CN1990218B - 轮胎橡胶构件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在条卷绕制造方法中，本发明提供一种轮胎橡胶构件的制造方法，其减少橡胶构件中的空气残留。在轮胎橡胶构件的制造方法中，通过绕大致为圆筒形的卷绕体螺旋卷绕带状未硫化橡胶条而制造具有多个重叠层的轮胎橡胶构件，通过在径向内侧螺旋卷绕而形成第一橡胶层的第一橡胶条和通过在其外侧螺旋卷绕而形成第二橡胶层的第二橡胶条之间的螺旋扭转方向和轴向卷绕方向设定为相同。

Description

轮胎橡胶构件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种通过螺旋卷绕橡胶条而形成轮胎橡胶构件的条卷绕构造方法，更具体地，涉及一种轮胎橡胶构件的制造方法，其能够减少橡胶构件中的空气残留。
背景技术
已经考虑通过螺旋卷绕由相应于橡胶构件所需特性的材料制成的橡胶条而形成轮胎各个位置的诸如胎面橡胶、胎侧橡胶等橡胶构件。与传统的从具有预定的加工完成的截面形状的管口(mouth piece)连续挤出的挤出模制方法相比，通过螺旋卷绕构造方法，喷嘴的管口和管理工时得以减少。此外，可以使用小型的橡胶挤出机，并可以实现多种类小规模的制造。如上所述，条卷绕构造方法(STW方法)能够提高生产率。
然而，在上述的STW方法中，由于橡胶条是螺旋卷绕的，往往由于在橡胶条等的侧边缘的台阶而产生储气室。这是因为相邻橡胶条是跨着先前卷绕的橡胶条的侧边缘的台阶而卷绕的。与传统的单个管口方法相比，在诸如鼓等的卷绕体和螺旋卷绕在卷绕体径向外侧的橡胶层之间，或者在径向上的内外橡胶层之间，存在储气室的产生增加的危险。因此，日本公开专利申请2000-254980提出一种在橡胶条的两个侧边缘都设置有薄突出部的橡胶条。
在上述所提出的结构中，由于两个侧边缘均设置有薄台阶，在形成斜侧边缘部分时，与基部厚度相比，边缘台阶的厚度减小。并且，在加工完成的截面形状和外形形状之间的外周边缘的误差减小。此外，可以由厚基部而实现减少卷绕数的效果。然而，必须保持用于挤出机的专门的管口，并且生产率往往降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮胎橡胶构件的制造方法，即使在STW方法中使用矩形截面的橡胶条，其也能够减少储气室。
根据本发明，提供一种通过绕大致为圆筒形的卷绕体螺旋卷绕带状未硫化橡胶条而制造轮胎橡胶构件的方法，其中该橡胶构件通过螺旋卷绕橡胶条而形成，采用在径向上的内外侧层叠的多个橡胶层，并且在径向内侧形成第一橡胶层的第一橡胶条和通过在其径向外侧螺旋卷绕而形成第二橡胶层的第二橡胶条的螺旋扭转方向和轴向卷绕方向设定为相同。
此外，在橡胶构件中，使得第一橡胶条和第二橡胶条的材料有区别而制成该结构，第一橡胶层形成例如胎面橡胶的基部橡胶层，而第二橡胶层形成例如胎面橡胶的顶部橡胶层。该结构能够制成为使得第一橡胶条和第二橡胶条至少厚度设定为相等，以及第一橡胶条和第二橡胶条可以在轴向卷绕方向上以相同的节距卷绕，并且具有对齐的侧表面。
因此，本发明能够构造为使得通过将螺旋扭转方向和轴向卷绕方向设定为相同，由螺旋卷绕而产生的台阶的卷绕方向在内外侧之间对齐，并且第一和第二橡胶层之间的台阶彼此重合。此时，可以减小死区，从而使它们彼此靠近，并且可以抑制储气室的产生。
此外，该结构能够制成为使得第一橡胶条和第二橡胶条形成为宽的复合橡胶条，其中条的侧边缘在卷绕之前并排地彼此粘接。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的一个实施例的轮胎的截面图；
图2是例示出在第一和第二橡胶层重叠状态的橡胶构件的截面图；
图3是例示出第二橡胶层绕第一橡胶层卷绕之前的状态的截面图；
图4是例示出右向扭转rr和左轴线卷绕方向dl的情形中橡胶层的截面图；
图5是例示出左向扭转rl和左轴线卷绕方向dl的情形中橡胶层的截面图；
图6是例示出右向扭转rr和右轴线卷绕方向dr的情形中橡胶层的截面图；
图7是例示出左向扭转rl和左轴线卷绕方向dr的情形中橡胶层的截面图；
图8是例示出橡胶条并排平行地连接的宽橡胶条的截面图；
图9是示出橡胶层传统卷绕状态的一个实施例的截面图；
图10是例示出胎侧橡胶的附着状态的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的实施方式。图1例示出了一种情形，其中充气轮胎构造为轿车子午线轮胎。轮胎1包括具有不同橡胶成分的多种轮胎橡胶构件G。对于橡胶构件，例如能够包括设置在胎面部分2中并形成接地面的胎面橡胶G1、设置在胎侧部分3中并形成轮胎外表面的胎侧橡胶G2、设置在胎体6内侧并环绕轮胎内腔H的内衬层橡胶G3、设置在胎圈部分4中并用于防止轮辋移动的箝紧橡胶G4、和设置在带束层7的两端并保护带束层7外端的缓冲层隔离橡胶G5。可以包括从胎圈部分4的胎圈芯5在径向上延伸到外侧的胎圈三角胶芯G6。本发明能够优选地适用于诸如具有大致均匀厚度部分的胎侧橡胶G2和内衬层橡胶G3的橡胶构件G的情形。
图2和3示出橡胶构件G构造为胎侧橡胶G2的情形。
胎侧橡胶G2包括第一橡胶层11和第二橡胶层12，并且绕着成型机14的外周表面14A卷绕。第一橡胶层11通过第一橡胶条T1在径向内侧螺旋卷绕而形成，第二橡胶层12通过第二橡胶条T2在第一橡胶层11的外侧螺旋卷绕而形成(橡胶条T1和T2可通称为橡胶条T)。
在此情形下，如图4和5所示，螺旋扭转方向r和轴向卷绕方向d设定为相同。如图4-7所示(其中上半部由截面图示出，下半部由平面图示出)，螺旋扭转方向是指由橡胶条T的螺旋卷绕而产生的台阶线a绕其中心线C形成的扭转方向，在平面图中中心线C水平地设置。例如，图4中，当台阶线a在平面图中表示为向上倾斜到左边时，螺旋扭转方向r相应于右向扭转rr。如图5所示，向上倾斜到右边的被称为左向扭转rl。
此外，在橡胶条T相对于其所卷绕的成型机14的轴向方向在图中向右方螺旋卷绕的情况下，轴向卷绕方向d称为右轴向卷绕方向dr，并且当橡胶条T在向左方螺旋卷绕时被称为左轴向卷绕方向dl。
换言之，图4示出了右向扭转rr和左轴向卷绕方向dl的情形，图5示出了左向扭转rl和左轴向卷绕方向dl的情形。同样，图6示出了右向扭转rr和右轴向卷绕方向dr的情形，图7示出了左向扭转rl和右轴向卷绕方向dr的情形。在此情形下，图4-7示出成型机14的外周表面14A的直径非常小。
如上所述，使第一和第二橡胶层11和12的第一和第二橡胶条T1和T2的扭转方向r和轴向卷绕方向d相同。因此，可以对齐二者的台阶线，并且可以挤出并且排出空气。此外，优选地，将第一和第二橡胶条T的轴向卷绕节距p1和p2设定为相同。此外，优选地，使得第一和第二橡胶条T1和T2的厚度相同，在此情况下使它们沿台阶线a相互接触。
此外，图3中，当卷绕第二橡胶层12时，使得节距p2等于节距p1，并且卷绕第一橡胶层11的第一橡胶条T1的上侧边缘T1a与第二橡胶条T2的下侧边缘T2b在侧表面处对齐。因此，优选地，可以抑制在橡胶条T侧表面之间产生储气室。在此情形下，上侧边缘T1a是指由于卷绕橡胶条T1时的倾斜而形成上侧的侧边缘，并且该侧边缘具有侧表面。下侧边缘T2b是指由于倾斜而形成下侧的侧边缘。
包括一种情形，即，第一橡胶条T1的径向外表面和第二橡胶条T2的内表面在径向重叠的状态下彼此接触。因此，可以抑制储气室，从而防止侧表面之间的气体残留。
当制造诸如本发明的实施方式的具有相对较均匀厚度的橡胶构件G的情况下，可以通过使用用于施加压力的较长的辊将橡胶构件G均匀地挤压到成型机上。因此，可以方便地挤出空气并且可以抑制储气室的产生。
与此相比较，如图9所示，当第一和第二橡胶层11a和12a的螺旋扭转方向r或轴向卷绕方向d不同时，第一橡胶层11的外周表面的台阶线a与第二橡胶层12的内周表面的台阶线a交叉，并且不可能使其方向对齐。结果，防止橡胶条T侧表面附近的储气室的效果较差。
此外，在图9的情形中，轴向卷绕方向d的方向设定为：在第一橡胶层11a中为左轴向卷绕方向dl，在第二橡胶层12a中设定为右轴向卷绕方向dr。此外，扭转方向r设定为：在第一橡胶层11a中为左向扭转rl，在第二橡胶层12a中设定为右向扭转rr。在此情形下，在第一橡胶条T1的径向外表面和第二橡胶条T2的内表面在径向上重叠时，减小了在第一和第二橡胶层11a和12a彼此接触的机会。因此，可推定其防止侧表面之间的储气室及抑制储气室的功能较差。
另一方面，在本实施方式由胎侧橡胶G2例示出的情形中，常规的胎侧橡胶材料用作内侧第一橡胶层11，具有良好的抗破裂性的橡胶用作位于外部空气侧的外侧第二橡胶层12。第一橡胶条T1采用的橡胶成分为：JISA硬度不小于65且不大于75，复弹性模量(E*)不小于74kgf/cm2且不大于90kgf/cm2，损耗角正切(tanδ)不小于0.25且不大于0.35。第二橡胶条T2采用的橡胶成分为：JISA硬度不小于55且不大于65，复弹性模量(E*)不小于55kgf/cm2且不大于60kgf/cm2，损耗角正切(tanδ)不小于0.20且不大于0.25。例如，可以使用多种胎侧橡胶结构，使得碳混炼到诸如天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁苯橡胶等的二烯橡胶中。如上所述，对于第一和第二橡胶条T1和T2，可以通过使用不同橡胶材料形成由相应于该特性的橡胶制成的橡胶构件G。在此情形下，复弹性模量(E*)和损耗角正切(tanδ)是通过在70摄氏度以下、频率10Hz、动态畸变因数1％的条件下使用Iwamoto制造公司生产的粘弹性分光计测量的值。
此外，在上述橡胶条T中，厚度a设定为在0.3mm和1.5mm之间，并且，优选地，宽度W设定为在15mm和35mm之间。当宽度W小于15mm或者厚度t小于0.5mm的情况下，在完成预定的胎面截面形状时需要许多卷绕次数，从而生产率下降。相反，在宽度W大于35mm或者厚度t大于1.5mm的情况下，往往难以形成橡胶构件G的精确的截面形状。
图8示出另一实施方式，其中第一橡胶条T1和第二橡胶条T2形成为宽的复合整体橡胶条T0，其中条侧边缘彼此粘接。
因此，可以减小卷绕头数(敷料器的数量)并可以根据一次卷绕法形成具有不同材料的橡胶层。因此，可以实现轮胎性能的调节，从而用于提高生产率。此外，可以在第一橡胶条T1和第二橡胶条T2之间至少避免储气室的产生。除此以外，限制了在挤出时厚度变薄。其解决了先前在宽度方向上并排地连接多个橡胶条T的问题。因此，可以使橡胶条变薄变宽，因而，为规格变薄作出贡献。
第一和第二橡胶层11和12能够由同一橡胶材料形成。侧边缘在挤出期间连接，而不是从一个管口挤出宽条。因此，可以使橡胶条自身稳定，并且可以通过增加用于一次卷绕的橡胶数量而提高生产率。诸如三种条等多个橡胶条T形成为并排平行条，或者可以在径向上使其重叠。
图2和3中示出的胎侧橡胶G2的成型机14形成为使得外周面14A在轴向方向的一侧直立，从而能够以圆盘形扩展。此时，可以采用胶囊等。绕着圆筒形成型机14卷绕的橡胶条T等以圆盘形扩展，当成型机14扩展时，形成相应于胎侧橡胶G2的橡胶构件G。
如图10所例示，其通过使用制造装置而附接到生外胎(raw cover)的胎体6的侧表面。生外胎以环面形扩展，带束层7、胎面橡胶G1等设置在其间，并且生外胎通过将盘形橡胶构件G附接到胎体6的侧表面而形成。此后，能通过硫化该生外胎而制造充气轮胎。此时，在扩展方面，优选地，胎侧橡胶G2在其它成型鼓上预先与箝紧橡胶16等一体形成。
在此情形下，示出下述情形，盘形橡胶条T附接到胎体6的侧表面并以环面形扩展和变形。可以通过直接将其绕着轮胎轴螺旋卷绕到胎体6的侧表面而形成。在第一和第二橡胶层具有上述结构的情况下，在本发明中可以包括以多重方式或部分地卷绕的结构。
以上根据本发明的实施方式进行了说明。除矩形以外，橡胶条还可构造成具有其他截面形状，并且可相应于轮胎所需的性能而采用各种材料。
图2、3和4到7中示出的大致为圆筒形的橡胶构件G可适于用做胎面橡胶G1。此时，橡胶构件G可构造为使得橡胶条T1和第二橡胶条T2的材料不同，第一橡胶层11可形成胎面橡胶G1的基部橡胶层，第二橡胶层12能够形成胎面橡胶G2的顶部橡胶层。
此外，如上所述，根据本发明的橡胶构件可用于形成设置在胎体6内侧并环绕轮胎内腔H的内衬层橡胶6、箝紧橡胶G4、缓冲层隔离橡胶G5、胎圈三角胶芯等。
此外，本发明特别优选地用于轿车的充气轮胎，然而，不言而喻，除了用于轿车的轮胎外，本发明可用于例如用于摩托车、卡车、公共汽车等的各种轮胎。
实施例
根据轮胎尺寸215/45R17及表1和2中的规格制造一种轿车充气子午线轮胎，并且对其性能进行测试。此时，表1中的橡胶条C由复合橡胶条构成，并且橡胶条D采用具有两倍厚度的橡胶条。通过轮胎解构而研究空气残留。生产率用一个指数表示，其中比较例产品2的指数设定为100。指数数值越大，生产率越好。
表1
  橡胶条   A   B   C   D
  截面形状   矩形   矩形   矩形   矩形
  厚度mm   0.75   0.75   0.75   1.5
  宽度mm   18   18   36   18
  材料JISA硬度E*   7081   6257   A+B(复合)   A(两倍厚度)
表2

Claims (4)

1.一种制造轮胎橡胶构件(G)的方法，其绕大致为圆筒形的卷绕体(14)螺旋卷绕带状未硫化橡胶条制成，其中
所述橡胶构件由多个橡胶层通过绕所述卷绕体螺旋卷绕橡胶条并使多个橡胶层在径向上的内外侧层叠而构成，所述多个橡胶层包括：
第一橡胶层(11)，所述第一橡胶层(11)由第一橡胶条(T1)形成；和
第二橡胶层(12)，所述第二橡胶层(12)由第二橡胶条(T2)形成，并位于所述第一橡胶层(11)的径向外侧，
其中，所述第一橡胶条(T1)和所述第二橡胶条(T2)中的每个均是所述带状未硫化橡胶条，所述带状未硫化橡胶条具有厚度和大于所述厚度的宽度，从而在所述带状未硫化橡胶条的宽度方向上限定出侧边缘(T1a、T2b)，
所述方法包括如下步骤：
通过将所述第一橡胶条(T1)的侧边缘(T1a)中的一个粘接至所述第二橡胶条(T2)的侧边缘(T2b)中的一个，从而形成宽的复合橡胶条(T0)，在所述宽的复合橡胶条(T0)中，所述第一橡胶条(T1)与所述第二橡胶条(T2)在它们的宽度方向上并排设置，其中，所述第一橡胶条(T1)由与所述第二橡胶条(T2)的材料不同的材料制成；并且
通过螺旋卷绕所述宽的复合橡胶条(T0)，而同时形成由不同材料构成的所述第一橡胶层(11)和所述第二橡胶层(12)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
所述厚度设定在0.3mm和1.5mm之间，并且
所述宽度设定在15mm和35mm之间。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中
所述橡胶构件(G)是胎侧橡胶(G2)，所述胎侧橡胶(G2)包括JISA硬度在65至75的第一橡胶层(11)、和JISA硬度在55至65的第二橡胶层(12)。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，
所述橡胶构件(G)是胎面橡胶(G1)，所述胎面橡胶(G1)包括顶部橡胶层和基部橡胶层，并且
所述基部橡胶层与所述顶部橡胶层分别为所述第一橡胶层(11)和所述第二橡胶层(12)。
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