CN103732421B - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

提供一种能够满足胎侧部所需的基本性能而不会损害归因于胎侧部的厚度降低的轻量化效果的充气轮胎。所述充气轮胎由一对胎圈部（11）、连接到所述一对胎圈部的一对侧壁部（12）和在侧壁部之间延伸的胎面部（13）组成。所述充气轮胎还包括在所述一对胎圈部之间环状地延伸的一个以上胎体（2）。各胎体（2）包括用橡胶涂覆有机纤维帘线得到的复合物，在所述复合物中所述有机纤维帘线的占有率为70%以上。浸渍处理过的所述有机纤维帘线的帘线直径（Φ，单位为mm）与所述侧壁部的从所述轮胎安装到轮辋时的轮胎最大宽度部开始沿轮胎径向的外侧区域处的轮胎厚度方向上的厚度的最小值（D，单位为mm）的比满足以下关系：0.25<Φ/D<0.50。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎（在下文中，还简称为“轮胎”），更具体地，涉及一种改进了胎体结构的充气轮胎。

背景技术

近年来，关于充气轮胎，对低燃料消耗化和轻量化的要求不断地增加。作为改进这些性能的方法，可以想到减小轮胎的厚度。然而，从确保耐磨耗性的观点出发则难以减小胎面部的厚度（gauge）。因此，用于减小胎侧部的厚度的技术已经变得非常重要且有用。

然而，减小胎侧部的厚度也使性能有风险。例如，减小胎侧部的厚度可能使得耐外伤性或抗裂性劣化，并且，同时，可能使得作为胎侧部所需的基本性能的安全系数（耐压破坏性）和耐切断性劣化。作为补偿这种缺点的手段，可以想到例如通过增大用于胎体的增强帘线的直径、增加增强帘线的排列密度（endcount）或者改变增强帘线的材料或物理特性以提高断裂强度来增强埋设了帘线的橡胶层（treat）的强度。将胎体的数量从一个增加到两个也是一种有效的手段。

作为对胎体帘布层的增强帘线加以改进的传统技术，例如，专利文献1和专利文献2公开了将聚酯帘线用于胎体帘布层的技术，聚酯帘线在粘贴处理之后的帘线强度为4.5cN/dtex以上，并且每根帘线具有15cN至50cN的弯曲刚度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-001163号公报（权利要求等）

专利文献2：日本特开2008-001164号公报（权利要求等）

发明内容

发明要解决的问题

然而，由于增大胎体用帘线的直径的手段、增加排列密度的手段或者增加胎体的数量的手段导致轮胎重量增加，所以从轻量化的观点出发，这些手段与胎侧部的厚度的减小有冲突。当增大帘线的直径或者增加排列密度时，由于空隙率降低了，所以在行驶期间很可能会发生由于变形导致的分离并且也可导致耐久性降低的问题。此外，关于提高断裂强度的手段，尽管在将人造纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）用于胎体的情况下、传统地可以通过改变捻数或热处理条件来提高断裂强度，但是该提高断裂强度的手段具有导致疲劳性劣化的负面效果。

因此，在通过减小胎侧部的厚度来获得低燃料消耗化和轮胎轻量化的情况下，至今还没有令人满意的技术来确保除了低燃料消耗化和轮胎轻量化之外的所需性能，而不损害低燃料消耗化和轮胎轻量化的效果。

因此，本发明的目的在于解决上述问题并且提供一种能够满足胎侧部所需的基本性能而不会损害归因于减小了胎侧部的厚度的轻量化效果的充气轮胎。

用于解决问题的方案

本发明人锐意地研究而发现了：可以通过将组成胎体的埋设了帘线的橡胶层的有机纤维帘线的占有率（occupancyrate）以及有机纤维帘线的直径与轮胎的在侧壁部处的厚度的比设定到特定范围来解决上述问题，由此完成了本发明。

具体地，本发明的充气轮胎是如下的充气轮胎，其由一对胎圈部、从所述一对胎圈部延伸的一对侧壁部和桥接两侧壁部的胎面部组成，并且所述充气轮胎包括在所述一对胎圈部之间环状地延伸的一个以上胎体，其特征在于

所述胎体由涂覆有橡胶的有机纤维帘线形成的埋设了帘线的橡胶层构成；在所述埋设了帘线的橡胶层中所述有机纤维帘线的占有率为70%以上；并且作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的帘线直径Φ（mm）与所述侧壁部的从所述轮胎安装到轮辋时的轮胎最大宽度部开始沿轮胎径向的外侧区域处的轮胎厚度方向上的厚度的最小值D（mm）的比满足由以下表达式表达的关系：

0.25<cf)/D<0.50。

在本发明中，作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的帘线直径Φ适当地大于0.75mm且小于0.96mm，并且作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的帘线强度适当地为6.5cN/dtex至7.2cN/dtex。在本发明中，作为加捻帘线的所述有机纤维帘线的总的线质量密度适当地为4300dtex至5100dtex，并且作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的在应力载荷为2cN/dtex的条件下的帘线伸长率适当地为3.5%至4.0%。

此外，在本发明中，所述埋设了帘线的橡胶层的每单位宽度的强度适当地为2.9kN/cm至3.2kN/cm，并且作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的在177℃条件下的热收缩应力适当地是6N至12N。更进一步地，通过以下表达式限定的所述有机纤维帘线的加捻系数α适当地为0.42至0.55：

$\mathrm{\&alpha;}=\tan \mathrm{\&theta;}=0.001\&times;N\&times;\sqrt{0.125\&times;d/\mathrm{\&rho;}}$

（在该表达式中，N表示捻数（回/cm），d表示帘线的总的线质量密度的一半并且ρ表示帘线的比重）。

更进一步地，在本发明中，优选地，所述埋设了帘线的橡胶层的一侧面在如下条件下经受作为预硫化的电子束照射处理：加速电压在200kV以上且小于600kV，照射剂量为10kGy至100kGy；并且以使得被照射区域位于轮胎内侧的方式布置所述埋设了帘线的橡胶层。更进一步地，在本发明中，优选地，所述有机纤维帘线由聚酯纤维组成，并且更具体地，所述有机纤维帘线由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。

发明的效果

根据本发明，通过采用上述构造，可以得到能够满足胎侧部所需的基本性能而不会损害归因于胎侧部的厚度的降低的轻量化效果的充气轮胎。

附图说明

图1是本发明的充气轮胎的一示例的在宽度方向上的半部截面图。

图2是本发明的充气轮胎的另一示例的在宽度方向上的半部截面图。

具体实施方式

现在将参照附图详细说明本发明的实施方式。

图1是本发明的充气轮胎的一示例的在宽度方向上的截面图。图示的本发明的充气轮胎10由一对胎圈部11、从该对胎圈部11延伸的一对侧壁部12、在两侧的侧壁部12之间延伸的胎面部13组成，并且设置有用于增强一对胎圈芯1之间的所有部分的一个或多个胎体2，该对胎圈芯1分别埋设在胎圈部11中。

在本发明中，重要的是，胎体2是由如下埋设了帘线的橡胶层构成的：该埋设了帘线的橡胶层由涂覆有橡胶的有机纤维帘线形成；在该埋设了帘线的橡胶层中有机纤维帘线的占有率为70%以上；并且作为浸渍处理过的帘线的有机纤维帘线的帘线直径Φ（mm）与侧壁部的从当轮胎安装到轮辋上时的轮胎最大宽度部开始沿轮胎径向的外侧区域处的轮胎厚度方向上的厚度的最小值D（mm）的比满足由以下表达式表达的关系：

0.25<Φ/D<0.50

这里，在本发明中，当轮胎安装到轮辋上时侧壁部12的从轮胎最大宽度部开始沿轮胎径向的外侧区域被称为侧壁部的胎面侧区域12A。通过将构成胎体的埋设了帘线的橡胶层中的有机纤维帘线的占有率设定到70%以上，适当地设定到70%至80%，能够在维持埋设了帘线的橡胶层的强度的同时实现轻量化。另外，通过将比Φ/D的值设定在由上述表达式表示的范围内，适当地设定在大于0.3且小于0.4的范围内，还能够获得轻量化和防止侧切的效果。换句话说，即使当通过将侧壁部的胎面侧区域12A的厚度减小到在最薄的区域处满足上述比Φ/D的值的那种程度来获得轻量化的情况下，也能够通过将上述占有率设定到高达70%以上来确保足够的耐久性（耐侧切性）。因此，在本发明中，通过将上述占有率和比Φ/D的值设定在特定范围内，能够在不会损害由于减小胎侧部的厚度而导致的轻量化效果的情况下实现胎侧部所需的作为基本特性的优良的耐切断性。

这里，由以下表达式限定埋设了帘线的橡胶层中的有机纤维帘线的占有率：

占有率（%）=帘线厚度（mm）×排列密度（根/cm）/10×100，

该表达式意味着在帘线配置方向上的帘线的占有率。当上述占有率小于70%时，不能确保埋设了帘线的橡胶层的足够的强度。当上述比Φ/D的值是0.25以下时，帘线直径的尺寸变小，不能确保埋设了帘线的橡胶层的足够的强度，由此使得耐侧切性劣化了。另一方面，尽管当上述比Φ/D的值是0.50以上时能够确保埋设了帘线的橡胶层的强度而因此不用担心耐切断性，但是在胎体帘线的外侧存在的胎侧橡胶的厚度小，这使得抗裂性劣化了。因此，在任意的以上情况中，都不能得到本发明的期望的效果。

更具体地，在本发明中，优选地，将作为加捻帘线的总的线质量密度（decitex）在4300dtex至5100dtex的范围内的相对厚的帘线用作胎体用有机纤维帘线，并且使其经受适当的浸渍处理以将作为浸渍处理过的帘线的帘线强度调整为在6.5cN/dtex至7.2cN/dtex的范围内。当通过使用满足这种总的线质量密度和帘线强度的条件的有机纤维帘线形成满足上述占有率的埋设了帘线的橡胶层时，得到了具有良好强度的埋设了帘线的橡胶层。这里，在本发明中，埋设了帘线的橡胶层的在埋设了帘线的橡胶层的每单位宽度上的适当强度是在2.9kN/cm至3.2kN/cm的范围内。当用于胎体的有机纤维帘线的上述总的线质量密度过低时或者当上述帘线强度过低时，可能得不到具有足够强度的埋设了帘线的橡胶层。当用于胎体的有机纤维帘线的上述总的线质量密度过高时或者当上述帘线强度过高时，尽管埋设了帘线的橡胶层的强度变高了，但是可能损害了轻量性。

在本发明中，作为浸渍处理过的帘线的上述有机纤维帘线的帘线直径Φ适当地大于0.75mm且小于0.96mm。通过将上述有机纤维帘线的帘线直径设定在这个范围内，能够确保高的帘线强度和小的埋设了帘线的橡胶层厚度。当帘线直径过小时，可能得不到足够的帘线强度。当帘线直径过大时，埋设了帘线的橡胶层厚度变得过大，并且可能损害轻量性。

在本发明中，适当地，作为浸渍处理过的帘线的上述有机纤维帘线在应力载荷为2cN/dtex的条件下的帘线伸长率为3.5%至4.0%；并且作为浸渍处理过的帘线的上述有机纤维帘线的每一根帘线的在177℃条件下的热收缩应力是6N至12N。通过将上述帘线伸长率或热收缩应力设定在上述范围内，能够抑制诸如内表面帘线突起等的制造缺陷的发生。当上述有机纤维帘线的帘线伸长率小于3.5%时，在硫化时通过扩展胎体来制造的情况下，内表面帘线突起的发生率大幅增加。另一方面，当上述有机纤维帘线的帘线伸长率大于4.0%时，扩展和硫化后在周长上很可能产生帘线伸长率的不均匀性，很大可能导致均匀性的劣化。当上述有机纤维帘线的热收缩应力小于6N时，抑制由于高速行驶（发热时）导致的直径增长的效果小，并且可能得不到改进耐久性的效果。另一方面，当上述有机纤维帘线的热收缩应力大于12N时，硫化时的帘线收缩力过大，由此内表面帘线突起的不良率可能过高。

这里，在本发明中，得到帘线强度和帘线伸长率满足上述预定范围等的有机纤维帘线的方法的示例包括调整作为浸渍处理条件的温度、张力和露出时间（exposuretime）的方法。具体地，例如，在对聚酯纤维帘线的浸渍过程中，当增加张力时，帘线强度会变大，并且在应力载荷为2cN/dtex的条件下的帘线伸长率会变小。此外，当增加温度或露出时间时，帘线强度会变小，并且在应力载荷为2cN/dtex的条件下的帘线伸长率会变小。因此，通过适当地结合和调整这些浸渍条件，能够按期望控制帘线的物理特性。

在本发明中，通过以下表达式限定的有机纤维帘线的加捻系数α优选地是0.42至0.55：

$\mathrm{\&alpha;}=\tan \mathrm{\&theta;}=0.001\&times;N\&times;\sqrt{0.125\&times;d/\mathrm{\&rho;}}$

（在该表达式中，N表示捻数（回/cm），d表示帘线的总的线质量密度的一半并且ρ表示帘线的比重）。当加捻系数小于0.42时，由于疲劳性的劣化可能难以确保市场耐久性。另一方面，当加捻系数大于0.55时，帘线的热收缩应力变大且不良率增加并且帘线的厚度增大了，导致重量增加。

图中轮胎的胎体2由一个胎体帘布层组成，并且在本发明中，构成胎体2的胎体帘布层的数量不限于此，而是可以使用两个以上胎体帘布层。其结构也不特别地限于此。子午线胎体2在胎圈部中的接合结构也不限于如图所示的绕着胎圈芯卷绕来接合的结构，而可以是由两层胎圈芯夹持子午线胎体的端部的结构（图中未示出）。在本发明中，用于胎体的有机纤维帘线可以由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）纤维和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）纤维等的聚酯纤维构成。在这些聚酯纤维中，优选使用PET纤维。

此外，在本发明中，当由上述有机纤维帘线组成的胎体的埋设了帘线的橡胶层被应用到轮胎时，优选地，埋设了帘线的橡胶层的一侧面在如下条件下经受作为预硫化的电子束照射处理：加速电压在200kV以上且小于600kV，照射剂量在10kGy至100kGy，并且照射的区域优选地位于内衬层侧的轮胎内侧以成型轮胎。通过这种方法，能够得到抑制内表面帘线突起产生的效果，这还将导致轮胎的重量减小。这里，当照射电子束时的加速电压小于200kV时，电子束的穿透力变得不充足，并且仅在胎体的埋设了帘线的橡胶层的表面上执行预硫化，因此，可能不能充分地得到抑制内表面帘线突起的产生的效果。另一方面，当加速电压是600kV以上时，则过度地执行了在胎体的埋设了帘线的橡胶层的表面上的预硫化，这可能对轮胎的成型性或耐久性产生负面影响。当电子束的照射剂量小于10kGy时，电子束的穿透力变得不充分，并且仅在胎体的埋设了帘线的橡胶层的表面上执行预硫化，因此，可能不能充分地得到抑制轮胎内表面帘线突起的产生的效果。另一方面，当电子束的照射剂量是100kGy以上时，过度地执行了胎体的埋设了帘线的橡胶层的表面上的预硫化，这可能对轮胎的成型性或耐久性产生负面影响。

在本发明的充气轮胎中，仅有满足上述胎体结构的条件这一项是重要的。不特别限制诸如轮胎的具体结构和各构件的材料等的其它条件。可以通过适当地选择传统已知的条件来构成轮胎。

例如，在图示的轮胎中，在胎体2的胎冠部的轮胎径向外侧，从内侧层开始依次定位两个带束层3和一个带束增强层4。在这些层之中，带束层3由帘线以与轮胎周向成预定角度的方式平行排列的硫化层组成，该硫化层优选地是涂覆有橡胶的钢丝帘线层。带束层设置有至少一层并且通常设置有如图所示地彼此交错定位的两层。带束增强层由有机纤维帘线与轮胎周向大致平行地排列的涂覆有橡胶的层组成。在图示的示例中，带束增强层由配置在带束层3的整个宽度之上的一个冠部层和配置在带束层3的两端部区域上的一对分层的层（未示出）组成。在本发明中，带束增强层的配置不是必须的，可以使用具有其它结构的带束增强层，并且层的数量不限于图示的示例的层的数量。

在图1中示出的轮胎10中，胎圈填胶（三角胶芯）5被布置在胎体2的主体部2A和折返部2B之间且在胎圈芯1的轮胎径向外侧。尽管通常胎圈填胶5在轮胎径向上具有大约10mm至60mm的高度，但是在本发明中，如图2中示出的轮胎20所示，可以使用轮胎径向上的高度小到15mm以下的胎圈填胶6。而在这种情况下，归因于胎体用的埋设了帘线的橡胶层的强度，所以能够维持轮胎刚性。当胎圈填胶的高度是零时，也就是，当在绕着胎圈芯1向上卷起前后的胎体帘线之间不存在胎圈填胶时，能够得到类似的效果。此外，尽管未示出，但是即使当绕着胎圈芯1向上卷绕的胎体帘线的折返部的高度低至15mm以下时，由于胎体用的埋设了帘线的橡胶层的强度高，所以能够类似地保持轮胎刚性。

更进一步地，在本发明的轮胎中，在胎面部13的表面上，适当地形成胎面花纹，并且在最内侧层上，形成内衬层（未示出）。更进一步地，在本发明的轮胎中，作为待充填轮胎的气体，可以使用正常的空气或氧气分压变化的空气、或者诸如是氮气等的非活性气体。

实施例

现在将借助于实施例来详细地说明本发明。

满足在下表中列出的条件的有机纤维帘线被应用到胎体以制造尺寸为205/55R16的充气轮胎。带束层由两个涂覆有橡胶的钢丝帘线层组成。使这两个层以相对于轮胎周向成±25°的角度的方式彼此交错定位。当成型轮胎时，胎体的埋设了帘线的橡胶层的一侧面经受电子束照射处理。以使得照射区域位于轮胎内侧的方式定位胎体的埋设了帘线的橡胶层。在下表中一并示出了对所得到的试验轮胎的评价结果。

这里，在制造帘线时，通过调整浸渍处理过程中的诸如处理温度、处理时的张力和处理时间等浸渍条件来控制在以下实施例和比较例中的增强帘线的帘线强度和帘线伸长率。具体地，在对帘线施加RFL（间苯二酚甲醛）粘接剂之后执行的拉伸热处理过程中，对于干燥区、第一加热伸长部（加热设定区）和第二加热伸长部（正火区），通过在以下范围内改变这些条件得到了各增强帘线。在干燥区中，处理温度被设定到160℃、处理时间为60秒且张力在0.7g/dtex至0.9g/dtex的范围内。在加热设定区中和正火区的处理温度被设定为240℃且处理时间为60秒。此外，加热设定区的张力被设定在0.7g/dtex至0.9g/dtex的范围内并且正火区的张力被设定在0.3g/dtex至0.5g/dtex的范围内。

（1）轮胎重量

将比较例1的轮胎重量设定为100，以指数来表示轮胎重量。指数的数值越小，轮胎越轻且越优异。

（2）耐侧切性

将各试验轮胎安装到规定轮辋，且给轮胎充填规定内压。此后，顶端的曲率半径为R=10（mm）的凸状突起被压在胎侧部上以测量要切断胎侧部所需要的功（work）。将比较例1的轮胎的侧切所需的功设定为100，以指数来表示结果，数值越大，耐侧切性越好。

[表1]

如在上表中列出的，显而易见，在构成胎体的埋设了帘线的橡胶层的有机纤维帘线的占有率以及有机纤维帘线的直径与侧壁部的轮胎的厚度的比被设定到预定范围的各实施例的轮胎中，满足了轮胎的轻量性和耐侧切性这两方面性能。另一方面，在比较例2中，上述有机纤维帘线的帘线直径与轮胎的厚度的比过小，尽管耐侧切性优越，但是轻量化效果受到损害。在比较例3中，上述有机纤维帘线的帘线直径与轮胎的厚度的比过大，尽管得到了轻量化效果，但是耐侧切性劣化了。

附图标记说明

1胎圈芯

2胎体

2A胎体主体部

2B胎体折返部

3带束层

4带束增强层

5、6胎圈填胶（三角胶芯）

10、20充气轮胎

11胎圈部

12侧壁部

12A侧壁部的胎面侧区域

13胎面部

Claims (11)

1.一种充气轮胎，其由一对胎圈部、从所述一对胎圈部延伸的一对侧壁部和桥接两侧壁部的胎面部组成，并且所述充气轮胎包括在所述一对胎圈部之间环状地延伸的一个以上胎体，其特征在于

所述胎体由涂覆有橡胶的有机纤维帘线形成的埋设了帘线的橡胶层构成，并由以下表达式限定埋设了帘线的橡胶层中的有机纤维帘线的占有率：占有率＝帘线厚度×排列密度/10×100，其中占有率的单位为％，帘线厚度的单位为mm，排列密度的单位为根/cm；在所述埋设了帘线的橡胶层中所述有机纤维帘线的占有率为70％以上；并且作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的帘线直径Φ与所述侧壁部的从所述轮胎安装到轮辋时的轮胎最大宽度部开始沿轮胎径向的外侧区域处的轮胎厚度方向上的厚度的最小值D的比满足由以下表达式表达的关系：

0.25<Φ/D<0.50，其中Φ和D的单位为mm。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的帘线直径Φ大于0.75mm且小于0.96mm。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的帘线强度为6.5cN/dtex至7.2cN/dtex。

4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，作为加捻帘线的所述有机纤维帘线的总的线质量密度为4300dtex至5100dtex。

5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的在应力载荷为2cN/dtex的条件下的帘线伸长率为3.5％至4.0％。

6.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述埋设了帘线的橡胶层的每单位宽度的强度为2.9kN/cm至3.2kN/cm。

7.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，作为浸渍处理过的帘线的所述有机纤维帘线的在177℃条件下的热收缩应力是6N至12N。

8.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，通过以下表达式限定的所述有机纤维帘线的加捻系数α为0.42至0.55：

$\mathrm{\&alpha;}=tan\mathrm{\&theta;}=0.001\&times;N\&times;\sqrt{0.125\&times;d/\mathrm{\&rho;}}$

在该表达式中，N表示捻数，d表示帘线的总的线质量密度的一半并且ρ表示帘线的比重，捻数的单位为回/cm。

9.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述埋设了帘线的橡胶层的一侧面在如下条件下经受作为预硫化的电子束照射处理：加速电压在200kV以上且小于600kV，照射剂量为10kGy至100kGy；并且以使得被照射区域位于轮胎内侧的方式布置所述埋设了帘线的橡胶层。

10.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述有机纤维帘线由聚酯纤维组成。

11.根据权利要求10所述的充气轮胎，其特征在于，所述有机纤维帘线由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。