輪胎簾線以及包括該輪胎簾線的充氣輪胎的製作方法

2023-05-21 02:03:31

專利名稱：輪胎簾線以及包括該輪胎簾線的充氣輪胎的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種輪胎簾線以及包括該輪胎簾線的充氣輪胎，更具體地，涉及一種 能夠增加輪胎簾線的初始延伸率的芳族聚醯胺纖維簾線的結構。
背景技術：
通常，充氣輪胎提供有設置在胎體的徑向外側的胎面補強層。在現有技術中已知，術語「胎面補強層」包括所謂「冠帶層」的層，其由以相對於 輪胎周向方向成小角度(例如小於10度)布置的補強簾線構成；以及所謂「帶束層」或「緩 衝層」的層，其由以相對於輪胎周向方向成相對較大角度布置的補強簾線構成。例如，在日 本專利申請公開No. JP-2007-308101A中，公開了由鋼絲簾線或芳族聚醯胺簾線構成的冠 帶層。另一方面，充氣輪胎通常是通過在模具中硫化胎坯而形成。在胎坯硫化期間，對胎 坯的內側加壓以便將胎坯的外表面壓到模具的內表面上。因此，在胎坯硫化期間，如果胎面補強層的伸展較小，則因為胎面補強層、特別是 冠帶層阻礙了胎面部分的擴展，所以存在胎坯的胎面部分在模具中無法充分擴展的可能 性。因此難以將生胎面橡膠完全壓到模具的內表面上。換句話說，難以提供用於充氣輪胎 的期望的胎面輪廓。如果在胎面補強層中採用低模量簾線，則可以改善輪胎成型精度。但是，在硫化輪 胎中，胎面補強層難以在胎面部分上提供充分的補強效果以及緊箍效果。因此，存在行駛期 間胎面部分的變形量增大以及操縱穩定性劣化的可能性。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種輪胎簾線，其拉伸模量在一定伸長率處較大改變， 使得在低於上述一定伸長率時該簾線顯示相對較低的拉伸模量，而在高於所述一定伸長率 時該簾線顯示相對較高的拉伸模量。因此，當在諸如冠帶層的胎面補強層中採用該輪胎簾 線時，在硫化期間胎面補強層能夠適當伸展，但是在硫化之後，硫化輪胎中的胎面補強層不 能容易地伸展，因此可以改善輪胎成型精度並在胎面部分上提供充分的補強效果和緊箍效^ ο本發明的另一目的是提供一種充氣輪胎，其具有由上述輪胎簾線製成的補強簾線 層(例如，胎面冠帶層)，並且輪胎性能得以改善。根據本發明，輪胎簾線包括芯部，其由以扭絞節距(或布置長度)捻在一起的芳 族聚醯胺纖維製成；以及包覆層，其包括由芳族聚醯胺纖維製成的至少一個股線並以纏繞 節距(或布置長度)繞芯部纏繞，其中，纏繞節距小於扭絞節距，並且構成芯部的芳族聚醯胺纖維的總纖度(A)小於構成包覆層的每個股線的芳族聚 醯胺纖維的纖度(B)。
根據本發明的一個方面，充氣輪胎包括作為胎面補強層的冠帶層簾線的輪胎簾 線。優選地，總纖度(A)與纖度⑶的比率(A/B)設定在從0. 2至0. 6的範圍中。所 述扭絞節距Pl與纏繞節距P2的比率(P1/P2)設定在從1. 1至5. 0的範圍中。總纖度(A) 設定在從400至900dteX的範圍中，以及纖度(B)設定在從1500至1900dtex的範圍中。在該申請中，「纖度」意指根據日本工業標準JIS_L1017(用於化學纖維輪胎簾線的 試驗方法)測量的「基於修正質量的纖度」。


圖1是根據本發明的充氣輪胎的橫截面圖。圖2是橡膠條料的示意性立體圖，其中嵌有根據本發明的輪胎簾線。圖3(a)是根據本發明的輪胎簾線的示意性橫截面圖。圖3(b)是輪胎簾線的示意性側視圖。圖4是示出根據本發明的輪胎簾線的載荷-延伸率曲線連同傳統鋼絲簾線和芳族 聚醯胺簾線的載荷-延伸率曲線的曲線圖。圖5是示出嵌在充氣輪胎中的根據本發明的相同輪胎簾線的載荷_延伸率曲線的 曲線圖。圖6是示出作為外傾角的函數的在摩託車的前輪和後輪之間的外傾推力差值 (CTf-CTr)的曲線圖。圖7(a)、7(b)、7(c)、7(d)和7 (e)是在下述比較試驗中採用的根據本發明的輪胎 簾線的示意性橫截面圖。圖8(a)和8(b)是在下述比較試驗中採用的傳統芳族聚醯胺簾線和傳統鋼絲簾線 的示意性橫截面圖。
具體實施例方式現將結合附圖來說明本發明的實施方式。在圖中，根據本發明的充氣輪胎1包括胎面部分2 ；—對胎側部分3，一對其中具 有胎圈芯5的胎圈部分4 ；胎體6，其經過胎面部分2和胎側部分3在胎圈部分4之間延伸； 以及胎面補強層7，其在胎面部分2中設置在胎體6的徑向外側。在胎面補強層7中使用根據本發明的輪胎簾線10。在該實施方式中，充氣輪胎1是摩託車輪胎，其中在包括輪胎旋轉軸線的輪胎橫 截面中，當與轎車輪胎、卡車/客車輪胎等相比較時，胎面部分2 (包括胎體6、胎面補強層7 和其上的胎面膠)以相對較小的曲率半徑彎曲，並且因此輪胎的最大橫截面寬度位於胎面 邊緣Te之間。胎體6由單個帘布層6A構成，其經過胎面部分2和胎側部分3在胎圈部分4之間 延伸並且在每個胎圈部分4中從輪胎的內側向外側繞胎圈芯5反包從而形成一對反包部分 6b和其間的主體部分6a。胎體帘布層6A由胎體簾線製成，該胎體簾線以相對於輪胎赤道 線C成75至90度、優選地80至90度的範圍中的角度以子午線方式設置。對於胎體簾線， 可採用諸如聚酯、尼龍、人造纖維等有機纖維簾線。在每個胎圈部分4中的位於胎體帘布層主體部分6a與反包部分6b之間形成的空間中填充由硬質橡膠製成的胎圈三角膠8。胎面補強層7包括至少一個(在該實施例中僅為一個)具有無接頭結構的冠帶簾 布層7A，其是通過繞胎體的徑向外側螺旋纏繞至少一個冠帶層簾線10而形成。S卩，冠帶簾 布層7A是由至少一個冠帶層簾線10的多個繞圈構成。冠帶帘布層7A沿著彎曲的胎面表 面在胎面邊緣Te之間延伸越過胎面部分的寬度的80%至95%。在轎車輪胎的情況下，胎 面補強層7還包括緩衝層，該緩衝層由緩衝層簾線的至少兩個交叉帘布層構成。在該實施方式中，如圖2所示，以窄而長的生橡膠條料9的形式將一個或多個冠帶 層簾線10嵌在生頂覆橡膠G中。在構建胎坯的過程中，將生條料9螺旋纏繞在生胎體的徑 向外側以便形成冠帶帘布層7A。包括生冠帶帘布層7A的胎坯(未示出)在模具中硫化。根據本發明的輪胎簾線被作為冠帶層簾線10採用。為簡單起見，在根據本發明的 輪胎簾線的下面描述中使用相同的附圖標記「10」。如圖3(a)和3(b)所示，輪胎簾線10是由捻在一起的多個芳族聚醯胺纖維製成並 且具有芯部-包覆層結構，該芯部-包覆層結構包括芯部11以及圍繞芯部的包覆層12。芯部11由通過以扭絞節距(或布置長度)Pl (mm)捻在一起的芳族聚醯胺纖維制 成的單個股線13製成，或者由以扭絞節距(或布置長度)P1 (mm)捻在一起並由芳族聚醯胺 纖維製成的多個股線13製成。在該實施例中，股線13的數量為兩個。包覆層12由通過芳族聚醯胺纖維製成的單個股線14製成或者分別由芳族聚醯胺 纖維製成的多個股線14製成，並且股線14以小於芯部11的扭絞節距Pl (mm)的纏繞節距 (或布置長度)P2 (mm)繞上述芯部11螺旋纏繞。在該實施例中，股線14的數量為兩個。芯部11的扭絞節距Pl與包覆層12的纏繞節距P2的比率(P1/P2)設定在不小於 1. 1、優選地不小於1. 2、更優選地不小於1. 5，但是不大於5. 0、優選地不大於4. 5、更優選地 不大於4.0的範圍中。構成芯部11的所有芳族聚醯胺纖維的總纖度(A)設定成小於構成包覆層14的每 個股線14的芳族聚醯胺纖維的纖度(B)。更具體地，在芯部11僅由一個股線13製成的情 況下，總纖度(A)等於股線13的纖度。在芯部11由多個股線13製成的情況下，總纖度(A) 是所有股線13的總纖度。優選地，總纖度(A)與纖度⑶的比率(A/B)設定在不小於0. 2、更優選地不小於 0. 3，但是不大於0. 6、更優選地不大於0. 5的範圍中。優選地，芯部11的總纖度(A)設定在不小於400dtex、更優選地不小於500dtex、 更加優選地不小於600dtex，但是不大於900dtex、更優選地不大於850dtex、更加優選地不 大於800dtex的範圍中。優選地，每個包覆層股線14的纖度(B)設定在不小於1500dtex、更優選地不小於 1500dtex、更加優選地不小於1600dtex，但是不大於1900dtex、更優選地不大於1800dtex、 更加優選地不大於1700dtex的範圍中。考慮到輪胎簾線10的耐久性以及用以防止纖維鬆散的結構穩定性，期望構成芯 部11的股線13的數量與構成包覆層12的股線14的數量相同。因此，當對輪胎簾線加載時，因為芯部11的扭絞節距Pl大於包覆層股線14的纏 繞節距P2，所以大部分簾線載荷施加到芯部11。同時，因為芯部的總纖度相對較小，所以芯 部與包覆層相比更易於延伸。因此，在輪胎簾線10的延伸的初始階段中，輪胎簾線的拉伸模量變得相對較低，並且簾線更易於延伸。另一方面，當輪胎簾線10通過增加的簾線載荷而延伸時，包覆層股線14的纏繞節 距P2增加，S卩，包覆層股線變得更加直線狀。因此，簾線載荷從芯部11分攤至纖度相對較 大的包覆層股線14。因此，輪胎簾線10的拉伸模量變高，並且輪胎簾線變得難以進一步延 伸。因此，根據本發明的輪胎簾線10的載荷-延伸率曲線具有低拉伸模量區域Y1， 其是從原點0到彎曲點；以及高拉伸模量區域Y2，其是從彎曲點P朝向輪胎簾線的破裂點， 如圖4所示，其示出了輪胎簾線10的示例性載荷-延伸率曲線連同結構為3X3X0. 17的傳 統鋼絲簾線的載荷-延伸率曲線以及結構為670dtex/2的傳統芳族聚醯胺簾線的載荷-延 伸率曲線。當在軸線為比例尺的直角坐標中繪製載荷-延伸率曲線時，輪胎簾線10的載 荷-延伸率曲線分別具有在低拉伸模量區域Yl和高拉伸模量區域Y2中的基本上成直線的 部分Yla和Y2a。上述彎曲點P是通過載荷_延伸率曲線與經過交點Pp並平行於「載荷」的軸線畫 出的直線的相交點來限定，交點Pp是直線部分Yla的延長線與直線部分Y2a的延長線的交
點ο在該實施方式中的摩託車輪胎的情況下，為了滿足作為冠帶層簾線的輪胎簾線的 要求，期望彎曲點P出現在輪胎簾線的如下延伸率(％ )處，即，在從1. 0%至2. 0%、更優選 地1.0%至1.5%的範圍中。如上所述，在本發明的輪胎簾線10中，與傳統的鋼絲簾線和芳族聚醯胺簾線相 比，由於低拉伸模量區域Y1，使得輪胎簾線10在初始階段的延伸率增加。但是，在輪胎簾 線10的延伸率接近或達到高拉伸模量區域Y2之後，輪胎簾線的拉伸模量變得與傳統的鋼 絲簾線一樣高，因此，輪胎簾線的進一步延伸得到有效控制。因此，在該實施方式的輪胎簾 線10中，即，冠帶層簾線允許胎面補強層7在硫化輪胎期間適當伸展，並且胎面部分2(或 胎面橡膠)被完全壓到硫化模具(未示出)的內表面上。因此，能夠獲得期望的胎面輪廓， 並且能夠增加成型精度和輪胎均勻性。在硫化輪胎期間，輪胎簾線10通過施加到胎坯內側的壓力而延伸。當橡膠變硬時 使得輪胎簾線10的這種延伸狀態被固定。因此，在輪胎硫化之後，嵌在輪胎1中的輪胎簾 線10顯示出與單獨簾線的上述載荷-延伸率曲線不同的載荷-延伸率曲線。更具體地，如 圖5所示，在彎曲點Pv朝向原點0移位的情況下，低拉伸模量區域Ylv消失或變得非常小。 換句話說，載荷-延伸率曲線變得幾乎僅具有高拉伸模量區域Y2v。因此，胎面補強層能夠 在充氣輪胎1的胎面部分2上提供緊箍效果，並且可改善操縱穩定性。然而，如果胎面部分2的剛性過高，則輪胎的包絡性或接地性、抓地感等劣化。因 此，為了對胎面部分2提供一定程度的柔性同時保持必要的剛性，期望嵌在硫化輪胎中的 冠帶層簾線10具有小範圍的低拉伸模量區域Ylv，使得彎曲點Pv發生在如下延伸率處，即， 從0. 5%至1. 5%的範圍中。該彎曲點Pv是以與上述彎曲點P相同的方式限定。如果上述節距比率(P1/P2)小於1. 1，則在延伸的初始階段中，由包覆層股線14承 擔的簾線載荷增加，並且因此，低拉伸模量區域Yl變小並且在該區域中的拉伸模量變高， 因此，簾線的初始延伸率變得較小。如果節距比率(P1/P2)大於5.0，則存在如下可能，即，在高拉伸模量區域Y2中，芯部被過度延伸並斷裂。如果上述纖度比率(A/B)小於0.2，則與包覆層股線14相比，芯部11的強度變得 過小，並且存在當在輪胎硫化期間芯部11斷裂的可能性。如果纖度比率(A/B)大於0. 6，則 芯部11的剛性增加，並且初始延伸率減小。因此存在輪胎成型精度劣化的可能性。如果芯部11的總纖度(A)小於400dteX，則芯部11的強度減小，並且存在輪胎簾 線10在輪胎硫化期間由於延伸而斷裂的可能性。如果總纖度(A)大於900dtex，則存在低 拉伸模量區域Yl中的初始延伸率變得不足的可能性。如果包覆層股線14的纖度⑶小於1500dtex，則在行駛期間難以控制輪胎的胎 面補強層伸展，因此存在操縱穩定性劣化的可能性。如果包覆層股線14的纖度(B)大於 1900dteX，則包覆層股線14的剛性過度增加，並且存在輪胎的乘坐舒適性劣化的可能性。圖6示出了作為外傾角(度)函數的前輪外傾推力CTf與後輪外傾推力CTr之間 的差值(CTf-CTr)。通過採用胎面補強冠帶層中的輪胎簾線10，與傳統的鋼絲簾線和傳統 的芳族聚醯胺簾線相比，輪胎的包絡性得到改善，並且為了從直線行駛改為轉彎時的摩託 車傾斜能夠平穩順利地進行，並且能夠改善操縱穩定性。另外，與鋼絲簾線相比，存在輪胎 重量和燃料消耗降低的可能性。比較試驗利用具有表1中所示的技術規格的冠帶層簾線製造摩託車輪胎。除了冠帶層簾線 之外，所有輪胎具有相同技術規格以及圖1中所示的相同結構。順便提及，表1中所示的冠 帶層簾線的技術規格是單獨簾線在嵌入輪胎中之前的技術規格，即，不是從硫化輪胎取得 的簾線的技術規格。行駛性能試驗將各輪胎安裝在lOOOcc排量的大型摩託車的後輪上。摩託車在試驗環形跑道上 行駛，並且由試驗駕駛員將操縱穩定性、接地感、抓地感、剛性感、傾斜以及乘坐舒適性評估 為五個評定數，其中，評定數越高越好。結果在表1中指出。後輪
輪胎尺寸:190/55ZR17
輪輞尺寸:MT6. 00X17
輪胎壓力:290kPa
前輪
輪胎尺寸:120/70ZR17
輪輞尺寸:MT3. 50X17
輪胎壓力:250kPa
均勻性試;測試每個輪胎的徑向尺寸偏差。結果(20個例子的平均值)以基於比較例1的結 果為100的指數在表1中指出，其中該值越小越好。輪胎重量每個輪胎的重量以基於比較例1的結果為100的指數在表1中指出，其中該值越
小越好。
從試驗結果來看，在根據本發明的輪胎的實施方式中，能夠確定由於改善了成型 精度而因此改善了操縱穩定性和輪胎均勻性。
如上所述，本發明適於應用於冠帶層簾線，但是還可以應用於諸如胎體簾線和緩 衝層簾線的各種補強層的補強簾線。另外，除了摩託車輪胎以外，本發明能夠應用於諸如轎 車輪胎的各種輪胎。
權利要求
一種輪胎簾線，包括芯部，所述芯部由以扭絞節距捻在一起的芳族聚醯胺纖維製成，以及包覆層，所述包覆層包括由芳族聚醯胺纖維製成的至少一個股線並以纏繞節距繞所述芯部纏繞，其中，所述纏繞節距小於所述扭絞節距，並且構成所述芯部的芳族聚醯胺纖維的總纖度(A)小於構成所述包覆層的所述至少一個股線中的每個股線的芳族聚醯胺纖維的纖度(B)。
2.根據權利要求1所述的輪胎簾線，其中所述芯部是由單個股線製成，所述單個股線 是由以所述扭絞節距捻在一起的所述芳族聚醯胺纖維製成。
3.根據權利要求1所述的輪胎簾線，其中所述芯部是由多個股線製成，所述多個股線 由所述芳族聚醯胺纖維製成並以所述扭絞節距捻在一起。
4.根據權利要求3所述的輪胎簾線，其中所述芯部的股線的數量等於所述包覆層的股 線的數量。
5.根據權利要求3或4所述的輪胎簾線，其中所述芯部的股線的數量是兩個。
6.根據權利要求1至3中任意一項所述的輪胎簾線，其中所述包覆層的股線的數量是 兩個。
7.根據權利要求1至6中任意一項所述的輪胎簾線，其中所述芯部的總纖度(A)與所述包覆層的所述至少一個股線中的每個股線的纖度(B)的 比率(A/B)是在從0. 2至0. 6的範圍中。
8.根據權利要求1至7中任意一項所述的輪胎簾線，其中所述芯部的總纖度(A)是在從400dtex至900dteX的範圍中，並且所述包覆層的所述 至少一個股線中的每個股線的纖度(B)是在從1500dtex至1900dtex的範圍中。
9.根據權利要求1至8中任意一項所述的輪胎簾線，其中所述扭絞節距Pl (mm)與所述纏繞節距P2 (mm)的比率(P1/P2)是在從1. 1至5. 0的範圍中。
10.一種充氣輪胎，其特徵在於，其包括由根據權利要求1至9中任意一項所述的輪胎 簾線製成的補強層。
11.根據權利要求10所述的充氣輪胎，其中所述補強層是設置在胎面部分中的胎面補強層。
12.根據權利要求11所述的充氣輪胎，其中在包括輪胎旋轉軸線的輪胎橫截面中，所述胎面部分以相對較小的曲率半徑彎曲，以 使得輪胎的最大橫截面寬度位於所述胎面部分的邊緣之間，並且所述胎面補強層是通過繞胎體螺旋纏繞所述輪胎簾線而形成的冠帶層。
全文摘要
本發明提供一種輪胎簾線(10)，其包括芯部(11)和包覆層(12)，該芯部由以扭絞節距(P1)捻在一起的芳族聚醯胺纖維製成，該包覆層(12)包括由芳族聚醯胺纖維製成的至少一個股線(14)並以纏繞節距(P2)繞芯部纏繞，其中，纏繞節距(P2)小於扭絞節距(P1)，並且構成芯部(11)的芳族聚醯胺纖維的總纖度(A)小於構成包覆層(12)的每個股線(14)的芳族聚醯胺纖維的纖度(B)。一種充氣輪胎(1)，其包括例如由輪胎簾線(10)製成的胎面補強層的補強層。
文檔編號D02G3/48GK101922071SQ201010202960
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月10日 優先權日2009年6月12日
發明者松永聰志 申請人:住友橡膠工業株式會社