CN1467070A - 反射性的轮胎和模压方法 - Google Patents

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Abstract

一种轮胎模具具有用于形成一胎面和一对胎壁的径向内表面，该轮胎模具具有至少一个胎壁形成部分，该胎壁形成部分具有小于15微英寸、最好是小于10微英寸的表面光洁度。在一轮胎模具中生产的一轮胎具有至少一个胎壁，当应用60°光泽读数计按照ASTM规定D523－89测量时，该胎壁具有大于10的表面光泽。

Description

反射性的轮胎和模压方法
技术领域
本发明一般涉及轮胎。更准确地说，它涉及沿轮胎外表面的光反射表面的制造方法。
背景技术
应用各种材料来生产轮胎，这些材料包括钢合成帘线和各种天然橡胶及具有其它材料的掺合物的合成橡胶，其它材料诸如是：硫，炭黑，硅石及各种硫化剂及抗氧化剂。
应用各种技术来组装轮胎，产生通常称为“生的”或未硫化的轮胎的成品。
这个生的或未硫化的轮胎部件的组合物然后被放入模具中并在压力及高温下在通常称为硫化的工艺中进行硫化。
硫化期间该橡胶成分在分子水平上以朝向硫化状态的不可逆方法偶联而生成键，生产出具有定格于一特殊形状的橡胶的产品，该特殊形状如同由模具腔所确定的形状。
该模具腔具有用于形成胎面的一径向外胎冠区域。这个胎冠区域具有用于形成槽的多个棱及刀槽花纹。轮胎的胎面元件被制成和散布在这些槽形成棱之间。
沿着该模具胎冠区域的侧向延伸末端的每一侧的是胎壁形成表面，该胎壁形成表面从胎面形成胎冠径向地向内朝轮胎的胎圈延伸。该模具的胎壁形成部分给出了所有的标记和文字以及装饰圈和凸棱，它们给出了轮胎胎壁的外观。
制造商的名称及相关的商标显示在这些胎壁表面上。
经常地和大多数情况下，该胎壁被制成为轮胎每一侧上的单独的环形圈。
制造商曾作出了极大努力使这些胎壁具有视觉上吸引人的外观。
带颜色的或描绘了白字的白色胎壁圈的使用提供了视觉的对比。
凸棱的形状可以变化以改变黑色胎壁轮胎的光反射质量。Goodyear Tire & Rubber Company的Michael Clements取得了一专利：以对准各凸棱的独特方法，使得观察者观察轮胎的胎壁时根据该观察者的相对位置而生成光反射表面及光吸收表面的外观。这个发明描述于美国专利5,303,758中，为实现在其它所有的黑色轮胎表面的视觉上吸引人的对比创造了相对经济的方法。
这样一种概念的主要局限在于事实是：当一个人相对于该轮胎的视角改变了时，该外观就从明亮变为黯淡或从反射光变为吸收光。实际上这意味着：如果该外观要被突出，该公司的名称或商标只能是围绕轮胎约90°或小于90°。均匀的对比实际上是不可能实现，并且任何直接的或正常的观察极大地限制了视觉效果。这意味着仅是如果该观察者相对于该胎壁站立于一角度才能真实地观察到该对比特征。
在美国专利公布US 20010051677 A1中，Francois Bataille等人公开了一种轮胎，其胎壁含有一种涂漆的薄膜。该专利通过在胎壁中使用一种独特的橡胶推迟抗氧化剂及抗臭氧剂迁移的可见影响。这个特定的橡胶化合物在模压的表面上提供了一种薄膜。
本发明以新颖的方法实现了轮胎胎壁上的一种高度光反射表面。以一种方法实现具有高度光反射表面的生成轮胎，该方法明确地被公认为与观察者的相对位置无关。
本发明应用高度省钱的制造方法，在黑色胎壁轮胎中任何带颜色的表面上实现较高反射性的表面。
本发明不需要改变现有的制造方法，并且可与硫化工艺兼容，因为它们目前还存在。
该生成的轮胎实现了闪亮的轮胎外观，该外观被永久变形地模压形成一种皮状表面。不像购买到的添加剂是擦在轮胎上，本发明的闪亮表面是持久的。应用于实现此目的的润滑剂在被橡胶吸收或被冲洗掉之前只能持续数天。
这些润滑剂通过使抗氧化剂加速迁移至该轮胎的表面而实际上可使轮胎老化。长期使用导致胎壁可能破裂。
本发明实际推迟了内部防护化学物质的迁移，并因此该橡胶实际可保持一种较新鲜、更柔韧的状态，该状态改变该轮胎的橡胶表面的抗裂能力。
发明内容
一种轮胎模具有用于形成胎面及一对胎壁的径向内表面，该轮胎模具具有至少一个胎壁形成部分，该胎壁形成部分具有小于15微英寸、最好是小于10微英寸的表面光洁度。
在一轮胎模具中生产的一轮胎具有至少一个胎壁，当使用一种60°光泽读数计按照ASTM规定D523-89测量时，该胎壁具有大于10的表面光泽。
本发明的该轮胎具有由一模具形成的表面光洁度，该模具被抛光或另外平整至小于24微米或微英寸。当该模压的表面小于15微英寸时该轮胎表面光泽度大于10。该生成的轮胎表面是高度反射光的。并且该轮胎的硫化的表面具有一种皮状表面层，该皮状表面层阻碍抗氧化剂从内部迁移至表面。一般的轮胎具有开口的或多孔的表面粗糙部分，它能使抗氧化剂迁移至该表面。生成的先有技术轮胎在刚刚模压成时很快从原始的黯黑的光吸收颜色衰退变色成带褐色的。
本发明实现了光反射表面精整层，它是那样致密，使得抗氧化剂至该表面的迁移被阻碍。本发明的该轮胎由于这种独特的模压技术而保持外观的闪亮黑色达数目时间。
附图说明
图1是显示胎面形成胎冠部分及一对环形胎壁板的本发明的半个轮胎模具的局部分解视图；
图2是根据本发明制成的环形胎壁板的视图；
图3是根据本发明制成的一轮胎的立体视图；
图4是图1的轮胎模具部分和图3的轮胎显示处于闭合位置；
图5显示的是一模具的一部分的立体视图，其中该胎壁具有凸棱；
图6是展示这种凸棱的轮胎胎壁的横剖面视图；
图7是具有凸棱的轮胎胎壁；以及
图8是图3的轮胎的横剖面视图。
定义
“入射角”意思是：由落在表面上的光线形成的直线与垂直于该表面、从入射点竖起的平面构成的角度。
“轴向的”及“轴向地”意思是：平行于轮胎的旋转轴线的直线或方向。
“圆周的”意思是：沿环形胎面表面的圆周、垂直于轴向的方向延伸的直线或方向。
“光偏移”意思是：当光射到一表面上时，反射光相对于该光源的入射角成倾斜指向，对于位于与该入射角大致对齐位置的观察者形成好像是一种光吸收的特性。
“光反射”意思是：当光射到一物体上时，该反射的光一般与该入射角对齐，对于位于与该入射角大致对齐位置的观察者形成好像是一种发光的或反射的特性。
“径向的”及“径向地”意思是：径向地朝向或远离轮胎的旋转轴线的方向。
“胎壁”意思是：位于胎面与胎圈之间的轮胎部分。
“胎面”意思是：在正常充气及载荷下与道路进入接触的轮胎部分。
具体实施方式
参考图1及2，显示了具有胎面形成胎冠部分4和一对环形胎壁圈6、8的一轮胎模具2。
模具2的这些部分制成轮胎20的胎面22和轮胎胎壁24，如图3所示。
参考图1，显示了根据本发明的分段模具2的横剖面分解立体视图。当模具2处于打开位置时具有部段4，部段4径向朝外地扩展并与下胎壁形成环形圈6相间隔。上胎壁形成圈8倾斜地离开该部段4。在这个打开位置上被硫化的轮胎20可从模具2中移出。
为硫化生的或未硫化的轮胎，部段4最好是径向向内紧贴着下胎壁圈6移动。然后生轮胎20与插入轮胎20的胎腔内的可充气硫化胶囊(未图示)一起放入模具2内。
顶胎壁形成上圈8被封闭成与部段4呈贴紧关系，如图2所示。
然后通过向模具2的内部施加热量及压力来硫化轮胎20。该硫化胶囊(未图示)被充气并膨胀压迫轮胎20，使其牢牢靠着该胎面形成部段4及该胎壁形成圈6、8。
尽管那些熟练掌握轮胎模压技术的一般技术人员一般懂得上面描述的各步骤的顺序，但是举例性模具2的部段4和上及下胎壁形成环形圈6、8是以这种方法制造的：在模压轮胎20的工艺中，胎面22被制成具有一胎壁24，胎壁24具有附加的花纹块延长部分30，该延长部分30在圆周上与牵引花纹块40的轴向外部42对齐，如举例性轮胎20的附图的图3、7及8所图示。
如图3、7及8所示，在本发明的举例实施例轮胎20中，这些胎壁花纹块延长部分30径向地向内延伸一相当距离，如所示进入胎壁标记带50。构成标记带50的径同外部分的凸棱25可应用在模具2的环形圈6、8的径向最外端，如图5、6及7所示。
如所示，图6及7的凸棱25的带50具有径向高度(h)及相邻表面之间的角θ。模具圈6及8利用胎壁表面12上的附加凸棱带52形成凸棱25。胎面元件40在部段4的胎面形成部分的腔11中制成，每个腔11由各棱9构成，该棱9制出胎面槽。
参考图2在举例性轮胎中，显示切口12以提供有花纹块延长部分30。这些构造主要用于轻型卡车轮胎上。胎壁形成表面14可以是具有标记或文字的平滑面或是含有凸棱带25。理想地这些凸棱25应是高度抛光的，而轮胎的胎壁的其余部如将讨论的那样。
图示的模具2及处于闭合的模具位置中的生成轮胎20示于图4中。这些附图仅是用作例子。应该明白在本发明的实践中可以使用任何轮胎硫化模具。
一般这种模具2具有铝制或钢制模具的这些部分。尽管模具基材的选择可有任意数量的合适材料，但相信有利的是：用于形成高度反射的轮胎成品修饰的表面应是硬的或硬化的。试验表明C级洛氏硬度为64或更高的表面硬度足以支持轮胎模压的精度，虽然可以使用较低的硬度。
迄今轮胎已经在具有的表面光洁度远大于24微英寸的模具中被模压。生成的轮胎具有黯黑的光吸收表面光洁度。
轮胎显得黯淡不均匀的主要原因是模具变脏的结果。模具脏物是在轮胎模压表面上的一种残余表面堆积。硫及其它化学残留物粘在模压表面上而轮胎的表面精整被限制在模具的清洁线上进行。
新模具有时可选出一些闪亮的轮胎，但生产少量轮胎过后，轮胎全者是看起来黯淡不均匀。新模具的表面光洁度通常比24微英寸更粗糙。这主要是由于制作模具中表面自动抛光及机加工技术方面的局限造成的。
进行了各种商品轮胎的研究，结果示于下面的表1：
                   表1
    Goodyear轮胎和竞争轮胎的60°光泽读数
轮胎说明   60°光泽   轮胎制造国
Goodyear Eagle LS   1.1   美国
Goodyear Eagle F1   2.2   德国
Michelin X-One   2.3   西班牙
Michelin Pilot   3.5   美国
Michelin 4x4 Synchrone   3.3   美国
Goodrich Comp T/A   1.1   美国
Bridgestone Potenza   3.0   泰国
Bridgestone Eager   1.7   美国
Firestone Affinity   3.2   美国
Pirelli P7   3.2   意大利
如表所示所有的轮胎都具有小于5的表面光泽读数值。MichelinPilot达到3.5的等级。具有最高等级的轮胎看起来较黑和稍为更闪亮。指出这些轮胎随机地被选用或购买是重要的，除了显示这些轮胎的典型之外，很少的样品的结果没有统计意义。
发明者们决定观察他们将使轮胎看起来是如何闪亮的。他们致力于慎重地创造一种非常闪亮的轮胎。
为使评价有意义，他们实现了一种24微英寸的用于轮胎的抛光胎壁板。生成的轮胎具有小于5.0的非反射的表面光泽读数值，该读数值并不比上面表1中的轮胎的最佳值特别地好多少。
发明者们然后继续评价用于在试验胎壁圈上实现较高表面光洁度的若干镀覆技术。
有趣的是镀铬达到了非常高的硬度，但镀铬简单地重复下面胎壁板的轮廓。因此24微英寸抛光的钢胎壁板产生了24微英寸的铬表面。当使用于适当的厚度时镀覆没有得到实际好处，只是简单地反映下面的表面。附加的铬层有剥落及脆裂的风险，并因此被认为不太希望使用。
发明者们还试验了镀有或涂覆有来自Whitford的Magnaplate高度镜面精整层(Magnaplate High Mirror Finish)(HMF)、MagnaplateNedox SF-2R、Xylan 8840和特氟隆的24微英寸胎壁。所有这些Magnaplate HMF看起来实际使下面的24微英寸表面变平滑至小于15微英寸的较高光泽。
在另一次实验中，一钢胎壁板用手高度抛光至8微英寸的光洁度。
在上面的每一次应用中，生成的轮胎达到60°光泽读数中大于10的读数值，用手工抛光的8微英寸抛光板实现了闪亮的轮胎胎壁，该胎壁在60°光泽读数计上具有不平常的15-16的读数值。
为获得对闪亮表面的反射光能力的评价，通常对轮胎采用具有闪光附件的轮胎室内照相。大多数闪光被吸收，即没有反射回来。本发明的轮胎具有这样一种高水平的反射性，使得照片显示出一明亮的闪光，该闪光完全地使轮胎的图像变得模糊。该照片好像用闪光附件射出一镜像。该光在相对于轮胎的表面的90°入射角上往回反射实际是不可能的。
这些轮胎的表面是这样平滑，使该光直接往回反射。还有快速地变得明显的是模具的抛光的表面似乎烧灼了橡胶表面，该表面形成超密的皮，该皮被封在了诸如抗氧化剂的化学物质中。当生成的轮胎暴露在环境中时不会像传统轮胎那样氧化。这些轮胎看起来是闪亮的并且不会随着使用时间在外观上变黯淡。发明者们已知道闪亮的表面在防护剂的使用方面是非常有益的，这些防护剂通常被添加至橡胶化合物中以防止橡胶破裂或老化，该表面使防护剂不会被快速地迁移出该轮胎。这意味着该轮胎将延续使用更长时间或各种添加剂的量可以减少而没有有害的后果。
这种添加剂的减少连同为阻止弄脏和在模具上的表面堆积的而特别构造的化合物似乎都是有效的，现在已经发现了高度闪亮的轮胎的好处。
有趣的是该闪亮的轮胎概念很大地改进了胎壁的这种较早的对比发明的效果，如较早已讨论的Michael Clements在美国专利5,303,758中第一次的尝试。
申请人发现为了最好地保护模具表面，可进行干冰清洁而对抛光表面没有任何损伤。人们学相信对于使用年限内的最好结果，表面应硬化至C级洛氏硬度64是有好处的。
磨蚀的喷砂法和其它的清洁技术最好应避免，因为这加速了模具表面处的磨损。
本发明直接适用于任何轮胎，并且不需要特殊的材料或化合物。显然如上面已指出的，但改性材料的使用预期能增大模具寿命或减少贵重添加剂的量，该添加剂是防护轮胎中的橡胶普遍需要的。
指出这点是重要的：出于外观的目的，高度反射表面的应用对胎壁是最有益的。胎面22可设置一种类似的高度反射表面，但当轮胎磨损时其有效性快速丧失。尽管如此许多人可能要求整个轮胎在商品展销室中在总体外观上具有这种反射的光洁度。本发明的原则也是为这个目的服务的：给予每个轮胎总体反射的外观，如果某人希望这样做的话。
在上面的讨论中，60°光泽读数计使用了美国材料试验学会的镜面光泽标准试验方法，规定D-523-89(1999年重批)。
发明者们在下面提供了这个试验方法的简短概述：
“3.术语
3.1 定义：
3.1.1 相对的光反射率因数一在相同的几何条件下，从一样品反射的光通量与从一标准表面反射的光通量之比。
3.1.2 镜面光泽-在镜面反射方向上一样品的相对的光反射率因数。
4.试验方法的概述
4.1 以60°、20°或85°的几何条件(8，9)进行了测量。各角度及各孔的几何条件选择得使这些程序可应用如下：
4.1.1 60°的几何条件应用于大多数样品的互相比较，和用于确定在何时使20°的几何条件更加适用。
4.1.2 20°的几何条件有利于比较具有高于70的60°光泽数值的样品。
4.1.3 85°的几何条件用于比较光亮的或近似釉料光亮的各样品。它最常应用于具有低于10的60°光泽数值的样品。
5.意义及应用
5.1 光泽与一平面在某些方向比其它方向反射更多光线的能力有关。与镜面(或镜面的)反射相关的方向通常具有最高的反射能力。利用这个试验方法的测量与表面光亮度的目视观察有关，该表面光亮度是在大致相应的角度上形成的。
5.1.1 利用这个试验方法测得的光泽等级是通过比较来自样品的镜面反射率与来自黑色玻璃标准的镜面反射率而获得的。因为镜面反射率还取决于样品的表面折射率，当该表面折射率变化时该测得的光泽等级发生改变。但是在获取目视的光泽等级时，惯常是比较具有相似的表面折射率的两个样品的镜面反射率。因为仪器的等级比目视等级更受表面折射率变化的影响，当比较不同折射率的高光泽样品表面时，目视的与仪器的光泽等级之间可能产生不一致。
5.2 表面外观的其它目视方面，诸如反射图像的清晰度、反射模糊程度及构造经常涉及光泽(1)、(6)、(7)试验方法E430的评价，它包含：测量图像光泽与反射模糊程度两者差别的技术。试验方法D4039提供了测量反射模糊程度的另一个步骤。
5.3 已公布了有关镜面光泽的数字的与感性的差异的关系的少量信息。但是，在许多应用中，这个试验方法的光泽等级已提供了涂覆的各样品之间的鉴别方法，它和光泽(10)的目视鉴别方法很相符。
5.4 感觉的光泽或颜色或两者方面广泛不同的各样品进行比较时，在目视的光泽等级差与仪器的光泽读数差之间的关系方面可能会遇到非线性问题”。
按照本发明在本文中提供的说明，本发明是可能发生变化的。尽管出于解释本发明主题的目的，已显示了某些代表性的实施例及细节，但对于那些熟知本技术的人员显而易见的是：在其中可作出各种变化及改型而不背离本发明主题的目标。因此应当明白可在描述的特殊实施例中作出改变，它将完全在本发明的计划的范围中，该范围如下列附录权项所限定。

Claims (10)

1.一种轮胎模具，其具有用于形成一胎面及一对胎壁的径向内表面，该轮胎模具的特征是：
至少一个胎壁形成表面具有小于15微英寸的表面光洁度。
2.如权利要求1所述的轮胎模具，其特征在于：至少一个胎壁形成表面具有小于10微英寸的表面光洁度。
3.如权利要求1所述的轮胎模具，其特征在于：至少一个胎壁形成表面镀覆有Magnaplate高度镜面精整层。
4.如权利要求2所述的轮胎模具，其特征在于：至少一个胎壁形成表面具有8微英寸的抛光度。
5.如权利要求1所述的轮胎模具，其特征在于：至少一个胎壁形成表面具有的硬度是至少为64的C级洛氏硬度。
6.一种在一模具中硫化的轮胎，其具有一胎面及一对胎壁，该轮胎的特征是：
当用一60°光泽读数计按ASTM规定D523-89测量时，至少一个胎壁具有大于10的表面光泽。
7.如权利要求6所述的轮胎，其特征在于：该轮胎模具具有小于24微英寸的表面光洁度以便形成该轮胎，并且该轮胎的表面光洁度是高度反射光的。
8.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于：至少一个胎壁具有大于10的光泽读数值，该胎壁具有阻碍抗氧化剂迁移并且外观上是闪亮黑色的表面皮层。
9.一种制造一轮胎模具的方法，其特征是以下步骤：
抛光该胎壁形成表面至小于20微英寸的光洁度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征还在于：
用来自Whitford的Magnaplate高度镜面精整层(HMF)、Magnaplate Nedox SF-2R、Xylan 8840或者特氟隆来涂覆或镀覆该抛光的表面。
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