專利名稱：高延展性抗刺穿隔層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及關(guān)于輪胎構(gòu)造的方法和裝置的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地， 涉及關(guān)于輪胎的高延展性抗刺穿隔層的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在本技術(shù)領(lǐng)域中設(shè)法為輪胎提供對道路碎片產(chǎn)生的損傷的抵抗性 是已知的。這可用很多不同方法來實現(xiàn)。
現(xiàn)有的輪胎側(cè)壁加固結(jié)構(gòu)為輪胎提供低水平的抗刺穿性?，F(xiàn)在已 經(jīng)逐漸發(fā)展成需要顯著地改進輪胎的抗刺穿性，而且需要提供總體的 爬坡能力，同時使明顯的結(jié)構(gòu)損傷減到最小。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于相關(guān)車輛輪胎的單向纖維織物包
含芳綸/聚酰胺6，6合并簾線(merge cord)，其中所述織物相對于相關(guān) 輪胎中的簾布貼合角度成一角度(the fabric is at an angle to a ply angle in the associated tire )。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，輪胎包括胎體、胎冠部分、胎肩、 側(cè)壁、胎圈區(qū)域、兩個胎圈、以及至少一條簾線，所述胎圏在所述胎 圏區(qū)域內(nèi)，所述簾線是包括以下各項的組中的至少兩項芳綸纖維、 聚酰胺纖維、液晶聚芳酯、碳纖維、玻璃纖維和金屬纖維。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線選自合并簾線、混合簾 線和插芯(core insertion )簾線。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線選自單向簾線、雙向簾 線、多向簾線、薄膜簾線、機織(weave)簾線和針織(knit)簾線。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線是合并簾線。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線是芳綸(aramid)纖維和 聚酰胺纖維。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線是插芯簾線。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線具有每英寸經(jīng)紗數(shù)(epi) 為大約5至大約40、捻系數(shù)約為0至IO的簾線密度，以及大約440分 特(dtex)至大約10000分特的簾線質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線相對于簾布貼合角度成一 角度，其中所述簾線處在大約135。和大約45。之間的角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述輪胎選自斜交輪胎、子午線 輪胎、OTR (工程機械或越野)輪胎、航空輪胎、賽車輪胎、農(nóng)用輪 胎、ATV (全地形車輛)輪胎、MT (中型卡車)輪胎、LT (輕型卡 車)輪胎和客車輪胎。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述簾線相對于簾布貼合角度成一 角度，其中所述簾線處在大約55°和大約45。之間的角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，輪胎包括胎體、胎冠部分、胎肩、 側(cè)壁、胎圏區(qū)域、兩個胎圏、以及至少一條簾線，所述胎圏在所述胎 圏區(qū)域內(nèi)，所述簾線包括芳綸纖維和聚酰胺纖維，其中所述簾線選自 合并簾線、混合簾線和插芯簾線，所述簾線相對于簾布貼合角度成一 角度，所述簾線處在大約135°和大約45。之間的角度。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于改進了輪胎的側(cè)壁抗刺穿性。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于改進了總體爬坡能力而同時使明顯的結(jié) 構(gòu)損傷減到最小。
在閱讀和理解以下詳細(xì)說明后，本發(fā)明的其它好處和優(yōu)點對于本 發(fā)明所涉及的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。


本發(fā)明在某些部分和這些部分的排布方面采用實物形態(tài)，本發(fā)明 的實施例將在本說明書中進行詳細(xì)描述并圖示于附圖中，附圖形成說 明書的一部分，其中
圖1是輪胎的剖視圖2是示出在本發(fā)明的側(cè)壁沖擊方面的改進的圖表； 圖3是示出在35psi (磅每平方英寸)時發(fā)生的穿刺的高度的另一 圖表；
圖4是示出在15psi時發(fā)生穿刺的高度的另一圖表；
圖5是示出在35psi和15psi時的平均穿刺高度的另一圖表；圖6是合并簾線的透視圖；以及 圖7是插芯簾線的透視圖。
具體實施例方式
以下術(shù)語可用于本文提供的說明中，并且一般應(yīng)當(dāng)賦予以下含義， 除非由本文陳述的其它說明所否認(rèn)或詳細(xì)闡明。
本文使用的"軸向的"和"軸向地"指的是與輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線平行的 線或方向。
"胎圏"的意思是包括環(huán)形拉伸構(gòu)件的輪胎的部分，該環(huán)形拉伸構(gòu) 件被簾線巻繞并且與其它補充元件(例如、鋼絲圏包布、切片機 (chipper)、三角膠芯(apex)、護趾膠(toe guard)和胎圏包布) 或不與其它補充元件一起成形，從而匹配設(shè)計輪圏。
"帶"指的是至少部分地由一種或多種柔性材料形成條帶。
"帶結(jié)構(gòu)"的意思是平行簾線的至少兩個環(huán)形疊層或輔層，所述簾 線是機織或非機織的、位于胎面下方且不錨定于胎圏，而且使簾線相 對于輪胎的赤道面是傾斜的。所述帶結(jié)構(gòu)也可包括以相對較低角度傾 斜的平行簾線層，這些層用作限制層。
"斜交輪胎"(交叉簾布層)的意思是如下所述的輪胎，即在該 輪胎中，胎體簾布層中的加固簾線相對于輪胎的赤道面以大約25°-65。 的角度從胎圏到胎圈來對角地延伸穿過所述輪胎。如果存在多個層， 那么簾線在交替層中以相反角度延伸。
"胎體，，的意思是除了帶結(jié)構(gòu)、胎面、底胎面和各層上的胎側(cè)膠以 外的輪胎結(jié)構(gòu)，但是包括胎圏。
"簾線"的意思是加固線股之一，輪胎的層由所述簾線組成。
"簾線角"的意思是在輪胎的平面圖中的左側(cè)或右側(cè)、由簾線相對 于赤道面形成的銳角。所述"簾線角"在硫化但未充氣的輪胎中測得。
"dtex"的意思是分特(decitex)，即每1000米的重量為1克。
"EPI"的意思是每英寸經(jīng)紗數(shù)。
"赤道面(EP)，，的意思是垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線并且經(jīng)過輪胎胎 面中心的平面。
"織物，，的意思是延伸簾線的網(wǎng)絡(luò)，所述簾線可以是加搶的，而且 還可以由高模量材料制成的多條細(xì)絲(也可以是加捻的)組成。"纖維，，是天然或人造的物質(zhì)的單元，其形成細(xì)絲的基本元素。其
特征在于，其長度是其直徑或?qū)挾鹊闹辽買OO倍。 "浮體(floater)"定義為不巻繞胎圏的層部件。 "合并，，指的是兩條或多條相異的纖維束的物理組合。 "層(ply)"的意思對于輪胎來說是涂敷橡膠層的平行簾線的連續(xù)
層，對于紗線或簾線來說是合股紗，如本文使用的，其意思根據(jù)上下
文而定。
"徑向"和"徑向地"的意思是徑向地朝向或背向輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的 方向。
"子午線輪胎"的意思是束帶式充氣輪胎或圓周受限的充氣輪胎， 其中，從胎圏延伸到胎團的簾線相對于輪胎的赤道面以65°和90°之間 的簾線角來設(shè)置。
"側(cè)壁"的意思是胎面和胎圈之間的輪胎的部分。
"胎面"的意思是模制的橡膠部件，當(dāng)連接到外胎時，該橡膠部件 包括輪胎被正常充氣時且在正常負(fù)載下該輪胎與道路接觸的部分。
"捻(twisted)，，的意思是在紗線的每單位長度上圍繞軸線的圏數(shù)， 每英寸掄數(shù)(turns per inch )是TPI。
"捻系數(shù)"是幫助判定用于相同材料的不同計數(shù)的每單位長度的捻 度的單位。這是材料中的纖維的螺旋排列的傾斜角。
"紗線"以下列形式出現(xiàn)1)許多加捻在一起的纖維；2)許多排 布在一起而未加捻的細(xì)絲；3)許多以某一捻度排布在一起的細(xì)絲；4) 加捻或不加捻的單條細(xì)絲(單絲)；5)加捻或不加捻的窄材料帶。
現(xiàn)在參考附圖，其中的圖示僅為了舉例說明本發(fā)明的實施例的目 的而不是限制本發(fā)明，圖1示出了胎體10、胎圏12、胎冠14、第一層 20、右第二層18、左第二層34、胎肩30、胎圏區(qū)域32、翻起端22、 胎圏芯24和帶28。圖6和7示出了合并簾線16和插芯簾線36。
繼續(xù)參考圖1、 6和7，本發(fā)明使纖維簾線合并為承重層或非承重 層，所述層可以或可以不替換現(xiàn)有的層。在一個實施例中，所述簾線 是芳綸/聚酰胺6，6合并簾線16。合并簾線16也可稱作混合簾線，其中， 相隔的葉部(lobe)是不同的材料。因此，在本發(fā)明的一個實施例中， 合并簾線16使芳綸和聚酰胺6,6相互交替。在本發(fā)明的一個實施例中， 簾線16相對于簾布貼合角度成45。和55。之間的角度。在本發(fā)明的一個實施例中，簾線16是單向纖維織物。在另一個實施例中，所述簾線相 對于簾布貼合角度成45。和135。之間的角度。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所述角 度可以在大約0°和大約180°之間。
仍然參考圖1、 6和7，本發(fā)明也可以是插芯簾線36，如圖7所示。 在本實施例中，插芯簾線36的中心是不同于外部部分的材料。在本發(fā) 明的一個實施例中，插芯簾線36相對于簾布貼合角度成45。和55°之間 的角度。在本發(fā)明的一個實施例中，插芯簾線36是單向纖維織物。在 另一個實施例中，所述簾線相對于簾布貼合角度成45°和135。之間的角 度。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所述角度可以在大約0。和大約180°之間。雖然 在前述兩個段落中，本發(fā)明已被描述為單向的，但是應(yīng)當(dāng)理解，以下 構(gòu)造中的任一種都是適用的雙向、多向、機織、薄膜和針織。在另 一個實施例中，本發(fā)明也可以是混合簾線，這類似于圖7所示的插芯 簾線36，除了混合簾線在纖維之間具有空隙以外。
現(xiàn)在參考圖2-5,為本發(fā)明提供以下試驗數(shù)據(jù)。為圖2所示的側(cè)壁 沖擊試驗中測試的輪胎提供以下結(jié)構(gòu)信息
1. 6Z5550 - Wrangler MT/R(最大牽引/增強)-K171H， (2) 1500/2 + (1) 1000/2,85。
2. 6Z6091 - BF Goodrich* Mud Terrain T/A KM
3. 三層7Z5021A - "E" mold - K171H， (2) 2000/2 + split 1000/2 at 45"(本發(fā)明的一個實施例)
4. 7Z5021D - "E" mold - K171H， (2) 2000/3 + split Merged Cord 28 EPIat45° (本發(fā)明的另一個實施例)
5. 7Z5021E - "E" mold - K171H， (2) 1500/2 + (1) 1000/2 @ 85。 + spUU000/2 at45° (本發(fā)明的另一個實施例)測試條件如下輪圏 8.5x17;充氣35psi和15psi;鑿刀(Chisel): 夾具重量(Fixture Weight) : 126磅；RFP目標(biāo)(側(cè)壁抗沖擊性，級別4) : 130% vs BF Goodrich Mud Terrain T/A KM。試驗結(jié)果示于圖2，在本例中，顯示 出本發(fā)明對側(cè)壁沖擊提供了 +57%的改進。
現(xiàn)在參考圖2和4，以15psi進行試驗，從而更好地了解較為接近于 越野充氣(off-road inflation )時的抗沖擊性。與BFG ( B.F. Goodrich ) 相對的等級(rank-versus-BFG )百分?jǐn)?shù)基于兩個輪胎的平均破裂高度。 以這種形式顯示出設(shè)法測量相對于側(cè)壁抗沖擊性的目標(biāo)的性能。Wrangler MT/R， 6Z5550在35psi時的性能具有3.0"的穿刺高度。15psi 的充氣應(yīng)該允許更高的穿刺高度，由于增大的胎體柔性，6Z5550在15psi 時等于或略低于上述高度。15psi時的平均穿刺高度是2.75"。 BF Goodrich Mud Terrain T/A KM， 6Z6091的性能具有4.0"的平均穿刺高 度。15psi的充氣應(yīng)該允許更高的穿刺高度，由于增大的胎體柔性， 6Z6091在15psi時等于或略低于上述高度。15psi時的平均穿刺高度是 3.5"。 7Z5021A (本發(fā)明的一個實施例)的性能在35psi時具有3.75"的 平均穿刺高度，但是對于94。/o的等級不滿足4.0"的BFG性能。在15psi 時，7Z5021A顯示出改進的抗穿刺性。其平均穿刺高度增加到4.5"，這 是優(yōu)于MT/R的3.0"以及BFG的3.5"的改進。在15psi時，7Z5021A相對 于BFG的性能是1290/0。
繼續(xù)參考圖2和4，本發(fā)明(7Z5021D)的性能在35psi時甚至比 7Z5021A更好，其性能優(yōu)于MT/R和BFG，具有4.5"的平均穿刺高度。 相對于BFG，其性能等級為113%。在15psi時，本發(fā)明顯示出抗穿刺性 的更大改進。其平均穿刺高度增加到5.5"，這是超過MT/R的3.0"以及 BFG的3.5"的顯著改進。在15psi時，其相對于BFG的性能是157n/。。 7Z5021E遵循與MT/R和BFG相同的不常用胎面，使得其性能在15psi時 比在35psi時稍微降低。7Z5021E在充氣時的性能顯著優(yōu)于MT/R在充氣 時的性能，但是與BFG在充氣時等級為100"/。的性能相同。7Z5021E在 35psi時的性能優(yōu)于7Z5021A，但是在15psi時的性能顯著不如7Z5021A。 該數(shù)據(jù)表明，split 1000/2 @ 45"和split Merged Cord 28 EPI @ 45°均應(yīng) 提供改進的優(yōu)于Wrangler MT/R的側(cè)壁韌性。
繼續(xù)參考圖1-7，本發(fā)明可以按很多種形式來設(shè)置。舉例來說，但 是不作為限制，本發(fā)明的兩種組分可以是Kevla^ (可從DuPont購得 的芳綸)和尼龍(聚酰胺)。在本發(fā)明的一些實施例中，考慮以下各 項作為本發(fā)明的一部分Kevlar與作為插芯的尼龍芯作為胎體單層； Kev^r和尼龍作為合并簾線單層；Kevlar和PET (聚對苯二曱酸乙二 酯)作為合并簾線單層；Kevlar與尼龍芯作為帶有Kevlar浮體的插芯 單層；Kevlar與尼龍作為帶有Kevlar浮體的合并簾線單層；Kevlar和 PET (聚對苯二甲酸乙二酯)作為帶有Kevlar浮體的合并簾線單層； 以及，Kevlar和聚乙烯合并于胎體中。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用芳 綸纖維、聚酰胺纖維、液晶聚芳酯、碳纖維、玻璃纖維和金屬纖維的任何組合，只要使用合理的工程判斷來選擇既可。還應(yīng)當(dāng)理解，適用
于各種組合的角度在0°和180"之間。
在上文已經(jīng)描述了各個實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的 是，在不偏離本發(fā)明的總體范圍的情況下，上述方法和裝置可包括改 變和改進。本發(fā)明旨在包括所有這樣的改進和改造，只要所述改進和 改造落入所附權(quán)利要求或其等同權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
除了在實施例中指出或另外指出的，在本說明書和權(quán)利要求中使 用的所有表示成分的數(shù)量、反應(yīng)條件等等的數(shù)字在一切情況下都應(yīng)當(dāng) 理解為被術(shù)語"大約"或"近似"所修正。因此，除非相反地指出，在說 明書和所附權(quán)利要求中陳述的數(shù)值參數(shù)是可能根據(jù)設(shè)法通過本發(fā)明獲 得的期望特性而變的近似值。至少，而且不是要限制對權(quán)利要求的范 圍的等同范圍的教導(dǎo)的應(yīng)用，每個數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少按照所記錄的有 效數(shù)字的數(shù)目并應(yīng)用 一般的舍入方法來解釋。
雖然表述本發(fā)明的最寬范圍的數(shù)值范圍和數(shù)值參數(shù)是近似值，但 是在具體示例中給出的數(shù)值被記錄地盡可能地精確。然而，任何數(shù)值
內(nèi)在地包含某些誤差，這些誤差必然由其相應(yīng)的試驗測量中存在的標(biāo) 準(zhǔn)偏差所導(dǎo)致。
10
權(quán)利要求
1. 一種用于相關(guān)車輛輪胎的單向纖維織物，所述織物的特征在于芳綸/聚酰胺6，6合并簾線，其中所述織物相對于相關(guān)輪胎中的簾布貼合角度成一角度。
2. —種輪胎，其特征在于 胎體；胎冠部分； 胎肩； 側(cè)壁； 胎團區(qū)域；兩個胎圈，在所述胎圏區(qū)域內(nèi)；以及至少一條簾線，所述簾線是包括以下各項的組中的至少兩項芳 綸纖維、聚酰胺纖維、液晶聚芳酯、碳纖維、玻璃纖維和金屬纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎，其特征在于，所述簾線選自合 并簾線、混合簾線和插芯簾線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輪胎，其特征在于，所述簾線選自單 向簾線、雙向簾線、多向簾線、薄膜簾線、機織簾線和針織簾線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎，其特征在于，所述簾線相對于簾 布貼合角度成一角度，其中所述簾線處在大約135°和大約45。之間的角 度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎，其特征在于，所述輪胎選自斜 交輪胎、子午線輪胎、OTR輪胎、航空輪胎、賽車輪胎、農(nóng)用輪胎、 ATV輪胎、MT輪胎、LT輪胎和客車輪胎。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輪胎，其特征在于，所述簾線相對于簾 布貼合角度成一角度，其中所述簾線處在大約55°和大約45。之間的角 度。
8. —種輪胎，其特征在于 胎體；胎冠部分； 胎肩； 側(cè)壁； 胎圏區(qū)域；兩個胎閨，在所述胎圈區(qū)域內(nèi)；以及至少一條簾線，所述簾線包括芳綸纖維和聚酰胺纖維，其中所述 簾線選自合并簾線、混合簾線和插芯簾線，所述簾線相對于簾布貼 合角度成一角度，所述簾線處在大約135°和大約45。之間的角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的輪胎，其特征在于，所述簾線選自單 向簾線、雙向簾線、多向簾線、薄膜簾線、機織簾線和針織簾線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的輪胎，其特征在于，所述簾線相對于 簾布貼合角度成一角度，其中所述簾線處在大約55°和大約45°之間的 角度。
全文摘要
高延展性抗刺穿隔層涉及一種輪胎，該輪胎包括胎體、胎冠部分、胎肩、側(cè)壁、胎圈區(qū)域、兩個胎圈以及至少一條簾線，所述胎圈在所述胎圈區(qū)域內(nèi)，所述簾線是包括以下各項的組中的至少兩項芳綸纖維、聚酰胺纖維、液晶聚芳酯、碳纖維、玻璃纖維和金屬纖維。
文檔編號B60C9/18GK101423993SQ200810173970
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者J·A·崔迪, J·F·布賴納二世, W·K·韋斯特加特 申請人:固特異輪胎和橡膠公司