充气轮胎的制作方法

xiaoxiao2020-7-7  14

专利名称:充气轮胎的制作方法
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎,其有效地降低了滚动阻力和扁平点(flat spot),同时保持了轮胎噪音,特别是路面噪音在低水平。
背景技术
汽车中,特别是客车,在有关改善减少振动、燃料消耗和污染方面有强烈的需要,由此相比较那些常规轮胎而言,强烈要求更好地降低噪音如轮胎的公路噪音、滚动阻力和扁平点。
作为降低路面噪音的最基础的常规方法,能提到的有(1)一种软化轮胎胎面部分中的橡胶的方法,(2)一种将轮胎胎体转变、增强带束层张力的方法,和(3)一种通过将帘布轮胎的增强层沿圆周方向拉长,从而使交叉的带束层的整个宽度范围或两端和其层相互交叉的帘布轮胎固定在一起的方法,例如,涂有橡胶的尼龙绳增强了带束层的圆周刚性,帘线的涂胶条沿轮胎纬向呈螺线形缠绕,用于去除增强层的接合部分,这在JP-A-6-24208中公开了。
然而,这些方法优点和缺点并举,以致于它们在实际上应用时根据使用目的来选择使用或结合使用这些方法。特别的,方法(3)是普遍所知的改善高速耐用性而不是减少路面噪音的方法,并且具有在高性能和高质量轮胎中特别流行的增强结构。
也就是说,方法(1)可以通过软化胎面胶降低路面噪音,但是极大地降低了胎面的耐磨性,同样也使得驾驶稳定性显著恶化,以致它缺乏实用性,方法(2)可以增强轮胎的带束层张力,但是轮胎的基本性能如轮胎的侧向刚度和转弯性能都降低了,以至于只有一部分而不是整个胎面部分和路面接触,方法(3)除了高速耐用性改善之外,路面噪音也稍微降低了,但是其效果仍不能令人满意。
另一方面,子午线轮胎有JP-A-9-66705公开的“带束层增强层是排列在胎面部分的整体和/或两端部分上的带束层的外圆周侧,带束层增强层是通过呈螺线形不断缠绕在包含许多纤维帘线的窄宽度涂胶条(narrow-width rubberized strip)上形成的,以便使帘线基本上沿轮胎圆周平行方向排列,带束层增强层的帘线是有机纤维帘线,进一步的,这些纤维帘线在50±5℃、1.4g/d的负荷下延伸率不超过2.7%和在170±5℃、0.7g/d的负荷下延伸率为1.5-6.0%”,“带束层增强层是呈螺线形缠绕在整个胎面部分和/或靠近胎面部分的两边端部的位置,进一步地增强用于增强层的帘线模数,排列阻隔层样的、具有沿轮胎圆周方向的高拉伸的增强层,凭此胎面部分沿圆周方向的抗拉刚度变大,增强了所谓的带束层的箍作用,以致于轮胎运动在大、小、不规则的路面上的振动几乎不影响胎面表面,由此通过轮胎侧部-轮毂部分-方向盘到车身内部传递的振动得以降低或路面噪音得以降低”,以及“不规则路面上的振动可以这样降低,通过使带束层增强层中的有机纤维帘线在1.4g/d的负荷下、在常见的轮胎试验中应用于带束层增强层的温度或50±5℃下,延伸率变得不超过2.7%”,进一步的,“硫化轮胎的成型能力变好了,这是因为通过使带束层增强层中的纤维帘线在0.7g/d的负荷下、应用于硫化构成轮胎的帘线的温度或170±5℃下延伸率变为1.5-6.0%,带束层增强层性质变得均匀,和地面的接触特性也变得均匀,以致于轮胎的路面噪音特性、驾驶稳定性和耐不均匀磨损性得到改善”。
因此,这种轮胎相比较常规的轮胎而言,可能做到平衡地降低路面噪音和滚动阻力。
然而,对于轮胎性能标准的要求每年都越来越严格,为了适应这种标准,需要更好地改善路面噪音和滚动阻力。
除了上述要求之外,最近很看重降低扁平点,即,当在路上行驶过程中轮胎变热,停下来后在有载荷的情况下轮胎冷却产生了形变。
在这种情形下,为了降低滚动阻力,在带束层增强层中使用低弹性、低损耗帘线如尼龙帘线时,必然会存在增加路面噪音和扁平点的问题。
基于上述知识可以有效地降低用于带束层增强层的帘线的用量,从而降低滚动阻力和扁平点。本发明的目的在于提供一种充气轮胎,其滚动阻力和扁平点能被有效地降低,特别是通过确定增强帘线的帘线直径而将作涂胶层的带束层增强层中的弹性模数保持在与这些公开的描述大致相等的水平,从而将路面噪音保持在与那些上述公开的子午线轮胎大致相等的水平。本发明另一个目的在于提供一种充气轮胎,其带束层增强层本身的耐用性大大地改善了。

发明内容
一种充气轮胎,特别是根据本发明的充气的子午线轮胎,包含由两个或更多帘布层组成的带束层,其中帘线相互交叉,附加在环状延伸轮胎胎壳的冠部外圆周侧面上,由一个或多个沿轮胎圆周方向充分延伸的增强帘线的涂胶层组成的带束层增强层,排列在带束层的外圆周侧,以便于覆盖约整个带束层宽度和各个侧边区域中的至少一个,其中增强帘线是总支数不大于240dtex的聚乙烯-2,6-萘酯纤维线。
在这些轮胎中,滚动阻力和扁平点都可以通过减小增强帘线的体积且保持带束层增强层拉伸模数来有效地降低,即,为了实现和那些子午线轮胎相当的低路面噪音,沿圆周方向的张力和在JP-A-9-66705中描述的子午线轮胎水平相当。
也就是说,本发明基于这些知识,当使用聚乙烯-2,6-萘酯纤维的增强帘线时,据研究使增强帘线直径变小而保持低的路面噪音和那些上述公开的子午线轮胎相等,从而通过使捻度系数变大可以容易地实现带束层增强层沿圆周方向的拉紧。
根据本发明的另一种轮胎,增强帘线特别是由均为1000-1200dtex的两股纱在捻度系数为0.35-0.45下缠绕形成的聚乙烯-2,6-萘酯纤维帘线构成的。
通过使捻度系数变大可以实现低的路面噪音,带束层增强层中的聚乙烯-2,6-萘酯纤维的帘线支数等于上述公开的描述,结果是,轮胎中帘线体积大大减少,从而有效地降低了滚动阻力和扁平点。
当捻度系数小于0.35时,涂层橡胶的胶粘性质减弱变得明显,而当它超过0.45时,抗拉模数更低,难以实现所要达到的低路面噪音。
在这些轮胎和前面轮胎中,通过使聚乙烯-2,6-萘酯纤维帘线的总支数变得不超过2400dtex,充分降低了帘线体积,借此滚动阻力和扁平点的降低可以有效地实现。另一方面,当纱单位的支数小于1000dtex时,难以控制抗拉模数的水平等于JP-A-9-66705中描述的那些帘线。
这些轮胎中,优选用于增强帘线的涂层橡胶在25℃下100%模数为2.0-4.0MPa,优选2.5-3.5MPa,在25℃下的回弹性不小于60%。
因为聚乙烯-2,6-萘酯纤维帘线模数相对较高,如果用于帘线涂层橡胶的模数变低,涂层橡胶的变形量变得比帘线的变形量大,由此存在由其生热引起的涂层橡胶过早热老化的担忧,以及存在直接由这种变形量差异引起的帘线分离的担忧。因此在本发明中,涂层橡胶的模数变得相对较高,有利地减轻了在橡胶和帘线之间的变形量差异,以及涂层橡胶的回弹性变成不小于60%,有利地抑制了涂层橡胶的自生产热的产生,凭此有效地防止了涂层橡胶的热损坏和随即伴随的帘线分离,保证了带束层增强层本身耐用性的充分改善。
更优选的,涂有橡胶的增强帘线具有在室温下、在1.4×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.0-2.0%,优选1.3-1.7%,在50±5℃、在1.4×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-3.5%,优选2.0-3.0%,和在170±5℃、在0.7×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-3.0%。
进一步,涂有橡胶增强帘线优选具有在室温下在2.8×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-2.5%,优选1.7-2.3%。
通过使室温下涂有橡胶增强帘线的延伸率变为1.0-2.0%,可以增强轮胎构造的可操作性,还可以防止增强帘线咬入到带束层之内等。
在车辆试验过程中还可以实现低的路面噪音,通过使在50±5℃下(这是在轮胎负荷试验过程中带束层增强层的通常加热温度)的延伸率落在1.5-3.5%范围内。
此外,将负荷1.4×9.8mN/d作为标准的理由是上述两个延伸率都是基于轮胎帘线的输入力为大约1.4×9.8mN/d。
而且,轮胎的尺寸稳定性可以进一步的增强,通过控制在170±5℃下的延伸率,这是轮胎硫化中带束层增强层的加热温度,在1.5-3.0%范围内。
至于这样的延伸率,负荷为0.7×9.8mN/d作为标准的理由是基于硫化中帘线的扩张力约为0.7×9.8mN/d的事实。
这种轮胎中,增强帘线每50毫米宽的支数是40-70线,更优选的是45-60线。当支数增加时,带束层增强层的弹性模数变高,由此有可能更好地降低路面噪音,但是会导致滚动阻力和扁平点方面的不合适。因此本发明中,支数限制在40-70线,凭此可以有效地降低滚动阻力和扁平点而保持路面噪音在低水平。
此外,当支数小于40线时,纬向刚性(模数)较低,使路面噪音恶化。
带束层增强层优选由宽度窄于带束层增强层排列宽度的辫状条组成,这是由以0.85-1.0毫米的规格在橡胶上包裹一个或多个增强帘线形成的。
当带束层增强层是由涂胶增强帘线的辫状条缠绕组织等形成时,如果涂层橡胶太薄,在硫化过程中增强帘线易于腐蚀,使带束层的胎坯变形增加,存在导致带束层从轮胎产品核心部分分离的担忧。为此目的,通过改变不同的涂层橡胶规格来研究分离和不分离的情况,可以证实在使用聚乙烯-2,6-萘酯纤维的增强帘线的情况下,当涂层橡胶的规格在0.85-1.0毫米范围内时,可以有利地抑制增强帘线咬入到带束层。
此外,1.0毫米规格作为上限的理由是当超过上述数值时,轮胎重量增加和滚动阻力变高。
优选地,带束层增强层由一结构体构成,该结构体是通过沿轮胎纬向呈螺线形缠绕在涂有橡胶的增强帘线的窄宽度辫状条上形成的。
根据这种结构,可以去除带束层增强层沿纬向延伸到胎面部分圆周的接合点部分,使带束层增强层充分均匀分布在整个圆周上,以及由增强帘线特性带来的功能性可以得到充分发挥。


图1是本发明轮胎的具体例子的主要部件的剖视图。
图2是可以看作和图1说明相同的本发明的另一个具体例子。
本发明的最佳实施方式图1中,带束层3包括作为帘布层的两个带束层1、2,其中帘线在层间相互交叉并相对于轮胎的赤道面的相反方向延伸,是排列在子午线胎体未显示的冠区域的外圆周侧并且整体来看呈以超环面扩展。在带束层3的外圆周侧连续地排列一带束层增强层或所谓的包含基本上沿轮胎圆周方向的延伸的增强帘线4的帘布衬层5(cap ply),且涂有橡胶,和一对带束层增强层或所谓的沿相同的方延伸向的增强帘线4的层上层(layer plies)6。在这些帘布衬层5和层上层6中的增强帘线4是由一帘线构成的,该帘线是通过在捻度系数为0.35-0.45条件下缠绕两股支数均为1000-1200dtex的聚乙烯-2,6-萘酯纤维纱形成的。因此,增强帘线4总支数不超过2400dtex。
也就是说,帘线4是通过沿相反方向缆式捻两股合股捻的未加工纤维形成的,其扭曲系数T由以下方程定义,是0.35-0.45T=N×(0.139×D/ρ)1/2×10-3(其中N帘线的绕数(每次/10厘米),D帘线的总分特数,ρ帘线的比重)。
此外,这种纤维纱的生产没有特别限制,除非使用用于常见轮胎帘布的纤维的生产方法。
由此构成的增强帘线4优选在橡胶涂覆下具有在室温下、在1.4×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.0-2.0%,在50±5℃、在1.4×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-3.5%,和在170±5℃、在0.7×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-3.0%,作为模数测量,更优选具有在室温下、在2.8×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-2.5%。
同样的,更优选增强帘线4每50毫米宽的支数在40-70线范围。
用于增强帘线4的涂层橡胶特性更优选在25℃下的100%模数为2.0-4.0MPa,特别优选2.3-3.5MPa,在25℃的回弹性不小于60%,正如前面提到的那样。
帘布衬层5和层板片6,每个均包括涂有橡胶的增强帘线4,优选通过缠绕包含有一个或多个涂有0.85-1.0毫米厚橡胶的增强帘线4的带状条构成,并且具有的宽度窄于每一个帘布衬层5和层板片6的排列宽度。更优选的,每一个帘布衬层5和层板片6是由呈螺线形缠绕辫状条的结构体构成。
根据具有上述结构的充气轮胎,滚动阻力和扁平点可以有利地降低同时有效地抑制路面噪音的出现,正如前面提到的在帘布衬层5和层板片6的作用下。
图2显示与图1相似的本发明的另一个具体例子,其中层上层7、8每个均包括两个具有与上述层上层6相同结构的层,排列在带束层3两边区域的外圆形侧。
后一种情况可以产生和前一种情况基本上相同的功能和作用。
尽管本发明具体例子参考附图来解释,排列两个或更多个仅仅作为帘布衬层的层或添加帘布衬层到图中所示的结构中是有可能的。
本发明充气轮胎的充气不仅可以使用普通充气,而且可以是氧分压改变、惰性气体如氮气等或其混合物的充气。
实施例本发明参考以下实施例作详细描述。
然而,本发明不局限于这些实施例。
作为这些实施例的用于帘布衬层和层板片的增强帘线,尼龙绳是Toray DuPont公司制造的6,6-尼龙(商品名728型),聚酯帘线是聚乙烯-2,6-萘酯。在这些实施例里,帘线的dtex、支数、用于增强帘线的涂层橡胶特性、和路面噪音、滚动阻力、扁平点和高速的耐用性是作为带束层增强层的一个结构参数等来用于评价。
在所有的实施例的轮胎和比较例的轮胎中,轮胎尺寸是195/65R14,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)帘线用作轮胎胎体帘线,轮胎的制造是通过设定硫化条件为167℃×12分钟、和后固化膨胀条件为250kPa的内压持续23分钟来进行的。
所有生产的轮胎具有相同的无内胎结构,其中带束层3由两个钢丝帘线带束层层1、2组成(内环层宽度为1∶150毫米,外环层宽度为2∶140毫米),用于带束层层1、2的钢丝帘线具有1×5×0.23的结构,支数是34.0绳/5cm,和从轮胎前面看,内环层1的帘线向上到左边的角度是22度,和外环层2的帘线向上到右边的角度是22度,和这样带束层3是交叉的。
对于这些轮胎,路面噪音、滚动阻力和扁平点通过以下测试方法来评价。
路面噪音测试轮胎装配到6J-14轮毂上和在200kPa气压下充气,用于排量2000cc的轿车型客车四个车轮上,在相当于两人的负荷下以60km/h速度运行用于评价路面噪音的测试过程,在这过程中超过100-500赫兹频率的总声压(分贝)是通过附着于驾驶席后面支撑中心位置的收集扩音器来测量的。路面噪音用测量值来评价。
滚动阻力测试减速速度是通过当轮胎在具有光滑钢表面的、1707.6mm的外径和宽度大于测试轮胎的最大宽度、能够控制转速在400×9.8N负荷下的恒定水平为0-180km/h的速度的转筒上运行时的惯性方法来测量,滚动阻力是用测量值来评价。
扁平点的测试轮胎安装到车辆上之后,实际运行一定时间使得足够升温,在负荷下停下来直到轮胎完全冷却,扁平点特性是通过测定轮胎的变形来评价,就像圆的改变。也就是说,分别测定在负荷前和负荷后的圆,测量值之间的差异作为扁平点量。
高速耐用性轮胎装配到6J-14轮毂上和在200kPa气压下充气,在520kg的负荷下以150km/h的速度运行30分钟,然后速度增加量为每6千米/每小时,除非导致缺陷,在导致缺陷时停止测试以确定限速。
此外,作为构成带束层增强层的增强帘线的特性,根据日本工业标准L1017的定义,在一个大气压温度的测量条件通过自动绘图仪(Shimazu公司制造)绘制涂胶增强帘线的载荷伸长曲线,来测量在50±5℃、在1.4×9.8mN/d的负荷下的延伸率和在170±5℃、在0.7×9.8mN/d的负荷下的延伸率,测量值是作为弹性模数的标准。
在25℃下的涂层橡胶100%模数同样由使用JIS No.3测试样品来测定,并测量在100%延伸率时的应力,涂层橡胶的回弹性通过使用类型1的测试样品来测量,和根据JIS K6255的定义通过tripso型回弹性测试装置来测定回弹高度。
这些评价结果示于表1和2中。此外,表1中路面噪音、滚动阻力、扁平点和高速耐用性的所有数值通过设定比较轮胎1的值为100的指数来表示,表2中所有这些数值通过设定比较轮胎3的值为100的指数来表示。指数值越大,性能越好(低的路面噪音、低的滚动阻力、低的扁平点和高的耐用性)。
表1


表2


从表1和2可以看出,总得看来实施例轮胎1-6的路面噪音和滚动阻力较小,扁平点特性得到改善。
在实施例轮胎3和4中高速的耐用性也大大增强了,其中涂层橡胶的100%模数分别是2.5和3.0MPa,回弹性分别是60和65%。
工业实用性从上述实施例可以看出,根据本发明,当构成带束层增强层的增强帘线是支数不超过2400dtex的聚乙烯-2,6-萘酯纤维帘线时,相比较使用PEN3340dtex的帘线或2800dtex尼龙帘线的情况而言,路面噪音、滚动阻力和扁平点可以大大降低,这与带束层增强层的结构无关。
轮胎高速耐用性也可以通过确定特性的用于增强帘线的涂层橡胶来大大改善。
权利要求
1.一种充气轮胎,包含由两个或更多个帘布层组成的带束层,其层的帘线是相互交叉的,叠加在以超环面延伸的轮胎胎体冠部的外圆周侧,带束层增强层由一个或多个基本上沿轮胎圆周方向延伸的增强帘线的涂胶层组成,并排列在带束层的外圆周侧以便覆盖约整个带束层宽度和带束层的各个侧边区域中的至少一个,其中增强帘线是总支数不超过240dtex的聚乙烯-2,6-萘酯纤维线。
2.一种充气轮胎,包含由两个或更多个帘布层组成的带束层,其层的帘线是相互交叉的,叠加在以超环面延伸的轮胎胎体冠部的外圆周侧,带束层增强层由一个或多个基本上沿轮胎圆周方向延伸的增强帘线的涂胶层组成,并排列在带束层的外圆周侧以便覆盖约整个带束层宽度和带束层的各个侧边区域中的至少一个,其中增强帘线是由聚乙烯-2,6-萘酯纤维帘线构成,该聚乙烯-2,6-萘酯纤维帘线是通过以捻度系数0.35-0.45加捻两股支数均为1000-1200dtex的纱形成的。
3.一种根据权利要求1或2所述的充气轮胎,其中用于增强帘线的涂层橡胶在25℃下的100%模数为2.0-4.0MPa,在25℃下回弹性不小于60%。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的充气轮胎,其中涂胶的增强帘线在室温下、在1.4×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.0-2.0%,在50±5℃、在1.4×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-3.5%,和在170±5℃、在0.7×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-3.0%。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的充气轮胎,其中涂胶的增强帘线优选在室温下、在2.8×9.8mN/d的负荷下延伸率为1.5-2.5%。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的充气轮胎,其中增强帘线的支数为每50mm宽度是40-70线。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的充气轮胎,其中带束层增强层由宽度窄于带束层增强层排列宽度的辫状条构成,该辫状条是通过用橡胶按照0.85-1.0mm的规格涂覆一个或多个增强帘线形成的。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的充气轮胎,其中带束层增强层由结构体构成,该结构体是由沿轮胎横向呈螺线形缠绕在涂有橡胶的增强帘线的窄宽度辫状条上形成。
全文摘要
本发明提供了一种有效降低滚动阻力和扁平点并且充分维持路面噪音在低水平的充气轮胎,其包含由两个或更多个帘布层1、2组成的带束层3,其层的帘线是相互交叉的,叠加在环状延伸的轮胎胎体冠部的外圆周侧;带束层增强层5、6由基本上沿轮胎圆周方向延伸的增强帘线4组成,并排列在带束层3的外圆周侧以便覆盖整个带束层宽度W和带束层3的各个侧边区域,其中增强帘线4是总支数不超过240dtex的聚乙烯-2,6-萘酯纤维线。
文档编号B60C9/00GK1646334SQ0380800
公开日2005年7月27日 申请日期2003年4月14日 优先权日2002年4月18日
发明者吉见拓也, 泷村护 申请人:株式会社普利司通

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