CN107444032A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充气轮胎，包括胎冠区域、胎壁区域和胎圈区域，胎冠区域的外圈环绕设置为外胎面，外胎面上设置有释放静电的胎面接头，胎面接头内设置有由导电性材料制备的、连通胎面接头外表面至胎体材料的胎面胶除电接头。通过在胎面接头位置设置导电材料的胎面胶除电接头，车辆静电经胎圈区域顺序经胎壁区域至胎冠区域，并传递至胎冠区域的外胎面，由于胎面胶除电接头连通外胎面表面至胎体材料内，使得静电由胎冠区域内排放至路面，胎面胶除电接头的设置避免在胎冠区域的外表面设置排静电烟囱，因此可有效的避免胎冠区域因具有两种胶料而产生的性能干涉和抵触，降低了充气轮胎不均匀磨耗风险。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，更具体地说，涉及一种充气轮胎。
背景技术
根据IS028580法规测试，低滚动阻力轮胎为滚动阻力系数在9.0kg/t以下的轮胎。近年来，为降低轮胎滚动阻力并提升抗湿滑性能，在轮胎的胎冠橡胶中加入二氧化硅填料。如果二氧化硅填料PHR(PHR，parts per hundreds of rubber，每百份橡胶含量，主要表示的是橡胶中添加剂的百分含量)超过一定比例时，轮胎的电阻会增大，静电难以排放，为解决此问题很多轮胎生产厂商在胎冠部位设计不同型式的烟囱来排放静电。
目前低滚动阻力轮胎在胎冠部位设计烟囱，以达到静电排放的目的。因采用烟囱型式，使胎冠部存在两种不同配方的胶料，由于此两种胶料特性差异较大，故在轮胎性能上极易产生相互干涉及抵触，同时存在不均匀磨耗的风险。
因此，如何改善低滚动阻力轮胎静电排放问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种充气轮胎，以实现改善低滚动阻力轮胎静电排放问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种充气轮胎，包括胎冠区域、胎壁区域和胎圈区域，所述胎冠区域的外圈环绕设置为外胎面，所述外胎面上设置有释放静电的胎面接头，所述胎面接头内设置有由导电性材料制备的、连通所述胎面接头外表面至胎体材料的胎面胶除电接头。
优选地，在上述充气轮胎中，所述胎面胶除电接头为由电阻率小于108Ω的导电性材料制备的除电接头。
优选地，在上述充气轮胎中，所述胎面接头包括重叠布置的第一接头和第二接头，所述胎面胶除电接头为设置于所述第一接头和所述第二接头搭接面之间的除电接头胶片。
优选地，在上述充气轮胎中，所述除电接头胶片沿所述胎冠区域的宽度方向的胶片宽度不小于5mm，所述除电接头胶片的厚度不小于0.2mm。
优选地，在上述充气轮胎中，所述胎面接头包括重叠布置的第一接头和第二接头，所述胎面胶除电接头为涂刷于所述第一接头和所述第二接头之间的除电接头胶糊。
优选地，在上述充气轮胎中，所述除电接头胶糊包括分别涂刷于所述第一接头端部的第一除电接头胶糊和涂刷于所述第二接头端部的第二除电接头胶糊。
优选地，在上述充气轮胎中，所述第一除电接头胶糊和所述第二除电接头胶糊结构相同，所述第一除电接头胶糊沿所述胎冠区域的宽度方向的胶糊宽度不小于5mm，所述第一除电接头胶糊的厚度不小于0.2mm，不大于2mm。
优选地，在上述充气轮胎中，所述胎面胶除电接头包括设置于所述胎面接头端面内的至少1处或包括均匀铺设于所述胎面接头端面内的除电层；所述胎面胶除电接头连通至所述外胎面的内侧或连通至所述外胎面内基部橡胶内侧。
优选地，在上述充气轮胎中，所述除电接头胶片的橡胶组合物中包含0～30PHR的异戊橡胶，0～30PHR的顺丁橡胶，40～90PHR的一种或多种牌号丁苯橡胶，20～80PHR的沉淀二氧化硅，20～80PHR的橡胶补强碳黑，10～40PHR的直链烷烃油、环烷烃油或芳香烃油的一种或多种混合物，0～20PHR的增粘树脂；
所述除电接头胶片的橡胶组合物中聚合物总量为100PHR。
优选地，在上述充气轮胎中，所述除电接头胶糊的橡胶组合物中包含0～30PHR的橡胶补强碳黑，50～110PHR的沉淀二氧化硅；
所述除电接头胶糊的橡胶组合物中聚合物总量为100PHR。
本发明提供的充气轮胎，包括胎冠区域、胎壁区域和胎圈区域，胎冠区域的外圈环绕设置为外胎面，外胎面上设置有释放静电的胎面接头，胎面接头内设置有由导电性材料制备的、连通胎面接头外表面至胎体材料的胎面胶除电接头。通过在胎面接头位置设置导电材料的胎面胶除电接头，车辆静电经胎圈区域顺序经胎壁区域至胎冠区域，并传递至胎冠区域的外胎面，由于胎面胶除电接头连通外胎面表面至胎体材料内，使得静电由胎冠区域内排放至路面，胎面胶除电接头的设置避免在胎冠区域的外表面设置排静电烟囱，因此可有效的避免胎冠区域因具有两种胶料而产生的性能干涉和抵触，降低了充气轮胎不均匀磨耗风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的充气轮胎沿其径向的剖面接头示意图；
图2为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶片的第一实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶片的第二实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶糊的第一实施例的结构示意图；
图5为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶糊的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种充气轮胎，以实现改善低滚动阻力轮胎静电排放的问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，后续所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示，图1为本发明提供的充气轮胎沿其径向的剖面接头示意图；图2为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶片的第一实施例的结构示意图；图3为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶片的第二实施例的结构示意图。
本发明提供了一种充气轮胎，包括胎冠区域7、胎壁区域6和胎圈区域5，胎冠区域7的外圈环绕设置为外胎面，外胎面上设置有释放静电的胎面接头2，胎面接头2内设置有由导电性材料制备的、连通胎面接头外表面至胎体材料的胎面胶除电接头。通过在胎面接头位置设置导电材料的胎面胶除电接头，车辆静电经胎圈区域5顺序经胎壁区域6至胎冠区域7，并传递至胎冠区域7的外胎面，由于胎面胶除电接头连通外胎面表面至胎体材料内，使得静电由胎冠区域7内排放至路面，胎面胶除电接头的设置避免在胎冠区域的外表面设置排静电烟囱，因此可有效的避免胎冠区域因具有两种胶料而产生的性能干涉和抵触，降低了充气轮胎不均匀磨耗风险。
为进一步优化上述技术方案，胎面胶除电接头为由电阻率小于108Ω的导电性材料制备的除电接头。胎面胶除电接头对静电的导出能力对充气轮胎的排静电能力有较大影响，将胎面胶除电接头的材料选择电阻率小于108Ω的导电性材料，以保证胎面胶除电接头的除电能力。
对胎面胶除电接头沿外胎面厚度方向的延伸位置设置为连通胎面接头外表面至胎体材料，保证胎面胶除电接头能够实现对外胎面内部至地面之间的连通，从而保证静电由充气轮胎内部释放到地面上，静电释放路径的畅通，胎面胶除电接头连通外胎面内部至地面后，其沿胎冠区域7厚度方向，即充气轮胎径向，的长度将不小于胎面接头重叠区域的长度，保证胎面胶除电接头分别与地面和胎体材料具有有效的接触。
为进一步优化上述技术方案，胎面接头2包括重叠布置的第一接头21和第二接头22，胎面胶除电接头为设置于第一接头21和第二接头22搭接面之间的除电接头胶片1。胎面接头2在外胎面接头位置分为第一接头21和第二接头22两部分，第一接头21和第二接头22之间设置放置胎面胶除电接头的间隙。第一接头21和第二接头22重叠布置，即设置第一接头21和第二接头22相对的端面相较于充气轮胎的径向倾斜布置，因此充气轮胎的胎冠区域7在着地时，第一接头21和第二接头22在胎面接头位置相互叠压，保证充气轮胎的使用效果。第一接头21和第二接头22之间形成的间隙用于放置胎面胶除电接头，胎面胶除电接头设置为填充第一接头21和第二接头22之间除电间隙的除电接头胶片1，除电接头胶片1设置为片状结构，因此其即能够填充第一接头21和第二接头22之间的间隙，也能起到较好的除静电效果。
优选地，除电接头胶片1沿胎冠区域7的宽度方向的胶片宽度不小于5mm，除电接头胶片1的厚度不小于0.2mm。除电接头胶片1将胎冠区域7内部的静电引出至外胎面的外表面，为保证除电接头胶片1能够及时快速的对汽车静电的排放，需要对除电接头胶片1的除静电能力进行控制。在胎面接头2位置设置胎面胶除电接头，由于胎面胶除电接头连通至外胎面的内部的胎体材料至外胎面的表面，因此胎面胶除电接头沿胎冠区域7宽度方向的宽度对其除静电能力具有直接影响。通过将除电接头胶片1的宽度设置为不小于5mm，并对其厚度进行控制在不小于0.2mm，保证充电轮胎的使用性能，并起到了较好的除静电效果。除电接头胶片1的位置设置，使其不会对胎冠区域的胶料特性一致性产生影响，可保证胎冠区域周向具有均匀的磨耗。
如图4和图5所示，图4为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶糊的第一实施例的结构示意图；图5为本发明提供的充气轮胎中设置除电接头胶糊的第二实施例的结构示意图。
在本发明一具体实施例中，胎面接头2包括重叠布置的第一接头21和第二接头22，胎面胶除电接头为涂刷于第一接头21和第二接头22之间的除电接头胶糊4。外胎面环绕胎冠区域7的表面布置，外胎面包含第一接头21和第二接头22两部分，其在胎面接头2处相互重叠，形成容置胎面胶除电接头的间隙，将胎面胶除电接头设置为涂刷在第一接头21和第二接头22相互重叠的端面上的除电接头胶糊4，采用胶糊涂刷的方式可保证第一接头21和第二接头22连接位置的连接接头稳定性，并对二者之间的除电间隙进行填充。
为进一步优化上述技术方案，除电接头胶糊4包括分别涂刷于第一接头21端部的第一除电接头胶糊和涂刷于第二接头22端部的第二除电接头胶糊。在除电接头胶糊在设置时，分别在第一接头21的端面涂刷第一除电胶糊，在第二接头22的端面涂刷第二除电胶糊，二者通过重叠压紧于第一接头21和第二接头22之间，保证除电接头的均匀性。
优选地，第一除电接头胶糊和第二除电接头胶糊结构相同，第一除电接头胶糊沿胎冠区域7的宽度方向的胶糊宽度不小于5mm，第一除电接头胶糊的厚度不小于0.2mm，不大于2mm。第一接头21和第二接头22在重叠位置结构对称，因此涂刷于二者端部的除电接头胶糊4的涂刷结构对称布置。同样地，为保证除电接头胶糊的排出静电能力，在对除电接头胶糊4由胎体材料至外胎面表面的长度进行限定后，需要对第一接头21和第二接头22之间除电间隙的宽度和厚度进行设定，该宽度和厚度即为除电接头胶糊4的宽度和厚度。将除电接头胶糊4的宽度设置为不小于5mm，厚度设置在0.2mm至2mm之间，保证充气轮胎外胎面胶料特性一致性的同时，保证了充气轮胎的排除静电能力。
需要说明的是，上面所述的胎冠区域7的宽度，指充气轮胎的轴向，即胎冠区域平行于充气轮胎旋转轴线的方向。
为进一步优化上述技术方案，胎面胶除电接头包括设置于胎面接头2端面内的至少1处或包括均匀铺设于胎面接头端面内的除电层；胎面胶除电接头连通至外胎面的内侧或连通至外胎面内基部橡胶内侧。为达到充气轮胎良好的静电排放，充气轮胎外胎面上的胎面接头部位可设置1处或者间隔设置多处胎面胶除电接头，甚至是将胎面胶触电接头铺设在整个胎面接头2区域。外胎面可包含或者不含基部橡胶3部分，胎面胶除电接头可直接连通至外胎面内的基部橡胶3内侧进行静电的排除，也可以连通至外胎面的内侧进行静电的排除。
为进一步优化上述技术方案，除电接头胶片1的橡胶组合物中包含0～30PHR的异戊橡胶，0～30PHR的顺丁橡胶，40～90PHR的一种或多种牌号丁苯橡胶，20～80PHR的沉淀二氧化硅，20～80PHR的橡胶补强碳黑，10～40PHR的直链烷烃油、环烷烃油或芳香烃油的一种或多种混合物，0～20PHR的增粘树脂；除电接头胶片的橡胶组合物中聚合物总量为100PHR。
除电接头胶片1在制备时，以其制备材料组成的聚合物总量为100PHR为例。异戊橡胶的含量为0～30PHR，其包含天然橡胶和合成异戊橡胶，在本实施例中优选为天然橡胶。顺丁橡胶优选的选用顺序结构含量在90％以上的顺丁橡胶。
丁苯橡胶可选用1中或多种牌号的丁苯橡胶。
第一种溶聚丁苯橡胶：
苯乙烯单元含量(质量％，即占全部聚合单元，以下皆同)：15.0-35.0；
1，2聚合丁二烯单元含量(质量％，即占全部丁二烯单元，以下皆同)：45.0-65.0；
摩尼粘度ML(1+4)100℃：50.0-65.0。
第二种溶聚丁苯橡胶：
苯乙烯单元含量(质量％)：25.0-45.0；
1，2聚合丁二烯单元含量(质量％)：45.0-65.0；
油含量(％)：25.3-29.3；
摩尼粘度ML(1+4)120℃：60.0-80.0。
沉淀二氧化硅和橡胶补强碳黑为橡胶补强填料，沉淀二氧化硅选用BET比表面积为80-250m2/g的沉淀二氧化硅。碳黑为橡胶补强碳黑，其由塔底油与反应炉内燃烧而成，本实施例中选用平均粒径范围为20-30nm的碳黑，且碳黑的DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸油值选用为100-200ml/100g的碳黑。
物质的比表面积为1g固体所占有的总表面积，BET比表面积是BET比表面积测试法的简称，一般比表面积大、活性大的多孔物，吸附能力强，通过对沉淀二氧化硅的比表面积进行限定，进一步限定沉淀二氧化硅的吸附能力。
直链烷烃油、环烷烃油或芳香烃油的一种或多种混合物和增粘树脂为橡胶增塑剂，通过对二者含量的控制，增大除电接头胶片的塑性。
在本发明一具体实施例中，除电接头胶糊4的橡胶组合物中包含0～30PHR的橡胶补强碳黑，50～110PHR的沉淀二氧化硅；除电接头胶糊的橡胶组合物中聚合物总量为100PHR。
除电接头胶糊4不同于除电接头胶片1的性状，其橡胶补强碳黑和沉淀二氧化硅的配比，即橡胶补强填料的配比不同于除电接头胶片1。具体地，除电接头胶糊4涂刷在胎面接头处，除电接头胶糊4的橡胶化合物中，包含橡胶补强碳黑和沉淀二氧化硅，橡胶补强碳黑选用平均粒径范围在20-30nm，DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸油值为100-200ml/100g的碳黑。
沉淀二氧化硅可选用BET表面积为80-250m2/g或BET表面积为200-400m2/g或BET表面积为100-330m2/g的沉淀二氧化硅。
根据上述除电接头胶片和除电接头胶糊的配比要求，本案提供一种优选地二者的配比表，如表1所示，表1为本案提供的除电接头胶片和除电接头胶糊的配比表。
表1除电接头胶片和除电接头胶糊的配比表
在本实施例中，胎面胶接头内设置的导电材料可以为除电接头胶片或除电接头胶糊，由于二者不同的形状，为保证二者相同或相近的除静电能力，设置除电接头胶片的电阻率为1.1×106Ω·cm，除电接头胶糊的电阻率为2.5×1010Ω·cm，以保证充气轮胎的除静电能力。
除电接头胶片和除电接头胶糊的橡胶组合物作为橡胶制品在制备时，均采用分步混炼的方式，其中，促进剂和硫磺在最后阶段加入，其余配方材料皆在初步混炼和再混炼的阶段加入。第一阶段，将生胶和橡胶补强填料，以及偶联剂，分散剂和增塑剂依比例加入，混炼温度优选为140-160℃。再到混炼阶段，将防老剂、硫化活性剂等依比例加入，混炼温度优选为140-160℃。最后混炼阶段，加入促进剂和硫磺，混炼温度优选90-115℃。
通过上述除电接头胶片和除电接头胶糊的制备工艺，制备完成达到充气轮胎除电能力的胎面除电接头。通过对充气轮胎的胎面除电接头的结构以及胎面除电接头制备中的方法进行控制，使得胎面除电接头的制备工艺简单，无需购置新设备，通过进行现有设备的改造即能满足生产需求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，在此不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，其特征在于，包括胎冠区域(7)、胎壁区域(6)和胎圈区域(5)，所述胎冠区域(7)的外圈环绕设置为外胎面，所述外胎面上设置有释放静电的胎面接头(2)，所述胎面接头(2)内设置有由导电性材料制备的、连通所述胎面接头(2)外表面至胎体材料的胎面胶除电接头。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎面胶除电接头为由电阻率小于108Ω的导电性材料制备的除电接头。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎面接头(2)包括重叠布置的第一接头(21)和第二接头(22)，所述胎面胶除电接头为设置于所述第一接头(21)和所述第二接头(22)搭接面之间的除电接头胶片(1)。
4.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，所述除电接头胶片(1)沿所述胎冠区域(7)的宽度方向的胶片宽度不小于5mm，所述除电接头胶片(1)的厚度不小于0.2mm。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎面接头(2)包括重叠布置的第一接头(21)和第二接头(22)，所述胎面胶除电接头为涂刷于所述第一接头(21)和所述第二接头(22)之间的除电接头胶糊(4)。
6.根据权利要求5所述的充气轮胎，其特征在于，所述除电接头胶糊(4)包括分别涂刷于所述第一接头(21)端部的第一除电接头胶糊和涂刷于所述第二接头(22)端部的第二除电接头胶糊。
7.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，所述第一除电接头胶糊和所述第二除电接头胶糊结构相同，所述第一除电接头胶糊沿所述胎冠区域(7)的宽度方向的胶糊宽度不小于5mm，所述第一除电接头胶糊的厚度不小于0.2mm，不大于2mm。
8.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎面胶除电接头包括设置于所述胎面接头(2)端面内的至少1处或包括均匀铺设于所述胎面接头(2)端面内的除电层；所述胎面胶除电接头连通至所述外胎面的内侧或连通至所述外胎面内基部橡胶(3)内侧。
9.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，所述除电接头胶片(1)的橡胶组合物中包含0～30PHR的异戊橡胶，0～30PHR的顺丁橡胶，40～90PHR的一种或多种牌号丁苯橡胶，20～80PHR的沉淀二氧化硅，20～80PHR的橡胶补强碳黑，10～40PHR的直链烷烃油、环烷烃油或芳香烃油的一种或多种混合物，0～20PHR的增粘树脂；
所述除电接头胶片的橡胶组合物中聚合物总量为100PHR。
10.根据权利要求5所述的充气轮胎，其特征在于，所述除电接头胶糊(4)的橡胶组合物中包含0～30PHR的橡胶补强碳黑，50～110PHR的沉淀二氧化硅；
所述除电接头胶糊的橡胶组合物中聚合物总量为100PHR。
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