包括導電區域的簾線簾布層的制作方法

專利名稱：包括導電區域的簾線簾布層的制作方法
技術領域：
本發明的領域涉及用于裝配至運輸車輛的輪胎。更加具體而言，本發明涉及電荷 在利用非導電橡膠復合物制成的輪胎中流動的問題。
背景技術：
為了增強滾動阻力并減少燃料消耗，現代輪胎包含橡膠復合物，通過占主導的填 充物的方式，該橡膠復合物包括非導電填充物，例如硅石，或者包括具有非常小的百分比的 炭黑的復合物，且該橡膠復合物例如用來制造胎面。通過示例的方式，公開文獻EP 0 501 227中描述了這種輪胎。由于這些復合物的電阻率非常高，所以它們的應用伴隨著大量技術方案的發展， 所述技術方案用于在車輛移動時阻止靜電積累以及允許電荷流動至地面。與電荷積累相關 聯的缺點對于制造商而言是眾所周知的，并且該缺點變化廣泛，從與車輛收音機的工作相 干擾到從車輛下車時的乘客受到的電震，以及由于形成臭氧而加速了輪胎的老化。公開文獻US 5 518 055描述了一種輪胎，其中由非導電復合物制成的胎面涂覆 有薄的導電復合物層。該層與側壁復合物相接觸，所述側壁復合物本身也是導電的，以允許 電荷流動。在公開文獻EP 0 658 452中介紹的另一個方案是在胎面中置入插件。該插件徑 向延伸，優選地一直圍繞輪胎圓周而徑向延伸，所述插件利用導電橡膠復合物制成，并將胎 面的外表面連接至多個胎冠增強簾布層的其中一個，或者連接至胎體增強件，或者連接至 連接到輪胎胎面并足以進行導電的其它任何部分上，這些簾布層的每一者都是導電的。取 決于胎面是否包括導電材料或非導電材料的一個或多個層，對該原理進行了很多改進，并 且例如在公開文獻EP 0 925 903和EP 0 963 302中進行了介紹。所有這些方法目的在于將胎面的外表面連接至輪胎胎冠的內部區域的直接毗鄰 部分，例如側壁、胎冠增強簾布層或者胎體增強簾布層，它們都具有導電性能。然而，仍舊是為了改善滾動阻力的最近的輪胎發展中，已經增大了對大多數輪胎 零件中的基于硅石的弱導電復合物的使用，所述輪胎零件在所述輪胎滾動的時候很可能執 行機械工作。從而，除了胎面以外，這種復合物還用于側壁、胎體增強簾布層、胎冠增強簾布 層和胎冠增強成型元件的制造當中。只有諸如胎圈增強環或者胎趾保護橡膠的輪胎元件是利用包含了炭基填充物的 復合物制成的，這些輪胎元件的工作是確保輪緣和包封膜(envelope)下部區域之間的接 觸，并且這些輪胎元件仍然具有導電性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種電荷在基本由弱或者非常弱的導電橡膠復合物制成的 輪胎中的導電方案。此文中所使用的“弱導電橡膠材料”表示具有大于或等于1080hmS/cm的電阻率的橡膠基材料。類似地，“導電橡膠材料”表示具有小于1060hmS/cm的電阻率的橡膠基材料。因此，在通用術語下，本發明涉及一種用于裝配至車輪的輪胎，所述輪胎特別用來 減少滾動阻力。通過表示的方式，所述輪胎包括-胎面，該胎面的徑向外表面用來與地面接觸，所述胎面一般來說由弱導電復合物 構成，并具有例如在公開文獻EP 0 658 452中描述的用來導電的裝置。-胎冠增強帶束層，其通過互相疊置地鋪設的多個增強簾布層形成，每個增強簾布 層包括多個簾線，所述簾線互相平行并涂覆有弱導電橡膠復合物，并與圓周方向形成給定 的角度。該胎冠增強帶束層與胎面的徑向內表面相接觸，更加具體地來說，是與布置在胎面 當中的用來導電的裝置相接觸。-胎趾區域，其用來確保車輪和輪胎之間緊密接觸，該胎趾區域包 括胎圈增強環以 及與所述車輪相接觸的胎趾保護橡膠，該胎趾保護橡膠一般由導電橡膠復合物形成。-一個或多個胎體增強簾布層，它們互相疊置地鋪設，并通過它們的徑向內端錨定 至所述胎圈增強環，并且所述胎體增強簾布層還包括多個簾線，所述簾線涂覆有弱導電橡 膠復合物，并互相平行且與圓周方向形成基本為90°的給定角度。在其中心處，胎體增強簾 布層與形成所述胎冠增強帶束層的多個簾布層的其中之一相接觸。-側壁區域，其用于保護胎體增強簾布層，并且一般由弱導電橡膠復合物形成。術語“簾線”應當被極為廣義地進行理解，其包括單絲、多絲、芯線或者紡線或者等 價的組件，而不管簾線的質地或者金屬材料是什么，或者簾線可能經受的處理是什么，例如 橡膠涂覆或表面處理，從而提升它緊密粘結至橡膠的能力。因此，存在于上述的該類輪胎中的問題是如何在胎面和輪緣之間提供傳導路徑， 這是因為增強簾布層在包封膜的胎冠和下部區域之間不再進行電荷傳導。本發明的目的是通過提供適合的胎冠增強簾布層和胎體增強簾布層來提供該問 題的解決方案。根據本發明，增強簾布層由簾線的組件形成，所述簾線大部分涂覆有弱導電橡膠 復合物，且所述簾線互相平行并與所述簾布層的縱向方向形成給定角度。這些簾布層的特征在于，涂覆有一個或多個橡膠復合物層的所謂的“貫通簾線”以 一定節距和給定的布置而被插入到涂覆有弱導電橡膠復合物的多個簾線之間，所述貫通簾 線的外層由導電橡膠復合物形成，從而在所述簾布層的上部和下部之間形成了一個或多個 導電路徑。接著觀察到，通過仔細地調整貫通簾線的節距和布置，由于位于胎冠帶束層的增 強簾線層上的貫通簾線和互相疊置地鋪設的胎體增強簾布層之間的連續的接觸，因此在胎 面的內部和下部區域之間形成一個或多個傳導路徑。涂覆有導電橡膠復合物的少量簾線的存在不會在向前移動阻力方面顯著改變輪 胎的整體性能。此外，對各種增強簾布層的簾線進行涂覆的導電復合物要仔細選擇，以給予與所 述簾布層的簾線涂覆的弱導電復合物基本相同的機械性能。本發明還涉及根據本發明的簾布層的優選實施方案，并涉及包括根據本發明的簾 布層的輪胎。


說明書的以下部分基于圖1至圖10，其中-圖1和2是根據本發明的增強簾布層的示意性俯視圖，-圖3、4和5是根據本發明的穿過貫通簾線的橫截面圖，-圖6是根據本發明的穿過增強貫穿條帶的橫截面圖，-圖7是穿過增強簾布層的橫截面圖，該增強簾布層的布邊根據本發明而設置，-圖8是根據本發明的包括胎冠增強簾布層和胎體增強簾布層的輪胎的剖視圖，-圖9是穿過所述輪胎的徑向橫截面圖，并且-圖10是布置在胎體增強簾布層上的形成胎冠帶束層的增強簾布層的示意性俯 視圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，輪胎將由增強簾布層23和33進行制造，該增強簾布層23和 33由多段簾線(lengths of threads)形成，所述多段簾線互相平行，并與簾布層的縱向方 向形成角度(α)。如圖1所示，增強簾布層23的簾線與縱向方向形成了小于90°的角度 α，該增強簾布層23優選地被設計用于制造胎冠增強帶束層。如圖2所示，簾布層33的簾 線與所述縱向方向形成大約90°的角度α，該簾布層33優選地用于制造胎體增強簾布層。簾線(20、30)大部分都涂覆有弱導電橡膠復合物。多段貫通簾線(21、31)在一定 節距和給定布置下插入到涂覆了弱導電復合物的多個簾線之間。圖1顯示了多段貫通簾線21分離布置在多個涂覆了弱導電復合物的簾線之間的 情況。圖2顯示的情況當中，多個并排鋪設的貫通簾線31布置在多個涂覆了弱導電復合物 的簾線之間。在已知的方式中，增強簾布層的制造包括以下步驟。以給定角度α在“直簾線”簾 布層(2、3)中進行切割來移除多段簾布層(22、32)。在當前的情況中，所述直簾線簾布層由 涂覆了弱導電橡膠復合物的連續簾線構成，所述簾線互相平行并與所述直簾線簾布層的縱 向方向形成0°角。在直簾線簾布層中并排鋪設的簾線數量可以根據簾線的特性和直徑而 在10個左右的簾線(3)集合中變化——在該情況下，它們都被稱為條帶——往往可達一兩 千條簾線——接著它們被稱為非常寬的簾布層(2)。接著，被簾線(220a、220b、320a、320b) 定界的多段的布邊接合在一起，以獲得無端(endless)增強帶(23、33)。一種獲得可以制造按照本發明的增強簾布層的增強簾布層的方法是切開非常 寬的直簾線簾布層以形成多個直簾線條帶，接著將無端貫通簾線插入到多個直簾線條帶之 間。通過將布邊接合在一起并將未固化的橡膠復合物粘合至它們自身，則可以改良橡膠橋， 從而能夠制造包含貫通簾線的直簾線簾布層。更容易實施的可選擇方案是通過將由簾線定界的所述多段簾布層的布邊相接 合，從而更輕易地將已經準備切割成需要角度的一段貫通簾線(21)或者貫通條帶(31)插 入到從直簾線簾布層(2、3)獲取的多段簾布層中的每一個之間，其中簾線涂覆有弱導電橡 膠復合物。結果就是形成了按照本發明的無端增強帶(23、33)。接著，從所述增強帶中獲取給定尺寸的多個段，以形成用于與形成未完成的輪胎 的其它橡膠零件組合在一起的增強簾布層。
在等價的方式中，通過對簾布層或者直簾線條帶的多個布邊的其中一個進行鑲 邊，貫通簾線或者貫通條帶能夠直接進行添加。貫通簾線可以用傳統的包鞘(sheathing)方法來制造，如圖3所示的那樣，通過導 電復合物211的幫助來對簾線212直接涂覆。如圖4所示，一個可選方案是用弱導電復合物 210對簾線212進行涂覆，接著，使用包鞘方法(同樣已知)來在外側上共擠出由導電橡膠 復合物211構成的第二層。第二個可選方案是在涂覆了弱導電橡膠復合物210的簾線212 的整個表面上沉積由導電橡膠復合物構成的橡膠溶液213和溶劑，如圖5所示，其中橡膠溶 液213顯示為圓點。溶劑被蒸發，僅有導電橡膠復合物的薄層留在了簾線的外表面上。
貫通條帶31能夠以 同樣的方式傳統地來通過包鞘簾線312的簾布層進行制造，所 述簾線312的簾布層在導電橡膠復合物311當中包括數十個簾線。將會觀察到，可以模仿上述的原理，其包括在由溶劑和導電復合物(413)組成的 橡膠溶液當中對直簾線簾布層或條帶(41)或一段簾布層的布邊和連接至所述布邊的上下 表面進行涂覆，以獲得相同的效果，其如圖7所示，其中所述直簾線簾布層或條帶(41)或一 段簾布層的簾線(412)涂覆有弱導電復合物(410)。從而在簾布層或條帶的上部s和下部 i之間建立了傳導路徑。貫通條帶或簾線以及它們插入到增強帶中的實施方案在本文中是通過示例的方 式給出的，并且絕不是對導致按照本發明精神的結果的其它任何組合產生偏見。涂覆有導電復合物的簾線或條帶可以在均勻或者不均勻的節距下布置。然而，可 以進行考慮，從而一旦布置在輪胎中的最終位置下，貫通簾線或貫通條帶之間會具有一個 或多個接觸，從而在胎冠帶束層的徑向外部和胎體增強簾布層之間形成傳導路徑。簾布層中的貫通簾線的數量可以很小。實驗顯示，每個簾布層當中存在一個貫通 簾線足以建立傳導路徑。然而，在實踐中的結果卻是這種類型的布置太過復雜而難以實施， 這是因為它意味著布置簾布層，從而在輪胎的建造過程中，將傳導簾線互相疊置地鋪設。如圖8所示的通過示例方式的本發明的輪胎1包括胎面11，該胎面11具有用來在 胎面的外表面和胎冠增強帶束層的徑向外部之間進行導電的裝置，所述胎面的外表面用來 與地面接觸。這些裝置可以用于提供用導電橡膠材料制造的胎面，或者優選地，制造由弱導電 復合物110形成的胎面11，其中插件111通過胎面而徑向延伸。胎面11還可以包括子層 12，該子層12自身由導電復合物形成或者包括類似于胎面的裝置的排出電荷的裝置。如圖8所示，胎冠增強帶束層由兩個增強簾布層13和14構成，其中簾線與輪胎包 封膜的圓周方向形成給定角度。增強簾布層13例如可以通過將多個并排鋪設的條帶130接合在一起而制成，其中 簾線涂覆有弱導電復合物，并且其中多個布邊的其中一個由涂覆了導電復合物的貫通簾線 131形成。增強簾布層14在另一個組件例子當中是通過將多段條帶(140、141)接合而制成。 形成簾布層的多段條帶的大多數由多段條帶(140)形成，其中簾線涂覆了弱導電復合物。 多段貫通條帶(141)插入到多個條帶(140)之間，條帶(140)的簾線涂覆有弱導電復合物。通過示例的方式，胎體增強簾布層15是通過將涂覆了弱導電復合物的簾線的多 個段150組裝而形成，在直簾線簾布層被切割的機器上制造所述多個段的步驟當中，由涂覆了導電復合物的簾線形成的一段條帶151插入在簾線的多個段150之間。胎體增強簾布層15通過它的兩個徑向下端錨定至胎趾增強環160和161。不言而喻，胎體增強簾布層和胎冠增強簾布層的每一者都能沒有區別地按照上述的其中一個實施方案而制造。這些實施方案的可選方案是，簾線直接沉積在未完成輪胎上的最終位置。這種方 法已經通過例子的方式在公開文獻EP 248 301中進行了描述，其涉及一種通過噴灑來沉 積簾線的方法，并且也在公開文獻EP 353 511中進行了描述，其涉及一種利用非纏繞工藝 來將簾線應用至胎芯的方法。這些方法是從帶有預涂覆橡膠復合物的連續簾線源中進行供應。如果該復合物是 弱導電的，那么可以明智地將導電復合物表面層以均勻間隔沉積在胎面表面上。作為例子， 可以采用由導電橡膠復合物形成的橡膠溶液和溶劑。接著所述溶劑簡單地被蒸發而留下簾 線，簾線的部分區域擁有導電性能。當將簾線鋪設在它們的最終位置的時候，產生了多段貫通簾線，多段貫通簾線的 數量取決于預涂覆了導電橡膠復合物的那段簾線，從而得到的增強簾布層擁有了根據本發 明的增強簾布層的性能。支持本說明書的輪胎的增強簾布層的數量和類型不是限定性的。因此，在不偏離 本發明的精神的情況下，可以制造包括多于兩個相交錯的簾布層和一個或多個所謂的零度 簾布層的胎冠增強帶束層。類似地，也可以制造包括多個胎體增強簾布層的輪胎。圖9是穿過輪胎1的徑向橫截面圖，并顯示了胎趾保護橡膠170和171，該胎趾保 護橡膠170和171被設計用來確保輪胎胎趾和輪緣之間的接觸。這些胎趾保護橡膠與胎體 增強簾布層相接觸，并且這些胎趾保護橡膠包括用來從內部到與輪緣接觸的外部的導電的 裝置。這些胎趾保護橡膠優選地利用導電橡膠復合物制造。最后，輪胎1包括側壁保護橡膠180和181。這些側壁保護橡膠優選地利用弱導電 橡膠復合物制造。簡言之，胎面11包括裝置(111、12)，其能夠使得導電路徑建立在胎面的徑向外部 和所述胎面的徑向內部之間，所述胎面的徑向外部用來與地面接觸。胎冠增強帶束層(13、 14)的徑向外部與胎面(12)的徑向內部接觸。并且，胎冠增強帶束層的徑向內部與胎體增 強簾布層(15)相接觸。最后，胎體增強簾布層的徑向下部與胎趾保護橡膠(170、171)接觸， 胎趾保護橡膠(170、171)用來建立與輪緣的氣密接觸。由于這些各種元件之間的接觸，并且更加具體而言，由于簾布層部分(其中簾線 涂覆有導電復合物)之間的接觸，所以在輪胎的徑向外表面和輪緣之間建立了至少一個導 電路徑，其如圖10示意性所示。使得可以創建傳導路徑的多種布置可以不相同。在第一種結構中，涂覆了導電復合物的簾線布置在相對于每個簾布層的縱向端的 一個或多個預定位置中的增強簾布層中。多個簾布層互相疊置地鋪設，并注意確保涂覆了 導電復合物的簾線以預定的方位角設置在輪胎當中。由此以預定方式設置簾布層之間的傳 導路徑。如前所示，這種布置可能會在組裝輪胎時產生復雜結構，但是它意味著涂覆有導電 復合物的貫通簾線數量可以減少。它還意味著也能夠處理輪胎具有多個胎體增強簾布層的 特殊情形，其中簾線互相平行，并且有必要在圓周方向上提供一個或多個足夠長度的預定涂覆區域，以遮蓋貫通簾線。然而，將會觀察到，在輪胎構建操作的過程中，簾布層的長度必須小于展開后的簾 布層，從而按照此方法制造的具有增強簾布層的每個輪胎具有至少一個貫通簾線或貫通條
市ο
另一方面，在第二種結構當中，多個增強簾布層互相疊置地鋪設，而沒有特別考慮 在涂覆了傳導復合物的簾線的輪胎中的方位角。在這種情形下，涂覆了導電復合物的簾線 的節距和布置被確定成使得在統計意義上，能夠在不同的增強簾布層之間建立至少一個傳 導路徑，而不管簾布層相對于彼此的圓周位置。因此，本發明可以通過簡單的方式來制造輪胎，該輪胎能夠高效地從車輛中消除 靜電荷。此外，所提議的用來制造所述簾布層的構建方法不需要對現存方法進行重大改變， 并且能夠在較低成本下實施。
權利要求
1.一種由簾線的組件形成的用于制造輪胎(1)的增強簾布層(13、14、15、23、33)，所述 簾線大部分涂覆有弱導電橡膠復合物(20、30、130、140、150、210、410)，所述簾線互相平行 并與所述簾布層的縱向方向形成給定角度(α)，所述簾布層的特征在于，涂覆有一個或多個橡膠復合物層的貫通簾線(21、31、131、 141,151)以一定節距和給定的布置插入到涂覆有弱導電橡膠復合物(20、30、130、140、 150)的多個簾線之間，所述貫通簾線的外層(211、213)由導電橡膠復合物形成，從而在所 述簾布層的上部和下部之間形成一個或多個導電路徑。
2.如權利要求1所述的增強簾布層，其中涂覆有導電橡膠復合物的所述簾線形成多個 子組件(31、141、151)，所述簾線互相并排位于所述子組件(31、141、151)中，所述多個子組 件以一定節距和給定的布置插入到涂覆有弱導電橡膠復合物(140、150)的多個簾線之間。
3.如權利要求1或2所述的增強簾布層，其中所述貫通簾線(21a)涂覆有導電橡膠復 合物(211)的單一層。
4.如權利要求1或2所述的增強簾布層，其中貫通簾線(21b、21c)涂覆有弱導電橡膠 復合物(210)的第一層和導電橡膠復合物(211、213)的外層。
5.一種制造增強簾布層(13、14、15、23、33)的方法，所述增強簾布層(13、14、15、23、 33)用于輪胎(1)的制造，所述簾布層由簾線組件形成，所述簾線大部分涂覆有弱導電橡膠 復合物(20、30、130、140、150、210、410)，所述簾線互相平行并與所述簾布層的縱向方向形 成給定角度(α)，所述方法的特征在于，其包括以下步驟，在該步驟過程中，涂覆有一個或多個橡膠復合 物層的貫通簾線(21、31)以一定節距和給定的布置插入到涂覆有弱導電橡膠復合物(20、 30、130、140、150、210、410)的多個簾線之間，所述貫通簾線的外層由導電橡膠復合物形成， 從而在所述簾布層的上部(s)和下部(i)之間形成一個或多個導電路徑。
6.如權利要求5所述的方法，包括以下步驟，其中-在相對于直簾線簾布層的縱向方向的給定角度(α)下從所述直簾線簾布層中獲取 預定的多個段，以形成多段簾布層(22、23)，在所述直簾線簾布層中，所述簾線涂覆有弱導 電復合物(2、3)，_將一段直簾線(21)或多段直簾線(31)在一定節距和給定布置下沿著一段簾布層的 布邊(220a)并排接合，以及-通過對被簾線(220、220b、320a、320b)定界的布邊進行接合而將所述多段簾布層 (22,23)并排鋪設，以形成無端增強帶(23、33)。
7.如權利要求6所述的方法，其中，為了制造直簾線(21a)，對簾線(212)涂覆導電橡 膠復合物(211)。
8.如權利要求6所述的方法，其中，為了制造直簾線(21b)，通過對第一層(210)和外 層(211)進行共擠來對簾線(212)進行涂覆，所述第一層(210)由弱導電橡膠復合物形成， 所述外層(211)由導電橡膠復合物形成。
9.如權利要求6所述的方法，其中，為了制造直簾線(21c)-對簾線(210)涂覆弱導電橡膠復合物(210)，-將由導電橡膠復合物形成的橡膠溶液(213)和溶劑沉積在所述簾線的整個表面上，并且-將所述溶劑蒸發。
10.如權利要求5所述的方法，包括以下步驟，其中-在相對于直簾線簾布層的縱向方向的給定角度(α)下從所述直簾線簾布層中獲取 預定的多個段，以形成多段簾布層，在所述直簾線簾布層中，所述簾線涂覆有弱導電復合 物，-將由導電橡膠復合物形成的橡膠溶液(213)和溶劑在一定節距和給定的布置下沉積 在被簾線(420)定界的其中一個布邊上和上下表面上，所述上下表面連接至一段簾布層或 一段直簾線簾布層的所述布邊，-將所述溶劑移除，_通過對被簾線定界的所述多個布邊接合來并排布置所述多段簾布層。
11.如權利要求5所述的方法，其中-將連續簾線(212)涂覆弱導電復合物(210)，_將導電橡膠復合物的表面層以限定的間隔并沿著給定的一段簾線而沉積在所述簾線 的整個圓周表面上，-所述多段簾線直接沉積在接收表面上的最終位置。
12.如權利要求11所述的方法，其中導電橡膠復合物的薄表面層是通過對基于導電橡 膠復合物的橡膠溶液和被蒸發的溶劑進行沉積而制造的。
13.一種輪胎(1)，包括一個或多個胎體增強簾布層(15)和由一個或多個胎冠增強簾 布層(13、14)形成的胎冠增強帶束層，所述輪胎的特征在于，所述簾布層(13、14、15)由根據權利要求1至4中的一項所述的 增強簾布層形成。
14.如權利要求13所述的輪胎(1)，進一步包括胎面(11)，裝置設于所述胎面(11)中 來在所述胎面的外表面和所述胎冠增強帶束層的徑向外部之間導電，所述胎面的外表面用 于與地面接觸。
15.如權利要求13所述的輪胎(1)，進一步包括兩個胎趾區域，所述胎趾區域包含胎趾 增強環(160、161)和胎趾保護橡膠(170、171)，所述胎體增強簾布層(15)的徑向下端錨定 至所述胎趾增強環(160、161)，所述胎趾保護橡膠(170、171)用來與輪緣接觸，并被定位成 使得它們與胎體增強簾布層(15)中的至少一個相接觸，所述胎趾保護橡膠由導電材料形 成。
全文摘要
本發明涉及一種由一組簾線形成的用于制造輪胎(1)的增強簾布層(13、14、15)，所述簾線大部分涂覆有弱導電橡膠混合物(130、140、150)，所述簾線互相平行并與所述簾布層的縱向方向形成給定角度；特征在于，涂覆有一個或多個橡膠混合物層并且外層由導電橡膠混合物形成的傳導簾線(131、141、151)根據一定間隔和給定的布置而被插入到所述涂覆有弱導電橡膠混合物(130、140、150)的多個簾線之間，從而在所述簾布層的頂部和底部之間形成了一個或多個導電路徑。
文檔編號B29D30/42GK102006989SQ200980113093
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月1日 優先權日2008年4月16日
發明者H·克羅德, H·安克 申請人:米其林技術公司, 米其林研究和技術股份有限公司