专利名称：带有增粘包绕增强件的充气轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及充气轮胎，且特别是涉及用增粘(tackified)纺织品帘线包绕(wrapped)的钢制帘线部件。
背景技术：
常规的充气轮胎包括胎体帘布层，所述胎体帘布层包括在轮胎的两个胎圈芯之间延伸的主要部分和被锚固在每一个胎圈芯周围的反包部分。传统的轮胎具有设置在胎圈芯径向外侧最小距离处并且与胎体帘布层的主要部分相接触的胎体帘布层的反包部分的径向外边缘。适合的弹性材料环绕着胎圈芯、胎体帘布层、和其它弹性部件从而形成轮胎的胎圈部分。夹紧构件包括被嵌入到具有至少2%的永久性热收缩率的适合的弹性物质中的热收缩材料的并排帘线条。该帘线条自胎圈芯径向和轴向内侧的一定部位延伸至自胎圈芯径向外侧的一定部位，并且在胎体帘布层的主要部分与反包部分之间没有填料条或三角胶。该热收缩材料可以是具有大约4%的永久性热收缩率的1260/2尼龙6，6。在轮胎技术领域中持续的目标是简化结构并且降低成形轮胎的成本，同时依然能够改善耐久性、处理性、滚动阻力、以及其它轮胎特性。另一种常规的充气轮胎可具有两个胎体帘布层或者分别利用金属帘线得到增强的单个胎体帘布层。任何一种常规的轮胎可具有高端的帘布反包层和锁定胎圈构造。还有一种充气轮胎可具有利用平行的金属帘线增强的单个胎体帘布层12，每一根帘线由抗拉强度至少为(_2000xD+4400MPa)X95%的至少一条长丝构成，其中D是长丝直径，单位是毫米。常规充气轮胎的胎圈部分中的单一胎体帘布层的反包部分可被插置在胎圈芯与护趾胶之间，且每一个反包部分的径向外边缘与胎体帘布层的主要部分相接触并且延伸至端点，位于胎圈芯径向外侧达0.5-4.0英寸(12.7-101.6毫米)的位置处。护趾胶可具有第一端和第二端，每一端被直接设置在胎体帘布层附近。护趾胶的第一端可被设置在胎体帘布层的主要部分的轴向内侧上面，位于胎圈芯径向外侧达0.4-3.5英寸(10-89毫米)的位置处并且护趾胶的第二端可被设置在大致从胎圈芯的轴向最外侧点到自胎圈芯径向外侧达大约3.5英寸(89毫米)的位置的范围内的点处。护趾胶的第一端和第二端距胎圈芯的距离可比距胎体帘布层的反包部分的端点的距离更短。护趾胶可以是橡胶材料、柔性纺织品材料或者是热收缩材料。例如，护趾胶可包括多次周向包绕在胎圈芯和胎体帘布反包层周围的具有至少2%的永久性热收缩率的非金属热收缩材料的并排帘线条。当护趾胶是橡胶材料时，护趾胶可以是多次周向缠绕在胎圈芯和胎体帘布反包层周围的经过压延的树胶条。单独的硬化剂或三角胶和胎圈包布条在护趾胶中与多个树胶条的缠绕物结合使用，从而形成轮胎的胎圈部分。形成呈圆柱形状的胎体所使用的缠绕在生轮胎或未经硫化处理的轮胎周围的材料条的多个缠绕物可能会导致在轮胎环曲面定型且被放置在模具中从而在一定温度和压力下进行硫化硬化时橡胶厚度和轮胎周边的标准尺寸产生变化。
发明内容
根据本发明的充气轮胎包括:一对沿轴向隔开的环形胎圈结构、包绕在每一个所述胎圈结构周围且具有大体上与自所述胎圈结构到所述一对胎体反包层的径向外端的胎体结构相邻近(contiguous with)的一对胎体反包层的胎体结构、在所述充气轮胎的胎冠区域中被设置在所述胎体结构的径向外侧的带束层结构、被设置在所述带束层结构的径向外侧的覆层结构、和包括无粘性的芯帘线和环绕所述芯帘线的包绕帘线的部件，且所述包绕帘线为增强帘线的环绕基质提供粘附。根据本发明的另一方面，所述胎体结构包括所述部件。根据本发明的又一方面，所述带束层结构包括所述部件。根据本发明的再一方面，所述覆层结构包括所述部件。根据本发明的另外一方面，所述胎圈结构包括所述部件。定义
“三角胶”表示位于胎圈芯径向上方且在帘布层与反包帘布层之间的弹性填料。“环形”表示形成如同一个环。“高宽比”表示其断面高度与其断面宽度的比。“轴向的”和“轴向地”在本文中用于指平行于轮胎旋转轴线的线或方向。“胎圈”表示轮胎的包括环形抗拉构件的部分，该环形抗拉构件由帘布层帘线包绕并且成形，有或不带其它增强元件，如胎圈芯包布、胎跟加强层、三角胶、护趾胶和胎圈包布，以便适配于轮辋设计。“带束层结构”表示由平行帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过织造或未经织造，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且具有相对于轮胎的赤道面倾斜的帘线。所述带束层结构也可包括以相对低的角度倾斜的用作限制层的平行帘线层。“斜交轮胎”(交叉帘布层)表示在胎体帘布层中的加强帘线以相对于轮胎赤道面约25度至65度角斜对角地穿过轮胎从胎圈至胎圈延伸的轮胎。如果存在多个帘布层，那么帘线在交替的层内以相反的角度延伸。“缓冲层(Breakers)”表示由平行增强帘线构成的至少两个环形层，上述平行增强帘线关于轮胎的赤道面具有与胎体帘布层中平行增强帘线相同的角度。缓冲层通常与斜交轮胎相关联。“缆线”表示通过将两个或多个合股线捻绞在一起而形成的帘线。“胎体”表示除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的胎侧橡胶之外的轮胎结构，但是包括胎圈。“外胎”表示除胎面与底胎面之外的胎体、带束层结构、胎圈、胎侧及轮胎所有其它部件，即，整个轮胎。“胎跟加强层(chipper)”指位于胎圈区内的一窄条织物或钢帘线，其功能是加强胎圈区域并稳定胎侧的径向最内侧部分。“周向”表示沿着与赤道面(EP)平行且与轴向方向垂直的环形轮胎表面的周长延伸的线或方向；它还指其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻圆形曲线的方向，如在横截面中观察。
“帘线”表示组成轮胎增强结构的增强线束之一。“帘线角”表示帘线相对于赤道面在轮胎平面图的向左部或右部形成的锐角。所述“帘线角”在已硫化固化但未充气的轮胎中测量。“胎冠”表示在轮胎胎面的宽度界限内的轮胎部分。“丹尼尔(Denier)”表示以每9000米的克数为单位的重量(表示线性密度的单位)。“分特(dtex)”表示以每10000米的克数为单位的重量。“密度”表示每单位长度的重量。“弹性体”表示在变形之后能够恢复大小和形状的弹性材料。“赤道面(EP)”表示垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面中心的平面；或者含有胎面周向中心线的平面。“织物”表示基本上单向延伸的帘线的网眼织物，其可被加捻，进而包括多个由高模量材料构成的众多长丝(也可被加捻)。“纤维”为形成长丝的基本元素的天然或人造的物质单元，其特征在于其长度为其直径或宽度的至少100倍。“长丝支数”表示构成纱线的长丝的数量。例如，1000旦尼尔聚酯纤维具有大致190根长丝。“胎圈芯包布(flipper)”指围绕胎圈钢丝的加强织物用于强度并将胎圈钢丝紧固在轮胎本体内。“规格”通常指的是测量值，具体指厚度测量值。“高抗拉强度钢(HT)”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少3400 MPa的抗拉强度的碳钢。“内部”表示朝着轮胎的内侧，且“外部”表示朝着其外侧。“内衬层”表示形成无内胎轮胎的内表面的弹性体或其它材料的层或多个层，其含有轮胎内的充气流体。“LASE”为在规定伸长下的载荷。“横向”表示轴向方向。“捻距”表示加捻的长丝或线束绕另一长丝或线束旋转360度而行进的距离。“负荷范围”表示由The Tire and Rim Association, Inc中的表格中定义的,特定类型的服务中使用的特定轮胎的负荷和充气限制。“兆抗拉强度钢(MT)”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少4500 MPa的抗拉强度的碳钢。“标准载荷”表示由适当的标准组织为轮胎使用状况选定的规定设计充气压力和载荷。“标准抗拉强度钢(NT)”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少2800 MPa的抗拉强度的碳钢。“帘布层”表示由涂覆有橡胶的径向配置或以其它方式平行布置的帘线构成的帘线加强层。“径向的”和“径向地”用于表示在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。“子午线帘布层结构”表示具有加强帘线的一个或多个胎体帘布层或至少一个帘布层，且所述加强帘线相对于轮胎的赤道面定向在65度与90度之间的角度。“子午线轮胎”表示带束的或周向地限制的充气轮胎，其中，至少一个帘布层具有以相对于轮胎赤道面在65度与90度之间的帘线角从胎圈延伸至胎圈的帘线。“铆接点(rivet)”表示在一层中帘线之间的空隙。“断面高度”表示在轮胎赤道面上从名义轮辋直径到轮胎外直径的径向距离。“断面宽度”表示以标准压力对轮胎充气24小时之时或之后，但并未承载的情况下，平行于轮胎轴线且位于其胎侧的外部之间的最大线性距离，不包括由于标签、装饰或保护带而导致的胎侧升高造成的宽度。“自支撑防爆轮胎(Self-supporting run-flat)”指的是具有这样一种结构的轮胎，其中当所述轮胎在未充气状态下在有限时间段和有限速度下工作时，所述轮胎结构独自足以支撑车辆载荷。由于轮胎结构独立(没有内部结构)，因此所述轮胎的侧壁和内表面不可能在自身上发生破裂或挠曲。“侧壁插件(Sidewall insert)”指的是被设置在轮胎的侧壁区中的弹性体或帘线增强件。该插件可以添加到胎体增强帘布层和形成轮胎的外表面的外侧壁橡胶上面。“侧壁”表示轮胎在胎面与胎圈之间的部分。“刚度(Spring Rate)”表示轮胎的刚硬度，以在给定载荷下的载荷偏斜曲线的斜
率来表示。“刚度比(stiffness ratio) ”表示控制带束层结构的刚度的值除以另一个带束层结构刚度的值，这些值通过固定三个点的抗弯试验而确定，所述的固定三个点的抗弯试验具有帘线的两个端点和在这两个固定端点之间位于中心的负荷，该帘线被该负荷支承并曲挠。“超抗拉强度钢(ST) ”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少3650 MPa的抗拉强度的碳钢。“韧性”为未应变的样品的表示为每单位线密度的力的应力(克/特克斯或克/旦尼尔)。用在纺织品中。“张力”是以力/横截面积为单位表示的应力。psi=12，800的强度乘以比重乘以克/旦尼尔为单位的韧性。“护趾胶”指的是轮胎的每个胎圈轴向向内的周向展开的弹性轮辋接触部分。“胎面”表示当结合至外胎时包括轮胎的一部分的模制橡胶部件，该部分在轮胎正常充气并在标准负载下时与路接触。“胎面宽度”表示胎面表面在包括轮胎旋转轴线的平面内的弧长度。“反包端(turnup end)”表示胎体帘布层的从帘布层包绕的胎圈向上(即径向向外)翻折的部分。“超高抗拉强度钢(UT)”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少4000 MPa的抗拉强度的碳钢。“垂直向偏转(Vertical Deflection)”表示轮胎在载荷作用下的产生偏转的量。“纱线”为用于纺织纤维或长丝的连续丝线的专业术语。纱线以下列几种形式出现:1)捻合在一起的多根纤维；2)聚在一起而没有捻合的多根长丝；3)以一定程度的加捻聚在一起的多根长丝；4)有或没有加捻的单根长丝(单丝)；5)有或没有加捻的窄条材料。
下面，通过实例并结合附图对本发明进行进一步地详细描述，其中:
图1示出了根据本发明的实例轮胎的示意性剖视图的一半。图2示出了根据本发明的帘线构造的一个实例的示意性剖视图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的实例轮胎10的剖视图。该实例轮胎10可具有一对胎圈结构11，每一个胎圈结构具有芯，每一个芯包括多条金属长丝。所述实例轮胎10的特征可以在于，第一胎体帘布层12和第二胎体帘布层14，所述第一胎体帘布层12和所述第二胎体帘布层14在胎圈芯11和被锚固在每一个胎圈芯11周围的反包部分12a，14a之间延伸。带束层结构20可具有径向设置在胎体帘布层12，14的主要部分的径向外侧的至少两条带束层23，24并且地面接合胎面部分15可被设置在带束层结构20的径向外侧。覆层帘布层25可被设置在带束层结构20的径向外侧。胎圈结构11可进一步包括胎圈包布、护趾胶、胎跟加强层和/或胎圈芯包布。侧壁部分16可自胎面部分16沿径向向内延伸至胎圈芯11。在胎体帘布层14的轴向内侧上面可使用内衬层17。内衬层17可以由形成用于在所述轮胎内包含充气流体例如空气的轮胎10内侧表面的一层或者多层弹性体或其它材料构成。其它阻挡层、增强条、和/或树胶条(gum strips)(图中未示出)可被设置在内衬层17与胎体帘布层14的主要部分之间多个适当的部位处，从而避免在进行硫化固化的过程中橡胶穿透胎体帘布层14。带束层结构20可包括在轮胎10的胎冠部分中被设置胎体帘布层12，14的径向外侧的多个带束帘布层23，24。弹性胎面部分15可被设置在带束层结构20的径向外侧。带束层结构20可具有至少两个平行帘线的环形层或帘布层23，24，所述帘线可以是织造的，也可以是非织造的，位于胎面部分15的下面，被锚固到胎圈芯11上。带束层结构20可具有大小在40度一 15度范围内的相对于轮胎10的赤道面EP而言的左右帘线角。如图1中所示出的且如在本申请中所描述的带束层结构20可以是一个实例。例如，在那些实例中，更大的轮胎被构造用于子午线轮胎轻型卡车应用，可以使用三个或者更多个带束层。另外，带束帘布层23，24中的帘线可以是人造纤维、聚酯、玻璃纤维、芳族聚酰胺、钢丝和/或其它等。所述帘线可以是抗拉强度至少为(_1400xD+4050)X95%的钢丝长丝，其中D是长丝直径，单位是毫米。此外，所述帘线可以由抗拉强度至少为(_2000xD+4050) X95%的至少一条长丝构成，其中D的定义同上。每一个胎圈芯11可包括多个由单条金属长丝9构成的包绕物(wraps)。所述胎圈芯11中的每一个胎圈芯可具有周向剖面形状，所述周向剖面形状可大体上呈三角形、五边形、六边形、矩形或者圆形。在胎圈芯11中使用的金属长丝9例如可以是直径为0.05英寸(1.27毫米)的钢丝，其上面涂覆有青铜，用于增强与橡胶的结合。同样也可以使用其它长
丝直径。胎体帘布层12，14的帘线可与轮胎10的赤道面(EP)相交呈大小在75度一105度范围内的角度。此外，所述帘线可以相交呈大小在82度一 98度范围内的角度或者呈大小在89度一 91度范围内的角度。
胎体帘布层12，14和护趾胶18可围绕每一个胎圈芯11被折叠。每一个反包层部分12a，14a的径向外边缘可接触胎体帘布层12，14的主要部分且可延伸至端点12b，14b，自每一个胎圈芯的中间起算位于每一个胎圈芯11的径向外侧0.5英寸(12.7毫米)一 4.0英寸(101.6毫米)的位置处。反包层部分12a，14a可延伸至端点12b，14b，位于每一个胎圈芯11的径向外侧0.5英寸(12.7毫米)一 3.5英寸(88.9毫米)的位置处。端点12b可位于端点14b的径向内侧(图中未示出)或者径向外侧(图1)。胎圈芯11的锁定可通过胎体帘布层12，14的反包层部分12a，14a与主要部分之间的粘附得以实现。每一个护趾胶18可具有第一端18a和第二端18b。第一端18a和第二端18b中的每一端可被直接设置在胎体帘布层14附近。第一端18a可位于胎体帘布层12，14的主要部分的轴向内侧上面，大体上自胎圈芯的中间位于胎圈芯11的径向外侧大约0.4英寸(10毫米)一 3.5英寸(89毫米)的部位处。此外，第一端18a可位于胎体帘布层14的主要部分的轴向内侧上面，位于胎圈芯11的径向外侧大约0.4英寸(10.16毫米)-2.0英寸(50.8毫米)的部位A处。护趾胶18的第二端18b可位于点B处，所述点B在从胎圈芯11的轴向最远点到自胎圈芯的中间位于胎圈芯的径向外侧大约3.5英寸(89毫米)的部位的范围内。此外，护趾胶18的第二端18b可位于点B处，所述点B在从胎圈芯11的轴向最远点到位于胎圈芯11的径向外侧大约2.0英寸(50.8毫米)的部位B的范围内。胎体帘布反包层12a，14a可围绕胎圈芯11被折叠并且通过侧壁16被锁定贴靠在胎体帘布层12的主要部分上面。所述被包绕的护趾胶18可由单一弹性材料或者组分28制成。如上文中所述，常规的载客/SUV旅行车轮胎可具有使用了两层“帘布层处理”(例如被嵌入在橡胶基质中的织物帘线)的胎体/外胎构造。常规的轮胎典型地可使用具有相同丹尼尔(帘线重量)的特定类型的聚酯帘线用于两层。例如，常规的轮胎可使用在两个帘布层中具有1500丹尼尔的聚酯帘线。一个实例帘布层12或14可使用具有较高丹尼尔(例如1500，2000)的聚酯帘线并且另一实例帘布层14或12可使用具有较低丹尼尔(例如1000，1500)的聚酯帘线。这种具有两层帘布层的结构所具有的有益效果可包括:使轮胎重量减轻、降低了轮胎/材料成本、滚动阻力降低、对振动-噪音-舒适性(NVH)性能特征的调节能力得到改善、以及胎体结构中发热更少，从而导致轮胎的耐久性和高速性能特征得到改善。通常，任一帘布层12，14可具有构造为900 — 2500丹尼尔/2聚酯且每英寸7-15/7-15匝(tpi)和每英寸20-35端(印i)的帘线。具体而言，径向外胎体帘布层12可具有这样的帘线，所述帘线具有900 - 1100丹尼尔/2聚酯且每英寸11-13/11-13匝(tpi)和每英寸14-20端(印i)的构造；并且径向内胎体帘布层14可具有这样的帘线110，所述帘线具有1400 - 1600丹尼尔/2聚酯且每英寸8-10/8-10匝(tpi )和每英寸14-20端(印i )的构造。未经涂覆的帘线例如未经涂覆的钢制帘线、胎圈丝、或者任何增强帘线结构，可不具有粘性并且在施涂时可能不会充分地粘到橡胶化合物(rubber compound)上面。用一个或者更多个(例如两个、三个、四个、五个等)增粘帘线110包绕未经涂覆的帘线100可显示出必要的粘性，由此例如当在轮胎成型机处被施涂到橡胶化合物上时保持住其位置。根据本发明，充气轮胎10中的任何部件，例如胎体帘布层12，14，胎圈结构11，或者带束帘布层23，24，可以利用围绕另一未经加工处理的或者无粘性的增强帘线结构100进行包绕的增粘纺织品包绕帘线110用以增强与环绕的橡胶或者聚合物基质的粘附力(图2)。这样一种混合性的钢制帘线构造可包括钢制长丝100和增粘纺织品帘线包绕物110。包绕帘线110的层长可以在3毫米到12毫米的范围内。所述纺织品帘线构造可以是任何的能够被增粘的纺织品增强材料，例如尼龙、聚酯、和/或芳族聚酰胺。包绕帘线110可以是70分特(dtex) - 2000分特，其上涂覆有增粘剂例如RFL浸溃剂或者橡胶粘合剂或者是二者的顺序组合。此外，增强帘线结构100同样也可如此被增粘。在被用于组装充气轮胎之前，通过挤出或压延操作，常规的钢制增强件上面可涂覆有橡胶。这些工艺可以固定住增强件的密度和取向，从而匹配在生料或未经硫化硬化处理中所需的轮胎设计特征。该处理然后可在轮胎成型过程中被用于组装充气轮胎的增强部件。此外，根据本发明的帘线构造100，110可被直接应用在其它橡胶部件上并且保持所需的密度和取向。例如，在成型鼓位置处施加一层涂层化合物之后，可以所需的取向和密度施加帘线构造100，110并且可以施加另一涂层。由此可以去掉原料制备步骤,例如将橡胶化合物压延和挤出成形为丝。涂覆帘线用以粘附所需的化合物的量也可以减少。如上所述，根据本发明的部件例如胎体帘布层12，14、带束帘布层23，24、覆层25、和/或胎圈芯11可具有优良的粘附性，从而导致充气轮胎10的得到改进的成本、重量和性能特征。该部件因此提高了充气轮胎10的性能，虽然充气轮胎的结构和行为的复杂性使得未提出完全的和满意的理论。Temple, Mechanics of Pneumatic Tires (2005)。虽然在充气轮胎力学中容易地了解经典复合材料理论的原理，但由充气轮胎的许多结构部件引入的另外的复杂性易于使得预测轮胎性能的问题复杂化。Mayni, Ccmposite Effects on TireMechanics (2005)。另外，因为聚合物和橡胶的非线性的时间、频率和温度行为，所以充气轮胎的分析设计是目前工业中最具挑战性的和未得到正确评价的工程挑战之一。Mayni。充气轮胎具有特定的基本结构元件。美国交通运输部，Mechanics of PneumaticIii^，207-208页(1981) 。重要的结构元件是胎体、带束层和胎圈结构，其典型地由嵌入到且结合到通常为天然或 合成橡胶的低模量聚合材料的基质中的许多材料的帘线制成。显上，在207至208页处。胎体或带束层帘线可被设置成双层。通上，在208页。整个工业界内的轮胎制造商不能同意或预测胎体结构的帘线的不同加捻对于充气轮胎中的噪声特征、操控性、耐久性、舒适性等的影口向。Mechanics of Pneumatic Tires,80 至 85 页。这些复杂性由轮胎性能和轮胎部件之间的相互关系的下表展示。
权利要求
1.一种充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎包括: 一对沿轴向隔开的环形胎圈结构； 胎体结构，所述胎体结构包绕在每一个胎圈结构周围且具有一对胎体反包层，所述一对胎体反包层大体上与自所述胎圈结构到所述一对胎体反包层的径向外端的胎体结构相邻近； 在所述充气轮胎的胎冠区域中被设置在所述胎体结构的径向外侧的带束层结构； 被设置在所述带束层结构的径向外侧的覆层结构；和 包括无粘性的芯结构和围绕所述芯结构的包绕帘线的部件，且包绕帘线为所述芯结构的环绕基质提供粘附。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎体结构包括所述部件。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述带束层结构包括所述部件。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述覆层结构包括所述部件。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎圈结构包括所述部件。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述部件包括两条包绕帘线。
7.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述部件包括三条包绕帘线。
全文摘要
本发明涉及带有增粘包绕增强件的充气轮胎。一种充气轮胎包括一对沿轴向隔开的环形胎圈结构、包绕在每一个所述胎圈结构周围且具有与自所述胎圈结构到所述一对胎体反包层的径向外端的胎体结构相邻近的一对胎体反包层的胎体结构、在所述充气轮胎的胎冠区域中被设置在所述胎体结构的径向外侧的带束层结构、被设置在所述带束层结构的径向外侧的覆层结构、和包括无粘性的芯帘线和为增强帘线的环绕基质提供粘附的包绕帘线的部件。
文档编号B60C15/00GK103112318SQ201210462660
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者R.E.利昂迪, G.E.雅各布斯 申请人:固特异轮胎和橡胶公司