CN112449620A

CN112449620A - 充气轮胎及其制造方法

Info

Publication number: CN112449620A
Application number: CN201980048440.5A
Authority: CN
Inventors: 干场崇史; 石黑和也; 成濑雅公
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-03-05
Also published as: JPWO2020022161A1; DE112019003744T5; US20210309054A1; JP7192864B2; WO2020022161A1

Abstract

提供一种通过在轮胎内表面附着有脱模剂的状态下粘贴传感器单元，能在确保空气保持性的同时改善轮胎内表面与传感器单元的粘接性的充气轮胎及其制造方法。包括获取轮胎信息的传感器(23)的至少一个传感器单元(20)隔着粘接层(10)固定于轮胎内表面Ts，至少在所述传感器单元(20)的固定区域s中通过电子显微镜检测的脱模剂的厚度g为0.1μm～100μm。

Description

充气轮胎及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具备用于获取轮胎信息的传感器单元的充气轮胎及其制造方法，更详细而言，涉及一种通过在轮胎内表面附着有脱模剂的状态下粘贴传感器单元，能确保空气保持性，并且改善轮胎内表面与传感器单元的粘接性的充气轮胎及其制造方法。

背景技术

为了获取内压、温度等轮胎内部信息，在轮胎内腔中设置各种传感器(例如参照专利文献1、2)。

另一方面，在使用气囊来硫化生胎时，在气囊和生胎的内表面容易粘贴气囊，因此通过在生胎的内表面涂布脱模剂，防止生胎和气囊粘贴。在这种情况下，如果要将传感器单元直接粘接并固定于轮胎内表面，则存在附着有脱模剂的轮胎内表面与传感器单元的粘接性差，传感器单元容易剥离的问题。

对此，提出了在生胎的内表面涂布脱模剂，在将此生胎硫化后通过对轮胎内表面进行抛光来去除脱模剂的方案(例如专利文献3)。然而，通过进行那样的抛光，也减薄了内衬的厚度，因此存在空气保持性恶化的问题。此外，提出了在生胎的内表面预先粘贴膜，在粘贴了该膜的状态下在生胎的内表面涂布脱模剂，在将该生胎硫化后通过将膜剥离来去除脱模剂的方案(例如专利文献4)。然而，存在由在硫化后将膜剥离的工序导致空气保持性恶化的问题。除此之外，提出了清洗附着有脱模剂的轮胎内表面的方案，但这样的方法存在不能充分地去除脱模剂这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6272225号公报

专利文献2：日本特表2016-505438号公报

专利文献3：日本专利第4410753号公报

专利文献4：日本特开2015-107690号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供一种通过在轮胎内表面附着有脱模剂的状态下粘贴传感器单元，能在确保空气保持性的同时改善轮胎内表面与传感器单元的粘接性的充气轮胎及其制造方法。

技术方案

用于达成上述目的的本发明的充气轮胎的特征在于，在轮胎内表面中，隔着粘接层固定包括获取轮胎信息的传感器的至少一个传感器单元，至少在所述传感器单元的固定区域中通过电子显微镜检测出的脱模剂的厚度为0.1μm～100μm。

本发明的充气轮胎的制造方法使用具备由脱模剂形成的涂层的气囊来硫化生胎，所述充气轮胎的制造方法的特征在于，当在完成硫化的充气轮胎的胎面部的内表面固定传感器单元时，使至少在该传感器单元的固定区域中通过电子显微镜检测出的所述脱模剂的厚度为0.1μm～100μm，在所述传感器单元的固定区域隔着粘接层固定所述传感器单元。

此外，本发明的充气轮胎的制造方法的特征在于，当在轮胎内表面固定传感器单元时，在所述轮胎内表面照射激光并去除脱模剂，使至少在所述传感器单元的固定区域中通过电子显微镜检测出的所述脱模剂的厚度为0.1μm～100μm，在所述传感器单元的固定区域隔着粘接层固定所述传感器单元。

发明效果

在本发明中，使至少在传感器单元的固定区域中通过电子显微镜检测出的脱模剂的厚度为0.1μm～100μm，由于在使微量的脱模剂附着于轮胎内表面的状态下固定传感器单元，因此脱模剂阻碍空气从轮胎内表面的透过，能优化空气保持性，另一方面能充分地确保轮胎内表面与传感器单元的粘接性。

在本发明中，优选的是，粘接层的粘接强度在0.4N/mm²～100N/mm²的范围内。由此，能使粘接层的粘接强度保持良好，并且容易地进行传感器单元的设置作业。粘接层的粘接强度(拉伸剪切粘接强度)依据JIS-K6850、JIS-Z0237中任一个，是在标准状态(23℃、RH50％)下测定的粘接强度。

在本发明中，优选的是，粘接层由氰基丙烯酸酯类的粘接剂形成。由此，能缩短传感器单元的设置作业的时间。

在本发明中，优选的是，传感器单元配置于比接地端靠轮胎宽度方向内侧。由此，在检测胎面部的磨耗量的传感器的情况下，该传感器能准确地获取轮胎信息。

在本发明中，优选的是，传感器单元直接粘接于轮胎内表面。由此，在检测胎面部的磨耗量的传感器的情况下，该传感器能准确地获取轮胎信息。

在本发明中，优选的是，在传感器单元与粘接层之间插入有底座。由此，在使用能追随轮胎变形的材料作为底座的素材的情况下，能防止由该轮胎变形引起的传感器单元的剥离。

在本发明中，优选的是，在对气囊形成涂层的工序中，涂层的覆盖时间t(小时)和温度T(℃)满足t≥0.0001T²-0.07T+9且T≤180℃的条件。由此，在具有涂层的气囊中，能缩短涂敷脱模剂的时间，并且防止气囊使用期限的缩短。

在本发明中，接地端是指，在将轮胎轮辋组装到正规轮辋内并填充正规内压的状态下，垂直放置在平面上，并施加正规负载时的轮胎轴向上的端部位置。“正规轮辋”是指在包括轮胎所基于的规格的规格体系中，该规格按每个轮胎规定的轮辋，例如，若为JATMA，则设为标准轮辋，若为TRA，则设为“设计轮辋(Design Rim)”，或者若为ETRTO，则设为“测量轮辋(Measuring Rim)”。“正规内压”是指，在包括轮胎所基于的规格的规格体系中，各规格按每个轮胎规定的气压，若为JATMA，则为最高气压，若为TRA，则为表“各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES)”所述的最大值，若为ETRTO，则为“充气压力(INFLATION PRESSURE)”，但在轮胎为轿车用的情况下，设为250kPa。“正规载荷”是在包括轮胎所基于的规格的规格体系中，各规格按每个轮胎规定的载荷，若为JATMA，则为最大负载能力，若为TRA，则为表“各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES)”所述的最大值，若为ETRTO，则为“载荷能力(LOAD CAPACITY)”，但在轮胎为轿车的情况下，设为相当于所述载荷的80％的载荷。

附图说明

图1是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的一个例子的子午线剖视图。

图2是放大表示图1的充气轮胎的一部分的剖视图。

图3是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的变形例的剖视图。

图4是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的另一变形例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的构成进行详细说明。图1和图2是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的图。需要说明的是，在图1中，CL是轮胎中心线。

如图1所示，本发明的实施方式的充气轮胎具备：在轮胎周向延伸并形成环状的胎面部1；配置于该胎面部1的两侧的一对侧壁部2、2；以及配置于这些侧壁部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3、3。

在一对胎圈部3、3间装架有胎体层4。该胎体层4包括沿轮胎径向延伸的多条增强帘线，在配置于各胎圈部3的胎圈芯5的周围从轮胎内侧向外侧折回。在胎圈芯5的外周上配置有由剖面三角形状的橡胶组合物构成的胎边芯6。并且，在轮胎内表面的一对胎圈部3、3之间的区域配置有内衬9。该内衬9成为轮胎内表面Ts。

另一方面，在胎面部1中的胎体层4的外周侧埋设有多层带束层7。这些带束层7包括相对于轮胎周向倾斜的多条增强帘线，且在层间增强帘线配置为相互交叉。在带束层7中，增强帘线相对于轮胎周向的倾斜角度设定在例如10°～40°的范围中。优选使用钢帘线作为带束层7的增强帘线。在带束层7的外周侧，以高速耐久性的提高为目的，配置有至少一层带束覆盖层8，该带束覆盖层8将增强帘线相对于轮胎周向以例如5°以下的角度排列。作为带束覆盖层8的增强帘线优选使用尼龙、芳纶等有机纤维帘线。

需要说明的是，上述轮胎内部构造表示充气轮胎的代表性示例，但不限定于此。

在上述充气轮胎中，在轮胎内表面Ts的与胎面部1对应的区域中固定有至少一个传感器单元20。该传感器单元20如图2所示，隔着粘接层10粘接于轮胎内表面Ts。

粘接层10可以由液状的粘接剂或双面胶带构成。举例示出了包含环氧树脂或聚氨酯树脂的反应硬化型的粘接剂作为粘接剂。特别是，为了缩短将传感器单元20设置于轮胎内表面Ts的操作时间，粘接层10由氰基丙烯酸酯类的粘接剂(瞬间粘接剂)构成为好。

传感器单元20包括壳体21和电子零件22。壳体21具有中空结构，在其内部容纳电子零件22。电子零件22构成为适当地包含：用于获取轮胎信息的传感器23、发送器、接收器、控制电路以及电池等。作为通过传感器23获取的轮胎信息，可以举出充气轮胎的内部温度、内压、胎面部1的磨耗量等。例如，在测定内部温度、内压时使用温度传感器、压力传感器。在检测胎面部1的磨耗量的情况下，作为传感器23，可以使用与轮胎内表面Ts抵接的压电传感器，该压电传感器检测与行驶时的轮胎的变形相应的输出电压，基于该输出电压检测胎面部1的磨耗量。在此之外，也可以使用加速度传感器、磁传感器。此外，传感器单元20构成为将通过传感器23获取的轮胎信息发送至轮胎外部。需要说明的是，图2所示的传感器单元20的内部构造表示传感器单元的一个例子，不限定于此。

在上述充气轮胎中，在轮胎内表面Ts与粘接层10之间，存在由在充气轮胎的制造过程中附着的脱模剂构成的脱模剂层11。即，从轮胎径向内侧按顺序层叠有传感器单元20、粘接层10以及脱模剂层11。脱模剂层11的厚度g在轮胎内表面Ts的至少传感器单元20的固定区域S中为0.1μm～100μm。该脱模剂层11的厚度g可以使用电子显微镜检测。在由电子显微镜测定脱模剂层11的厚度g时，传感器单元20的固定区域S的中心点和以该中心点为中心在轮胎周向上两侧的两处和在轮胎宽方向上两侧的两处共计五处中测定脱模剂层11的厚度，将该五处厚度平均，由此计算脱模剂层11的厚度g(平均厚度)。

作为在脱模剂层11中可配合的成分，例如，可以列举出含有有机硅成分作为有效成分的成分。作为有机硅成分，可列举出聚有机硅氧烷类，例如，可列举出二烷基聚硅氧烷、烷基苯基聚硅氧烷、烷基芳烷基聚硅氧烷、3,3,3-三氟丙基甲基聚硅氧烷等。二烷基聚硅氧烷例如是二甲基聚硅氧烷、二乙基聚硅氧烷、甲基异丙基聚硅氧烷，甲基十二烷基聚硅氧烷。烷基苯基聚硅氧烷例如是甲基苯基聚硅氧烷、二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物。烷基芳烷基聚硅氧烷例如是甲基(苯乙基)聚硅氧烷、甲基(苯丙基)聚硅氧烷。这些聚有机硅氧烷类可以并用一种或者两种以上。

在上述的充气轮胎中，至少在传感器单元20的固定区域S中通过电子显微镜检测的脱模剂的厚度g为0.1μm～100μm，由于在使微量的脱模剂附着于轮胎内表面Ts的状态下固定传感器单元20，因此，脱模剂阻碍空气从轮胎内表面Ts透过，能优化空气保持性，另一方面能充分地确保轮胎内表面Ts与传感器单元20的粘接性。在此，如果传感器单元20的固定区域中的厚度g变得比0.1μm薄，则无法提高空气保持性，如果变得比100μm厚，则传感器单元20的粘接性恶化，无法获得充分的耐久性。

在图1和图2中，传感器单元20配置于比接地端靠轮胎宽度方向内侧。在检测胎面部1的磨耗量的传感器23的情况下，通过像这样配置传感器单元20，传感器23能准确地获取轮胎信息。

此外，传感器单元20直接粘接于轮胎内表面Ts。在检测胎面部1的磨耗量的传感器23的情况下，通过像这样将传感器单元20直接粘贴于轮胎内表面Ts，传感器23能准确地获取轮胎信息。

优选的是，在上述充气轮胎中，粘接层10的粘接强度在0.4N/mm²～100N/mm²的范围内。特别优选的是，在5.0N/mm²～80N/mm²的范围内。通过像这样适度地设定粘接层10的粘接强度，能良好地保持粘接层10的粘接强度，容易地进行传感器单元20的设置作业。在此，如果粘接层10的粘接强度小于0.4N/mm²，则轮胎内表面Ts与传感器单元20的粘接性恶化，传感器单元20容易剥离。另一方面，如果粘接层10的粘接强度大于100N/mm²，则在更换传感器单元20时不能容易地进行更换作业。

图3是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的变形例的图。如图3所示，在传感器单元20与粘接层10之间，插入有保持传感器单元20的底座24。该底座24用于防止由轮胎变形引起的传感器单元20的剥离，作为缓冲材发挥功能。作为底座24的材料，可以举例示出天然橡胶(NR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、聚氨酯橡胶、NBR(Natural butyl rubber：天然丁基橡胶)、热塑性弹性体以及热固性弹性体，在底座24由这些材料形成的情况下，相对于轮胎变形不易破损。特别是，底座24由拉伸断裂伸长率为80％以上的橡胶构成为好。此外，底座24优选呈固形的状态，更优选为多孔质状。在底座24为多孔质状的情况下，具有优异的缓冲效果，对于由轮胎变形引起的传感器单元20的剥离有利。通过使底座24由上述这样的材料构成，底座24能追随轮胎变形，能防止由轮胎变形引起的传感器单元20的剥离。需要说明的是，在图3所示的实施方式中，示出了底座24在轮胎宽度方向的剖视中形成为U字形的例子，但底座24的形状没有特别限定。在图3中，传感器单元20的固定区域S相当于保持传感器单元20的底座24的固定区域。

图4是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的另一变形例的图。如图4所示，传感器单元20隔着粘接层10粘接在轮胎内表面Ts的平滑面M上。该平滑面M在通过气囊进行硫化成型时形成于轮胎宽度方向的中央部，是沿轮胎周向延伸的圆环状的平面。在将传感器单元20配置于轮胎内表面Ts的平滑面M上的情况下，能有效地改善轮胎内表面Ts与传感器单元20的粘接性。需要说明的是，在图4中，传感器单元20的固定区域S相当于保持传感器单元20的底座24的固定区域。

接着，对本发明的充气轮胎的制造方法进行说明。在硫化生胎时，预先在气囊覆盖(优选为烘烤涂布)脱模剂，在气囊的外表面形成由脱模剂构成的涂层。在该气囊的外表面形成涂层的工序是例如，在涂布脱模剂后在150℃下保存一个小时、在90℃下保存四个小时或在常温下保存八个小时的条件下同时进行施工。此外，在气囊的外表面形成涂层的工序是在一次以上且三次以下的范围内进行实施。使用如上所述地形成有涂层的气囊来硫化生胎。然后，在该完成硫化的轮胎中，隔着粘接层10将传感器单元20固定于胎面部1的轮胎内表面Ts中的传感器单元20的固定区域S。在像这样使用具备由脱模剂形成的涂层的气囊进行了硫化的情况下，在完成硫化的充气轮胎中，在该轮胎内表面Ts形成有脱模剂层11。在该脱模剂层11中，脱模剂未被转印至轮胎内表面Ts的整个面，而是散布于轮胎内表面。

代替像上述这样使用具备由脱模剂形成的涂层的气囊进行硫化，在生胎的硫化工序中，也可以在生胎的内表面涂布脱模剂，使用通常的气囊来进行硫化，之后，对完成硫化的轮胎的轮胎内表面Ts照射激光，去除附着于轮胎内表面Ts的脱模剂。

像上述这样通过使用具备由脱模剂形成的涂层的气囊来进行硫化，或者使用通常的气囊进行硫化并且对该完成硫化的轮胎的轮胎内表面Ts照射激光来去除脱模剂，可以使至少在传感器单元20的固定区域S中的脱模剂的厚度g为0.1μm～100μm。像这样，在使微量的脱模剂附着于轮胎内表面Ts的情况下，脱模剂阻碍空气从轮胎内表面Ts透过，能优化空气保持性，另一方面能充分地确保轮胎内表面Ts与传感器单元20的粘接性。

特别优选的是，在气囊的外表面形成涂层的工序中，涂层的覆盖时间t(小时)和温度T(℃)满足t≥0.0001T²-0.07T+9且T≤180℃的条件。此外，更优选的是，满足上述的覆盖时间t和温度T的关系式，并且将覆盖时间t设为1～8小时的范围。进一步而言，更优选的是，将温度T设为90℃，将覆盖时间t设为4小时，最优选的是，将温度T设为150℃，将覆盖时间t设为1小时。通过满足这样的条件，在具有涂层的气囊中，能缩短涂敷脱模剂的时间，并且防止气囊使用期限的缩短。在此，温度T(℃)越高，越能在短时间内形成涂层，但气囊容易劣化，缩短气囊使用期限。

实施例

制作出：轮胎尺寸为275/40R21，包括获取轮胎信息的传感器的至少一个传感器单元隔着粘接层固定于轮胎内表面，如表1所示设定了脱模剂的去除方法、向轮胎内表面涂布脱模剂、硫化时具备由脱模剂形成的涂层的气囊的使用、轮胎内表面的脱模剂的厚度的比较例1～5以及实施例1～7的轮胎。

对于比较例1，在轮胎内表面涂布脱模剂，不进行脱模剂的去除作业。此外，对于比较例2～4，在轮胎内表面涂布脱模剂，在硫化工序结束后进行了脱模剂的去除作业。具体而言，在比较例2中，通过抛光来去除轮胎内表面的脱模剂，在比较例3中，通过剥离预先贴于轮胎内表面的膜来去除轮胎内表面的脱模剂，在比较例4中，通过清洗轮胎内表面来去除轮胎内表面的脱模剂。

需要说明的是，在表1中，轮胎内表面的脱模剂厚度(μm)是使用扫描电子显微镜(SEM-EDX)，在制作工序结束后的各试验轮胎中的传感器单元的固定区域的中心点和以该中心点为中心在轮胎周向两侧的两处和在轮胎宽度方向两侧的两处共计五处中测定脱模剂(硅)的量，将这些测定值平均的量。

针对这些试验轮胎，通过下述试验方法评价传感器单元的粘接性和空气保持性，将其结果一并示于表1。而且，针对实施例1～3、5～7以及比较例5的轮胎，评价气囊寿命，将其结果一并示于表1。

传感器单元的粘接性：

在此所说的传感器单元的粘接性表示对轮胎内表面与传感器单元的粘接面的剥离的评价。将各试验轮胎分别组装于轮辋尺寸21×9.5J的车轮，在行驶速度80km/h、气压120kPa、载荷8.5kN、行驶距离6480km的条件下，用转鼓试验机实施行驶试验后，通过目测确认有无传感器单元的脱落或剥离。用“◎(优)”表示无传感器单元的脱落和剥离的情况，用“○(良)”表示传感器单元的剥离小于传感器单元整体的1/8的情况，用“Δ(可)”表示传感器单元的剥离为传感器单元整体的1/8以上且小于1//4的情况，用“×(不可)”表示传感器单元的剥离为传感器单元整体的1/4以上的情况。

空气保持性：

将各试验轮胎分别组装于轮辋尺寸21×9.5J的车轮，在气压270kPa、温度21℃的条件下放置了24小时后，设初始气压为250kPa，历经42天，测定气压，求出第15天至第42天的气体泄漏量的斜率。评价结果使用测定值的倒数，以将比较例1设为100的指数来表示。该指数值越大，意味着空气保持性越优异。

气囊寿命：

使用具备由脱模剂构成的涂层的气囊来进行硫化，测定以使转印至轮胎内表面的脱模剂的厚度在本发明所规定的范围内的状态完成硫化的生胎的条数。评价结果以将实施例1设为100的指数来表示。该指数值越大意味着气囊寿命越优异。

根据该表1可知，实施例1～7的充气轮胎与比较例1相比，在维持了空气保持性的同时改善了传感器单元的粘接性。特别是，在实施例3、5～7中，改善了气囊寿命。

另一方面，在比较例2中，进行了轮胎内表面的抛光，因此内衬的厚度变薄，由此空气保持性也恶化。在比较例3中，将膜粘贴于轮胎内表面且在硫化后将膜剥离，因此空气保持性恶化。在比较例4中，虽然清洗了轮胎内表面，但不能完全地去除轮胎内表面的脱模剂，在轮胎内表面残留较多脱模剂，因此传感器单元的粘接性降低。在比较例5中，由于将转印至轮胎内表面的脱模剂的厚度设定得较厚，因此传感器单元的粘接性的改善效果不充分。

附图标记说明

1 胎面部

2 侧壁部

3 胎圈部

10 粘接层

20 传感器单元

Ts 轮胎内表面

Claims

1.一种充气轮胎，其特征在于，包括获取轮胎信息的传感器的至少一个传感器单元隔着粘接层固定于轮胎内表面，至少在所述传感器单元的固定区域中通过电子显微镜检测出的脱模剂的厚度为0.1μm～100μm。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述粘接层的粘接强度在0.4N/mm²～100N/mm²的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，

所述粘接层由氰基丙烯酸酯类的粘接剂形成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

所述传感器单元配置于比接地端靠轮胎宽度方向内侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

所述传感器单元直接粘接于所述轮胎内表面。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，

在所述传感器单元与所述粘接层之间插入有底座。

7.一种充气轮胎的制造方法，使用具备由脱模剂形成的涂层的气囊来硫化生胎，所述充气轮胎的制造方法的特征在于，当在完成硫化的充气轮胎的胎面部的内表面固定传感器单元时，使至少在所述传感器单元的固定区域中通过电子显微镜检测出的所述脱模剂的厚度为0.1μm～100μm，隔着粘接层将所述传感器单元固定于所述传感器单元的固定区域。

8.根据权利要求7所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，

在对所述气囊形成所述涂层的工序中，所述涂层的覆盖时间t(小时)和温度T(℃)满足t≥0.0001T²-0.07T+9且T≤180℃的条件。

9.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，当在轮胎内表面固定传感器单元时，对所述轮胎内表面照射激光来去除脱模剂，使至少在所述传感器单元的固定区域中通过电子显微镜检测出的所述脱模剂的厚度为0.1μm～100μm，隔着粘接层将所述传感器单元固定于所述传感器单元的固定区域。