CN1796157A - 带双层内衬的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本文介绍了一种带双层内衬结构(14)的充气轮胎(10)和用于制造轮胎(10)的方法，这种双层内衬结构(14)结合在胎体(12)的内表面上，用于降低轮胎气室(20)中的空气振动所产生的噪音。这种双层结构(14)包括靠近胎体(12)的未发泡的第一内衬层(16)，以及形成了轮胎(10)的最内层表面(19)的多孔泡沫橡胶制成的第二内衬层(18)。多孔泡沫橡胶通过对具有分散于其中的氮释放型发泡剂的橡胶成分进行硫化而形成，这种发泡剂在硫化温度下会分解而释放出氮气。第二内衬层(18)还具有带多个开口孔穴的开孔结构，这些开口孔穴通过对发泡内衬层(18)的最内层表面(19)进行物理式改变而成形。

Description

带双层内衬的轮胎
技术领域
本发明涉及一种设有双层降噪内衬的充气轮胎，以及用于生产充气轮胎的方法，该充气轮胎具有设计用于降噪的双层内衬。
定义
“胎体”指除了带结构、胎面、底胎面和帘布层上方的侧壁橡胶之外，但包括胎圈在内的轮胎结构。
“内衬”指形成无内胎式轮胎的内表面、并包含轮胎内的膨胀流体的弹性体或其它材料的层。
“充气轮胎”指大致环形形状(通常为开孔环)的层压机械装置，其具有胎圈和胎面，并由橡胶、化学材料、织物和钢或其它材料制成。当安装到机动车辆的车轮上时，轮胎通过其胎面提供了牵引力，并包含保持车辆负载的流体。
“胎面”指模制的橡胶部件，当结合在外轮胎上时，其包括当轮胎正常膨胀并处于正常负载下时轮胎的与路面接触的那部分，即着地印痕。
除非注明，否则词语“硬化”和“硫化”是可以互换的词语。
除非注明，否则词语“未硫化”和“未硬化”是可以互换的词语。
背景技术
政府法规持续地降低客车轮胎所产生的可允许噪音水平。路面噪音的一个来源是由轮胎最内表面和轮缘所封闭的气室内的共振。一类降低轮胎噪音的努力是降低气室内空气振动所引起的声音，这种努力主要专注于改变设置成为靠近轮胎胎体的轮胎最内层的内衬上。这些现有方法的缺陷以及与降低噪音相关的更严格新法规提出了对进一步改进内衬以降低由于气室内的振动所产生的声传输的需求。
发明内容
本发明提供了一种带双层内衬结构的充气轮胎，这种双层内衬结构结合在轮胎胎体的内面上，用于降低轮胎气室内空气振动所产生的噪音。这种双层结构包括靠近胎体的非泡沫橡胶制成的第一内衬层，以及形成轮胎最内层表面的多孔泡沫橡胶制成的第二内衬层。多孔泡沫橡胶由具有分散于其中的氮释放型发泡剂的橡胶成分硬化而成，氮释放型发泡剂在硬化时会分解而释放出氮气。第二内衬层还具有物理形式地形成于最内层表面中的多个孔穴的开孔结构。
本发明还提供了一种制造充气轮胎的方法，这种充气轮胎具有带有最里面开孔泡沫橡胶层的双层内衬。这种方法包括将未硫化的第一橡胶内衬层装配在未硫化的轮胎胎体上，并将未硫化的第二橡胶内衬层装配在未硫化的第一橡胶内衬层上，从而形成未硫化的轮胎组件，其中第一内衬层不包括发泡剂，而第二内衬层包括分散在其内的氮释放型发泡剂。将未硫化的轮胎组件放置在硫化模中，使未硫化的第二内衬层离型面最远，并且使硫化胶囊抵靠在未硫化的第二内衬层上而膨胀以便将未硫化的轮胎组件压入到型面内，同时施加硫化温度以形成硫化的轮胎组件。在硫化温度下进行硫化的过程中，当发泡剂分解时，就释放出氮气。最终的硫化轮胎组件包括靠近轮胎胎体的未发泡的第一内衬层，以及位于轮胎最内层表面的发泡的第二内衬层。在硬化之后，将硫化胶囊放气并从发泡的第二内衬层上剥离下来。最后，通过物理式改变最内层表面以形成多个开口孔穴，从而在发泡的第二内衬层上形成开孔结构。
附图说明
附图结合在本说明书中并组成本说明书的一部分，这些附图显示了本发明的实施例，并且与本发明的以上发明内容以及以下详细描述一起，用于解释本发明。
图1是显示了本发明一个实施例的剖视图。
图2是显示了根据本发明一个实施例的发泡型内衬层的开孔结构的显微照片。
具体实施方式
根据本发明，充气轮胎设置了具有双层结构的内衬，这种双层结构包括靠近轮胎胎体的非泡沫橡胶层和靠近轮胎气室的最里面的泡沫橡胶层。泡沫橡胶层阻隔了气室内空气振动所产生的噪音。根据本发明，泡沫橡胶层是多孔橡胶，其由包含分散于其中的氮释放型发泡剂的橡胶成分硬化而成，氮释放型发泡剂在硬化时会分解而释放出氮气，从而使橡胶发泡。另外，多孔泡沫橡胶具有包含多个开口孔穴的开孔结构，如以下更详细地描述的那样，这些开口孔穴通过例如用刀具切割表面或用激光表面进行表面穿孔而物理式地形成于最内层表面上。
图1显示了根据本发明的轮胎10的剖视图。轮胎10包括胎体12，其具有设置在最外层表面上的胎面13，该胎面13是在轮胎10的工作过程中，轮胎10与地面接触的那部分。如本领域中所知，胎体12可包括一层或多层的帘线帘布层，并且胎体缠裹着轮胎的胎圈部分(未示出)。内衬14设置在胎体12的内部，以便面向气室20。内衬14是双层结构，其包括设置成相邻于胎体12的第一内衬层16以及设置成相邻于第一内衬层16的第二内衬层18，第二内衬层18形成了轮胎10的与气室20相接触的最内层表面19。第一内衬层16由非发泡型橡胶制成，并用于防止气室20内的空气逸出，从而保持轮胎10的气密性。作为示例而非限制性地，第一内衬层16可具有0.8-2.0毫米的厚度(在最厚点)。第一内衬层16可由软橡胶成分制成，例如丁基橡胶、卤化橡胶等。在一个示例性实施例中，第一内衬层16由溴化丁基橡胶成分制成。如本领域中所知，橡胶成分可包括各种添加剂，例如填料、增塑剂和硫化系统成分。
第二内衬层18是具有开孔结构的多孔泡沫橡胶，开孔结构通过发泡剂并通过物理式改变最内层表面19以提供多个开口孔穴来形成。该橡胶成分可以与组成第一内衬16的橡胶成分相同或不同。例如，它也可以是带各种已知添加剂的溴化丁基橡胶成分。发泡剂分散在未硫化状态下的橡胶成分中。发泡剂是氮释放型发泡剂，当在硫化温度下加热未硫化的橡胶成分时，其将分解并释放出氮气，从而形成多孔泡沫结构。作为示例而非具限制性意义地，第二内衬层18具有1-5毫米的厚度(在最厚点)。同样作为示例而非具有限制性意义地，发泡剂可以1-30phr(每百份橡胶中的份数)的量而存在于未硫化的橡胶成分中。在一个示例性的实施例中，发泡剂以1-8phr的量存在。氮释放型发泡剂的示例包括偶氮二酰胺(活性或非活性的)；磺酰肼，如p-甲苯磺酰肼(TSH)；二亚硝基戊撑四胺(DNPT)；三唑衍生物；以及偶氮二异丁腈或类似化合物。商业上可获取的发泡剂示例包括：来自Bayer Chemica1s公司的POROFORTSH；来自AMCO Plastic Materials，Inc.公司的SAFOAM；来自Phoenix PlasticsCo.公司的CEL-SPAN；以及来自Stand Chemical Industries公司的DNPT。
为了形成轮胎10，本发明的方法包括，将处于未硫化状态、即未硬化状态下的第一内衬层装配成相邻于未硫化的轮胎胎体，并将处于未硫化状态下的第二内衬层装配在第一内衬层上。将胎面胶条装配成相邻于轮胎胎体的最外层表面。这些层可以任何所需顺序来进行装配。而后，将该未硫化的轮胎组件放置在硫化模中，使得未硫化的胎面胶条定位成靠在型面上，而第二内衬层离型面最远，以形成最内层。可膨胀的硫化胶囊可膨胀而靠在第二内衬层上进行膨胀，从而将未硫化的轮胎组件压入到型面中，并将未硫化的胎面胶条压入到形成于型面上的胎面花纹中。在模具中施加硫化温度，同时使轮胎组件承受来自于可膨胀式硫化胶囊的压力长达足以硫化轮胎的时间。在硫化温度下进行硫化的过程中，第二内衬层18中的发泡剂分解以释放出氮气，从而使橡胶在硫化过程中发泡，这样硫化轮胎10中的第二内衬层18就是泡沫橡胶。靠近胎体12的第一内衬层16并不包括发泡剂，所以是非发泡型的橡胶层。
在完成硫化之后，将硫化胶囊放气，并从发泡的第二内衬层18上剥离下来。通过发泡所产生的第二内衬层18上的尺寸变化，硫化胶囊从内衬14上的剥离比硫化胶囊从未发泡的橡胶层上的剥离要更加容易。这是本发明的另外一个优势。虽然在去除硫化胶囊之后可在第二内衬层18中观察到开孔结构，但是，任何开孔的尺寸都是极小的，例如为大约10微米或更小的二次平均直径，并且通过这种结构所达到的降噪程度不足以满足现有的降噪要求。因此，根据本发明，对第二内衬层18进行处理，以便物理式地改变最内层表面以形成多个开口孔穴，如图2中所示。通过这种物理式改变，就可获得大量的开口孔穴，并且开口孔穴的尺寸显著地大于任何仅由发泡工艺产生的开孔的尺寸。在本发明的一个实施例中，在最内层表面19的物理式改变之后，所述多个开口孔穴就具有大约50-250微米的平均直径。在本发明的另一实施例中，所述多个开口孔穴具有大约130-200微米的平均直径。
根据本发明的一个实施例，可通过刀具切割操作以切割或刮擦发泡式第二内衬层18的表面，以打开多孔状结构，来进行最内层表面19的物理式改变。根据本发明的另一实施例，用于打开这些开孔的方法是利用激光器烧孔。脉冲式激光可用于扫描最内层表面19，从而在表面上打出恒定距离或可变距离的孔。例如，脉冲式激光可在20kHz的脉冲频率下工作。在一个实施例中，可将脉冲频率提高到大致连续的水平，从而使最内层表面19基本上被消耗或去除至受控的深度，从而打开最靠近气室20的多孔结构中的孔。用于轮胎内衬的橡胶成分的特性阻止或严格限制了在泡沫橡胶结构中形成开孔。因此，由泡沫橡胶内衬所提供的降噪效应在未进行任何物理处理的条件下是有限的。然而，根据本发明，可执行物理步骤来打开多孔状结构，这种结构无法仅仅通过发泡剂来单独地实现。由于大量的较大开口孔穴存在于最内层表面19上，因此就大大降低了轮胎气室20内的空气振动所引起的噪音。
示例
制备以下测试化合物N1-N4，以用作本发明的轮胎10中的第二内利层18：
  测试N1   测试N2   测试N3   测试N4
  非生产性混合
  Exxonmobil Bromobutyl 2222(重量份数) 112.3 112.3 112.3 112.3
  N550/FEF碳黑(phr)   50   50   50   50
  环烷介质工艺用油(phr)   6.75   6.5   6   5
  非污染性的惰性的100％辛基酚醛树脂(phr) 1 1 1 1
  硬脂酸(phr)   2   2   2   2
  烃化环烷和芳香族树脂混合物(phr) 10 10 10 10
  排放温度T(℃)   145   140   143   144
  生产性混合
  N-特丁基-2-苯并噻唑-亚磺酰胺(TBBS)(phr) 0.5 0.5 0.5 0.5
  未处理的法兰西提锌法制备的氧化锌(phr) 2 2 2 2
  硫磺(phr)   0.5   0.5   0.5   0.5
  发泡剂1(phr)   1   2   4   8
  排放温度(℃)   95   90   87   90
  合计   186.05   186.8   188.3   191.3
1来自Bayer Chemicals公司的POROFORTSH75
所使用的发泡剂p-甲苯磺酰肼在120℃下开始分解，这样，在生产性混合步骤过程中，必须注意以实现不超过100-120℃的排放温度。包含8phr的发泡剂的N4测试化合物显示了一种特别好发泡的化合物。之后，通过用刀具物理式刮擦硬化后的混合物来获得开孔结构。在图2的显微照片中显示了平均直径为164.2微米(+/-30.2)的多个开口孔穴的所得内衬层。
虽然已经通过其一个或多个实施例的介绍来解释了本发明，虽然已经非常详细地介绍了这些实施例，但是，这并非试图将所附权利要求的范围限制或以任何方式限于这些细节。其它的优点和改型对于本领域中的技术人员而言是显而易见的。因此，本发明就其更广义方面而言并不限于这些所示和所述的特定细节、代表性的装置和方法，以及示例性实施例。因此，在不脱离本申请人大体新颖构思的范围的前提下，可以对这些细节进行变更。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，包括胎体以及结合在所述胎体的内面上的内衬，其特征在于，所述内衬具有双层结构，其包括靠近所述胎体的非泡沫橡胶制成的第一内衬层以及形成了所述轮胎最内层表面的多孔泡沫橡胶制成的第二内衬层，其中，所述多孔泡沫橡胶的第二内衬层由包含有氮释放型发泡剂的成分硬化而成，所述氮释放型发泡剂在硬化时会分解而释放出氮气，所述第二内衬层具有开孔结构，其包括物理式地形成于所述最内层表面中的多个孔穴。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述多个孔穴是利用刀具成形的开口式切口，或者是利用激光形成的穿孔。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述多个孔穴具有50-250微米的平均直径。
4.一种制作充气轮胎的方法，其特征在于，
将未硫化的第一内衬层装配在未硫化的轮胎胎体上，并将未硫化的第二内衬层装配在所述未硫化的第一内衬层上，以形成未硫化的轮胎组件，其中，所述未硫化的第二内衬层包括第二橡胶组分以及分散在其中的氮释放型发泡剂，而所述未硫化的第一内衬层包括不含发泡剂的第一橡胶组分；
将所述未硫化的轮胎组件放置在硫化模中，使所述未硫化的第二内衬层离型面最远；
将硫化胶囊抵靠在所述未硫化的第二内衬层上进行膨胀，以便将所述未硫化的轮胎组件压入到型面内，同时在所述硫化模中施加硫化温度，其中，当所述未硫化的第二内衬层中的发泡剂分解时会释放出氮气，以形成硫化的轮胎组件，其包括靠近所述轮胎胎体的未发泡的第一内衬层以及位于所述轮胎最内层表面处的发泡的第二内衬层；
将所述硫化胶囊放气并从所述发泡的第二内衬层上剥离下来；以及
通过对所述最内层表面进行物理式改变以形成多个开口孔穴，从而在所述发泡的第二内衬层中形成开孔结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氮释放型发泡剂是偶氮二酰胺、磺酰肼、二亚硝基戊撑四胺、三唑衍生物，或偶氮二异丁腈。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氮释放型发泡剂是以1-30phr的份量分散在所述未硫化的第二内衬层中的p-甲苯磺酰肼。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一橡胶组分和第二橡胶组分在成分上是相同的。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过利用刀具切割所述最内层表面以打开所述发泡的第二内衬层的多孔状结构，来执行所述改变。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过对所述最内层表面进行激光穿孔，来执行所述改变。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过利用脉冲激光器扫描所述最内层表面，来执行所述穿孔。
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