CN107984981A - 充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎，该充气轮胎用线缆胎圈构成充气轮胎的胎圈部，通过限制线缆的直径与外侧线钢丝的间距之间的比来提高橡胶浸透性，经由对外侧线钢丝的表面的钴涂敷来提高橡胶附着性，从而提高了充气轮胎的耐久性，充气轮胎用线缆胎圈的特征在于线缆的直径D和外侧线钢丝(20)的间距P满足关系式P/D＝25～45，另一特征在于所述外侧线钢丝(20)在拉伸后表面涂敷有钴。

Description

充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎
技术领域
本发明涉及构成充气轮胎的胎圈部的充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎，特别是涉及通过限制线缆的直径和外侧线钢丝的间距之间的比来提高橡胶浸透性，并经由对外侧线钢丝的表面的钴涂敷来提高橡胶附着性，从而提高了充气轮胎的耐久性的充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎。
背景技术
一般的充气轮胎由如下构件构成：与路面接触的胎面(tread)；构成轮胎的骨架的胎体(carcass)；设置在胎面与胎体之间的带束层(belt)部；防止空气泄漏的气密层(innerliner)；保护胎体并能够进行柔软的屈伸运动的侧壁(side wall)；以及能够将轮胎安装于轮辋的胎圈部。
在此，上述胎圈部是使轮胎固定于车辆的轮辋、支承车辆的载荷、且将车轴的旋转力传递到轮胎、并且吸收来自地面的冲击力、保持车身的平衡的重要部分。另外，上述胎圈部通过由钢丝帘线(steel cord)构成的钢丝束构成，发挥将轮胎安装并固定于轮辋的作用。另外，发挥固定胎体帘线的作用，该胎体帘线用于支承轮胎的空气压力以及行驶过程中作用于轮胎的屈伸力等。特别是在无内胎轮胎中，轮胎的胎圈部在轮胎与车轮的轮辋之间防止空气的泄漏，车轮的轮辋形成为与胎圈的安装位置一致，发挥对轮胎胎圈的支承体的作用。
由此，上述胎圈部必须具有高刚度。因此，构成胎圈部的胎圈使用刚度为约280～320kg/cm2的钢丝，根据构成胎圈的钢丝的排列方式而分为带式胎圈和线缆胎圈。
带式胎圈(tape bead)是将多根钢丝(Wire)平行地排列，并将在其上覆盖橡胶层而成的胎圈带(Bead Strip)切断成具有一定宽度和厚度的带状形状而形成的。另外，线缆胎圈(cable bead)是以在芯线(core wire)的外周面多次加捻地缠绕一根外侧线、或者在芯线外周面多次加捻地缠绕一根外侧线之后在其外侧多次加捻地缠绕另一根外侧线的方式形成的。
这样的线缆胎圈在胎圈的圆周方向上的不同部位的重量几乎没有差异，使用多根钢丝制造的带式胎圈会产生因起点与终点的高度差而导致的应力集中，反之，线缆胎圈具备无钢丝的高度差地通过焊接而接合的芯线，并在该芯线上多次加捻地缠绕一根钢丝之后，利用夹子对终点进行处理，从而具有耐久性提高的优点。
另外，上述线缆胎圈由多个钢丝芯形成，在使车辆加速或减速期间，保障轮胎从轮辋受到的制动转矩及牵引转矩的传递，适合防止轮胎相对于固定到轮辋上的安装轮辋滑动，用于代替带式胎圈或单绕胎圈(single wind bead)。
但是，与在钢丝上涂敷橡胶后形成束的带式胎圈、单胎圈不同，以往的线缆胎圈是通过在芯线上加捻地缠绕一根以上的钢丝而形成了钢丝帘线束之后，在钢丝帘线束上进行橡胶涂敷，从而存在无法对各钢丝进行完美的橡胶涂敷的问题。
这样，若不对构成线缆胎圈的钢丝做好橡胶涂敷，则不用说可能会因由金属构成的钢丝间的摩擦而发热，还可能在摩擦过程中使钢丝及橡胶磨损，因此，线缆胎圈及充气轮胎的耐久性发生降低。另外，在轮胎被置于湿润环境时，橡胶被除去，露出到外部的钢丝被湿气腐蚀，从而线缆胎圈及充气轮胎的耐久性发生降低。
另一方面，对涉及本发明的在先技术进行了调查，结果，检索大量的专利文献，如下所述介绍其中一部分。
专利文献1记载了混合层状线缆，该混合层状线缆包括非金属内部层以及不饱和外部层，该不饱和外部层包括分别至少部分为金属并绕上述内部层呈螺旋形地卷绕的线束，上述线缆在用根据1984年的标准ISO 6892的拉力进行测定时具有大于7％的断裂时的相对延伸率(At)，其一部分用于加强安装于大型车辆或重型装备的轮胎的至少一个胎冠保护层，其他用于加强如摩托车这样的轻量机动车辆的轮胎胎圈。
专利文献2记载了一种轮胎用线缆胎圈，该轮胎用线缆胎圈是在芯线的外周面多次加捻地缠绕外侧线而得到的线缆胎圈，其中，经由利用了夹子的焊接将外侧线的终端部连接，焊接构成为将外侧线的两终端的接触面、夹子与外侧线的接触面以及夹子上端面与下端面的接触面焊接，通过经由利用了夹子的焊接将外侧线的终端部连接，连接部的抗拉强度增加到母材的抗拉强度的90±10％左右，在轮胎的制造后，连接部的耐久性增加。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：韩国KR10－1014546B1
专利文献2：韩国KR10－1435285B1
发明内容
发明要解决的课题
本发明是为了解决上述的现有技术的问题而想出的，其目的在于提供一种充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎，通过考虑线缆的直径地确定外侧线钢丝的间距，提高向芯线的橡胶浸透性，防止因金属间的摩擦而导致的发热及磨损，耐久性提高。
另外，本发明的目的在于提供一种充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎，通过提高外侧线钢丝的橡胶附着性，在湿润环境下阻隔外侧线钢丝的腐蚀，从而使耐腐蚀性提高。
用于解决课题的手段
用于实现上述目的的本发明是一种线缆胎圈，该线缆胎圈适用于充气轮胎的胎圈部，通过在芯线上加捻地缠绕一根以上的外侧线钢丝而形成，其特征在于，线缆的直径D和上述外侧线钢丝的间距P满足关系式P/D＝25～45。
另外，根据本发明的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，上述外侧线钢丝的直径d0为上述芯线的直径d的25～75％，在一根上述芯线上缠绕6～15根外侧线钢丝。
另外，根据本发明的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，上述外侧线钢丝在芯线上仅以右加捻方式或左加捻方式缠绕。
另外，根据本发明的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，上述外侧线钢丝在拉伸后表面涂敷有钴。
另外，根据本发明的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，对上述外侧线钢丝的钴涂敷由0.4～1.2mg/kg的比率构成。
发明效果
本发明的充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎在构成线缆胎圈时，规定线缆的直径和外侧线钢丝的间距之间的关系，使与外侧线钢丝之间存在间隙，从而具有提高橡胶的浸透性、防止因金属间的摩擦而导致的发热及磨损、耐久性提高的效果。
另外，根据本发明的充气轮胎用线缆胎圈以及具备其的充气轮胎，在外侧线钢丝的表面形成钴涂层，从而具有橡胶附着性提高、即使置于湿润环境下外侧线钢丝也不腐蚀、耐久性提高的效果。
附图说明
图1是图示了本发明的充气轮胎用线缆胎圈的结构图。
图2是本发明的充气轮胎用线缆胎圈的剖视图。
图3是示出了本发明的充气轮胎用线缆胎圈的外侧线钢丝的间距的剖视图。
图4是示出了本发明的充气轮胎用线缆胎圈的加捻的参考图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的充气轮胎用线缆胎圈进行说明，如下所述。
本发明的充气轮胎用线缆胎圈适用于充气轮胎的胎圈部，如图1所图示，通过在芯线10上加捻地缠绕一根以上的外侧线钢丝20而形成。
此时，优选使线缆的直径D和上述外侧线钢丝20的间距P满足关系式P/D＝25～45。这是因为若P/D小于25，则外侧线的弯折过度，芯线与侧线之间的空隙不均匀而使加捻不稳定，若P/D超过45，则外侧线的线接触面变大而使橡胶浸透变得不容易。
另外，上述外侧线钢丝20的直径d0为上述芯线10的直径d的25～75％，优选为40～60％。优选在一个芯线10上缠绕6～15根外侧线钢丝20。这是因为若直径d0小于直径d的25％，则为了显现由上述外侧线钢丝20带来的强化效果，不仅外侧线钢丝的根数增加，还有可能因冲击而导致外侧线钢丝的断线，若直径d0超过直径d的75％，则由上述芯线10和外侧线钢丝20构成的线缆的直径D会变得过大。
若如以上这样根据线缆的直径D来确定上述外侧线钢丝20的间距P，则在上述外侧线钢丝20间形成间隙，橡胶的浸透变得容易。
为了验证上述的关系式P/D＝25～45的效果，实施了能够确认橡胶浸透性的通气性试验。通气性试验是通常用于钢丝帘线的橡胶浸透度的比较的试验，是在试验材料上覆盖橡胶并硫化之后，测定在向一端施加空气压时到空气通过为止的时间的试验方法。
在本试验中，改变P/D的值的同时制作多个样品，通过评价对各试片进行的通气性试验来确认橡胶浸透度，试验的结果为得到了如下的表1这样的结果。
【表1】
若参照上述的表1，则确认在P/D值为32和35而属于本发明的范围的实施例1和实施例2中，平均10.23秒和11.79秒，确认能够满足的通气性试验结果，在P/D值为22而小于下限值的比较例1中，到空气通过为止所需的时间为平均1.51秒左右，极为微弱，在P/D值为47而超过上限值的比较例2的情况下，平均3.7秒，虽然与比较例1相比，到空气通过为止所需的时间较长，但与实施例相比，低得不能与之相比。
另一方面，上述外侧线钢丝20优选在拉伸后表面涂敷有钴。此时，对上述外侧线钢丝20的钴涂敷由0.4～1.2mg/kg的比率构成，更优选为0.8～0.9mg/kg。这是因为若上述外侧线钢丝20的钴涂敷为0.4mg/kg，则几乎不显现效果，若为1.2mg/kg以上，则不再增加效果的显现。另外，外侧线钢丝20的钴涂敷是为了提高橡胶的湿润老化粘接性。
为了验证由上述的钴涂敷带来的效果，实施了用于确认因环境而发生老化后粘接力的变化的试验即湿热粘接力评价试验。在湿热粘接力评价试验中，使帘线和橡胶一同硫化，在80℃、R.H85％条件下放置了3周以上之后，调查帘线与橡胶之间的附着量，其结果如下述表2所示。在表2中，用比较指数(％)示出了以比较例1为基准(100％)改变钴涂敷量的多个实施例中的帘线与橡胶之间的附着量。
【表2】
若根据上述的表2，则能够确认从钴涂敷量为0.4mg/kg时起开始显现效果，即使钴涂敷量超过1.2mg/kg效果也保持一定。
对此，原已在外侧线钢丝的表面经由镀铜或镀锌而形成有镀层，但镀铜层、镀锌层容易因水分而腐蚀，由于因水分导致的粘接层的过度成长而作为降低橡胶与外侧线钢丝之间的粘接力的主要因素发挥作用。因此，通过形成能够防止因水分导致的粘接层的弱化的钴涂层，提高基于上述外侧线的湿润的时效粘接力，提高钢丝的耐腐蚀性。
另外，为了验证由钴涂层带来的效果，如下这样制造了实施例和比较例之后，确认基于时间的经过的粘接力指数和橡胶附着率，由下述的表3和表4示出。
＜实施例＞
一种具有1×3.0+10×1.30结构的线缆胎圈，使直径D为5.6mm，使外侧线钢丝的间距P为163mm，并且进行了钴涂敷，以使外侧线钢丝具有0.87mg/kg的钴含有量。
＜比较例＞
制造与上述实施例相同的线缆胎圈，但省略钴涂敷工序，从而外侧线钢丝没有钴含有量。
【表3】
【表4】
根据上述的表3和表4，可知在比较例中随着时间的经过，粘接力指数和橡胶附着率连续减少。但是，在实施例的情况下，虽然在初期粘接力指数和橡胶附着率大幅减少，但经过一定时间后，不仅其减少量慢慢减小，而且粘接力指数和橡胶附着率也比比较例优异。
另外，使用实施例及比较例的线缆胎圈制造205/60R 16轮胎，在将该成品轮胎放置在室外的户外堆放1个月和湿热室(85℃、85％RH)条件下保管1个月之后，根据轮胎的耐久性的实验结果得到的耐久性指数由下述表5示出。
【表5】
区分 比较例 实施例
正常条件 100％ 100％
户外堆放1个月 100％ 110％
湿热室1个月 100％ 126％
上述的表5所示的耐久性(％)是在胎圈部的负荷耐久性的评价中将轮胎的胎圈部的断裂为止所需的时间与比较例相比增加的时间用百分比(％)表示而得到的，可知在环境老化条件下实施例的耐久性比比较例的耐久性好10～26％。
以上，对用于例示本发明的技术思想的几个实施例进行了说明、图示，但本发明并不仅限于这样说明的原有的结构及作用，一般的技术人员应该可以很好地理解能够不脱离说明书记载的技术思想范畴地对本发明进行大量变更及修正。因此，那样的所有适当的变更及修正以及等同物也应视为属于本发明的范围。
附图标记说明
10 芯线
20 外侧线钢丝
P 外侧线钢丝的间距
D 线缆的直径
d 芯线的直径
d0 外侧线钢丝的直径。

Claims (6)

1.一种充气轮胎用线缆胎圈，所述充气轮胎用线缆胎圈适用于充气轮胎的胎圈部，通过在芯线(10)上加捻地缠绕一根以上的外侧线钢丝(20)而形成，其特征在于，
线缆的直径D和所述外侧线钢丝(20)的间距P满足关系式P/D＝25～45。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，
所述外侧线钢丝(20)的直径d0为所述芯线(10)的直径d的25～75％，在一根所述芯线(10)上缠绕6～15根外侧线钢丝(20)。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，
所述外侧线钢丝(20)在芯线(10)上仅以右加捻方式或左加捻方式缠绕。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，
所述外侧线钢丝(20)在拉伸后表面涂敷有钴。
5.根据权利要求4所述的充气轮胎用线缆胎圈，其特征在于，
对所述外侧线钢丝(20)的钴涂敷由0.4～1.2mg/kg的比率构成。
6.一种充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎应用了权利要求1至5中任一项所述的线缆胎圈。
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