本發(fā)明涉及能夠用于增強(qiáng)由塑料制得的物品或由橡膠制得的物品(如車輛輪胎)的織物增強(qiáng)元件或“增強(qiáng)體”。

本發(fā)明更具體地涉及能夠特別地用于增強(qiáng)這種輪胎的織物簾線或合股紗線。

背景技術(shù)：

自從輪胎開始出現(xiàn)，織物就已經(jīng)用作增強(qiáng)體。

已知由連續(xù)織物纖維如聚酯、尼龍、纖維素或芳族聚酰胺纖維制得的織物簾線在輪胎中，甚至是在已經(jīng)批準(zhǔn)以極高速度行駛的高性能輪胎中起重要作用。為了符合輪胎的規(guī)定，織物簾線需要具有高斷裂強(qiáng)度、高彈性模量、良好的疲勞耐久性以及最后的對(duì)易于增強(qiáng)的橡膠或其他聚合物基質(zhì)的良好的粘合力。

在此簡(jiǎn)單地回顧，常規(guī)為雙粘度(t1、t2)型的這些織物合股紗線或簾線通過(guò)已知的稱為加捻法的方法制備，其中：

-在第一步驟中，組成最后簾線的每個(gè)復(fù)絲纖維或紗線首先在給定的方向d1(分別為s方向或z方向)上對(duì)其本身單獨(dú)地加捻(初始捻度t1)以形成股，其中單元絲圍繞纖維的軸(或股的軸)變形為螺旋形；

-然后，在第二步驟中，若干股，通常為二、三或四股(它們性質(zhì)相同或不同，在簾線的情況下被稱為混合股或復(fù)合股)接著在相反的方向d2(分別為z方向或s方向，其根據(jù)公認(rèn)的命名約定，即，根據(jù)s或z的橫折標(biāo)記轉(zhuǎn)向的定向)上以最終捻度t2(其可以與t1相同或不同)加捻在一起以獲得包含若干股的簾線或最終組件。

加捻的目的在于改造材料的性質(zhì)從而產(chǎn)生增強(qiáng)體的橫向內(nèi)聚力，增加其疲勞強(qiáng)度，并改進(jìn)與所增強(qiáng)的基質(zhì)的粘合力。

這樣的織物簾線，它們的構(gòu)造和制造方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。它們已經(jīng)詳細(xì)描述于大量文獻(xiàn)中，例如專利文獻(xiàn)ep021485、ep220642、ep225391、ep335588、ep467585、us3419060、us3977172、us4155394、us5558144、wo97/06294或ep848767，或更近期的wo2012/104279、wo2012/146612、wo2014/057082，這僅僅是列舉的一小部分。

為了能夠增強(qiáng)橡膠物品如輪胎，這些織物簾線的疲勞強(qiáng)度(拉伸、彎曲、壓縮耐久性)是非常重要的。已知的是，通常，對(duì)于給定的材料，應(yīng)用的捻度越大，疲勞強(qiáng)度越高，但與此相對(duì)的是所述織物簾線的拉伸斷裂力(當(dāng)以每單位重量表示時(shí)被稱為韌度)隨著捻度增加而殘酷地減小，這顯然從增強(qiáng)角度而言是不利的。

因此，織物簾線的設(shè)計(jì)者，如輪胎制造商，不斷地尋找這樣的織物簾線，該織物簾線對(duì)于給定的材料和給定的捻度，其機(jī)械性質(zhì)，特別是斷裂力和韌度能夠得到改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)在，在申請(qǐng)人公司的研究過(guò)程中，申請(qǐng)人公司已經(jīng)特別地找到了一種新型的高模量型織物簾線，對(duì)于給定的最終捻度，其特定結(jié)構(gòu)和構(gòu)造預(yù)料不到地使其不僅可以改進(jìn)破裂力和韌度性質(zhì)，而且可以改進(jìn)壓縮或彎曲-壓縮耐久性性質(zhì)。

因此，根據(jù)第一個(gè)主題，本發(fā)明涉及具有至少三種捻度(t1、t2、t3)的織物簾線，其包括以捻度t3在方向d2上加捻在一起的至少n個(gè)股，n大于1，每股由m個(gè)次股組成，m大于1，次股本身以捻度t2在與d2相反的方向d1上加捻在一起，每個(gè)次股本身由紗線構(gòu)成，所述紗線已經(jīng)預(yù)先以捻度t1在方向d1上對(duì)其本身加捻，其中n乘以m個(gè)紗線的至少一半具有表示為mi的初始彈性模量，mi大于2000cn/tex。

本發(fā)明還涉及這種織物簾線用作由塑料或橡膠制造的物品或半成品(例如管道，帶，傳送帶，車輛輪胎)的增強(qiáng)元件的用途，還涉及未加工狀態(tài)(即在固化或硫化前)和固化狀態(tài)(在固化后)的由橡膠制得的這些物品和半成品以及輪胎本身。

特別地，本發(fā)明的輪胎可以旨在用于客車、4x4或suv(運(yùn)動(dòng)型多功能車)型的機(jī)動(dòng)車輛，還可以旨在用于兩輪車輛，如摩托車，或用于選自廂式汽車、重型車輛即地鐵、大客車、道路牽引車輛(載重貨車、拖拉機(jī)、拖車)和越野車輛(農(nóng)業(yè)或土木工程機(jī)器)、航空器、其他運(yùn)輸或搬運(yùn)車輛的工業(yè)車輛。

本發(fā)明的織物簾線非常特定地旨在用于如上所述的用于車輛輪胎的胎冠增強(qiáng)件(或帶束)中或胎體增強(qiáng)件中。

附圖說(shuō)明

借助于如下詳細(xì)的說(shuō)明書和示例性實(shí)施方案以及與這些實(shí)施方案相關(guān)的圖1至圖7，將容易地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，附圖(除非另外指出，否則附圖并未按照具體比例繪制)顯示：

-圖1：在橫截面中，首先在初始狀態(tài)下的常規(guī)復(fù)絲織物纖維(或紗線)(5)，即沒(méi)有任何加捻，然后在方向d1上進(jìn)行第一加捻操作t1后，形成在其本身上加捻的紗線或“次股”(10)；

-圖2：在橫截面中，如上的3個(gè)紗線(10a、10b、10c)的組件作為次股(預(yù)先以t1a、t1b、t1c在相同的方向d1上加捻)，仍在相同的方向d1上通過(guò)第二加捻操作t2來(lái)組合以形成旨在用于根據(jù)本發(fā)明的簾線的股(20)；

-圖3：在橫截面中，如上的3個(gè)股(20a、20b、20c)的組件(預(yù)先以t2a、t2b、t2c在相同的方向d1上加捻)，通過(guò)本次在與方向d1相反的方向d2上的第三加捻操作t3來(lái)組合以形成根據(jù)本發(fā)明的具有三種捻度(t1、t2、t3)的最終織物簾線(30)；

-圖4：在橫截面中，如上的3個(gè)紗線(10a、10b、10c)的常規(guī)組件這次直接用作股(預(yù)先全部在方向d1上以t1a、t1b、t1c加捻)，其通過(guò)在與方向d1相反的方向d2上的第二加捻操作t2進(jìn)行組合以形成根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有兩種捻度(t1、t2)的織物簾線(40)；

-圖5：在橫截面中，4個(gè)股(20a、20b、20c、20d)的組件(預(yù)先以t2a、t2b、t2c、t2d在相同的方向d1上加捻)，通過(guò)在與方向d1相反的方向d2上的第三加捻操作t3來(lái)組合以形成根據(jù)本發(fā)明的具有三種捻度(t1、t2、t3)的最終織物簾線(50)；

-圖6：如上簾線(50)的比圖5更寫實(shí)的另一種圖示，在橫截面中，顯示了織物簾線(附帶地，不論其是否為根據(jù)本發(fā)明的簾線)的最終橫截面一經(jīng)形成，在最小拉伸的情況下，最終橫截面由于原始材料的復(fù)絲性質(zhì)提供的高度側(cè)向塑性而實(shí)際上是更接近于圓形輪廓的橫截面；

-圖7：最后，在徑向截面中(其是指在含有輪胎旋轉(zhuǎn)軸的平面中)，結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的織物簾線的根據(jù)本發(fā)明的輪胎的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在本申請(qǐng)中，除非另外明確指出，否則所有百分?jǐn)?shù)(％)均表示質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

由表述“在a和b之間”表示的值的任何間隔表示從大于a延伸至小于b的值的范圍(即排除了端點(diǎn)a和b)，而由表述“a至b”表示的值的任何間隔意指從a延伸至直至b的值的范圍(即包括嚴(yán)格的端點(diǎn)a和b)。

因此，根據(jù)本發(fā)明的高模量織物簾線或合股紗線(參考附圖1至附圖3和附圖5)是具有高度具體構(gòu)造的織物簾線(30，50)，其具有的必要特征包括：

-至少三種(其是指三種或大于三種)捻度(t1、t2、t3)；

-至少n個(gè)股(20、20a、20b、20c、20d)，n大于1，其以最終捻度t3在相同的最終方向d2上加捻在一起；

-每個(gè)股由m個(gè)次股(10、10a、10b、10c)組成，m大于1，其本身以中間捻度t2(t2a、t2b、t2c、t2d)在與d2相反的中間方向d1上加捻在一起；

-每個(gè)次股由紗線(5)構(gòu)成，紗線(5)已經(jīng)預(yù)先以初始捻度t1(t1a、t1b、t1c)在初始方向d1上在其本身上加捻。

本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)表述“具有至少三種捻度的簾線”(其是指具有三種捻度或更多種)將立刻理解，因此需要至少三個(gè)連續(xù)的反捻操作(或在相反方向上加捻)以對(duì)本發(fā)明的簾線“解構(gòu)”并“返回”制造其的初始紗線，即重新返回在其初始狀態(tài)的原始紗線(復(fù)絲纖維)，即沒(méi)有捻度。另外說(shuō)明，存在至少三個(gè)(三個(gè)或更多)的連續(xù)加捻操作以形成本發(fā)明的簾線，而非通常情況下的兩個(gè)。

另一個(gè)必要特征是組成簾線的紗線的至少一半具有表示為mi的初始彈性模量，mi大于2000cn/tex。

現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的織物簾線的結(jié)構(gòu)和涉及制造本發(fā)明的織物簾線的步驟。

首先，圖1示意地顯示初始狀態(tài)(即沒(méi)有捻度)下的常規(guī)復(fù)絲織物纖維(5)(也被稱為“紗線”)的橫截面；眾所周知，這種紗線由多個(gè)(通常為幾十至幾百)單元絲(50)形成，其具有通常小于25μm的非常細(xì)的直徑。

在方向d1(s或z)上加捻操作t1(第一捻度)之后，初始紗線(5)轉(zhuǎn)化為在其本身上加捻的紗線，被稱為“次股”(10)。在該次股中，單元絲由此使其本身圍繞纖維的軸(或次股的軸)變形為螺旋形。

接著，如圖2中的實(shí)施例所示，然后將m個(gè)次股(例如此處它們?yōu)?個(gè)；10a、10b、10c)在與之前相同的方向d1上以中間捻度t2(第二捻度)使它們加捻在一起以形成“股”(20)。每個(gè)次股的特征在于，特定的第一捻度t1(例如，此處為t1a、t1b、t1c)，其可以等于(在通常情況下，亦即在此處，例如，t1a＝t1b＝t1c)或不同于另一次股。

最后，如圖3中所示意地指明的，然后將n個(gè)股(例如此處為三個(gè)股，20a、20b、20c)在與d1相反的方向d2上以最終捻度t3(第三捻度)使它們加捻在一起，以形成根據(jù)本發(fā)明的最終織物簾線(30)。每個(gè)股的特征在于特定的第二捻度t2(例如，此處為t2a、t2b、t2c)，其可以與另一股相同(在通常情況下，亦即在此處，例如，t2a＝t2b＝t2c)或不同。

因此，由此獲得的包括n乘以m(此處，例如為9)個(gè)次股的最終織物簾線(30)的特征在于(至少)三種捻度(t1、t2、t3)。

本發(fā)明顯然適用于多于3種連續(xù)捻度的情況，例如將四(t1、t2、t3、t4)或五(t1、t2、t3、t4、t5)種捻度應(yīng)用于原始紗線(5)。然而，特別地出于成本原因，本發(fā)明優(yōu)選地實(shí)施僅三個(gè)連續(xù)的加捻操作(t1、t2、t3)。

與圖3相比，圖4顯示了制備雙捻度織物簾線的常規(guī)方式。將實(shí)際上直接作為股的m個(gè)次股(例如，此處為3個(gè)股10a、10b、10c)在與(第一)加捻方向d1相反的(第二)方向d2上加捻在一起以直接形成根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙捻度(t1、t2)織物簾線(40)。

圖5示意地顯示，在橫截面中，4個(gè)股(20a、20b、20c、20d)的組件(預(yù)先以t2a、t2b、t2c、t2d在相同的方向d1上加捻)，通過(guò)在與方向d1相反的方向d2上的第三加捻操作t3來(lái)組合以形成根據(jù)本發(fā)明的具有三種捻度(t1、t2、t3)的最終簾線(50)的另一實(shí)施例。每個(gè)股的特征在于特定的第二捻度t2(在此情況下為t2a、t2b、t2c、t2d)，其可以與另一股相同或不同。

作為提示，圖6顯示，仍在橫截面中，前述簾線(50)比圖5的圖示更寫實(shí)的另一圖示，其回顧了如下公知的事實(shí)：織物簾線(附帶地，不論其是否為根據(jù)本發(fā)明的簾線)的橫截面一經(jīng)形成，在最小拉伸的情況下，織物簾線由于原始纖維(紗線)的復(fù)絲性質(zhì)所提供的股(20a、20b、20c、20d)和次股(10a、10b、10c)的高度側(cè)向徑向塑性而實(shí)際上是更接近于具有基本上圓形輪廓的橫截面的圓柱形結(jié)構(gòu)。

在本申請(qǐng)中，“織物”或“織物材料”非常籠統(tǒng)地意指由除了金屬以外的物質(zhì)(不論其是天然物質(zhì)或合成物質(zhì))制得的任何材料，其可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化方法轉(zhuǎn)化為絲線、纖維或薄膜。以非限制性實(shí)例的方式舉例而言，可以提及聚合物紡絲法，例如熔融紡絲、濕式紡絲或凝膠紡絲。

盡管由非聚合物材料制得的材料(例如礦物質(zhì)如玻璃，或非聚合物有機(jī)材料如碳)包括在織物材料的定義中，但本發(fā)明優(yōu)選使用由聚合物材料制得的材料(熱塑性或非熱塑性類型)來(lái)實(shí)施。

高模量織物紗線(此處定義為具有大于2000cn/tex的模量mi)的特別的實(shí)例包括由hyosung公司市售的高模量纖維素纖維“l(fā)yocell”，由甲酸纖維素或再生纖維素制得的高模量纖維素纖維(如在申請(qǐng)wo85/05115或wo97/06294中所述)，由聚乙烯醇(縮寫為pva)制得的纖維，芳族聚酰胺纖維(其由芳香族聚酰胺制得)，芳香族聚酯纖維，由聚苯并噁唑(縮寫為pbo)制得的纖維，高密度聚乙烯(hdpe)纖維(如由dsm公司市售的“dyneema”纖維)。

根據(jù)一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明的織物簾線的高模量紗線為芳族聚酰胺紗線。公知的是，“芳族聚酰胺”意指由通過(guò)酰胺鍵相互連接的芳族基團(tuán)形成的線性大分子組成的聚合物，所述酰胺鍵的至少85％直接連接至兩個(gè)芳族核，更具體地為聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)(或ppta)纖維，其已長(zhǎng)期由光學(xué)各向異性紡絲組合物制造。舉例而言，這種芳族聚酰胺紗線例如可以提及由dupont公司以名稱“kevlar”市售的纖維和由teijin公司以“twaron”或“technora”名稱市售的纖維。

當(dāng)然，本發(fā)明適用于這樣的情況：本發(fā)明的織物簾線由不同材料的若干紗線形成以構(gòu)成混合或復(fù)合簾線，例如混合或復(fù)合簾線的至少一個(gè)(意指一個(gè)或若干個(gè))紗線不具有大于2000cn/tex的模量mi，當(dāng)然，n乘以m個(gè)紗線的至少一半具有大于2000cn/tex的模量mi。這種混合簾線的具體實(shí)例可以特別地提及基于至少芳族聚酰胺和尼龍、芳族聚酰胺和聚酯(例如pet或pen)、芳族聚酰胺和纖維素或者芳族聚酰胺和聚酮的紗線的那些。

在本發(fā)明的簾線中，n優(yōu)選地在2至6的范圍內(nèi)變化，更優(yōu)選地為2至4。根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，m在2至6的范圍內(nèi)變化，更優(yōu)選地為2至4。根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，紗線的總數(shù)(等于n乘以m)包含在4至25的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地為4至16。

捻度可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知方式以兩種不同的方式測(cè)量并表示，即，以簡(jiǎn)單的方式表示為每米的轉(zhuǎn)數(shù)(t/m)，或者，更嚴(yán)格地當(dāng)希望比較不同性質(zhì)(立方密度)和/或不同紗線支數(shù)的材料時(shí)，表示為絲的加捻角度，或者等同地以捻系數(shù)k的形式。

捻系數(shù)k通過(guò)如下已知的關(guān)系關(guān)聯(lián)到捻度t(此處，例如分別關(guān)聯(lián)到t1、t2和t3)：

k＝(捻度t)×[(紗線支數(shù)/(1000.ρ)]^1/2

其中單元絲(其組成次股、股或合股紗線)的捻度t以轉(zhuǎn)/米表示，紗線支數(shù)以tex(1000米次股、股或合股紗線的以克計(jì)的重量)表示，以及最后ρ為制得次股、股或合股紗線的材料的密度或立方密度(以g/cm³計(jì))(例如，纖維素為約1.50g/cm³，芳族聚酰胺為1.44g/cm³，聚酯如pet為1.38g/cm³，尼龍為1.14g/cm³)；在混合簾線的情況中，ρ顯然為密度對(duì)組成次股、股或合股紗線的材料的各自的紗線支數(shù)的加權(quán)平均。

在本發(fā)明的簾線中，優(yōu)選地，以轉(zhuǎn)/米(t/m)表示的捻度t1包含在10和350之間，更優(yōu)選地在20和200之間。根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，每個(gè)次股具有捻系數(shù)k1，其包含在2和80之間，更優(yōu)選地在6和70之間。

根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，以轉(zhuǎn)/米表示的捻度t2優(yōu)選地包含在25和470之間，更優(yōu)選地在35和400。根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，每個(gè)股具有捻系數(shù)k2，其包含在10和150之間，更優(yōu)選地在20和130之間。

根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，以轉(zhuǎn)/米表示的捻度t3優(yōu)選地包含在30和600之間，更優(yōu)選地在80和500。根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明的簾線具有捻系數(shù)k3，其包含在50和500之間，更優(yōu)選地在80和230之間。

優(yōu)選地，t2大于t1(t1和t2特別地以t/m表示)。根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，其可以和前述實(shí)施方案接合或可以不和前述實(shí)施方案接合，其中t2小于t3(t2和t3特別地以t/m表示)，t2更優(yōu)選地包含在0.2倍的t3和0.95倍的t3之間，特別是在0.4倍的t3和0.8倍的t3之間。

根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，t1+t2的和包含在0.8倍的t3和1.2倍的t3之間，更優(yōu)選地在0.9倍t3和1.1倍的t3之間(t1、t2和t3特別地以t/m表示)，t1+t2特別地等于3。

在本發(fā)明的簾線中，優(yōu)選地對(duì)于大多數(shù)(以數(shù)量計(jì))來(lái)說(shuō)，更優(yōu)選地n乘以m個(gè)紗線(在初始狀態(tài)下，即沒(méi)有捻度t1)的全部具有模量mi，其大于2000cn/tex，更優(yōu)選地大于2500cn/tex。初始彈性模量mi，或楊氏模量是明顯的縱向彈性模量，即沿著紗線的軸的模量。

仍更優(yōu)選地，至少一半，特別是多數(shù)(以數(shù)量計(jì))的n乘以m個(gè)紗線具有大于3000cn/tex的模量mi，更特別地具有大于3500cn/tex的模量mi。仍更優(yōu)選地，n乘以m個(gè)紗線的全部具有大于3000cn/tex的模量mi，更特別地大于3500cn/tex的模量mi。

如上指出的全部性質(zhì)(紗線支數(shù)、紗線的初始模量、斷裂強(qiáng)度和韌度)在20℃下在已經(jīng)經(jīng)受預(yù)先調(diào)節(jié)的裸露(亦即未涂覆)的簾線或經(jīng)涂覆的簾線(亦即已經(jīng)可以使用或已經(jīng)從其增強(qiáng)的物體中抽出的簾線)上測(cè)定；“預(yù)先調(diào)節(jié)”意指將簾線(在干燥后)在測(cè)量前根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)dinen20139(溫度為20±2℃；相對(duì)濕度為65±2％)在標(biāo)準(zhǔn)大氣下儲(chǔ)存至少24小時(shí)。

次股、股或簾線的紗線支數(shù)(或線性密度)在至少三個(gè)試樣上通過(guò)稱重長(zhǎng)度來(lái)測(cè)定，每個(gè)試樣對(duì)應(yīng)于至少5m的長(zhǎng)度；紗線支數(shù)以tex給出(1000m產(chǎn)品的以克計(jì)的重量-記住：0.111tex等于1旦尼爾)。

除非另有說(shuō)明，否則根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)astmd885(2010)使用instron拉伸測(cè)試機(jī)以已知的方式測(cè)量拉伸機(jī)械性質(zhì)(韌度、初始模量、斷裂伸長(zhǎng))，instron拉伸測(cè)試機(jī)安裝有“4d”型(用于100dan以下的斷裂強(qiáng)度)或“4e”型(用于至少等于100dan的斷裂強(qiáng)度)絞盤式夾具。在4d夾具的情況中在400mm的初始長(zhǎng)度上，或在4e夾具的情況中在800mm的初始長(zhǎng)度上，將測(cè)試的試樣以200mm/min的額定速率在0.5cn/tex的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉伸下經(jīng)受牽引力。所給出的全部結(jié)果為多于10次測(cè)量的平均值。在紗線上測(cè)量性質(zhì)時(shí)，在將它們?cè)趭A具中放置并拉伸之前，這些紗線以已知的方式經(jīng)受被稱為“保護(hù)性加捻”的非常輕微的預(yù)加捻，其對(duì)應(yīng)于約6度的加捻角度。

韌度(斷裂強(qiáng)度除以紗線支數(shù))和初始彈性模量(或楊氏模量)以cn/tex給出或百分之一牛頓/tex(注意：1cn/tex等于0.111g/den(克/旦尼爾))。初始模量由力-伸長(zhǎng)曲線的原點(diǎn)處的正切表示，其描述為在0.5cn/tex的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉伸后隨即發(fā)生的力-伸長(zhǎng)曲線的線性部分的梯度。斷裂伸長(zhǎng)以百分比表示。

本發(fā)明的示例性實(shí)施方案

本發(fā)明的織物簾線可以有利地用于增強(qiáng)所有類型的車輛的輪胎，特別是摩托車、客車或工業(yè)車輛，例如重型車輛、施工場(chǎng)地車輛、航空器、其它運(yùn)輸或處理車輛的輪胎。

舉例而言，圖7非常示意地(未按照比例)顯示穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的例如用于客運(yùn)車輛型車輛的輪胎的徑向截面。

該輪胎100包括由胎冠增強(qiáng)件或帶束106增強(qiáng)的胎冠102、兩個(gè)胎側(cè)103和兩個(gè)胎圈104，這些胎圈中的每一個(gè)由胎圈線105增強(qiáng)。胎冠102被胎面覆蓋，在該示意圖中未示出。胎體增強(qiáng)件107圍繞每個(gè)胎圈中的兩個(gè)胎圈線進(jìn)行卷繞，該增強(qiáng)件107的卷邊108例如位于朝向輪胎100的外側(cè)，輪胎100在此處顯示為安裝在其輪輞109上。

通過(guò)本身已知的方式，胎體增強(qiáng)件107由通過(guò)通稱為“徑向”織物簾線增強(qiáng)的至少一個(gè)橡膠簾布層構(gòu)成，這意味著這些簾線實(shí)際上彼此平行地設(shè)置并且從一個(gè)胎圈延伸至另一個(gè)胎圈，以這樣的方式從而與圓周中間平面(垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的平面，其位于兩個(gè)胎圈104中間，并且穿過(guò)胎冠增強(qiáng)件106的中央)形成包含在80°和90°之間的角度。

以本身已知的方式，帶束106例如由至少兩個(gè)疊置并交叉的被稱為“工作簾布層”或“三角簾布層”的橡膠簾布層構(gòu)成，所述橡膠簾布層由基本上相互平行設(shè)置的金屬簾線增強(qiáng)，并且相對(duì)于周向中平面傾斜，可能的是這些工作簾布層與其他橡膠簾布層和/或織物結(jié)合或不結(jié)合。這些工作簾布層具有賦予輪胎外胎高側(cè)偏剛度的首要功能。在此實(shí)施例中，帶束106進(jìn)一步包括用被稱為“周向”的增強(qiáng)絲線增強(qiáng)的被稱為“環(huán)箍簾布層”的橡膠簾布層，“周向”意指這些增強(qiáng)絲線實(shí)際上相互平行地設(shè)置并圍繞輪胎外胎基本上圓周地行進(jìn)，從而形成優(yōu)選包含在0至10°的范圍內(nèi)的與周向中平面的角度。將回憶起來(lái)的是，這些周向增強(qiáng)絲線具有在高速下防止胎冠旋出的首要功能。

本發(fā)明的此輪胎100具有例如這樣的必要特征：至少其帶束(106)的環(huán)箍簾布層和/或胎體增強(qiáng)件(107)包括根據(jù)本發(fā)明的織物簾線。根據(jù)本發(fā)明的另一可能的示例性實(shí)施方案，例如胎圈線(105)可以全部地或部分地由根據(jù)本發(fā)明的織物簾線制得。

用于這些簾布層的橡膠組合物是這樣的組合物，其常規(guī)用于織物增強(qiáng)體的表面涂布，通常基于天然橡膠或一些其他二烯彈性體，并基于增強(qiáng)填料如炭黑，基于硫化系統(tǒng)和常用添加劑。在本發(fā)明的復(fù)合織物簾線和其覆蓋的橡膠層之間的粘合力通過(guò)例如常用的粘合組合物提供，例如rfl型的粘合劑或等效粘合劑。

1.拉伸測(cè)試

由于其特定構(gòu)造，本發(fā)明的織物簾線具有顯著改善的拉伸測(cè)試性質(zhì)，如以下示例性實(shí)施方案所表明。

在基于尼龍紗線或者基于高模量mi紗線(在這些實(shí)例中為芳族聚酰胺紗線)根據(jù)本發(fā)明或不根據(jù)本發(fā)明制造的總共11個(gè)不同構(gòu)造的織物簾線上進(jìn)行五種不同拉伸測(cè)試(測(cè)試編號(hào)1至編號(hào)5)。

每個(gè)實(shí)施例的簾線的性質(zhì)(“t”為對(duì)照，“c”為比較，而“i”為根據(jù)本發(fā)明的簾線)，所用的材料(“n”為尼龍，“a”為芳族聚酰胺)，其構(gòu)造和最終性質(zhì)被總結(jié)在所附表1中。

原始紗線顯然可商購(gòu)獲得，例如在尼龍的情況下，其由kordsa公司以名稱“t728”銷售或由php公司以名稱“enka140hrt”或“enka444hrst”銷售，在芳族聚酰胺的情況下，由dupont公司以名稱“kevlar”銷售或由teijin公司以名稱“twaron”銷售。

如已經(jīng)指出的，韌度是相對(duì)于紗線支數(shù)的斷裂力，并以cn/tex表示。同樣指出的是表觀韌度(以dan/mm²計(jì))，在此情況中斷裂力與表示為的視直徑有關(guān)，其根據(jù)如下方法測(cè)量。

使用這樣的裝置，該裝置使用由聚光器系統(tǒng)、光電二極管和放大器組成的接收器，使其可以測(cè)量精度為0.1微米的平行光激光束照亮的絲線的陰影。這種裝置例如由z-mike公司以型號(hào)“1210”市售。該方法包括在0.5cn/tex的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)負(fù)載下，將已經(jīng)經(jīng)受預(yù)先調(diào)節(jié)的待測(cè)量的絲線試樣固定至機(jī)動(dòng)化的移動(dòng)臺(tái)。將絲線緊固至移動(dòng)臺(tái)，絲線以25mm/s的速度垂直于投影測(cè)量系統(tǒng)移動(dòng)，并與激光束正交交叉。在長(zhǎng)度為420mm的絲線上進(jìn)行至少200次投影測(cè)量；這些投影測(cè)量的平均值表示視直徑

對(duì)于每個(gè)測(cè)試，斷裂力、韌度和表觀韌度也以相對(duì)值指示，使用基數(shù)100用于五個(gè)測(cè)試的每個(gè)測(cè)試中的對(duì)照簾線。

對(duì)照簾線(在表1中表示為“t”)全部表征為常規(guī)雙捻度t1、t2構(gòu)造；其他的簾線(不是根據(jù)本發(fā)明的對(duì)比簾線，或根據(jù)本發(fā)明的簾線)全部表征為非常規(guī)三捻度t1、t2、t3構(gòu)造。僅簾線c8、c9和c11為根據(jù)本發(fā)明的簾線，其組合了三捻度特征和由高模量紗線(在這些實(shí)例中為芳族聚酰胺紗線)組成的情況。

為了更易于理解表1，此處應(yīng)注意，例如，對(duì)照簾線c1的表示為“n47/-/3/4”的構(gòu)造意指該簾線是由4個(gè)不同的股加捻操作(t2，d2或s)簡(jiǎn)單得到的雙捻度(t1、t2)簾線，所述4個(gè)不同的股已經(jīng)通過(guò)3個(gè)尼龍(n)紗線在相反方向(t1，d1或z)上以47tex的紗線支數(shù)的單獨(dú)加捻操作而預(yù)先制備。

簾線c2的表示為“n47/1/3/4”的構(gòu)造意指三捻度(t1、t2、t3)簾線，其由4個(gè)不同的股的最終加捻操作(t3，d2或s)得到，所述4個(gè)不同的股各自已經(jīng)通過(guò)3個(gè)次股在相反方向(d1或z)上的中間加捻操作(t2)而預(yù)先制備，這3個(gè)次股的每個(gè)次股由紗線支數(shù)47tex的單一尼龍(n)紗線構(gòu)成，所述單一尼龍紗線已經(jīng)在第一加捻操作t1的過(guò)程中在與次股相同的方向(d1或z)上在其本身上預(yù)先加捻。

對(duì)照簾線(以“t”表示)的5個(gè)實(shí)例c1、c3、c5、c7和c10全部表征為雙捻度構(gòu)造；它們已經(jīng)通過(guò)以(第二)最終捻度(t2)(在該情況中可以為150變化至300t/m，其對(duì)應(yīng)于從175變化至215的捻系數(shù)k2)在方向d2(s方向)上組合2、3或4個(gè)股而制備。以常規(guī)的方式，這些股的每一個(gè)已經(jīng)由紗線以(第一)初始捻度(以t1表示)(在此情況下可以為150至300t/m)在其本身上在相反方向d1(z方向)上預(yù)先制備。

根據(jù)本發(fā)明的簾線的3個(gè)實(shí)例c8、c9和c11(也以“i”表示，且在表1中以黑體顯示)表征為三捻度t1、t2、t3構(gòu)造(在這些實(shí)施例中為z/z/s)；它們通過(guò)以150或300t/m的最終捻度(以t3表示)(203或215的k3)并在方向d2(s方向)上組合3或4個(gè)股而制造。根據(jù)本發(fā)明，這些股的每一個(gè)已經(jīng)通過(guò)以捻度t2(110、180或240t/m)在相反方向d1(z方向)上組合3個(gè)次股而預(yù)先制備，這些次股的每一個(gè)本身已經(jīng)通過(guò)紗線在其本身上在方向d1(z方向)上加捻t1(分別為40、120或60t/m)而預(yù)先制備。

對(duì)于不根據(jù)本發(fā)明的簾線的3個(gè)比較實(shí)例(在表1中以“c”表示)，c2、c4和c6，它們?nèi)勘碚鳛榫哂腥矶萾1、t2、t3構(gòu)造。與根據(jù)本發(fā)明的簾線不同，組成這些簾線的紗線全部是尼龍紗線而非高模量紗線。

重要地，注意在這些實(shí)施方案中的全部織物簾線表征為最終捻系數(shù)(取決于簾線是否具有雙捻度t1、t2或三捻度t1、t2、t3構(gòu)造而分別為k2或k3)，無(wú)論它們的原始紗線的材料(尼龍或芳族聚酰胺)和紗線支數(shù)(47、94、140、55或330tex)，最終捻系數(shù)非常相似，其為等于約195的平均值(從175變化至215)。

詳細(xì)研究該表1，首先注意到，對(duì)于全部通過(guò)尼龍紗線(mi為約440cn/tex)進(jìn)行的測(cè)試1至測(cè)試3，從雙捻度(c1、c3和c5)改變?yōu)槿矶?c2、c4和c6)并不伴隨著斷裂強(qiáng)度或其他性質(zhì)(紗線支數(shù)、韌度)的任何明顯的變化。

相反地，對(duì)于通過(guò)高模量紗線(芳族聚酰胺紗線)，更具體地通過(guò)55tex或330tex“kevlar”紗線(mi為約4000cn/tex)進(jìn)行的測(cè)試4和測(cè)試5，可以看出從雙捻度構(gòu)造(分別為c7和c10)轉(zhuǎn)變?yōu)槿矶葮?gòu)造(分別為一方面的c8和c9，以及另一方面的c11)出人意料地伴隨著如下效果，而全部其他參數(shù)保持不變：

-斷裂強(qiáng)度從6％(簾線c9)改進(jìn)至16％(簾線c11)，韌度從8％(簾線c9)改進(jìn)至17％(簾線c11)，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是非常顯著的；

-并結(jié)合有由于其高度特定的構(gòu)造而顯著減小的視直徑和紗線支數(shù)，這些明確表明了根據(jù)本發(fā)明的簾線的更好的致密性以及最終的這些增強(qiáng)體的品質(zhì)；

-上述特征最終使得表觀韌度從12％(簾線c9)改變至26％(簾線c11)的增加。

總之，因此本發(fā)明對(duì)于相同的給定的最終捻度可以改進(jìn)高模量織物簾線如芳族聚酰胺簾線的致密性、斷裂強(qiáng)度和韌度的性質(zhì)。此外，同樣出人意料地，它們的新型構(gòu)造賦予了它們同樣明顯改進(jìn)的壓縮或彎曲-壓縮耐久性，如以下耐久性測(cè)試結(jié)果所示。

2.壓縮耐久性(盤疲勞測(cè)試)或彎曲-壓縮(擦鞋測(cè)試)測(cè)試

對(duì)于特別地旨在增強(qiáng)輪胎結(jié)構(gòu)的織物簾線，疲勞強(qiáng)度可以通過(guò)使這些簾線經(jīng)受各種已知的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試來(lái)分析，特別是經(jīng)受已知名稱為“帶束”測(cè)試的疲勞測(cè)試，有時(shí)被稱為“擦鞋測(cè)試”，或者經(jīng)受被稱為“盤疲勞測(cè)試”(參見例如ep848767、us2595069、us4902774、標(biāo)準(zhǔn)astmd885-591修訂版67t)的疲勞測(cè)試，在該測(cè)試中在前涂覆的織物簾線結(jié)合至經(jīng)硫化的橡膠物品中。

首先，“帶束”測(cè)試背后的原理如下：帶束包括在通常用于增強(qiáng)輪胎的已知類型的橡膠混合物中的兩層待測(cè)試的簾線。每個(gè)簾線的軸在帶束的縱向方向上定向，簾線以測(cè)得約1mm的橡膠厚度而與帶束的表面分離。

然后該帶束經(jīng)受如下負(fù)載：使用連桿-曲柄系統(tǒng)圍繞給定直徑的圓盤循環(huán)地驅(qū)動(dòng)帶束，使得帶束的每個(gè)單元部分經(jīng)受15dan的拉伸并經(jīng)受曲率變化周期使其從無(wú)限大的曲率半徑彎曲至給定的曲率半徑，并以7hz的頻率進(jìn)行190000個(gè)周期。取決于所選的輪直徑，帶束的該曲率變化使得最靠近輪的內(nèi)層的簾線經(jīng)歷給定的幾何壓縮比。在這些應(yīng)力負(fù)載的最后，簾線從內(nèi)層剝離出，測(cè)量疲勞負(fù)載簾線的剩余斷裂強(qiáng)度。

“盤疲勞測(cè)試”是另一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的測(cè)試。其主要在于將待測(cè)試的簾線結(jié)合進(jìn)入橡膠塊中，然后在固化后，使得由此形成的橡膠測(cè)試試樣在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤之間壓縮非常高數(shù)量的周期(在如下實(shí)施例中，以33周期/s進(jìn)行600000個(gè)周期)而疲勞。在疲勞負(fù)載后，簾線從測(cè)試試樣抽離，測(cè)量它們的剩余斷裂強(qiáng)度。

首先，來(lái)自前述測(cè)試的不是根據(jù)本發(fā)明的簾線c1至c4和c7以及根據(jù)本發(fā)明的簾線c8和c9一方面經(jīng)受“盤疲勞測(cè)試”，其中測(cè)試試樣的最大幾何壓縮比為約16％(在兩個(gè)盤之間的角度為3°)，另一方面經(jīng)受“擦鞋測(cè)試”，其中內(nèi)層簾線的幾何壓縮比為約12％(20mm輪)。

在兩種情況中，在疲勞負(fù)載后抽離的簾線上測(cè)量剩余斷裂強(qiáng)度(fr)，其以相對(duì)值的方式表示在所附表2中。對(duì)于兩者的疲勞負(fù)載條件，采用基數(shù)100用于在雙捻度t1、t2對(duì)照(“t”)簾線上測(cè)量的剩余斷裂強(qiáng)度(fr)。高于100的值表示更高的剩余斷裂強(qiáng)度，因此相比于對(duì)應(yīng)的對(duì)照例，耐久性得以改進(jìn)。

詳細(xì)研究該表2，首先注意到，對(duì)于用尼龍紗線進(jìn)行的測(cè)試1和測(cè)試2，從雙捻度(分別為c1和c3)轉(zhuǎn)變?yōu)槿矶?分別為c2和c4)，不論測(cè)試的類型(盤疲勞測(cè)試或擦鞋測(cè)試)，不伴隨著此類測(cè)試通常精度上值得注意的任何改變，且在任何情況下在壓縮或彎曲-壓縮耐久性方面沒(méi)有任何改進(jìn)。

相反地，對(duì)于用高模量紗線進(jìn)行的測(cè)試4，出人意料地發(fā)現(xiàn)從雙捻度構(gòu)造(簾線c7)轉(zhuǎn)變至三捻度構(gòu)造(簾線c8和c9)出人意料地伴隨著(全部其他參數(shù)保持相同)在兩個(gè)疲勞測(cè)試中的每一個(gè)中剩余斷裂強(qiáng)度的相當(dāng)顯著的改進(jìn)(取決于具體情況從20％變化至62％)。

特別地注意到，在t2包括在0.4倍的t3和0.8倍的t3(在此具體情況中為0.6倍的t3)之間的根據(jù)本發(fā)明的簾線c9的情況中，相比于t2不滿足該關(guān)系的根據(jù)本發(fā)明的簾線c8，耐久性甚至進(jìn)一步得到改進(jìn)。

上述測(cè)試通過(guò)在另外兩個(gè)基于用于前述測(cè)試4的高模量紗線的織物簾線c12(對(duì)照)和c13(本發(fā)明)上進(jìn)行的額外的耐久性測(cè)試(表2中的測(cè)試6)加以補(bǔ)充，織物簾線c12(對(duì)照)和c13(本發(fā)明)都具有與前述測(cè)試1至測(cè)試3中尼龍對(duì)照所采用的那些相同(等于約180)的最終捻系數(shù)(分別為k2或k3)。

以與上文所述的構(gòu)造相似的方式，對(duì)照簾線c12的表示為“a55/-/3/3”的構(gòu)造意指該簾線是由3個(gè)不同的股的加捻操作(t2為310t/m，d2或s)簡(jiǎn)單得到的雙捻度(t1、t2)簾線，所述3個(gè)不同的股的每一個(gè)通過(guò)3個(gè)紗線支數(shù)為55tex的芳族聚酰胺(a)紗線在相反方向上的單獨(dú)加捻操作(t1為310t/m，d1或z)而預(yù)先制備。

相對(duì)地，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的簾線c13的表示為“a55/1/3/3”的構(gòu)造，所討論的織物簾線是三捻度(t1、t2、t3)簾線，其由3個(gè)不同的股的最終加捻操作(t3為310t/m，d2或s)得到，所述3個(gè)不同的股各自已經(jīng)通過(guò)3個(gè)次股在相反方向(d1或z)上的中間加捻操作(t2為185t/m)而預(yù)先制備，每個(gè)次股由紗線支數(shù)為55tex的1個(gè)單一芳族聚酰胺(a)紗線構(gòu)成，所述單一芳族聚酰胺(a)紗線已經(jīng)在第一加捻操作t1(125t/m)的過(guò)程中在相同的方向d1(z)上在其本身上預(yù)先加捻。

所得結(jié)果已經(jīng)加入表2中。它們清晰地證實(shí)了具有三捻度的本發(fā)明的簾線c13的優(yōu)越性，其相比于具有雙捻度的對(duì)照簾線c12具有對(duì)于兩種疲勞測(cè)試的每一種而言剩余斷裂強(qiáng)度的相當(dāng)顯著的增加，以及在帶束測(cè)試中的特別顯著的增加。

最后，借助于本發(fā)明，現(xiàn)在可以針對(duì)相同的給定的最終捻度不僅改進(jìn)芳族聚酰胺織物簾線的致密性、斷裂強(qiáng)度和韌度的性質(zhì)，而且改進(jìn)它們的壓縮或彎曲-壓縮耐久度，因此進(jìn)一步優(yōu)化可以由這些簾線增強(qiáng)的輪胎的結(jié)構(gòu)。