CN100562425C - 轮胎增强材料的制造方法及使用该轮胎增强材料的充气轮胎的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种轮胎增强材料的制造方法，其目的在于获得帘线织物(3)帘布层(1)的接合部处的硬度均一，以及使塑性和硫化的轮胎的动态均一性得到改善，其中帘线织物由相互平行排列的经向帘线(4)和与经向帘线基本垂直排列的纬线(5)构成，该方法包括：包顶步骤，是将帘线织物用橡胶包裹以制造帘布层，其中帘线织物具有在帘线织物相对末端的各个经向帘线上折回的纬线；切割步骤，将帘布层切割为各自具有预定长度的帘布层片；接合部形成步骤，除去帘布层的各个相对的末端的1～5根帘线，以形成接合部；以及接合步骤，将一片帘布层片的接合部与另一片帘布层片的接合部接合在一起。

Description

轮胎增强材料的制造方法及使用该轮胎增强材料的充气轮胎的制造方法

技术领域

本发明涉及一种使用帘线织物的轮胎增强材料的制造方法，以及使用该轮胎增强材料的充气轮胎的制造方法，尤其改善了用作例如轮胎胎体、胎圈包布和胎圈增强层的增强材料中的相对帘布层末端的接合区域的均一性，并且提高了充气轮胎在行驶时的动态均一性。

背景技术

帘线织物被普遍用于轮胎的增强材料。例如，子午线轮胎的胎体帘布层具有的帘线织物，其经向帘线(warp cords)是以与轮胎圆周垂直的方向排列。具有这种子午线结构的充气轮胎通常是由以下步骤制造的。

在包顶(topping)过程中，通过由一定数量相互平行排列的经向帘线和防止经向帘线分散的纬线(weft)构成的帘线织物，制造了涂有橡胶的帘布层。沿着与经向帘线的经线方向基本垂直的方向将帘布层切割为各自具有预定长度的帘布层片。通过将每个沿帘布层片经向帘线的经线方向的相对末端叠放于另一个帘布层片的相对末端上，使得一个帘布层片上含有2～10根帘线的织边接合到另一帘布层上含有2～10根帘线的织边上，从而使帘布层片相互接合起来。重复数次这样的接合以形成圆柱状的胎体帘布层。

随后将胎体帘布层与例如胎圈芯的增强材料结合并形成为环形。此外，在环形胎体的外圆周表面上，应用例如带束层、胎面橡胶和侧壁橡胶，并通过随后的硫化及成形过程制成一个充气轮胎。

在上述传统的轮胎制备过程中，胎体帘布层的帘布层片如例如图4所示的接合在一起。根据图4，帘布层片41、42各自的相对末端41J、42J对接形成接合部J。在这种情况下，当帘布层片的接合部没有重叠时，帘布层片41、42各自的相对末端41J、42J处的经向帘线，具有在各自纬线43的折回部分43a处形成的波状轮廓。这是由于帘线织物相对的末端处的经向帘线受到纬线的折回部分向内的牵制。因此，在帘布层片的接合部处，经向帘线40仍然保持波形，破坏了帘布层的均一性。

或者，如图5所示，通过将相对末端相叠形成接合部5J，可以使胎体帘布层的帘布层片51、52接合在一起。在这种情况下，帘布层片51位于接合部5J处的经向帘线51a和帘布层片52位于接合部5J处的经向帘线52a相互重叠。换句话说，与帘布层的其他部分相比，帘布层片的接合部5J包含有更多的帘线，导致每根帘线具有更小的张力和更大的热收缩，以及导致接合部具有更大的硬度。因此，当轮胎成形并充气以产生内压时，接合部比帘布层的其他部分膨胀得少，并且因此在侧壁部的接合部位置造成凹陷，导致侧壁部的形状不均一，以及行驶中均一性的很大程度的恶化。

为了解决上述问题，日本实用新型公报No.4-14462提出通过使用特殊的延展性帘线作为帘线织物织边(末端)处的经向帘线，以降低接合部的刚度。日本专利公开公报No.58-101805公开了在帘线织物织边处使用低收缩性的聚酯帘线。此外，日本专利公报No.61-43457公开了一种帘线织物，其织边由高延展性帘线和普通帘线交替排列而成。

上述发明或类似都对帘线织物的经线加以改进。或者，帘线织物的纬线的改进也可以通过使纬线延伸至帘线织物的织边处最末端的经向帘线处折回，并在另一帘线织物的织边处结束，使纬线形成用以抑制经线移动的V形。

发明内容

上述技术难以使帘线织物帘布层的接合部的硬度达到均一。当轮胎被成形及硫化，然后充气以形成内部压力时，胎侧壁在与帘线织物接合部相对应的部位会由于膨胀不足而具有凹陷，当轮胎旋转时使动态均一性恶化。本发明相应的解决了上述问题。

本发明是由帘线织物形成的轮胎增强材料的制造方法，其中帘线织物由相互平行排列的经向帘线和与经向帘线基本垂直排列的纬线构成。本方法包括：包顶步骤，是将帘线织物用橡胶包裹以制造帘布层，其中帘线织物具有在帘线织物相对末端的各个经向帘线上折回的纬线；切割步骤，将帘布层切割为各自具有预定长度的帘布层片；接合部形成步骤，用来除去帘布层的各个相对末端处的1～5根帘线，以形成接合部；及接合步骤，将一片帘布层片的接合部与另一片帘布层片的接合部接合在一起。

在接合部形成步骤中，在帘布层的各个相对末端的1～5根经向帘线被除去，并且在帘布层的各个相对末端的纬线折回部分被切除。这样，可以避免该区域的张力集中，并且减少了接合部的波度。这里，接合部的宽度优选为0.5～2mm。根据本发明，轮胎增强材料适用于胎体帘布层。此外，本发明是包含制造胎体帘布层方法的充气轮胎的制造方法。

根据本发明，由于位于帘线织物的纬线的折回部分的经向帘线受到向织物内侧的牵制，1～5根经向帘线被从帘布层上除去，以形成接合部，并且接合部相互叠加以将帘布层片接合在一起，这样制得的帘布层，其均一性与帘布层中除接合部以外的部分一样。这样，当轮胎被成形及硫化，并被充气而具有适当的内压时，可以减少侧壁凹陷的发生和实现均一性的改善。

本发明的上述及其他目的、特点、方面和优势将通过下文中本发明结合有附图的详细说明而更加明显。

附图说明

图1A和1B是帘线织物的帘布层的示意图；

图2A和2B是本发明的帘布层接合方法的示意图；

图3所示是本发明的充气子午线轮胎的横截面的右半部分；

图4是传统帘布层的接合状态的示意图；以及

图5是传统帘布层的接合状态的示意图。

具体实施方式

本发明是由帘线织物形成的轮胎增强材料的制造方法，其中帘线织物由相互平行排列的经向帘线和与经向帘线基本垂直排列的纬线构成。本方法包括：包顶步骤，是将帘线织物用橡胶包裹以制造帘布层，其中帘线织物具有在帘线织物相对末端的各个经向帘线上折回的纬线；切割步骤，将帘布层切割为各自具有预定长度的帘布层片；接合部形成步骤，用来除去帘布层的各个相对末端的1～5根帘线，以形成接合部；及接合步骤，将一片帘布层片的接合部与另一片帘布层片的接合部接合在一起。

本发明的一个实施方式将在以下结合附图加以描述。

帘线织物

根据图1A，如上所述，增强轮胎的帘线织物3由与纬线交织的经向帘线构成。而经向帘线使用例如常用的轮胎帘线。在硫化及塑形过程中的热量，和例如为了粘合的目的而加热的过程中的热量，都不能使经向帘线熔化，并且经向帘线排列在经硫化的充气轮胎中以增强充气轮胎。特别的，经向帘线4比纬线5排列得更密集。该密度可根据使用的轮胎而任意设置。此外，经向帘线4可以优选使用聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、人造纤维、维尼纶(尤其是高强度维尼纶)、或芳香尼龙的轮胎帘线。优选使用具有纤度范围为1260～6000丹尼尔的经向帘线，并且可以优选使用具有纤度范围为180～270丹尼尔的纬线。

纬线5基本垂直于经向帘线4的经线方向延伸，如图1A所示的纬线5与经向帘线4交织，从而纬线5交替地从每根相邻经向帘线的上面和下面穿过。这样纬线5用以保持在一个平面上排列的许多经向帘线4间的间距恒定。纬线5可以如图1A所示相对末端不连续的情况下交织。或者，纬线5可以连续延伸并在左织边和右织边处折回的形式交织。这样可以使用多种交织方法中的一种。

而纬线5，可以使用任何几乎没有熔点并且因此具有抗热性的材料制成的线，例如棉和平人造纤维。或者，也可使用具有熔点为110～150℃的低熔点材料。在这种情况下，纬线5在轮胎硫化过程中受到热和张力的作用而熔化，从而能够避免所谓的草席现象，即使经向帘线4变成波状的现象。或者说，由于轮胎在硫化温度条件下(约为140～180℃)的热量和压力，具有熔点范围为110～150℃的纬线在经向帘线上施加的牵制力会在硫化过程中被削弱。

而上述具有低熔点的纬线的材料，可以使用任何例如高密度的聚乙烯、氯乙烯和乙酸乙烯共聚物、乙烯和乙酸乙烯共聚物、三元共聚酰胺、四元共聚酰胺和多元共聚酰胺。

交织纬线5是为了保持经向帘线间的间距恒定，并且防止经向帘线相互分散。纬线5分别在帘线织物3两端的经向帘线4a处折回。这样，在纬线折回部5a处的经向帘线4a被向帘线织物内牵制，并且因此很可能具有波状的形状。

包顶过程

根据本发明，帘布层指的是经过应用粘合过程并且埋入橡胶混合物的帘线织物。图1A所示是本发明使用的一个帘布层。根据图1A，帘布层1具有其中埋入了帘线织物3的橡胶混合物2，帘线织物具有与经线方向平行排列的经向帘线4，和在经线方向上以恒定间距隔开，并且与经向帘线4基本垂直排列的纬线5。帘布层中经向帘线的密度范围被设为30～50根/5cm。帘布层中纬线的密度范围被设为2～6根/5cm。

帘线织物在埋入橡胶混合物之前要进行应用粘合过程。应用粘合过程包括浸泡过程，将帘线织物浸泡在一种粘合剂溶液中；及随后的加热过程，将帘线织物在经向帘线被施加一定张力的情况下进行加热(烘烤)。这样，轮胎增强帘线织物与橡胶之间的粘合度得到了提高。在应用粘合过程后，在帘线织物的顶部和底部应用了未硫化的橡胶。这样，就制得了作为轮胎增强材料的所谓的帘布层。

根据本发明，应用粘合过程包括浸泡过程，其中轮胎增强用帘线织物被浸泡在一种粘合剂溶液中，其中粘合剂溶液包含例如间苯二酚的主要浓缩产物、福尔马林和乙烯基吡啶乳胶的混合物，或乙烯基吡啶乳胶和加入多种化学成分的SBR乳胶的混合物；及随后的加热过程，将帘线织物在经向帘线被施加一定张力的情况下进行加热。

切割过程

在图1A所示，帘布层1具有外表面贴有未硫化橡胶混合物2的帘线织物3。将帘布层1在与经向帘线4的经线方向基本垂直的方向上，以一定的间距切割为帘布层片，即在与纬线5排列基本相同的方向上切割。当帘布层被用于子午线轮胎的胎体帘布层时，所得的帘布层片的切割侧的宽度，与在胎圈间延伸的胎体的环形截面的弧长相对应，从而经向帘线4与轮胎圆周方向成适当的角度(在径向方向上)排列。

接合部形成过程/接合过程

根据图2A和2B，描述了一种由帘布层切割成的帘布层片的接合的方法。在图2A中，帘布层片21的末端21J置于帘布层片22的末端22J之上。在将帘布层片接合之前，每个位于帘布层片21相对末端的末端21J处和位于帘布层片22相对末端的末端22J处的1～5根经向帘线被除去。帘布层片末端的经向帘线被除去的痕迹由21a、22a所示。再次参考图1A，在帘线织物两端的经向帘线4a在纬线5的折回部5a的位置被向帘线织物内牵制。从而，如图4所示，帘布层末端的经向帘线40在经线方向上呈波状延伸。

如下所述，通过在帘布层片每个末端除去1～5根经向帘线，帘布层片接合部的波状被消除。帘布层片上除去的经向帘线的数量优选为1～3根。当除去的经向帘线的数量大于5时，由于波状消除的效果已经达成，会有除去帘线所必需的浪费的材料费用。此外，帘布层片之间的接合部的宽度优选设为0.5～2mm。

根据本发明，如图1B所示，帘布层11的每个相对末端处的1～5根经向帘线(在图1B中为1根)从橡胶12中被除去，并且帘布层相对末端处的纬线的折回部15a被切断，从而避免了位于帘布层末端的经向帘线上的应力集中，以有效减小接合部的波度。根据本发明，优选通过将末端置于相互之上，将帘布层片接合，从而末端的经向帘线不会重叠，并且因此形成如图2B所示的单层结构，其中经向帘线在截面上以恒定间距排列。

充气轮胎的制造

数个如上所述的帘布层片被接合在一起形成圆柱形的帘布层，该帘布层可以用于充气轮胎的胎体帘布层。图3所示是充气轮胎T右半部分的截面，其中胎体帘布层31为一个从胎面32延伸经过侧壁33，绕着胎圈34的胎圈芯35回转并固定的帘布层。在轮胎顶部区域提供了一个与轮胎圆周方成5～45°角的具有两层帘布层的带束层36。图3所示的轮胎为子午线结构的充气轮胎，胎体帘布层的经向帘线在轮胎中沿径向方向(与轮胎圆周方向垂直)延伸排列。

充气轮胎T是使用这种胎体帘布层通过传统成形方法制造的。具体的，例如胎体帘布层、胎圈芯、带束层及胎面橡胶被装配到生胎外壳中，并将其在硫化模具中硫化以制造充气轮胎。

实施例

帘线织物/帘布层的制备

使用具有以聚酯帘线(1500丹尼尔/两个帘布层)作为经向帘线和225丹尼尔的纬线的帘线织物。

帘线织物经过应用粘合过程以提高与橡胶的粘合度。在应用粘合过程中，将帘线织物浸泡在一种粘合剂溶液中，其中粘合剂溶液包含例如间苯二酚的主要浓缩产物、福尔马林、乙烯基吡啶乳胶和加入多种化学成分的SBR乳胶的混合物，并且将帘线织物在经向帘线被施加一定张力的情况下进行加热。随后在帘线织物的顶部和底部包裹未硫化的橡胶。这样，就制得了作为轮胎增强材料的帘布层。

帘布层片的制备和帘布层的接合

帘布层在经线方向上以一定的间距被切割为帘布层片。由于帘布层是用于子午线轮胎的胎体帘布层，帘布层片的切割侧的宽度与在胎圈间延伸的胎体的环形截面的弧长相等。

在实施例1中，切割帘布层而成的帘布层片以如下方法接合。使用如图1B所示的帘线织物的帘布层。如图2A所示，帘布层片21的末端21J与帘布层片22的末端22J相互重叠排列。在接合前，位于帘布层片21相对末端的每个末端21J处和位于帘布层片22相对末端的每个末端22J处的1根经向帘线被除去，并且纬线的折回部15a被切断。在对照例1中，使用经向帘线未被除去的传统帘布层。表1所示为实施例的规格以及其评估结果。

根据本发明，通过将末端置于相互之上，将帘布层片接合，从而末端的经向帘线不会重叠，并且因此形成如图2B所示的单层结构，其中经向帘线在截面上以恒定间距排列。

子午线轮胎的制造

数个如上所述的帘布层片被接合在一起形成圆柱形的帘布层，并且将这种帘布层用于尺寸为195/65R15的充气子午轮胎的胎体帘布层。在本实施例中，子午线轮胎被制为如图3所示的充气轮胎。充气子午线轮胎的规格如下所示：

带束层：两层带束层

钢制帘线：1×4×0.25

角度：22°×22°(与轮胎圆周方向夹角)

轮胎硫化条件：165℃×20分钟

轮胎性能评估

(1)轮胎均一性(RFV：径向力波动)

(1-1)RFV OA

RFV指的是在轮胎负重并保持轴在一定水平下，当轮胎旋转时在轮胎轴上下方向上的振动，这种振动是汽车在实际行驶中的一个振动来源。

使用轮胎运行机在运行速度为60rpm，负重为4000N，以及轮辋(rim)宽度为15×6英寸的条件下进行测试。

(1-2)RFV 1H

“RFV 1H”指的是将RFV(OA)的测试值分解成级数分量后所得的一次分量。

(1-3)RFV 2H

“RFV 2H”指的是将RFV(OA)的测试值分解成级数分量后所得的二次分量。

(2)膨胀/凹陷评估

膨胀/凹陷评估是通过对轮胎侧壁外表面的不平整进行感官测试。评估结果的得分被定为1～5分。较高的得分表示侧壁外表面不平整的程度较小。从表1可以看出，实施例的均一性(RFV)以及膨胀/凹陷性质都得到了改善。

表1

具有使用本发明的轮胎增强材料的制造方法制造的胎体帘布层的充气轮胎，在帘布层接合部既没有波状也没有重叠。这样，轮胎在整体上具有均一性。特别的，由于在侧壁外表面没有膨胀或凹陷，轮胎在视觉上效果较好，并因此具有更高的商业价值。此外，轮胎在行驶中的均一性(径向力波动)也得到了提高。

虽然本发明已详细附图描述，但可以明确知道本发明仅以附图和实施例的方法描述，并且不受方法局限，本发明的精神及范围仅受到附加的权利要求条款的限制。

Claims (4)

1.一种由帘线织物(3)形成的轮胎增强材料的制造方法，其中帘线织物由相互平行排列的经向帘线(4)和与所述经向帘线(4)基本垂直排列的纬线(5)构成，该方法包括：

包顶步骤，是将所述帘线织物(3)用橡胶包裹以制造帘布层(1)，所述帘线织物(3)具有在所述帘线织物(3)相对末端的各个经向帘线(4a)上折回的所述纬线(5)；

切割步骤，将所述帘布层(1)切割为各自具有预定长度的帘布层片；

接合部形成步骤；以及

接合步骤，将一片所述帘布层片的接合部与另一片帘布层片的接合部接合在一起；

其特征在于，在所述接合部形成步骤中，所述帘布层(1)的每个相对末端处的1～5根经向帘线被除去，并且所述帘布层(1)每个相对末端处的所述纬线的折回部被切断。

2.如权利要求1所述的轮胎增强材料的制造方法，其特征在于，

所述接合部的宽度为0.5～2mm。

3.如权利要求1所述的轮胎增强材料的制造方法，其特征在于，

所述轮胎增强材料为胎体帘布层。

4.一种包含如权利要求4所述的胎体帘布层制造方法的充气轮胎的制造方法。

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