenta una finura maxima de 550 dtex y el hilo de alto peso molecular una finura de al menos 1100 dtex.

El cordon tubrido segun la invencion se caracteriza por una fuerte asimetna de las finuras del hilo de alto peso molecular y del hilo de bajo peso molecular, presentando el hilo de bajo peso molecular una finura maxima de 550 dtex. Esta combinacion de asimetna en cuanto a las finuras de hilo en el cordon tubrido y la finura reducida del hilo de bajo peso molecular resulta sorprendentemente muy apropiada para el empleo en el bandaje de cinturon. El cordon tubrido presenta, con un esfuerzo menor, la capacidad de estiraje necesaria para la elevacion y, a partir de un 3% a 4% de estiraje, aproximadamente, solo una capacidad de estiraje muy reducida.

Al principio actua primordialmente el hilo de bajo peso molecular que presenta una finura de hilo muy reducida. Esto es especialmente conveniente para la elevacion restante del neumatico bruto en el molde de calefaccion. Las fuerzas, que los cordones tubridos ejercen en la elevacion del neumatico bruto sobre el cinturon, se reducen. Se ha conseguido una estructuracion sin problemas del neumatico, pudiendose prescindir de un refuerzo del cinturon para evitar la ondulacion del mismo.

En caso de estirajes mayores actua principalmente el hilo de alto peso molecular con una finura de al menos 1100 dtex. Debido a la reducida finura del hilo de bajo peso molecular, el hilo de alto peso molecular ya domina las propiedades de estiraje del cordon hfbrido en caso de estiraje reducido. Se ha comprobado que un cordon hfbrido de estas caractensticas reduce aun mas el crecimiento perimetral a velocidades elevadas, con lo que mejora la idoneidad para las altas velocidades. El cordon hfbrido se adapta todavfa mejor a los requisitos formulados consistentes en permitir la elevacion restante y un menor crecimiento perimetral a altas velocidades.

Gracias a la menor finura del hilo de bajo peso molecular, la fabricacion del cordon hfbrido resulta ademas mas economica.

Como especialmente ventajoso para una estructuracion sin problemas del neumatico se considera que el hilo de bajo peso molecular presente una finura de 200 dtex a 550 dtex, preferiblemente de 350 dtex a 470 dtex. De este modo se consigue una zona inicial plana deseada de la curva de fuerza/estiraje.

Caractensticas de alta velocidad especialmente ventajosas se logran cuando el hilo de alto peso molecular presenta una finura de 1100 dtex a 2200 dtex, preferiblemente una finura de 1100 dtex a 1680 dtex.

Se considera ventajoso que una parte del hilo de alto peso molecular del cordon hfbrido corresponda a un 15 % en peso (% en peso) a un 65% en peso, preferiblemente a un 20% en peso hasta un 40% en peso, con especial preferencia a un 25% en peso hasta un 35% en peso.

El hilo de alto peso molecular se compone ventajosamente de uno de los materiales indicados a continuacion: fibra de carbono, fibra de vidrio, basalto, poliamida aromatica, preferiblemente de una poliamida aromatica. En el caso de la poliamida aromatica se puede tratar de para-aramida o de meta-aramida.

El hilo de bajo peso molecular se compone ventajosamente de una poliamida o de un poliester. En el caso de las poliamidas (PA) se puede tratar de las poliamidas PA 4.6, PA 6, PA 6.6, PA 10.10, PA 11 y/o PA 12, preferiblemente de PA 6.6 (PA 6.6) o PA 10.10. En el caso de los poliesteres se puede tratar de los poliesteres polietilennaftalado (PEN), polietilenfuranoato (PEF), polibutilentereftalado (PBT), polibutilennaftalato (PBN), polipropilentereftalato (PPT), polipropilennaftalato (PPN), polietilentereftalato (PET), High-Modulus Low-Shrinkage-PET (HMLS-PET), especialmente de poliesteres termoplasticos y/o poliesteres insaturados reticulados, Con preferencia se trata de PET.

En una forma de realizacion preferida, el factor de retorcido a de la torsion final es de 150 a 250, preferiblemente de 190 a 210. El factor de retorcido a se define como a = mdice de torsion [T/m] ■ (finura [tex]/ 1000)1/2. El mdice de torsion se indica en vueltas por metro (Turns per meter). La finura define la suma de las finuras de hilo del cordon tubrido. Un refuerzo hfbrido con un factor de retorcido de este tipo se caracteriza por un comportamiento de fuerza- estiraje que permite el empleo de la capa de refuerzo, especialmente como bandaje de cinturon en neumaticos de vehmulo, una estructuracion sin problemas del neumatico mas vulcanizacion, y que confiere al neumatico una excelente idoneidad para altas velocidades.

Es ventajoso que ambos hilos presenten la misma direccion re retorcido y que el cordon presente la direccion de retorcido opuesta. Por lo tanto, ambos hilos se retuercen en direccion S y se tuercen al final en direccion Z para formar el cordon, o ambos hilos se tuercen previamente en direccion Z y al final en direccion S para formar el cordon.

En otra variante de realizacion de la invencion el cordon hfbrido presenta la construccion de aramida 1680 x 1 + PA

6.6 470 x 1 o la construccion de fibra de carbono 1600 x 1 + PA 6.6 470 x 1. Se tuercen al final el uno con el otro un hilo de aramida o un hilo de fibra de carbono retorcidos con una finura de 1680 dtex o de 1600 dtex y un hilo de PA

6.6 con una finura de 470 dtex.

En otra variante de realizacion de la invencion, el cordon tubrido presenta la construccion de aramida 1680 x 1 + PA

6.6 235 x 1 o la construccion de fibra de carbono 1600 x 1 + PA 6.6 235 x 1. Un hilo de aramida torcido o un hilo de

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fibra de carbono con una finura de 1680 dtex o de 1600 dtex se tuerce con un hilo de PA 6.6 de la finura de 235 dtex.

La invencion se refiere tambien a un neumatico de vehuculo de construccion radial con un cinturon de varias capas y un bandaje de cinturon que cubre el cinturon radialmente por fuera, que presenta como refuerzo un cordon hubrido segun una o varias de las variantes de realizacion antes citadas.

Un ejemplo de realizacion preferido consiste en un cordon hubrido de un hilo de aramida con una finura de hilo de 1680 dtex y de un hilo de PA 6.6 con una finura de hilo de 470 dtex. El hilo de aramida presenta una torsion primera con un mdice de torsion de 370 T/m ya sea en direccion Z o en direccion S. El hilo de Pa 6.6 presenta ademas una torsion primera con un mdice de torsion de 370 T/m y la misma direccion de torsion.

El hilo de aramida y el hilo de PA 6.6 se tuercen al final uno con otro para formar un cordon hubrido cuya direccion de torsion es la direccion de torsion contraria de los distintos hilos. Con una direccion de torsion Z de los hilos, el cordon se tuerce, por ejemplo, en direccion S. El mdice de torsion del cordon es de 370 T/m lo que corresponde con una finura de cordon de 2150 dtex a un factor de retorcido de a = 172.

La figura 1 muestra curvas de fuerza-estiraje determinadas segun ASTM D 885 de un cordon hubrido mojado segun la invencion, asf como de un cordon hubrido mojado de comparacion para su empleo en un bandaje de cinturon. “Mojado” significa: el cordon se ha impregnado de una manera conocida por el experto despues del retorcido y, en caso de necesidad, despues del tejido con una solucion de inmersion, con lo que se ha recubierto de manera conveniente para el caucho y estirado bajo la influencia de la temperatura. El eje horizontal muestra el estiraje D, el eje vertical la fuerza F.

Se representan curvas de fuerza-estiraje de un cordon hubrido segun la invencion correspondientes a las construcciones de aramida 1680 x 1 + PA 6.6 470 x 1 con un mdice de torsion de 370 T/m, correspondiente a un factor de retorcido de a = 172, asf como de un cordon hubrido de comparacion de la construccion de aramida 1680 x 1 + PA 6.6 700 x 1 con un mdice de torsion de 370 T/m correspondiente a un factor de retorcido de a = 181. Se puede ver que el cordon segun la invencion presenta un desarrollo mas plano, o sea, mas ventajoso hasta aprox. un 3%-4% de estiraje que el cordon del estado de la tecnica. La fuerza necesaria para un 1% de estiraje del cordon hubrido es en el cordon hubrido segun la invencion en aproximadamente un 24% menor que en el cordon hubrido de comparacion. La fuerza F necesaria para un 2% de estiraje del cordon hubrido es en el cordon hubrido segun la invencion en aproximadamente un 16% inferior que la necesaria en el cordon hubrido de comparacion. El cordon tubrido segun la invencion presenta ademas en su desarrollo ulterior un peso molecular mas alto, es decir, la curva de fuerza-estiraje se inclina mas que en un cordon segun el estado de la tecnica, lo que influye ventajosamente en la idoneidad para las altas velocidades del neumatico.

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REIVINDICACIONES

1. Cordon hforido para su empleo como refuerzo en un bandaje de cinturon de un neumatico de vehuculo de un hilo de alto peso molecular con una determinada finura de hilo y un hilo de bajo peso molecular, presentando el hilo de bajo peso molecular una finura de hilo menor que el hilo de alto peso molecular, torciendose los dos hilos al final el uno con el otro, presentando el hilo de bajo peso molecular una finura maxima de 550 dtex y el hilo de alto peso molecular una finura minima de 1100 dtex y componiendose el hilo de bajo peso molecular de una poliamida o de un poliester, caracterizado por que el hilo de alto peso molecular se compone de fibra de carbono, fibra de vidrio o una poliamida aromatica, preferiblemente de una poliamida aromatica, y por que el factor de retorcido a de la torsion final es de 150 a 250, preferiblemente de 190 a 210.
2. Cordon hforido segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el hilo de bajo peso molecular presenta una finura de 200 dtex a 550 dtex, preferiblemente de 350 dtex a 470 dtex.
3. Cordon hfbrido segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el hilo de alto peso molecular presenta una finura de 1100 dtex a 2200 dtex, preferiblemente de 1100 dtex a 1680 dtex.
4. Cordon hfbrido segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el porcentaje del hilo de alto peso molecular en el cordon hfbrido es del 15% en peso al 65% en peso, preferiblemente del 20% en peso al 40% en peso, con especial preferencia del 25% en peso al 35% en peso.
5. Cordon hfbrido segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los dos hilos presentan la misma direccion de retorcido y por que el cordon presenta la direccion de retorcido opuesta.
6. Cordon hfbrido segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mismo presenta la construccion de aramida 1680 x 1 + PA 6.6 470 x 1 o la construccion de fibra de carbono 1600 x 1 + PA 6.6 470 x 1.
7. Cordon hfbrido segun una o varias de las reivindicaciones 1-5, 6, 7, caracterizado por que el mismo presenta la construccion de aramida 1680 x 1 + PA 6.6 235 x 1 o la construccion de fibra de carbono 1600 x 1 + PA 6.6 235 x 1.
8. Neumatico de vehuculo de construccion radial con un cinturon de varias capas y un bandaje de cinturon que cubre el cinturon radialmente por fuera que como refuerzo presenta un cordon hfbrido segun una o varias de las reivindicaciones 1 a 7.