CN104139475A - 重负荷用充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供通过使硫化条件最佳化而确保轮胎的胎面部的耐久性、且提高胎圈部的耐久性的重负荷用充气轮胎及其制造方法。本发明的重负荷用充气轮胎的制造方法的特征在于：通过至少调整在与胎面部对应的位置对模具加热的第1热源、在与胎侧部对应的位置对模具加热的第2热源、以及供给至胎胆内的介质的供给条件，而满足以下硫化条件：(1)所述胎面部的硫化温度为140℃以下；(2)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎圈部的硫化热量为相当于25分钟～40分钟的热量；(3)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎面部表面的硫化热量与施加于所述胎圈部的硫化热量之比为0.6以上、且小于1.0。

Description

重负荷用充气轮胎及其制造方法
技术领域
本发明涉及重负荷用充气轮胎的制造方法，其包括硫化步骤：将未硫化的生轮胎放入模具内，在生轮胎的内侧使胎胆膨胀，将生轮胎按压于所述模具的内表面，且一边紧贴一边进行加热硫化，所述未硫化的生轮胎具有：一对胎圈部、从各胎圈部向轮胎径向外侧延伸的胎侧部、以及与胎侧部的各轮胎径向外侧端相连而构成踏面的胎面部。
背景技术
在卡车、巴士、建筑车辆等所用的重负荷用充气轮胎中，作为发生故障的代表性的部位，可以列举胎面部及胎圈部。作为提高这些部位的耐久性的方法，例如可以列举：在所期望的位置增设强化构件的方法、或实施形状改进的方法，但这些方法中，存在伴有不希望的质量增加或成本增加等的情况。
在下述专利文献1中，记载了以下的充气轮胎的制造方法：其为了防止包含内衬层或胎体层的轮胎外壳部的局部性过度硫化，提高轮胎的耐久性，而将硫化中的轮胎冠部厚度方向各位置的最高到达温度的最大值与最小值之差设为10℃以下，且将轮胎冠部厚度方向各位置的等价硫化度的最大值与最小值之比设为1.6以下。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第4788230号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在所述现有技术所记载的制造方法中，存在以下问题。即，通过所述制造方法，虽然在胎面橡胶等中的耐久性方面发现改善效果，但并未着眼于胎圈部的耐久性，因此如后述的实验结果所示，存在胎圈部的耐久性恶化的倾向。
如上所述，特别是在重负荷用充气轮胎中，实际情况是难以在确保轮胎的胎面部的耐久性的同时提高胎圈部的耐久性。本发明鉴于所述实际情况而完成，其目的在于提供通过使硫化条件最佳化，而确保轮胎的胎面部的耐久性，且提高胎圈部的耐久性的重负荷用充气轮胎及其制造方法。
解决问题的手段
本发明者进行了仔细的研究，结果发现，通过将(1)胎面部的硫化温度、(2)施加于胎圈部的硫化热量和(3)施加于胎面部表面的硫化热量与施加于胎圈部的硫化热量之比，以一体不可分的方式调整，而可以解决所述问题。本发明基于所述发现而完成，具有下述构成。
即，本发明的重负荷用充气轮胎的制造方法包括硫化步骤：将未硫化的生轮胎放入模具内，在所述生轮胎的内侧使胎胆膨胀，将所述生轮胎按压于所述模具的内表面，且一边紧贴一边进行加热硫化，所述未硫化的生轮胎具有：一对胎圈部、从所述各胎圈部向轮胎径向外侧延伸的胎侧部、和与所述胎侧部的各轮胎径向外侧端相连而构成踏面的胎面部，所述重负荷用充气轮胎的制造方法的特征在于：通过至少调节在与所述胎面部对应的位置对模具加热的第1热源、在与所述胎侧部对应的位置对模具加热的第2热源、以及供给至所述胎胆内的介质的供给条件，而满足以下的硫化条件：
(1)所述胎面部的硫化温度为140℃以下；
(2)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎圈部的硫化热量为相当于25分钟～40分钟的热量；
(3)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎面部表面的硫化热量与施加于所述胎圈部的硫化热量之比为0.6以上、且小于1.0。
在本发明中，通过(1)胎面部的硫化温度为140℃以下，可以防止胎面部的过度硫化，确保耐久性。并且，通过(2)在基于硫化温度140℃换算时，施加于胎圈部的硫化热量为相当于25分钟～40分钟的热量，而可以提高胎圈部的耐久性。另外，在基于某基准温度换算时的硫化热量、即相当于在基于某基准温度换算时的任意时间(分钟)的热量，可以通过下文所说明的等价硫化量的计算方法而导出。
等价硫化量是根据基于范特霍夫(Van't Hoff)法则的下述硫化反应速度式而换算的硫化时间t0的累计值。此处，T为实际的硫化温度(℃)、t为在硫化温度T时的硫化时间(分钟)、T0为基准温度(℃)、t0为在基准温度T0时的硫化时间(分钟)、α为硫化温度系数(硫化温度改变10℃时的硫化速度变化比例)。基准温度T0可以采用140℃，硫化温度系数α可以任意地采用2或接近2的值，但作为简便的方法，采用α＝2。
t0＝t×α(T-T0)/10  (A)
另外，在所述式(A)中，α(T-T0)/10为测定温度t时的等价系数，相当于实际的硫化温度T时的热量。假定将时间t1(分钟)时的等价系数设为x、将时间t2(分钟)时的等价系数设为y，则在换算成基准温度To时，在t1～t2间所施加的硫化热量z(分钟)可以基于梯形面积法根据以下的计算式导出。
z＝(x+y)×(t2-t1)/2  (B)
关于所述(2)，在基于硫化温度140℃换算时，若施加于胎圈部的硫化热量小于25分钟，则胎圈部硫化不足(欠固化)，无法完全充分地发挥调配橡胶的特性。另一方面，在基于硫化温度140℃换算时，若施加于胎圈部的硫化热量超过40分钟，则会促进胎圈部的劣化，结果胎圈部的耐久性恶化。
在本发明中，除了所述(1)及所述(2)外，特征还在于还进一步满足(3)这一方面，即一体不可分地满足所述(1)～(3)这一方面。由此，通过本发明的重负荷用充气轮胎的制造方法，会改善施加于胎面部与胎圈部的热量平衡，结果可以制造平衡良好地提高轮胎整体的耐久性的重负荷用充气轮胎。若施加于胎面部表面的硫化热量与施加于胎圈部的硫化热量之比为1.0以上，则施加于胎面部的热量变得过多，胎面部的耐久性恶化。另一方面，若施加于胎面部表面的硫化热量与施加于胎圈部的硫化热量之比小于0.6，则施加于胎圈部的热量变得过多，胎圈部的耐久性恶化。
在所述重负荷用充气轮胎的制造方法中，为了达成所述硫化条件，优选将所述第1热源的设定温度调整为130℃～140℃，将所述第2热源的设定温度调整为130℃～140℃，更优选调整为130℃～135℃。通过将第1热源及第2热源的设定温度设定为所述范围内，而可以效率良好、且可靠地满足所述硫化条件(1)～(3)。
本发明的重负荷用充气轮胎是通过所述任一种制造方法而制造，因此可以确保胎面部的耐久性，且胎圈部的耐久性优异。
附图说明
图1是表示本发明的轮胎的一例的轮胎子午线剖面图。
图2是概念性地表示轮胎的硫化所用的模具的剖面图。
符号说明
1：胎圈部
2：胎侧部
3：胎面部
6：胎面橡胶
7：顶部胎面
8：基部胎面
9：轮胎
10：模具
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方案进行说明。图1所示的轮胎9是具有以下的充气轮胎：一对胎圈部1、从各胎圈部1向轮胎径向外侧延伸的胎侧部2、及与胎侧部2的各轮胎径向外侧端相连而构成踏面的胎面部3。胎圈部1配设有环状胎圈芯1a。
胎体层4从胎面部3经过胎侧部2而到达胎圈部1，其端部经由胎圈芯1a而折返。胎体层4由至少一片胎体帘布构成。胎体帘布是由顶胶覆盖相对于轮胎周向以约90°的角度延伸的胎体帘线而形成。在胎圈芯1a的轮胎径向内侧经由胎体层4而配设有胎圈包布4a。
带层5在胎面部3贴合于胎体层4的外侧，并由胎面橡胶6从外侧覆盖。带层5由多片(本实施方案中为二片)带状帘布构成。各带状帘布是由顶胶覆盖相对于轮胎周向倾斜延伸的带帘线形成，所述带帘线以在帘布间相互反向交叉的方式层叠。
胎面橡胶6可以仅包括1层，也可以由具有轮胎径向内侧的基部胎面和位于其外周侧的顶部胎面的所谓的顶基结构构成。
图1所示的轮胎9是未硫化状态的生轮胎，在后述的硫化步骤中，成形为制品轮胎的形状(参照图2)，并且在其胎面表面形成各种胎面图案。
在轮胎9的硫化成形中，使用如图2所示的模具10。在所述模具10中，在未硫化状态下直接设置轮胎9，并对所述模具10内的轮胎9实施加热加压，从而进行硫化。
模具10具有：与轮胎9的踏面接触的胎面模部11、与朝向下方的轮胎外表面接触的下模部12、以及与朝向上方的轮胎外表面接触的上模部13。这些利用设置于周围的开关机构(未图示)，以在锁模状态与开模状态之间可以自由移动的方式构成，所述开关机构的结构为众所周知。并且，在模具10中设置具有电热器或蒸气夹套等热源的压板，由此进行各模部的加热。在本发明中，通过配设于与胎面部3对应的位置、并对胎面模部11加热的第1热源11a，以及配设于与胎侧部2对应的位置、并分别对上模部13与下模部12加热的第2热源12a、13a，对模具10加热，从而将轮胎9加热硫化。
在模具10的中心部以与轮胎同轴状的方式设置中心机构14，在其周围设置胎面模部11、下模部12及上模部13。中心机构14具有橡胶袋状胎胆15、及在轮胎轴向上延伸的中柱16，在中柱16设置固定胎胆15的端部的上部夹钳17与下部夹钳18。
在中心机构14的上下延伸设置介质供给路21，用以向胎胆15内进行加热介质的供给，并在所述介质供给路21的上端形成喷出口22。介质供给路21与供给配管24连接，所述供给配管24是流动从加热介质供给源23供给的加热介质、或从加压介质供给源26供给的加压介质的供给配管。加热介质根据阀25的开关操作而供给，加压介质根据阀28的开关操作而供给。
另外，在中心机构14的上下延伸设置介质排出路31，用以将胎胆15内的混合了加热介质与加压介质的高温高压流体排出，所述介质排出路31的上端形成回收口32。介质排出路31与高温高压流体流动的排出配管34连接，并将操作其开关的送风阀33设置于排出配管34。泵35可以使用以下方式：将通过介质排出路31的高温高压流体经由介质供给路21再次供给至胎胆15的内部，从而使高温高压流体强制循环。
以下，对使用模具10将轮胎9硫化成形的顺序进行说明。首先，如图2般，在模具10内设置轮胎9，利用经膨胀的胎胆15将轮胎9成形至接近模具10的内表面形状。由此，轮胎9由胎胆15保持，并分别紧贴胎面模部11、下模部12及上模部13。
接着，进行至少包括外侧加热和内侧加热的加热步骤，所述外侧加热是利用第1热源及第2热源将模具10加热，从而从轮胎外表面侧将轮胎9加热，所述内侧加热是在模具10内的胎胆15内供给高温的加热介质，从而从轮胎内表面侧将轮胎9加热。
模具10利用所述的蒸气夹套等进行预热，由此进行外侧加热。内侧加热是通过在轮胎9成形后，通过介质供给路21在胎胆15内供给加热介质而进行。供给给定时间的加热介质后，接着在胎胆15内供给加压介质，并以高压对轮胎9加压。加热介质例如可以使用蒸汽或高温水，加压介质例如可以使用氮气等惰性气体或蒸汽。
本发明的重负荷用充气轮胎的制造方法中，重要的是满足以下的硫化条件。
(1)所述胎面部的硫化温度为140℃以下。
(2)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎圈部的硫化热量为相当于25分钟～40分钟的热量。
(3)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎面部表面的硫化热量与施加于所述胎圈部的硫化热量之比为0.6以上、且小于1.0。
为了效率良好且可靠地满足所述硫化条件(1)～(3)，优选将第1热源的设定温度调整为100℃～140℃，将第2热源的设定温度调整为120℃～140℃，更优选将第1热源的设定温度调整为130℃～140℃，将第2热源的设定温度调整为130℃～140℃，尤其优选将第2热源的设定温度调整为135℃～140℃。
另外，为了效率良好且更可靠地满足所述硫化条件(1)～(3)，可以改进供给至胎胆内的介质的供给条件。具体而言，例如在将轮胎9放入模具10中后，在胎胆15内导入5分钟～10分钟、优选为5分钟～8分钟的压力为1.1MPa～1.6MPa的蒸汽，接着在常温下导入30分钟～65分钟的压力为2.0MPa～2.4MPa的惰性气体(例如氮气等)。其结果是，在胎胆15内成为蒸汽与惰性气体的混合气体，胎胆15内的温度成为140℃～175℃。或者，可以代替惰性气体而导入30分钟～65分钟的压力为1.8MPa～2.4MPa的温水。
通过调节第1热源及第2热源的温度、与供给至胎胆内的介质的供给条件，而将胎面部的硫化温度设为140℃以下。胎圈部的温度优选设为140℃以下。另外，在考虑所硫化的轮胎的品质稳定性的情况下，优选将硫化中的胎面部及胎圈部的硫化温度的最高值设为第1热源及第2热源的设定值的±5℃以内。
本发明的重负荷用充气轮胎是在如上所述的硫化条件最佳化的状态下制造，因此可确保胎面部的耐久性，且胎圈部的耐久性优异。
本发明不受所述实施方案的任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种改良变更。
[实施例]
实施例1～实施例7、比较例1～比较例3
为了具体地表示本发明的构成与效果，使用图2所记载的硫化模具10，实施重负荷用充气轮胎(轮胎尺寸：275/70R22.5)的硫化。在各实施例及比较例中，在对模具10内的轮胎9实施加热加压时，以成为表1所记载的硫化条件的方式，调节第1热源及第2热源的温度、以及供给至胎胆内的介质的供给条件。
如图1所记载，在测定硫化热量时，为了测定胎面部3及胎圈部1的硫化温度，在轮胎9的胎面表面α与胎圈内部(胎圈包布4a端部)β埋设热电偶丝，并测定硫化温度。将结果表示于表1。另外，表1中，所谓“热量比”，是指“施加于胎面部表面的硫化热量、与施加于胎圈部的硫化热量之比”。
为了评价耐久性，将测试轮胎组装进轮缘尺寸为22.5×8.25的轮中，将空气压调整为900kPa，在速度为40km/h、负荷为3150kg的条件下，在鼓轮(鼓轮内径为1700mm)上实施行驶试验，测定直至轮胎产生故障为止的行驶距离。数值越大，则耐久性越优异。将结果表示于表1。
根据表1的结果可知，通过实施例1～7的制造方法而制造的充气轮胎，胎面部及胎圈部的耐久性均提高，并可以防止故障。另一方面，在通过比较例1～3的制造方法而制造的充气轮胎中，第1热源和/或第2热源的设定温度高，其结果是胎面部的硫化温度超过140℃。其结果是可知充气轮胎的耐久性恶化。

Claims (3)

1.重负荷用充气轮胎的制造方法，其包括硫化步骤：将未硫化的生轮胎放入模具内，在所述生轮胎的内侧使胎胆膨胀，将所述生轮胎按压在所述模具的内表面，且一边紧贴一边进行加热硫化，所述未硫化的生轮胎具有：一对胎圈部、从所述各胎圈部向轮胎径向外侧延伸的胎侧部、以及与所述胎侧部的各轮胎径向外侧端相连而构成踏面的胎面部，
其特征在于：通过至少调节在与所述胎面部对应的位置对模具加热的第1热源、在与所述胎侧部对应的位置对模具加热的第2热源、以及供给至所述胎胆内的介质的供给条件，而满足以下的硫化条件：
(1)所述胎面部的硫化温度为140℃以下；
(2)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎圈部的硫化热量为相当于25分钟～40分钟的热量；
(3)在基于硫化温度140℃换算时，施加于所述胎面部表面的硫化热量与施加于所述胎圈部的硫化热量之比为0.6以上、且小于1.0。
2.根据权利要求1的重负荷用充气轮胎的制造方法，其中为了达成所述硫化条件，而将所述第1热源的设定温度调整为130℃～140℃，将所述第2热源的设定温度调整为130℃～140℃。
3.重负荷用充气轮胎，其通过权利要求1或2所述的制造方法制造。
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