CN102006989B - 包括导电区域的帘线帘布层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由一组帘线形成的用于制造轮胎(1)的增强帘布层(13、14、15)，所述帘线大部分涂覆有弱导电橡胶混合物(130、140、150)，所述帘线互相平行并与所述帘布层的纵向方向形成给定角度；特征在于，涂覆有一个或多个橡胶混合物层并且外层由导电橡胶混合物形成的传导帘线(131、141、151)根据一定间隔和给定的布置而被插入到所述涂覆有弱导电橡胶混合物(130、140、150)的多个帘线之间，从而在所述帘布层的顶部和底部之间形成了一个或多个导电路径。

Description

包括导电区域的帘线帘布层
技术领域
本发明的领域涉及用于装配至运输车辆的轮胎。更加具体而言，本发明涉及电荷在利用非导电橡胶复合物制成的轮胎中流动的问题。
背景技术
为了增强滚动阻力并减少燃料消耗，现代轮胎包含橡胶复合物，通过占主导的填充物的方式，该橡胶复合物包括非导电填充物，例如硅石，或者包括具有非常小的百分比的炭黑的复合物，且该橡胶复合物例如用来制造胎面。通过示例的方式，公开文献EP 0 501 227中描述了这种轮胎。
由于这些复合物的电阻率非常高，所以它们的应用伴随着大量技术方案的发展，所述技术方案用于在车辆移动时阻止静电积累以及允许电荷流动至地面。与电荷积累相关联的缺点对于制造商而言是众所周知的，并且该缺点变化广泛，从与车辆收音机的工作相干扰到从车辆下车时的乘客受到的电震，以及由于形成臭氧而加速了轮胎的老化。
公开文献US 5 518 055描述了一种轮胎，其中由非导电复合物制成的胎面涂覆有薄的导电复合物层。该层与侧壁复合物相接触，所述侧壁复合物本身也是导电的，以允许电荷流动。
在公开文献EP 0 658 452中介绍的另一个方案是在胎面中置入插件。该插件径向延伸，优选地一直围绕轮胎圆周而径向延伸，所述插件利用导电橡胶复合物制成，并将胎面的外表面连接至多个胎冠增强帘布层的其中一个，或者连接至胎体增强件，或者连接至连接到轮胎胎面并足以进行导电的其它任何部分上，这些帘布层的每一者都是导电的。取决于胎面是否包括导电材料或非导电材料的一个或多个层，对该原理进行了很多改进，并且例如在公开文献EP 0 925 903和EP 0963 302中进行了介绍。
所有这些方法目的在于将胎面的外表面连接至轮胎胎冠的内部区域的直接毗邻部分，例如侧壁、胎冠增强帘布层或者胎体增强帘布层，它们都具有导电性能。
然而，仍旧是为了改善滚动阻力的最近的轮胎发展中，已经增大了对大多数轮胎零件中的基于硅石的弱导电复合物的使用，所述轮胎零件在所述轮胎滚动的时候很可能执行机械工作。从而，除了胎面以外，这种复合物还用于侧壁、胎体增强帘布层、胎冠增强帘布层和胎冠增强成型元件的制造当中。
只有诸如胎圈增强环或者胎趾保护橡胶的轮胎元件是利用包含了炭基填充物的复合物制成的，这些轮胎元件的工作是确保轮缘和包封膜(envelope)下部区域之间的接触，并且这些轮胎元件仍然具有导电性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种电荷在基本由弱或者非常弱的导电橡胶复合物制成的轮胎中的导电方案。
此文中所使用的“弱导电橡胶材料”表示具有大于或等于108Ohms/cm的电阻率的橡胶基材料。类似地，“导电橡胶材料”表示具有小于106Ohms/cm的电阻率的橡胶基材料。
因此，在通用术语下，本发明涉及一种用于装配至车轮的轮胎，所述轮胎特别用来减少滚动阻力。通过表示的方式，所述轮胎包括：
-胎面，该胎面的径向外表面用来与地面接触，所述胎面一般来说由弱导电复合物构成，并具有例如在公开文献EP 0 658 452中描述的用来导电的装置。
-胎冠增强带束层，其通过互相叠置地铺设的多个增强帘布层形成，每个增强帘布层包括多个帘线，所述帘线互相平行并涂覆有弱导电橡胶复合物，并与圆周方向形成给定的角度。该胎冠增强带束层与胎面的径向内表面相接触，更加具体地来说，是与布置在胎面当中的用来导电的装置相接触。
-胎趾区域，其用来确保车轮和轮胎之间紧密接触，该胎趾区域包括胎圈增强环以及与所述车轮相接触的胎趾保护橡胶，该胎趾保护橡胶一般由导电橡胶复合物形成。
-一个或多个胎体增强帘布层，它们互相叠置地铺设，并通过它们的径向内端锚定至所述胎圈增强环，并且所述胎体增强帘布层还包括多个帘线，所述帘线涂覆有弱导电橡胶复合物，并互相平行且与圆周方向形成基本为90°的给定角度。在其中心处，胎体增强帘布层与形成所述胎冠增强带束层的多个帘布层的其中之一相接触。
-侧壁区域，其用于保护胎体增强帘布层，并且一般由弱导电橡胶复合物形成。
术语“帘线”应当被极为广义地进行理解，其包括单丝、多丝、芯线或者纺线或者等价的组件，而不管帘线的质地或者金属材料是什么，或者帘线可能经受的处理是什么，例如橡胶涂覆或表面处理，从而提升它紧密粘结至橡胶的能力。
因此，存在于上述的该类轮胎中的问题是如何在胎面和轮缘之间提供传导路径，这是因为增强帘布层在包封膜的胎冠和下部区域之间不再进行电荷传导。
本发明的目的是：通过提供适合的胎冠增强帘布层和胎体增强帘布层来提供该问题的解决方案。
根据本发明，增强帘布层由帘线的组件形成，所述帘线大部分涂覆有弱导电橡胶复合物，且所述帘线互相平行并与所述帘布层的纵向方向形成给定角度。
这些帘布层的特征在于，涂覆有一个或多个橡胶复合物层的所谓的“贯通帘线”以一定节距和给定的布置而被插入到涂覆有弱导电橡胶复合物的多个帘线之间，所述贯通帘线的外层由导电橡胶复合物形成，从而在所述帘布层的上部和下部之间形成了一个或多个导电路径。
接着观察到，通过仔细地调整贯通帘线的节距和布置，由于位于胎冠带束层的增强帘线层上的贯通帘线和互相叠置地铺设的胎体增强帘布层之间的连续的接触，因此在胎面的内部和下部区域之间形成一个或多个传导路径。
涂覆有导电橡胶复合物的少量帘线的存在不会在向前移动阻力方面显著改变轮胎的整体性能。
此外，对各种增强帘布层的帘线进行涂覆的导电复合物要仔细选择，以给予与所述帘布层的帘线涂覆的弱导电复合物基本相同的机械性能。
本发明还涉及根据本发明的帘布层的优选实施方案，并涉及包括根据本发明的帘布层的轮胎。
附图说明
说明书的以下部分基于图1至图10，其中：
-图1和2是根据本发明的增强帘布层的示意性俯视图，
-图3、4和5是根据本发明的穿过贯通帘线的横截面图，
-图6是根据本发明的穿过增强贯穿条带的横截面图，
-图7是穿过增强帘布层的横截面图，该增强帘布层的布边根据本发明而设置，
-图8是根据本发明的包括胎冠增强帘布层和胎体增强帘布层的轮胎的剖视图，
-图9是穿过所述轮胎的径向横截面图，并且
-图10是布置在胎体增强帘布层上的形成胎冠带束层的增强帘布层的示意性俯视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，轮胎将由增强帘布层23和33进行制造，该增强帘布层23和33由多段帘线(lengths of threads)形成，所述多段帘线互相平行，并与帘布层的纵向方向形成角度(α)。如图1所示，增强帘布层23的帘线与纵向方向形成了小于90°的角度α，该增强帘布层23优选地被设计用于制造胎冠增强带束层。如图2所示，帘布层33的帘线与所述纵向方向形成大约90°的角度α，该帘布层33优选地用于制造胎体增强帘布层。
帘线(20、30)大部分都涂覆有弱导电橡胶复合物。多段贯通帘线(21、31)在一定节距和给定布置下插入到涂覆了弱导电复合物的多个帘线之间。
图1显示了多段贯通帘线21分离布置在多个涂覆了弱导电复合物的帘线之间的情况。图2显示的情况当中，多个并排铺设的贯通帘线31布置在多个涂覆了弱导电复合物的帘线之间。
在已知的方式中，增强帘布层的制造包括以下步骤。以给定角度α在“直帘线”帘布层(2、3)中进行切割来移除多段帘布层(22、32)。在当前的情况中，所述直帘线帘布层由涂覆了弱导电橡胶复合物的连续帘线构成，所述帘线互相平行并与所述直帘线帘布层的纵向方向形成0°角。在直帘线帘布层中并排铺设的帘线数量可以根据帘线的特性和直径而在10个左右的帘线(3)集合中变化——在该情况下，它们都被称为条带——往往可达一两千条帘线——接着它们被称为非常宽的帘布层(2)。接着，被帘线(220a、220b、320a、320b)定界的多段的布边接合在一起，以获得无端(endless)增强带(23、33)。
一种获得可以制造按照本发明的增强帘布层的增强帘布层的方法是：切开非常宽的直帘线帘布层以形成多个直帘线条带，接着将无端贯通帘线插入到多个直帘线条带之间。通过将布边接合在一起并将未固化的橡胶复合物粘合至它们自身，则可以改良橡胶桥，从而能够制造包含贯通帘线的直帘线帘布层。
更容易实施的可选择方案是：通过将由帘线定界的所述多段帘布层的布边相接合，从而更轻易地将已经准备切割成需要角度的一段贯通帘线(21)或者贯通条带(31)插入到从直帘线帘布层(2、3)获取的多段帘布层中的每一个之间，其中帘线涂覆有弱导电橡胶复合物。结果就是形成了按照本发明的无端增强带(23、33)。
接着，从所述增强带中获取给定尺寸的多个段，以形成用于与形成未完成的轮胎的其它橡胶零件组合在一起的增强帘布层。
在等价的方式中，通过对帘布层或者直帘线条带的多个布边的其中一个进行镶边，贯通帘线或者贯通条带能够直接进行添加。
贯通帘线可以用传统的包鞘(sheathing)方法来制造，如图3所示的那样，通过导电复合物211的帮助来对帘线212直接涂覆。如图4所示，一个可选方案是用弱导电复合物210对帘线212进行涂覆，接着，使用包鞘方法(同样已知)来在外侧上共挤出由导电橡胶复合物211构成的第二层。第二个可选方案是在涂覆了弱导电橡胶复合物210的帘线212的整个表面上沉积由导电橡胶复合物构成的橡胶溶液213和溶剂，如图5所示，其中橡胶溶液213显示为圆点。溶剂被蒸发，仅有导电橡胶复合物的薄层留在了帘线的外表面上。
贯通条带31能够以同样的方式传统地来通过包鞘帘线312的帘布层进行制造，所述帘线312的帘布层在导电橡胶复合物311当中包括数十个帘线。
将会观察到，可以模仿上述的原理，其包括在由溶剂和导电复合物(413)组成的橡胶溶液当中对直帘线帘布层或条带(41)或一段帘布层的布边和连接至所述布边的上下表面进行涂覆，以获得相同的效果，其如图7所示，其中所述直帘线帘布层或条带(41)或一段帘布层的帘线(412)涂覆有弱导电复合物(410)。从而在帘布层或条带的上部s和下部i之间建立了传导路径。
贯通条带或帘线以及它们插入到增强带中的实施方案在本文中是通过示例的方式给出的，并且绝不是对导致按照本发明精神的结果的其它任何组合产生偏见。
涂覆有导电复合物的帘线或条带可以在均匀或者不均匀的节距下布置。然而，可以进行考虑，从而一旦布置在轮胎中的最终位置下，贯通帘线或贯通条带之间会具有一个或多个接触，从而在胎冠带束层的径向外部和胎体增强帘布层之间形成传导路径。
帘布层中的贯通帘线的数量可以很小。实验显示，每个帘布层当中存在一个贯通帘线足以建立传导路径。然而，在实践中的结果却是这种类型的布置太过复杂而难以实施，这是因为它意味着布置帘布层，从而在轮胎的建造过程中，将传导帘线互相叠置地铺设。
如图8所示的通过示例方式的本发明的轮胎1包括胎面11，该胎面11具有用来在胎面的外表面和胎冠增强带束层的径向外部之间进行导电的装置，所述胎面的外表面用来与地面接触。
这些装置可以用于提供用导电橡胶材料制造的胎面，或者优选地，制造由弱导电复合物110形成的胎面11，其中插件111通过胎面而径向延伸。胎面11还可以包括子层12，该子层12自身由导电复合物形成或者包括类似于胎面的装置的排出电荷的装置。
如图8所示，胎冠增强带束层由两个增强帘布层13和14构成，其中帘线与轮胎包封膜的圆周方向形成给定角度。
增强帘布层13例如可以通过将多个并排铺设的条带130接合在一起而制成，其中帘线涂覆有弱导电复合物，并且其中多个布边的其中一个由涂覆了导电复合物的贯通帘线131形成。
增强帘布层14在另一个组件例子当中是通过将多段条带(140、141)接合而制成。形成帘布层的多段条带的大多数由多段条带(140)形成，其中帘线涂覆了弱导电复合物。多段贯通条带(141)插入到多个条带(140)之间，条带(140)的帘线涂覆有弱导电复合物。
通过示例的方式，胎体增强帘布层15是通过将涂覆了弱导电复合物的帘线的多个段150组装而形成，在直帘线帘布层被切割的机器上制造所述多个段的步骤当中，由涂覆了导电复合物的帘线形成的一段条带151插入在帘线的多个段150之间。
胎体增强帘布层15通过它的两个径向下端锚定至胎趾增强环160和161。
不言而喻，胎体增强帘布层和胎冠增强帘布层的每一者都能没有区别地按照上述的其中一个实施方案而制造。
这些实施方案的可选方案是，帘线直接沉积在未完成轮胎上的最终位置。这种方法已经通过例子的方式在公开文献EP 248 301中进行了描述，其涉及一种通过喷洒来沉积帘线的方法，并且也在公开文献EP 353 511中进行了描述，其涉及一种利用非缠绕工艺来将帘线应用至胎芯的方法。
这些方法是从带有预涂覆橡胶复合物的连续帘线源中进行供应。如果该复合物是弱导电的，那么可以明智地将导电复合物表面层以均匀间隔沉积在胎面表面上。作为例子，可以采用由导电橡胶复合物形成的橡胶溶液和溶剂。接着所述溶剂简单地被蒸发而留下帘线，帘线的部分区域拥有导电性能。
当将帘线铺设在它们的最终位置的时候，产生了多段贯通帘线，多段贯通帘线的数量取决于预涂覆了导电橡胶复合物的那段帘线，从而得到的增强帘布层拥有了根据本发明的增强帘布层的性能。
支持本说明书的轮胎的增强帘布层的数量和类型不是限定性的。因此，在不偏离本发明的精神的情况下，可以制造包括多于两个相交错的帘布层和一个或多个所谓的零度帘布层的胎冠增强带束层。类似地，也可以制造包括多个胎体增强帘布层的轮胎。
图9是穿过轮胎1的径向横截面图，并显示了胎趾保护橡胶170和171，该胎趾保护橡胶170和171被设计用来确保轮胎胎趾和轮缘之间的接触。这些胎趾保护橡胶与胎体增强帘布层相接触，并且这些胎趾保护橡胶包括用来从内部到与轮缘接触的外部的导电的装置。这些胎趾保护橡胶优选地利用导电橡胶复合物制造。
最后，轮胎1包括侧壁保护橡胶180和181。这些侧壁保护橡胶优选地利用弱导电橡胶复合物制造。
简言之，胎面11包括装置(111、12)，其能够使得导电路径建立在胎面的径向外部和所述胎面的径向内部之间，所述胎面的径向外部用来与地面接触。胎冠增强带束层(13、14)的径向外部与胎面(12)的径向内部接触。并且，胎冠增强带束层的径向内部与胎体增强帘布层(15)相接触。最后，胎体增强帘布层的径向下部与胎趾保护橡胶(170、171)接触，胎趾保护橡胶(170、171)用来建立与轮缘的气密接触。
由于这些各种元件之间的接触，并且更加具体而言，由于帘布层部分(其中帘线涂覆有导电复合物)之间的接触，所以在轮胎的径向外表面和轮缘之间建立了至少一个导电路径，其如图10示意性所示。
使得可以创建传导路径的多种布置可以不相同。
在第一种结构中，涂覆了导电复合物的帘线布置在相对于每个帘布层的纵向端的一个或多个预定位置中的增强帘布层中。多个帘布层互相叠置地铺设，并注意确保涂覆了导电复合物的帘线以预定的方位角设置在轮胎当中。由此以预定方式设置帘布层之间的传导路径。如前所示，这种布置可能会在组装轮胎时产生复杂结构，但是它意味着涂覆有导电复合物的贯通帘线数量可以减少。它还意味着也能够处理轮胎具有多个胎体增强帘布层的特殊情形，其中帘线互相平行，并且有必要在圆周方向上提供一个或多个足够长度的预定涂覆区域，以遮盖贯通帘线。
然而，将会观察到，在轮胎构建操作的过程中，帘布层的长度必须小于展开后的帘布层，从而按照此方法制造的具有增强帘布层的每个轮胎具有至少一个贯通帘线或贯通条带。
另一方面，在第二种结构当中，多个增强帘布层互相叠置地铺设，而没有特别考虑在涂覆了传导复合物的帘线的轮胎中的方位角。在这种情形下，涂覆了导电复合物的帘线的节距和布置被确定成使得在统计意义上，能够在不同的增强帘布层之间建立至少一个传导路径，而不管帘布层相对于彼此的圆周位置。
因此，本发明可以通过简单的方式来制造轮胎，该轮胎能够高效地从车辆中消除静电荷。此外，所提议的用来制造所述帘布层的构建方法不需要对现存方法进行重大改变，并且能够在较低成本下实施。

Claims (13)

1.一种由帘线的组件形成的用于制造轮胎的增强帘布层，所述帘线大部分涂覆有弱导电橡胶复合物，所述帘线互相平行并与所述帘布层的纵向方向形成给定角度α，所述弱导电橡胶复合物的电阻率大于或等于108Ohms/cm，
所述帘布层的特征在于，涂覆有一个或多个橡胶复合物层的贯通帘线以一定节距和给定的布置插入到涂覆有弱导电橡胶复合物的多个帘线之间，所述贯通帘线的外层由导电橡胶复合物形成，从而在所述帘布层的上部和下部之间形成一个或多个导电路径，所述导电橡胶复合物的电阻率小于106Ohms/cm。
2.如权利要求1所述的增强帘布层，其中涂覆有导电橡胶复合物的所述贯通帘线形成多个子组件，所述贯通帘线互相并排位于所述子组件中，所述多个子组件以一定节距和给定的布置插入到涂覆有弱导电橡胶复合物的多个帘线之间。
3.如权利要求1或2所述的增强帘布层，其中所述贯通帘线涂覆有单一层，该单一层由导电橡胶复合物形成。
4.如权利要求1或2所述的增强帘布层，其中贯通帘线涂覆有弱导电橡胶复合物的第一层和导电橡胶复合物的外层。
5.一种制造增强帘布层的方法，所述增强帘布层用于轮胎的制造，所述帘布层由帘线组件形成，所述帘线大部分涂覆有弱导电橡胶复合物，所述帘线互相平行并与所述帘布层的纵向方向形成给定角度α，所述弱导电橡胶复合物的电阻率大于或等于108Ohms/cm，
所述方法的特征在于，其包括以下步骤，其中，涂覆有一个或多个橡胶复合物层的贯通帘线以一定节距和给定的布置插入到涂覆有弱导电橡胶复合物的多个帘线之间，所述贯通帘线的外层由导电橡胶复合物形成，从而在所述帘布层的上部和下部之间形成一个或多个导电路径，所述导电橡胶复合物的电阻率小于106Ohms/cm。
6.如权利要求5所述的方法，包括以下步骤，其中：
-在相对于直帘线帘布层的纵向方向的给定角度α下从所述直帘线帘布层中获取预定的多个段，以形成多段帘布层，在所述直帘线帘布层中，所述帘线涂覆有弱导电橡胶复合物，其中所述直帘线帘布层由涂覆了弱导电橡胶复合物的连续帘线构成，所述帘线互相平行并与所述直帘线帘布层的纵向方向形成0°角，
-将一段贯通帘线或多段贯通帘线在一定节距和给定布置下沿着一段帘布层的一个布边与所述一段帘布层并排接合，然后
-通过对被贯通帘线和帘布层的帘线定界的布边进行接合而将多段一个布边并排接合有一段贯通帘线或多段贯通帘线的帘布层并排铺设，以形成增强帘布层。
7.如权利要求6所述的方法，其中，为了制造贯通帘线，对帘线涂覆导电橡胶复合物。
8.如权利要求6所述的方法，其中，为了制造贯通帘线，通过对第一层和外层进行共挤来对帘线进行涂覆，所述第一层由弱导电橡胶复合物形成，所述外层由导电橡胶复合物形成。
9.如权利要求6所述的方法，其中，为了制造贯通帘线：
-首先，对帘线涂覆弱导电橡胶复合物，
-然后，将由导电橡胶复合物和溶剂形成的橡胶溶液沉积在涂覆有弱导电橡胶复合物的所述帘线的整个表面上，并且
-最后，将所述溶剂蒸发。
10.如权利要求5所述的方法，包括以下步骤，其中：
-在相对于直帘线帘布层的纵向方向的给定角度α下从所述直帘线帘布层中获取预定的多个段，以形成多段帘布层，在所述直帘线帘布层中，所述帘线涂覆有弱导电橡胶复合物，其中所述直帘线帘布层由涂覆了弱导电橡胶复合物的连续帘线构成，所述帘线互相平行并与所述直帘线帘布层的纵向方向形成0°角，
-将由导电橡胶复合物和溶剂形成的橡胶溶液在一定节距和给定的布置下沉积在被帘线定界的一段帘布层的一个布边上以及连接至所述布边的上下表面上，
-将所述溶剂移除，然后
-通过对被帘线定界的多个布边接合来并排布置所述多段帘布层。
11.一种轮胎，包括一个或多个胎体增强帘布层和由一个或多个胎冠增强帘布层形成的胎冠增强带束层，
所述轮胎的特征在于，所述胎体增强帘布层和胎冠增强帘布层由根据权利要求1至4中的一项所述的增强帘布层形成。
12.如权利要求11所述的轮胎，进一步包括胎面，导电装置在所述胎面中设在所述胎面的外表面和所述胎冠增强带束层的径向外部之间，所述胎面的外表面用于与地面接触。
13.如权利要求11所述的轮胎，进一步包括两个胎趾区域，所述胎趾区域包含胎趾增强环和胎趾保护橡胶，所述胎体增强帘布层的径向下端锚定至所述胎趾增强环，所述胎趾保护橡胶用来与轮缘接触，并被定位成使得所述胎趾保护橡胶与胎体增强帘布层中的至少一个相接触，所述胎趾保护橡胶由导电材料形成。
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