MATERIAL COMPUESTO DE FIBRA DE CAUCHO Y ARTICULO DE CAUCHO QUE LO UTILIZA.

Un material compuesto de fibra de caucho que comprende un género no tejido y un caucho que reviste el género no tejido,

estando fabricada al menos una parte del género no tejido de una fibra orgánica que tiene un diámetro de una única fibra de 10 a 35 µm, una longitud de fibra de 30 a 100 mm, y un módulo de elasticidad a la tracción de 50 GPa o mayor, en el que el género no tejido tiene una relación D1/D2 de 2 o más, en el que D1 es un grosor del género no tejido cuando se mide bajo una presión de 981 Pa, y D2 es un grosor del género no tejido cuando se mide bajo una presión de 19.613 Pa

Material compuesto de fibra de caucho y artículo de caucho que lo utiliza.

La presente invención versa acerca de un material compuesto de fibra de caucho y un artículo de caucho que comprende el material compuesto de fibra de caucho, y más en particular acerca de un material compuesto de fibra de caucho que es capaz, cuando se utiliza como un material de refuerzo para artículos de caucho como neumáticos y cintas, de mejora de la durabilidad y reducir el peso de los mismos, y acerca de un artículo de caucho, especialmente un neumático, fabricado al utilizar el material compuesto de fibra de caucho.

Hasta la fecha, como materiales de refuerzo para su uso en materiales compuestos de caucho para neumáticos, hay cordones de fibra orgánica y cordones de acero conocidos. En años recientes, se han propuesto materiales compuestos de caucho que comprenden género no tejido. Por ejemplo, la solicitud expuesta al público de patente japonesa nº 10-53010 propone disponer un material compuesto de caucho que comprende género no tejido entre una capa de la carcasa y una porción de la pared lateral de un neumático para aumentar la rigidez de la porción de la pared lateral y mejorar una estabilidad operativa del neumático sin sacrificar sus propiedades inherentes como una rodadura cómoda y su durabilidad y sin necesitar un procedimiento complicado de fabricación.

Se ha prestado atención al género no tejido debido a su buena capacidad de refuerzo, y se ha estudiado recientemente la aplicación del género no tejido a artículos de caucho distintos de los neumáticos que se requiere que sean rígidos y duraderos. También se prevé que se pueda ampliar la libertad de diseño y se pueda conseguir una durabilidad elevada al utilizar el material de refuerzo de género no tejido en los materiales compuestos convencionales de caucho que no contienen un material de refuerzo.

Para exhibir excelentes propiedades como rigidez y alargamiento utilizando géneros no tejidos como los materiales de refuerzo para los materiales compuestos de caucho, se requiere una impregnación suficiente de caucho en el interior de los géneros no tejidos.

Para mejorar notablemente la durabilidad al mejorar la rigidez de los artículos reforzados de caucho, también se conoce que hay que aumentar el peso base de géneros no tejidos. Sin embargo, cuando el peso base excede un cierto nivel, se reduce la impregnación de caucho en el interior del género no tejido, lo que tiene como resultado que no se proporcionen materiales compuestos que exhiben una rigidez suficiente.

Convencionalmente, se han estudiado y desarrollado diversos neumáticos autoportantes y neumáticos de seguridad que son capaces de circular continuamente en condiciones desinfladas durante una distancia considerable hasta alcanzar instalaciones para su reparación incluso cuando los neumáticos están pinchados. Por ejemplo, se conocen neumáticos autoportantes que tienen una cámara de aire mejorada, como una cámara reforzada, una cámara de aire de múltiples canales, una cámara de aire llena y una cámara doblada, un neumático revestido con sellador, un neumático lleno de sellador, un neumático de tipo de núcleo integrado, etc. Recientemente, la solicitud expuesta al público de patente japonesa nº 7-276931 da a conocer un neumático de seguridad de doble estructura que comprende un neumático externo y un neumático interno ligeramente menor que el neumático externo que está dispuesto dentro del neumático externo.

Sin embargo, estos neumáticos convencionales son difíciles de fabricar debido a que se requieren un procedimiento específico de fabricación y miembros auxiliares fabricados de materiales específicos. Además, los neumáticos son difíciles de encajar en una llanta de rueda y de manipular. Por ejemplo, el neumático autoportante de cámara de aire mejorada que tiene una cámara de aire de múltiples cámaras no es práctico debido a la dificultad de fabricar la cámara de aire. El neumático revestido con sellador o un neumático lleno de sellador tienen dificultad para desarrollar procedimientos de llenado del sellador y de materiales de sellador. El neumático de tipo de núcleo integrado es difícil de encajar en una llanta. Los neumáticos de seguridad de tipo de espuma como neumáticos llenos de esponja y neumáticos llenos de elastómero son difíciles de fabricar, y es difícil de controlar y estabilizar la forma de los mismos. El neumático de seguridad dado a conocer en la solicitud expuesta al público de patente japonesa nº 7-276931 es pesado debido a su estructura doble, lo que tiene como resultado un consumo empeorado de combustible.

También se llama la atención a la revelación del documento US-B-6 209 604, que da a conocer un neumático que comprende un material compuesto de un género no tejido y un revestimiento de caucho.

Un objetivo de la presente invención es solucionar los anteriores problemas y proporcionar un material de refuerzo que exhibe una rigidez elevada mientras que se garantiza una impregnación suficiente de caucho en el interior del género no tejido, más específicamente, para proporcionar un material compuesto de fibra de caucho capaz, cuando se utiliza como un material de refuerzo para artículos de caucho como neumáticos y cintas, de mejorar la durabilidad al mejorar la rigidez de los mismos y de reducir el peso de los mismos, y un artículo de caucho que utiliza el material compuesto de fibra de caucho.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un neumático de seguridad al que se aplica el material compuesto de fibra de caucho, que tiene las ventajas de que (1) la fabricación del mismo es sencilla debido a su estructura sencilla, (2) el encaje a la llanta es sencillo y se pueden utilizar materiales económicos, (3) no se altera el bajo consumo de combustible, y (4) la durabilidad bajo condiciones normales de circulación y la durabilidad autoportante son excelentes.

De cara a solucionar los anteriores problemas, el inventor ha llevado a cabo un estudio extenso de la relación entre el diámetro de una única fibra y la rigidez de los filamentos que constituyen género no tejido, la impregnación de caucho en el género no tejido y la rigidez. Como resultado del mismo, el inventor ha descubierto que cuando se aumentan el diámetro de una única fibra y el módulo elástico de los filamentos que constituyen el género no tejido, el peso base aumenta considerablemente y no se reduce la impregnación de caucho en el interior del género no tejido, capaz de producir, de ese modo, un material compuesto de fibra de caucho que exhibe una rigidez elevada.

Como resultado del estudio acerca de neumáticos autoportantes convencionales de tipo de cámara de aire integrada, el inventor ha descubierto, además, que el diámetro externo de la cámara de aire aumenta mediante deformación progresiva debido a la fuerza centrífuga que se genera durante una circulación normal, y que la cámara de aire entra en contacto de ese modo con un revestimiento interno del neumático para causar daños a la cámara de aire, no logrando, de ese modo, asegurar un rendimiento elevado de circulación autoportante. Además, se ha descubierto que aunque se aumente la presión interna de la cámara de aire que la del neumático para eliminar la deflexión durante una circulación autoportante, no se puede garantizar un espacio suficiente entre la cámara de aire y el neumático, y por lo tanto sigue siendo fácil dañar la cámara de aire. Como un resultado de los anteriores estudios, el inventor ha descubierto que es eficaz para garantizar un espacio suficiente entre la cámara de aire y el neumático disponer una capa específica de refuerzo fabricada de género no tejido y de caucho al menos en una porción superior de la cámara de aire. La presente invención se ha logrado en base a estos descubrimientos.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un material compuesto de fibra de caucho que comprende un género no tejido y un caucho que reviste el género no tejido, estando fabricada al menos una parte del género no tejido de una fibra orgánica que tiene un diámetro de una única fibra de 10 a 35 µm, una longitud de la fibra de 30 a 100 mm, y un módulo de elasticidad a la tracción de 50 GPa o mayor, en el que el género no tejido tiene una relación de D1/D2 de 2 o más (en la que D1 y D2 son como se define a continuación).

La presente invención también proporciona un artículo de caucho, en especial un neumático, que está reforzado por medio del material compuesto de fibra de caucho. El material compuesto de fibra de caucho de la presente invención refuerza artículos...

1. Un material compuesto de fibra de caucho que comprende un género no tejido y un caucho que reviste el género no tejido, estando fabricada al menos una parte del género no tejido de una fibra orgánica que tiene un diámetro de una única fibra de 10 a 35 µm, una longitud de fibra de 30 a 100 mm, y un módulo de elasticidad a la tracción de 50 GPa o mayor, en el que el género no tejido tiene una relación D1/D2 de 2 o más, en el que D1 es un grosor del género no tejido cuando se mide bajo una presión de 981 Pa, y D2 es un grosor del género no tejido cuando se mide bajo una presión de 19.613 Pa.

2. Un material compuesto de fibra de caucho como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el género no tejido tiene un peso base de 30 a 120 g/m².

3. Un material compuesto de fibra de caucho como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que la fibra orgánica es al menos una fibra seleccionada del grupo constituido por fibras de para-aramida, fibras de poliolefina cetona, fibras de polibenzazol y fibras de poliimida.

4. Un material compuesto de fibra de caucho como se reivindica en la reivindicación 3, en el que la fibra orgánica es al menos una fibra de para-aramida seleccionada del grupo constituido por copoli-p-fenileno-3,4'-oxidifenileno tereftalamida y poli-p-fenileno tereftalamida.

5. Un artículo de caucho reforzado con el material compuesto de fibra de caucho como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Un neumático reforzado con el material compuesto de fibra de caucho como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

7. Un neumático de seguridad que comprende un conjunto de neumático que tiene:

en el que se forma un espacio (S) entre una superficie externa de la cámara (5) de aire y una superficie interna de una porción de corona del neumático sin cámara de aire en condiciones de inflado;

en el que la capa (7) de refuerzo está dispuesta de forma que se extienda radialmente hacia fuera para entrar en contacto estrecho con una superficie interna de la banda (2) de rodadura del neumático sin cámara de aire cuando disminuye una presión interna del neumático, permitiendo de ese modo una circulación autoportante;

en el que la capa (7) de refuerzo está fabricada de un material compuesto de fibra de caucho que comprende un género no tejido y un caucho, estando fabricada al menos una parte del género no tejido de una fibra orgánica que tiene un diámetro de una única fibra de 10 a 35 µm y un módulo de elasticidad a la tensión de 50 GPa o mayor; y

en el que el género no tejido tiene una relación D1/D2 de 2 o más;

en el que D1 es un grosor del género no tejido cuando se mide bajo una presión de 981 Pa, y D2 es un grosor del género no tejido cuando se mide bajo una presión de 19.613 Pa.

8. Un neumático de seguridad como se reivindica en la reivindicación 7, en el que la fibra orgánica tiene una longitud de fibra de 30 a 100 mm.

9. Un neumático de seguridad como se reivindica en la reivindicación 7 u 8, en el que la fibra orgánica es fibra de para-aramida.

10. Un neumático de seguridad como se reivindica en la reivindicación 9, en el que se contiene la fibra de para-aramida en una cantidad del 50% en peso o más en base al peso total de la fibra orgánica que constituye el género no tejido.

11. Un neumático de seguridad como se reivindica en la reivindicación 9 o 10, en el que la fibra de para-aramida es copoli-p-fenileno-3,4'-oxidifenileno tereftalamida o poli-p-fenileno tereftalamida.

12. Un neumático de seguridad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que el género no tejido tiene un peso base de 30 a 120 g/m².

13. Un neumático de seguridad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que el género no tejido tiene un grosor de 0,2 a 1,4 mm cuando se mide bajo una presión de 1.961 Pa.

14. Un neumático de seguridad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, en el que la capa de refuerzo está fabricada de un material laminar que tiene 3 a 6 capas del material compuesto de fibra de caucho.

15. Un neumático de seguridad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, en el que se mantiene una presión interna de la cámara de aire entre 20 y 100 kPa por encima de la del neumático.