專利名稱：具有覆蓋增強結(jié)構(gòu)的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及充氣輪胎，更具體地講涉及子午線胎體輪胎，該輪胎具有徑向朝 外置于帶狀物組件的織物覆蓋結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
常規(guī)的子午線胎體輪胎具有徑向朝外置于帶狀物組件的增強元件。增強元件可包 含關(guān)于輪胎中間-環(huán)形平面按小角度取向的織物簾線。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當經(jīng)受高旋轉(zhuǎn)速度時該增 強元件可接受地耐用。該增強元件，稱為覆蓋層，可插入帶狀物組件的徑向最外層與胎面之間，且包含寬 度約等于最寬帶束層的一個或多個包裹物?；蛘?，覆蓋層可由兩個單獨的軸向空間分開的 層部分組成，所述層部分徑向朝外置于帶狀物組件以便覆蓋徑向最外帶束層的邊緣，或插 入帶束層之間以便在其邊緣之間延伸。覆蓋層另一個備選的實施方案在于在帶狀物組件的徑向最外層和胎面之間插入 螺旋狀纏繞的簾線或單紗，該簾線或單紗已經(jīng)用彈性體材料涂布。因為纏繞單一簾線費時， 覆蓋層通常由5mm-30mm寬，螺旋狀纏繞的條狀物裝配，該條狀物由簾線增強的彈性體材料 制成，徑向朝外位于帶束層。常規(guī)的覆蓋增強材料是尼龍，該尼龍具有約6，OOOMPa的楊氏 模量。這樣的低模量允許帶狀物在輪胎的成形和硫化步驟期間膨脹。期望提供更便宜的具有覆蓋結(jié)構(gòu)的充氣輪胎，所述覆蓋結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的高速特 性、良好的舒適性和滾動阻力、減少的平點和低噪音傳播。發(fā)明概述本發(fā)明的充氣輪胎包括子午線胎體、徑向置于胎體外面的胎面部分和相對于胎體 環(huán)向插入胎面部分與胎體之間的胎冠增強結(jié)構(gòu)。胎冠增強結(jié)構(gòu)包括帶狀物組件和覆蓋結(jié) 構(gòu)，該帶狀物組件具有至少一個帶束層，該帶束層具有互相平行延伸的增強簾線，該覆蓋結(jié) 構(gòu)包括尼龍增強層，該尼龍增強層橫跨帶狀物組件延伸，且與輪胎赤道面成_5度至5度的 角度。尼龍增強層包括具有2000-2200/1分特，1-10 (S或Z)TPI構(gòu)造，10-35ΕΡΙ末端密度 的尼龍簾線。依照本發(fā)明的另一方面，覆蓋結(jié)構(gòu)具有兩層，且第二層鄰近第一層且在其外面徑 向放置。依照本發(fā)明的還另一方面，覆蓋層包括寬度范圍為5mm-30mm的條狀物。定義以下定義限制本發(fā)明?！叭悄z(apex)“指徑向位于胎圈芯以上并在簾布層與翹起層之間的彈性體填 充劑?！碍h(huán)狀〃指像環(huán)一樣形成。輪胎的"高寬比"指其斷面高度(SH)與其斷面寬度(SW)之比，為了以百分比表 達而乘以100%。本文使用的"軸向的"和"軸向"指平行于輪胎旋轉(zhuǎn)軸的線或方向。
“胎圈(bead)“指輪胎部件，該輪胎部件包含由簾布包裹并成形的環(huán)狀可拉伸元 件，有或沒有其它增強元件例如鰭狀物(flippers)、削片器、三角膠、護腳板和胎圈包布，以 適合設(shè)計的輪輞。“帶狀物結(jié)構(gòu)"指平行簾線、織造或非織造、在胎面下面、未錨定至胎圈、并具有 相對于輪胎赤道面傾斜的簾線的至少兩個環(huán)狀層或簾布層。帶狀物結(jié)構(gòu)也可包括按相對低 的角度傾斜的平行簾線的簾布層，用作限制層。“緩沖層"指平行增強簾線的至少兩個環(huán)狀層或簾布層，該增強簾線作為在胎體 簾布層中平行的增強簾線相對于輪胎赤道面具有相同的角度。緩沖層通常與斜交輪胎有關(guān)?！熬€纜"指由兩種或多種合股的紗扭在一起形成的簾線?！疤ンw"指除帶狀物結(jié)構(gòu)、胎面之外，胎面下面和在簾布層以上側(cè)壁橡膠，但包括 胎圈的輪胎結(jié)構(gòu)。“胎圈包布"指窄的材料條狀物，該材料條狀物圍繞胎圈外面放置以保護簾布層 免受輪輞的損害，在輪輞上撓曲分布，并密封輪胎?！跋髌?指位于輪胎胎圈部分的增強結(jié)構(gòu)。"環(huán)向"指平行于赤道面(EP)并垂直于軸向，沿環(huán)狀輪胎表面周邊延伸的線或 方向。“簾線〃指組成輪胎簾布層的增強線之一。“簾線角"指在輪胎平面圖中左邊或右邊的銳角，由簾線相對于赤道面形成?！?簾線角"在已固化但還未充氣的輪胎中測定。“旦尼爾"指每9000米的克重量(用于表示線性密度的單位)。分特指每10，000
米的克重量。“彈性體"指在變形之后能恢復尺寸和形狀的彈性材料。“赤道面(EP)“指垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸并穿過其胎面中心的平面。“織物"指基本上單向延伸簾線的網(wǎng)絡(luò)，該簾線可被扭曲，且其又由許多各種高 模量材料的長絲(其也可被扭曲)組成?！袄w維"是形成長絲基本單元的天然或人造的物質(zhì)單位。特征在于長度為其直徑 或?qū)挾鹊闹辽?00倍。‘‘長絲計數(shù)〃指組成紗的長絲數(shù)目。實例1000旦尼爾聚酯具有大約190根長絲?！蚌挔钗?指圍繞胎圈芯包裹的增強織物?！熬I坯(greige)“指未完成的簾線或織物?！皟?nèi)部"表示朝向輪胎的內(nèi)部，而"外部"表示朝向其外部?！皟?nèi)襯"指彈性體或其它材料的一個或多個層，該彈性體或其它材料形成無內(nèi)胎 輪胎內(nèi)表面并在輪胎內(nèi)包含吹脹性流體?！?LASE〃是在規(guī)定伸長率的負荷。“側(cè)面〃指軸向方向?！叭诤系暮熅€"指由許多單一紗螺旋扭曲構(gòu)成的簾線，至少一種單一紗是不同于 至少一種其它單一紗的材料的材料?！昂煵紝?在輪胎的上下文中指橡膠涂覆的平行簾線的連續(xù)層，且在紗或簾線的上下文中也指扭曲的紗，當用于本文時，含義取決于上下文。“聚酯"指由二元醇與二羧酸的縮聚合成的任何聚合物。“徑向的"和"徑向"用于表示放射狀地朝向或離開輪胎旋轉(zhuǎn)軸的方向。“子午線輪胎"指有帶的或環(huán)向限制的充氣輪胎，其中從胎圈延伸至胎圈的簾布 按相對于輪胎赤道面成65度-90度之間的簾線角鋪設(shè)?！皵嗝娓叨?SH)“指在其赤道面，從輪胎的標稱輪輞直徑開始的徑向距離?！皞?cè)壁"指胎面與胎圈之間的輪胎部分?！绊g度"是以力/每單位未緊張樣品的線性密度表示的應(yīng)力(gm/特或gm/旦尼 爾)。用于織物。“拉伸"是以力/橫截面積表示的應(yīng)力。以psi表示的強度=12，800乘以比重 乘以每旦尼爾克數(shù)表示的韌度?！疤ッ?指模塑的橡膠組件，當粘合至輪胎外胎時，該組件包括當輪胎正常膨脹 和在正常負荷下時與道路接觸的輪胎部分?！芭で?Twisted)“指每單位長度的紗圍繞其軸的匝數(shù)(turns)，每英寸匝數(shù)即 TPI?！凹?按以下形式存在1)扭曲在一起的許多纖維；2)鋪設(shè)在一起沒有扭曲的許 多長絲；3)鋪設(shè)在一起有一定程度扭曲的許多長絲；4)有或沒有扭曲的單一長絲(單絲)； 5)有或沒有扭曲的窄的材料條狀物。附圖簡述為了使與本發(fā)明最密切相關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，現(xiàn)在參考附圖描述其某些實 施例實施方案。這些實施例實施方案為例示性的，且可以在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)以許多 方式改進，本發(fā)明的精神和范圍如在權(quán)利要求中限定。

圖1是本發(fā)明使用的充氣輪胎的橫斷面視圖。本發(fā)明實施例的詳述參考圖1，其表示實施例徑向胎體充氣輪胎10，該輪胎具有一對基本上不可延伸 的胎圈芯11、13，它們被在胎圈芯之間延伸的徑向胎體層12軸向間隔開。胎體層12圍繞胎 圈芯11、13中的每一個軸向并向外徑向折疊，由基本上彼此平行并與實施例輪胎10的赤道 面(EP)成一定角度的簾線增強。當用于本文時，實施例輪胎10的"赤道面"為垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸并穿過輪胎 面19的中心的平面。術(shù)語"軸向的"和"軸向"是指平行于實施例輪胎10的旋轉(zhuǎn)軸的方 向，術(shù)語"徑向的"和"徑向"是指放射狀地朝向或離開輪胎的旋轉(zhuǎn)軸的方向。胎體層12的簾線可以用任何合適的材料例如人造纖維、聚酯、聚酰胺或芳族聚酰 胺制備。輪胎10的胎冠區(qū)域14由向內(nèi)徑向位于輪胎面19的帶狀物組件15增強。帶狀物 組件15可包含兩個同心的帶束層16、17，它們各自由鋼簾線或其它合適的材料例如芳族聚 酰胺、玻璃纖維、PVA、碳纖維或人造纖維簾線增強的彈性體層組成。在各帶束層16、17內(nèi)， 簾線可基本上互相平行。徑向最里面的帶束層16的簾線與輪胎10的赤道面(EP)形成15 度-30度之間的角度。然而，徑向最外面的帶束層17的簾線沿與徑向最里面帶束層16的 簾線對角反方向延伸，并與輪胎10的赤道面(EP)形成-15度一30度之間的角度。在簾線內(nèi)，各紗使其組分長絲扭曲在一起成給定數(shù)目的每單位長度紗的匝數(shù)(通常表示為TPI)，另外，紗被扭曲在一起成給定數(shù)目的每單位長度簾線的匝數(shù)。扭曲的方向是 指當其保持垂直時紗或簾線的螺旋的傾斜方向。如果螺旋的傾斜一致沿字母"S"的傾斜 方向，那么扭曲稱為"S"或"左旋"。如果螺旋的傾斜一致沿字母"Z"的傾斜方向，那 么扭曲稱為〃 Z"或〃右旋〃。“S"或〃左旋〃扭曲方向應(yīng)理解為與〃 Z"或〃右旋〃扭 曲相反的方向?！凹喤で?可理解為是指在紗摻入簾線之前賦予紗的扭曲，“簾線扭曲" 可理解為是指當它們互相扭曲在一起形成簾線時賦予兩根或多根紗的扭曲?！胺痔?可理 解為是指在紗具有被賦予其中的扭曲之前10，000米紗的克重量。形成覆蓋層18的螺旋狀纏繞條狀物，可徑向在外部重疊至最外面的帶束層17，并 可在帶束層16、17的軸向最寬部分上橫向延伸。螺旋狀纏繞的條狀物可由彈性體材料增強 的混合有機簾線例如尼龍制備。尼龍可理解為是脂族聚酰胺6、4. 6或6. 6。用于覆蓋的常規(guī)增強結(jié)構(gòu)利用“成單一(by one)“尼龍構(gòu)造例如940/1分特 4.6S TPI (“每英寸扭曲”)或1400/1分特4. 6S TPI作為成本有效的選擇。的確，低扭曲 和相應(yīng)高模量的"成單一"構(gòu)造可控制輪胎生長，限制駐波，并獲得良好的高速性能。然而，此類“成單一”構(gòu)造沒有達到高性能輪胎的某些高速要求。因此，為了達到此 類高速要求，已經(jīng)執(zhí)行常規(guī)的"成兩種"構(gòu)造例如1400/2分特6/6TPI、1400/2分特8/8TPI 或 1400/210/10TPI。期望將"成單一"構(gòu)造用于覆蓋，可以有效地代替常規(guī)的"成兩種(by two)“構(gòu) 造，該"成兩種"構(gòu)造更昂貴，產(chǎn)生和顯示通常更低的模量。依照本發(fā)明，高性能輪胎的覆 蓋層可具有尼龍增強簾線，該增強簾線具有2000-2200/1分特和1-10TPI扭曲(S或Z)的獨 特構(gòu)造。此外，依照本發(fā)明，高性能輪胎的另一覆蓋層可具有2400-2600/1分特和1-10TPI 扭曲(S或Z)獨特構(gòu)造的尼龍增強簾線。此外，依照本發(fā)明，高性能輪胎的還另一覆蓋層可 具有2700-2900/1分特和1-10TPI扭曲(S或Z)獨特構(gòu)造的尼龍增強簾線。覆蓋層還可顯 示此類簾線的10-35EPI( “每英寸經(jīng)紗數(shù)”)。該覆蓋層可提供成本有效的織物構(gòu)造，同時 與常規(guī)1400/2分特構(gòu)造相比，還達到等于更佳的高速性能。此外，由于較高分特紗比較低分特紗便宜，所以本發(fā)明覆蓋層的更簡單結(jié)構(gòu)可允 許織物生產(chǎn)時間和成本的減少。依照本發(fā)明，更高模量的2000-2200/1分特覆蓋層構(gòu)造也 可提供比常規(guī)的1400/2分特構(gòu)造更佳的高速性能和更少的“平點”。下表表示本發(fā)明2100/1分特4. 6S TPI覆蓋簾線構(gòu)造和其它三種構(gòu)造的拉伸特性 比較。如表所示，與常規(guī)的1400/2分特6/6TPI簾線構(gòu)造相比，本發(fā)明的2100/1分特4. 6S TPI構(gòu)造提供可接受的拉伸特性，而生產(chǎn)成本便宜很多。此外，雖然2800/1分特4. 6S TPI 構(gòu)造(依照本發(fā)明的另一構(gòu)造)具有更理想的拉伸特性，但它比2100/1分特4. 6S TPI構(gòu) 造顯著更貴。此外，依照本發(fā)明的2500/1分特1-10 (S或Z)TPI構(gòu)造期望產(chǎn)生優(yōu)于2100/1 分特4. 6S TPI構(gòu)造的拉伸特性，而比2800/1分特4. 6S TPI構(gòu)造便宜的多。扭曲1400/21400/12800/12100/16/64.64.64.6斷裂強度(N)231.9124.2243.4176.2斷裂伸長率(％)1716.218.118.2Lase @ 1% (N)14.68.516.913.6Lase @ 2% (N)25.213.927.522.6Lase @ 3% (N)32.518.635.229.3Lase @ 4% (N)40.924.344.837.6Lase @ 5% (N)5231.657.348.5Lase @ 6% (N)65.840.672.961.7Lase @ 7% (N)82.251.491.176.8Lase @ 8% (N)101.163.7111.893Lase @ 9% (N)121.877134.1109Lase @ 10% (N)143.490.2156.7123.5在輪胎例如實施例輪胎10內(nèi)，依照本發(fā)明的尼龍增強的螺旋狀纏繞的覆蓋結(jié)構(gòu) 18可外部重疊在最外面的帶束層17上。螺旋狀纏繞的覆蓋結(jié)構(gòu)18可覆蓋徑向最外面的帶 束層17的側(cè)面末端幾毫米，并可沿環(huán)向方向提供剛性，以及在胎面表面上提供均勻的壓力 分布。雖然所述覆蓋結(jié)構(gòu)18在一層上面，但是它可同樣包含第二層，該第二層臨近第一層 并在其外面徑向放置。第二層可具有用與第一層相反的手纏繞的其螺旋面，以便各層的尼 龍簾線以非常小的角度交叉。由于該構(gòu)造，所述兩層在條狀物中可連續(xù)而不中斷的連續(xù)纏 繞。代替與任何鄰近的螺旋面(convolution)鄰接，螺旋狀纏繞的條狀物的螺旋面也可與 先前螺旋面具有重疊關(guān)系，該重疊可恒定地或可變地跨越帶狀物增強結(jié)構(gòu)15的寬度，而不 背離本發(fā)明的精神。此外，熟知因為輪胎的膨脹在帶狀物增強結(jié)構(gòu)的中心部分比其肩部大，所以在扁 平的圓筒形滾筒上建立的輪胎螺旋面在輪胎制備方法的成形和硫化步驟期間經(jīng)過不同的 伸長。為了使得到的條狀物應(yīng)力差異最小化，與制備條狀物的輪胎肩部分時使用的纏繞張 力相比，在帶狀物中心的條狀物可用非常小的纏繞張力纏繞?；蛘撸跅l狀物螺旋狀纏繞在其上的圓筒形滾筒的表面可給定為輕微的凸形。該 凸形可以盡可能接近地與覆蓋層18可在成品輪胎中采用的斷面輻射狀形狀相符合，以便 在成形和固化期間獲得在覆蓋條狀物中心與肩部之間的最小拉伸差異。未固化的子午線輪胎在輪胎模具中成形期間經(jīng)過約3%的膨脹。該成形實現(xiàn)帶束 層簾線的伸縮(pantographing)和簾線的預(yù)拉伸，這些簾線增強一個或多個胎體簾布層， 只要這些簾線不能圍繞胎圈芯滑動。也可在成形操作期間并通過充分選擇未固化的輪胎尺 寸和模具形狀，將實施例輪胎的增強螺旋狀纏繞的覆蓋結(jié)構(gòu)的尼龍簾線預(yù)拉伸。應(yīng)理解，除 成形之外，160°C -200°C的固化溫度還可實現(xiàn)僅尼龍簾線輕度收縮的效果。以上結(jié)果清楚地證明了依照本發(fā)明的教導制備的輪胎的優(yōu)良高速性能。雖然已經(jīng) 舉例說明和描述了本發(fā)明的特定形式，但是可以進行各種修改而不背離本發(fā)明的精神和范 圍，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講也將是顯而易見的。因此，除權(quán)利要求以外，本發(fā)明將不以任 何方式限定。
權(quán)利要求
一種充氣輪胎，其特征在于子午線胎體、徑向置于所述胎體外面的胎面和以與所述胎體成環(huán)向關(guān)系插入所述胎面部分與所述胎體之間的胎冠增強結(jié)構(gòu)，所述胎冠增強結(jié)構(gòu)包括帶狀物組件和覆蓋結(jié)構(gòu)，所述帶狀物組件具有至少一個帶束層，該帶束層具有互相平行延伸的增強簾線，所述覆蓋結(jié)構(gòu)包括尼龍增強層，所述尼龍增強層橫跨所述帶狀物組件延伸，并與所述輪胎赤道面成 5度至+5度之間的角度，所述尼龍增強層包括具有2000 2200/1分特，1 10TPI構(gòu)造，和10 35EPI末端密度的尼龍簾線。
2.權(quán)利要求1的充氣輪胎，其特征在于所述覆蓋結(jié)構(gòu)具有兩層，且第二層鄰近第一層 并在第一層的外面徑向放置。
3.權(quán)利要求1的充氣輪胎，其特征在于所述覆蓋層包括寬度范圍為5mm-30mm的條狀物。
4 .一種充氣輪胎，其特征在于子午線胎體、徑向置于所述胎體外面的胎面和以與所 述胎體成環(huán)向關(guān)系插入所述胎面部分與所述胎體之間的胎冠增強結(jié)構(gòu)，所述胎冠增強結(jié) 構(gòu)包括帶狀物組件和覆蓋結(jié)構(gòu)，所述帶狀物組件具有至少一個帶束層，該帶束層具有互 相平行延伸的增強簾線，所述覆蓋結(jié)構(gòu)包括尼龍增強層，所述尼龍增強層橫跨所述帶狀 物組件延伸，且與所述輪胎赤道面成_5度至+5度之間的角度，所述尼龍增強層包括具有 2400-2600/1分特，1-10TPI構(gòu)造，和10-35EPI末端密度的尼龍簾線。
5.一種充氣輪胎，其特征在于子午線胎體、徑向置于所述胎體外面的胎面和以與所 述胎體成環(huán)向關(guān)系插入所述胎面部分與所述胎體之間的胎冠增強結(jié)構(gòu)，所述胎冠增強結(jié) 構(gòu)包括帶狀物組件和覆蓋結(jié)構(gòu)，所述帶狀物組件具有至少一個帶束層，該帶束層具有互 相平行延伸的增強簾線，所述覆蓋結(jié)構(gòu)包括尼龍增強層，所述尼龍增強層橫跨所述帶狀 物組件延伸，并與所述輪胎赤道面成_5度至+5度之間的角度，所述尼龍增強層包括具有 2700-2900/1分特，1-10TPI構(gòu)造，和10-35EPI末端密度的尼龍簾線。
全文摘要
充氣輪胎包括子午線胎體、徑向置于胎體外面的胎面部分和相對于胎體環(huán)向插入胎面部分與胎體之間的胎冠增強結(jié)構(gòu)。胎冠增強結(jié)構(gòu)包括帶狀物組件和覆蓋結(jié)構(gòu)，該帶狀物組件具有至少一個帶束層，該帶束層具有互相平行延伸的增強簾線，該覆蓋結(jié)構(gòu)包括尼龍增強層，該尼龍增強層橫跨帶狀物組件延伸，且與輪胎赤道面成-5度至+5度的角度。尼龍增強層包括具有2000-2200/1分特，1-10TPI構(gòu)造，10-35EPI末端密度的尼龍簾線。
文檔編號B60C9/18GK101898488SQ20101020032
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者S·J·A·因霍夫, Y·東克爾斯 申請人:固特異輪胎和橡膠公司