CN101107138B - 充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在低速运行和高速运行过程中具有优异的操纵稳定性的充气子午线轮胎，更特别地涉及一种包括布置在带束部(5)沿轮胎的径向外侧的至少一个带束增强层(6A、6B)的充气子午线轮胎，其特征在于，构成带束增强层(6A、6B)的增强元件是满足下式(I)和(II)的条件的聚酮纤维帘线：σ≥-0.01×E+1.2(I)；σ≥0.02(II)。其中，σ是177℃时的热收缩应力(cN/dtex)；E是25℃时、在49N的负荷下的弹性模量(cN/dtex)。

Description

充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气子午线轮胎，更特别地涉及一种在低速运行和高速运行过程中都具有优异的操纵稳定性的充气子午线轮胎，以及一种在低速运行和高速运行过程中都具有优异的操纵稳定性、而且不会使带束增强层中的帘线和带束部中的帘线互相接触地抑制带边分离(BES)的充气子午线轮胎。

背景技术

现在，主要通过使用两个或多个带束层并且将这些带束层的钢丝帘线互相交叉来构成通常用作作为客车用子午线轮胎中的骨结构的胎体的增强构件、特别是用作胎体的位于胎冠的部分用增强构件的带束部，上述带束层均由包含相对于轮胎的赤道面倾斜布置的钢丝帘线的橡胶层构成。

此外，可以在带束部的沿轮胎径向的外侧布置通过将例如尼龙帘线等增强元件进行涂橡胶而形成的带束增强层，以提高轮胎运行过程中的稳定性、特别是高速运行过程中的稳定性，并且通过防止高速运行过程中带束层的剥落、特别是在带束层的端部导致的显著的剥落来进一步提高轮胎的耐久性。已知带束增强层的结构是所谓的帽(cap)层结构等。可以通过布置包含例如尼龙帘线等增强元件的带束增强层以抑制运行过程中轮胎径向尺寸增大来提高轮胎在运行过程中的稳定性。

发明内容

然而，由于通常用作带束增强层的增强元件的例如尼龙帘线等大多数有机纤维帘线的弹性模量随着温度的升高而减小，所以设置有包含作为增强元件的这些多用途有机纤维帘线的带束增强层的轮胎存在以下问题：当在高速运行过程中轮胎的温度升高、并且施加到轮胎的离心力增大时，带束增强层的环箍效应降低而使胎面突出，因此，轮胎在高速运行过程中的接地形状大大改变而失去运行稳定性。

相反，为了抑制轮胎在高速运行过程中的接地形状的改变，可以在带束增强层中使用例如芳族聚酰胺纤维帘线等具有高刚度、并且高温时不会导致弹性模量减小的帘线。然而，在室温时，例如芳族聚酰胺纤维帘线等高刚度帘线的弹性模量过高，从而设置有包含作为增强元件的高刚度帘线的带束增强层的轮胎在低速运行过程中接地面积不足。因此，设置有包含作为增强元件的例如芳族聚酰胺纤维帘线等高刚度帘线的带束增强层的轮胎存在以下问题：尽管该轮胎在高速运行过程中具有优异的操纵稳定性，但是在低速运行过程中(即：当轮胎的温度低且施加到轮胎的离心力小时)操纵稳定性较差。

因此，本发明的第一个目的是提供一种在低速运行和高速运行过程中具有优异的操纵稳定性的充气子午线轮胎。

而且，通常使用具有双股结构的帘线作为轮胎帘线，该双股结构通过加捻两个长纤维(filament)束获得。在该情况下，可以通过加捻两个长纤维束以提高长纤维之间的组合力来提高帘线的抗疲劳性。然而，由于具有双股结构的帘线的帘线直径粗，所以当在带束增强层中使用该帘线时，存在以下问题：带束增强层中的帘线变得容易与带束层中的帘线(通常是钢丝帘线)接触，容易导致带束部的端部处的剥落或者所谓的带边分离(BES)。此外，在制造具有双股结构的帘线的情况下，加捻步骤需要花很长的时间，从而加工成本变高，存在制造成本的问题。

因此，本发明的第二个目的是提供一种在低速运行和高速运行过程中具有优异的操纵稳定性而且不使带束增强层中的帘线和带束部中的帘线互相接触地抑制带边分离(BES)的充气子午线轮胎。

为了实现第一个目的，发明人已经进行了各种研究，并且已经发现：当使用具有特定热收缩应力和弹性模量的聚酮纤维帘线作为设置有沿径向布置在带束部外侧的带束增强层的充气子午线轮胎中的带束增强层的增强元件时，可以充分地保证低速运行过程中轮胎的接地面积，以提高低速运行过程中的操纵稳定性，而且带束增强层基于热收缩应力在高速运行过程中发挥高的环箍效应，以提高高速运行过程中的操纵稳定性。

此外，为了实现本发明的第二方面，本发明人已经进行了进一步的研究，并且已经发现：当使用具有特定热收缩应力和弹性模量以及单股结构的聚酮纤维帘线作为设置有布置在带束部外侧的带束增强层的充气子午线轮胎中的带束增强层的增强元件时，可以充分地保证低速运行过程中轮胎的接地面积，以提高低速运行过程中的操纵稳定性，而且带束增强层在高速运行过程中发挥高的环箍效应，以提高高速运行过程中的操纵稳定性，还可以充分地保证带束部和带束增强层之间的层间厚度(interlayer gauge)，以抑制带边分离(BES)，结果，完成了本发明。

也就是说，根据本发明的充气子午线轮胎包括：一对胎圈部、一对侧壁部、与两个所述侧壁部相连的胎面部、在所述一对胎圈部之间环状延伸的胎体、布置在所述胎体的位于胎冠的部分的所述轮胎径向的外侧并且包括至少两个带束层的带束部、以及布置在所述带束部的所述轮胎径向的外侧以覆盖整个所述带束部和/或所述带束部的两端部的至少一个带束增强层，所述带束增强层由包含基本上与所述轮胎的圆周方向平行地布置的增强元件的涂橡胶层构成，其特征在于，构成所述带束增强层的所述增强元件是满足下式(I)和(II)的条件的聚酮纤维帘线：

σ≥-0.01×E+1.2   (I)

σ≥0.02           (II)

[其中，σ是177℃时的热收缩应力(cN/dtex)；E是25℃时、在49N的负荷下的弹性模量(cN/dtex)]。

这里使用的聚酮纤维帘线在177℃时的热收缩应力σ是当以5℃/分钟的温度上升速度加热具有25cm的固定长度并且在硫化之前经受普通的浸渍处理的聚酮纤维帘线的样品时在帘线中于177℃时产生的应力，而聚酮纤维帘线在25℃时、在49N的负荷下的弹性模量E是作为从根据JIS的帘线拉伸试验所得的S-S曲线中49N处的切线计算的单位cN/dtex的弹性模量。

在根据本发明的充气子午线轮胎的一个优选实施例中，带束增强层中聚酮纤维帘线的排列密度是40～70(根/50mm)。

在根据本发明的充气子午线轮胎中，优选通过将包含一个或多个增强元件且具有比带束增强层的宽度窄的宽度的涂橡胶条状片在轮胎的宽度方向上多次螺旋缠绕以具有预定宽度来形成带束增强层。

在根据本发明的充气子午线轮胎中，优选通过加捻聚酮制成的两个长纤维束来形成用在带束增强层中的聚酮纤维帘线。在该情况下，优选在带束增强层中使用的聚酮纤维帘线具有通过下式(III)定义的850～4000的加捻系数α：

α＝T×D^1/2    (III)

[其中，T是加捻数量(次数/100mm)，D是帘线的总纤度(dtex)]。此外，更优选通过加捻具有500～3000dtex的纤度的聚酮的两个长纤维束来形成用在带束增强层中的聚酮纤维帘线。

在根据本发明的充气子午线轮胎中，优选通过加捻聚酮的一个长纤维束来形成用在带束增强层中的聚酮纤维帘线。在该情况下，可以实现上述第二个目的，特别地，可以防止带束增强层中的帘线和带束部中的帘线之间的接触，以在提高低速运行和高速运行过程中的操纵稳定性的同时抑制带边分离(BES)。而且，在带束增强层中使用的聚酮纤维帘线具有通过下式(III)定义的300～1300的加捻系数α：

α＝T×D^1/2...(III)

[其中，T是加捻数量(次数/100mm)，D是帘线的总纤度(dtex)]。此外，更优选通过加捻具有500～3000dtex的纤度的聚酮的一个长纤维束来形成用在带束增强层中的聚酮纤维帘线。

在根据本发明的充气子午线轮胎的另一个优选实施例中，聚酮基本上具有通过下列通式(IV)表示的重复单位：

[其中，A是从用不饱和键聚合的不饱和化合物衍生的部分，每个重复单位中的A可以相同或不同]。而且，特别优选通式(IV)中的A是亚乙基。

在根据本发明的充气子午线轮胎中，聚酮纤维帘线具有在高温时收缩、返回室温时伸长的可逆性。

根据本发明，可以提供一种设置有包含作为增强元件的具有特定的热收缩应力和弹性模量的聚酮纤维帘线的带束增强层、并且在低速运行和高速运行过程中具有优异的操纵稳定性的充气子午线轮胎。

根据本发明，还可以提供一种设置有包含作为增强元件的具有特定的热收缩应力和弹性模量以及单加捻结构的聚酮纤维帘线的带束增强层、并且在低速运行和高速运行过程中具有优异的操纵稳定性、而且不使带束增强层中的帘线和带束部中的帘线互相接触地抑制带边分离(BES)的充气子午线轮胎。

附图说明

图1是根据本发明的充气子午线轮胎的一个实施例的剖视图。

图2是根据本发明的充气子午线轮胎的另一个实施例的剖视图。

图3是根据本发明的充气子午线轮胎的又一个实施例的剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明。图1是根据本发明的充气子午线轮胎的一个实施例的剖视图，图2和图3是根据本发明的充气子午线轮胎的其它实施例的剖视图。

图1所示的子午线轮胎包括：一对胎圈部1；一对侧壁部2；胎面部3，其延续到两个侧壁部2；子午线轮胎胎体(radialcarcass)4，其在一对胎圈部1之间环状地延伸，并且增强这些部分1、2、3；带束部5，其布置在胎体4的位于胎冠的部分的沿轮胎径向的外侧，由至少两个带束层组成；带束增强层6A，其布置在带束部5的沿轮胎径向的外侧以覆盖整个带束部5；以及一对带束增强层6B，其布置在带束增强层6A的沿轮胎径向的外侧以覆盖带束部5的两个端部。

图解的子午线轮胎胎体4由一个胎体帘布层构成，并且由在被埋入各自胎圈部1中的一对胎圈芯7之间环状延伸的主体部和沿轮胎的宽度方向从内侧向外侧缠绕各胎圈芯7的包边(turnup)部组成。在根据本发明的充气子午线轮胎中，子午线轮胎胎体4的帘布层数和结构不限于此。

在图解的子午线轮胎中，在子午线轮胎胎体4的位于胎冠的部分的沿轮胎径向的外侧布置由两个带束层构成的带束部5。带束层通常由包含相对于轮胎的赤道面倾斜延伸的帘线的涂橡胶层构成，优选由涂橡胶钢丝帘线层构成。此外，堆叠两个带束层以使构成带束层的帘线相对于轮胎的赤道面互相交叉，由此构成带束部5。图解的带束部5由两个带束层构成，但是在根据本发明的充气子午线轮胎中，构成带束部5的带束层的数量可以是三个或更多。

在根据本发明的充气子午线轮胎中，带束增强层6A、6B中的每一个都由包含与轮胎的圆周方向基本上平行地布置的增强元件的涂橡胶层构成，其中，要求增强元件是稍后提到的聚酮纤维帘线。

在图1所示的子午线轮胎中，在带束部5沿轮胎径向的外侧布置覆盖整个带束部5的一个带束增强层6A和覆盖带束部5的各端部的一个带束增强层6B，但是带束增强层6A和带束增强层6B中的每一个的数量可以是两个或更多。

只要根据本发明的子午线轮胎包括在带束部5沿轮胎径向的外侧的一个或多个带束增强层，就不受特别限制。例如，如图2所示仅在带束部5沿轮胎径向的外侧布置覆盖整个带束部5的带束增强层6A的实施例、和如图3所示仅在带束部5沿轮胎径向的外侧布置覆盖带束部5的两个端部的带束增强层6B的实施例是根据本发明的子午线轮胎的一个优选实施例。图2中的带束增强层6A由一层构成，图3中的带束增强层6B由两层构成，但是，带束增强层6A和6B的数量不限于此。

在根据本发明的充气子午线轮胎中，构成带束增强层6A和6B的增强元件要求是满足下式(I)和(II)条件的聚酮纤维帘线：

σ≥-0.01×E+1.2 (I)

σ≥0.02         (II)

[其中，σ是177℃时的热收缩应力(cN/dtex)；E是25℃时、在49N的负荷下的弹性模量(cN/dtex)]。聚酮纤维帘线的加捻结构不受特别限制，例如，可以使用通过加捻聚酮的两个长纤维束形成的聚酮纤维帘线和通过加捻聚酮的一个长纤维束形成的聚酮纤维帘线作为聚酮纤维帘线。

由于聚酮纤维帘线在高温时具有大的热收缩应力，所以即使在轮胎中布置聚酮纤维帘线以确保在低速运行过程中充分的接地面积，随着在高速运行过程中轮胎中的温度的升高，在帘线中产生充分的热收缩应力，由此带束增强层6A、6B发挥充分的环箍效应以抑制由于离心力导致的胎面的突出。因此，通过使用满足式(I)和(II)的聚酮纤维帘线可以同时建立低速运行过程中的操纵稳定性和高速运行过程中的操纵稳定性。顺便提及，当使用普通的纤维帘线时，由于低速运行过程中的操纵稳定性和高速运行过程中的操纵稳定性之间存在冲突关系，所以不能建立低速运行过程中的操纵稳定性和高速运行过程中的操纵稳定性。可以通过使用满足式(I)和(II)的聚酮纤维帘线首先建立这两个操纵稳定性。

在本发明中，考虑到轮胎的性能如下所述地导出式(I)。作为抑制高速运行过程中轮胎形状变化的力，存在通过带束增强层抵抗来自外界的输入(例如，离心力和应变)被动形成的阻力F1和通过带束增强层由于产生热主动形成的阻力F2。也就是说，为了有效地抑制高速运行过程中轮胎形状的变化，要求F1和F2的和超过一定水平。当F1和F2的贡献率分别是β和γ(其中β＞0，γ＞0)时，导出下式：

β×F1+γ×F2＞δ

(其中，δ是基于轮胎尺寸或速度的标准值，且δ＞0)。在该情况下，F1的主要支配因子(mainly dominant factor)包括带束增强层中帘线的刚度EC，而F2的主要支配因子包括带束增强层中帘线的热收缩应力HF。对于上式，通过用EC代替F1、用HF代替F2导出下式：

HF＞-β/γ×EC+δ/γ

当使用帘线在177℃时的热收缩应力σ作为HF、使用帘线在25℃时在49N的负荷下的弹性模量E作为EC时，要求热收缩应力σ位于斜率(-β/γ)×弹性模量E+截距(δ/γ)的上面领域。发明人已经研究并发现：当斜率(-β/γ)为-0.01且截距(δ/γ)为1.2时、或者当热收缩应力σ和弹性模量E满足式(I)的关系时，可以有效地抑制高速运行过程中轮胎的形状的变化。

顺便提及，当使用的帘线不满足式(I)的关系时，由于使用具有大的热收缩应力σ但低的弹性模量E的帘线，带束增强层在高速运行过程中的环箍效应降低，而由于使用具有高的弹性模量E但小的热收缩应力σ的帘线，不能充分地确保轮胎在低速运行过程中的接地面积。因此，在这两种情况下，都不能同时提高低速运行过程中和高速运行过程中的操纵稳定性。

此外，当使用的帘线不满足式(II)的关系时，由于在高温即高速运行过程中热收缩应力σ太小，如果布置帘线以确保低速运行过程中的接地面积，则带束增强层6A、6B的环箍效应不充分，使胎面突出从而大大改变接地形状，因此，轮胎在高速运行过程中的操纵稳定性劣化，而如果布置帘线使得带束增强层6A、6B可以在高速运行过程中充分发挥环箍效应，则在低速运行过程中不能充分确保接地面积，因此，轮胎在低速运行过程中的操纵稳定性劣化。

聚酮纤维帘线优选在177℃时具有不超过1.5cN/dtex的热收缩应力σ。当聚酮纤维帘线在177℃时的热收缩应力σ超过1.5cN/dtex时，在硫化过程中的收缩力变得过大，结果，导致轮胎内部的帘线杂乱和橡胶混乱，从而引起耐久性和均匀性的劣化。此外，聚酮纤维帘线更优选在177℃时具有不超过1.30cN/dtex的热收缩应力σ，考虑到防止在未处理轮胎(greentire)的硫化过程中带束部中的帘线与带束增强层中的聚酮纤维帘线接触以抑制轮胎的耐久性的劣化，聚酮纤维帘线更优选具有不超过0.90cN/dtex的热收缩应力σ。此外，聚酮纤维帘线优选在177℃时具有不低于0.05cN/dtex的热收缩应力σ，更优选具有不低于0.15cN/dtex的热收缩应力σ，考虑到充分抑制高速运行过程中胎面的突出，还更优选具有高于0.4cN/dtex的热收缩应力σ。而且，聚酮纤维帘线优选在25℃时、在49N的负荷下具有不低于60cN/dtex的弹性模量E，考虑到充分抑制高速运行过程中胎面的突出，更优选具有不低于100cN/dtex的弹性模量E。

考虑到防止带束增强层6A、6B中的帘线与带束部5中的帘线接触以抑制带边分离(BES)，优选通过加捻聚酮的一个长纤维束来形成用在带束增强层6A、6B中的聚酮纤维帘线。当聚酮纤维帘线是通过加捻聚酮的一个长纤维束形成的帘线时，可以防止帘线的直径变粗。因此，当通过加捻聚酮的一个长纤维束形成的聚酮纤维帘线用作带束增强层6A、6B中的增强元件时，可以充分地确保带束部5和带束增强层6A、6B之间的层间厚度以防止带束部5中的帘线与带束增强层6A、6B中的帘线接触，因此可以抑制带边分离(BES)。通常，当在带束增强层6A、6B中使用具有高弹性的帘线时，难以确保带束部5和带束增强层6A、6B之间的层间厚度，但是可通过使用由加捻具有高弹性的聚酮的一个长纤维束形成的帘线来确保层间厚度。

在根据本发明的充气子午线轮胎的带束增强层6A、6B中，聚酮纤维帘线的排列密度(end count)优选在40～70(根/50mm)的范围内。当带束增强层中的聚酮纤维帘线的排列密度低于40(根/50mm)时，带束增强层的带束增强性能变小。而当带束增强层中的聚酮纤维帘线的排列密度超过70(根/50mm)时，在通过加捻聚酮的两个长纤维束形成聚酮纤维帘线的情况下，轮胎的重量增加，而且，在室温下涂橡胶的帘线的刚度变得过高，低速运行过程中的接地面积变小，而在通过加捻聚酮的一个长纤维束形成聚酮纤维帘线的情况下，涂橡胶的帘线的刚度变得过高，并且由于轮胎硫化过程中的膨胀和热收缩应力而使带束部容易与带束增强层接触从而导致BE S。

当通过加捻聚酮的两个长纤维束形成用在带束增强层6A、6B中使用的聚酮纤维帘线时，优选聚酮纤维帘线具有通过下式(III)定义的850～4000的加捻系数α：

α＝T×D^1/2 ...(III)

[其中，T是加捻数量(次数/100mm)，D是帘线的总纤度(fineness，dtex)]。当聚酮纤维帘线的加捻系数α低于850时，不能充分地确保热收缩应力，而当聚酮纤维帘线的加捻系数α超过4000时，不能充分地确保弹性模量(即：带束增强性能小)。

而且，当通过加捻聚酮的两个长纤维束形成用在带束增强层6A、6B中的聚酮纤维帘线时，进一步优选通过加捻具有500～3000dtex的纤度的聚酮的两个长纤维束形成聚酮纤维帘线。当在聚酮纤维帘线中使用的长纤维束的纤度低于500dtex时，弹性模量和热收缩应力二者都不充分，而当在聚酮纤维帘线中使用的长纤维束的纤度超过3000dtex时，帘线直径变粗，并且不能使排列密度密集。

另一方面，当通过加捻聚酮的一个长纤维束形成用在带束增强层6A、6B中的聚酮纤维帘线时，优选聚酮纤维帘线具有通过下式(III)限定的300～1300的加捻系数α：

α＝T×D^1/2...(III)

[其中，T是加捻数量(次数/100mm)，D是帘线的总纤度(dtex)]。当聚酮纤维帘线的加捻系数α低于300时，不能充分地发挥热收缩应力，而当聚酮纤维帘线的加捻系数α超过1300时，不能充分地发挥弹性模量(即：带束增强性能小)。

而且，当通过加捻聚酮的一个长纤维束形成用在带束增强层6A、6B中的聚酮纤维帘线时，进一步优选通过加捻具有500～3000dtex的纤度的聚酮的一个长纤维束形成聚酮纤维帘线。当在聚酮纤维帘线中使用的长纤维束的纤度低于500dtex时，不能充分地发挥弹性模量(即：带束增强性能小)，而当在聚酮纤维帘线中使用的长纤维束的纤度超过3000dtex时，每根帘线的弹性模量和热收缩应力变得过高而导致带束增强层中的帘线和带束层中的帘线接触。

在带束增强层6A、6B中使用的聚酮纤维帘线优选具有在高温时收缩、在转回室温时伸长的可逆性。在该情况下，在高温时或者高速运行过程中，带束增强层中的聚酮纤维帘线收缩以发挥充分的环箍效应，因此，可以充分地抑制胎面的突出，而在低温时或者低速运行过程中，带束增强层中的聚酮纤维帘线伸长，因此，可以充分地确保接地面积。而且，通过使用20℃时和177℃时热收缩应力之间的差不低于0.20cN/dtex、优选不低于0.25cN/dtex的可逆的聚酮纤维帘线，可以同时建立正常运行和高速运行过程中的效果。

构成根据本发明的充气子午线轮胎中的带束增强层的增强元件要求是满足式(I)和(II)的条件的聚酮纤维帘线。作为聚酮纤维帘线的原材料的聚酮优选基本上具有由通式(IV)表示的重复单位(repeating unit)的聚酮。而且，在这些聚酮之中，优选不低于97mol％的重复单位是1-氧代三亚甲基[-CH₂-CH₂-CO-]的聚酮，更优选不低于99mol％的重复单位是1-氧代三亚甲基的聚酮，最优选100mol％的重复单位是1-氧代三亚甲基的聚酮。

在作为聚酮纤维帘线的原材料的聚酮中，酮基可以部分地互相键合或者从不饱和化合物衍生的部分可以互相结合，但是，从不饱和化合物衍生的部分和酮基的交替配置的比例优选不低于90质量％，更优选不低于97质量％，最优选100质量％。

形成通式(IV)中的A的不饱和化合物最优选是乙烯，并且可以是除了乙烯之外的例如丙烯、丁烯、戊烯、环戊烯、己烯、环己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、十二碳烯、苯乙烯、乙炔、丙二烯等不饱和碳氢化合物；以及包含不饱和键的化合物例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、十一碳烯酸、十一(碳)烯醇、6-氯己烯、N-乙烯基吡咯烷酮、磺酰基膦酸的二乙酯、苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基吡咯烷酮、氯乙烯等。

作为聚酮的聚合度，优选通过下列公式定义的极限粘度(η)在1～20dL/g的范围内，更优选是2～10dL/g，甚至更优选3～8dL/g：

$\left[\mathrm{\η}\right]=\underset{c\→0}{\lim }(T-t)/(t\·C)$

[其中，t是具有不低于98％的纯度的六氟异丙醇在25℃时通过粘度管的通过时间，T是溶解在六氟异丙醇中的聚酮的稀释溶液在25℃时通过粘度管的通过时间，C是100mL稀释溶液中溶质的质量(g)]。当极限粘度低于1dL/g时，分子量太小，难以得到高强度的聚酮纤维帘线，而且在纺织、干燥以及拉伸的步骤中经常导致例如起绒、断裂等问题。而当极限粘度超过20dL/g时，聚合物的合成需要大量的时间和成本，而且难以均匀地溶解聚合物，这可能严重地影响纺织性和性状。

作为形成聚酮纤维的方法，优选：(1)包含如下步骤的方法：纺织未拉伸的纤维；进行多级热拉伸，其中，在特定温度和牵伸比下进行多级热拉伸步骤中的最终拉伸，以及(2)包含如下步骤的方法：纺织未拉伸的纤维，进行热拉伸，然后在高张力下骤冷。通过方法(1)或(2)形成聚酮纤维，可以得到适于制造聚酮纤维帘线的理想的长纤维。

用于纺织未拉伸的聚酮纤维的方法不受特别限制，而是可以采取传统的已知方法。具体地，提到在如JP-A-H02-112413、JP-A-H04-228613以及JP-A-H04-505344中公开的使用例如六氟异丙醇、间甲酚等有机溶剂的湿纺法，以及在WO99/18143、WO00/09611、JP-A-2001-164422、JP-A-2004-218189以及JP-A-2004-285221中公开的使用锌盐、钙盐、硫氰酸盐、铁盐等水溶液的湿纺法。在这些方法中，优选使用盐的水溶液的湿纺法。

在使用有机溶剂的湿纺法中，在六氟异丙醇、间甲酚等中以0.25～20质量％的浓度溶解聚酮聚合物，并且通过喷丝口压出该聚酮聚合物以形成纤维，然后将甲苯、乙醇、异丙醇、正己烷、异辛烷、丙酮、甲基乙基酮等非溶剂浴中的溶剂除去，由此，在洗涤之后可以得到未拉伸的聚酮纤维。

在使用水溶液的湿纺法中，在锌盐、钙盐、硫氰酸盐、铁盐等水溶液中以2～30质量％的浓度溶解聚酮聚合物，并且在50～130℃时将该聚酮聚合物从喷丝口压出到凝固浴(coagulation bath)中以进行凝胶纺丝，然后脱盐、干燥以得到未拉伸的聚酮纤维。在溶解聚酮聚合物的水溶液中，优选使用卤化锌和碱金属或者碱土金属的卤化物的混合物。在凝固浴中，可以使用水、金属盐的水溶液或者例如丙酮、甲醇等有机溶剂。

作为用于拉伸未拉伸的纤维的方法，优选热拉伸方法，其中，通过将未拉伸的纤维加热到高于未拉伸纤维的玻璃化转变温度的温度来拉伸未拉伸的纤维。而且，在上述方法(2)中，可以以一级进行未拉伸纤维的拉伸，但是优选进行多级拉伸。热拉伸方法不受特别限制，可以采取在例如加热辊或加热板等上使纤维运行的方法。此时，热拉伸温度优选在110℃～(聚酮的熔点)的范围内，整体拉伸倍率优选不低于10倍。

当通过方法(1)进行聚酮纤维的形成时，多级拉伸的最终拉伸步骤的温度优选在110℃～(作为最终拉伸步骤前一步骤的拉伸步骤的拉伸温度-3℃)，最终拉伸步骤时的拉伸倍率优选在1.01～1.5倍的范围内。另一方面，当通过方法(2)进行聚酮纤维的形成时，热拉伸之后向纤维施加的张力优选在0.5～4cN/dtex的范围内，骤冷时的冷却速度优选不低于30℃/秒，并且骤冷时的冷却终了温度优选不高于50℃。热拉伸聚酮纤维的骤冷方法不受特别限制，可以采取传统的已知方法。具体地，优选使用辊的冷却方法。而且，如此得到的聚酮纤维的弹性应变的保留大，从而优选通常对纤维进行松弛热处理，以使纤维长度短于热拉伸之后的纤维长度。此时，松弛热处理的温度优选在50～100℃的范围内，松弛倍率优选在0.980～0.999的范围内。

聚酮纤维帘线的制造方法不受特别限制。当聚酮纤维帘线是通过加捻聚酮的两个长纤维束形成的结构或者双股结构时，例如，通过合股捻聚酮的长纤维束、结合两个束、然后沿相反的方向缆捻两个束可以得到加捻的帘线。另一方面，当聚酮纤维帘线是通过加捻聚酮的一个长纤维束形成的结构或者单股结构时，例如，可以通过对齐和沿一个方向加捻聚酮的长纤维束得到加捻的帘线。

将如此得到的聚酮纤维帘线进行涂橡胶以得到在带束增强层6A、6B中使用的帘线/橡胶合成物。用于聚酮纤维帘线的涂覆橡胶不受特别限制，可以使用在传统的带束增强层中使用的涂覆橡胶。而且，可以在聚酮纤维帘线的涂橡胶之前，用粘合剂处理聚酮纤维帘线以提高与涂覆橡胶的粘附性。

根据普通的方法，通过向带束增强层6A、6B涂覆通过橡胶处理聚酮纤维帘线形成的上述帘线/橡胶合成物可以制造根据本发明的充气子午线轮胎。在根据本发明的充气子午线轮胎中，可以使用普通空气或者具有被调节的(regulated)氧分压的空气或者如氮、氩、氦等惰性气体作为填充到轮胎中的气体。

在根据本发明的充气子午线轮胎的制造中，优选通过螺旋缠绕涂橡胶条状片使其沿轮胎的宽度方向布置多次以具有预定宽度来形成带束增强层6A、6B中的每一个，该涂橡胶条状片包含一个或多个增强元件且具有比带束增强层6A、6B的宽度窄的宽度。当通过连续地、螺旋地缠绕条状片形成增强层6A、6B时，在轮胎的圆周方向上没有形成接合部，可以均匀地增强带束部5。

实施例

给出下面的实施例来说明本发明，并且本发明不受其实施例的限制。

根据普通方法制备具有235/55R15的轮胎尺寸和图2所示的结构的子午线轮胎。除了在带束增强层中使用的帘线外，这些要被测试的轮胎彼此相似，其中，每个试验轮胎的带束部由两个钢丝带束层构成，位于轮胎的径向内侧的带束层具有200mm的宽度，位于轮胎的径向外侧的带束层具有190mm的宽度。而且，邻近带束部并覆盖整个带束部的带束增强层6A被布置成沿轮胎的宽度方向从各带束边向外伸出10mm。

而且，通过在带束部上的轮胎径向外侧螺旋(成螺旋形地)缠绕包含由表1所示材料制成的帘线的涂橡胶条状片以基本上与圆周方向平行地布置该条状片来制造试验轮胎的带束增强层。通过合股捻分别具有预定纤度的未加工纱(yarn)、结合两根未加工纱、并且进一步缆捻该未加工纱来制造使用的帘线。关于试验轮胎的结果，根据下面的方法测量接地面积、低速运行过程中和高速运行过程中的操纵稳定性、以及胎面的突出程度。在表1中示出结果。

(1)接地面积

以1.7kg/cm²(1.67×10⁵Pa)的内压对轮胎进行充气，用墨涂覆轮胎，并且在JATMA或JIS规定的负荷下在肯特纸(Kentpaper)上推轮胎以得到印迹。根据该印迹计算接地面积。

(2)低速运行和高速运行过程中的操纵稳定性

在具有3000mm外径的转鼓(drum)上设置被调节成具有1.7kg/cm²(1.67×10⁵Pa)的内压的试验轮胎，然后，基于轮胎的尺寸和内压在JATMA或JIS规定的负荷下以预定速度初步运行30分钟，其后，在无负荷状态下将内压再次调节到1.7kg/cm²，并且再次在预定负荷下、以预定速度连续地使转鼓上的偏离角至±14°。测量每个正负角度处的拐弯力(CF)，并且根据下式确定拐弯能力(C_p值)：

而且，基于使用尼龙的轮胎(即：表1中的比较例1和表2中的比较例5)的指数是100，通过除(divide)每个试验轮胎的C_p值来计算指数。指数值越大，操纵稳定性越好。

(3)胎面的突出程度

测量在1.7kg/cm²的内压和JATMA或JIS规定的负荷下、200km/h的速度时的胎面端部的突出程度，并且通过图片拍摄(photo shoot)确定胎面端部的突出程度。而且，评估作为标准条件的40km/h时的突出程度与200km/h时的突出程度之间的差。

表1

^*1大约100％具有由公式(IV)表示的重复单位，并且不低于97mol％的重复单位是1-氧代三亚甲基的聚酮。

^*2具有由公式(IV)表示的重复单位的聚酮，其中，A主要是乙烯基(包含大约6％的丙烯)。

如从表1看到的一样，实施例中使用满足公式(I)和(II)的聚酮纤维帘线作为带束增强层中的增强元件的轮胎在室温下的接地面积大，从而这些轮胎在低速运行过程中具有优异的操纵稳定性。此外，这些轮胎在高速运行下抑制胎面的突出，从而它们在高速运行过程中也具有优异的操纵稳定性。

另一方面，比较例1中的使用尼龙帘线作为带束增强层中的增强元件的轮胎在高速运行过程中胎面的突出大，从而这些轮胎在高速运行过程中的操纵稳定性比实施例中的轮胎的操纵稳定性差。此外，比较例2中的使用芳族聚酰胺纤维帘线作为带束增强层中的增强元件的轮胎在室温下的接地面积小，从而这些轮胎在低速运行过程中的操纵稳定性比比较例1和实施例中的轮胎的操纵稳定性差。

此外，根据普通方法制备具有205/65R15的轮胎尺寸和图1所示的结构的子午线轮胎。除了在带束增强层中使用的帘线外，这些要被测试的轮胎彼此相似，其中，试验轮胎的带束部由两个钢丝带束层构成，位于轮胎的径向内侧的带束层具有160mm的宽度，位于轮胎的径向外侧的带束层具有150mm的宽度。而且，邻近带束部和覆盖整个带束部的带束增强层6A被布置成沿轮胎的宽度方向从各带束边向外伸出5mm，此外，仅覆盖带束部的两端部的带束增强层6B分别布置在带束增强层6A的轮胎径向的外侧上，且从带束增强层6A的端部沿轮胎宽度方向向内侧布置25mm的宽度。

而且，通过在带束部上的轮胎径向外侧螺旋(成螺旋形地)缠绕包含表2所示材料的帘线的涂橡胶条状片以基本上与圆周方向平行地布置该条状片来制造试验轮胎的带束增强层。在单股结构的情况中，通过沿一个方向加捻分别具有预定纤度的未加工丝来制造使用的帘线，而在双股结构的情况中，通过合股捻分别具有预定纤度的未加工丝、结合两根未加工丝、并且进一步缆捻该未加工丝来制造使用的帘线。关于试验轮胎的结果，根据前述方法测量接地面积、低速运行过程中和高速运行过程中的操纵稳定性、以及胎面的突出程度，此外根据以下方法测量带束部和带束增强层之间的层间厚度以及对带边分离的耐久性。在表2中示出结果。

(4)带束部和带束增强层之间的层间厚度

沿宽度方向切割轮胎，测量从位于其截面径向外侧的带束层的宽度方向的外侧的第一到第五根带束帘线和最近的帽(cap)帘线(带束增强层6A中的帘线)之间的最短距离，计算五根帘线的平均值。

(5)对带边分离(BES)的耐久性

在车辆上安装四个相同的轮胎，并且在普通路面上实际运行20000km的距离，其后，从中取出轮胎并切割，以测量引起带束部的端部处分离的部分的周长。基于使用尼龙的轮胎(即：比较例5)的指数是100，通过用每个轮胎的分离长度除来确定指数。指数值越大，BES的耐久性越高、越好。

表2

^*1大约100％具有由公式(IV)表示的重复单位，并且不低于97mol％的重复单位是1-氧代三亚甲基的聚酮。

^*2具有由公式(IV)表示的重复单位的聚酮，其中，A主要是乙烯基(包含大约6％的丙烯)。

如从表2看到的一样，实施例5～7中的使用满足公式(I)和(II)、并且具有单股结构的聚酮纤维帘线作为带束增强层中的增强元件的轮胎在室温下的接地面积大，从而这些轮胎在低速运行过程中具有优异的操纵稳定性。此外，这些轮胎在高速运行下抑制胎面的突出，从而它们在高速运行过程中也具有优异的操纵稳定性。此外，它们在带束部和带束增强层之间的厚度是充分的，从而它们对带边分离的耐久性也非常优异。

另一方面，比较例5中的使用尼龙帘线作为带束增强层中的增强元件的轮胎在高速运行过程中胎面的突出大，从而这些轮胎在高速运行过程中的操纵稳定性比实施例中的轮胎的操纵稳定性差。此外，比较例6中的使用芳族聚酰胺纤维帘线作为带束增强层中的增强元件的轮胎在室温下的接地面积小，从而这些轮胎在低速运行过程中的操纵稳定性比比较例5和实施例5～7中的轮胎的操纵稳定性差，此外，因为带束部和带束增强层之间的厚度不充分，所以对带边分离的耐久性差。而且，比较例7中的使用满足公式(I)和(II)、但是具有双股结构的聚酮纤维帘线作为带束增强层中的增强元件的轮胎在带束部和带束增强层之间的厚度不充分，从而对带边分离的耐久性差。

Claims (12)

1.一种充气子午线轮胎，其包括：一对胎圈部、一对侧壁部、与两个所述侧壁部相连的胎面部、在所述一对胎圈部之间环状延伸的胎体、布置在所述胎体的位于胎冠的部分的所述轮胎径向的外侧并且包括至少两个带束层的带束部、以及布置在所述带束部的所述轮胎径向的外侧以覆盖整个所述带束部的至少一个带束增强层和/或布置在所述带束部的所述轮胎径向的外侧以覆盖所述带束部的两端部的至少一个带束增强层，所述带束增强层由包含基本上与所述轮胎的圆周方向平行地布置的增强元件的涂橡胶层构成，其特征在于，构成所述带束增强层的所述增强元件是满足下式(I)和(II)的条件的聚酮纤维帘线：

σ≥-0.01×E+1.2(I)

σ≥0.02        (II)

其中，σ是177℃时的热收缩应力，单位是cN/dtex；E是25℃时、在49N的负荷下的弹性模量，单位是cN/dtex。

2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束增强层中的所述聚酮纤维帘线的排列密度是40～70，单位是

3.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，通过将包含一个或多个所述增强元件且具有比所述带束增强层的宽度窄的宽度的涂橡胶条状片在所述轮胎的宽度方向上多次螺旋缠绕到预定宽度来形成所述带束增强层。

4.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，通过加捻聚酮的两个长纤维束来形成用在所述带束增强层中的所述聚酮纤维帘线。

5.根据权利要求4所述的充气子午线轮胎，其特征在于，在所述带束增强层中使用的所述聚酮纤维帘线具有通过下式(III)定义的850～4000的加捻系数α：

α＝T×D^1/2(III)

其中，T是加捻数量，单位是次数/100mm，D是所述帘线的总纤度，单位是dtex。

6.根据权利要求4所述的充气子午线轮胎，其特征在于，通过加捻具有500～3000dtex的纤度的聚酮的两个长纤维束来形成用在所述带束增强层中的所述聚酮纤维帘线。

7.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，通过加捻聚酮的一个长纤维束来形成用在所述带束增强层中的所述聚酮纤维帘线。

8.根据权利要求7所述的充气子午线轮胎，其特征在于，在所述带束增强层中使用的所述聚酮纤维帘线具有通过下式(III)定义的300～1300的加捻系数α：

α＝T×D^1/2(III)

其中，T是加捻数量，单位是次数/100mm，D是所述帘线的总纤度，单位是dtex。

9.根据权利要求7所述的充气子午线轮胎，其特征在于，通过加捻具有500～3000dtex的纤度的聚酮的一个长纤维束形成用在所述带束增强层中的所述聚酮纤维帘线。

10.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述聚酮基本上具有通过下列通式(IV)表示的重复单位：

其中，A是从用不饱和键聚合的不饱和化合物衍生的部分，每个重复单位中的A可以相同或不同。

11.根据权利要求10所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述通式(IV)中的A是亚乙基。

12.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述聚酮纤维帘线具有在高温时收缩、返回室温时伸长的可逆性。

Images