CN1464849A - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，该充气轮胎具有下述的防止泄气层，将内装有密封材料的内胎以在轮胎周向上连续且螺旋状地使侧面之间相互紧密接触而卷绕的方式粘在轮胎内表面上而形成的防止泄气层，或者是将内装有密封材料的中空粒子以使侧面之间相互紧密接触的方式粘在轮胎内表面上而形成的防止泄气层。

Description

充气轮胎及其制造方法
技术领域
本发明涉及充气轮胎及其制造方法，更详细地说，涉及不会使轮胎的均匀性和乘坐舒适性等变差、发挥优良的泄气密封性能的充气轮胎及其制造方法。
背景技术
作为防止充气轮胎在行驶中踏入钉子等而泄气的对策，往往如图6所示，将粘附性组成物等密封材料30作为防漏层20设置在轮胎内表面的与胎面部10相对应的区域。即使该充气轮胎踏入例如钉子，该钉子穿通胎面部10，由于密封材料30粘附在钉子周围而密封钉孔，故可以防止泄气。
但是，由于密封材料30是具有流动性的粘附性液体，故因轮胎高速回转时的离心力作用，位于胎面部台肩(shoulder)区域的密封材料30产生向胎面部中央区域流动的现象。因此，存在这样的缺点，即，在钉子刺入胎面部台肩区域附近的情况下，不能解决该邻孔的密封，使泄气密封性降低。
作为解决这样的密封材料因离心力作用而流动问题的对策，在特开平53-45803号公报中提出了这样的方案，即制作弹性薄板，在该弹性薄板内形成多个隔开的单元，将密封材料分开封入多个单元内，将该弹性薄板粘贴在轮台内表面上。但是，该方案存在这样的问题，即，将平坦的弹性薄板粘贴在轮胎内面的全周上时，在轮胎周向上，弹性薄板两端重合的镶接部的重量比其它部分的重，另外，在轮胎宽度方向的台肩区域，在变曲部分产生皱纹等形态变化，故轮胎的均匀性变差。
另外，特开平53-55801号公报提出了这样的方案，即，将密封材料呈微粒子状地分散在软质橡胶中，将该软质橡胶层配置在轮胎内表面上。但是，该轮胎存在以下缺点：由于密封材料的粒子过小，故对刺入的钉子的钉孔的密封性不充分，不能解决粗钉子等引起的泄气。
另外，作为不使用密封材料的耐泄气的方法，一般知道的有将断面呈月牙形的硬质橡胶等作为加强层插入侧面壁部的安全轮胎。但是，该安全轮胎由于具有加强层，侧面壁部的刚性增大，故存在着乘坐舒适性变差的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供这样的充气轮胎及其制造方法，该充气轮胎可解决上述现有的缺点，在不使轮胎的均匀性和乘坐舒适性降低的情况下，发挥优良的泄气密封性能。
达到上述目的的本发明的充气轮胎，其特征在于，该充气轮胎具有防止泄气层，该防止泄气层是将内装有密封材料的内胎以在轮胎周围向上连续且呈螺旋状地使侧面之间相互紧密接触而卷绕的方式粘在轮胎内表面上形成的。
达到上述目的的本发明其它充气轮胎，其特征在于，该充气轮胎具有防止泄气层，该防止泄气层是将内装有密封材料的中空粒子以侧面之间相互紧密接触的方式粘在轮胎内表面上形成的。
如上所述，前者的本发明中，防止泄气层是通过将内装密封材料的内胎沿着轮胎周向螺旋状地连续卷绕而形成的，后者的本发明中，防止泄气层是通过内装有密封材料的中空粒子、使其侧面之间紧密接触而形成的，故在轮胎周向上不形成镶接部，另外，密封材料不会因轮胎回时的离心力作用而向轮胎宽度方向移动。因此，不会使轮胎的均匀性降低，而且，不会因密封材料的流动而引起泄气密封性的降低。
本发明的上述前者的充气轮胎制造方法，其特征在于，在将内装有密封材料的内胎以在轮胎周向上连续且呈螺旋状地使侧面之间相互紧密接触而卷绕的方式粘在未硫化轮胎的内表面上形成内衬层后，对该未硫化轮胎进行硫化处理，上述内衬层便形成防止泄气层。
本发明的上述后者的充气轮胎制造方法，其特征在于，在将内装有密封材料的中空粒子以侧面之间相互紧密接触的方式粘在未硫化轮胎的内表面上形成内衬层，然后对该未硫化轮胎进行硫化处理，上述内衬层便形成防止泄气层。
附图说明
图1是由本发明实施形式构成的充气轮胎的子午线方向半断面图。
图2是从图1中的箭头II方向观察轮胎内表面的向视图。
图3是由本发明的其它实施形式构成的充气轮胎的子午线方向半断面图。
图4是从图3中的箭头IV方向观察轮胎内表面的向视图。
图5是由本发明的又一其它形式构成的充气轮胎的子午线方向局部断面图。
图6是现在的充气轮胎的子午线方向半断面图。
具体实施方式
在由图1和图2所示的本发明实施形式构成的充气轮胎上，符号1为胎面部，符号2为侧面壁部，符号3为轮胎边缘部。侧面壁部2和轮胎边缘部3实际上对称地设在胎面部1的左右两侧，图1中省略了一侧。
填充有粘附性组成物等密封材料4的内胎5边以在轮胎周向连续且呈螺旋状地使其侧面之间相互无间隙而紧密接触地卷绕，边内衬在上述轮胎内表面上，形成防止泄气层6。内胎5连续卷绕时的相对于轮胎周向的螺旋角根据内胎5的外径和轮胎内径的大小来决定，最好在1～10度范围内。防止泄气层6可以设置在轮胎内表面上的至少与胎面部1相对应的区域，也可以如图示的例子那样延长至与两方的侧面壁部2相对应的领域。
安装着上述结构的充气轮胎的车辆在行驶中胎面部1踩入路上的钉子，该钉子穿通到轮胎内侧时，由于该钉子穿破防止泄气层6的内胎5，填充在其中的密封材料4便流出来。因此，流出的密封材料4粘附在钉子周围而包住钉子，故密封钉孔，防止空气泄漏出来。另外，即使因离心力的作用钉子从胎面部1脱离出来时，密封材料4也残留在钉子中而堵住钉孔，防止空气泄漏。
另外，上述结构的充气轮胎中，密封材料4被包在内胎5内，而且该内胎5沿着轮胎周向延长，故向轮胎宽度方向的移动受到约束。因此，密封材料4不会因轮胎高速回转产生的离心力作用而向胎面部中央侧横移。所以，不会像图6的现有轮胎那样使胎面部台肩区域的泄气密封性降低。
由于防止泄气层6通过填充有密封材料4的内胎5呈螺旋状地连续卷绕而形成，故不仅不会在轮胎周向上形成镶接部，而且在轮胎宽度方向上也不会产生皱纹，可以使轮胎的均匀性良好。上述结构的充气轮胎，不需像安全轮胎那样在侧面壁部配置刚性大的加强层，故不会使乘坐舒服性变差。
图3和图4表示由本发明的其它实施形式构成的充气轮胎。
具有胎面部1、侧面壁部2、轮胎边缘部3，这与图1和图2的实施形式的轮胎相同。
填充了由粘附性组成物等构成的密封材料4的多个中空粒子5’以侧面之间相互无间隙地紧密接触面内衬在上述轮胎内表面上，形成防止泄气层6’。防止泄气层6’可以设置在轮胎内表面上的至少与胎面部1相对应的区域，在图示的例子中设置至与两方的侧面壁部2相对应的区域。另外，中空粒子5’的形状最好为图示例子那样的正圆状的球形，但除此以外，也可以是椭圆状的球形或多面体等形状。
这种形式的充气轮胎中，在车辆行驶中钉子刺入而穿通胎面部的情况下，该邻子穿破中空粒子5’，使内部的密封材料4流出来。该密封材料4包围在钉子周围地粘附着，密封钉孔，并且在因离心力等作用钉子拔出的情况下，密封材料残留在钉孔内而封住钉孔。
另外，由于密封材料4被包在中空粒子5’中而受约束，故即使因轮胎高速回转而在离心力的作用下也不会向胎面部中央侧流动。因此，不会引起胎面部台肩区域的泄气密封性降低。由于配置很多中空粒子5’构成防止泄气层6’，故不会在轮胎周向上形成镶接部、或在轮胎宽度方向端部区域产生皱纹，故可以良好地保持轮胎的均匀性。另外，上述充气轮胎不需要像安全轮胎那样在侧面壁部插入刚性较大的加强层，故不会使乘坐舒适性变差。
在上述图1和图2的实施形式中，只配列一层内胎5而构成防止泄气层6，另外，图3和图4的实施形式中，只配列一层许多中空料子5’而构成防止泄气层6’。但是，层数不一定限定一层，也可以如图5所示的实施形式那样，设成二层以上的多层结构。特别是至少在与胎面部1相对应的区域可以设成多层结构。这样，由于设成多层结构，穿通胎面部1的钉子等确实穿破一层内胎5或中空粒子5’，故可以提高泄气密封性。
在本发明中，防止泄气层必须设在至少与胎面部相对应的轮胎内侧区域。但是，根据需要，也可以配设成延长至与侧面壁部相对应的区域。防止泄气层的厚度没有特别限定，但最好为3～6mm，设成4～5mm更好。将防止泄气层的厚度设为3mm以上，可以提高泄气密封性，设为6mm以下，可以抑制轮胎重量的增加。
在本发明中，填充在构成防止泄气层的内胎或中空粒子中的密封材料是具有粘附性的液体，只要是容易粘附在穿通胎面部的钉子等上密封钉孔的液体即可，其材料没有特别限定。例如，可以合适地使用弹性体作为密封材料。作为弹性体，最好例如从异丁橡胶、聚异丁烯、天然橡胶、异戊间二烯橡胶及聚丁烯组中选择的至少一种。这些弹性体在轮胎不产生泄气的通常使用状态下可以保持低的透气性。
也可以在上述弹性体中添加无定形聚烯烃、石蜡油、液态聚丁烯等低分子聚合物和石油树脂等增粘剂、碳黑。另外，为了获得弹性体的耐热性，也可以配合适当的交联剂和硫化剂。例如，可以配合氧化锌、硬脂酸、对苯酯二肟等。
另外，作为密封材料，也可以使用胶乳。也可以使用例如将间苯二酚·甲醛(水溶液)树脂等加入该胶乳中固化后的物质。
作为密封材料，其颜色为胎面橡胶具有的黑色以外的颜色即可。通过使用具有黑色以外的颜色的密封材料，轮胎泄气时，肉眼看到从泄气孔漏到轮胎外部的密封材料，便可以易于发现泄气现象。
在本发明中，作为构成防止泄气层的内胎和中空粒子的材料，只要是刺入钉子等时容易破裂、可使内部的密封材料漏出来的材料即可，没有特别限定。但是，最好使用橡胶状弹性体。作为该橡胶状弹性体，可以列举出例如异丁橡胶、硅酮橡胶、天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶等在橡胶工业中一般使用的各种橡胶和其它弹性树脂。
内胎和中空粒子的尺寸没有特别限定。但是内胎的内径最好设为2mm以上，设为3mm以上更好。将内径设为2mm以上，可以确保必须量的密封材料、故可以提高泄气密封性。另外，其外径设为6mm以下，设为5mm以下更好。将外径设为6mm以下，可以抑制轮胎重量的过分增加。另外，壁厚设为0.5mm以下，设为0.2～0.3mm更好。如果壁厚大于0.5mm，则钉子等不能刺入内胎中空部内，不能漏出足够量的密封材料，会使密封性降低。
关于中空粒子，其内径为2mm以上，为3mm以上更好.内径为2mm以上，可以确保必须量的密封材料，故可以提高泄气密封性。另外，外径为6mm以下，为5mm以下更好。外径为6mm以下，可以抑制轮胎重量的过分增加。另外，壁厚为0.5mm以下，为0.3～0.4mm更好。如果壁厚大于0.5mm，则钉子等不能刺入中空粒子的中空部内，不能漏出足够量的密封材料，故会使密封性降低。
另外，关于上述内胎和中空粒子的横断面形状为非圆形场合的内径和外径，内径采用与中空部内壁相切的内切圆的直径，外径采用与外壁相切的外切圆的直径。在壁厚不均匀的场合，采用最大壁厚和最小壁厚的平均值。
作为上述本发明充气轮胎的制造方法，没有特别限定。例如，在用内胎形成防止泄气层的轮胎的场合，采用这样的方法，即，将内装有密封材料的内胎边沿着轮胎周向呈螺旋状连续地卷绕、边用粘结剂粘结在硫化完毕后的轮胎的内表面上。但是，最好，将内装有密封材料的内胎沿着轮胎周向呈螺旋状地、使侧面之间紧密接触地连续卷绕，并内衬在硫化前的未硫化轮胎的至少与胎面部对应的轮胎内表面上，然后，对该未硫化轮胎进行硫化，这样，该内衬层便成为防止泄气层，这种硫化粘结方法的作业性良好。
在用中空粒子形成防止泄气层的轮胎的场合，只要将内装有密封材料的很多中空粒子相互靠紧地用粘结剂粘贴在硫化完毕后的轮胎的内表面上即可。但是，最好，与上述一样，将内装有密封材料的很多中空粒子相互靠紧地均匀地喷射而内衬在硫化前的未硫化轮胎的至少与胎面部相对应的轮胎内表面上，然后，对该未硫化轮胎进行硫化，这样该内衬层便成为防止泄气层，这种硫化粘结方法较好。
作为内装密封材料的中空粒子的制造方法，只要设成粒子材料包围在密封材料的外周即可，没有特别限定。例如，可以用这样的方法制造，即用中空粒子用的材料形成内胎后，将密封材料封入该内胎内部。然后，将该封入了密封材料的内胎胎边按规定的较短的间隔对切口进行封闭、边进行切断。切断可以用熔断装置等进行。
以下，用实施例对本发明加以说明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1～7
将分别内装有由表1所述的材料构成的密封材料、并且具有表1所述的材料和内径、外径及壁厚的内胎，沿着轮胎周向呈螺旋装地内衬在数个未硫化轮胎主体的轮胎内表面上，该数个轮胎的尺寸都相同，为205/65 R15 94S，然后，对这些未硫化轮胎进行硫化，便制造出将上述内衬层作为防止泄气层的7种充气轮胎(实施例1～7)。另外，表1所记载的密封材料全部为粘附性液体，内胎全部为软质橡胶状。
另外，为了作比较，制造了具有相同的轮胎尺寸、如图6所示的结构那样将密封材料注入轮胎内面而形成防止泄气层的充气轮胎(比较例1)和具有相同的轮胎尺寸、将断面呈月牙形的硬质橡胶层插入侧面壁部的安全轮胎(比较例2)。
对所得到的9种轮胎，分别安装在排气量为2升的FF车上，将空气压力调整为前220KPa、后200KPa，如下述那样对乘坐舒适性和泄气密封性，进行试验得到表1记载的结果。
[乘坐舒适性]
上述FF车辆在具有凹凸的直线前进的试验路线上以50Km/h进行实车行驶，由3名专门参加者来感觉乘坐舒适性并进行评价。乘坐舒适性的评价，按乘坐舒适性良好的顺序，以第1为○、第2为△、第3为×的三个级别进行评价。
[泄气密封性]
上述FF车辆以时速100Km行驶100Km以后，将钉子刺入轮胎胎面部台肩处后拔出钉子，再以时速100Km行驶100Km后，静置24小时，然后测定轮胎的气压，计算出该气压的下降率并进行评价。评价分为：气压下降率小于4％以◎表示，4～5％以○表示，超过5％、并小于10％以△表示，10％以上以×表示。
                                 表1
比较例1 比较例2 实施例1 实施例2 实施例3
轮胎构造 图6 安全轮胎 图1，2 图1，2 图1，2
内胎材料内径(mm)外径(mm)壁厚(mm) ---- ---- 异丁橡胶230.5 异丁橡胶340.5 异丁橡胶450.5
密封材料 异丁橡胶 - 异丁橡胶 异丁橡胶 异丁橡胶
乘坐舒适性泄气密封性 ○× △- ○○ ○◎ ○◎
实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
轮胎构造 图1，2 图1，2 图1，2 图1，2
内胎材料内径(mm)外径(mm)壁厚(mm) 异丁橡胶23.60.8 硅酮橡胶340.5 异丁橡胶340.5 硅酮橡胶340.5
密封材料 异丁橡胶 胶乳 胶乳 异丁橡胶
乘坐舒适性泄气密封性 ○△ ○◎ ○◎ ○◎
根据表1所示的结果，比较例1的轮胎在车辆最初行驶100Km时，因轮胎的离心力作用，密封材料向胎面部中央附近流动，故密封材料不能充分地封闭钉子刺入胎面部台肩处后形成的泄气孔，使泄气密封性降低。另外，比较例2的安全轮胎，由于侧面壁部的刚性大，故乘坐舒适性不好。实施例1～7的本发明轮胎乘坐舒适性没有问题，泄气密封性能也在实用水平的范围内。并且，轮胎的均匀性也没有什么大问题。内胎的内径为2mm以上、壁厚为0.5mm以下的轮胎的泄气密封性良好，特别是内径为3mm以上时泄气密封性更加良好。
实施例8-14
将粘结剂涂敷在轮胎尺寸相同、都为205/65R15 94S的数个硫化后的轮胎主体的轮胎内表面上，将分别内装有由表2记载的材料构成的密封材料、并且具有表2记载的材料和内径、外径及壁厚的许多中空粒子面在状地喷射到该轮胎内表面上，这样，便制造出呈面状地内衬了这些中空粒子的7种充气轮胎(实施例8～14)。表2记载的密封材料都是粘附性液体，内胎都为软质橡胶状。
对于所得到的7种轮胎，进行了与实施例1～7相同的试验，对乘坐舒适性和泄气密封性进行评价的结果，与上述比较例1、2的结果都记载在表2中。
                               表2
比较例1 比较例2 实施例8 实施例9 实施例10
轮胎构造 图6 安全轮胎 图3，4 图3，4 图3，4
中空粒子材料内径(mm)外径(mm)壁厚(mm) ---- ---- 异丁橡胶230.5 异丁橡胶340.5 异丁橡胶450.5
密封材料 异丁橡胶 - 异丁橡胶 异丁橡胶 异丁橡胶
乘坐舒适性泄气密封性 ○× △- ○○ ○◎ ○◎
实施例11 实施例12 实施例13 实施例14
轮胎构造 图3，4 图3，4 图3，4 图3，4
中空粒子材料内径(mm)外径(mm)壁厚(mm) 异丁橡胶23.60.8 硅酮橡胶340.5 异丁橡胶340.5 硅酮橡胶340.5
密封材料 异丁橡胶 胶乳 胶乳 异丁橡胶
乘坐舒适性泄气密封性 ○△ ○◎ ○◎ ○◎
根据表2的结果，实施例8～14的本发明充气轮胎在乘坐舒适性上也没有问题，泄气密封性能在实用水平范围内。并且，轮胎的均匀性也没有什么大问题。中空粒子的内径为2mm以上，壁厚为0.5mm以下的轮胎，泄气密封性良好，特别是内径为3mm上时更加良好。
产业上利用的可能性
如上所述，在本发明充气轮胎上，防止泄气层是通过将内装有密封材料的内胎沿着轮胎周向呈螺旋转状地连续地卷绕构成的，另外，在本发明的其它充气轮胎上，防止泄气层是通过使内装有密封材料的中空粒子的侧面之间紧密接触而形成的，故在轮胎周向上不形成镶接部，另外，密封材料不会由于轮胎回转时的离心力作用而向轮胎宽度方向移动。因此，不会降低轮胎的均匀性，而且不会因密封材料的流动而引起泄气密封性的降低，故在轮胎产业中利用的可能性很大。

Claims (11)

1.一种充气轮胎，该充气轮胎具有防止泄气层，该防止泄气层是将内装有密封材料的内胎以在轮胎周向上连续且呈螺旋状地使侧面之间相互紧密接触而卷绕的方式粘在轮胎内表面上形成的。
2.一种充气轮胎，该充气轮胎具有防止泄气层，该防止泄气层是将内装有密封材料的中空粒子以侧面之间相互紧密接触的方式粘在轮胎内表面上形成的。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，上述防止泄气层至少配置在与胎面部相对应的轮胎内表面区域。
4.根据权利要求3所述的充气轮胎，将上述防止泄气层配置在从上述胎面部至左右侧面壁部相对应的轮胎内表面的区域。
5.根据权利要求1～4所述的充气轮胎，上述内胎或中空粒子由橡胶状弹性体构成。
6.根据权利要求1、3～5的任一项所述的充气轮胎，上述内胎的内径为2mm以上，外径为6mm以下，并且壁厚为0.5mm以下。
7.根据权利要求2～5的任一项所述的充气轮胎，上述中空粒子的内径为2mm以上，外径为6mm以下，而且壁厚为0.5mm以下。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的充气轮胎，上述防止泄气层的厚度为3～6mm。
9.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，在将内装有密封材料的内胎以在轮胎周向上连续且呈螺旋状地使侧面之间相互紧密接触而卷绕的方式粘在未硫化轮胎的内表面上形成内衬层后，对该未硫化轮胎进行硫化处理，上述内衬层便形成防止泄气层。
10.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，在将内装有密封材料的中空粒子以侧面之间相互紧密接触的方式粘在未硫化轮胎的内表面上形成内衬层后，对该未硫化轮胎进行硫化处理，上述内衬层便形成防止泄气层。
11.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，将粘结剂涂敷在硫化后的轮胎的内表面上，将内装有密封材料的中空粒子以侧面之间相互紧密接触的方式喷射在该轮胎的内表面上而形成防止泄气层。
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