[发明专利]轻量的玻璃纤维带束子午线轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及充气轮胎，具体地涉及到具有轮胎断面高宽比小于0.8的轻量子午线轮胎。

发明背景

历史上，轮胎工程人员一直试图制造极其耐用的外胎结构，使其能经受汽车司机加于轮胎的严苛驱动条件。

起初，轮胎是很重的且采用了多层的斜纹帘线或很多的斜纹帘线的帘层布，其主要目的仅是为了保持空气和避免跑气或放气。

通过不断地研究来开发更耐用和更好的轮胎结构，在此过程中已研究出新的材料和发展了更好的设计。

子午线轮胎的引入使之在实际上开发了少到只有一个胎体帘布层的轮胎。此帘布层为带结构作径向地包含。为了提高这种轮胎的耐用性。所涉及的带结构变成主要是由钢丝来增强。这种钢丝增强的带给出了并于现今提供了非常耐用的结构。

这些钢丝带束轮胎具有许多使它们能为人们乐于采用的优点。这里的钢丝帘线不是热敏的，也就是说它们的物理性质是颇为稳定的而与轮胎的工作温度无关。此种钢丝帘线基本上是非延伸的且可以由抗疲劳性优异的细钢丝制成具有很高的强度。但是，轮胎中的这种钢丝帘线带导致需要在一般称之为台面底层的区域中的带的正上方、在带层本身之中以及在带的边缘的区域中增加橡胶的厚度，这一切都是为了保护钢丝帘线不会暴露或结构上在边缘处分离。此外，玻璃纤维增强的帘线具有的韧度为10gr/de(每旦尼尔克数)，对比之下，带中所用的钢丝帘线则具有4gr/de的韧度。

最终的结果是，钢丝带束子午线轮胎事实上较重，在胎面区中和在轮胎的胎肩中采用了更多的橡胶。准确地说，在这些区域中即在轮胎的胎面的大部分之中，耐磨损性能以及对滚动阻力的灵敏度必须是最高的。在这种区域中的橡胶愈多，滞后效应就愈高而在运转状态下的温度也愈高。

现代轮胎设计者的目标之一是去开发能产生汽车燃耗降低的轮胎。这是可以实现的，即依靠设计出是有低质量和低转动惯量的冷运行的轮胎，同时提高轮胎的操纵性能和胎面的耐磨性，此外，工程人员还必须确保轮胎的轮迹和胎面的瞬时接触部具有均匀的压力分布以实现均匀的磨损。

随着具有极低轮胎断面高宽比的高性能轮胎的出现，使用具有尼龙或芳族聚酰胺的合成帘线的覆盖层的带结构已普遍化。为了进一步取得高速度的性能，胎面的厚度已保持到最小。厚的胎面物质在高速下只会使轮胎飞离。随着这类轮胎推进到轮胎工程师已知的轮胎设计范围，工程师们就必须重新考虑轮胎的全部参数。在某些情形下，这意味着要回过头来重新分析过去曾用到的但由于在技术领域采取了不同途径而放弃了的原理。

迄今已不为轮胎工程师青睐的这样一种方法是使用玻璃纤维带的方法，玻璃纤维带虽然是一种很好的带材，但在钢带引入后，失去了人们的偏爱。玻璃纤维带的失势主要在于它表观上的缺乏耐用性。

即使是在70年代的斜线轮胎中，应用玻璃纤维缓冲层也曾是技术上关心的问题。在1973年10月2日授予Yoshide等的美国专利No.3762458中，指出了：“在耐热性、尺寸稳定性和弹性模量方面，玻璃都优于有机纤维帘线，而当橡胶用玻璃纤维帘线增强同时用作充气轮胎的缓冲层时，这样的轮胎的各种性质都是优越的，特别是在抗磨损性(行驶试验)和拐弯能力方面。”

Yoshida等然后详细地研究了玻璃纤维帘线在其使用中用作缓冲层帘线不再受重视的原因。他列出了采用玻璃纤维缓冲层的三个严重缺点。

“第一，当汽车行驶时，由于路面条件会发生轮胎的动态弯曲变形和冲击变形，这时玻璃纤维帘线就会断裂或压坏。

第二，一般地说，外来的物质如钉子、玻璃渣和金属渣会在轮胎使用中，特别是在使用结束时轧入轮胎而到达其缓冲层。在这种情形下，要是轮胎具有的缓冲层包括有通常的有机纤维如尼龙、人造丝、聚酯和维尼龙(聚乙烯醇)等的纤维时，轮胎的破裂将只会发生于已为外来物质轧入的部分。相反，要是轮胎具有玻璃纤维帘线的缓冲层，则玻璃纤维帘线就会为轧入的外来物质挤碎，而玻璃纤维帘线的断裂将沿此玻璃纤维帘线缓冲层延伸。这是一个严重问题的起因。

为了克服上述缺陷，曾尝试在玻璃纤维缓冲层的胎面层排列如尼龙帘线的有机纤维帘线，但这至今没有取得满意的结果。

除上述的有关玻璃纤维帘线的缺点外，本发明人等还发现了玻璃纤维帘线的第三个缺点，而且这是玻璃纤维帘线所持有的，并不存在于有机纤维帘线中。