專利名稱：制造充氣輪胎的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造充氣輪胎的方法，更具體地涉及一種改善鋼輪胎簾線與橡膠之間粘附性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
通常，充氣輪胎的胎面部分上設(shè)置有胎面加強(qiáng)帶束層，并且胎面橡膠設(shè)置在該帶束層的徑向外側(cè)。胎面部分在行駛時會發(fā)生大的變形，并且在高速行駛時承受大的離心力。因此，帶束層尤其是徑向最外側(cè)帶束簾布層與其上的胎面橡膠之間需要有良好的粘附性。
在用于乘用車、輕型卡車、運動型車輛等設(shè)置有鋼帶束層(緩沖層)的充氣輪胎的情形中，帶束層由鍍黃銅鋼簾線涂以頂覆橡膠形成，其中，與設(shè)置成鄰接該鋼帶束層的橡膠輪胎部件——例如胎面橡膠相比較，在頂覆橡膠中添加有大量的硫化劑——例如將5～6phr的硫加入頂覆橡膠中，以改善鋼和橡膠之間的粘附性。這種對粘附性的改善的機(jī)理如下由于硫的增加量增加了硫化頂覆橡膠的交聯(lián)密度，其硬度變得高于相鄰的橡膠輪胎部件。從而，從鋼簾線到相鄰的橡膠輪胎部件之間的剛度變化是逐步變化的，從而可分散應(yīng)力。此外，在硫化的初始階段，鋼簾線的鍍層中的銅與硫起反應(yīng)，在鋼簾線的表面上形成堅硬的硫化物層。該金屬硫化物層改善了鋼和頂覆橡膠之間的結(jié)合強(qiáng)度。從而，粘附性得以改善。
另一方面，本發(fā)明者檢查了產(chǎn)生分離破損的輪胎，發(fā)現(xiàn)盡管輪胎是在相同條件下制成的，但是從周圍橡膠分離的鋼簾線可分成兩類。一類是表面覆蓋有薄頂覆橡膠的簾線。另一類是表面裸露的簾線。后一類是區(qū)域性的且在濕熱區(qū)域是普遍的。
從而，本發(fā)明者對鋼簾線和頂覆橡膠之間的邊界區(qū)域進(jìn)行納米分析，注意力集中于磺胺的濃度。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在前一類分離中，如圖5中由點劃線Z1示出的，硫濃度的分布在距鋼簾線表面0.3微米的位置Q附近為最小值P。在該位置Q，頂覆橡膠由于硫較少而變得不牢固。當(dāng)硫含量(濃度)降低到硫化之前初始值的45％或更少時，認(rèn)為分離破損會在該位置開始出現(xiàn)。認(rèn)為這是前一類分離的原因。
另一方面，至于后一類分離，發(fā)現(xiàn)可改善結(jié)合強(qiáng)度的硫化物層在高溫和高濕的使用條件下劣化。從而，認(rèn)為頂覆橡膠從鋼簾線層完全分離。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的主要目的是提供一種具有鋼簾線加強(qiáng)層的充氣輪胎，其中鋼簾線和頂覆橡膠之間的粘附性可得以增強(qiáng)以改善輪胎性能，例如改善簾線/橡膠抗分離性、帶束層耐久性等。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制造充氣輪胎的方法，由該方法，可防止鋼簾線附近區(qū)域的硫濃度降低到低于某一水平，以改善鋼簾線和頂覆橡膠之間的粘附性。
本發(fā)明還有一目的是提供一種制造充氣輪胎的方法，由該方法，可防止鋼簾線表面上的硫化物層在高溫和高濕條件下劣化，以進(jìn)一步改善粘附性。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于制造充氣輪胎的方法包括將生胎放置在模具中；以及通過向輪胎加熱而硫化該模具中的生胎，其中該生胎包括由鋼簾線制成的鋼簾線加強(qiáng)層，各鋼簾線具有包含銅的鍍層并涂有未硫化的頂覆橡膠，該未硫化的頂覆橡膠包含硫，其硫含量為X2，并且在硫化該生胎時，該鋼簾線附近區(qū)域的頂覆橡膠的最高溫度控制在150～165℃的范圍內(nèi)，并且該模具的溫度控制在165～190℃的范圍內(nèi)，由此鋼簾線附近區(qū)域的硫化頂覆橡膠的硫含量X1保持為硫含量X2的至少50％。
在硫化的初始階段，頂覆橡膠中的硫與鍍層中的銅起反應(yīng)，并且硫化物層形成于鋼簾線的表面上。因此，由于因之形成的濃度梯度，未硫化頂覆橡膠中的硫朝向鋼簾線的表面移動。認(rèn)為在簾線表面附近區(qū)域該移動速度變得更高。從而，在硫化期間的某個時間點，若消耗量和供應(yīng)量之間的差別大，在一定位置出現(xiàn)最小的硫濃度，并且，隨著硫化的進(jìn)行，如上所述地最小濃度P和位置Q便固定了。
然而，根據(jù)本發(fā)明，由于在硫化時頂覆橡膠的最高溫度是相對低的150～165℃的溫度，所以避免了出現(xiàn)該最小值，或者可選地，若出現(xiàn)該最小值，則在該最小值處硫濃度的降低得以減小。從而，鋼簾線和頂覆橡膠之間的粘附性可有效地得以改善。
硫濃度的這種不利的降低出現(xiàn)在鋼簾線周圍區(qū)域，該區(qū)域范圍是從鋼簾線表面到與該表面距離3mm的位置處。因而，上面提及的“附近區(qū)域”理想地是范圍為從簾線表面到距該簾線表面3mm的周圍區(qū)域。然而，在鋼簾線的情形下，例如在徑向最外側(cè)的鋼帶束層(或緩沖簾布層)與其徑向外側(cè)的胎面橡膠之間的分離是問題最大之處。因而，可能防止出現(xiàn)在鋼簾線徑向外側(cè)的硫濃度的不利降低就已足夠。此外，在胎體由鋼簾線制成的情形下，可能的是，存在問題的是軸向最外側(cè)的鋼胎體簾布層和其軸向外側(cè)的胎側(cè)橡膠之間的分離，而不是胎面橡膠的分離?？赡芊乐钩霈F(xiàn)在鋼胎體簾線的軸向外側(cè)的硫濃度的不利降低就已足夠。從而，在本發(fā)明中，上面提及的“附近區(qū)域”是鋼簾線的相鄰區(qū)域，該區(qū)域位于該簾線的至少一側(cè)(例如該簾線的徑向外側(cè))且其范圍為從鋼簾線表面到距該簾線表面3mm的位置。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施方式。
圖1是示出了在根據(jù)本發(fā)明的制造充氣輪胎的方法中使用的模具的實施例的示意性截面圖。
圖2是示出了無應(yīng)力狀態(tài)下的生胎的實施例的示意性截面圖。
圖3是鋼簾線的放大的示意性截面圖。
圖4是鋼簾線帶束簾布層的放大的示意性截面圖。
圖5是示出了硫濃度分布的曲線圖。
圖6是示出了鋼帶束簾線附近區(qū)域的溫度作為時間函數(shù)的曲線圖。
圖7是示出了本發(fā)明中在輪胎硫化時壓力變化的示例和傳統(tǒng)的壓力變化的時間圖。
圖8和9是示出了鈷濃度分布的曲線圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，如圖1所示，生胎1放置在模具10中，進(jìn)行硫化成型，于是制造出了硫化的輪胎——即充氣輪胎。
如本領(lǐng)域公知的，充氣輪胎包括，胎面部分2、一對胎側(cè)部分3、一對其中各設(shè)置有一個胎圈芯5的、軸向隔開的胎圈部分4、在該胎圈部分4之間延伸的胎體6、和設(shè)置在該胎面部分處的該胎體的徑向外側(cè)的胎面加強(qiáng)帶束層7。胎體6包括至少一個簾線簾布層6A，該簾線簾布層涂有頂覆橡膠并穿過胎面部分2和胎側(cè)部分3在胎圈部分4之間延伸。該胎體簾布層6A的邊緣部分通常繞胎圈芯5卷起并固定在該處。該帶束層包括緩沖層7并可選地包括設(shè)置在該緩沖層徑向外側(cè)的帶。緩沖層7包括至少兩個交叉的緩沖簾布層7A，該緩沖簾布層設(shè)置在該胎體6冠部的徑向外側(cè)。在胎面部分2中，形成胎面表面的胎面橡膠設(shè)置在該帶束層的徑向外側(cè)。在各個胎側(cè)部分3中，形成胎側(cè)表面的胎側(cè)橡膠設(shè)置在胎體6的軸向外側(cè)。在各個胎圈部分4中，設(shè)置有形成胎圈部分的胎圈底面和軸向外表面的胎圈橡膠——即所謂的箝緊橡膠。在胎體內(nèi)側(cè)，通常設(shè)置有形成輪胎內(nèi)表面的內(nèi)襯橡膠。
因此，生胎1具有如圖2所示處于未硫化狀態(tài)的相應(yīng)部分或部件。(生胎1中使用的附圖標(biāo)記對應(yīng)于硫化輪胎中的附圖標(biāo)記。)在該實施方式中，上面提及的緩沖層7包括兩個具有平行鋼簾線20的交叉簾布層7A，并且胎體6包括一個具有徑向設(shè)置的鋼簾線的簾布層。
鋼簾線由至少一根鋼絲24制成。在鋼帶束層的情形下，可使用由單根鋼絲24制成的鋼簾線20，但是通常地并且在本實施例中，使用由扭絞或束到一起的多根鋼絲24制成的鋼簾線。在鋼胎體的情形下，通常地使用由多根鋼絲24扭絞到一起而制成的鋼簾線。在任意情形下，如圖3所示，鋼絲24鍍有含銅的金屬合金23，以改善與相鄰橡膠的粘附性。
在未硫化狀態(tài)下，各緩沖簾布層7A均是具有平行的涂有頂覆橡膠21的鋼簾線20的條，如圖4所示。
在鋼帶束層(緩沖層)的情形下，由于頂覆橡膠21需要具有良好的拉伸特性，優(yōu)選地使用NR或IR基橡膠。因此，頂覆橡膠21優(yōu)選地包含重量占70～100％的天然橡膠(NR)和/或異戊二烯橡膠(IR)以及重量占30～0％的其它二烯基橡膠作為其橡膠成分。至于其它二烯基橡膠——例如丁苯橡膠(SBR)、聚丁橡膠(BR)等可單獨使用或組合使用。
此外，頂覆橡膠21包含作為硫化劑的硫。而且，頂覆橡膠包含其它添加劑，例如炭黑和/或二氧化硅、氧化鋅、防老劑、軟化劑、硬脂酸、硫化加速劑之類的增強(qiáng)填充劑等。
為了增加硫化的頂覆橡膠21的硬度，從而減小與鋼簾線之間的剛度差異，硫含量優(yōu)選地設(shè)定為在橡膠成分中每百重量份中含有5～6份的范圍(即5～6phr)內(nèi)。從而，鋼簾線頂覆橡膠21中的硫含量高于胎面橡膠和胎側(cè)橡膠中的硫含量——其通常設(shè)定在1.5～2.5phr的范圍內(nèi)。
在硫化成型工藝中，生胎1放置在模具10中并從輪胎的外側(cè)和內(nèi)側(cè)加熱。接著，為了將生胎1的外表面壓靠到模具10的內(nèi)表面(成型面)上，在生胎1的內(nèi)側(cè)加壓。
圖1中，模具10是組合模，其包括上部件12U和下部件12L。在其關(guān)閉狀態(tài)，形成硫化腔13，生胎1放置在該硫化腔中。上部件12U和下部件12L各設(shè)置有具有例如電加熱器或蒸汽套的熱源的壓板(未示出)，以便提高模具10的壓有生胎的內(nèi)表面的溫度，從而從外側(cè)進(jìn)行加熱，如上所述。
在模具10的中央，設(shè)置有加熱和加壓機(jī)構(gòu)11，其包括可膨脹的囊狀物14，注入噴嘴和排出噴嘴通向該囊狀物，供應(yīng)口14a和排出口14b分別連接到該注入噴嘴和排出噴嘴。在該實施例中，囊狀物15是由橡膠制成的拱頂型囊狀物，并且當(dāng)完全膨脹時，其外表面與設(shè)置在模具10中的輪胎的內(nèi)表面接觸。
為了從輪胎內(nèi)側(cè)加熱該生胎，囊狀物15由高溫高壓加熱介質(zhì)充滿。該加熱介質(zhì)經(jīng)由供應(yīng)管道17A從加熱介質(zhì)供應(yīng)源16供應(yīng)到囊狀物15中，該供應(yīng)管道17A設(shè)置有開關(guān)閥V17A并連接到供應(yīng)口14a。接著，為了恢復(fù)，加熱介質(zhì)從囊狀物15中通過排出管道30A排出，該排出管道30A設(shè)置有開關(guān)閥V30A并連接到排出口14b。
當(dāng)囊狀物15以加熱介質(zhì)填充一定時間段HT后，為了對輪胎的內(nèi)側(cè)加壓，囊狀物15以加壓介質(zhì)填充一定時間段PT而完全充滿。
在加熱介質(zhì)是蒸汽的情形下，加壓介質(zhì)是例如氮氣的惰性氣體，其具有更高壓力和環(huán)境溫度。在加熱介質(zhì)是熱水的情形下，加壓介質(zhì)是具有更高壓力的冷水。
加壓介質(zhì)從加壓介質(zhì)供應(yīng)源18通過供應(yīng)管道17B供應(yīng)到囊狀物15，該供應(yīng)管道17B設(shè)置有開關(guān)閥V17B并連接到相同的供應(yīng)口14a。接著，為了恢復(fù)，加壓介質(zhì)從囊狀物15中通過排出管道30B排出，該排出管道30B設(shè)置有開關(guān)閥V30B并連接到排出口14b。
為了使囊狀物15變癟而使得在完成硫化后將硫化后的輪胎從模具10中取出，設(shè)置有連接到排出管道的真空設(shè)備31。
根據(jù)本發(fā)明，在各鋼簾線20的附近區(qū)域Y，橡膠的最高溫度T2控制在150～165℃的范圍，從而不會形成硫化后測得的硫含量X1小于硫化前測得的硫含量X2的50％的低硫含量部分J。換言之，即使在附近區(qū)域Y出現(xiàn)低硫含量部分，硫含量X1為硫含量X2的50％或更多的這樣一個部分是可接受的。然而，硫含量X1優(yōu)選地不小于硫含量X2的60％，更優(yōu)選地不小于其65％。若低于50％，硫化的橡膠的拉伸特性和硬度將會下降。
如上所解釋，“附近區(qū)域Y”是相鄰區(qū)域，優(yōu)選地為從簾線表面到與該簾線表面相距3mm的范圍的周圍區(qū)域。
若最高溫度T2高于165℃，難以將硫含量X1保持為高于硫含量X2的50％。另一方面，若最高溫度T2低于150℃，將需要長時間VT來硫化橡膠，進(jìn)而生產(chǎn)率低。
圖5示出了硫濃度的典型分布曲線Z1和Z2。曲線Z1從如下的硫化輪胎中獲得其中鋼簾線的附近區(qū)域Y中的最高溫度T2控制在上面提及的150～165℃的狹窄范圍內(nèi)。曲線Z2從如下的硫化輪胎中獲得其中鋼簾線的附近區(qū)域Y中的最高溫度T2高于165℃。在分布曲線Z2中，出現(xiàn)明顯的最低點P，然而，在分布曲線Z1中，盡管出現(xiàn)最低點Q，但硫濃度的降低與曲線Z2相比變得非常小。
為了將最高溫度T2限制在上面提及的范圍內(nèi)，對借助于模具的加熱條件和借助于加熱介質(zhì)的加熱條件進(jìn)行控制。
在鋼簾線的情形下，從輪胎內(nèi)表面到帶束層簾線的距離比從輪胎外表面到帶束層簾線的距離要小得多。因此，鋼簾線20的附近區(qū)域Y內(nèi)的輪胎材料更易受借助于加熱介質(zhì)的加熱條件的影響。
圖6示出了當(dāng)生胎放置在內(nèi)表面溫度保持為185℃的模具10內(nèi)，特別是同時，囊狀物充以溫度為200℃的加熱介質(zhì)且然后注入高壓的加壓介質(zhì)時，在鋼帶束層簾線的附近區(qū)域Y內(nèi)的溫度變化的示例。點劃線示出當(dāng)200℃的加熱介質(zhì)連續(xù)注入2.5分鐘時的溫度變化。實線示出當(dāng)200℃的加熱介質(zhì)連續(xù)注入0.5分鐘時的溫度變化。從圖6可以理解的是，最高溫度T2可通過調(diào)整注入加熱介質(zhì)的時間HT而進(jìn)行精確有效的控制。
在圖6示出的溫度變化曲線中，附近區(qū)域Y中的溫度達(dá)到最高溫度T2的時間大致就是硫化完成且模具10打開的時間VT。
至于加熱介質(zhì)，優(yōu)選地使用具有大熱容量的高溫氣體，例如飽和蒸汽。傳統(tǒng)地，使用具有200～210℃高溫的蒸汽。這樣的高達(dá)210℃或更高的高溫蒸汽可縮短注入時間HT而使用于本發(fā)明中。然而，若注入時間HT非常短，難以均勻地加熱生胎。由此看來，優(yōu)選地使用具有相對低溫度的飽和蒸汽，其溫度不高于200℃，但也不低于180℃。若蒸汽的溫度低于180℃，由于飽和蒸汽壓力變得低于1,049.84kPa(10.36atms)，促使橡膠流動的壓力就變得不足。從而，即使增加在加熱介質(zhì)之后施加的加壓介質(zhì)的壓力，也易于在硫化輪胎的外表面上發(fā)生橡膠裸露。
若注入時間HT短于20s，則變得難以將最高溫度T2升高到150℃以上，并且將需要花費長時間來達(dá)到最高溫度T2。因此，生產(chǎn)效率顯著降低。從而，由于上述原因，連續(xù)注入加熱介質(zhì)的時間HT至少為20s，優(yōu)選地至少30s，更優(yōu)選地至少為40s。
若注入時間HT長于2.5分鐘，在硫化初始階段存在溫度快速升高的趨勢，因而，變得難以防止鋼簾線附近區(qū)域Y內(nèi)的硫濃度的不利降低。因此，連續(xù)注入具有上面提及的溫度的加熱介質(zhì)的時間HT不長于2.5分鐘，優(yōu)選地短于2.0分鐘，更優(yōu)選地短于1.5分鐘。傳統(tǒng)地，注入200～210℃的蒸汽3到5分鐘，因而，時間段HT相當(dāng)短。
至于模具10的溫度T1，另一方面，若溫度T1超過190℃，位于模具附近的橡膠——例如帶束層徑向外側(cè)的胎面橡膠，特別是鄰接模具表面的部分，易于在輪胎硫化過程中產(chǎn)生硫化還原。此外，鋼簾線的附近區(qū)域Y內(nèi)的溫度升高加速，進(jìn)而變得難以防止硫濃度的不利降低。若模具溫度T1低于165℃，則需要長時間(VT)進(jìn)行硫化，于是生產(chǎn)效率降低。因此，在輪胎硫化的整個過程內(nèi)，模具10的溫度T1控制為位于一個范圍內(nèi)的大致恒定的值，該范圍為不低于165℃，但不高于190℃。順便提及，溫度T1是在接觸輪胎外表面的模具的內(nèi)表面處測得的溫度。該溫度由附著到模具內(nèi)側(cè)的傳感器測得，并且根據(jù)傳感器的輸出信號將上面提及的熱源控制為將溫度調(diào)整到所述的T1的大致恒定值。
在硫化成型過程中，緊隨著生胎1放置到具有如上所述溫度T1的模具10中后，模具10關(guān)閉且加熱介質(zhì)在一段時間HT上持續(xù)地注入到囊狀物14中，使得囊狀物14完全填充到上面提及的壓力HP，并且加熱介質(zhì)通過管道17A和30A循環(huán)(閥V17A和V30A打開，閥V17B和V30B關(guān)閉)。接著，加壓介質(zhì)代替加熱介質(zhì)在一段時間PT上注入到囊狀物14(閥V17A和V30A關(guān)閉，閥V17B打開)，使得囊狀物14完全填充到壓力PP。在經(jīng)過硫化時間VT后，排出加壓介質(zhì)且囊狀物被排空并變癟，并且打開模具以從模具中取下硫化輪胎。
圖7示出了囊狀物14的壓力變化的典型示例，即生胎1的內(nèi)部壓力變化的示例。在該示例中，加熱時的填充壓力HP大致恒定，并且加壓時的填充壓力PP也是大致恒定的。但是，也可能在短時間間隔內(nèi)多次改變壓力HP和/或壓力PP，以增強(qiáng)橡膠的流動并且防止發(fā)生橡膠裸露。圖7中傳統(tǒng)的壓力變化由點劃線示出。
加熱介質(zhì)的填充壓力HP高于1000kPa，優(yōu)選地高于1200kPa，更優(yōu)選地高于1300kPa，但是低于1900kPa，優(yōu)選地低于1700kPa，更優(yōu)選地低于1600kPa。借助于加壓介質(zhì)的填充壓力PP高于上面提及的壓力HP，并位于1800～2500kPa的范圍。
如上所述，鋼簾線20鍍有含銅的金屬合金23。鍍層23的平均厚度的范圍優(yōu)選地為0.10～0.35微米，更優(yōu)選地為0.20～0.25微米。
在本發(fā)明中可使用傳統(tǒng)用于輪胎鋼簾線的二元合金，例如黃銅(Cu60～70％、Zn40～30％)。
如上述所提及，頂覆橡膠中的硫與銅起反應(yīng)而形成硫化物層，由此在通常使用條件下改善了鋼和橡膠之間的粘附性。然而，在高溫和高濕的使用條件下，銅變得易于擴(kuò)散到頂覆橡膠中而降低粘附性。
為了防止在高溫高濕的使用條件下粘附性的下降，優(yōu)選地使用包括銅(Cu)、鋅(Zn)和鈷(Co)的三元合金來替代二元合金。若鈷含量低于0.5原子百分比(atomic％)，高溫高濕的使用條件下的粘附性不能得以充分地改善。另一方面，即使鈷含量高于5.0原子百分比，盡管材料成本上升，也不能獲得進(jìn)一步的改善。從而，相對于銅(60～70％)、鋅(30～40％)和鈷的總體(100％)來說，鈷含量不低于0.5原子百分比，但不高于5.0原子百分比。
從而，如上所述，鋼簾線20由至少一根(例如三根)鍍有三元合金的鍍層23的鋼絲24形成。
這樣的鍍層鋼簾線20可與上面提及的不包含鈷元素的頂覆橡膠(無鈷橡膠)結(jié)合使用。
此外，還可以與添加有鈷的頂覆橡膠(低鈷橡膠)21結(jié)合使用該鍍層鋼簾線。然而，在此情形下，若頂覆橡膠的鈷含量高于0.2phr，聚合物鏈斷裂以及橡膠添加劑沉積加速，橡膠易于發(fā)生劣化。從而，優(yōu)選地，鈷含量最多0.2phr，更優(yōu)選地最多0.1phr。
在無鈷頂覆橡膠的情形下，如圖8所示，鈷元素從鍍層23移動到頂覆橡膠21中。因此，在頂覆橡膠21中，在鍍層和頂覆橡膠21之間的交界處的鈷元素濃度變得最大，并且濃度逐漸減小到0。
在低鈷頂覆橡膠的情形下，如圖9所示，鈷元素從鍍層23移動到頂覆橡膠21中。在頂覆橡膠21中，在鍍層和頂覆橡膠21之間的交界處的鈷元素濃度變得最大，并且隨著距該交界處的距離增加，濃度逐漸降低。在此情形下，與無鈷橡膠不同，該濃度收斂到頂覆橡膠中的濃度。
在兩種情形下，在鋼簾線的附近區(qū)域Y中，在緊挨著鍍層23的表面上形成高鈷濃度區(qū)域。從而，即使在高溫高濕的條件下，也可由此區(qū)域有效地阻礙銅擴(kuò)散到頂覆橡膠中，并且得以防止硫化物層的劣化，從而保持良好的粘附性。
對比測試1以表1示出的條件生產(chǎn)用于乘用車的型號為195/65R15的子午線輪胎，并用于測試帶束層耐久性，也檢測輪胎外表面上的橡膠裸露。
每個輪胎具有兩個交叉緩沖簾布層，其鍍有黃銅的鋼簾線上涂有天然橡膠基的無鈷頂覆橡膠的。使用的模具是組合模，具有拱頂型巴戈馬蒂克式(Bagomatic)囊狀物，如圖1示意性地示出的。加熱介質(zhì)是具有表1中示出的溫度的飽和蒸汽。硫含量X1和X2由占總體重量的重量百分比“wt％”示出。橡膠的硬度由JISA型硬度計在28℃時測得硬度表示。硫化時間VT表示從模具關(guān)閉到模具打開的時間。
帶束層耐久性測試測試輪胎被放置在控制為溫度70℃且相對濕度為95％的爐中六周，并且各個輪胎安裝到型號為6X15JJ的輪輞上(胎壓200kPa)。接著使用輪胎測試鼓，輪胎以80km/h的速度和6.96kN的輪胎載荷行駛，以測量直到帶束層失效的行駛距離。行駛距離以基于參照1為100的指數(shù)示出于表1中，其中該指數(shù)值越大，耐久性越好。
橡膠裸露測試對各個測試輪胎，生產(chǎn)1,000個測試件，并且對由于硫化成型中橡膠流動性差而產(chǎn)生橡膠裸露的測試件的數(shù)目進(jìn)行計數(shù)。其結(jié)果以該計數(shù)的倒數(shù)、使用基于示例1為100的指數(shù)示出于表1中。從而，值越大，產(chǎn)生的效果越好。
表1

對比測試2以表2中示出的條件生產(chǎn)用于乘用車的型號為195/65R15的子午線輪胎，并用于測試帶束層耐久性，且用于測試鋼簾線和頂覆橡膠之間的粘附性。
每個輪胎具有兩個交叉緩沖簾布層，其鋼簾線上涂有基于天然橡膠的頂覆橡膠。使用的模具是組合模，具有拱頂型巴戈馬蒂克式囊狀物，如圖1示意性示出的。加熱介質(zhì)是溫度為200℃的飽和蒸汽。
帶束層耐久性測試與上面提及的相同。
橡膠裸露測試對各個測試輪胎，從各個新輪胎和濕老化的輪胎上切下一部分帶束層，其中濕老化輪胎是指輪胎放置在控制為溫度80℃且相對濕度95％的爐中150個小時。接著，切下的樣本——即其中嵌入有鋼簾線的一條橡膠，放置在Instron Corporation制造的拉伸檢測器中，并且從橡膠中拉出簾線。并且基于保留在被拉出的簾線上的橡膠，使用從1(沒有留下橡膠、簾線徹底暴露)到5(簾線完全由橡膠覆蓋)的成比例的得分等級來評估粘附特性。表2中，“5+”表示簾線由相當(dāng)厚的橡膠完全覆蓋。因而，粘附特性更好。
此外，為了獲得頂覆橡膠自身的拉伸強(qiáng)度，以與表2中示出的各個輪胎的硫化條件相同的硫化條件由相同的橡膠成分來制備樣本。對新樣本和干老化的樣本，根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)K6251“Tensile testingmethods for Vulcanized rubber”測量斷裂時的拉伸量。干式老化樣本是指放置在溫度控制為80℃且干燥的爐中8天的樣本。結(jié)果在表2中示出。
表2

*1)2二元合金，銅65原子百分比，鋅35原子百分比3三元合金，銅61原子百分比，鋅37原子百分比，鈷2原子百分比從表2中看到，示例10～13的輪胎在高溫高濕條件下具有優(yōu)異的粘附特性——無論頂覆橡膠中是否有鈷元素，這是因為帶束層鍍有銅-鋅-鈷三元合金的緣故。特別地，當(dāng)頂覆橡膠中的鈷含量為0.05phr時，頂覆橡膠具有高拉伸強(qiáng)度(抗斷裂性)，即使在高溫高濕條件下，其劣化也變得輕微。從而，帶束層耐久性得以進(jìn)一步改善。此外，與示例10和14和參照6相比較，可以理解在二元合金和三元合金兩種情形下，都可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法硫化輪胎而改善粘附特性。
本發(fā)明適于應(yīng)用到乘用車、輕型卡車、運動型車輛等設(shè)置有鋼帶束層的充氣輪胎上，但也可用于設(shè)置有鋼簾線加強(qiáng)層的各種充氣輪胎上。
權(quán)利要求
1.一種制造具有鋼簾線加強(qiáng)層的充氣輪胎的方法，其包括將生胎放置在模具中，其中該生胎包括鋼簾線加強(qiáng)層，該鋼簾線加強(qiáng)層由涂有未硫化的頂覆橡膠的鋼簾線制成，該未硫化的頂覆橡膠包含硫含量為X2的硫，以及通過向輪胎施加熱量而硫化該模具中的生胎，其中，在硫化該生胎的過程中，該鋼簾線附近區(qū)域的頂覆橡膠的最高溫度控制在150～165℃的范圍內(nèi)，并且所述模具的溫度控制在165～190℃的范圍內(nèi)，由此，該鋼簾線附近區(qū)域的硫化頂覆橡膠的硫含量X1保持至少為所述硫含量X2的50％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述鋼簾線加強(qiáng)層是設(shè)置在輪胎的胎面部分中、與胎體徑向外側(cè)相鄰的胎面加強(qiáng)帶束層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其還包括將溫度介于180～210℃的范圍內(nèi)的加熱介質(zhì)注入到所述輪胎內(nèi)部，以向該輪胎施加熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其還包括控制將該加熱介質(zhì)注入到所述輪胎內(nèi)部的時間，以將所述頂覆橡膠的所述最高溫度控制在所述溫度范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述注入加熱介質(zhì)的時間不長于2.5分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項的方法，其中所述鋼簾線鍍有三元合金，該三元合金由銅、鋅和0.5～5.0原子百分比的鈷組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項的方法，其中所述鋼簾線鍍有三元合金，該三元合金由銅、鋅和0.5～5.0原子百分比的鈷組成，并且所述頂覆橡膠的鈷含量為0～0.1phr。
全文摘要
一種制造充氣輪胎的方法，包括將生胎放置在模具中；并通過向輪胎施加熱量而硫化該模具中的生胎。該生胎包括由鋼簾線制成的鋼簾線加強(qiáng)層，各鋼簾線具有含銅的鍍層并涂有未硫化的頂覆橡膠。該未硫化的頂覆橡膠包括硫含量為X2的硫。在硫化該生胎時，該鋼簾線附近區(qū)域的頂覆橡膠的最高溫度控制在150～165℃的范圍內(nèi)，并且該模具的溫度控制在165～190℃的范圍內(nèi)，由此，該鋼簾線附近區(qū)域的硫化頂覆橡膠的硫含量X1保持至少為硫含量X2的50％。
文檔編號C08J3/24GK1919570SQ20061010987
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者宮崎達(dá)也 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社