专利名称：具有彩色图案的轮胎及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造装饰图案的方法，该图案具有比黑色更明显的颜色，使其与基本是黑色的橡胶材料形成对照。
背景技术：
许多制造业中制造的产品或制品需要具有铭牌、标识和多种图案，其作用是用在例如在展示中的展品中，以引起潜在使用者或购买者的注意。
对于例如颜色是黑色的轮胎或牵引履带的橡胶制品，这个要求尤其难以满足。
解决这个问题的一种方法是在这种产品的表面上放置一个与黑色形成对比的颜色的薄膜，专利US5904794给出了这样的建议，具有彩色图案的转印物制备在轮胎模制和硫化前放在该轮胎坯件处的外表面上。尽管这个方法能够在黑色表面获得形成对照样色的图案，不论观看轮胎的位置或光照的方向如何变化，该图案总是相同的颜色。具有这样的转印物的黑色橡胶制造的轮胎具有的吸引力不够充分。
在这种轮胎中，该彩色薄膜直接地或通过中间粘贴层与该轮胎连接，保证该薄膜粘在该轮胎上。除了将该技术付诸实践有许多困难，在该转印物和轮胎之间的不当粘贴会带来许多问题，并且会损失该转印物。
在另一个专利EP1152904中，一个有多种颜色的图案用激光制作在该橡胶产品上，该激光作用于该黑色硫化橡胶混合物，该混合物中包含至少一种与黑色形成对照的颜色的填料。
像上述方法那样，不管沿着该橡胶产品的那个方向看，该后一个方法只允许该图案的构成具有相同的颜色；此外，该染色的填料必需结合到该材料中，一旦该轮胎完成模制和硫化，用激光使其显露。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种黑色橡胶材料制造的轮胎，在该轮胎的外表面上具有至少一个图案，这个材料是二烯人造橡胶或橡胶，即至少部分由二烯单体获得的人造橡胶，该图案可以被看到至少一种与该橡胶材料的黑色不同的颜色，该图案(3、30)在其外表面具有至少一个衍射光栅，该光栅由多个以间隔为P、高度为H的凸棱或沟槽平行排列而构成。
较好是该间隔P小于或等于1.5微米，该高度H最大等于1微米，因为超过上述界限衍射效果会消失。更好是H在0.1和0.3微米之间，P在0.5和0.7微米之间，优选地H在0.17和0.23微米之间，P等于0.6微米。这些参数可以根据构成该图案的材料的光学指数而改变。
优选地，具有该图案的该轮胎的部分不含蜡、防臭氧剂和抗氧化剂，该蜡和防臭氧剂会迁移并在该轮胎的外表面形成一个保护层，该保护层会降低衍射光栅产生的光学效果。
本发明的目的还在于提供一种方法，通过该方法，在黑色硫化橡胶制造的产品的表面(特别是，但不限于，轮胎、牵引履带或胎冠)提供至少一个图案，它可以看到是彩色的，它或多或少地是亮的，并根据观看该图案所选择的位置或光源相对该产品表面的位置而改变，使得该图案和该产品更醒目。
不改变构成该轮胎的橡胶混合物的配方，很难解决上述问题。考虑到特定的成分，例如以炭黑或硅石形式的该混合物的加强填料，其平均尺寸为或大于10微米的量级。此外，常规的轮胎混合物只反射小量的入射光(小于10％)。
根据本发明，在黑色硫化橡胶制造的产品外表面获得一个颜色可变的图案的方法，例如随所看产品的排列方向变化，该方法大致包括下述步骤-在一个支撑物上制备一个基本图样，该图样是复制到该橡胶产品外表面上的图案的形状，该基本图样的表面由至少一组间隔为P和高度为H的微观结构(微米条纹)构成，该高度H小于1微米，该微观结构用以形成衍射光栅；-将提供有该基本图样的支撑物放置在将要被模制该橡胶产品的模具的表面；-用该未硫化和未模制的橡胶产品制造坯件；-通过该模具表面挤压该橡胶材料模制该橡胶产品，并硫化。
鉴于上述该橡胶材料及其特殊的光学特性，该方法能够令人惊异地在黑色橡胶产品的表面获得图案，该图案能够显示至少一个不同于黑色的颜色，并具有所需图案的轮廓，该图案的表面由一组非常细的构成衍射光栅的条纹构成，它具有二维效果，甚至具有全息摄影方式的三维效果。
已经发现，提供有这样一组微观结构的黑色橡胶混合物表面具有可以看到不同颜色的优点，该颜色取决于所选择的照明方向和观看该图案的角度，光源也可以改变该颜色。
实际上，当观看者相对该产品移动时，由该产品特别是该组条纹反射并被眼睛摄取的光线的波长随之改变，由此可以不改变该材料特性且该产品表面不使用“外来”体(特别是金属)，而制成与橡胶材料黑色呈鲜明对比的可变颜色的标识。
橡胶或橡胶类型的材料可以理解为指的是“二烯”人造橡胶或橡胶，即至少部分(即均聚物或共聚物)由二烯单体(具有两个炭-炭双键的单体，共轭或非共轭)以已知方法获得的人造橡胶。
根据所讨论的橡胶材料，该组微观结构(即间隔P和高度H)的参数可以根据该材料的光学指数确定。
模制在该橡胶产品上的该衍射光栅的形状可以从下列形状中选择方形、矩形、正弦曲线形或三角形。优选该高度H最大等于1微米，间隔P最大等于1微米。在一个优选实施例中，该高度H在0.1和0.3微米之间，该衍射光栅的形状是方形、矩形或正弦曲线形。方形或矩形通过微电子雕刻获得，正弦曲线形通过全息雕刻获得。由于后者的方法更常用和更便宜，优先选择正弦曲线形。
本发明的其他特征和优点将通过下面结合
，一个在轮胎上的标识作为一个非限定的实施例。在附图中-图1显示了一个图案模制于其上的轮胎侧壁的表面，可以看到其颜色与该轮胎的黑色对比鲜明；-图2显示了图1所示轮胎表面的截面视图；-图3和4以两个不同的入射角显示了具有多个部分的图案的轮胎侧壁，每个部分具有其自己的微观结构组。
具体实施例方式
图1显示了黑色轮胎侧壁1的局部视图，其表面2上具有一个在该轮胎模制时用本发明的方法形成的单独一组微观结构的图案3。
该图案可以看到有与该表面2黑色鲜明对照的颜色，根据所选择的排列方向，如果所接受的光线不被该微观结构反射，该图案可以看起来是黑色的。
图2显示了经过图1中图案3的线II-II的截面，可以看到多个的凸棱31被沟槽隔开，凸棱的截面为方形，高度为H，并以间隔P彼此平行地设置。在该凸棱31的横向表面32和33上的入射光线能够以适合的方式被衍射，即在一个给定的波长上集中所有反射的能量，即使该基本为黑色的橡胶材料反射的能量较微弱。
关于该橡胶侧壁材料的具体特性，构成于该图案表面的该组微观结构或衍射光栅具有多个凸棱，它们彼此基本平行，并具有大致等于0.2微米的高度H，设置间隔大致等于0.6微米。
一般橡胶的反射光线都很少，本发明所得到的结果很令人惊异，在一个很小的角度上能得到很强甚至是特别强的“闪烁”。
对于一种给定的橡胶材料，各颜色色调可以被预先确定。实际上，该深度参数H直接地影响看到的颜色，同时该微米条纹的间隔P和该光栅的形状影响所看到的图案的亮度。
具有可以看到的不同于黑色的颜色的图案3的轮胎1的制造工艺如下-在感光树脂上通过全息摄影晒制该图案，获得一组微观结构，得到一个“主要”图样；-通过在该主要图样电沉积镍制造复制物，即基本复制物；-这个基本复制物放置在轮胎模具中的底座上；-将未模制和未硫化的轮胎放置到该模具中，模制和硫化该轮胎。
根据本发明的一个优选实施例，其目的是有利于实施，在该第二步骤中得到的镍复制物，在放置到模具中之前，被粘在一个金属插件上，该插件优选为不锈钢的。粘贴使用硅树脂粘合剂，在该钢插件和复制物之间物理固定，这个类型的粘合剂比产生化学粘附的粘合剂强度高。然后将该钢插件放置在该硫化模具中。
根据本发明的另一个优选实施例，通过对一种能够承受轮胎的模制和硫化的压力以及温度条件的材料进行模制，而从基本复制物制出图样复制物；该材料例如塑性或热塑性材料，优选使用热塑塑料，它在高温下具有良好的热特性(例如多醚醚酮(PEEK))，其优点是可以精确复制该衍射光栅。它由镍复制物覆盖表面的模具注塑制造。这个方法非常经济，由于使用单一的镍图样可以进行多次热塑复制。
为了进一步增强视觉效果，优选地该图案分解成多个部分，每一部分具有其衍射光栅，其特征在于至少两个部分具有微米条纹，并且它们的定向不同。
例如，图3和4显示了沿着两个不同的入射角看到的轮胎侧壁的相同的部分20，该部分20在其表面上提供有一个图案30，在所示情况中该图案由四个部分310、311、312、313组成，它们结合在一起构成该图案，每一个部分具有其特别的光栅形状、高度H和间隔P的不同衍射光栅。
在这个情况中，所有的部分310、311、312、313具有相同的微米条纹(相同的结构、高度H和间隔P)，只是该微米条纹的定向不同。优选地，角度差至少是10°。由此，所获得的图案30在沿着第一入射角看时(例如图3)，在每一个部分310、311、312、313显示的颜色不同。但当沿着另一个入射角看相同的图案30时(例如图4)，每一个部分与沿着第一入射角看相同部分的颜色不同颜色。
可以注意到该图案的颜色还随该轮胎侧壁的曲率改变(例如当经过地面接触区域时，该侧壁的曲率增加，外边的观看者所看到的图案颜色是变化的)。
本发明不限于所述和所示的实施例，并且可以在其构思内以多种反方式变换，特别是当该材料不是黑色，而是例如灰色时，尽管看见的色彩对比稍微小一些，但所获得的彩色效果仍然存在。
权利要求
1.一种轮胎(1)，用黑色橡胶材料制造，在该轮胎的外表面上具有至少一个图案(3)，该材料是二烯人造橡胶或橡胶，即至少部分由二烯单体获得的人造橡胶，该图案(3)可以被看到至少一种与该橡胶材料的黑色不同的颜色，该图案(3)的外表面具有至少一个衍射光栅(31)，它由多个间隔为P、高度为H的平行排列的凸棱(33)或沟槽(32)构成。
2.根据权利要求1的轮胎，其特征在于该凸棱(33)的高度H小于或等于1微米，其间隔P小于或等于1.5微米。
3.根据权利要求1的轮胎，其特征在于该高度H在0.17和0.23微米之间。
4.根据权利要求1至3之一的轮胎，其特征在于同一个图案(30)由至少两部分构成，每一个该部分在其表面具有由多个条纹构成的不同的光栅(310、311、312、313)，各光栅的条纹的定向彼此不同。
5.根据权利要求4的轮胎，其特征在于该图案的一个部分与相同图案的另一部分的条纹的角度之间的差值至少是10°。
6.根据权利要求1至4之一的轮胎，其特征在于一个图案在其可见的表面具有至少一个衍射光栅，该衍射光栅的特性使得全息图、即三维图像能被看见。
7.根据权利要求1至6之一的轮胎，其特征在于该图案设置于其上的该轮胎材料不含蜡、防臭氧剂和抗氧化剂。
8.一种在黑色硫化橡胶材料制造的产品外表面获得可变颜色的图案的方法，该材料为二烯人造橡胶或橡胶，即至少部分由二烯单体获得的人造橡胶，该图案可以看到至少一种与该橡胶材料基本颜色不同的颜色，该方法包括下述步骤-在一个支撑物上制备一个基本图样，该图样具有一个外表面，并且在该外表面上有至少一个微观结构，该微观结构适合构成用于衍射该产品表面所接受的光线的光栅；-将提供有该基本图样的支撑物放置在模制该橡胶产品的模具上，该图样的外表面提供有一组微观结构，该外表面与将要被模制的产品接触；-用该未硫化和未模制的橡胶产品制造坯件；-将该坯件送入该模具中，并硫化该橡胶材料。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于该基本图样被复制到镍复制物上，且该复制物被粘接在金属支撑物上。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于该基本图样复制到一个支撑物上，该支撑物用能够承受模制和硫化的压力和温度的热塑塑料制成。
11.根据权利要求8至10之一的方法，其特征在于构成该图案至少一部分的该组微观结构包括多个高度为H、并以间隔P彼此平行地设置的凸棱(或沟槽)，该间隔P等于或小于1.5微米，该高度H等于或小于1微米。
全文摘要
一种轮胎(1)，用黑色橡胶材料制造，在该轮胎的外表面上具有至少一个图案(3)，这个材料是二烯人造橡胶或橡胶，即至少部分由二烯单体获得的人造橡胶，该图案(3)可以看到至少一种与该橡胶材料的黑色不同的颜色，该图案(3)在其外表面具有至少一个衍射光栅(31)，它由多个平行排列并循环间隔P的高度H的凸棱(33)或沟槽(32)构成。一种方法，在黑色硫化橡胶制造的产品外表面获得一个颜色可变的图案，该图案可以看到至少一种与该橡胶材料基本颜色不同的颜色。
文档编号B60C13/00GK1533924SQ20041002970
公开日2004年10月6日 申请日期2004年3月22日 优先权日2003年3月28日
发明者A·帕蒂勒, C·德尔贝, A 帕蒂勒 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司