专利名称：轮胎和轮胎制造方法
技术领域：
本发明涉及一种能够在减小轮胎滚动阻力的同时朝向路面充分地排放车辆中产生的静电的轮胎以及一种制造所述轮胎的方法。
背景技术：
为了减小轮胎的滚动阻力，肯定趋向于用具有低磁滞特性的硅石取代混合在胎面胶中的绝大部分碳黑。然而，混合有大量硅石的胎面胶的电阻值变得更高，因此会导致这样一个问题，即，车辆中所产生的静电难以通过轮胎朝向路面排放。
为了确保胎面胶的排放性能，已经提出了一种轮胎，其中胎面是由至少一个胎面层构成的，所述胎面层包括具有低导电性的胎面胶和布置在这种胎面胶的宽度方向中间部分中的电导带，并且所述胎面层构成从带束层到胎面的踏面的导电路径的至少一部分。第一种方案是一种轮胎，其中构成胎面层的胎面胶和电导带中的每个都是由整体结构的环形橡胶构件制成(参见JP-A-11-151907)，第二种方案是一种轮胎，其中构成胎面层的胎面胶和电导带中的每个都是由沿胎面的圆周方向缠绕多次的橡胶带制成(参见JP-A-2000-96402)。
然而，这些方案具有以下问题。关于第一种方案，胎面胶是通过将通过与轮胎产品的形状相对应的孔中挤压出的细长橡胶一次性缠绕在轮胎的整个圆周上而自然地形成，从而如此形成的胎面胶在圆周的一个位置处具有接头部分，这是降低轮胎均匀性的原因。另外，这样一种胎面胶的形成需要大尺寸的挤压机，而且一度设在挤压机中的孔不易于更换为另一个新孔，因此存在该方案不能被应用于在减少半成品胶料的同时混合制造各种尺寸的轮胎的有效系统上的缺陷。
第二种方案的问题如下所述。电导带的材料不同于其中朝着胎面固有的功能被自然优化的胎面胶的材料，因此优选使之变薄，直到能够确保沿轮胎宽度方向的厚度足以保证导电。然而，第二种方案的电导带具有这样一个问题，即，所述带具有缠绕并层压连续未硫化的导电橡胶带的结构，并且其厚度远厚于自然所需的厚度。
而且，胎面层的上表面和下表面中的至少一个是沿径向向内或向外与另一个轮胎构成层邻接的相邻面，从而电导带在整个圆周上都暴露于所述相邻面并且必须确保保持与相邻的轮胎构成层的导电部分的接触。然而，在第一种和第二种方案中，电导带仅作为窄宽度的线暴露于相邻面，并且在这种情况下，由于制造中的分散可产生没有暴露于相邻面的部分。另外，当具有上述结构的两个胎面层被层压时，电导带的暴露部分没有沿宽度方向彼此配合或者难于在这些层之中确保导电。如果期望控制制造中的分散以避免该缺陷，则需要高精确度的制造设备，因此会导致成本显著增高的问题。
发明内容
考虑到上述问题作出了本发明，并且本发明提供了一种轮胎，其中在所述轮胎中改进了轮胎均匀性，所述轮胎包括由胎面胶和布置在其宽度方向中间部分中的电导带构成的胎面层，并且可在多尺寸混合制造系统中进行制造，并可将电导带宽度方向的厚度控制为最小值，并且可以以低成本确保形成从带束层到踏面的传导路径，本发明还提供了一种用于制造所述轮胎的方法。
执行本发明以实现上述目的，并且本发明的概述、构造和功能如下所述。
<1>一种轮胎，所述轮胎包括至少一个胎面层，所述胎面层包括由低导电性橡胶制成的胎面胶和布置在所述胎面胶的宽度方向中间部分中的电导带，并且所述胎面层构成从带束层到胎面的踏面的导电路径的至少一部分，其中胎面胶是由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带制成，并且电导带是由高导电性的薄的环形橡胶片材制成。
依照项目<1>，胎面胶是由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带构成的，因此在胎面胶的整个宽度方向上没有接头部分并且可提高均匀性。另外，通过控制相同橡胶带的缠饶布置可形成具有各种截面形状的胎面胶，并且可在多尺寸混合制造系统中进行制造。另外，依照该轮胎，电导带是由高导电性的薄的环形橡胶片材构成的，从而使得所述片材的厚度处于足以用作电导带的最小水平，由此可将对于胎面胶所固有的功能的不利影响控制在最小水平。
<2>一种轮胎，所述轮胎包括至少一个胎面层，所述胎面层包括由低导电性橡胶制成的胎面胶和布置在所述胎面胶的宽度方向中间部分中的电导带，并且所述胎面层构成从胎面的带束层到踏面的导电路径的至少一部分，其中由电导带分隔的胎面胶的第一胎面胶部分被布置成使其与电导带相接触的侧面沿径向向外定向，并且电导带由高导电性的薄的环形橡胶片材制成并且沿径向连接于所述侧面的两端上，以便在如下的宽度方向区域上延伸，该区域的范围从第一胎面胶部分的顶面的一部分到由电导带分隔的第二胎面胶部分的底面的一部分。
依照项目<2>，由于电导带是由高导电性的薄的环形橡胶片材制成的，因此使所述片材的厚度处于足以用作电导带的最小水平，由此可将对胎面胶所固有的功能的不利影响控制在最小水平。另外，电导带在其范围从第一胎面胶部分的顶面到第二胎面胶部分的底面的宽度方向区域上延伸，从而即使电导带在宽度方向上的位置由于制造中的分散而稍微改变时，可确保与相邻的轮胎构成层的导电部分之间的电接触，因此可廉价地提供能够保持从带束层到踏面的导电路径的轮胎。
而且，使轮胎中的第一胎面胶部分的与电导带相接触的侧表面沿径向向外定向，从而通过缠绕未硫化导电薄橡胶片材易于形成未硫化导电橡胶带。
<3>依照项目<2>所述的轮胎，其中所述轮胎面胶是由沿圆周方向缠绕多次的低导电性的连续橡胶带制成的。
依照项目<3>，可低成本地确保导电，而且由于胎面胶是由沿圆周方向缠绕多次的低导电性的连续橡胶带制成的，因此可提供如前面所述的高均匀性水平，并且可在多尺寸混合制造系统中进行制造。
<4>依照项目<2>或<3>所述的轮胎，其中第一胎面胶部分的与电导带相接触的侧表面相对于轮胎的赤道面具有45°-75°的平均倾斜角。
当第一胎面胶部分的侧表面相对于赤道面的平均倾斜角小于45°时，难于缠绕未硫化导电薄橡胶片材，而当其超过75°时，电导带沿宽度方向的延伸范围变得较宽，这可能导致干扰胎面胶所固有的性能。
<5>依照项目<2>到<4>中任一项所述的轮胎，其中胎面层至少被布置为径向上的最内层。
要求径向最内胎面层中的电导带保持与沿径向向内与之邻接的垫胶下的胎面或带束层的电连续性，因此依照项目<5>，最内胎面层中的电导带延伸到其范围到第二胎面胶部分的底面的宽度方向的范围内并且可确保与所述部分的电连续性。
<6>依照项目<1>到<5>中任一项所述的轮胎，其中作为胎面层的至少两层被布置成沿径向在内侧和外侧彼此相邻，并且这些胎面层中的电导带在整个圆周上彼此接触。
当胎面由两个或多个胎面层构成时，稳妥地保持沿径向在内侧和外侧彼此相邻的胎面层中的电导带之间的电连续性是重要的。依照项目<6>，沿径向位于内侧的胎面层中的电导带延伸到其范围到第一胎面胶部分的顶面的宽度方向区域，并且沿径向位于外侧的胎面层中的电导带延伸到其范围到第二胎面胶部分的底表面的宽度方向区域内，从而通过允许基于这些胎面层中的电导带沿宽度方向的分散而导致的波动可确保这些电导带之间的电连续性。
<7>一种用于制造如项目<1>到<6>中任一项所述的轮胎的方法，包括一次性将薄高导电性未硫化橡胶片材缠绕在转动的、移位的轮胎未加工构件的外圆周上，以形成未硫化电导带。
已提出了用于形成由高导电性的薄的环形橡胶片材制成的未硫化电导带的一些方法。例如，存在这样一种方法，其中在成型步骤下，通过整体挤压出用于电导带部分和胎面胶的橡胶或者通过将导电橡胶粘合剂涂覆于挤出的细长胎面胶的侧面上而形成的胎面胶和电导带的整体结合的细长带被缠绕在轮胎未加工构件上，从而形成未硫化电导带。这种方法假定胎面胶的挤出部分具有与成品的形状相对应的截面形状，因此需要前述提到的大尺寸挤压机，并且不能解决诸如不能避免由于圆周方向上的接头部分导致的降低均匀性的问题，并且不能在多尺寸混合制造系统中进行制造。
另外，另一种方案是这样一种方法，其中将被布置在电导带的两个宽度方向侧部上的胎面胶的未硫化成型体形成在转动的轮胎未加工构件上，并且粘合剂被灌注在它们之间以形成未硫化电导带。这种方法耗费很长时间来干燥粘合剂，并且具有大大损害生产率的问题。
依照项目<7>，通过一次性将薄高导电性未硫化橡胶片材缠绕在转动、移位的轮胎未加工构件的外圆周上形成未硫化电导带，从而可解决上述方案的问题。另外，通过调节待缠绕的片材的厚度可使得电导带沿宽度方向上的厚度最优化。此外，调节待缠绕的片材的宽度，以形成超过胎面胶的侧表面并广泛地暴露在胎面层顶表面和底表面上的电导带，由此可确保这些层之间的电连续性。
<8>一种用于制造如项目<1>到<6>中任一项所述的轮胎的方法，所述方法包括沿圆周方向多次缠绕连续的低导电性未硫化橡胶带，以形成未硫化胎面胶。
依照项<8>，通过沿圆周方向多次缠绕连续的低导电性未硫化橡胶带而形成未硫化胎面胶，从而可通过沿圆周方向多次缠绕低导电性的连续的橡胶带而形成胎面胶，因此无需如前面所述的大尺寸挤压机，并且可避免由于圆周上的接头部分而导致的均匀性的降低，并且可在多尺寸混合制造系统中进行制造。
<9>依照项目<8>所述的方法，其中通过沿圆周方向多次缠绕连续的低导电性未硫化橡胶带将未硫化第一胎面胶部分形成在转动、移位的轮胎未加工构件的外圆周上，之后通过一次性将高导电性未硫化橡胶片材缠绕在包含未硫化第一胎面胶部分的侧面在内的宽度方向区域上形成未硫化电导带，之后通过沿圆周方向多次缠绕连续的低导电性未硫化橡胶带而将未硫化第二胎面胶部分形成在转动、移位的电导带和轮胎未加工构件的外圆周上。
依照项目<9>，在未硫化第一胎面胶部分形成在轮胎未加工构件的外圆周上之后，将高导电性未硫化橡胶片材被缠绕在沿径向向外定向的该胎面胶部分的侧表面的外圆周上，从而可容易地进行该片材的缠绕。另外，在形成第二胎面胶部分之前进行高导电性未硫化橡胶片材的缠绕，从而高导电性未硫化橡胶片材可被缠绕成在范围从第一胎面胶部分的顶面通过第一胎面胶部分的侧面到第二胎面胶部分的底面的宽度方向区域上延伸，因此可确保层之间的电连续性。
<10>依照项目<7>或<9>所述的方法，其中通过在压延机中滚压而形成高导电性未硫化橡胶片材。
依照项目<10>，通过在压延机中滚压而形成高导电性、未硫化橡胶片材，从而与通过给定孔挤压出片材的情况相比较可形成具有非常薄的厚度的细长片材，因此可使得电导带沿宽度方向的厚度最优化。
图1是子午线截面图，示出了本发明一个实施例中轮胎的胎面部分；图2是示出了图1中部分“d”的细节的截面图；图3是形成期间生胎的示意性截面图，说明了形成胎面层的方法；图4是示出了图3后的步骤的示意性截面图；图5是示出了制造未硫化胎面胶的方法的示意图；以及图6是示出了制造未硫化电导带的方法的示意图。
具体实施例方式
下面将参照图1-6描述本发明的一个实施例。图1是子午线截面图，示出了根据本发明一个实施例的轮胎的胎面部分，以及图2是示出了图1中部分“d”的细节的截面图。轮胎1包括带束层6、布置在带束层6外圆周上的垫胶下的胎面5以及沿宽度方向设置在其两侧上的侧壁部分7，其中基底胎面层3和设置在其外侧的胎面花纹层4沿其径向向外布置，作为构成胎面2的胎面层。基层胎面层3包括具有低导电性的第一胎面胶部分3a和第二胎面胶部分3c，以及具有高导电性并且被布置在胎面胶的沿轮胎的宽度方向的中间部分中的电导带3b，其中第一胎面胶部分3a和第二胎面胶部分3c中的每个都是由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带13制成的，而电导带3b是由高导电性的薄的环形橡胶片材制成的。
类似地，胎面花纹层4包括具有低导电性的第一胎面胶部分4a和第二胎面胶部分4c，以及具有高导电性并且被布置在胎面胶的沿轮胎的宽度方向的中间部分的电导带4b，其中第一胎面胶部分4a和第二胎面胶部分4c中的每个都是由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带14制成的，而电导带4b是由高导电性的薄的环形橡胶片材制成的。
侧壁7和带束层6中的每个都是由高导电性橡胶材料制成的，而由导电橡胶材料制成的垫胶下的胎面5、基层胎面层中的电导带3b以及胎面花纹层4中的电导带4b在其范围从带束层6到踏面F的区域中彼此接触，以形成导电路径，由此确保从待用轮胎1安装的车轮到踏面F之间形成导电路径，从而即使轮胎被停止在任何转动位置，在车辆的一部分中产生的静电也可通过车体、待用轮胎1安装的轮轴以及车轮从踏面F处被释放到路面。
在基层胎面层3的第一胎面胶部分3a中，与电导带3b相接触的侧面16a被形成为沿径向向外定向并且其相对于赤道面Q的倾斜角α为45°-75°。电导带3b沿径向与侧面16a的两端相连接，以便在如下的宽度方向的区域上延伸，该区域的范围从第一胎面胶部分3a的顶表面18a的一部分到第二胎面胶部分3c的底表面17a的一部分。相似地，在胎面花纹层4的第一胎面胶部分4a中，与电导带4b相接触的侧面16b被形成为沿径向向外定向并且其相对于赤道面Q的倾斜角β为45°-75°。电导带4b沿径向与侧面16b的两端相连接，以便在如下的宽度方向区域上延伸，该区域的范围从第一胎面胶部分4a的顶表面18b的一部分到第二胎面胶部分4c的底表面17b的一部分。因此，即使在由于制造中的分散导致电导带3b、4b沿宽度方向的位置相对于彼此移动时，也可确保这些胎面层之间或与垫胶下的胎面5之间的电连续性。
构成胎面胶的低导电性的连续橡胶带13具有5-30mm的宽度和大约0.3-3.0mm的厚度，而构成电导带3b、4b的高导电性的薄的环形橡胶片材在25℃下具有不高于106Ω·cm的体积电阻并且优选具有0.3-2.0mm的厚度。
接下来，将描述该轮胎的制造方法。可通过硫化未硫化的生胎获得图1中所示的轮胎1。下面将参照图3-6描述在生胎中形成未硫化胎面层的方法。图3和图4是按形成程序解释胎面层的形成的生胎的示意性截面图，图5是示出了形成未硫化胎面胶的方法的示意图，以及图6是示出了形成未硫化电导带的方法的示意图。
如图3(a)中所示的，构成未硫化基层胎面层23的未硫化第一胎面胶部分23a首先被形成在生胎构件(tire raw member)21的圆周上，所述生胎构件21被预先固定在成型鼓B上并包含未硫化胎圈材料、胎体材料、气密层材料、带束层材料以及垫胶下的胎面的材料。在未硫化第一胎面胶部分23a的形成中，如图5所示的，通过辊R将通过挤压机E挤出的未硫化的连续橡胶带15推压在预先形成在成型鼓B上的生胎构件21上，同时转动生胎构件21并且围绕其进行多次缠绕。
然后，如图3(b)中所示的，在其范围从未硫化第一胎面胶部分23a的顶表面28a的一部分通过未硫化第一胎面胶部分23a的侧面26a到连接于侧表面26a上的生胎构件21的外圆周表面27a的宽度方向区域上，未硫化电导带23b形成在生胎构件的外圆周上。如图6中所示的，未硫化电导带23b是通过一次性将通过导辊R5被引导的细长薄高导电性未硫化橡胶片材16缠绕在未硫化第一胎面胶部分23a和生胎构件21的外圆周表面上形成的。在这种情况中，由于由未硫化第一胎面胶部分23a和生胎构件21构成的外圆周表面不是平的，为了以没有间隙的方式将未硫化橡胶片材16固定在生胎构件的外圆周表面上，优选通过使用推压在顶表面28a上的推辊R2、推压在侧表面26a上的推辊R3以及推压在生胎构件21的外圆周表面27a上的推辊R4，推压未硫化橡胶片材16。
在形成未硫化电导带23b之后，通过沿圆周方向多次缠绕未硫化的连续橡胶带15形成未硫化第二胎面胶部分23c，如图3(c)中所示。通过前述步骤完成了未硫化基层胎面层23。相似地，如图4(a)中所示，通过沿圆周方向多次缠绕未硫化的连续橡胶带15将胎面花纹层24的未硫化第一胎面胶部分24a形成在由生胎构件21和未硫化基层胎面层23构成的生胎构件21A的圆周上，然后如图4(b)中所示，通过一次性缠绕薄高导电性未硫化橡胶片材16而形成未硫化电导带24b，最后如图4(c)中所示，通过沿圆周方向多次缠绕未硫化的连续橡胶带15而形成未硫化第二胎面胶部分24c。在这种情况下，未硫化胎面花纹层24中的未硫化电导带24b与未硫化基层胎面层23中的未硫化电导带23b在整个圆周上相接触是重要的，以确保电连续性。
而且，可通过压延机等滚压而以较薄的形状形成薄高导电性未硫化橡胶片材16。如此形成的细长片材可从压延机中被直接供应到生胎构件上并且被缠绕在其周围，以形成未硫化电导带，或者一旦所滚压的细长片材被卷绕的话，可通过将其退卷而使用细长片材。相似地，取代从挤压机E中直接取出未硫化橡胶带15并将其缠绕在生胎构件上的情况，通过挤压机E挤出的未硫化橡胶带15可被卷绕，然后通过将其退卷而使用。
工业实用性如上所述，依照本发明的轮胎，胎面胶是由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带制成的，并且电导带是由高导电性的薄的环形橡胶片材制成的，从而提高了轮胎均匀性并且可在多尺寸混合制造系统中进行制造。另外，可将电导带宽度方向的厚度控制在最小值。而且，电导带被布置成在其范围从第一胎面胶部分顶表面的一部分到第二胎面胶部分底表面的一部分的宽度方向区域中延伸，从而可确保以低成本形成从带束层到踏面的传导路径。
权利要求
1.一种轮胎，其包括至少一个胎面层，所述胎面层包括由低导电性橡胶制成的胎面胶和布置在所述胎面胶的宽度方向中间部分的电导带，并且所述胎面层构成从带束层到胎面的踏面的导电路径的至少一部分，其中所述胎面胶由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带制成，并且所述电导带由高导电性的薄的环形橡胶片材制成。
2.一种轮胎，其包括至少一个胎面层，所述胎面层包括由低导电性橡胶制成的胎面胶和布置在所述胎面胶的宽度方向中间部分的电导带，并且所述胎面层构成从带束层到胎面的踏面的导电路径的至少一部分，其中胎面胶的由电导带分隔的第一胎面胶部分被布置成使其与电导带相接触的侧表面沿径向向外定向，并且电导带由高导电性的薄的环形橡胶片材制成并且沿径向连接到所述侧表面的两端上，以便在如下的宽度方向区域上延伸，该区域的范围从第一胎面胶部分顶表面的一部分到由电导带分隔的第二胎面胶部分的底表面的一部分。
3.依照权利要求2所述的轮胎，其特征在于，所述胎面胶由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带制成。
4.依照权利要求2或3所述的轮胎，其特征在于，第一胎面胶部分的与电导带相接触的侧表面相对于轮胎的赤道面具有45°-75°的平均倾斜角。
5.依照权利要求2到4中任一项所述的轮胎，其特征在于，胎面层至少被布置为径向上的最内层。
6.依照权利要求1到5中任一项所述的轮胎，其特征在于，作为胎面层的至少两层被布置成沿径向在内侧和外侧彼此相邻，并且这些胎面层中的电导带在整个圆周上彼此接触。
7.一种用于制造如权利要求1到6中任一项所述的轮胎的方法，所述方法包括一次性将薄高导电性未硫化橡胶片材缠绕在转动、移位的生胎构件的外圆周上，以形成未硫化电导带。
8.一种用于制造如权利要求1到6中任一项所述的轮胎的方法，所述方法包括沿圆周方向多次缠绕连续的低导电性未硫化橡胶带，以形成未硫化胎面胶。
9.依照权利要求8所述的方法，其特征在于，通过沿圆周方向多次缠绕连续的低导电性未硫化橡胶带将未硫化第一胎面胶部分形成在转动、移位的生胎构件的外圆周上，然后通过一次性将高导电性未硫化橡胶片材缠绕在包含未硫化第一胎面胶部分的侧表面在内的宽度方向区域上，形成未硫化电导带，之后通过沿圆周方向多次缠绕连续的低导电性未硫化橡胶带而将未硫化第二胎面胶部分形成在转动、移位的电导带和生胎构件的外圆周上。
10.依照权利要求7或9所述的方法，其特征在于，通过用压延机滚压而形成高导电性未硫化橡胶片材。
全文摘要
一种轮胎和一种制造所述轮胎的方法，其中轮胎具有胎面层，该胎面层包括胎面胶和设置在所述胎面胶的宽度方向中间部分中的电导带。所述胎面胶由沿圆周方向多次缠绕的低导电性的连续橡胶带制成，并且电导带由高导电性的薄的环形橡胶片材制成。电导带被布置成在如下的宽度方向区域上延伸，该区域的范围从第一胎面胶部分顶表面的一部分到第二胎面胶部分底表面的一部分。上述结构提高了轮胎均匀性并且可在多种混合制造系统中制造轮胎。另外，电导带沿宽度方向上的厚度可被限制为最小值，并且能可靠地并且以低成本形成从带束层到踏面的导电路径。
文档编号B29D30/60GK1835852SQ20048002365
公开日2006年9月20日 申请日期2004年7月14日 优先权日2003年7月16日
发明者小川裕一郎 申请人:株式会社普利司通