CN113524988B - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抑制噪音的同时也能抑制空气密封性能下降的充气轮胎。本发明的充气轮胎是一种具有胎面部(2)的充气轮胎(1)，包含：配置于胎面部(2)的轮胎内腔(i)侧的自密封型的密封层(10)；以及粘贴于密封层(10)的噪声抑制体(12)。充气轮胎(1)构成为：当贯穿胎面部(2)的异物接触到噪声抑制体(12)时，噪声抑制体(12)从密封层(10)上剥离。
Description
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，详细涉及在胎面部的轮胎内腔侧具有密封层的充气轮胎。
背景技术
以往，为了降低车辆行驶时产生的轮胎噪音，提出了将海绵状的噪声抑制体固定在胎面部的轮胎内腔侧的充气轮胎(参照下述专利文献1)。
另外，近年来，为了同时提高轮胎的噪音性能和刺穿密封性，提出了以下的充气轮胎：在胎面部的轮胎内腔侧包含密封层和粘贴于所述密封层的噪声抑制体(参照下述专利文献2)。在该充气轮胎中，通过将钉子等异物刺穿胎面部而在胎面部形成贯穿孔时，密封层的一部分流入贯穿孔。由此，期待所述贯穿孔被封闭并确保轮胎的空气密封性能这样的作用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第3787343号公报
专利文献2：日本专利特开2017-65673号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在将噪声抑制体粘贴于密封层的充气轮胎中，当钉子等异物贯穿胎面部而接触到噪声抑制体时，有时会破坏一部分噪声抑制体。另外，将异物从胎面部拔出后，噪声抑制体的碎片会塞住胎面部的贯穿孔内。在这种情况时存在以下问题：密封剂对贯穿孔的密封受到妨碍，甚至使空气密封性能下降。
鉴于以上问题点而提出了本发明，其主要课题在于提供一种在抑制噪音的同时也能抑制空气密封性能下降的充气轮胎。
用以解决问题的手段
本发明是一种充气轮胎，其具有胎面部，其构成为：
包含：配置于所述胎面部的轮胎内腔侧的自密封型的密封层；以及粘贴于所述密封层的噪声抑制体；当贯穿所述胎面部的异物接触到所述噪声抑制体时，所述噪声抑制体从所述密封层上剥离。
本发明的另一方式中，所述噪声抑制体与所述密封层之间的粘合力可被设为0.10～5.0(N/cm2)。
本发明的另一方式中，所述噪声抑制体的伸长率可为100％～400％。
本发明的另一方式中，所述噪声抑制体的硬度可为10～250(N/314cm2)。
本发明的另一方式中，所述噪声抑制体可为海绵。
本发明的另一方式中，所述噪声抑制体可为醚/酯系混合的聚氨酯海绵。
本发明的另一方式中，所述噪声抑制体可与所述密封层直接接触。
发明效果
通过采用上述构成，本发明的充气轮胎在抑制行驶时的噪音的同时，也能抑制空气密封性能降低。
附图说明
图1：是本实施方式的充气轮胎的截面图。
图2：(A)～(C)是说明本实施方式的作用的胎面部的示意性的部分截面图。
【符号说明】
1 充气轮胎
2 胎面部
10 密封层
12 噪声抑制体
i 轮胎内腔
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。必须理解的是，附图包含夸张表现以及不同于实际结构的尺寸比的表现，以帮助理解本发明。另外，在各实施方式中，对于相同或共同要素，由同一附图标记表示，并且省略重复说明。此外，实施方式和附图所示的具体构成是用于理解本发明内容，但本发明并不限定于附图所示的具体构成。
[轮胎的整体结构]
图1是本实施方式的充气轮胎1的截面图。如图1所示，充气轮胎1例如是具有子午线结构的无内胎轮胎，构成为：具有胎面部2、一对侧壁部3和一对胎圈部4的半圆环状。一对胎圈部4中分别埋设有非拉伸性的胎圈芯5。
另外，充气轮胎1例如具有：以跨在胎圈芯5、5之间的方式延伸的胎体6；配置于该胎体6的轮胎半径方向外侧且在胎面部2内部的带束层7；以及配置在带束层7的外侧的胎面橡胶8。对这些要素可根据惯例适当地进行实施。此外，根据需要，可在带束层7与胎面橡胶8之间配置具有在轮胎周方向上延伸的补强帘线的束带(band)层等(图示省略)。
对于胎体6的轮胎内腔i侧，几乎在其整个区域设有内衬层9。内衬层9是由具有不透气性的橡胶(丁基橡胶等)所构成的，防止空气渗入轮胎内腔i，保持空气密封性。
另外，本实施方式的充气轮胎1在胎面部2的轮胎内腔i侧具有自密封型密封层10、以及粘贴于该密封层10的噪声抑制体12。
[密封层]
密封层10配置在胎面部2的轮胎内腔i侧，即内衬层9的更内侧。本实施方式的密封层10由具有规定的粘合性、粘度和流动性的密封剂所构成，通过其被涂布在胎面部2的内腔侧而构成。为了发挥刺穿时的空气密封性能，例如理想的是密封层10以1mm以上、优选为2mm以上的厚度构成。
当钉子以贯穿胎面部2的方式刺穿胎面部2时，密封剂会以覆盖轮胎内腔i内所突出的钉子的方式附着至其周围，防止空气泄漏。另外，当钉子从胎面部2脱落时，在胎面部2上会形成贯穿孔，但密封剂会随着轮胎内压和钉子的移动而进入到贯穿孔内，从而密封该贯穿孔。本实施方式的自密封型的密封层10具有这样的2种功能。
例如，理想的是在易于发生钉扎等区域形成密封层10。从这样的观点来看，优选在与胎面部2的路面接触的接地区域形成有密封层10。在另一方式中，密封层10也可以超出胎面部2的接地区域范围地配置。
另外，上述“接地区域”是指标准行驶状态下的充气轮胎1的接地区域，例如，也可被设为：充气轮胎1被安装在标准轮辋上并被调整成标准内压后，在标准负荷下，以外倾角0°与路面接触的区域。
本说明书中，“标准轮辋”是指在包含轮胎所依据的标准的标准体系中该标准对每一轮胎所规定的轮辋，例如若是JATMA，则是“标准轮辋”；若是TRA，则是“设计轮辋(DesignRim)”；若是ETRTO，则是“测量轮辋(Measuring Rim)”。
本说明书中，“标准内压”是指在包含轮胎所依据的标准的标准体系中各标准对每一轮胎所规定的气压，若是JATMA，则是“最高空气压”；若是TRA，则是表“各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(Tire load limits at various cold inflation pressures)”中所记载的最大值；若是ETRTO，则是“充气压力(Inflation pressure)”。
本说明书中，“标准负荷”是指在包含轮胎所依据的标准的标准体系中各标准对每一轮胎所规定的负荷，若是JATMA，则是“最大负荷能力”；若是TRA，则是表“各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(Tire load limits at various cold inflation pressures)”中所记载的最大值；若是ETRTO，则是“负荷能力(Load capacity)”。
[密封剂]
典型地，密封剂包含橡胶成分、液状聚合物和交联剂等而构成。
作为橡胶成分，例如采用丁基橡胶和卤化丁基橡胶等丁基系橡胶。另外，作为橡胶成分，也可将丁基系橡胶和二烯系橡胶进行混合而使用。在这种情况时，为了确保密封剂的流动性，理想的是在100重量份橡胶成分中的丁基系橡胶的含量为90重量份以上。
作为液状聚合物，例如可举出液状聚丁烯、液状聚异丁烯、液状聚异戊二烯、液状聚丁二烯、液状聚α-烯烃、液状异丁烯、液状乙烯α-烯烃共聚物、液状乙烯丙烯共聚物、液状乙烯丁烯共聚物等。其中，从密封剂的粘合性观点来看，特别理想的是液状聚丁烯。
液状聚合物的含量可通过考虑密封剂的粘合性来适当确定即可，但相对于橡胶成分100重量份，理想的是优选为50重量份以上，更优选为100重量份以上。另外，考虑密封剂的流动性等时，相对于橡胶成分100重量份，理想的是液状聚合物的含量优选为400重量份以下，更优选为300重量份以下。
作为交联剂，可使用依照惯例的化合物，然而，例如优选有机过氧化物。通过在有机过氧化物交联系中使用丁基系橡胶或液状聚合物，可改善粘着性、密封性、流动性和加工性等。作为有机过氧化物，例如优选酰基过氧化物类，特别优选过氧化二苯甲酰(BPO)。
相对于橡胶成分100重量份，有机过氧化物(交联剂)的含量优选为0.5重量份以上，更优选为1.0重量份以上。当含量小于0.5重量份时，交联密度变低，密封材料可能会产生流动。该含量的上限优选为40重量份以下，更优选为20重量份以下。当该含量超过40重量份时，交联密度变高，密封性可能会下降。
[噪声抑制体]
噪声抑制体12粘贴于密封层10的内侧。在本实施方式中，噪声抑制体12的轮胎半径方向外侧的表面与密封层10直接接触，并且通过密封层10所具有的粘合性，噪声抑制体12被保持在密封层10。
噪声抑制体12例如是海绵状的多孔结构体，例如由使橡胶或合成树脂发泡而成的海绵所形成。在优选的方式中，噪声抑制体12由具有连续气泡的海绵所形成。海绵的表面和/或其内部的多孔部，将轮胎内腔i中的空气的振动能转换成热能。因此，噪声抑制体12可缩小轮胎行驶时的共鸣噪音等。
海绵的材质等并没有特别限定，例如，耐候性优良的聚氨酯海绵等适宜，其中，理想的是醚/酯系混合的聚氨酯海绵。
噪声抑制体12例如通过将截面矩形状的带状海绵沿着轮胎周方向配置成基本环状而构成。另一方式中，噪声抑制体12也可间歇地被设置在轮胎周方向上。噪声抑制体12的形状和大小并没有特别限定，只要以能够降低轮胎行驶时的噪音地适当地确定其形状或大小即可。
图2(A)～(C)示意性地示出作为异物的钉子20贯穿胎面部2时的状态。图2A中，示出钉子20的尖端部刺入胎面部2的状态。此处，钉子20尚未贯穿胎面部2。
图2(B)中，示出钉子20被更深地刺入胎面部2的状态。本实施方式的充气轮胎1如图2(B)所示地被构成为：当贯穿胎面部2的钉子20与噪声抑制体12接触时，噪声抑制体12从密封层10上剥离。在优选的方式中被构成为：假设在行驶中的标准的钉扎情况，例如将JISN100的圆钉(圆柱直径4.2mm)以10mm/s的打入速度向标准状态的充气轮胎1的胎面部2(沟底部)垂直打入40mm长度时，钉子周围的噪声抑制体12从密封层10上剥离。
图2(B)的方式中，噪声抑制体12被推压为：通过与钉子20的尖端部接触而在轮胎半径方向内侧上受力，从密封层10上部分剥离。因此，可防止钉子20刺入噪声抑制体12，甚至抑制了噪声抑制体12的破坏。
图2(C)中显示钉子20从胎面部2掉落而在胎面部2上形成贯穿孔2a的状态。从图2(C)清楚可见，本实施方式的充气轮胎1中，由于钉子20的刺穿所引起的噪声抑制体12的破坏受到抑制，因而，噪声抑制体12的碎片也无法进入贯穿孔2a。因此，密封层10的密封剂可不受噪声抑制体12的碎片等干扰地进入到贯穿孔2a，发挥空气密封效果。
如上所述，本实施方式的充气轮胎1，通过噪声抑制体12抑制行驶时的噪音，同时也抑制空气密封性能的下降。
[噪声抑制体与密封层之间的粘合力]
为了有效发挥上述功能，理想的是噪声抑制体12与密封层10之间的粘合力例如被设为5.0(N/cm2)以下，优选被设为为3.0(N/cm2)以下。由此，通过将噪声抑制体12与密封层10之间的粘合力调整至较小，在噪声抑制体12与异物接触时，噪声抑制体12能更容易地从密封层10上剥离，甚至更可靠地抑制异物刺入噪声抑制体12中。
另一方面，当噪声抑制体12与密封层10之间的粘合力变得过小时，通常在行驶时，噪声抑制体12易于从密封层10上脱落。从这样的观点来看，理想的是将噪声抑制体12与密封层10之间的粘合力调整至例如0.10(N/cm2)以上，优选为0.50(N/cm2)以上。
另外，本说明书中，噪声抑制体12与密封层10之间的粘合力是按照以下方法测定的。首先，从噪声抑制体12切出长方体状试验片(粘合面为30mm×30mm的正方形，且厚度为10mm)，并使该试验片的粘合面与平坦的密封层10紧贴。与试验片的粘合面相对的表面被牢固地粘合到夹具上。接着，使用上述夹具将试验片以垂直于密封层10的方向进行拉伸，测定试验片从密封层10上剥离时的力，通过该力除以试验片的粘合面的面积，从而求出粘合力。另外，夹具的拉伸速度被设为300mm/分钟。
此外，作为降低噪声抑制体12与密封层10之间的粘合力的方法，例如可举出减少密封剂的配比中的液状聚合物的添加量。另外，作为另一方法，通过在胎面部2上涂布形成密封层10后，用热风照射该密封层10，使其干燥，进一步照射紫外线等，也可以降低密封层10对噪声抑制体12的粘合力。
[噪声抑制体的伸长率]
噪声抑制体12的伸长率并没有特别限定，但例如理想的是具有100％以上、更优选为150％以上的伸长率。这样的噪声抑制体12与异物接触时，易于促进弹性变形，甚至更进一步抑制异物的刺入。另外，噪声抑制体12具有其伸长率越大，越发挥高的噪音降低效果的倾向，因而，从空气密封性能和噪音性能这两方面的观点来看，这样的噪声抑制体12理想。例如，考虑获得容易性等时，理想的是噪声抑制体12的伸长率例如设为400％以下、优选设为300％以下。另外，本说明书中，噪声抑制体12的伸长率被定义为根据JIS K6400-5(2012)试验片断裂时的伸长率。
[噪声抑制体12的硬度]
噪声抑制体12的硬度并没有特别限定，但硬度过小时，噪声抑制体12与异物接触时，异物易于刺入噪声抑制体12内。从这样的观点来看，理想的是噪声抑制体12的高度例如为10(N/314cm2)以上，优选为100(N/314cm2)以上。另一方面，噪声抑制体12的硬度过大时，噪声抑制体12的噪音降低效果可能会相对降低。从这样的观点来看，理想的是噪声抑制体12的硬度例如被设为250(N/314cm2)以下，优选为200(N/314cm2)以下。另外，本说明书中，噪声抑制体12的硬度被定义为基于JIS K6400-2(2012)的硬度试验的D法所测定的硬度。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于上述具体公开的内容，可以在权利要求书所记载的技术思想范围内进行各种变更来实施。
【实施例】
接着，对本发明的更具体且非限定性的实施例进行说明。
根据表1中的规格，试作多个种类的具有图1的基本结构并具有密封层和噪声抑制体的充气轮胎。各密封剂的配比如表2所示。各轮胎的共同规格如下所述。
轮胎尺寸：235/45R17
轮辋尺寸：17×8J
安装轮胎轮辋时的轮胎内腔的截面面积：187cm2
初始内压：230kPa
噪声抑制体：聚氨脂海绵(宽200mm×厚10mm×长1900mm)
密封层在轮胎轴方向上的宽度：190mm
密封层的厚度：约3mm
接着，对各轮胎进行以下测试。
[噪声抑制体与密封层之间的粘合力]
如上所述，首先，从噪声抑制体切出长方体状试验片(粘合面为30mm×30mm的正方形，且厚度为10mm)，并使该试验片的粘合面与平坦的密封层紧贴。与试验片的粘合面相对的表面被牢固地粘合到夹具上。接着，使用上述夹具将试验片以垂直于密封层10的方向进行拉伸，测定试验片从密封层上剥离时的力，通过该力除以试验片粘合面的面积，从而求出粘合力。另外，夹具的拉伸速度被设为300mm/分钟。
[剥离和空气密封性能等的测试]
首先，将各测试轮胎安装到轮辋上，并调整至初始内压。接着，将20根钉子以40mm的长度打入各测试轮胎的周方向沟的沟底位置，并使其空出一定的间隔，贯穿胎面部。接着，从轮辋上取下各测试轮胎，以肉眼观察噪声抑制体是否从密封层上剥离(表1中的“有无噪声抑制体的剥离”项目)。即使在一处出现剥离，也评价为“有”。另外，对于钉子，使用JISN100圆钉(圆柱直径4.2mm)。
另外，测定噪声抑制体从密封层上剥离之处的数目(表1中的“噪声抑制体的剥离之处的数目”项目)。
进行上述测定后，将各测试轮胎再次安装到轮辋上，去除钉子，填充内压，放置24小时后，测定钉孔被密封层密封之处的数目(表1的“被空气密封的数目”项目)。
[行驶时的噪声抑制体的损伤测试]
将各测试轮胎安装到轮辋上，并调整至初始内压。接着，在轮胎周方向沟的沟底，将上述钉子切成40mm的长度，并将其中一根钉子打入胎面部直至钉子的头部，行使测试路线约0.5小时。然后，从轮辋上取下轮胎，检查有无噪声抑制体的剥离或损伤。
[吸音性能]
在初始内压和负荷4.6kN的条件下，使各测试轮胎在转鼓试验机上行驶，并通过麦克风收集此时的道路噪音，测定在轮胎上下轴力的205Hz附近的空腔共振声的峰值音压水平(dB(A))。评价中，将比较例1与比较例2之间的音压水平之差成为100地进行指数化。当数值小于100时，意味着吸音性能低于比较例2，道路噪音变大。相反，当数值超过100时，意味着吸音性能高于比较例2，道路噪音变小。
测试结果等如表1和表2所示。
【表2】
单位(重量份)
测试的结果，可以确认实施例的充气轮胎能抑制行驶时的噪音，同时具有良好的空气密封性能。
Claims (10)
1.一种充气轮胎，其是具有胎面部的充气轮胎，其构成如下：
包含：配置于所述胎面部的轮胎内腔侧的自密封型密封层；
以及粘贴于所述密封层的噪声抑制体；
所述噪声抑制体与所述密封层之间的粘合力为0.10～5.0N/cm2，
当贯穿所述胎面部的异物接触到所述噪声抑制体时，异物周围的噪声抑制体从所述密封层上剥离，
所述噪声抑制体与所述密封层之间的粘合力是按照以下方法测定的：
首先，从噪声抑制体切出粘合面为30mm×30mm的正方形、且厚度为10mm的长方体状试验片，并使该试验片的粘合面与平坦的密封层紧贴，与试验片的粘合面相对的表面被牢固地粘合到夹具上；
接着，使用所述夹具将试验片以垂直于密封层的方向进行拉伸，测定试验片从密封层上剥离时的力，通过该力除以试验片的粘合面的面积，从而求出粘合力，夹具的拉伸速度被设为300mm/分钟。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述密封层由密封剂构成，所述密封剂包含橡胶成分、液状聚合物和交联剂而构成。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎，其中，所述橡胶成分为丁基系橡胶、或丁基系橡胶和二烯系橡胶的混合物，在100重量份所述橡胶成分中，所述丁基系橡胶的含量为90重量份以上。
4.根据权利要求2所述的充气轮胎，其中，所述液状聚合物为液状聚丁烯，相对于橡胶成分100重量份，所述液状聚合物的含量为50重量份以上、400重量份以下。
5.根据权利要求2所述的充气轮胎，其中，所述交联剂为过氧化二苯甲酰，相对于橡胶成分100重量份，所述交联剂的含量为0.5重量份以上、40重量份以下。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述噪声抑制体的伸长率为100％～400％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的充气轮胎，其中，所述噪声抑制体的硬度为10～250(N/314cm2)。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的充气轮胎，其中，所述噪声抑制体为海绵。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的充气轮胎，其中，所述噪声抑制体为醚/酯系混合的聚氨酯海绵。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的充气轮胎，其中，所述噪声抑制体与所述密封层直接接触。
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