ES2966409T3 - Cable para neumáticos híbrido que tiene fuerte adherencia al caucho y excelentes propiedades de resistencia a la fatiga, y procedimiento de fabricación del mismo - Google Patents
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Abstract
Según la presente invención, se describen: un cordón de neumático híbrido que, mediante la provisión de hilo cableado en el que un hilo híbrido de aramida retorcido principalmente que consiste en hilo multifilamento de aramida e hilo hilado de aramida se retuerce secundariamente con un hilo retorcido principalmente de uso general, tiene una fuerte adhesión al caucho y excelentes características de resistencia a la fatiga, además de tener alta tenacidad y alto módulo, y por lo tanto puede lograr un alto rendimiento y un peso más liviano de un neumático; y un método de fabricación para el mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Cable para neumáticos híbrido que tiene fuerte adherencia al caucho y excelentes propiedades de resistencia a la fatiga, y procedimiento de fabricación del mismo
La presente invención se refiere a un cable para neumáticos híbrido que incluye diferentes tipos de hilos que tienen diferentes propiedades físicas, y a un procedimiento de preparación del mismo. Más específicamente, se refiere a un cable para neumáticos híbrido capaz de lograr un alto rendimiento y una reducción de peso de un neumático al tener una fuerte adherencia al caucho y una excelente resistencia a la fatiga, así como una alta tenacidad y un alto módulo, y a un procedimiento para fabricarlo.
[ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA]
Los cables de fibra, especialmente los cables de fibra tratados con un adhesivo, denominados "cables de inmersión", se usan ampliamente como material de refuerzo para productos de caucho tales como neumáticos, cintas transportadoras, correas trapezoidales y mangueras. Los materiales para los cables de fibra incluyen fibras de nailon, fibras de poliéster, fibras de rayón y similares. Uno de los procedimientos esenciales para mejorar el rendimiento de los productos finales de caucho es mejorar las propiedades físicas de los cables de fibra usados como material de refuerzo.
Los cables de fibra usados como material de refuerzo de un neumático se denominan cables para neumáticos. A medida que la velocidad de conducción del vehículo aumenta gradualmente de acuerdo con la mejora del rendimiento del vehículo y las condiciones de la carretera, se están llevando a cabo activamente investigaciones sobre cables para neumáticos capaces de mantener la estabilidad y durabilidad de los neumáticos incluso durante una conducción activa a alta velocidad.
Además, a medida que aumenta la demanda de vehículos ecológicos, la reducción de peso de los vehículos para lograr una alta eficiencia de combustible se está convirtiendo en un gran problema. Por lo tanto, también se están realizando activamente investigaciones sobre cables para neumáticos de alto rendimiento para aligerar neumáticos. El neumático, que es un material compuesto de fibra/metal/caucho, incluye una banda de rodadura ubicada en el lado más externo y en contacto con la carretera, una capa de refuerzo debajo de la banda de rodadura, un cinturón debajo de la capa de refuerzo y una carcasa debajo del cinturón.
Se ha desarrollado un cable para neumáticos híbrido hecho de un multifilamento de nailon y un multifilamento de aramida como cable para neumáticos para capa de refuerzo para evitar la deformación de un cinturón (por ejemplo, un cinturón de acero) durante la conducción a alta velocidad. El cable para neumáticos híbrido de nailon y aramida es ventajoso para impedir la deformación del cinturón durante la conducción a alta velocidad debido al alto esfuerzo de contracción del nailon, y también es ventajoso para evitar la deformación del neumático, denominada "zona plana", causada por estacionamiento prolongado debido a su alto módulo de aramida.
Sin embargo, el cable para neumáticos híbrido de nailon-aramida inicialmente exhibe propiedades de nailon en un patrón de curva S-S, lo que indica un módulo bajo. Por consiguiente, no es adecuado como cable para neumáticos para carcasa, ya que funciona como esqueleto del neumático y tiene una gran influencia en la estabilidad de la forma del neumático.
Por consiguiente, se ha desarrollado como cable para neumáticos para carcasa un cable para neumáticos híbrido de poliéster-aramida, que reemplazó el hilo multifilamento de nailon con un hilo multifilamento de poliéster (por ejemplo, PET) que tiene un módulo mayor que el hilo multifilamento de nailon.
Sin embargo, dado que el hilo multifilamento de aramida comúnmente usado para los dos tipos de cables para neumáticos híbridos tiene un bajo alargamiento a la rotura, el cable para neumáticos híbrido de poliéster-aramida no sólo tiene una baja resistencia a la fatiga, sino también una débil adherencia al caucho, y por tanto se requiere una mejora en esto.
El documento EP 1 800 901 A2 se refiere a un neumático para su uso en aeronaves que tiene una banda de rodadura, un refuerzo de corona y un refuerzo de carcasa radial, que comprende diferentes hilos de aramida y nailon y retorcidos conjuntamente para formar un cable para neumáticos híbrido.
BARRON E R: "Hybrid Tire Cords Containing Kevlar Aramid", Kautschuk und Gummi - Kunststoffe, 1987, vol. 40, núm.
2, 130-135 es una revisión de cables para neumáticos híbridos que contienen aramida Kevlar.
[DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN]
[Problema técnico]
En la presente invención, se proporciona un cable para neumáticos híbrido capaz de prevenir los problemas causados por las limitaciones y desventajas de la tecnología relacionada descrita anteriormente, y un procedimiento para fabricarlo.
Por consiguiente, se proporciona un cable para neumáticos híbrido capaz de lograr un alto rendimiento y una reducción de peso de un neumático al tener una fuerte adherencia al caucho y una excelente resistencia a la fatiga, así como una alta resistencia y un alto módulo.
También se proporciona un procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido capaz de lograr un alto rendimiento y una reducción de peso de un neumático al tener una fuerte adherencia al caucho y una excelente resistencia a la fatiga, así como una alta resistencia y un alto módulo con una alta productividad y un bajo coste. A continuación, se describen características y ventajas adicionales de la presente invención, y serán evidentes a partir de dicha tecnología. Como alternativa, otras características y ventajas de la presente invención pueden entenderse a través de ejemplos de la presente invención. Los objetivos y otras ventajas de la presente invención se lograrán y conseguirán mediante la estructura especificada en la descripción detallada y las reivindicaciones de la invención. [Solución técnica]
De acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona un cable para neumáticos híbrido que incluye un hilo cableado en el que un primer hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z conjuntamente un primer hilo multifilamento y un primer hilo hilado; y un segundo hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z un segundo hilo multifilamento se retuercen en S conjuntamente,
en donde el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida,
el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida que tiene un grosor de 30 a 8 'S, y
el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster.
Cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una determinada longitud, una longitud del primer hilo retorcido en Z puede ser de 1,005 a 1,050 veces una longitud del segundo hilo retorcido en Z.
El primer hilo multifilamento puede tener un grosor de 500 a 3000 denier, y el segundo hilo multifilamento puede tener un grosor de 500 a 3000 denier.
Cada uno del primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z puede tener un primer número de torsión. El primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z pueden retorcerse en S con un segundo número de torsión, y el segundo número de torsión puede ser el mismo que el primer número de torsión.
Una relación en peso del segundo hilo retorcido en Z respecto al primer hilo retorcido en Z puede ser de 20:80 a 80:20.
El cable para neumáticos híbrido puede incluir además un adhesivo con el que se recubren el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z.
Una tenacidad al desgarro medida de acuerdo con la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) puede ser de 8,0 a 15,0 g/d, un alargamiento a la rotura medido de acuerdo con la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) puede ser del 5 al 15 %, y una tasa de retención de resistencia después de la prueba de fatiga del disco llevada a cabo de acuerdo con la norma JIS-L 1017 (2002) puede ser del 95 % o más.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido que incluye: una primera etapa de preparar un hilo híbrido duplicando un primer hilo multifilamento y un primer hilo hilado; una segunda etapa de preparar un primer hilo retorcido en Z retorciendo en Z el hilo híbrido; una tercera etapa de preparar un segundo hilo retorcido en Z retorciendo en Z el segundo hilo multifilamento; y una cuarta etapa de preparar un hilo cableado retorciendo en S conjuntamente el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z,
en donde el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida, el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida que tiene un grosor de 30 a 8 'S, y el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster.
Las segunda, tercera y cuarta etapas pueden realizarse mediante una máquina de torsión.
La tensión aplicada al hilo híbrido al realizar las segunda, tercera y cuarta etapas puede ser menor que la tensión aplicada al segundo hilo multifilamento de modo que una longitud del primer hilo retorcido en Z sea de 1,005 a 1,050 veces una longitud del segundo hilo retorcido en Z al destorcer la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una longitud determinada.
Cada una de la torsión en Z de la segunda etapa y la torsión en Z de la tercera etapa se pueden realizar con un primer número de torsión.
La torsión en Z de la cuarta etapa se puede realizar con un segundo número de torsión, y el segundo número de torsión puede ser el mismo que el primer número de torsión.
El primer hilo multifilamento puede tener un grosor de 500 a 3000 denier, y el segundo hilo multifilamento puede tener un grosor de 500 a 3000 denier.
El procedimiento puede incluir además las etapas de: sumergir el hilo cableado en una solución adhesiva que contiene un adhesivo a base de RFL (látex de resorcinol-formaldehído) o un adhesivo a base de epoxi; secar el hilo cableado impregnado con la solución adhesiva a de 70 a 200 °C durante de 30 a 120 segundos; y tratar térmicamente el hilo cableado seco a de 200 a 250 °C durante de 30 a 120 segundos.
Debe entenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada pretenden ilustrar o describir la presente invención, y proporcionar una descripción más detallada de la invención de las reivindicaciones.
[EFECTOS VENTAJOSOS]
De acuerdo con la presente invención, se puede proporcionar un cable para neumáticos híbrido de alto rendimiento que incluye un hilo cableado en el que un hilo retorcido en Z híbrido de aramida de un hilo multifilamento de aramida y un hilo hilado de aramida se retuerce en S con un hilo retorcido en Z de nailon o poliéster. Es decir, el uso del hilo hilado de aramida hace posible tener una fuerte adherencia al caucho y una excelente resistencia a la fatiga, logrando así un alto rendimiento y una reducción de peso del neumático. Además, dado que el hilo multifilamento de aramida se usa junto con un hilo hilado de aramida, es posible evitar un problema de bajo alargamiento a la rotura y, al mismo tiempo, el uso del multifilamento de aramida hace posible tener una alta resistencia y módulo alto.
Además, de acuerdo con la presente invención, dado que el proceso de formar un hilo retorcido en Z híbrido de aramida y un hilo retorcido en Z de nailon o poliéster, respectivamente (es decir, proceso de torsión en Z) y el proceso de formar un hilo cableado con el hilo retorcido en Z híbrido de aramida y el hilo retorcido en Z de nailon o poliéster (es decir, proceso de torsión en S) se realizan mediante una máquina de torsión, es posible mejorar la productividad del cable para neumáticos híbrido y reducir el coste de fabricación.
[DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES]
En lo sucesivo, se describirán en detalle realizaciones del cable para neumáticos híbrido y el procedimiento de preparación del mismo de la presente invención.
En la presente invención, los términos "el primero" y "el segundo" se usan para describir una variedad de componentes, y estos términos se emplean simplemente para distinguir un determinado componente de otros componentes.
El término "hilo multifilamento", como se usa en el presente documento, se refiere a un hilo hecho de filamentos continuos.
El término "hilo hilado", como se usa en el presente documento, se refiere a un hilo fabricado retorciendo fibras cortadas en la dirección longitudinal.
Como se usan en el presente documento, el término "torsión en Z" significa retorcer un hilo en el sentido contrario a las agujas del reloj, y el término "torsión en S" significa retorcer un hilo en el sentido de las agujas del reloj.
El término "hilo cableado", como se usa en el presente documento, se refiere a un hilo fabricado mediante torsión en S de dos o más hilos retorcidos en Z, y también se denomina "cable en bruto".
El término "cable para neumáticos", como se usa en el presente documento, es un concepto que incluye no sólo el "cable en bruto", sino también el "cable de inmersión", que significa un hilo cableado recubierto con un adhesivo de modo que pueda aplicarse directamente a un producto de caucho.
El "número de torsión", como se usa en el presente documento, se refiere al número de torsiones por 1 m, y la unidad es TPM (torsión por metro).
Además, "'S" como se usa en el presente documento significa recuento de algodón inglés que indica el grosor del hilo que representa la longitud de un peso fijo de fibras (sistema de peso constante). Dado que es un procedimiento para indicar la longitud por unidad de peso, los recuentos de algodón más grandes equivalen a hilos más finos y los recuentos de algodón más pequeños equivalen a hilos más gruesos. El recuento de algodón inglés también se conoce como Ne, y la notación de hilos simples es 00 (número) 's. El recuento de algodón inglés se calcula como el número de veces que la longitud de 1 libra se puede dividir por 840 yd, como se muestra en la ecuación 1 a continuación.
[Ecuación 1]:
Recuento de algodón inglés ('S) = (longitud de fibra por 1 Ib (yd)) 840 yd
Además, el número de recuento de algodón, como es bien sabido, se refiere al número de longitudes de 840 yardas (768 m) incluidas en 1 libra (453 g) de hilo de algodón, y este caso se denomina recuento 1. Como se ha descrito anteriormente, un mayor recuento de algodón significa hilos más finos.
De acuerdo con una realización de la presente invención, se puede proporcionar un cable para neumáticos híbrido que incluye un hilo cableado en el que un primer hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z conjuntamente un primer hilo multifilamento y un primer hilo hilado; y un segundo hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z de un segundo hilo multifilamento se retuercen en S conjuntamente, en donde el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida, el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida, y el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster.
Específicamente, el cable para neumáticos híbrido de la presente invención incluye un primer hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z conjuntamente un primer hilo multifilamento y un primer hilo hilado, y un segundo hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z un segundo hilo multifilamento. El primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z se retuercen en S conjuntamente.
En particular, la presente invención usa un hilo híbrido de aramida retorcido en Z de un hilo multifilamento de aramida y un hilo hilado de aramida, y por tanto es posible resolver problemas tales como el bajo módulo que se produce cuando se expresan por primera vez las propiedades del nailon y el bajo alargamiento a la rotura debido al uso del multifilamento de aramida. Es decir, el hilo de aramida incluido en el hilo híbrido retorcido en Z hace posible tener una fuerte adherencia al caucho y una excelente resistencia a la fatiga y, por tanto, se pueden lograr un alto rendimiento y una reducción de peso del neumático. Además, dado que el multifilamento de aramida usado en la fabricación del hilo híbrido retorcido en Z se usa junto con el hilo hilado de aramida, es posible impedir la degradación de las propiedades. Por lo tanto, es posible conseguir una resistencia elevada y un módulo elevado gracias al multifilamento de aramida.
De acuerdo con la presente invención, el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida, el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida y el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster.
El hilo hilado de aramida formado retorciendo linealmente fibras cortadas de aramida puede compensar la baja adherencia al caucho del hilo multifilamento de aramida permitiendo la unión física del cable para neumáticos híbrido de la presente invención y el caucho, y como resultado, es posible mejorar la adherencia al caucho del cable para neumáticos híbrido. Por lo tanto, el cable para neumáticos híbrido de la presente invención tiene una mayor adherencia al caucho en un 10 % o más en comparación con el cable para neumáticos híbrido que tiene un grosor similar, pero sin hilo hilado de aramida (es decir, un cable para neumáticos híbrido formado únicamente por hilo multifilamento de aramida e hilo multifilamento de nailon/poliéster).
Además, de acuerdo con la presente invención, el hilo de aramida presente en el cable para neumáticos híbrido realiza una función de amortiguación para absorber impactos externos, mejorando así la resistencia a la fatiga del cable para neumáticos híbrido.
El hilo multifilamento de aramida de la presente invención puede estar formado por para-aramida o meta-aramida, preferentemente poli(p-fenileno tereftalamida). El hilo multifilamento de aramida puede tener un grosor de 500 a 3000 denier, una resistencia a la tracción de 20 g/do más y un alargamiento a la rotura del 3 % o más.
Las fibras cortadas de aramida usadas en la preparación del hilo hilado de aramida de la presente invención también pueden estar formadas por para-aramida o meta-aramida, preferentemente poli(p-fenileno tereftalamida). El hilo hilado de aramida tiene un grosor que incluye un recuento de 30 a 8 'S (correspondiente a de aproximadamente 170 a aproximadamente 660 denier). Cuando el recuento del hilo hilado de aramida es 30 'S o más, el hilo hilado de aramida es demasiado fino para ayudar a mejorar la adherencia física al caucho. Cuando es 8' S o menos, existe el problema de que aumenta una relación del hilo hilado de aramida relativamente inferior y, por tanto, disminuyen la tenacidad y el módulo elástico.
El hilo multifilamento de nailon que constituye el segundo multifilamento puede estar formado por nailon 6 o nailon 66. El hilo multifilamento de poliéster puede estar formado por tereftalato de polietileno (PET). El segundo hilo multifilamento puede tener un grosor de 500 a 3000 denier.
La relación en peso del segundo hilo retorcido en Z respecto al primer hilo retorcido en Z puede determinarse teniendo en cuenta tanto las propiedades físicas del cable para neumáticos como el coste de fabricación. De acuerdo con una realización de la presente invención, una relación en peso del segundo hilo retorcido en Z respecto al primer hilo retorcido en Z puede ser de 20:80 a 80:20.
Los primer y segundo hilos retorcidos en Z tienen la misma dirección de torsión (primera dirección de torsión) y pueden tener el mismo número de torsión, por ejemplo, un primer número de torsión de 200 a 500 TPM.
El primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z se retuercen en S conjuntamente con un segundo número de torsión, y el segundo número de torsión puede ser el mismo que el primer número de torsión. La dirección de torsión en S es una dirección opuesta a la primera dirección de torsión.
De acuerdo con una realización de la presente invención, cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una longitud determinada, una longitud del primer hilo retorcido en Z es de 1,005 a 1,050 veces una longitud del segundo hilo torcido en Z. Es decir, el cable para neumáticos híbrido de acuerdo con una realización de la presente invención tiene una estructura fusionada en la que se incluye ligeramente una estructura de cobertura (el primer hilo retorcido en Z cubre el segundo hilo retorcido en Z).
Por lo tanto, en el cable para neumáticos híbrido de acuerdo con una realización de la presente invención, el esfuerzo aplicado al cable para neumáticos híbrido cuando el neumático se somete repetidamente a tensión y contracción puede distribuirse no sólo al primer hilo retorcido en Z (es decir, hilo retorcido en Z de aramida) sino también al segundo hilo retorcido en Z (es decir, hilo retorcido en Z de nailon/poliéster), a diferencia de un cable híbrido que tiene una estructura fusionada en la que el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z tienen sustancialmente la misma longitud y la misma estructura (es decir, estructura en la que una longitud del primer hilo retorcido en Z es menor que 1,005 veces una longitud del segundo hilo retorcido en Z cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una longitud determinada). Como resultado, el cable para neumáticos híbrido de la presente invención tiene una excelente resistencia a la fatiga.
Si una longitud del primer hilo retorcido en Z es más de 1,050 veces una longitud del segundo hilo retorcido en Z cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una longitud determinada, tiene una estructura inestable similar a la estructura de cobertura de la técnica anterior, aumentando así la tasa de defectos del neumático debido a la variación en las propiedades físicas.
El cable para neumáticos híbrido de acuerdo con una realización de la presente invención puede ser un cable de inmersión que incluye además un adhesivo con el que se recubren el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z para mejorar la adherencia a otros componentes (por ejemplo, caucho) del neumático. El adhesivo puede ser un adhesivo a base de RFL (látex de resorcinol-formaldehído) o un adhesivo a base de epoxi.
El código de inmersión puede tener una tenacidad al desgarro medida de acuerdo con la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) de 8,0 a 15,0 g/d, un alargamiento a la rotura medido de acuerdo con la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) del 5 al 15 %, y una tasa de retención de resistencia después de la prueba de fatiga del disco llevada a cabo de acuerdo con la norma JIS-L 1017 (2002) del 95 % o más.
Además, el código de inmersión puede tener una contracción por calor seco del 0,3 al 2,5 % (temperatura: 180 °C, carga primaria: 0,01 g/d, tiempo: 2 minutos). La contracción por calor seco se mide bajo una carga primaria de 0,01 g/denier a 180 °C durante 2 minutos usando Testrite después de dejar la muestra a una temperatura de 25 °C y una humedad relativa del 65 % durante 24 horas.
En lo sucesivo, se describirá con más detalle el procedimiento de preparación del cable para neumáticos híbrido descrito anteriormente.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido que incluye: una primera etapa de preparar un hilo híbrido duplicando un primer hilo multifilamento y un primer hilo hilado; una segunda etapa de preparar un primer hilo retorcido en Z retorciendo en Z el hilo híbrido; una tercera etapa de preparar un segundo hilo retorcido en Z retorciendo en Z el segundo hilo multifilamento; y una cuarta etapa de preparar un hilo cableado retorciendo en S conjuntamente el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z,
en donde el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida, el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida, y el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster. Como se ha descrito anteriormente, el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida, el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida y el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster.
El hilo multifilamento de aramida puede estar formado por para-aramida o meta-aramida, preferentemente poli(pfenileno tereftalamida).
Las fibras cortadas de aramida usadas en la preparación del hilo hilado de aramida también pueden estar formadas por para-aramida o meta-aramida, preferentemente poli(p-fenileno tereftalamida).
El hilo multifilamento de nailon puede estar formado por nailon 6 o nailon 66, y el hilo multifilamento de poliéster puede estar formado por tereftalato de polietileno (PET). El segundo hilo multifilamento puede tener un grosor de 500 a 3000 denier.
De acuerdo con una realización de la presente invención, un hilo híbrido de aramida se forma duplicando un hilo multifilamento de aramida que tiene un grosor de 500 a 3000 denier y un hilo hilado de aramida que tiene un grosor que incluye un recuento de 30 a 8 'S (correspondiente a de aproximadamente 170 a aproximadamente 660 denier). Posteriormente, el hilo híbrido de aramida se introduce con un hilo multifilamento de nailon o poliéster que tiene un grosor de 500 a 3000 denier en una máquina de torsión de cables (por ejemplo, Cable Corder fabricada por Allma) capaz de realizar tanto la torsión en Z como la torsión en S.
En la máquina de torsión, se realizan simultáneamente una etapa de torsión en Z del hilo híbrido de aramida para formar el hilo retorcido en Z de aramida y una etapa de torsión en Z del hilo multifilamento de nailon/poliéster para formar el hilo retorcido en Z de nailon/poliéster, y se realiza continuamente una etapa de torsión en S conjuntamente del hilo de aramida retorcido en Z y el hilo de nailon/poliéster retorcido en Z para formar un hilo cableado después de las etapas de torsión en Z anteriores.
Como se ha descrito anteriormente, al realizar la torsión en Z y la torsión en S, se puede aplicar el mismo número de torsión dentro del intervalo de 200 a 500 TPM.
Dado que el hilo cableado se prepara mediante un procedimiento continuo en el que la torsión en Z y la torsión en S se realizan en una máquina de torsión en la presente invención, la productividad del cable para neumáticos híbrido se puede mejorar aún más en comparación con un procedimiento por lotes en el que un hilo multifilamento de aramida y un hilo multifilamento de nailon/poliéster se retuercen en Z usando una máquina de torsión, respectivamente, y a continuación se retuercen conjuntamente en S usando otra máquina de torsión.
De acuerdo con una realización de la presente invención, cuando la máquina de torsión realiza torsión en Z y torsión en S, la tensión aplicada al hilo híbrido (es decir, hilo híbrido de aramida) es menor que la tensión aplicada al segundo hilo multifilamento (es decir, hilo multifilamento de nailon/poliéster). Por lo tanto, aunque la torsión en Z y la torsión en S se realizan mediante una máquina de torsión, cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una longitud determinada, la longitud del hilo de aramida retorcido en Z puede ser ligeramente más larga que la longitud del hilo retorcido en Z de nailon/poliéster. A través de esto, el esfuerzo aplicado al cable para neumáticos híbrido cuando el neumático se somete repetidamente a tensión y contracción puede distribuirse al hilo retorcido en Z de aramida y al hilo retorcido en Z de nailon/poliéster, y el cable para neumáticos híbrido puede tener una excelente resistencia a la fatiga, de modo que la estabilidad del neumático se pueda mantener incluso en conducción prolongada a alta velocidad.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la diferencia entre la tensión aplicada al hilo híbrido (es decir, hilo híbrido de aramida) y la tensión aplicada al segundo hilo multifilamento (es decir, hilo multifilamento de nailon/poliéster) puede ser una diferencia de modo que la longitud del primer hilo retorcido en Z (es decir, hilo híbrido de aramida) es de 1,005 a 1,050 veces la longitud del segundo hilo retorcido en Z (es decir, hilo multifilamento de nailon/poliéster) cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con un longitud determinada. La tensión aplicada a cada uno del hilo híbrido (es decir, hilo híbrido de aramida) y el segundo hilo multifilamento (es decir, hilo multifilamento de nailon/poliéster) cuando la torsión en Z y la torsión en S se realizan mediante la máquina de torsión se puede ajustar estableciendo adecuadamente la 'Tensión de hilo en fileta' y la 'Tensión de hilo interior' de la máquina de torsión (Cable Corder fabricada por Allma).
En el caso de preparar un cable de inmersión en lugar de un cable en bruto, las etapas de sumergir el hilo cableado en una solución adhesiva que contiene un adhesivo a base de RFL (látex de resorcinol-formaldehído) o un adhesivo a base de epoxi; secar el hilo cableado impregnado con la solución adhesiva; y tratar térmicamente el hilo cableado seco se pueden realizar además para mejorar la adherencia a otros componentes del neumático (por ejemplo, caucho).
La temperatura y el tiempo del proceso de secado pueden variar dependiendo de la composición de la solución adhesiva, pero el proceso de secado se realiza típicamente a de 70 a 200 °C durante de 30 a 120 segundos.
El proceso de tratamiento térmico se puede realizar a de 200 a 250 °C durante de 30 a 120 segundos.
La etapa de inmersión, la etapa de secado y la etapa de tratamiento térmico se pueden realizar de forma continua con un proceso de rollo a rollo.
Para impedir una contracción excesiva del segundo hilo multifilamento en el proceso de secado y tratamiento térmico después de que el hilo cableado (cable en bruto) preparado por la máquina de torsión se sumerja en una solución adhesiva, la tensión aplicada al hilo cableado (cable en bruto) en las etapas de inmersión, secado y tratamiento térmico realizadas continuamente se ajusta adecuadamente.
En lo sucesivo, los efectos de la presente invención se describirán con ejemplos específicos y ejemplos comparativos. Sin embargo, los siguientes ejemplos son sólo para ayudar a comprender la presente invención y estos no limitan el alcance de la presente invención.
Ejemplo 1
Se preparó un hilo híbrido de aramida duplicando 1000 denier de un hilo multifilamento de aramida[poli(p-fenileno tereftalamida)] y 20 'S de un hilo hilado de aramida[poli(p-fenileno tereftalamida)].
Posteriormente, el hilo híbrido de aramida y 840 denier de un hilo multifilamento de nailon 66 se colocaron en una máquina de torsión de cables (Cable Corder fabricada por Allma), y se realizaron torsión en Z y torsión en S, respectivamente, con un número de torsión de 360 TPM para preparar un hilo cableado. Ajustando la tensión aplicada a cada uno del hilo híbrido de aramida y el hilo multifilamento de nailon 66 al realizar la torsión en Z y la torsión en S, la relación (es decir, L<a>/L<n>) de una longitud (L<a>) del hilo de aramida retorcido en Z hilo respecto a una longitud (L<n>) del hilo retorcido en Z de nailon 66 en el hilo cableado fue 1,03.
Posteriormente, el hilo cableado se sumergió en una solución adhesiva de látex de resorcinol-formaldehído (RFL). El hilo cableado impregnado con la solución adhesiva de RFL se secó a 150 °C durante 100 segundos y se trató térmicamente a 240 °C durante 100 segundos para completar un cable para neumáticos híbrido.
Ejemplo 2
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el grosor del hilo multifilamento de nailon 66 era 1260 denier.
Ejemplo 3
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo 2, excepto que el grosor del hilo multifilamento de aramida era 1500 denier, y la torsión en Z y la torsión en S se realizaron respectivamente con un número de torsión de 300 TPM.
Ejemplo 4
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo 3, excepto que el grosor del hilo hilado de aramida era 16 'S.
Ejemplo 5
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se usó un hilo multifilamento de PET de 1000 denier en lugar del hilo multifilamento de nailon 66, y la torsión en Z y la torsión en S se realizaron respectivamente con un número de torsión de 460 TPM.
Ejemplo 6
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo 4, excepto que se usó un hilo multifilamento de PET de 1500 denier en lugar del hilo multifilamento de nailon 66.
Ejemplo comparativo 1
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el hilo multifilamento de aramida no se duplicó con el hilo hilado de aramida, sino que se introdujo en la máquina de torsión de cables junto con el hilo multifilamento de nailon 66 para realizar torsión en Zy torsión S, respectivamente.
Ejemplo comparativo 2
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo comparativo 1, excepto que el grosor del hilo multifilamento de nailon 66 era 1260 denier.
Ejemplo comparativo 3
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo comparativo 2, excepto que el grosor del hilo multifilamento de aramida era 1500 denier, y la torsión en Z y la torsión en S se realizaron respectivamente con un número de torsión de 300 TPM.
Ejemplo comparativo 4
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo comparativo 1, excepto que se usó un hilo multifilamento de PET de 1000 denier en lugar del hilo multifilamento de nailon 66, y la torsión en Z y la torsión en S se realizaron respectivamente con un número de torsión de 460 TPM.
Ejemplo comparativo 5
Se completó un cable para neumáticos híbrido de la misma manera que en el ejemplo comparativo 3, excepto que se usó un hilo multifilamento de PET de 1500 denier en lugar del hilo multifilamento de nailon 66.
[Ejemplos experimentales]
La (i) resistencia, (ii) tenacidad al desgarro, (iii) alargamiento a la rotura, (iv) adherencia al caucho y (v) tasa de retención de resistencia después de la prueba de fatiga del disco de cables para neumáticos híbridos obtenidos en los ejemplos y ejemplos comparativos se midieron mediante los siguientes procedimientos, y los resultados se muestran en la tabla 1.
* Resistencia (kgf), tenacidad al desgarro, alargamiento a la rotura
Se prepararon diez muestras de 250 mm de longitud para cada cable para neumáticos híbrido. A continuación, se midieron la resistencia, la tenacidad al desgarro y el alargamiento a la rotura de cada muestra de acuerdo con el procedimiento de prueba de la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) aplicando una velocidad de prueba de tracción de 300 m/min a cada muestra usando un probador Instron (Instron Engineering Corp., Canton, Mass). A continuación, se calcularon los valores medios de las 10 muestras para la resistencia, la tenacidad al desgarro y el alargamiento a la rotura, respectivamente.
* Adherencia al caucho
La adherencia al caucho del cable para neumáticos híbrido se midió de acuerdo con el procedimiento de prueba H especificado en la norma ASTM D885/D885M-10a (2014).
* Tasa de retención de resistencia después de la prueba de fatiga del disco
Se preparó una muestra curando caucho con un cable para neumáticos híbrido cuya resistencia (resistencia antes de la fatiga) se midió, y se sometió a fatiga repitiendo tensión y contracción dentro del intervalo del -8 % al 8 % durante 16 horas mientras giraba a 2500 rpm y 80 °C usando un probador de fatiga del disco de acuerdo con el procedimiento de prueba de la norma JIS-L 1017 (2002). Posteriormente, tras retirar el caucho de la muestra, se midió la resistencia a la fatiga del cable para neumáticos híbrido. Con la resistencia antes de la fatiga y la resistencia después de la fatiga, se calculó la tasa de retención de resistencia definida por la siguiente ecuación 2.
[Ecuación 2]
Tasa de retención de resistencia (%) = [resistencia después de la fatiga (kgf)/resistencia antes de la fatiga (kgf)] x 100
En el presente documento, la resistencia (kgf) antes y después de la fatiga se obtuvo midiendo la resistencia al desgarro del cable para neumáticos híbrido mientras se aplicaba una velocidad de prueba de tracción de 300 m/min a una muestra de 250 mm de acuerdo con procedimiento de prueba de la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) usando un probador Instron (Instron Engineering Corp., Canton, Mass).
Con referencia a los resultados de la tabla 1, los ejemplos 1 a 6 fueron todos superiores en resistencia, tenacidad al desgarro y alargamiento a la rotura en comparación con los ejemplos comparativos 1 a 5 usando un hilo retorcido en Z en el que se usó un hilo hilado de aramida junto con un multifilamento de aramida. En particular, los ejemplos 1 a 6 de la presente invención exhibieron una adherencia al caucho y una tasa de retención de resistencia notablemente superiores en comparación con los ejemplos comparativos, y se mejoró la resistencia a la fatiga, logrando así un alto rendimiento y una reducción de peso de un neumático.
Por otro lado, los ejemplos comparativos 1 a 5 exhibieron una adherencia al caucho deficiente, así como una tasa de retención de resistencia deficiente, lo que dio como resultado una resistencia a la fatiga deficiente debido al bajo alargamiento a la rotura del hilo multifilamento de aramida, aunque pueden exhibir un cierto nivel de resistencia y tenacidad.
Claims (15)
1. Un cable para neumáticos híbrido que comprende un hilo cableado en el que un primer hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z conjuntamente un primer hilo multifilamento y un primer hilo hilado; y un segundo hilo retorcido en Z formado retorciendo en Z un segundo hilo multifilamento, se retuercen en S conjuntamente,
en donde el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida,
el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida que tiene un grosor de 30 a 8 'S, y
el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster, en donde 'S significa recuento de algodón inglés y se calcula mediante la ecuación 1:
[Ecuación 1]: Recuento de algodón inglés ('S) = (longitud de fibra por 1 lb (yd)) 840 yd) con 1 lb = 453 gramos y 840 yd = 768 metros
2. El cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 1,
en donde cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una determinada longitud, una longitud del primer hilo retorcido en Z es de 1,005 a 1,050 veces una longitud del segundo hilo retorcido en Z.
3. El cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 1,
en donde cada uno del primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z tiene un primer número de torsión.
4. El cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 1,
en donde el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z están retorcidos en S con un segundo número de torsión, y
el segundo número de torsión es el mismo que el primer número de torsión.
5. El cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 1,
en donde el primer hilo multifilamento tiene un grosor de 500 a 3000 denier, y
el segundo hilo multifilamento tiene un grosor de 500 a 3000 denier.
6. El cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 1,
en donde la relación en peso del segundo hilo retorcido en Z respecto al primer hilo retorcido en Z es de 20:80 a 80:20.
7. El cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 1,
que comprende además un adhesivo con el que se recubren el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z.
8. El cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 7,
en donde la tenacidad al desgarro medida de acuerdo con la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) es de 8,0 a 15,0 g/d,
un alargamiento a la rotura medido de acuerdo con la norma ASTM D885/D885M-10a (2014) es del 5 al 15 %, y una tasa de retención de resistencia después de la prueba de fatiga del disco llevada a cabo de acuerdo con la norma JIS-L 1017 (2002) es del 95 % o más.
9. Un procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido que comprende:
una primera etapa de preparar un hilo híbrido duplicando un primer hilo multifilamento y un primer hilo hilado; una segunda etapa de preparar un primer hilo retorcido en Z retorciendo en Z el hilo híbrido;
una tercera etapa de preparar un segundo hilo retorcido en Z retorciendo en Z el segundo hilo multifilamento; y una cuarta etapa de preparar un hilo cableado retorciendo en S conjuntamente el primer hilo retorcido en Z y el segundo hilo retorcido en Z,
en donde el primer hilo multifilamento es un hilo multifilamento de aramida,
el primer hilo hilado es un hilo hilado de aramida que tiene un grosor de 30 a 8 'S, y
el segundo hilo multifilamento es un hilo multifilamento de nailon o un hilo multifilamento de poliéster, en donde 'S significa recuento de algodón inglés y se calcula mediante la ecuación 1:
[Ecuación 1]: Recuento de algodón inglés ('S) = (longitud de fibra por 1 lb (yd)) 840 yd) con 1 lb = 453 gramos y 840 yd = 768 metros.
10. El procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 9,
en donde las segunda, tercera y cuarta etapas se realizan mediante una máquina de torsión.
11. El procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 9,
en donde la tensión aplicada al hilo híbrido cuando se realizan las segunda, tercera y cuarta etapas es menor que la tensión aplicada al segundo hilo multifilamento de modo que una longitud del primer hilo retorcido en Z es de 1,005 a 1,050 veces una longitud del segundo hilo retorcido en Z cuando se destuerce la torsión en S del cable para neumáticos híbrido con una longitud determinada.
12. El procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 9,
en donde cada una de la torsión en Z de la segunda etapa y la torsión en Z de la tercera etapa se realiza con un primer número de torsión.
13. El procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 12,
en donde la torsión en Z de la cuarta etapa se realiza con un segundo número de torsión, y el segundo número de torsión es el mismo que el primer número de torsión.
14. El procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 9,
en donde el primer hilo multifilamento tiene un grosor de 500 a 3000 denier, y
el segundo hilo multifilamento tiene un grosor de 500 a 3000 denier.
15. El procedimiento de preparación de un cable para neumáticos híbrido de la reivindicación 9,
que comprende además las etapas de: sumergir el hilo cableado en una solución adhesiva que contiene un adhesivo a base de RFL (látex de resorcinol-formaldehído) o un adhesivo a base de epoxi;
secar el hilo cableado impregnado con la solución adhesiva a de 70 a 200 °C durante de 30 a 120 segundos; y tratar térmicamente el hilo cableado seco a de 200 a 250 °C durante de 30 a 120 segundos.
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