具有氣阻穩(wěn)定織物系統(tǒng)的充氣輪胎胎體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠制品。
【背景技術(shù)】
[0002]補(bǔ)強(qiáng)橡膠物品廣泛用于消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用中。補(bǔ)強(qiáng)模壓橡膠物品的性能取決于補(bǔ)強(qiáng)層與橡膠的粘合性以及氣阻性能.
[0003]對(duì)于這些橡膠產(chǎn)品(輪胎、氣墊)中的一些，制備過(guò)程需要纖維層具有單向拉伸能力以便在構(gòu)建過(guò)程中允許膨脹。纖維層的拉伸極其均勻以及各纖維元件之間的間隔保持不變對(duì)于這些橡膠產(chǎn)品的質(zhì)量非常關(guān)鍵。
[0004]期望輪胎產(chǎn)品的氣密部件能夠穩(wěn)定纖維補(bǔ)強(qiáng)并且同時(shí)提供必要的拉伸能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]補(bǔ)強(qiáng)橡膠制品，其含有橡膠制品、纖維補(bǔ)強(qiáng)層和具有氣密性能的聚合物。所述纖維層含有具有拉伸和氣密性能的膜；以及嵌入的或粘結(jié)的I)單軸拉伸的條帶元件的層或2)復(fù)絲紗線的層，復(fù)絲紗線例如PET、PA、芳族聚酰胺或類(lèi)似物。也公開(kāi)了形成補(bǔ)強(qiáng)橡膠制品的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是充氣徑向輪胎的局部剖視圖。
[0007]圖2A和2B說(shuō)明了氣阻穩(wěn)定織物系統(tǒng)的兩個(gè)【具體實(shí)施方式】。
[0008]圖3示意性地說(shuō)明了具有一層的例示性條帶元件的【具體實(shí)施方式】。
[0009]圖4示意性地說(shuō)明了具有兩層的例示性條帶元件的實(shí)施方式。
[0010]圖5示意性地說(shuō)明了具有三層的例示性條帶元件的實(shí)施方式。
[0011]圖6示意性地說(shuō)明了具有空穴和表面裂縫的例示性條帶元件的實(shí)施方式。
[0012]圖7是包含空穴的纖維的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面的放大50，000X的顯微照片。
[0013]圖8A是包含空穴和引起空穴的顆粒的纖維的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面的放大20，000X的顯微照片，顯示了空穴的一些直徑測(cè)量。
[0014]圖SB是包含空穴和引起空穴的顆粒的纖維的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面的放大20，000X的顯微照片，顯示了空穴的一些長(zhǎng)度測(cè)量。
[0015]圖9是具有裂縫的纖維的一個(gè)實(shí)施方式的表面的放大1，000X的顯微照片。
[0016]圖10是具有裂縫的纖維的一個(gè)實(shí)施方式的表面的放大20，000X的顯微照片。
[0017]圖11是具有裂縫的纖維的一個(gè)實(shí)施方式的表面的放大100，000X的顯微照片，
[0018]圖12是用作輪胎胎體中的穩(wěn)定織物的第一例示性經(jīng)向-編織瑋向插入織物結(jié)構(gòu)的片段的正視圖(face view)；
[0019]圖13是用作輪胎胎體中的穩(wěn)定織物的第二例示性經(jīng)向-編織瑋向插入織物結(jié)構(gòu)的片段的正視圖(face view)；
[0020]圖14是圖13的經(jīng)向-編織、瑋向插入的織物結(jié)構(gòu)的片段的后視圖；
[0021]圖15是示意性的圖案視圖，說(shuō)明在經(jīng)向-編織、瑋向插入的織物結(jié)構(gòu)中放置加工方向紗線的圖案，包括用于放置在輪胎胎體的胎圈區(qū)域中的穩(wěn)定紗線。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參照?qǐng)D1，顯示了補(bǔ)強(qiáng)橡膠制品200為輪胎的一個(gè)實(shí)施方式，包括通過(guò)胎肩連接到胎面305的側(cè)壁303。輪胎200包括被胎面305覆蓋的胎體301。在圖1中，輪胎200是徑向輪胎。但是，本發(fā)明不限于徑向輪胎，并且也可以其他輪胎結(jié)構(gòu)使用。胎體301典型地由一層或多層穩(wěn)定織物312形成，穩(wěn)定織物312在輪胎內(nèi)周金屬胎圈307處終止，并且?guī)?34圍繞穩(wěn)定織物312沿圓周方向位于胎面305區(qū)域中。構(gòu)建胎體301，使得位于穩(wěn)定織物312內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)紗線311以與輪胎200的預(yù)期的旋轉(zhuǎn)方向R基本上垂直的方向延伸。帶束層334由相對(duì)不能伸展的經(jīng)向材料331 (例如鋼絲補(bǔ)強(qiáng)經(jīng)向線)形成，經(jīng)向材料331沿輪胎200的預(yù)期的旋轉(zhuǎn)方向R延伸，更常見(jiàn)的是，與輪胎200的預(yù)期的旋轉(zhuǎn)方向R成一個(gè)微小的角度。不能伸展的經(jīng)向材料331的角度可以隨著構(gòu)建或應(yīng)用方法而變化。緩沖層(breaker)330跨過(guò)輪胎的胎面305的寬度延伸，并終止于胎面305與側(cè)壁303相遇的輪胎200區(qū)域的邊緣 332。
[0023]冠帶層343位于帶束層334與胎面305之間。顯示的冠帶層343由圍繞輪胎簾線312纏繞的冠帶條帶342在輪胎的滾動(dòng)方向形成，并且在帶束層334的邊緣332的上方延伸。此外，在圖2中，冠帶條帶342可以圍繞輪胎簾線312纏繞多次以減小由交疊結(jié)合引起的輪胎200中的失衡效果?；蛘撸趲?43可以由在帶束層334的邊緣332上方延伸的冠帶條帶342形成，或者冠帶層343可以由圍繞輪胎200的胎體301沿圓周方向纏繞并且具有平坦的螺旋圖案的冠帶條帶342形成。一些合適的冠帶織物描述在美國(guó)專利7，252，129、7,614, 436和7，931，062中，每篇專利均以引用的方式全文并入本文。
[0024]胎圈三角膠(bead apex) 310位于胎圈307的頂部，并且包圍至少部分的胎圈307，并且三角膠310是包布(flipper) 320。包布320是圍繞胎圈307設(shè)置的織物層位于反包端330部分內(nèi)。胎跟加強(qiáng)層(chipper) 340位于鄰近層330的卷繞胎圈307的部分。更具體地，胎跟加強(qiáng)層340位于所述層的包布320的“反包端”330的部分的相對(duì)側(cè)。側(cè)壁也可以包括其他未顯示的織物層，例如胎圈包布織物、坡腳保護(hù)(toe protector)織物、或卷繞胎圈的織物、從胎圈向上延伸至側(cè)壁側(cè)的織物、從胎面向下延伸至側(cè)壁的織物、位于胎肩區(qū)內(nèi)的織物、或完全覆蓋側(cè)壁的織物。本文將在胎圈與胎面之間延伸的任何織物均定義為“側(cè)壁織物”。這包括也圍繞胎圈向輪胎內(nèi)部延伸的織物，例如包布織物，只要至少一部分織物位于胎圈與胎面之間即可。
[0025]要求輪胎胎體301在從胎圈向胎圈延伸的徑向方向具有大的強(qiáng)度，所述徑向方向橫切在使用過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)方向。為了提供該強(qiáng)度，穩(wěn)定織物312 (有時(shí)也稱為輪胎簾線)已經(jīng)典型地是紡織織物，具有在經(jīng)向方向(也稱為“加工方向”)延伸的基本上不能伸展的預(yù)應(yīng)力高韌度紗線，在織物形成和/或修整(finishing)過(guò)程中將其拉伸和牽引。然后在與加工方向交叉的方向切割該織物(即，橫斷經(jīng)向紗線)。然后，將每條織物旋轉(zhuǎn)90度，并彼此裝配以便置于胎體301中，其中高強(qiáng)度經(jīng)向紗線在胎圈之間沿期望的徑向方向取向。由此，在最終的結(jié)構(gòu)中，瑋向紗線基本上沿圓周方向取向即，沿輪胎的旋轉(zhuǎn)方向)。典型地布置該穩(wěn)定織物并附著于輪胎內(nèi)襯，輪胎內(nèi)襯由厚的丁基橡膠材料形成以形成氣密層。
[0026]已經(jīng)建議，形成穩(wěn)定織物312，其中補(bǔ)強(qiáng)紗線311 (有時(shí)也稱為補(bǔ)強(qiáng)簾線)位于瑋向或與加工方向垂直的方向從而減少傳統(tǒng)穩(wěn)定織物需要的切割，旋轉(zhuǎn)和接合步驟。在一個(gè)實(shí)施方式中，形成的胎體穩(wěn)定織物是經(jīng)向結(jié)合、瑋向插入織物，具有由相對(duì)不能伸展的補(bǔ)強(qiáng)簾線形成的瑋向插入紗線?；蛘撸ンw穩(wěn)定織物可以是具有由相對(duì)不能伸展的補(bǔ)強(qiáng)簾線形成的瑋向紗線的紡織織物。
[0027]或者，胎體穩(wěn)定織物可以是無(wú)紡織物，其具有由相對(duì)不能伸展的補(bǔ)強(qiáng)簾線在瑋向或在與加工方向垂直的方向形成的紗線，例如在無(wú)瑋稀松布(laid scrim)或單向織物中。有關(guān)在紡織品的瑋向具有相對(duì)不能伸展的補(bǔ)強(qiáng)簾線的該穩(wěn)定織物的更多信息可以在美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/836,256中找到，該美國(guó)專利申請(qǐng)于2010年7月14日提交，其全文以引用的方式并入本文。
[0028]補(bǔ)強(qiáng)橡膠制品200也可以是織物補(bǔ)強(qiáng)軟管的形式。最普遍并且最合適的傳統(tǒng)軟管之一是所謂的〃絲網(wǎng)加固〃型，其中通過(guò)螺旋纏繞在柔性軟管上的紗線形成穩(wěn)定織物(包含補(bǔ)強(qiáng)紗線)，形成兩股紗線，第一股是平行并且等距的行，疊加在相同數(shù)目的橫向線上，所述橫向線同樣是平行并且等距的線，這些紗線相對(duì)于軟管的管狀體的軸對(duì)稱設(shè)置從而形成具有菱形單元的織物“絲網(wǎng)”。穩(wěn)定織物312典型地嵌入橡膠220以形成補(bǔ)強(qiáng)氣阻織物。除了軟管之外，纖維和纖維層也可以用于補(bǔ)強(qiáng)任何合適的橡膠制品，包括帶，例如電力傳輸帶；印刷氈、以及管。
[0029]一些其他補(bǔ)強(qiáng)橡膠產(chǎn)品200包括印刷氈和傳輸帶。在膠版印刷中，印刷氈的常見(jiàn)功能是將印刷墨水從印刷板轉(zhuǎn)移到被印刷的制品，例如紙，由此印刷氈重復(fù)接觸與之相連的印刷板并且紙被印刷。印刷氈典型地包括嵌入橡膠的織物。傳輸帶和其他類(lèi)型的條帶也包括含有纖維的補(bǔ)強(qiáng)橡膠。
[0030]充氣彈簧，常稱為氣墊，已經(jīng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)許多年了，在車(chē)輛的活動(dòng)部件之間提供減震，主要是吸收車(chē)輪撞擊路面的物體或下壓時(shí)施加在車(chē)輛輪軸上的沖擊載荷。這些氣墊通常由柔性套筒或波紋管(bellows)構(gòu)成，所述柔性套筒或波紋管(bellows)提供壓縮空氣或其他流體，并且具有一個(gè)或多個(gè)位于柔性套筒內(nèi)的活塞，從而當(dāng)車(chē)輪在路上經(jīng)歷沖擊時(shí)引起壓縮和膨脹。活塞在彈性套筒引起壓縮和膨脹，并且由于套筒是由柔性材料制成的，因此其允許活塞在套筒內(nèi)相對(duì)于彼此軸向移動(dòng)。套筒末端通常密封連接至活塞或末端元件，并且具有一個(gè)或多個(gè)卷狀末端(rolled ends)，其允許末端元件在顛簸或壓扁位置與回彈或延長(zhǎng)位置之間相對(duì)于彼此沿軸向移動(dòng)而不損壞柔性套筒。
[0031]期望阻尼裝置或設(shè)備與這種氣墊組合使用，從而為控制氣墊移動(dòng)提供阻尼。在一個(gè)實(shí)施方式中，橡膠補(bǔ)強(qiáng)制品用在氣墊中。在一些實(shí)施方式中，橡膠補(bǔ)強(qiáng)制品用作氣墊組件的活塞或胎圈盤(pán)的間隔物。
[0032]在這些橡膠補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品的每一種中:輪胎的胎體、印刷氈、氣墊、軟管，穩(wěn)定織物典型地粘附至厚橡膠層，賦予產(chǎn)品以氣密特性。期望將織物與橡膠的功能結(jié)合到一層中以減少勞動(dòng)和材料。本發(fā)明的氣阻穩(wěn)定織物系統(tǒng)用于提供該作用。
[0033]現(xiàn)在參照2A和2B，顯示了氣阻穩(wěn)定織物系統(tǒng)的兩個(gè)實(shí)施方式。系統(tǒng)包含含有補(bǔ)強(qiáng)紗線311的穩(wěn)定織物312和氣阻層390。在圖2A顯示的一個(gè)實(shí)施方式，氣阻層是位于穩(wěn)定織物312上的涂層。在圖2B顯示的另外的實(shí)施方式中，氣阻層390是附著于的穩(wěn)定層312的單獨(dú)的層.
[0034]穩(wěn)定織物312由補(bǔ)強(qiáng)紗線311 (和其他紗線)形成，優(yōu)選其中穩(wěn)定織物312中的補(bǔ)強(qiáng)紗線311與加工方向垂直或沿瑋向方向。補(bǔ)強(qiáng)紗線311可以是對(duì)于最終用途適合的任何紗線或纖維。這里采用的“紗線”定義為伸長(zhǎng)體。紗線可以具有任何合適的橫截面例如圓形、多葉型(mult1-lobal)、正方形或矩形(條帶)、和橢圓形。在一個(gè)實(shí)施方式中，紗線是條帶元件。條帶元件可以具有矩形或正方形橫截面形狀。有時(shí)，這些條帶元件也可以稱為帶狀物、條、條帶和條帶纖維等。
[0035]紗線是條帶元件10的一個(gè)實(shí)施方式顯示在圖3中。在這個(gè)實(shí)施方式中，條帶元件10包括具有上表面12a和下表面12b的第一層12。在一個(gè)實(shí)施方式中，條帶元件10具有矩形橫截面。認(rèn)為條帶元件具有矩形或正方形橫截面，即便矩形/正方形的一個(gè)或多個(gè)角稍微變圓，或即便相對(duì)側(cè)不是完全平行的。在一些應(yīng)用中具有矩形橫截面是優(yōu)選的，原因有很多。首先，可用于粘結(jié)的表面是較好的。其次，在松解(de-bonding)工藝中，條帶的整個(gè)寬度承受張力，并且剪切點(diǎn)明顯減少或消除。與之相對(duì)地，復(fù)絲紗線用于承受張力的面積非常小，并且沿纖維的圓周，有些區(qū)域的張力和剪切力的比例是變化。在另外的實(shí)施方式中，條帶元件10的橫截面是正方形或近似正方形的。在一些情況下，也可以優(yōu)選具有正方形橫截面，其中寬度小而且厚度大，由此在給定寬度下疊放較多的條帶，從而增加整個(gè)補(bǔ)強(qiáng)元件的承載能力。
[0036]在一個(gè)實(shí)施方式中，條帶元件10的寬度為約0.1至6mm，更優(yōu)選約0.2至4mm，再更優(yōu)選約0.3至2mm。在其他實(shí)施方式中，條帶元件的厚度為約0.02至1mm，更優(yōu)選約0.03至0.5mm，再更優(yōu)選約0.04至0.3mm。在一個(gè)實(shí)施方式中，條帶元件的寬度為約Imm并且厚度為約0.07mm。
[0037]條帶元件10的第一層12可以是任何合適的可取向(意思是纖維可以被取向)熱塑性材料。用于