具有不同捻度的混合增强元件制造技术

增强元件(36)，其包括单一的高模量织物单丝束(54)的和单一的低模量织物单丝束(56)，所述单一的高模量织物单丝束(54)和所述单一的低模量织物单丝束(56)在方向D3上以捻度R3围绕彼此缠绕，高模量织物单丝束(54)在方向D1上具有剩余捻度R1，低模量织物单丝束(56)在方向D2上具有剩余捻度R2，剩余捻度R1和R2使得:‑当R2基本上不为零时，R1>R2；‑当R2基本为零时，R1基本上不为零。

Hybrid reinforcing elements with different twist

Reinforcing elements (36), including a single high modulus fabric single bundle (54) and a single low modulus of fabric (56), single tow the single high modulus fabric single bundle (54) and the single low modulus of fabric single tow (56) in the direction of D3 to twist R3 around the wound, high modulus fabric (54) with the remaining single strand twist R1 in the direction of D1, low modulus of fabric (56) with the remaining single strand twist R2 in the direction of D2, R1 and R2 makes the residual twist: when R2 basically is not zero, R1> R2; when R2 is substantially zero, the R1 is not zero.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不同捻度的混合增强元件
本专利技术涉及增强元件、轮胎、半成品和制造这种增强元件的方法。
技术介绍
由连续织物纤维或单丝(例如由聚酯、尼龙、纤维素或芳族聚酰胺制得的纤维)制得的织物增强元件在包括确认能以非常高速度运行的高性能轮胎在内的轮胎中具有重要作用。为了符合轮胎的要求，增强元件需要显示出高断裂强度、在拉伸方面的高弹性模量、优秀的疲劳耐久性以及最后的由橡胶或其他聚合物制得的基体(其易于对增强元件增强)的良好的粘合。两个复丝束制成的增强元件是现有技术已知的，每个复丝束由基本织物单丝制成。两束单丝通过捻转围绕彼此缠绕以形成合股纱线。包括织物单丝的每一束取决于制造工艺的阶段而通常被称为短纤纱或强捻纱。制造这些增强元件的方法也是现有技术中公知的。在第一步骤中，每个织物单丝的短纤纱(更适当地被称为“纱线”)首先在其本身上在给定的方向D’(分别在S方向或Z方向上，S方向或Z方向是根据S或Z的横划来表示匝的定向的公认的术语)单独捻转(其中初始捻度为R1’和R2'，其中R1’＝R2’)以形成束或强捻(更适当地被称为“束”)，其中织物单丝被发现变形为围绕所述束的轴线的螺旋线。然后，在第二步骤中，不论两个束是否包括由相同或不同(被称为混合或复合的增强元件的情况)的材料组成的单丝，两个束随后以最终捻度R3在与方向D’(分别为Z或S方向)相反的方向D3上捻合在一起使得R3＝R1'＝R2'，从而获得绞合的增强元件(更适当地被称为“帘线”)。此增强元件被称为是捻度平衡的，这是因为在最终增强元件中的两个束具有相同的剩余捻度，因为R1'＝R2'。此剩余捻度是零或接近于零，这是因为R3＝R1'＝R2'，且方向D’与方向D3相反。捻转的目的是适应材料的性质从而产生增强元件的横向内聚力，增加其疲劳性能，还改进与经增强的基体的粘合。这样的增强元件的构造和制造方法是本领域技术人员公知的。它们已经在大量文献中进行的详细地描述，例如EP021485、EP220642、EP225391、EP335588、EP467585、US3419060、US3977172、US4155394、US5558144、WO97/06294或EP848767，或更近期的WO2012/104279、WO2012/146612、WO2014/057082。为了能够增强包括这些增强元件的轮胎或半成品，这些增强元件的耐久性或疲劳强度(拉伸疲劳强度、弯曲疲劳强度、压缩疲劳强度)和断裂力是关键的重要条件。已知的是，通常对于给定材料，所用捻度越大，耐久性越大，但在另一方面，随着捻度增加，拉伸断裂强度(当以每单位重量表示时被称为韧度)显著减少，而这在增强方面显然是不利的。因此，增强元件的设计者，如轮胎制造商，一直在寻找在对于给定材料和给定捻度而能够在耐久性和断裂强度方面的机械性质改进的增强元件。
技术实现思路
为此，本专利技术的一个主题是一种增强元件，其包括单一的高模量织物单丝束和单一的低模量织物单丝束，所述单一的高模量织物单丝束和所述单一的低模量织物单丝束在方向D3上以捻度R3围绕彼此缠绕，高模量织物单丝束在方向D1上具有剩余捻度R1，低模量织物单丝束可以在方向D2上具有剩余捻度R2，剩余捻度R1和R2使得：-当R2基本上不为零时，R1>R2-当R2基本上为零时，R1基本上不为零。根据本专利技术的增强元件具有等同于已得到平衡的增强元件的断裂强度，并具有相对于捻度平衡的增强元件的改进的耐久性。如上所述，在现有技术的增强元件中，增加捻度R3可以增加耐久性，但损失断裂强度。相反地，在根据本专利技术的增强元件中，与捻度R3的增加相关的断裂强度的损失被剩余捻度R1补偿，剩余捻度R1严格高于剩余捻度R2，正如下文描述的比较测试的结果所示。基本上为零的剩余捻度意指剩余捻度严格低于捻度R3的2.5％。基本上不为零的剩余捻度意指剩余捻度大于或等于捻度R3的2.5％。高模量织物单丝束意指具有严格高于25cN/tex的所谓的最终模量的束。相反地，低模量织物单丝束意指具有小于或等于25cN/tex的所谓的最终模量的束。此定义等同地适用于坯布束和涂布粘合剂的束，坯布束亦即没有粘合剂的束，涂布粘合剂的束亦即涂布有一层粘合剂的束。在涂布粘合剂的束的情况中，此定义无差别地适用于直接由制造得到的束和来自增强元件的束两者，而不管这些束是否直接由制造得到或从半成品或轮胎抽出。用装配有“4D”型夹具(用于小于100daN的破裂强度)或“4E”型夹具(用于至少等于100daN的破裂强度)的“INSTRON”拉伸测试机以已知的方式得到的力-伸长曲线测得最终模量。测量的束以200mm/min的额定速率经受在4D夹具的情况下的初始长度为400mm以及在4E夹具的情况下的初始长度为800mm的拉伸测试。所有给出的结果都是在超过10次以上的测量后得出的平均值。在对测试的束进行拉伸测试前，除了由芳纶制得且具有大于或等于330tex的束以外，应用被称为“保护性捻转”的预捻转，该预捻转等于100捻度/米，而对于由芳纶制得且具有大于或等于330tex的束的预捻转等于80捻度/米。在力-伸长曲线在整体上呈基本上线性的情况下，最终模量定义为在对应于力-伸长曲线的断裂强度的80％的点处的斜率除以束的丝线支数。在力-伸长曲线在整体上呈基本上非线性的情况下，例如具有一个或多个拐点的曲线，最终模量定义为在力-伸长曲线上的两个点A和B之间的斜率除以束的丝线支数，点A对应于束的断裂强度的40％，点B对应于束的断裂强度的60％。束的支数(或线密度)根据标准ASTMD1423确定。支数以tex(1000m的产品的重量，单位为克，注意：0.111tex等于1旦尼尔)给出。每个织物单丝束包括可以潜在地相互交织的多个基本织物单丝。每个束包括在50至2000之间的单丝。在增强元件直接来自制造或取自半成品或轮胎的情况中，每个剩余捻度R1、R2通过反捻增强元件(可以获得R3)然后反捻每个束(可以获得R1和R2)而确定。每个捻度R1、R2、R3根据2010年1月的标准ASTMD885/D885MA(第30段)例如使用扭力计来确定。在本专利技术的R2基本为零的实施方案中，本专利技术使得断裂强度得到显著改进，而同时维持等同于具有等于本专利技术的捻度R3的捻度平衡的增强元件的耐久性。在本专利技术的R2基本不为零的实施方案中，本专利技术使得耐久性得到显著改进，而同时维持等同于具有低于本专利技术的捻度R3的捻度平衡增强元件的断裂强度。有利地，高模量织物单丝束的最终模量大于或等于30cN/tex，优选地大于或等于35cN/tex，更优选地大于或等于40cN/tex。有利地，低模量织物单丝束的最终模量小于或等于20cN/tex，优选地小于或等于15cN/tex，更优选地小于或等于10cN/tex。有利地，高模量织物单丝束的最终模量与低模量织物单丝束的最终模量的比值大于或等于2，优选地大于或等于5，更优选地大于或等于7。在本专利技术有利的实施方案中，此比值小于或等于15，优选地小于或等于10。在本申请中，术语“织物”或“织物材料”是非常概括的术语，其意指由除了金属物质之外的物质制得的任何材料，不论其是天然的还是合成的，其能够通过任何适合的变形工艺变形成丝线、纤维或薄膜。例如且不限于如下示例，可以提及聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
增强元件(36)，其包括单一的高模量织物单丝束(54)和单一的低模量织物单丝束(56)，所述单一的高模量织物单丝束(54)和所述单一的低模量织物单丝束(56)在方向D3上以捻度R3围绕彼此缠绕，高模量织物单丝束(54)在方向D1上具有剩余捻度R1，低模量织物单丝束(56)在方向D2上具有剩余捻度R2，剩余捻度R1和R2使得：‑当R2基本上不为零时，R1>R2；‑当R2基本上为零时，R1基本上不为零。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 FR 15526991.增强元件(36)，其包括单一的高模量织物单丝束(54)和单一的低模量织物单丝束(56)，所述单一的高模量织物单丝束(54)和所述单一的低模量织物单丝束(56)在方向D3上以捻度R3围绕彼此缠绕，高模量织物单丝束(54)在方向D1上具有剩余捻度R1，低模量织物单丝束(56)在方向D2上具有剩余捻度R2，剩余捻度R1和R2使得：-当R2基本上不为零时，R1>R2；-当R2基本上为零时，R1基本上不为零。2.根据权利要求1中所述的增强元件(36)，其中当R2基本上不为零时，方向D1与方向D2相同。3.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中：-当R2基本上不为零时，方向D1、方向D2和方向D3相同，-当R2基本上为零时，方向D1和方向D3相同。4.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中高模量织物单丝由芳族聚酰胺制得，优选由芳纶制得。5.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中低模量单丝由选自纤维素、聚乙烯醇、聚酮、脂族聚酰胺、聚酯、聚苯并二噁唑、聚酰亚胺的材料制得，以及由这些材料的单丝的混合物制得，优选选自脂族聚酰胺、聚酯，以及这些材料的单丝的混合物。6.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中R3为200至450捻/米，优选为250至400捻/米，更优选为280至400捻/米。7.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其具有130至200，优选140至190的捻度系数。8.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中R1为10至150捻/米，优选为20至120捻/米，更优选为50至110捻/米。9.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中在R2基本上不为零时，R2为10至100捻/米，优选为15至75捻/米，更优选为20至60捻/米。10.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中比值R1/R3为0.05至0.45，优选为0.10至0.40，优选为0.13至0.40，更优选为0.13至0.36，还更优选为0.20至0.35。11.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中R1与R3的乘积大于或等于3000，优选地大于或等于15000，优选大于或等于30000，还更优选大于或等于44000。12.根据前述权利要求中任一项所述的增强元件(36)，其中比值...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·瓦莱，J·吉约曼，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR