專利名稱：鋼絲簾布層及其制造方法以及使用該鋼絲簾布層的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可增強(qiáng)鋼絲簾線和頂覆橡膠之間的剝離強(qiáng)度的鋼絲簾布層，該鋼絲簾布層層的制造方法和使用該鋼絲簾布層的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
鋼絲簾布層f在各種橡膠產(chǎn)品，例如輪胎中廣泛使用。鋼絲簾布層f以這種方式形成鋼絲簾線(a)排列組成鋼絲簾線組(b)，鋼絲簾線組(b)被涂覆在頂膠(c)中，如圖9(A)所示。按照慣例，使用壓延機(jī)(g)，如圖9(B)所示，將延展成很薄的頂覆橡膠(c)壓合到鋼絲簾線組(b)的一面，最好是兩面。通過此頂覆步驟，形成鋼絲簾布層(f)。
但是鋼絲簾線(a)與橡膠間原來的粘結(jié)強(qiáng)度不大，因此在頂覆步驟必須降低壓延機(jī)輥g1的旋轉(zhuǎn)速度以使頂覆橡膠(c)充分滲入鋼絲簾線(a)的細(xì)絲中。但這種方法容易受到生產(chǎn)效率提高因素的影響。
日本專利申請公開公報NO.H10-53981提出另一種方法，此法在鋼絲簾線表面涂覆上樹脂，但此法由于要用樹脂涂覆綱絲簾線，其制造過程非常復(fù)雜，且成本高。不僅如此，通常涂覆樹脂的操作與頂覆步驟必須在不同的地方進(jìn)行，這樣生產(chǎn)效率比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種鋼絲簾布層及其制造方法，其在不降低生產(chǎn)效率的前提下減小了鋼絲簾線和頂覆橡膠間的剝離損失。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用該鋼絲簾布層作為輪胎帶束層以增強(qiáng)耐久性的充氣輪胎。
本申請的第一項(xiàng)發(fā)明提供了一種片狀鋼絲簾布層的制造方法，其包括在第一頂覆步驟中，將第一頂覆橡膠同心貼附在用于鋼絲簾布層的每根鋼絲簾線的周圍，這樣形成了具有用第一頂覆橡膠進(jìn)行橡膠預(yù)包覆的鋼絲簾線，而在第二頂覆步驟中，將第二頂覆橡膠貼附在鋼絲簾線組的至少一個表面，在所述的鋼絲簾線組中配置了覆有橡膠的鋼絲簾線，于是形成片狀鋼絲簾布層；其中，第一頂覆步驟開始后立即進(jìn)行第二頂覆步驟。
本申請的第二項(xiàng)發(fā)明提供了一種鋼絲簾布層，其包括基本上相互平行排布的鋼絲簾線；同心貼附在每個鋼絲簾線周圍的第一頂覆橡膠；和片狀第二頂覆橡膠，它覆于第一頂覆橡膠的周圍，并且由具有比構(gòu)成第一頂覆橡膠的橡膠組合物的復(fù)合彈性模量更小的橡膠組合物組成。
本申請的第三項(xiàng)發(fā)明提供了一種使用本申請第二項(xiàng)發(fā)明所述的鋼絲簾布層作為帶束層的充氣輪胎。
根據(jù)本發(fā)明，可以有效生產(chǎn)鋼絲簾布層，并在不降低生產(chǎn)效率的前提下抑制鋼絲簾線和頂覆橡膠間的剝離損失。


圖1本發(fā)明制造方法的具體實(shí)施方式
的步驟示圖；圖2橡膠貼附設(shè)備基本部件的放大透視圖；圖3橡膠貼附設(shè)備的截面圖；圖4鋼絲簾布層的截面圖；圖5另一種實(shí)施方式的鋼絲簾布層截面圖；圖6充氣輪胎截面圖；圖7解釋粘結(jié)強(qiáng)度測試方法的透視圖；圖8進(jìn)行第一和第二頂覆步驟的裝置的另一種實(shí)施方式的示圖；圖9(A)常規(guī)鋼絲簾布層的截面9(B)解釋頂覆步驟的示圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作具體說明。
圖1舉例說明本發(fā)明中生產(chǎn)鋼絲簾布層的設(shè)備，它只是一個例子，并不限于其具體的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中鋼絲簾布層的制造方法至少包括第一頂覆步驟和第二頂覆步驟。
在第一頂覆步驟中，從許多個卷筒3抽出的每根鋼絲簾線2相互平行排列，并供料給第一頂覆裝置5。
對鋼絲簾線2的筒結(jié)構(gòu)并沒有特別限定，它主要依據(jù)簾布層而定，例如1×5，1×4，1×3，2+2，2+3等。為了畫圖方便鋼絲簾線2被畫成單一的實(shí)線，實(shí)際使用時是由許多鋼絲簾線絞合而成的。
當(dāng)鋼絲簾線2通過排列滾筒4后，所述鋼絲簾線2基本上相互呈平行排列。排列滾筒4包括兩個可轉(zhuǎn)動的滾筒4A和4B，它們從上下兩面將鋼絲簾線2夾在中間。在本實(shí)施方式中滾筒4A和4B中至少一個的外圓周表面有導(dǎo)向凹槽，而一部分鋼絲簾線2鑲嵌在凹槽中。因?yàn)榘疾凼茄貓A周方向形成的，所以大部分鋼絲簾線2從排列滾筒4穿過后均勻地平行排列而不產(chǎn)生阻力。對于排列裝置來說，帶有隙縫狀導(dǎo)向孔的梳子狀裝置可以替代滾筒4。
在本實(shí)施方式中，第一頂覆裝置5包括一個小的橡膠擠出部5A，裝配在5A末端的橡膠貼附設(shè)備5B。橡膠擠出部5A包括喂料口5A1和擠出口5A2。第一頂覆橡膠從喂料口5A1送料，揉捏并塑化后的第一頂覆橡膠從擠出口5A2出料。對于橡膠擠出部5A，可采用公知的螺桿型橡膠擠出機(jī)，它具有由發(fā)動機(jī)M帶動的螺桿軸。
在圖2和圖3中，橡膠貼附設(shè)備5B包括一個管狀的基體6，該基體6與橡膠擠出部5A的擠出口5A2相連。
基體6包括一個中空的頂覆室6C?；w6的頂端6A是密閉的，基體6的末端6B開孔與擠出口5A2相連。如果6B與5A用法蘭固定住的話，則在預(yù)設(shè)壓力下第一頂覆橡膠ra可進(jìn)入頂覆室6C?；w6可以分成兩個部分，這樣頂覆室6C的維修比較方便。
基體6的上游壁表面沿鋼絲簾線供應(yīng)方向上配置了許多可供鋼絲簾線2通過的第一導(dǎo)向孔9。第一孔9沿基體6的軸向相互間隔開一定距離?；w6的下游壁表面配置了同孔9位置相當(dāng)?shù)陌部?0。第二孔10與孔9同心，其直徑R2大于孔9的直徑R1。橡膠貼附設(shè)備5B裝有壓力傳感器8，其能夠監(jiān)測頂覆室6C的壓力值。壓力傳感器8把壓力值輸出到橡膠擠出部5A的控制設(shè)備，提供給橡膠擠出部5A的橡膠量也可以自動地得到控制，這樣使頂覆室6C的橡膠壓力與預(yù)先設(shè)定值相當(dāng)。
在圖2和圖3中，鋼絲簾線2經(jīng)過排列滾筒4后相互間呈平行分布，然后從第一孔9穿過進(jìn)入頂覆室6C，再從第二孔10送出，這時，鋼絲簾線2以其對準(zhǔn)孔9和孔10的中心的狀態(tài)筆直抽出。在頂覆室6C里，在高壓下送入的第一頂覆橡膠ra填滿在鋼絲簾線2的簾線股間的空隙并貼附在鋼絲的周圍。在第二孔10中，貼附到鋼絲簾線2上的第一頂覆橡膠Ta被切成薄片，留下一層同心貼附在鋼絲簾線2周圍的薄薄的包覆層。
在本實(shí)施方式中特別指出的是，因?yàn)殇摻z簾線2經(jīng)過高壓第一頂覆橡膠ra，即使通過速度非常快，第一頂覆橡膠ra也可以充分有效的填滿鋼絲簾線的簾線股間的細(xì)縫。頂覆室6C的壓力由壓力傳感器8控制在所要求的范圍。因此，第一頂覆橡膠ra對鋼絲簾線2的貼附效率可以增強(qiáng)，頂覆過程穩(wěn)定和可靠。
在頂覆過程中，頂覆室6C的壓力優(yōu)選在5000KPA或更高，更優(yōu)選10000KPa或更高。如果壓力小于5000KPa的話，橡膠對鋼絲簾線2的貼附或填充效果不好。如果壓力過高的話，就會有過多的頂覆橡膠ra從第一孔9和第二孔10流出，當(dāng)鋼絲簾線2移動時所產(chǎn)生的阻力變大，生產(chǎn)效率降低?；谏鲜鲈颍瑝毫?yōu)選35000Kpa或更低，更優(yōu)選20000KPa或更低。鋼絲簾線的傳送速度范圍優(yōu)選5-30m/min，更優(yōu)選10-30m/min。
關(guān)于“同心”一詞，這是指第一頂覆橡膠ra的橫截面的邊界線和鋼絲簾線2的橫截面的邊界線沒有必要完全按照物理意義上同心，只要上面的設(shè)備能夠形成第一頂覆橡膠ra即可。
第一孔9的直徑R1的范圍優(yōu)選為鋼絲簾線2的外徑Rc的101-107％，更優(yōu)選103-105％。如果第一孔9的直徑R1比鋼絲簾線2的外徑Rc的101％小，當(dāng)鋼絲簾線2通過第一孔9的時候相反可能會損壞鋼絲簾線。如果直徑大于107％，鋼絲簾線不容易對中心而且從鋼絲簾線2之間的間隙處流出的頂覆橡膠量過多，這樣就很難提高頂覆室6C的壓力，產(chǎn)生變化幅度大的不均勻頂覆。
第二孔10的直徑R2的范圍優(yōu)選為鋼絲簾線2的外徑Rc的102-110％，更優(yōu)選103-105％。如果第二孔10的直徑R2比Rc的102％小，第一頂覆橡膠ra的包覆厚度(t)(如圖3所示)太小，這使抗剝離性差；如果直徑R2大于107％，包覆厚度(t)太厚，簾布層厚度增加。包覆厚度(t)優(yōu)選0.1到0.5mm，這里包覆厚度(t)指的是最大值與最小值的平均值。
接下去以如下方式進(jìn)行第二步頂覆步驟，即，將第二頂覆橡膠rb貼在鋼絲簾線組12的至少一面上，在鋼絲簾線組中排列著已被橡膠包覆的鋼絲簾線11。在本實(shí)施方式中，使用四個公知的壓延輥B。通過壓延輥B可以在由包覆有橡膠的鋼絲簾線11組成的鋼絲組12的兩面用第二頂覆橡膠rb包覆，從而形成片狀鋼絲簾布層15。
如圖4所示，鋼絲簾布層15包括基本上相互呈平行排列的鋼絲簾線2，第一頂覆橡膠ra每片同心地包覆鋼絲簾線2，片狀的第二頂覆橡膠rb每片包覆第一頂覆橡膠ra。在鋼絲簾布層15中，第一頂覆橡膠ra充分填充在鋼絲簾線股間。因此第一頂覆橡膠與鋼絲簾線2間的粘結(jié)度強(qiáng)度可能增強(qiáng)。不僅如此，由于在第二頂覆步驟中沒必要考慮鋼絲簾線股之間縫隙處的橡膠滲透性，這樣就可以提高壓延機(jī)的速度，生產(chǎn)效率得以提高。
在本實(shí)施方式中，覆有橡膠的鋼絲簾線11的鋼絲簾線組12的兩面被第二頂覆橡膠rb完全包覆。另一種方法如圖5所示，鋼絲簾線組12上只有一面包覆了第二頂覆橡膠rb。
在本發(fā)明中，必須的是第一頂覆步驟完成后立即開始第二頂覆步驟。因?yàn)殇摻z簾線2在高壓下預(yù)包覆了第一頂覆橡膠ra，這部分的粘結(jié)強(qiáng)度可增強(qiáng)。各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果表明，如果第二頂覆橡膠rd與第一頂覆橡膠ra立即貼附，那兩層橡膠間的粘結(jié)強(qiáng)度也能得到增強(qiáng)。
沒有被硫化的橡膠通常在80-100℃的高溫下進(jìn)行捏合和塑化。這是因?yàn)槿绻麥囟雀哂谶@個范圍，橡膠會燃燒；如果溫度低于這個范圍，橡膠會變硬很難捏合。如果捏合后橡膠(kneaded rubber)的溫度降低，橡膠表面會滲透出液體，例如油類；或者橡膠中沉積的硫、抗氧化劑、蠟等物質(zhì)產(chǎn)生起霜現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會在橡膠表面形成一層降低粘結(jié)性的界面。在本發(fā)明中，因?yàn)榈谝豁敻膊襟E開始后第二頂覆步驟立即開始，所以第二頂覆橡膠rb可以和第一頂覆橡膠ra在溫度降低前迅速貼附。這樣第一頂覆橡膠ra的表面就不會產(chǎn)生界面，ra與rb的粘結(jié)強(qiáng)度增加，它們間的剝離強(qiáng)度也能明顯增強(qiáng)。
這里“立即”所表述的程度是指，經(jīng)第一頂覆步驟后覆有橡膠的鋼絲簾線11應(yīng)立即連續(xù)地進(jìn)行第二頂覆步驟，而不要將鋼絲簾線11暫時存在其它地方?！傲⒓础钡某潭热Q于設(shè)備的配置、尺寸等，經(jīng)第一頂覆步驟后覆有橡膠的鋼絲簾線11從第一頂覆步驟到第二頂覆步驟的時間間隔優(yōu)選在10分鐘內(nèi)，更優(yōu)選在5分鐘內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選在3分鐘內(nèi)，最優(yōu)選在第一頂覆步驟后立即進(jìn)行第二頂覆步驟，沒有時間間隔。要實(shí)現(xiàn)這種操作，可通過將第一頂覆裝置5的基體6安裝在緊靠4個壓延輥13的上游側(cè)前，如圖8所示，這樣生產(chǎn)裝置的尺寸也可以降低。
即使第一頂覆橡膠ra和第二頂覆橡膠rb有相同的橡膠組合物，通過上述作用，鋼絲簾布層15的剝離強(qiáng)度同樣可以增強(qiáng)。然后，優(yōu)選第一頂覆橡膠ra的組合物的復(fù)合彈性模量大于第二頂覆橡膠rb的組合物的。復(fù)合彈性模量是ra和rb硫化后的值。
通常來說，應(yīng)力集中在鋼絲簾線2和橡膠間的界面上，因?yàn)槠溟g有在著明顯的剛度差。為了稍為緩和應(yīng)力集中，有效的辦法是提高頂覆橡膠的復(fù)合彈性模量，消除其與鋼絲簾線的剛度差。但是當(dāng)鋼絲簾布層15用作充氣輪胎T的帶束層17A和17B時，如圖6所示，如果全部頂覆橡膠使用復(fù)合彈性模量大的橡膠組合物的話，帶束層剛度增加，輪胎行駛的舒適性大大降低。然而如果只相對增加第一頂覆橡膠ra的復(fù)合彈性模量，帶束層的剝離強(qiáng)度增加而不損害充氣輪胎的駕駛舒適性。因?yàn)閺匿摻z簾線2的角度來看向外其剛度逐漸降低，剛度差變緩，可以防止應(yīng)力集中，于是剝離強(qiáng)度可增強(qiáng)。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙敻蚕鹉zra和rb的復(fù)合彈性模量不同時，第一頂覆橡膠ra的復(fù)合彈性模量E*1與第二頂覆橡膠rb的復(fù)合彈性模量E*2的比率(E*1/E*2)范圍優(yōu)選1.15-1.80。當(dāng)比率(E*1/E*2)低于1.15時，因?yàn)閮煞N頂覆橡膠的復(fù)合彈性模量的差太小，效果不明顯。如果比率超過1.8，其復(fù)合彈性模量之間的差太大，在ra與rb之間的界面容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，比率(E*1/E*2)范圍1.3-1.50。
對于充氣輪胎T的帶束層17A和17B，第一頂覆橡膠ra的復(fù)合彈性模量E*1的范圍優(yōu)選5.0-8.0MPa。在充氣輪胎T中，帶束層17包括帶束層17A和帶束層17B，它們沿徑向配置在胎體26的外面和胎面22的里面。在每層帶束層17里，鋼絲簾線2沿輪胎圓周方向，例如呈15到45°角度傾斜。眾所周知，帶束層的層數(shù)、鋼絲的角度等可按輪胎種類不同進(jìn)行適當(dāng)改變。胎體26形成了輪胎的構(gòu)架，并從胎面部22簾線2經(jīng)過胎壁部23延伸到胎圈部24的胎圈芯25。
盡管以上用優(yōu)選的具體實(shí)施方法詳細(xì)解釋了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于上述具體實(shí)施方式
，并且還可以進(jìn)行各種各樣的改變和創(chuàng)新。特別因?yàn)楸景l(fā)明的制造方法有特點(diǎn)，第一和第二頂覆步驟除了用上述裝置外，還可以用各種裝置和設(shè)備進(jìn)行。
實(shí)施例依照本發(fā)明的制造方法生產(chǎn)的兩個未硫化的鋼絲簾布層，按表1所示的規(guī)格樣品化。如圖7所示，鋼絲簾布層按其鋼絲簾線相互交叉的方式進(jìn)行相互貼附，它們硫化后在溫度(165-170℃)，負(fù)載(200-250KN)和時間(15-20分鐘)的條件下相互粘合。鋼絲簾布層的規(guī)格如下鋼絲簾線結(jié)構(gòu)1×3/0.27整個層厚1.10mm第一頂覆橡膠的包覆厚度(t)平均0.1mm鋼絲簾線數(shù)量40/5cm測試樣品中鋼絲簾布層的粘結(jié)強(qiáng)度，并與常規(guī)實(shí)施例和對比實(shí)施例中的試樣的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行對比，而常規(guī)實(shí)施例和對比實(shí)施例的試樣是用簾布層常規(guī)生產(chǎn)方法和除本發(fā)明外其它生產(chǎn)方法得到的鋼絲簾布層所制得的。在常規(guī)實(shí)施例中，使用的是圖9所示由頂覆步驟形成的簾布層。
在剝離寬度25mm的條件下，用張力測試器(StrographT TF-50，TOYO Seiki Seisaku-Sho公司生產(chǎn))測定粘結(jié)強(qiáng)度，測試結(jié)果用指數(shù)表示，常規(guī)實(shí)施例的指數(shù)值設(shè)定為100。指數(shù)值越高，結(jié)果越理想。
表1

(*)輪胎由將圖8所示的壓延輥和第一頂覆裝置的基體整體地組合而成的設(shè)備制得。
測試結(jié)果證實(shí)，用本發(fā)明實(shí)施例中輪胎的鋼絲簾布層，其粘結(jié)強(qiáng)度大幅度增加。
另外，以使用對比實(shí)施例1和實(shí)施例3的鋼絲簾布層作為帶束層17的客車子午線輪胎(195/65R15)為模型(如圖6所示)，對其的行使舒適性和操控穩(wěn)定性進(jìn)行評估。評估方法如下<操控穩(wěn)定性>
將樣品輪胎安裝在日本FF車輪上，該汽車的活塞排量是2000CM3，每個輪胎充入200KPa內(nèi)壓，汽車在于的瀝青測試跑道上行駛。汽車內(nèi)只有一名駕駛員。操作車輪的反應(yīng)、剛性感覺、抓地力等特性都以駕駛員的感覺作為評估基礎(chǔ)。結(jié)果用指數(shù)表示，對比實(shí)施例1的指數(shù)值為100。指數(shù)值越高，結(jié)果越好。
<駕駛舒適性>
使用相同的測試汽車，在不平整的干的瀝青道路上、比利時石路上(石頭路)和Bitzman路上(卵石路)分別測評剛性感覺、猛沖感覺和制動感覺，并把這些感覺作為評估基礎(chǔ)。結(jié)果用指數(shù)表示，對比實(shí)施例1的指數(shù)值設(shè)定為100。指數(shù)值越高，結(jié)果越好。測試結(jié)果如表2所示。
表2

根據(jù)測試結(jié)果，證實(shí)實(shí)施例3的行使舒適性和操控穩(wěn)定性可同時按同等程度提高。
權(quán)利要求
1.一種片狀鋼絲簾布層的生產(chǎn)方法，它包括第一頂覆步驟，該步驟使第一頂覆橡膠同心地貼附在用于鋼絲簾布層的每根鋼絲簾線的周圍，從而形成具有用第一頂覆橡膠來橡膠預(yù)包覆的鋼絲簾線；以及第二頂覆步驟，該步驟使第二頂覆橡膠貼附在鋼絲簾線組的至少一個表面，所述鋼絲簾線組中排列著覆有橡膠的鋼絲簾線；其特征在于，在第一頂覆步驟完成后立即進(jìn)行第二頂覆步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼絲簾布層的生產(chǎn)方法，其特征在于，第一頂覆步驟包括穿過步驟，該穿過步驟中，鋼絲簾線穿過高壓的第一頂覆橡膠以被注入到頂覆室中。
3.如權(quán)利要求2所述的鋼絲簾布層的生產(chǎn)方法，其特征在于，頂覆室中第一頂覆橡膠的壓力為5000kPa或更高。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的鋼絲簾布層的生產(chǎn)方法，其特征在于，第一頂覆步驟與第二頂覆步驟之間的時間間隔在10分鐘內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的鋼絲簾布層的生產(chǎn)方法，其特征在于，第一頂覆橡膠的橡膠組合物與第二頂覆橡膠的橡膠組合物相同。
6.如權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述鋼絲簾布層的生產(chǎn)方法，其特征在于，第一頂覆橡膠的橡膠組合物的復(fù)合彈性模量大于第二頂覆橡膠的橡膠組合物的復(fù)合彈性模量。
7.如權(quán)利要求6所述鋼絲簾布層的生產(chǎn)方法，其特征在于，第一頂覆橡膠的復(fù)合彈性模量E*1與第二頂覆橡膠的復(fù)合彈性模量E*2的比率(E*1/E*2)為1.15～1.80。
8.一種鋼絲簾布層，它包括基本上相互間呈平行排列的鋼絲簾線；同心包覆每根鋼絲簾線周圍的第一頂覆橡膠；以及片狀第二頂覆橡膠，它用于包覆第一頂覆橡膠周圍，并由具有比第一頂覆橡膠的橡膠組合物的復(fù)合彈性模量更小的橡膠組合物組成。
9.一種使用如權(quán)利要求8的鋼絲簾布層作為帶束層的充氣輪胎。
全文摘要
一種鋼絲簾布層的制造方法，其包括第一頂覆和第二頂覆步驟。在第一頂覆步驟中，第一頂覆橡膠同心地貼附在每根鋼絲簾線的周圍。這樣，形成了用第一頂覆橡膠來橡膠預(yù)包覆的鋼絲簾線。在第二頂覆步驟中，第二頂覆橡膠貼附在鋼絲簾線組的至少一個表面上，在所述鋼絲簾線組中排列著鋼絲簾線，從而形成片狀鋼絲簾布層。在第一頂覆步驟開始進(jìn)行后，立即開始進(jìn)行第二頂覆步驟。
文檔編號B29C69/02GK1669782SQ20051005634
公開日2005年9月21日 申請日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者鈴木和也 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社