专利名称：带有大纤维帘线的充气轮胎的制作方法
技术领域：
本发明目的在于一种充气轮胎。更具体而言，本发明的目的在于一种包括带束增强帘布层的充气轮胎，其中带束层的钢帘线具有从0.45至0.65mm的纤维直径和最小抗拉强度。
背景技术：
对于乘用车轮胎，轮胎的带束层执行多重功能。这些功能包括限制胎体膨胀，有助于轮胎强度，实现所需的接地印痕形状、受轮胎磨损影响的刚度特性，以及根据其中的帘线结构而定，有助于耐剌穿性。为了优化带束层的厚度和带束层的所需强度，用于形成带束层的帘线通常由直径介于0.10至0.45mm范围内的纤维形成。
随着对于给定直径而言具有更大抗拉强度的钢纤维的出现，工业上已经在寻找将更大抗拉强度的钢丝用于增强帘布层的各种途径。这些各种各样的方法通常包括减小钢丝直径同时使用相同的帘线构造或者使用相同的钢丝直径同时使用更少的纤维来形成帘线构造。
发明内容
本发明目的在于利用具有极高抗拉强度及可接受的帘线疲劳强度的钢纤维的帘线结构。
本发明的目的在于一种具有带束层的充气轮胎，其中帘布层帘线由多根直径介于从0.45至0.65mm范围内的单独的纤维形成，每根纤维的抗拉强度为至少-2000D+4050MPa，其中D为以mm为单位的纤维直径。
根据本发明的另一个方面，这些纤维的抗拉强度为至少-2000D+4400MPa，从而成为超级抗拉的钢纤维。根据本发明的优选轮胎具有至少一个带束层，其中帘线由直径为0.55mm的超级抗拉钢构成的纤维形成。
根据本发明的另一个方面，帘线的结构选自1x、2x、3x、4x、5x、6x、7x、8x、11x、12x、1+2、1+3、1+4、1+5、1+6、1+7、1+8、1+14、2+2、2+5、2+6、2+7、2+8、2+9、2+10、2+2+8、2/2、2/3、2/4、2/5、2/6、3+2、3+3、3+4、3+6、3+9、3+9+15、27x、1+26、4x4、5/8/14、7x2、12+1、3+9+1、1+6+1、2+6+1、2+7+1、2+8+1、2+9+1、2+10+1、1+6+12、2+2+8+1、3+9+15+1、27+1、1+26+1以及7x2+1。
本文中所公开的轮胎可以是乘用车轮胎、轻型卡车轮胎、包括负载范围B、C、D、E和F轮胎或子午线中型卡车(RMT)轮胎。
根据本发明的另一个方面，带束层结构具有至少两个增强帘布层并且至少两个帘布层利用形成有高抗拉强度和大纤维直径的金属帘线增强。替代地，对于较大的RMT轮胎，带束层结构可以具有至少三个增强帘布层并且至少三个增强帘布层中的两个利用金属帘线增强。定义以下定义适用于本发明。
“高抗拉强度钢(HT)”是指具有至少3400MPa的抗拉强度@0.20mm纤维直径的碳钢。
“特级抗拉强度钢(ST)”是指具有至少3650MPa的抗拉强度@0.20mm纤维直径的碳钢，并且可以特征在于等式TS＝4050-2000D，其中D为纤维直径。
“超级抗拉强度钢(UT)”是指具有至少4000MPa的抗拉强度@0.20mm纤维直径的碳钢，并且可以特征在于等式TS＝4400-2000D，其中D为纤维直径；以及“兆级抗拉强度钢(MT)”是指具有至少4500MPa的抗拉强度@0.20mm纤维直径的碳钢，并且可以特征在于等式TS＝4900-2000D，其中D为纤维直径。
下文将通过实例并参看附图对本发明进行描述，附图中图1为充气轮胎；以及图2-4为处于本发明范围内的示例性帘线构造。
具体实施例方式
下述语言为实现本发明的最佳当前预期模式。这种描述目的在于示出本发明的一般原理而不应被理解为限制意义。本发明的范围通过参照所附权利要求得到最佳地确定。附图中所示的参考数字与说明书中所指的那些参考数字相同。为了用于本申请，图中所示的各种实施例中的每一个均用相同参考数字表示类似构件。因此，这些结构使用位置与数量变化的基本上相同的组件从而产生能够实践本发明的思想的替代构造。
图1示出了带有子午线胎体的充气轮胎10。胎体的帘布层12、14的帘线相对于轮胎10的赤道面成介于75°至90°范围内的角度。轮胎10具有一对互相间隔开的基本上不可伸长的环形胎圈6、8。每个胎圈6、8均位于轮胎10的胎圈部分中，其具有配置成与车轮轮辋(未示出)的胎圈座和保持凸缘互补的外表面，而轮胎10设计成要安装于该齿轮轮辋上。帘布层12、14可以具有并排的由聚酯、尼龙或其它材料构成的增强帘线或钢帘线形成，并且在胎圈之间延伸，其中胎体结构的轴向外侧部分绕着每个胎圈。尽管图1的所示实施例中，胎体帘布层结构包括两个由增强材料构成的帘布层12、14，但是应当理解，一个或多个由任何适用材料构成的胎体帘布层可以与本发明结合使用。
轮胎10为子午线中型卡车(RMT)轮胎。RMT轮胎通常装备于路面上的载货车辆上。此类轮胎具有介于从约30英寸(76.2cm)至约45英寸(114.3cm)范围内的总直径，并且大多数具有介于40英寸(88.9cm)至约45英寸(114.3cm)范围内的直径。替代地，轮胎10可以是乘用轮胎或轻型卡车轮胎；这种轮胎的最大总直径不大于35英寸(88.9cm)。
由低渗透性材料构成的内衬层20置于胎体帘布层12、14的内侧。弹性体侧壁22、24置于胎体结构的轴向外侧。沿圆周方向延伸的带束层结构26位于轮胎10的胎冠区域中胎体帘布层12、14的径向外侧，在轮胎胎面32下方。在图1的所示实施例中，带束层结构26由两个带束层28、30形成。带束层28、30所示为切边帘布层；然而，一个或多个带束层可以是折叠式帘布层，其中带束层的一个或多个侧缘被折起。带束层28、30由压延式钢帘线形成。
根据本发明，至少一个带束层28、30中的钢帘线由至少一根钢纤维形成，所述钢纤维的纤维直径介于0.45至0.65mm的范围内，并且抗拉强度至少等于-2000D+4050Mpa，其中D为形成钢帘线的纤维的直径。因此，这些钢纤维至少为特级抗拉钢纤维，但是纤维的直径超过常规直径，而不是减少钢丝的直径来利用更高强度钢纤维。更大直径的纤维允许在用于带束层结构的帘线中使用更少的纤维。优选地，纤维的直径介于0.50至0.60mm的范围内，并且具有至少特级抗拉强度钢的抗拉强度。最优选地，纤维的直径为约0.55mm并且具有至少超级抗拉强度钢的抗拉强度。
这些较大的纤维帘线最可用于在带束层结构中来增强带束层结构的抗切性能并且具有与较小直径、较大数量的纤维帘线类似的强度和延展性。为了用于带束层结构中，优选的帘线构造为1x、2x(图2)、3x、4x、5x、6x、7x(图3)、8x、11x、12x、1+2、1+3、1+4、1+5、1+6、1+7、1+8、1+14、2+2、2+5、2+6、2+7、2+8、2+9、2+10、2+2+8、2/2、2/3、2/4、2/5、2/6、3+2、3+3、3+4、3+6、3+9、3+9+15、27x、1+26、4x4、5/8/14、7x2、12+1、3+9+1、1+6+1、2+6+1、2+7+1、2+8+1、2+9+1、2+10+1、1+6+12(图4)、2+2+8+1、3+9+15+1、27+1、1+26+1以及7x2+1。帘线中纤维的数量优选地小于30，并且帘线的直径小于4mm，优选地小于3.5mm。
在以上帘线构造中，至少一根纤维的直径介于0.45至0.65mm的范围内。这些帘线可以构造成其中帘线中的所有纤维的直径都处于以上范围内。这些帘线还可以构造成其中帘线中的所有纤维的直径都处于以上范围内，但是帘线中的纤维具有至少两种不同的直径；例如，帘线1+6+12可以构造成1x.65+6x.45+12x.45。这些帘线甚至可以包括至少一根直径大于0.65mm的纤维，例如1x.85+6x.65+12x.65。对于这两个非限定性实例，由于中心纤维的直径较大就形成“开式”缆线。帘线还可以包括直径小于0.45mm的纤维；这非常类似于包绕构造中的帘线，其中+1包绕帘线的直径小于0.45mm。
此外，上述帘线构造中的任何一种可由具有不同铺放长度的不同层形成或者形成为成束缆线，在所述成束缆线中，不同层的纤维均扭捻在一起，同时不同的层具有相同铺放长度。
在本发明的一个实施例中，带束层结构包括两个带束层28、30，其中两个带束层中的帘线均利用本发明的帘线增强。根据本发明的另一个实施例，带束层结构包括第一、第二和第三沿径向重叠的带束层，其中本发明的帘线用于至少一个带束层中。在优选的构造中，带束层结构中的最外侧帘布层为包括大纤维钢丝帘线的帘布层。在带束层结构的任何实施例中，任何帘布层都可为折叠式边缘带束层。
制备了样本帘线构造并且对照常规型、可比较性帘线构造进行测试，参看表1。
对于帘线构造A-C而言，帘线A为常规帘线，而帘线B和C为帘线A的可能替代。帘线B的纤维比帘线A少45％，但是其破坏负载仅比帘线A少22％。帘线C比帘线A的纤维减少60％，而破坏负载仅比帘线A少28％。
对于帘线构造D-F，帘线D为常规帘线，而帘线E和F为帘线D的可能替代。帘线D与帘线E具有相同量的纤维，但是即使纤维的抗拉强度降低，其破坏负载也会增长40％。帘线E的帘线纤维少35％，但其破坏负载增加17％。
对于帘线构造G和H，与常规帘线G相比，可能的替代帘线H的纤维少25％，但其破坏负载增加5％。对于帘线构造I和J，可能的替代帘线J具有相同数量的纤维，降低的帘线抗拉强度，但是其破坏负载却增加40％。对于帘线构造K和L，可能的替代帘线L的纤维减少1/3，而其破坏负载仅降低6％。
还对由高强度、0.55直径的纤维形成的帘线的若干实施例进行了疲劳性能测试，并且发现具有可接受的疲劳性能。对于用于较大纤维直径帘线构造的可比性钢面积，帘线具有较低线性密度同时提供了可比性的物理特性。
权利要求
1.一种充气轮胎，包括胎体、置于所述胎体外侧的胎面以及介于所述胎面与胎体之间的带束层结构，所述带束层结构包括多个增强帘布层，其中至少一个帘布层利用金属帘线增强，所述帘线包括纤维，所述轮胎的特征在于，至少一根形成帘线的纤维具有介于从0.45至0.65mm范围内的直径(D)并且具有至少为-2000D+4050MPa的抗拉强度，其中D为以mm为单位的纤维直径。
2.根据权利要求1所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，帘线的结构选自1x、2x、3x、4x、5x、6x、7x、8x、11x、12x、1+2、1+3、1+4、1+5、1+6、1+7、1+8、1+14、2+2、2+5、2+6、2+7、2+8、2+9、2+10、2+2+8、2/2、2/3、2/4、2/5、2/6、3+2、3+3、3+4、3+6、3+9、3+9+15、27x、1+26、4x4、5/8/14、7x2、12+1、3+9+1、1+6+1、2+6+1、2+7+1、2+8+1、2+9+1、2+10+1、1+6+12、2+2+8+1、3+9+15+1、27+1、1+26+1以及7x2+1。
3.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，至少一根纤维具有约0.55mm的直径和至少为-2000D+4400MPa的抗拉强度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，帘线的结构选自3+9+15、1+6+12、2+7、2x、1x、3+2。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，帘线中的纤维的总数小于30。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，帘线的总直径小于4.00mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，帘线具有至少另一根直径大于0.65mm的纤维。
8.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，帘线具有多层结构并且帘线的最内层由至少一根纤维形成。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，帘线具有多层结构并且形成帘线的所有纤维均由至少一根纤维形成，形成帘线的最内层的纤维的直径大于帘线中的外部纤维的直径。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的轮胎，所述轮胎的特征在于，形成帘线的所有纤维均由至少一根纤维形成，帘线由至少两个介于0.45至0.65mm范围内的不同直径的纤维形成。
全文摘要
一种具有带束层的充气轮胎，其中帘布层帘线由多根单个纤维形成，其中至少一根纤维具有介于从0.45至0.65mm范围内的直径和至少为－2000D＋4050MPa的抗拉强度，其中D为纤维直径。这种轮胎优选地为子午线中型卡车轮胎。
文档编号B29D30/38GK1900398SQ20061010555
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月18日 优先权日2005年7月18日
发明者M·G·泽林, I·M·斯诺波利, T·W·斯塔林沙克 申请人:固特异轮胎和橡胶公司