CN103857520A - 用于制造充气轮胎的方法及通过该方法制造的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用刚性芯体的用于制造充气轮胎的方法，该方法可改进高速耐久性。本发明包括制造生胎，其中通过将轮胎构成部件依序粘附在刚性芯体上来形成生胎。生胎的制造包括形成冠带帘布层，其中冠带形成部件螺旋状卷绕在刚性芯体上以形成冠带帘布层，该冠带形成部件由冠带帘线，或涂覆了贴胶的窄的冠带状条带制成。在冠带帘布层的形成中，在螺旋状卷绕具有不低于0.5%延伸的冠带形成部件的同时，冠带形成部件被加热到100℃以上的温度。

Description

用于制造充气轮胎的方法及通过该方法制造的充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有刚性芯体的充气轮胎的方法，以及通过该方法制造的充气轮胎。

背景技术

在子午线充气轮胎中，存在由于所谓的剥离现象（lifting phenomenon）而降低高速耐久性的问题。剥离现象是指轮胎滚动时的离心力导致胎面部沿径向向外膨胀。该剥离现象诱发从带束层（belt layer）的外端处开始的分层损坏。因此，子午线充气轮胎被设置在具有冠带帘布层（band ply）的带束层的外侧上，该冠带帘布层通过螺旋状卷绕有机纤维冠带帘线形成。于是，冠带帘布层的环箍效果（hoop effect）抑制了该剥离现象。

作为用于制造充气轮胎的方法，从前已经采用了如下制造方法。在传统的制造方法中，形成比成品轮胎更小的生胎。生胎在硫化成形时由于内压充填而在硫化模具中膨胀（下文中可称为硫化延伸（vulcanizing stretch））。此时，生胎的外表面被推向模具的内表面。在通过该传统的制造方法制造的这类成品轮胎中，在填充内压之前的条件下，冠带帘线由于上述硫化延伸而从3%延伸到4%。于是，当使用具有相对较小模量的尼龙帘线作为冠带帘线时，充分的环箍效果在使用中被实现。由此提高了冠带帘线的约束力（binding force），从而抑制了剥离现象。

然而，近来提出了使用刚性芯体的轮胎制造方法（下面可称为芯体构建方法）（参见专利文献1）。该刚性芯体包括与成品轮胎的内表面形状类似的外表面。在该芯体构建方法中，轮胎构成部件被依序粘附在刚性芯体的外表面上。轮胎构成部件包括未硫化的胎体帘布层、带束帘布层（belt ply）、冠带帘布层、胎圈芯、胎面橡胶、胎侧壁橡胶等。它们使生胎具有与成品轮胎基本相同的形状。此外，生胎被放入具有刚性芯体的硫化模具中并被硫化。

通过芯体构建方法制造的成品轮胎不受硫化延伸的作用。因此，在向轮胎填充内压之前的条件下，冠带帘线几乎不发生延伸从而导致缺少约束力。于是，与通过传统方法制造的轮胎相比，存在通过芯体构建方法制造的轮胎在提高高速耐久性效果上较差的问题。

专利文献

专利文献1：日本未审查的专利申请公开H11-254906

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种用于制造充气轮胎的方法以及通过该方法制造的充气轮胎，该方法可具有与传统方法相当的约束力并提高高速耐久性。这基于冠带形成部件例如冠带帘线在加热到不低于100℃且延伸至不低于0.5%的条件下被螺旋状卷绕。

解决问题的方法

为了解决上述问题，在本发明的权利要求1所述的发明中，提供一种用于制造充气轮胎的方法，所述充气轮胎包括：

由胎体帘布层形成的胎体，该胎体帘布层从胎面部开始经由胎侧壁部延伸到两个胎圈部中的每一个，

由带束帘布层形成的带束层，该带束帘布层径向设置在胎体的外侧以及胎面部的内侧，以及

由冠带帘布层形成的冠带层，该冠带帘布层径向设置在带束层的外侧。

所述方法包括：

生胎形成工序，用以通过将包括未硫化胎体帘布层、带束帘布层以及冠带帘布层的轮胎构成部件依序粘附在刚性芯体的外表面上来形成生胎，以及

硫化工序，用以硫化被放入具有刚性芯体的硫化模具的生胎。

生胎形成工序包括冠带帘布层形成步骤，用以通过使冠带形成部件经由带束帘布层螺旋状卷绕在刚性芯体上来形成冠带帘布层，该冠带形成部件由冠带帘线或窄的冠带状条带制成，该窄的冠带束条带由覆盖了贴胶的冠带帘线制成。

在冠带帘布层形成步骤中，在冠带形成部件被加热到不低于100℃且延伸至不低于0.5%的条件下，螺旋状卷绕冠带形成部件。

在权利要求2中，冠带帘线由尼龙帘线、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）帘线或PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）帘线制成。

权利要求3涉及通过如权利要求1或2所述的方法制造的充气轮胎。

本发明的效果

在本发明的芯体构建方法的冠带帘布层形成步骤中，冠带形成部件在被加热到不低于100℃且延伸至不低于0.5%的条件下被螺旋状卷绕。

芯体构建方法没有引发硫化延伸。芯体构建方法需要如下方法以改进冠带帘布层的约束力：在冠带帘布层形成步骤中，对冠带形成部件施加一定以上的张力，并在使冠带帘线延伸的同时进行卷绕。此时，在本发明中，冠带帘线的温度增加到不低于100℃。这使得帘线是可延伸的，于是，在帘线延伸地超过常温下施加了张力的帘线的同时，可卷绕帘线。进一步地，由于冠带帘线在不低于100℃的温度处被卷绕，故冠带帘线在冷却时产生热收缩力。因此，结合卷绕时的帘线延伸，冠带帘布层具有更进一步的约束力。因此，可以改进与传统方法匹敌的提高效果。

附图说明

图1为说明通过本发明的制造方法制造的充气轮胎的实施方式的横截面视图。

图2为说明生胎形成工序的横截面视图。

图3为说明硫化工序的横截面视图。

图4为说明冠带帘布层形成步骤的横截面视图。

图5为说明冠带帘布层形成步骤的透视图。

图6为说明用于冠带帘布层的条带的透视图。

具体实施方式

下面，将对本发明的具体实施方式进行特别说明。

图1为说明通过本发明的制造方法制造的充气轮胎1的实施例的横截面视图。充气轮胎1包括胎体6、带束层7以及冠带层9。胎体6从胎面部2开始经由胎侧壁部3延伸至胎圈部4。带束层7径向设置在胎体6的外侧以及胎面部2的内侧。冠带层9径向设置在带束层7的外侧。

胎体6由至少一个胎体帘布层形成。在本实施例中，胎体6由一个胎体帘布层6A形成，该胎体帘布层6A包括径向排列的胎体帘线。该胎体帘布层6A是环形的并在胎圈部4、4之间延伸。在本实施方式中，胎体帘布层6A的两端没有围绕设置在胎圈部4中的胎圈芯5卷起。胎体帘布层6A的两端终结在胎圈芯5中。具体地说，每个胎圈芯5包括轴向内芯片5i和轴向外芯片5o。胎体帘布层6A的两端夹在内芯片5i与外芯片5o之间。

内芯片5i和外芯片5o通过沿轮胎的轮胎周向盘旋状卷绕不可延伸的轮胎钢丝5a形成。此时，例如，外芯片5o中的轮胎钢丝5a的卷绕数优选为约大于内芯片5i中的轮胎钢丝5a的卷绕数的1.2-2.0倍。于是，外芯片5o的刚性大于内芯片5i的刚性。这有助于控制轮胎钢丝5a的总卷绕数同时相对改进胎圈部4的弯曲刚性，由此改进操纵稳定性等。此外，附图中的符号8是指胎圈三角胶。例如，该胎圈三角胶由橡胶硬度为约80-100的橡胶制成。胎圈三角胶8由内芯片5i和外芯片5o的每一个以锥形形式向上形成，这改进了胎圈刚性。在本说明书中，橡胶硬度是指基于JIS-K6253的硬度计型硬度A，以及是指在23℃条件下测定的硬度计型。

带束层7包括至少一个带束帘布层。在该实施方式中，带束层7包括两个带束帘布层7A、7A。此外，带束帘布层7A包括相对于轮胎周向以10-35度的角度倾斜设置的带束帘线。在带束帘布层7A和7A之间，带束帘线彼此交叉。这改进了带束刚性，胎面部2的基本整个宽度通过带束层7的环箍效果而被坚固地增强。

冠带层9包括冠带帘布层9A。冠带帘布层9A包括沿轮胎周向螺旋状卷绕的冠带帘线。对于该冠带帘布层9A，任意采用边缘冠带帘布层以及全冠带帘布层（full band ply）。边缘冠带帘布层仅覆盖带束层7的轴向外端部。全冠带帘布层基本覆盖带束层7的整个宽度。在该实施方式中，冠带层9包括一个全冠带帘布层。

在胎体6的内侧，存在形成轮胎空腔面1S的内衬层10。内衬层10由不透气的橡胶例如丁基橡胶、卤化丁基橡胶等制成。这严密地保持填充在轮胎空腔中的空气。在胎体6的外侧，存在形成胎侧壁部3的外表面的胎侧壁橡胶11；以及在冠带层9的径向外侧，存在胎面部2的胎面橡胶12。

此处对充气轮胎1的制造方法进行说明。

该制造方法包括生胎形成工序Ka和硫化工序Kb。如图2所示，在生胎形成工序Ka中，轮胎构成部件被依序粘附在刚性芯体20的外表面上，这使得生胎1N具有类似充气轮胎1的形状。轮胎构成部件包括未硫化的胎体帘布层6A、带束帘布层7A以及冠带帘布层9A。如图3所示，在硫化工序Kb中，生胎1N被放入具有刚性芯体20的硫化模具21中并被硫化。刚性芯体20的外表面包括轮胎形成面20S。该轮胎形成面20S基本上与充气轮胎1的空腔面1S一致。轮胎构成部件被依序粘附在轮胎形成面20S上。

生胎形成工序Ka包括冠带帘布层形成步骤，用于在刚性芯体20的轮胎形成面20S上形成经由内衬层10、胎体帘布层6A和带束帘布层7A的冠带帘布层9A。

严格地说，生胎形成工序Ka包括内衬层形成步骤、胎体帘布层形成步骤、胎圈芯形成步骤、带束帘布层形成步骤、胎侧壁形成步骤、胎面形成步骤等。在内衬层形成步骤中，用于形成内衬层10的部件被粘附在刚性芯体20的轮胎形成面20S上。在胎体帘布层形成步骤中，用于形成胎体帘布层6A的部件被粘附。在胎圈芯形成步骤中，用于形成胎圈芯5的部件以及用于形成胎圈三角胶8的部件被粘附。在带束帘布层形成步骤中，用于形成带束帘布层7A的部件被粘附。在胎侧壁形成步骤中，用于形成胎侧壁橡胶11的部件被粘附。在胎面形成步骤中，用于形成胎面橡胶12的部件被粘附。

在上述步骤中，对于除了冠带帘布层形成步骤之外的步骤，各种使用了刚性芯体20的传统方法可任意使用；因此，本发明的说明书没有对此进行详细说明。

如图4和5所示，在冠带帘布层形成步骤中，冠带形成部件15经由带束帘布层7A螺旋状卷绕在刚性芯体20上。这形成了冠带帘布层9A。冠带形成部件15本身可以是冠带帘线16。此外，如图6所示，冠带形成部件15可以是窄的冠带状条带18。至于窄的冠带状条带18，可以采用覆盖了贴胶17的单个冠带帘线16或者包括多个平行排列并覆盖了贴胶17的冠带帘线16的冠带帘线阵列。当独立地采用冠带帘线16用于冠带形成部件15时，优选使用薄橡胶片用于将该冠带帘线粘附在带束帘布层7A的外表面上。

冠带帘布层形成步骤的特征在于，冠带形成部件15在冠带形成部件被加热到不低于100℃且延伸不低于0.5%的条件下被螺旋状卷绕。

如图5具体所示，例如，用于将冠带形成部件15供给至刚性芯体20的供给辊24具有扭矩限制器（未显示）。对冠带形成部件15施加预定张力，并使刚性芯体20转动。于是，冠带形成部件15围绕刚性芯体20卷绕。此时，冠带形成部件的冠带帘线16通过加热装置25被加热至100℃以上的高温。

加热装置25的使用没有特别限制。如图5所示，冠带形成部件15在传送期间通过加热室26，于是冠带形成部件15被加热。至于加热室26，例如，可采用将热空气从外侧进入加热室26或在加热室26内循环的机制或者在加热室26中设置电加热器的机制。这使得加热室26维持在高温处。

由于张力被施加到冠带形成部件15上，故冠带帘线16以延伸状态被卷绕。此时，冠带帘线16被加热至不低于100℃，由此变得可延伸。因此，冠带帘线16可在比常温下施加张力的延伸状态更大的不低于0.5%的延伸状态处容易地卷绕。

冠带帘线16在不低于100℃的温度处卷绕。于是，冠带帘线在冷却时产生热收缩力。因此，在不低于0.5%的延伸状态上的卷绕与冷却后的热收缩力之间的相互作用可被获得。这使得冠带帘线16的约束力进一步提高。因此，高速耐久性可实现与传统方法相匹敌的改进。

当冠带帘线16的温度低于100℃时，难以充分改进冠带帘线16的约束力。当冠带帘线16的温度太高时，与冠带帘线16接触的橡胶被冠带帘线16加热从而受到更多的硫化。于是，橡胶粘附性易于降低。橡胶粘附性包括冠带帘线16与贴胶17之间的粘附性，或贴胶17与毗邻贴胶17的另一轮胎橡胶部件之间的粘附性。因此，冠带帘线16的温度的上限优选为不超过180℃，更优选不超过150℃。

当冠带形成部件15由冠带帘线16形成时，将冠带帘线16的温度规定为冠带帘线16从加热室26出来后瞬间的表面温度。该表面温度使用各种温度传感器测定。温度传感器包括接触型和非接触型（例如，红外线型）。当冠带形成部件15由条带18形成时，条带18从加热室26出来后瞬间的表面温度使用温度传感器测定。冠带帘线16的表面温度根据条带18的表面温度计算。在该计算中，预先发现的条带18的表面温度与位于其内部的冠带帘线16的表面温度之间的关系被使用。

当卷绕时的冠带帘线16的延伸低于0.5%时，冠带帘线16的约束力不充分；因此，高速耐久性未得到改进。因此，其延伸优选为不低于0.5%并且更优选为大于0.5%。然而，当其延伸过大时，冠带帘布层9A的紧固力（tightening force）在生胎1N上增加，这导致生胎1N发生变形。该变形引起均一性倾向于降低。因此，上述延伸的上限优选不超过10%。

至于冠带帘线，具有较高的热收缩率的有机纤维帘线被采用。例如，帘线的例子为尼龙帘线、PET（聚对苯二甲酸二乙醇酯）帘线、PEN（聚萘二甲酸乙二酯）帘线等。优选使用这些帘线，这是因为它们较好地实现了本发明的效果。

虽然对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式不应视为对本发明的范围的限制；在不脱离本发明的范围的条件下可进行各种变形。

实施例

基于根据本发明的使用刚性芯体的制造方法，按照表1和2所示的说明制造具有图1所示内部结构的试验充气轮胎（轮胎尺寸：215/45R17）。测试每个试验轮胎的高速耐久性。为了对比，以相同的方式测试传统轮胎。通过具有硫化延伸的传统方法制造传统轮胎。

各试验轮胎除了表1和2中的项目以外实质上相同。关于胎体、带束层和冠带层的一般说明如下所示：

胎体：

帘布层的数量：2个

帘线：1100dtex（PET）

帘线角：90度

帘线的数量：38根/5cm

带束层：

帘布层的数量：2个

帘线：1×3×0.27HT（钢丝）

帘线角：+20度/-20度

帘线的数量：40根/5cm

冠带层：

帘布层的数量：1个（全冠带）

帘线的数量：50根/5cm

测试方法如下所示。表中所示的冠带帘线的“热收缩应力”基于ASTM（美国材料与试验协会标准）D5591中的试验方法并规定为在如下条件下测定的值。测定条件：测定对象，冠带帘线在20g/帘线的初始负荷条件下被固定在恒定长度处（例如25cm）并在180℃的温度（恒定）处测定两分钟。

<高速耐久性>

该测试方法使用转鼓试验机在步速系统上参照ECE30中规定的负荷/速度性能测试进行。测试条件如下所示：

轮辋：17×7.0JJ

内压：200kPa

速度：从80km/h的速度开始并且每10分钟增加10km/h

以比较例1为100，将直至轮胎破坏的行驶距离表示为指数。

表1

表2

如表中所示，可以确定实施例中的轮胎可改进高速耐久性。

符号的说明

1N 生胎

2 胎面部

3 胎侧壁部

4 胎圈部

6 胎体

6A 胎体帘布层

7 带束层

7A 带束帘布层

9 冠带层

9A 冠带帘布层

15 冠带形成部件

16 冠带帘线

17 贴胶

18 条带

20 刚性芯体

21 硫化模具

Ka 生胎形成工序

Kb 硫化工序

Claims (3)

1.一种用于制造充气轮胎的方法，所述充气轮胎包括：

由胎体帘布层形成的胎体，所述胎体帘布层从胎面部开始经由胎侧壁部延伸到两个胎圈部的每个，

由带束帘布层形成的带束层，所述带束帘布层径向设置在胎体的外侧以及胎面部的内侧，以及

由冠带帘布层形成的冠带层，所述冠带帘布层径向设置在带束层的外侧；

所述方法包括：

生胎形成工序，通过将包括未硫化胎体帘布层、带束帘布层以及冠带帘布层的轮胎构成部件依序粘附在刚性芯体的外表面上来形成生胎，以及

硫化工序，用以硫化被放入具有刚性芯体的硫化模具的生胎；其中，

所述生胎形成工序包括冠带帘布层形成步骤，通过将冠带形成部件经由带束帘布层螺旋状的卷绕在刚性芯体上来形成冠带帘布层，所述冠带形成部件由冠带帘线或窄的冠带状条带制成，其中所述窄的冠带状条带由覆盖了贴胶的冠带帘线制成；以及

在所述冠带帘布层形成步骤中，在冠带形成部件被加热到不低于100℃且延伸不低于0.5%的条件下，螺旋状的卷绕冠带形成部件。

2.如权利要求1所述的用于制造充气轮胎的方法，其特征在于，所述冠带帘线由尼龙帘线、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）帘线或PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）帘线制成。

3.一种充气轮胎，其通过如权利要求1或2所述的方法制造。

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