專利名稱：橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種泡沫橡膠(foamed rubber)的橡膠組成物，即使在摩擦系數很低的物體例如冰面上，也能夠提供較大的摩擦力；本發明還涉及一種具有改善的駕駛穩定性，如剎車性能、轉彎性能等性能的充氣輪胎，采用上述橡膠組成物作為其胎面膠的上層橡膠部，構成至少一個地面接觸面，以增強其在冰凍路面或積雪路面的抓著力；本發明特別涉及一種冬季輪胎如無釘輪胎(studless tire)及其制造方法。
背景技術：
對于普通的充氣輪胎，特別是冬季輪胎如無釘輪胎等，已經提出過各種保證輪胎在冰雪上的操縱性能的方法。
如專利文獻JP-A-4-38207所述，通過使用含有短纖維的泡沫橡膠作為胎面膠(tread rubber)，并在行駛中隨著胎面膠的磨損將暴露在胎面表面的短纖維脫離，從而形成微小的溝槽，是一種在冰雪路面上增加摩擦力的有效方法。
但是，當加載在輪胎上的負載加大時，輪胎表面形成的微小溝槽很容易被破壞，從而不能在冰雪路面上充分獲得增加摩擦力的效果。
還有，埋入泡沫橡膠的短纖維必需將處于平直伸展狀態，并且與由行駛所形成胎面的磨損面平行，這樣才能將暴露在胎面的磨損面上的短纖維迅速脫離，從而形成微小的溝槽。
但是，在實際中，埋入泡沫橡膠的短纖維常常由于硫化階段的熱縮作用而處于卷曲狀態，或為了將胎面膠彎入而將纖維推入模型部(mold part)的溝槽部或槽紋部(sipe portion)。此時，行駛時磨損胎面，埋入泡沫橡膠的短纖維不會平直伸展，并且不與由行駛所形成胎面的磨損面平行，從而不易從泡沫橡膠脫離，故原本預備形成的微小溝槽不會有效形成。
作為另一種保證冰面或雪面上操縱性能的方法，在胎面中使用含有球形封閉小泡(closed cell)的泡沫橡膠也十分有用，例如專利文獻JP-A-62-283001中所述。
即，當輪胎胎面與冰雪路面接觸時，由于摩擦熱的作用冰雪路面上的冰或雪融化為水，并在胎面和路面之間形成一道水膜，由于該水膜的存在，破壞了冰雪路面上的操縱性能。而當使用上述的泡沫橡膠時，通過封閉小泡在胎面上的不規則性，可將該水膜除去，因而開始嘗試提高在冰面或雪面上的操縱性能。
但是，專利文獻JP-A-62-283001中描述的輪胎沒有能夠產生足夠的除水效果，因為通過封閉小泡在胎面上形成的不規則性很細微。
為此，申請人對于提高冰雪路面上的除水效果進行了仔細研究，結果發現，在充氣輪胎中，如果在其胎面上不僅形成球形封閉小泡，而且還形成許多覆蓋樹脂保護層的連續封閉小泡(continuous closed cell)，可以顯著提高冰雪路面上的除水效果。這一發現已在PCT國際申請(國際公布第9734776號公報)的申請號為JP9700873的申請中公開。
在此種輪胎中，認為排水通道可由連續封閉小泡形成，從而提高了除水效果。
但是，為了獲得在冰雪路面上更好的除水效果，申請人進行了更深入的研究，并揭示出還存在進一步的改進余地，因為當連續封閉小泡的長度較胎面上布置的槽紋或溝槽的間距(pitch)短時，很難形成充分的排水通道。
由此可見，上述現有的橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法在結構、方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。
有鑒于上述現有的橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及其專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新的橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法，能夠改進一般現有的橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
本發明的目的在于，克服現有的橡膠組成物存在的缺陷，而提供一種新的橡膠組成物，所要解決的技術問題是使其在摩擦系數較低的物體，如冰面上可以提供較大的摩擦力，該橡膠組成物具有合理化的小泡存在狀態，從而更加適于實用。
本發明的另一目的在于，克服現有的充氣輪胎存在的缺陷，提供一種新型結構的充氣輪胎，所要解決的技術問題是使其提供一種具有改善的駕駛穩定性，如剎車性能、轉彎性能等性能的充氣輪胎，采用上述橡膠組成物作為其胎面膠的上層橡膠部，構成至少一個地面接觸面，而可增強其在冰凍路面或積雪路面的抓著力，從而更加適于實用。
本發明的再一目的在于，克服現有的充氣輪胎及其制造方法存在的缺陷，提供一種冬季輪胎如無釘輪胎(studless tire)及其制造方法，使其更加適于實用。
本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種橡膠組成物，由泡沫橡膠構成，在該泡沫橡膠中含有多個連續小泡，每個該連續小泡沿一特定方向連續延伸，并由一樹脂保護膜密封。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的橡膠組成物，其中所述的泡沫橡膠包括多個樹脂線，在硫化之前沿一特定方向呈線狀連續延伸，以及發泡劑，其中該樹脂線在硫化過程熔化，其粘度低于泡沫橡膠構成的橡膠，且該發泡劑具有在硫化過程中發泡的性質，以生成氣體，并且該連續小泡是通過該樹脂線制成的該樹脂保護膜將由發泡劑產生的氣體的至少一部分封閉而形成的。
本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種充氣輪胎，包括一胎面膠，至少一上層橡膠部，其形成一由泡沫橡膠制成的地面接觸面，該上層橡膠部具有環形連續小泡，每個該連續小泡都沿該輪胎的周向方向連續延伸并采用一樹脂保護膜密封。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的充氣輪胎，其中所述的連續小泡是設置于一胎面的厚度方向內的多個級(stages)中。
前述的充氣輪胎，其中所述的泡沫橡膠包括多個樹脂線，在硫化開始前每個該樹脂線以線狀沿輪胎的周向連續延伸，以及一發泡劑，其中該樹脂線在硫化過程中熔化，具有低于構成上層橡膠部的橡膠的粘度并且該發泡劑具有一種在硫化過程中發泡產生氣體的屬性，并且該連續小泡是通過該樹脂線制成的該樹脂保護膜將至少由發泡劑產生的氣體的一部分封閉而形成的。
前述的充氣輪胎，其中所述的樹脂線具有10-100μm的直徑。
前述的充氣輪胎，其中所述的樹脂線具有低于該胎面膠最高硫化溫度的熔點。
前述的充氣輪胎，其中所述的泡沫橡膠除具有該連續小泡外，還具有長度為0.5-5mm的長形小泡，其中該長形小泡被設置為與該連續小泡形成網絡狀連接。
前述的充氣輪胎，其中所述的泡沫橡膠具有的所有小泡的豐度比(existing ratio)，按重量比為10-40％，硬度(HD，hardenss)為38-58。
前述的充氣輪胎，其中所述的上層橡膠部具有一對應于胎面膠厚度30-70％的厚度。
本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種生產充氣輪胎的方法，其包括以下步驟將平行設置的一個或多個樹脂線用一含有發泡劑的發泡橡膠覆蓋，形成具有給定寬度的薄片狀構件；將該薄片狀構件沿一坯料(green case)或一成形鼓(shapingdrum)之周向纏繞并層壓于該坯料或該成形鼓之上，形成構成一胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且該泡沫橡膠中含有的該發泡劑的發泡產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種生產充氣輪胎的方法，其包括以下步驟將一覆蓋有一含有發泡劑的泡沫橡膠的至少一個樹脂線的窄寬度帶狀構件，沿一坯料或一成形鼓之周向纏繞并層壓于該坯料或該成形鼓之上，形成一構成胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且該泡沫橡膠中含有的該發泡劑的發泡產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的生產充氣輪胎的方法，其中所述的薄片狀構件和該帶狀構件是通過拉出一個或多個樹脂線并將該拉出的樹脂線通過一隔離系統用該泡沫橡膠覆蓋形成的。
前述的生產充氣輪胎的方法，其中所述的薄片狀構件和該帶狀構件是通過將含有發泡劑的線狀橡膠圍繞一個或多個樹脂線并通過一壓入器將樹脂線包覆于橡膠之中。
前述的生產充氣輪胎的方法，其中所述的薄片狀構件和帶狀構件是通過將一個或多個平行排布的樹脂線夾在兩張泡沫橡膠片中形成的。
前述的生產充氣輪胎的方法，其中所述的胎面膠的至少一上層橡膠部是通過將該帶狀構件纏繞和層壓而形成的，從而在該輪胎的寬度方向上轉換時，每一圈環繞的寬度端都互相重疊。
本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種生產充氣輪胎的方法，其包括以下步驟將一含有發泡劑和樹脂線的帶狀橡膠片，沿周向纏繞并層壓于一坯料或一成形鼓之上，使該樹脂線以給定間距沿該坯料或該成形鼓周向排布，形成一構成胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且該泡沫橡膠中含有的該發泡劑的發泡產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，為了達到前述發明目的，本發明的主要技術內容如下本發明的第一實施例是一種由泡沫橡膠構成的橡膠組成物，其特征在于，該泡沫橡膠具有沿某一特定方向連續沿伸并被一種樹脂保護膜密封的連續小泡。
又，較佳的方案是，該泡沫橡膠包括多個樹脂線，在硫化之前沿一特定方向呈線狀連續延伸，以及發泡劑，其中該樹脂線在硫化過程熔化，其粘度低于構成泡沫橡膠的橡膠粘度，且該發泡劑具有在硫化過程中發泡的性質，以生成氣體，并且該連續小泡是通過該樹脂線制成的該樹脂保護膜將至少由發泡劑產生的氣體的一部分封閉而形成的。
本發明的第二實施例是一種充氣輪胎，包括一胎面膠，至少一上層橡膠部，其形成一由泡沫橡膠制成的地面接觸面，其特征在于，該上層橡膠部具有環形連續小泡，每個該連續小泡都沿該輪胎的周向方向連續延伸并采用一樹脂保護膜密封。
較佳的方案是，該泡沫橡膠包括多個樹脂線，在硫化開始前每個該樹脂線以線狀沿輪胎的周向連續延伸，以及一發泡劑，其中該樹脂線在硫化過程中熔化，其粘度低于構成上層橡膠部的橡膠的粘度，并且該發泡劑具有一種在硫化過程中發泡產生氣體的屬性，并且該連續小泡是通過該樹脂線制成的該樹脂保護膜將至少由發泡劑產生的氣體的一部分封閉而形成的。又，較佳方案是，該連續小泡是設置于一胎面的厚度方向內的多個級(stages)中。
較佳的是，該樹脂線具有10-100μm的直徑和/或具有低于胎面膠最高硫化溫度的熔點。
較佳的是，該泡沫橡膠除具有該連續小泡外，還具有長度為0.5-5mm的長形小泡，其中該長形小泡被設置為與該連續小泡形成網絡狀連接和/或其內具有所有小泡的豐度比(existing ratio)，按重量比為10-40％，硬度(HD，hardenss)為38-58。
此外，術語“硬度”(HD，hardness)在此處指在試驗溫度20℃下，采用JIS K6253-1993中規定的A-型硬度計(type-A durumeter hardness testingmachine)測量的讀數。
較佳的是，該上層橡膠部具有一對應于胎面膠厚度30-70％的厚度。
本發明的第三實施例是一種生產充氣輪胎的方法，其包括以下步驟將平行設置的一個或多個樹脂線用一含有發泡劑的發泡橡膠覆蓋，形成具有給定寬度的薄片狀構件；將該薄片狀構件沿坯料(green case)或成形鼓(shaping drum)的周向纏繞并層壓于一坯料(green case)或成形鼓(shaping drum)之上，形成構成一胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且由該泡沫橡膠中含有的該發泡劑發泡所產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
較佳的是，該薄片狀構件是通過拉出一個或多個樹脂線并將該拉出的樹脂線通過一隔離系統用該泡沫橡膠覆蓋形成的；或是通過將一個或多個互相平行設置的樹脂線夾在兩個泡沫橡膠片之間形成的；或是通過含有發泡劑的線狀橡膠將一個或多個樹脂線包圍并層壓，并通過一個壓入器用橡膠覆蓋而形成的。
本發明的第四實施例是一種生產充氣輪胎的方法，其包括以下步驟將一覆蓋有一含有發泡劑的泡沫橡膠的至少一個樹脂線的窄寬度帶狀的構件，沿一坯料或一成形鼓之周向纏繞并層壓于坯料或成形鼓之上，形成一構成胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且由該泡沫橡膠中含有的該發泡劑發泡所產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
較佳的是，該帶狀構件是通過拉出一個或多個樹脂線并將該拉出的樹脂線通過一隔離系統用該泡沫橡膠覆蓋形成的；或是通過含有發泡劑的線狀橡膠將一個或多個樹脂線包圍并層壓，并通過一個壓入器用橡膠覆蓋而形成的。
又，較佳的是，至少該胎面膠的上層橡膠部是通過將該帶狀構件纏繞和層壓而形成的，從而在該輪胎的寬度方向上轉換時，每一圈環繞的寬度端都互相重疊。
本發明的第五實施例是一種生產充氣輪胎的方法，其包括以下步驟將一含有發泡劑和樹脂線的帶狀橡膠片，沿周向纏繞并層壓于一坯料或一成形鼓之上，使該樹脂線以給定間距沿該坯料或該成形鼓周向排布，形成一構成胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且由該泡沫橡膠中含有的該發泡劑發泡所產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
借由上述技術方案，本發明橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法至少具有下列優點及工業應用性本發明提出的由一種泡沫橡膠構成的橡膠組成物1，其特征在于該泡沫橡膠具有沿某一特定方向4連續沿伸并被一樹脂保護膜5密封的連續小泡6。根據本發明，提供了一種橡膠組成物，其是由具有合理化發泡狀態的泡沫橡膠構成，即使在摩擦系數很低的物體例如冰面上，也能夠提供較大的摩擦力。本發明還提供一種充氣輪胎，特別是一種冬季輪胎，如無釘輪胎，采用上述橡膠組成物作為其胎面膠的上層橡膠部，構成至少一個地面接觸面，可以增強其在冰凍路面或積雪路面的抓著力，而具有改善的駕駛穩定性，如剎車性能、轉彎性能等性能。本發明還提供了此種充氣輪胎的制造方法。
綜上所述，本發明提供一種新的橡膠組成物，其在摩擦系數較低的物體，如冰面上可以提供較大的摩擦力，該橡膠組成物具有合理化的小泡存在狀態，從而更加適于實用。本發明的充氣輪胎，具有改善的駕駛穩定性，如剎車性能、轉彎性能等性能，采用上述橡膠組成物作為其胎面膠的上層橡膠部，構成至少一個地面接觸面，而可增強其在冰凍路面或積雪路面的抓著力。本發明的冬季輪胎如無釘輪胎(studless tire)及其制造方法，更加適于實用。其具有上述諸多優點及實用價值，并在同類產品及制造方法中未見有類似結構設計及方法公開發表或使用而確屬創新，其不論在產品結構、制造方法或功能上皆有較大改進，在技術上有較大進步，并產生了好用及實用的效果，從而更加適于實用，而具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
圖1是根據本發明第一實施例的橡膠組成物的立體圖。
圖2是根據本發明第一實施例在構成橡膠組成物的泡沫橡膠中形成連續小泡的方法的示意圖。
圖3是根據本發明的第二實施例的充氣輪胎的一半部分橫向截面及其胎面部分與地面的接觸面的示意圖。
圖4是圖3所示輪胎胎面部分中形成的塊狀著陸部(block landportion)之一的示意圖，其中圖4(a)是寬度方向的截面圖，圖4(b)是立體圖。
圖5是上述塊狀著陸部的另一實施例的示意圖。
圖6是根據本發明第三實施例的方法中橡膠薄片形成步驟的示意圖。
圖7是橡膠薄片另一形成步驟的示意圖。
圖8是根據本發明第三實施例的方法中橡膠薄片在一成形鼓上處于纏繞并層壓狀態的示意圖。
圖9是使用窄寬度帶狀橡膠薄片構件形成上層橡膠部的方法的示意圖。
圖10是形成長形小泡的方法的示意11是根據本發明第四實施例的方法中窄寬度帶狀橡膠片的成形步驟的示意圖。
圖12是利用樹脂線和線狀橡膠形成帶狀構件的方法的示意圖。
圖13是根據本發明的第五實施例形成上層橡膠部的示意圖。
1-----橡膠組成物2-----球形封閉腔4-----方向 5-----樹脂保護膜6-----連續小泡 7-----樹脂線8-----排水通道 10-----充氣輪胎11-----胎面部 12-----側部13-----胎圈部 14-----胎圈芯15-----胎體部 16-----帶束層16a，16b-----浸膠簾線層 17-----下層橡膠部18-----上層橡膠部 19-----輪胎周向20-----周向溝槽 21-----橫向溝槽22-----塊狀著陸部 23-----槽紋24-----排水通道 26-----長形小泡30-----薄片狀構件 31-----線軸32a、32b-----擠出機 33a、33b-----泡沫橡膠35-----壓入器 36-----寬度方向37-----長形樹脂顆粒 38-----未硫化的橡膠組成物39-----擠出機 40-----模頭41-----橡膠薄片 43-----帶狀構件44-----線狀橡膠 45-----單層橡膠46-----線狀橡膠層 2’-----氣泡3’-----橡膠7’-----樹脂具體實施方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法其具體實施方式
、結構、制造方法、步驟、特征及功效，詳細說明如后。
以下結合附圖對本發明第一實施例進行詳細描述。
請參閱圖1所示，顯示了根據本發明第一實施例的橡膠組成物1。
根據本發明第一實施例的橡膠組成物1，其主要結構特點是，在構成橡膠組成物1的泡沫橡膠內處于合理化的小泡存在狀態，具體來說就是在泡沫橡膠中形成連續小泡6，每個連續小泡6都被樹脂保護膜5密封，并沿一特定方向4延伸，在圖1中，該方向為橡膠組成物1的縱向方向。采用這種結構，可以使位于與地面接觸的胎面上的連續小泡6被打開時，形成排水通道8。結果，當橡膠組成物1沿縱向方向4移動并與摩擦系數較低的物體例如冰面接觸時，通過排水通道8的排水作用，總是可以獲得較大的摩擦力。
構成橡膠組成物1的泡沫橡膠最好包括樹脂線7(參見圖2(a)所示)，每個樹脂線7在硫化和發泡劑之前呈線狀沿方向4連續不斷地延伸，形成連續小泡6，在硫化過程中樹脂線7在其中熔化，其粘度較構成泡沫橡膠的橡膠部分要小，并且發泡劑具有在硫化過程中產生氣體的發泡的性質，并且連續小泡6是通過樹脂線制成的樹脂保護膜將發泡劑產生的部分氣體密封而形成的。
請參閱圖2(a)-(d)所示，是顯示在發泡橡膠中形成連續小泡6的方法的示意圖。
圖2(a)是顯示泡沫橡膠在模具中(圖中未示出)開始加熱時的狀態。泡沫橡膠中的發泡劑受熱氣化，開始生成氣泡2’。
然后，隨著泡沫橡膠用更高的溫度(例如最高硫化溫度)被進一步加熱，樹脂7被熔化(或軟化)，其粘度低于橡膠3’的粘度。結果，在熔融樹脂7’周圍生成的氣泡2’有效地進入了樹脂7’，如圖2(b)所示。
之后，進入熔融樹脂7’的氣泡2’在樹脂7’內互相融合在一起，形成一鏈狀，并最終被樹脂保護膜5密封，形成連續小泡6。另一方面，在橡膠3’內樹脂7’以外的區域形成的氣泡2’以球形封閉腔的形態在其位置上固定。
結果，可在本發明第一實施例的橡膠組成物1的泡沫橡膠內形成球形封閉腔2和樹脂保護膜5加固的連續小泡6，如圖2(c)和圖2(d)所示。
下面說明第發明的第二實施例。
請參閱圖3所示，顯示了根據本發明的第二實施例的充氣輪胎10的左半部分橫向的截面。圖中所示的充氣輪胎10，是一種無釘輪胎，其包括一胎面部11；一對側部12；一對胎圈部13；一胎體部15，其為單層簾布，在一對胎圈芯14之間呈環形延伸，兩個胎圈芯14分別埋入一對胎圈部13之中，并且其兩端圍繞胎圈芯固定；以及由兩個浸膠簾線層16a、16b組成的帶束層16，位于胎面部11和胎體部頂部之間。
還有，胎面部11由兩層構成，即，一由相對較硬橡膠制成的下層橡膠部17和一與第一實施例中組成橡膠組成物的泡沫橡膠制成的上層橡膠部18。
此外，在胎面部11上設有多個胎面溝槽，即沿輪胎圓周方向19的多個周向溝槽20和與其相交的多個橫向溝槽21，如圖3所示，從而將胎面部分割為多個塊狀著陸部22。還有，在每個塊狀著陸部22上形成有多個槽紋23，作為確保在冰雪路面上性能的邊緣部件。
再者，此處術語“胎面溝槽”(tread groove)包括胎面部11上所有的溝槽。例如，除上述周向溝槽20和橫向溝槽21以外，還有與輪胎的周向10傾斜的斜槽(圖中未示出)。
根據本發明第二實施例的充氣輪胎10在結構上的主要特點是，上層橡膠部18是由圖1中所示的橡膠組成物，具體來說，上層橡膠部18具有連續小泡6，每個連續小泡6沿輪胎周向19延伸，并被樹脂保護膜5封閉。通過采用此種結構，可以提高在冰凍路面或積雪路面上的抓著力，從而提高操縱穩定性，如剎車性能，其他相關性能等。
請參閱圖4(a)、圖4(b)所示，是構成輪胎胎面部的其中一塊狀著陸部22的示意圖，塊狀著陸部22在行駛中受到磨損，其中圖4(a)是寬度方向的截面圖，圖4(b)是立體圖。還有，輪胎10為環形，從而連續小泡6沿輪胎周向19呈環形延伸。
從上述的圖中可以看出，胎面的磨損使樹脂保護膜5封閉的連續小泡6打開，繼而在輪胎10內的胎面部的觸地面總是能夠形成沿輪胎周向延伸的排水通道24。還有，這些排水通道24與多個劃定塊狀著陸部的橫向溝槽21相溝通，同時還與設置于該塊狀著陸部上的槽紋23相溝通，從而能夠獲得較好的排水效果。
較佳的是，在硫化之前，泡沫橡膠內包括樹脂線7，其連續不斷地呈線狀沿輪胎周向19延伸；及發泡劑，用于形成連續小泡6，其中在硫過程中，樹脂線7熔化，使其粘度小于構成泡沫橡膠的橡膠部3’的粘度，并且發泡劑具有在硫化過程中發泡以產生氣體的性質，并且連續小泡6是通過采用樹脂線7形成的樹脂保護膜將至少部分氣體封閉而形成的(參照圖2)。
還有，較佳的是，樹脂線7以1個/1毫米的密度排布，目的是將輪胎周向19的水排除。此外，為了確保實際接觸面積，樹脂線的線徑以10-100μm為佳。
進一步地，較佳的是，將連續小泡6規則地或隨機地不僅在輪胎寬度方向，而且還在胎面厚度方向的排布，如圖4(a)、圖4(b)所示。通過將連續小泡6按上述方式排布，可以使胎面部的觸地面在磨損過程中總是存在排水通道24。
對于上層橡膠部18，較佳的是，除了具有上述連續小泡6外，其還具有長度為0.5-5毫米的長形小泡26，這些長形小泡26與連續小泡6呈網絡狀互相連接，如圖5所示，以便縮短排水時間或提高排水效率。
還有，作為一種在上層橡膠部18形成長形小泡26的方式，較佳的是，在擠出機39中將長形樹脂顆粒37與未硫化的橡膠組成物38揉和，并將揉和后的物料通過擠出機的模頭40擠制成預定的形狀，如圖10所示，然后，制成的橡膠薄片41作為上層橡膠部18的起始物料，并于之后在硫化過程中發泡。
上述樹脂線的熔點要求低于胎面膠自身最高硫化溫度，原因是在輪胎產品中，其在胎面膠內形成樹脂保護膜5將連續小泡6封閉。熔點以10℃或以上為佳，特別是以30℃或高于最高硫化溫度為更佳。
即，當樹脂線7的熔點與最高硫化溫度之差太小時，樹脂線7在硫化的最后階段開始熔化，且橡膠部分已經接受了更大量的氣體，以便促進交聯反應，從而熔化的樹脂線內捕獲的氣體變得較少，使連續小泡6的形成變得困難，而當樹脂線7的熔點與最高硫化溫度之差太大時(具體指樹脂線的熔點較低時)，在橡膠揉和階段由于熱量的作用樹脂線7熔化，導致熔化樹脂線7’之間在揉和階段的熔接，使連續小泡6沿輪胎周向19的延伸變得困難。
此處，術語“胎面膠自身的最高硫化溫度”指在到輪胎在模具外冷卻時為止的期間內，硫化過程中胎面部的最高溫度。
又，較佳的是，上層橡膠部18的厚度為對應胎面膠厚度的30-70％，且以40-55％為更佳。當上層橡膠部18小于胎面膠厚度的30％時，構成上層橡膠部18的泡沫橡膠在輪胎的使用后期開始消失，不能確保輪胎在使用壽命內在冰雪路面上的操縱穩定性，而當大于70％時，胎面部缺乏剛度，從而導致擔心不能保證普通行駛(在干燥路面上行駛)時的操縱穩定性。
還有，對于構成上層橡膠部18的泡沫橡膠，較佳的是，所有的包含在泡沫橡膠內的氣泡的豐度比(existing ratio)按重量在10-40％的范圍內，并且按硬度為38-58。當泡沫橡膠內部的所有氣泡的豐度比小于10％時，排水效率會降低，而當超過40％時，普通路面上的耐磨性和性能就會降低。又，當泡沫橡膠的硬度小于38時，在普通路面上的耐磨性和性能會降低，而當超過58時，輪胎幾乎不能適應結冰路面的顯微不平度。
此外，連續小泡6的斷面直徑以10-200μm為佳。當斷面直徑小于10μm時，排水效率不足，而當大于200μm時，實際接觸面減少，從而降低了在冰面上的摩擦系數。
以下詳細說明根據本發明的第三到第五實施例的充氣輪胎的制造方法。
首先說明根據本發明第三實施例的上層橡膠部18的成形方法。在本發明的第三實施例中，在一個或多個平行設置的樹脂線上覆蓋含有發泡劑的泡沫橡膠，形成具有給定寬度的薄片狀的構件。此處術語“給定寬度”指與胎面膠相同的寬度。
請參閱圖6(a)所示，顯示了形成薄片狀構件30的方法的一個實例。如圖如示，一個或多個樹脂線7由相應的線軸31拉出，被拉出的樹脂線7平行設置并被覆蓋以通過一隔離系統分別由擠出機32a、32b擠出的泡沫橡膠33a、33b，然后其經過一壓入器34，使樹脂線7與泡沫橡膠33a、33b成為一整體，從而形成薄片狀構件30。又，可以通過一個橡膠擠出機擠出的泡沫橡膠覆蓋樹脂線7，形成薄片狀構件30。薄片狀構件30的成形方法不限于上述，亦可采用其他成形方法。
例如，當樹脂線由易碎材料構成時，如圖7所示，薄片狀構件30的較佳成形方案是將長度與擠出機器42擠出的坯料(green case)的周長相等的樹脂線7A、7B、7C……并排放置于一泡沫橡膠板33b之上，并將另一泡沫橡膠板33a放置于其上，使樹脂7A、7B、7C……位于泡沫橡膠33a、33b之間。
然后，薄片狀構件30在坯料或成型鼓上纏繞和層壓，而該坯料或成型鼓已事先用構成下層橡膠部17的橡膠片纏繞和層壓，如圖8所示的成型鼓35，使埋于薄片狀構件30的樹脂線7沿成型鼓35的周向延伸，從而形成上層橡膠部18。
下面說明根據本發明第四實施例的上層橡膠部18的成形方法。在第四實施例中，上層橡膠部18是利用一個寬度較窄的帶狀構件成形的，該帶狀構件是通過將一含有發泡劑的泡沫橡膠覆蓋于至少一個樹脂線之上獲得的。
請參閱圖11所示，是顯示形成一帶狀構件43的方法的實例。
圖中，通過一隔離系統由擠出機32擠出的一泡沫橡膠將一樹脂線7覆蓋，并經過壓入器34使泡沫橡膠覆蓋于樹脂線7之外，而形成一帶狀構件43。
又，帶狀構件43可以通過以下方法成形將多個含有發泡劑的線狀橡膠44環繞一樹脂線7進行層壓，并將其通過壓入器，使樹脂線7被橡膠覆蓋，如圖12(a)所示；或將多個含有發泡劑的線狀橡膠44環繞多個樹脂線7中的每一根進行層壓，并將其通過壓入器，使樹脂線7被橡膠覆蓋，如圖12(b)所示。
然后，將帶狀構件43纏繞并層壓于一坯料或成形鼓之上，而該坯料或成形鼓已于先前使用構成下層橡膠部17的橡膠板纏繞并層壓，這樣使埋于帶狀構件43的樹脂線7沿成形鼓的周向延伸，從而形成上層橡膠部18。
在本發明的第四實施例中，請參閱圖9所示，至少胎面膠的上層橡膠部18是通過將帶狀構件43纏繞和層壓而形成的，這樣在轉變輪胎的寬度方向36時，每一圈纏繞在寬度端互相重疊。根據本成形方法，連續小泡6不僅沿胎面的寬度方向有效地排列，而且也沿厚度方向有效地排列，這樣在輪胎受到磨損時，胎面部11對地面的接觸面就可以總是存在由開放的連續小泡6形成的排水通道24，從而可抑制在磨損過程中冰雪路面上性能的降低。
下面說明根據本發明第五實施例的上層橡膠部18的成形方法。
請參閱圖13(a)所示，線狀橡膠44纏繞于下層橡膠部17之上，同時在輪胎的寬度方向36來會移動，形成單橡膠層45。然后，將多個樹脂線7和線狀橡膠44纏繞于單橡膠層45之上，使樹脂線7以給定單間距排布，從而形成線狀橡膠層46。將單橡膠層45和線狀橡膠層46層壓，達到一給定厚度，從而形成上層橡膠18。而且，圖中顯示了單橡膠層45由多個線狀橡膠44構成的情況，但是單橡膠層45還可由一單張寬幅橡膠板構成，如圖13(b)所示。
當根據本發明第三至第五實施例形成的上層橡膠部18用于形成生胎并且于其后進行硫化，位于構成輪胎胎面的上層橡膠部的泡沫橡膠內的樹脂線7熔化，而形成樹脂保護膜5，并且同時至少有一部分由泡沫橡膠內的發泡劑的發泡所生成的氣體被樹脂保護膜5密封，從而形成沿輪胎周向19連續延伸的連續小泡6。
盡管以上僅對本發明的實施例進行了說明，在本發明的范圍內還可以進行種種修改。
這樣，根據本發明第二實施例的無釘輪胎是通過將第一實施例的組成物應用于上層橡膠部采用第三實施例的方法制成的，其性能評估如下。
實例實例1-9均為無釘子午線輪胎，其輪胎寬度方向的半剖面如圖3中所示，輪胎尺寸為205/65R15，其中以1毫米的間距在上層橡膠部設置30排5級連續小泡，上層橡膠部的厚度為胎面膠的45％，并且構成上層橡膠部的所有泡沫橡膠內部含有的所有氣泡的豐度比的重量比和硬度在表1中具體給出。此外，上層橡膠部是通過纏繞和層壓厚度為0.5毫米、寬度為10毫米的窄寬度帶狀構件構成，以使輪胎在如圖9所示的寬度方向轉換時，每一圈纏繞的寬度端互相重疊。同時，帶狀構件中的樹脂線的分布密度為1.5線/毫米。硫化前埋于帶狀構件的樹脂線的線徑為30μm，其熔點為140℃，較胎面膠自身熔點低30℃。
又，輪胎的其他結構與客車的普通充氣子午線輪胎在本質上是一樣的。
常規例常規例的輪胎與實例1中的輪胎的不同之處在于，構成上層橡膠部的泡沫橡膠具有作為橡膠重量比的膨脹率為26％，HD為48，以及一個對應整個胎面45％的厚度，以及沒有形成連續小泡。
(測試方法)將上述每個輪胎裝配到6.5Jx15的輪圈中，形成輪胎-輪圈組件，并將且安裝到一輛客車上。使該客車在不同的路面上行駛(干燥路面、潮濕路面、冰凍路面、積雪路面)，并評估其在冰凍路面和積雪路面上的剎車性能，和干燥路面和潮濕路面上的駕駛穩定性。前輪和后輪的車胎內壓為190kPa，負載2人。
通過測量在冰凍路面上以20km/小時或在積雪路面上以40km/小時的速度行駛時快速剎車(全剎)后的停車距離評估剎車性能，防鎖死剎車系統(ABS，anti-lock braking system)的狀態處于OFF(關)。
操縱穩定性的評估是通過測量每次沿環形跑道行駛10圈的平均時間來評估的。
這些評估結果在表1中顯示。而且，表1中的數值是將常規例設為100的基礎上的指數，數值越大，表明性能越好。
表1
(注)*1在冰凍路面上 *2在積雪路面上*3在干燥路面上 *4在潮濕路面上由表1的評估結果可知，與常規例中的輪胎相比，實例中的輪胎在干濕路面上的駕駛穩定性水平相當，但在冰凍和積雪路面上的剎車性能則相當優秀。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種橡膠組成物，由泡沫橡膠構成，其特征在于在該泡沫橡膠中含有多個連續小泡，每個該連續小泡沿一特定方向連續延伸，并由一樹脂保護膜密封。
2.根據權利要求1所述的橡膠組成物，其特征在于其中所述的泡沫橡膠包括多個樹脂線，在硫化之前沿一特定方向呈線狀連續延伸，以及發泡劑，其中該樹脂線在硫化過程熔化，其粘度低于泡沫橡膠構成的橡膠，且該發泡劑具有在硫化過程中發泡的性質，以生成氣體，并且該連續小泡是通過該樹脂線制成的該樹脂保護膜將由發泡劑產生的氣體的至少一部分封閉而形成的。
3.一種充氣輪胎，包括一胎面膠，至少一上層橡膠部，其形成一由泡沫橡膠制成的地面接觸面，其特征在于該上層橡膠部具有環形連續小泡，每個該連續小泡都沿該輪胎的周向方向連續延伸并采用一樹脂保護膜密封。
4.根據權利要求3所述的充氣輪胎，其特征在于其中所述的連續小泡是設置于一胎面的厚度方向內的多個級(stages)中。
5.根據權利要求3或4所述的充氣輪胎，其特征在于其中所述的泡沫橡膠包括多個樹脂線，在硫化開始前每個該樹脂線以線狀沿輪胎的周向連續延伸，以及一發泡劑，其中該樹脂線在硫化過程中熔化，具有低于構成上層橡膠部的橡膠的粘度并且該發泡劑具有一種在硫化過程中發泡產生氣體的屬性，并且該連續小泡是通過該樹脂線制成的該樹脂保護膜將至少由發泡劑產生的氣體的一部分封閉而形成的。
6.根據權利要求5所述的充氣輪胎，其特征在于其中所述的樹脂線具有10-100μm的直徑。
7.根據權利要求5或6所述的充氣輪胎，其特征在于其中所述的樹脂線具有低于該胎面膠最高硫化溫度的熔點。
8.根據權利要求3-7中任一權利要求所述的充氣輪胎，其特征在于其中所述的泡沫橡膠除具有該連續小泡外，還具有長度為0.5-5mm的長形小泡，其中該長形小泡被設置為與該連續小泡形成網絡狀連接。
9.根據權利要求3-8中任一權利要求所述的充氣輪胎，其特征在于其中所述的泡沫橡膠具有的所有小泡的豐度比(existing ratio)，按重量比為10-40％，硬度(HD，hardenss)為38-58。
10.根據權利要求3-9中任一權利要求所述的充氣輪胎，其特征在于其中所述的上層橡膠部具有一對應于胎面膠厚度30-70％的厚度。
11.一種生產充氣輪胎的方法，其特征在于其包括以下步驟將平行設置的一個或多個樹脂線用一含有發泡劑的發泡橡膠覆蓋，形成具有給定寬度的薄片狀構件；將該薄片狀構件沿一坯料(green case)或一成形鼓(shaping drum)之周向纏繞并層壓于該坯料或成形鼓之上，形成構成一胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且該泡沫橡膠中含有的該發泡劑的發泡產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
12.一種生產充氣輪胎的方法，其特征在于其包括以下步驟將一覆蓋有一含有發泡劑的泡沫橡膠的至少一個樹脂線的窄寬度帶狀構件，沿一坯料或一成形鼓之周向纏繞并層壓于該坯料或該成形鼓之上，形成一構成胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且該泡沫橡膠中含有的該發泡劑的發泡產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
13.根據權利要求11或12所述的生產充氣輪胎的方法，其特征在于其中所述的薄片狀構件和該帶狀構件是通過拉出一個或多個樹脂線并將該拉出的樹脂線通過一隔離系統用該泡沫橡膠覆蓋形成的。
14.根據權利要求11或12所述的生產充氣輪胎的方法，其特征在于其中所述的薄片狀構件和該帶狀構件是通過將含有發泡劑的線狀橡膠圍繞一個或多個樹脂線并通過一壓入器將樹脂線包覆于橡膠之中。
15.根據權利要求11所述的生產充氣輪胎的方法，其特征在于其中所述的薄片狀構件和帶狀構件是通過將一個或多個平行排布的樹脂線夾在兩張泡沫橡膠片中形成的。
16.根據權利要求12至14任一權利要求所述的生產充氣輪胎的方法，其特征在于其中所述的胎面膠的至少一上層橡膠部是通過將該帶狀構件纏繞和層壓而形成的，從而在該輪胎的寬度方向上轉換時，每一圈環繞的寬度端都互相重疊。
17.一種生產充氣輪胎的方法，其特征在于其包括以下步驟將一含有發泡劑和樹脂線的帶狀橡膠片，沿周向纏繞并層壓于一坯料或一成形鼓之上，使該樹脂線以給定間距沿該坯料或該成形鼓周向排布，形成一構成胎面膠的上層橡膠部；硫化，在此期間該樹脂線被熔化，形成一樹脂保護膜，并且該泡沫橡膠中含有的該發泡劑的發泡產生的氣體的至少一部分被該樹脂保護膜密封，形成環形連續小泡，每個連續小泡在構成該上層橡膠部的該泡沫橡膠內沿該輪胎的周向連續延伸。
全文摘要
本發明是關于一種橡膠組成物、充氣輪胎及其制造方法。本發明提供的一種橡膠組成物，是由具有合理化發泡狀態的泡沫橡膠構成，即使在摩擦系數很低的物體例如冰面上，也能夠提供較大的摩擦力。本發明還提供一種充氣輪胎，特別是一種冬季輪胎，如無釘輪胎，采用上述橡膠組成物作為其胎面膠的上層橡膠部，構成至少一個地面接觸面，以增強其在冰凍路面或積雪路面的抓著力，而具有改善的駕駛穩定性，如剎車性能、轉彎性能等性能。本發明還提供了此種充氣輪胎的制造方法。本發明提出的由一種泡沫橡膠構成的橡膠組成物1，其特征在于該泡沫橡膠具有沿某一特定方向4連續沿伸并被一樹脂保護膜5密封的連續小泡6。
文檔編號B29D30/52GK1582316SQ0282201
公開日2005年2月16日 申請日期2002年9月27日 優先權日2001年9月28日
發明者黑川真 申請人:株式會社普利司通