充气轮胎及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种充气轮胎，其中设置在胎体及内衬层之间的隔离橡胶层由条带缠绕体形成，该条带缠绕体通过沿周向成螺旋状缠绕并重叠橡胶条带而获得，本发明还涉及其制造方法。
背景技术
在无内胎充气轮胎中，为了密封地保持内压空气，由丁基气密橡胶制成的内衬层形成在胎体的内侧。但是，因为丁基气密橡胶具有粘附性劣于通用橡胶(NR、SBR、BR等)的特性，存在相对于胎体分离的趋势。因此，如在日本公开的专利申请07-186608及日本公开的专利申请2002-178714等所描述的，通常采用这样一种结构，即其中在胎体及内衬层之间设置改善胎体及内衬层之间粘附性的隔离橡胶层。
基于在硫化时的橡胶流，内衬层很容易与胎体帘线相接触，并使得胎体帘线发生松弛。此外，基于前述橡胶流，内衬层将进入胎体帘线之间的部分，从而产生波状变形并导致裂纹等产生。但是，隔离橡胶层对防止此类事件发生的效果很好，并可以确保轮胎的高耐用性。
另一方面，隔离橡胶层通常由通过压延辊等轧制的长宽橡胶片材形成。详细地，具有与轮胎种类、轮胎尺寸等相对应的宽度及厚度的橡胶片材通过由压延辊等轧制而预先形成。此外，长橡胶片材临时卷起成辊状以便储存。对储存的辊型体进行生胎形成步骤。在轮胎形成步骤中，通过切割对应于轮胎周长的长度并同时在鼓上缠绕一圈而形成圆筒状隔离橡胶层。
【发明内容】
但是，在上述常规形成方法中，需要对应于轮胎种类、轮胎尺寸等准备具有不同宽度及厚度的橡胶片材。由此，导致了中间库存的增加，从而生产效率降低，并阻碍了对工场空间地有效利用。
因此，本发明是基于通过沿周向螺旋状缠绕并重叠隔离橡胶条带而获得的条带缠绕体来形成隔离橡胶层的。因此，可以形成具有不同宽度及厚度的隔离橡胶层，并可以避免产生卷起的隔离片材的中间库存。
如上所述，本发明的目的是提供一种充气轮胎，其可以提高生产效率，并有效地利用工厂空间，以及提供一种制造该充气轮胎的方法。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种充气轮胎，其包括：
胎体，其具有由胎面部分经胎侧部分到达胎圈部分的胎圈芯的胎体主体部分；
带束层，其布置在所述胎面部分的内侧及所述胎体的外侧；及
内衬层，其由气密橡胶制成并形成胎腔，
其中，在所述胎体主体部分与所述内衬层之间设置有改善所述胎体主体部分与所述内衬层之间的粘附性的隔离橡胶层，且
其中，所述隔离橡胶层通过在缠绕在鼓上的内衬层的外周表面上、沿周向成螺旋状缠绕长隔离橡胶条带并形成重叠部分而形成。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种上述充气轮胎的制造方法，包括：
在鼓上形成生内衬层的生内衬层形成步骤；
通过沿周向成螺旋状缠绕生隔离橡胶条带并形成重叠部分而在所述生内衬层的外周表面上形成生隔离橡胶层的生隔离橡胶形成步骤；以及
在所述生隔离橡胶层的外周表面上缠绕生胎体帘布层的生胎体安装步骤。
【附图说明】
图1是示出了根据本发明的充气轮胎的实施例的截面视图；
图2是示出与胎体及内衬层在一起的隔离橡胶层的截面视图；
图3是概念性示出了粘附性与扭矩的最小值ML之间的相互关系的图表；
图4是示出了隔离橡胶条带的截面视图；
图5(A)是示出了使用通常方法的生内衬层的立体图，且5(B)是示出了使用条带缠绕方法的生内衬层的立体图；
图6是示出了生隔离橡胶形成步骤的截面视图；
图7是示出了生胎体安装步骤的截面视图；及
图8(A)及8(B)是示出了生隔离橡胶形成步骤的其它实施例的截面视图。
【具体实施方式】
以下结合图示实施例对根据本发明的实施例进行描述。图1是根据本发明的充气轮胎由客车轮胎构成的截面视图。
在图1中，充气轮胎1设置有：胎体6，其由胎面部分2经胎侧部分3到达胎圈部分4的胎圈芯5；带束层7，其布置在胎面部分2的内侧、胎体6的外侧；以及内衬层8，其由气密橡胶制成并形成胎腔Ts。
胎体6至少具有一跨置于胎圈芯5与5之间的环状胎体主体部分6a。在本实施例中，例示了这样一种结构，即其中绕胎圈芯5由轮胎轴向内侧折回至外侧而进行封闭的胎体折回部分6b连续设置在胎体主体部分6a的两侧。在此情况下，由胎圈芯5向径向外侧延伸的胎圈三角胶芯9设置在胎体主体部分6a及胎体折回部分6b之间，并加强了由胎圈部分4至胎侧部分3的部分。
此外，胎体6由一个或多个胎体帘布层6A形成，在本实施例中是由一个胎体帘布层6A形成，其中例如相对于轮胎周向成75度至90度之间的角度设置胎体帘线。在本实施例中使用聚酯帘线作为胎体帘线，但是，除此之外，依据需要还可以使用诸如尼龙、人造纤维、芳香尼龙纤维等有机纤维帘线以及钢帘线。
接着，带束层7由两个或更多个带束帘布层形成，在本实施例中为两个带束帘布层7A、7B，其中例如相对于轮胎周向成10度至35度之间的角度设置带束层帘线。各个带束层帘线在帘布层制之间相交，借此改善带束层刚性并通过保持环带的作用而坚固地加强了胎面部分2的大致整个宽度。对于带束层帘线来说，在本实施例中使用了钢帘线，然而除此之外，根据需要还可以使用诸如聚邻苯二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、芳香聚酰胺等的高模量有机纤维帘线。
在带束层7的径向外侧可以设置有带层10。为了改善高速耐用性的目的，带层10构造为：以诸如尼龙等有机纤维制成的带帘线相对于周向成等于或小于5度的角度设置。对于带层10，也可以适当地使用一对右边缘带帘布层和左边缘带帘布层来仅仅覆盖在带束层7的轮胎轴向外端部分，或一个几乎覆盖带束层7整个宽度的全宽度带帘布层。也可以一起使用上述两个构件。在本实施例中，示例性结构为全宽度带帘布层构成的带层10。
接着，内衬层8由气密橡胶制成，且布置在胎体主体部分6a的内侧。在本实施例中，内衬层8连续延伸于胎圈部分4与4之间，且保持基本一致的橡胶厚度。对于气密橡胶，考虑到防止漏气性，优选地采用在橡胶材料重量中丁基橡胶(或其衍生物)占50％或以上的丁基橡胶组。丁基橡胶的衍生物例如是利用使用通过使氯、溴等与丁基橡胶反应而得到的卤化丁基橡胶。
在该丁基组橡胶中，除了丁基橡胶(或其衍生物)之外，还可将诸如天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、聚丁橡胶、丁苯橡胶等的二烯组橡胶用作内部橡胶材料的一部分，即，用于作为橡胶成份的其余部分。在丁基组橡胶中，可以采用与普通轮胎橡胶相同的方式，在橡胶成份中添加如炭黑等的增强剂、硫化剂、硫化加速剂或软化剂等填充物。此外，气密橡胶可以使用异丁烯帕拉胶甲基苯乙烯共聚物(isobutyleneparamethyl styrene copolymer)的卤化材料代替丁基橡胶(或其衍生物)。在该内衬层8中，考虑到防止漏气及轮胎重量，优选地将橡胶厚度t1(如图2所示)设置为在1.5与2.0mm之间的范围内。
然后，在内衬层8与胎体主体部分6a之间形成隔离橡胶层12。隔离橡胶层12改善了内衬层8于胎体主体6a上的粘附性，即内衬层8与胎体主体6a之间的粘附性。此外，其防止了内衬层8与胎体帘线之间的接触，以及在硫化时橡胶流所引起的内衬层8自身的皱折变形。
因此，隔离橡胶层12具有良好的粘附性是必要的，且本实施例使用仅由二烯组橡胶形成的橡胶基材，没有使用丁基橡胶(或其衍生物)。优选的是，橡胶基材仅由粘附性极佳的天然橡胶(NR)构成。然而，也可以使用天然橡胶(NR)及另一种二烯组橡胶的混合物橡胶，在此情况下，优选地，混合重量占40％或以上的天然橡胶，更优选地，混合重量占70％或以上的天然橡胶。
为了进一步改善粘附性质，优选将重量占3.0％至4.0％的增粘剂加入橡胶基材并且未使用软化剂。增粘剂例如可以优选使用苯并呋喃树脂、酚树脂、萜烯树脂、石油烃树脂、松香衍生物等。此外，在普通轮胎中，加有软化剂以改善橡胶的可加工性及柔韧性。软化剂已知有诸如矿物油、香薰精油等矿物油软化剂，蔬菜油软化剂，邻苯二甲酸盐衍生物等。但是，在本实施例中，因为软化剂会降低粘附性，故没有使用软化剂。
在此情况下，可以列出在未硫化状态下橡胶材料与橡胶材料之间的附着力作为粘附性的一个指标。本实施例采用通过使用符合JISK6300的Curelasto绘图仪测得的在未硫化状态下的橡胶的扭矩的最小值ML来作为附着力的指标。在附着力与扭矩的最小值ML之间具有如图3中概念性示出的关系。如图3中的直线所示，附着力趋向于随着扭矩的最小值ML的增加而增加。因此，为了改善粘附性，优选地将隔离橡胶层12的未硫化状态中的最小扭矩ML设置在0.25与0.4N·m之间的范围，例如，其比胎侧橡胶3G中的最小扭矩ML大。此外，可通过设置最小扭矩ML而在硫化时抑制内衬层的橡胶流。由此，可以有效地防止内衬层8与胎体帘线之间的接触，以及由橡胶流引起的内衬层8自身的皱折变形。在此情况下，如果最小扭矩ML大于0.4N·m，则降低了橡胶的流动性。因此，难以按照条条带缠绕法形成隔离橡胶层12。
此外，在隔离橡胶层12中，为了有效地防止在内衬层8中产生裂纹或分离，硫化后的100％时的模量设置在2.7与4.5Mpa之间的范围，由此设置的比内衬层8中的100％时的模量大。在此情况下，内衬层8的100％时的模量通常约在0.5与0.2Mpa之间，而胎侧橡胶的100％时的模量通常约在1.0与2.0Mpa之间。
至少需要在从带束层7的轮胎轴向外端7e的位置P1到轮胎最大宽度点M的位置P2的区域Y内形成隔离橡胶层12。这是因为在行驶时在区域Y内轮胎的变形最大，且由于内衬层8自身的皱折变形往往会产生内衬层8与胎体6之间的分离以及裂纹。
在此情况下，描述“在带束层7的轮胎轴向方向上的外端7e的位置P1”是指通过外端7e并垂直于胎体6的直线的位置。此外，描述“轮胎最大宽度点M的位置P2”是指通过轮胎最大宽度点M并垂直于胎体6的直线的位置。
在用于重载等情况的轮胎(例如用于货车或公共汽车的轮胎)的情况下，其中，胎体帘线为钢帘线，因为胎体帘线之间的间隔较宽，在硫化时容易在内衬层8中产生橡胶流。即，内衬层8易于与胎体帘线接触，并产生内衬层8自身的皱折变形。此外，在行驶时所施加的负载变大。因此，在用于重载等的轮胎中，优选在胎圈芯5的位置P4与P4之间的整个区域中设置隔离橡胶层12。胎圈芯5的位置P4是指在胎圈芯5的径向最外端。但是，在用于客车的轮胎中，其中，胎体帘线为有机纤维帘线，因为胎体帘线之间的间隔较小，在硫化时内衬层8的橡胶流较小。此外，在行驶时所施加的负载相对较小。因此，在用于普通客车的轮胎中，优选的是至少在区域Y中布置胎体帘线。因此，在隔离橡胶层12的径向外端部分可以终止在带束层7的轮胎轴向外端7e的位置P1与轮胎赤道的位置P3之间。此外，径向内端部分可以终止在轮胎最大宽度点M的位置P2与胎圈芯5的位置P4之间。可以通过设置必要的小的区域来减轻重量。
此外，隔离橡胶层12的橡胶厚度t2(图2示出)对应于轮胎种类等而设置，例如，在用于重载的轮胎中其设置得较厚(例如，约1.0至2.0mm)，在用于客车的轮胎中其设置得较薄(例如，约0.5至1.5mm)。
由此，根据本发明，如图6所示，在硫化轮胎中的隔离橡胶层12通过使用条带缠绕体13形成，所述条带缠绕体13通过沿周向成螺旋状缠绕并重叠长的生(未硫化的)隔离橡胶条带20而获得。换言之，条带缠绕体13通过在生胎中组装并经硫化而形成在硫化轮胎中的隔离橡胶层12。如图4所示，优选使用具有矩形截面形状的薄带状橡胶条带作为隔离橡胶条带20，其中所述薄带状橡胶条带的宽度Ws设定在5与50mm之间，优选地在15与30mm之间，且厚度ts设定在0.3与2.5mm之间，优选地在0.3与1.5mm之间。
此外，如图5至7所示，在充气轮胎1的制造方法中，在形成生胎时，所述方法包括：
(1)生内衬层形成步骤S1，该步骤在鼓D上形成生内衬层8N(图5A及5B)；
(2)生隔离橡胶形成步骤S2，该步骤通过沿周向成螺旋状在生内衬层8N的外周表面上缠绕生隔离橡胶条带并形成横向重叠部分而形成生隔离橡胶层12N(图6)；以及
(3)生胎体安装步骤S3，该步骤将生胎体帘布层6N缠绕在生隔离橡胶层12N的外周表面上(图7)。
按照与现有方法相同的方式，实现除S1至S3步骤外的其它步骤，例如，将胎圈芯5安装至生胎体帘布层6N上的步骤；将生胎体帘布层6N充气(变形)成位于胎圈芯5与5之间的环状形状的步骤；将形成胎面部分2的胎面环粘附至充气的生胎体帘布层6N上的步骤等。因此，仅对步骤S1至S3进行描述。
在生内衬层形成步骤S1中，生内衬层8N形成在鼓D上。此时，如图5(A)所示，可以使用通常的方法(为方便起见称作一圈式缠绕法)，即通过沿周向缠绕压延的宽生橡胶片材21一圈并在其端部21e之间重叠并接合来形成生内衬层8N。此外，如图5(B)所示，可以使用条带缠绕法，即通过沿周向成螺旋状地重叠并缠绕具有矩形截面形状的长生内衬层橡胶条带22来形成生内衬层8N。
此外，图6示出了生隔离形成步骤S2。在此步骤中，生隔离橡胶层12N通过在步骤S1中形成的生内衬层8N的外周表面上沿周向成螺旋状重叠并缠绕生隔离橡胶条带20而形成。此时，通过调整生隔离橡胶条带20的缠绕数量及相邻生隔离橡胶条带20与20之间的重叠宽度Wq，生隔离橡胶层12N可以形成为不同宽度W2及厚度t2。
在此情况下，本发明实施例以如下结构作为示例，即该结构中一个生隔离橡胶条带20连续丛生内衬层8N的一端向另一端进行缠绕。但是，如图8(A)所示，通过使用两个生隔离橡胶条带20，生隔离橡胶条带可以由两端朝向中间缠绕，也可以由中间朝向两端缠绕。此时，如图所示，生内衬层8N可以连续地设置在中间。此外，如图8(B)所示，可以在生内衬层8N的中间形成具有期望宽度W3的中间缺失部分23。在使用两个生隔离橡胶条带20的情况下，可以将缠绕时间减半且可以提高生产率。
此外，在生胎体安装步骤S3中，如图7所示，通过将宽的片状生胎体帘布层6N以与现有方法相同的方式在步骤S2中所形成的生隔离橡胶层12N的外周表面上缠绕一圈，且在周向端部间重叠并接合，从而形成圆筒状的生胎体层6N。
如上所述，可通过使用沿周向成螺旋状地重叠并缠绕生隔离橡胶条带20而获得的条带缠绕体13来形成隔离橡胶层12。由此，可根据需要形成不同宽度W2及厚度t2的隔离橡胶层12。此外，因为可以避免产生现有的中间库存，故可以提高生产效率，并可以实现工厂空间的有效利用。
以上已经对根据本发明的特定优选实施例进行了详细描述，但是，本发明可以在不同方面修改而不限于所示的实施例。