CN102947109B - 具有排气线的充气车辆轮胎以及用于该排气线的导电涂层的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种径向设计的具有一个胎体（4）并且具有毗连该胎体（4）的多个部件（9，10）的充气车辆轮胎（1），其中多个线形元件（11）被安排在该胎体（4）的两个表面中的至少之一上并且优选地被用于排放在该轮胎构造的过程中该胎体（4）以及该毗连的部件（9，10）之间封闭的空气。为了改进该充气车辆轮胎（1）的导电性，至少一个线形元件（11）具有一个导电涂层，并且共同地形成一个<1x107欧姆/厘米电阻的导电的线形元件（12）。本发明还涉及一种用于制造该导电涂层的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种处于径向构造的充气车辆轮胎，其具有一个胎体并且具有毗连该胎体的多个部件、以及多个安排在该胎体的两个表面中至少之一上的线形元件，这些线形元件优选是在该轮胎构造过程中用于该胎体和这些毗连部件之间所包封的空气的排气。本发明还涉及一种用于这些线形元件的导电涂层的生产方法。
背景技术
具有用于排气的线形元件（所谓的排气线）的子午线轮胎是本领域技术人员所熟知的。这样的一种充气车辆轮胎例如从DE3014268A1中获知。子午线轮胎以胎体增强件的一种径向延伸为特征。该胎体是在一个纺织砑光机中生产的，因为其镶嵌物要用由橡胶制成的混合物层进行涂覆。
为了避免在轮胎构造过程中空气被包封在彼此毗连的多个部件之间以及因而避免该轮胎的品质降低，在该纺织砑光机中在该混合物层的表面上生产该胎体部件之后，用多个线形元件来覆盖该胎体部件，这些线形元件被彼此平行地安排以用于排气。这种覆盖可以在一侧上（即，只在该胎体的两个表面之一上）或者在两侧上进行（即，在该胎体的两个表面上）进行。使用了不导电的或导电不够好的线形排气元件的这种覆盖，典型地是以25至40毫米的间距进行。这些排气元件，例如，是具有0.05至1毫米直径的棉线。在该轮胎中，用于排气的这些线形元件在径向方向上延伸并且横跨整个胎体层宽。
为了能够消除在该轮胎的操作中出现的静电荷，将与车行道表面相接触的头部区域（包括胎面）、与轮胎轮辋相接触的胎圈区域、以及将该胎面和该胎圈区域彼此相连接的诸如内层、胎体、或侧壁的至少一个部件制作成是导电的。这可以例如是通过导电橡胶混合物的使用来进行。导电意味着该轮胎具有的电阻最大是1x108欧姆。
现在，改进针对的是减少该轮胎的滚动阻力。用于减少该滚动阻力的一个途径是使用低滚动阻力的混合物。它们优选是在侧壁区域中用作其内层和其胎体的所谓的“主体混合物”。这些低滚动阻力混合物的滞后作用可以首先通过使用活性较小的填充剂、较少数量的填充剂，或通过以硅石替代碳黑来降低。然而，使用这些低滚动阻力的混合物导致了这些混合物的电阻的增大，使得其导电性下降。用于消散该静电荷整个轮胎所要求的的1x108欧姆的电阻不能得到保证。
所谓的导电碳黑通常以超低浓度在上述部件中以作为补救来使用。然而，这些具有一个非常高的增强/僵化作用，并且对该滞后行为并且因此该滚动阻力还具有负面作用。为了不超过混合物（例如在其侧壁区域中）的所要求的低刚度，用其他增强填充剂的程度必须大大地减少，作为对该导电碳黑的一种补偿。在软质部件如侧壁中，这能得到的结果是整体填充度非常低。结果是，因为例如过低的强度或者耐磨性的不利条件，具有高表面积的导电碳黑的分散不再可能是令人满意的。另外，这种基于导电碳黑的措施是昂贵的。
发明内容
本发明是基于提供一种使用简单措施来具有一个改进导电性的、有成本效益的高品质充气车辆轮胎的目的。
该目的是根据权利要求1的前序部分以及描述的特征来实现，其特征在于这些线形的、优选是排气的元件的至少之一具有一个导电涂层，这样该线形的、优选是排气元件和该涂层毗连地形成一种导电的线形元件，并且该导电的线形元件具有<1x107欧姆/厘米的电阻。
对于本发明而言基本的是，通过在至少一个线形的、优选是排气的元件（优选是所谓的排气线）周围施加一个导电涂层的简单措施，该充气车辆轮胎的导电性是可改进的。该线形元件本身的物理特性没有改变，而稍微仅是具有一个导电涂层。出人意料地，已经表明了，将多个线形元件、优选是排气线进行涂覆是完全足够获得轮胎的具有最大总电阻为1x108欧姆的所希望的以及所要求的导电性。
该线形元件可以是一种排气线或安排为该胎体表面上的替代物或补充物的另一种非排气的线形元件。
确保，该静电荷从轮辋向经由胎圈经由多个导电元件一直到达该导电头部区域的消散得到改进，即使桥接该轮胎的侧区域的这些橡胶混合物中没有一种具有适当的导电性。
如果这些线形元件是排气线，那么尽管如此，该充气车辆轮胎还是高制造品质的，因为在该轮胎构造过程中这些部件之间包封的空气可以仍然通过剩下的排气线可靠地进行排放。该充气车辆轮胎的导电性是使用这种简单且有成本效益的措施来改进的。复杂结构的措施不会必须在该轮胎上进行，例如放置另外的导电橡胶条。
概念“涂层”指的是在该线形元件周围的一种包覆层、一种涂层、或一种薄膜。
表述“线形元件”指的是一种纺织线、纱线、或绳索本身，诸如优选是一种没有导电涂层的排气线。
表述“导电的线形元件”指的是包含其导电涂层的线形元件。
概念“头部区域”指的是该轮胎的胎面、带束层、以及带束层绷带的这些部件以及安排在这些部件之间的那些中间层。
该线形的导电元件可以安排在该胎体的外表面上或内表面上或既在该表面又在内表面上，或者还可以是交替地在两个表面上。
“外表面”指是是该胎体的面向其侧壁的表面，而“内表面”指的是该胎体的面向其内层的表面。
在本发明的一个有利的优化中，为了保证或改进其导电性，建议的是将在1至20个之间、优选是2至6个之间的导电的线形元件安排在胎体的这个或这些表面上，优选是在该胎体宽度上有规则地分布，还可以是交替地在其外和内表面上分布。
在本发明的另外的有利的优化中，建议的是，在未固化的轮胎中该导电的线形元件具有1.5%至50%的可延展性，优选是5%至25%。该导电的线形元件允许在该轮胎生产过程中以及在操作状态下以这种方式的一个充分延展并且不会断裂，该断裂往往导致导电通道的中断。
在本发明的另外的有利的优化中，建议的是，该线形元件由一种不导电的，即，>1x107欧姆的材料组成。
在本发明的另外的有利的优化中，建议的是，该线形元件的直径是在0.01至1.5毫米之间，优选是在0.05至0.5毫米之间，并且因此，有利的是不会在典型使用的排气线的尺寸上不同而在物理特性上相同。
在本发明的另外的有利的优化中，建议的是，该导电的线形元件（11）具有<3000分特的纤度，优选是<500分特，并且因此有利的是不会在典型使用的排气线的尺寸上不同。
在本发明的另外的有利的优化中，建议的是，该导电涂层是一种助黏附剂，优选是一种包含导电颗粒的RFL浸渍液（dip），该导电颗粒优选是具有≥50m2/g的比表面积的碳黑，例如，N339型碳黑，特别是优选具有≥100m2/g的比表面积的碳黑。为了良好的橡胶结合用一种助黏附剂来涂覆一个线形元件以是本领域技术人员已知的。如果现在将导电颗粒（优选是分散的）与这种助黏附剂进行混合，那么该碳黑在这些线形元件上的导电性和还有所希望的助黏附作用以及还有优良的黏附得以提供。无需另外的一个工作步骤，使用典型地称之为该线形元件的“浸渍程序”，在该程序中将该线形元件拖着穿过具有该分散的导电颗粒的助黏附剂液体，从而获得了该线形元件的导电的以及助黏附的涂层。这样做是有成本效益的并且是有效的。
该缩写“RFL”代表间苯二酚甲醛胶乳。
概念“助黏附剂”应理解为施加在该强度载体周围或其部件周围的助黏附涂层。
该排气线形元件的非导电材料可以是例如：聚脂、聚酰胺、棉、或上述材料的混杂物。
该排气线形元件可以由连续的丝线、变形丝、或短纤维组成。
有利的是如果该涂层相对于该毛坯线形元件占该线形元件[DPU（浸渍附着量（dippickup））]的10wt%与90wt%之间，优选10wt%与50wt%之间，特别优选15wt%与35wt%之间。15wt%至35wt%之间的DPU确保了足够的导电性与一种相对薄并且因此有成本效益的涂层的，它可以应用于一个浸渍程序中。
在一个优选实施方案中，该充气车辆轮胎具有由导电橡胶混合物制成的头部区域和胎圈区域，而该胎体和/或该侧壁区域和/或该内层的这种或者这些橡胶混合物是导电不够好的。尽管在其侧壁区域中和/或在其胎体中和/或在其内层中使用滚动阻力优化的、“不良”导电橡胶混合物，但是通过较少的排气线经由其导电涂层的导电结构而实现了改进的导电性。因此确保了，该静电荷的消散充分地从轮辋经由胎圈经由多个导电元件一直到导电胎面来进行。尽管如此，该充气车辆轮胎是高制造品质的，因为在该轮胎构造过程中这些部件之间包封的空气可以仍然通过这些排气线形元件可靠地进行排放。在该充气车辆轮胎上的复杂结构的措施不在是要求的。
“导电性不够好的橡胶混合物”指的是使该轮胎具有>1x108欧姆的电阻的混合物。
几乎基于聚合物的胶乳和碳黑或含聚合物的溶剂和碳黑的任何组合对应地，它在水分或溶剂的干燥后各自在作为载体的非导电线形元件上，留下由聚合物和碳黑组成的一个导电膜。
以下程序被用于一种导电RFL浸渍液的生产：
-生产/使用碳黑的一种水性分散体A，该水性分散体具有5wt%至25wt%的碳黑，优选6wt%至15wt%的碳黑，特别优选7wt%至10wt%的碳黑；
-将该水性分散体A加入并且混合入一个分散体B中，该分散体B是一种RFL浸渍液。
在干燥状态下，15wt%至50wt%的碳黑比例，优选20wt%至40wt%的碳黑比例因此保证以获得所希望的导电性。
有利地，该分散体A和B以50:50与70:30之间、优选50:50与60:40之间的体积比进行混合。
一种不含RFL、例如是由碳黑、水和乙二醇组成的碳黑浸渍液（例如，科莱恩（Clariant）公司的ColanylblackPR130）也可以用作该导电性浸渍液。
在将该线形元件拖着穿过这种含碳黑的、由该两种分散体A+B生产的RFL浸渍液，并且在该浸渍液的后续干燥后，一个涂层以一种导电的且助黏附的膜的形式在该线形元件的周围形成。该分散体A和B的比率有待选择的方式为使得：一方面，该干性膜中的碳黑浓度是足够高的以满足上述导电性要求，而另一方面，因为该高的碳黑比例，该成品浸渍溶液是既不过粘也不过弱的涂层。
附图说明
现在本发明将基于两个附图进行更详细地说明，该两个附图示出了示意性的示例性实施方案。在这些附图中：
图1示出了穿过一个充气车辆轮胎的局部截面；
图2示出了穿过一个导电的线形元件的截面。
附图标记说明
1充气车辆轮胎
2胎圈区域
3胎圈区域
4胎体
5胎圈芯
6胎面
7带束层
8胎体折叠部
9内层
10侧壁
11排气线（线形元件）
12涂覆的排气线（导电的线形元件）
13导电涂层
14导电颗粒
15丝线
aR轴向方向
rR径向方向
具体实施方式
下表示出了由235分特x1结构的PET制成的、经导电涂覆的排气线的电阻。
表
图1示出了穿过一个载客汽车充气车辆轮胎的径向局部截面。由橡胶混合物组成的充气车辆轮胎1具有从胎圈区域2到胎圈区域3延伸的一个径向胎体4，该胎体由一个镶嵌物组成，该镶嵌物由嵌入橡胶的强度载体制成并且是在具有高拉伸强度的胎圈芯5周围从轴向内部向轴向外部进行引导的，在一个胎体折叠部8处结束。该充气车辆轮胎1还具有一个胎面6以及毗连该胎体4的多个部件，如内层9和侧壁10。该带束层7被安排在该胎体4与该胎面之间。该内层9毗连该胎体4的内表面，而该侧壁10毗连该胎体4的外表面。处于由棉或50至500分特结构的PET制成的排气线11的形式中的线形元件被安排在该胎体4的两个表面的至少之一上，参见图2。这些排气线11被用于在该轮胎构造过程中排放在该胎体4和这些毗连部件内层和/或侧壁9,10之间的包封的空气的目的。
这些排气线11以25至40毫米的间距在外周方向上-在该胎体4的表面上以径向定向进行安排，并且具有<0.3毫米优选0.05至0.2毫米的直径。这些排气线11优选地横跨整个胎体层宽。
该轮胎的2至6个之间的排气线11被设计为是导电的作为一种导电的线形元件12，而剩下的排气线11是如已知的进行设计。这些导电元件12被有规则地安排分布该轮胎的圆周在胎体4上。该导电的线形元件12是一种具有一个导电涂层13的排气线11。该排气线是一种由丝线15组成的纱并且具有235分特x1结构。该涂层相对于毛坯线形元件11占该线形元件的20wt%至40wt%。该导电涂层是一种具有碳黑的RFL浸渍液（间苯二酚甲醛胶乳浸渍液），这些碳黑具有≥50m2/g的比表面积，该浸渍液具有干燥状态的15wt%至50wt%的碳黑比例，优选20wt%至40wt%的碳黑比例。上述含碳黑的RFL浸渍液保证导电性并且同时允许与橡胶的优良结合以及该碳黑在线形元件上的优良黏附。该经涂覆的排气线12以及这些排气线11被安排在该胎体4上的整个轴向宽度上。
Claims (21)
1.一种径向构造的具有一个胎体(4)并且具有毗连该胎体(4)的多个部件的充气车辆轮胎(1)，多个线形元件(11)被安排在该胎体(4)的两个表面中的至少之一上并且被用于在该轮胎构造的过程中该胎体(4)以及这些毗连的部件之间包封的空气的排气，其特征在于，
至少一个线形元件(11)具有一个涂层(13)，该涂层是导电的并且共同地形成一个导电的线形元件(12)，并且该导电的线形元件(12)具有<1x107欧姆/厘米的电阻，该导电涂层(13)是一种含碳黑的RFL浸渍液，该浸渍液包含具有≥50m2/g的比表面积的碳黑。
2.如权利要求1所述的充气车辆轮胎，其特征在于，在一与20个之间的导电的线形元件(12)被安排在该胎体(4)的这个或这些表面上。
3.如权利要求2所述的充气车辆轮胎，其特征在于，在二与6个之间的导电的线形元件(12)被安排在该胎体(4)的这个或这些表面上。
4.如权利要求1所述的充气车辆轮胎，其特征在于，在未固化的轮胎中的导电的线形元件(12)具有1.5％至50％的可延展性。
5.如权利要求4所述的充气车辆轮胎，其特征在于，在未固化的轮胎中的导电的线形元件(12)具有5％至25％的可延展性。
6.如权利要求1所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该线形元件(11)是不导电的。
7.如权利要求1所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该线形元件(11)的直径是在0.01与1.5毫米之间。
8.如权利要求7所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该线形元件(11)的直径是在0.05与0.2毫米之间。
9.如权利要求1所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该导电的线形元件(11)具有的纤度是<3000分特。
10.如权利要求9所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该导电的线形元件(11)具有的纤度是<500分特。
11.如权利要求1所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该浸渍液包含具有≥100m2/g的比表面积的碳黑。
12.如权利要求11所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该导电涂层(13)是一种碳黑浸渍液。
13.如权利要求1所述的充气车辆轮胎，其特征在于，相对于该线形元件(11)，该导电涂层(13)占10wt％与90wt％之间。
14.如权利要求13所述的充气车辆轮胎，其特征在于，相对于该线形元件(11)，该导电涂层(13)占10wt％与50wt％之间。
15.如权利要求13所述的充气车辆轮胎，其特征在于，相对于该线形元件(11)，该导电涂层(13)占15wt％与35wt％之间。
16.如权利要求1至15中任意一项所述的充气车辆轮胎，其特征在于，该充气车辆轮胎(1)的头部区域(6)以及胎圈区域(2，3)的橡胶混合物具有导电橡胶混合物，而该胎体(4)和/或侧壁区域(10)和/或内层(9)的这种或这些橡胶混合物是导电不够好的。
17.一种用于生产权利要求11所述的导电RFL浸渍液的方法，该方法具有如下步骤：
生产一种碳黑的水性分散体A，该水性分散体具有5wt％至25wt％的碳黑；
将该水性分散体A加入并且混合入一种分散体B中，该分散体B是一种RFL浸渍液。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该水性分散体具有6wt％至15wt％的碳黑。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该水性分散体具有7wt％至10wt％的碳黑。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，将该分散体A和B以50:50与70:30之间的体积比进行混合。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，将该分散体A和B以50:50与60:40之间的体积比进行混合。
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