TW499373B - Process for the manufacture of a high-transverse-curvature tyre, in particular for motorcycle wheels and tyre for motorcycle wheels - Google Patents

Description

五、發明說明（ 經濟篇——β

發明係有關於-種高橫向曲率輪胎，特別是適用於 機動車輛車輪者，其包括：—個框架結構，其包括至少一 個圓周端緣繞⑼個珠芯回捲之框架疊m繞著框 架疊層延伸之帶狀結構，其包括至少-條圓周上不可延展 之芯線纏繞於並排界^出至少__層曲形橫向輪廓之許多圓 周線圈中；—個貼敷於帶狀結構周圍之胎紋環帶；該不可 延展芯線纏繞於一個置於帶狀結構與框架疊層間製成彈性 薄片樣式之輔助支撐元件上，而且使其形狀符合該等線圈 形成層之橫向曲率輪廟。 本發明係特別針對高性能機動車輛輪胎之製造而表 達，其提出之創新原理可有助於製造各類型帶狀結構與框 架結構係分別製造再組裝之輪胎、及任何複合技術製造， 其中對於需要使用彈性薄片輔助元件以支撐與/或結構性 穩疋h中其他所需組件之更多製造步驟訂定了規定。 在機動車輛輪胎或者無論如何具有高橫肖曲率特 徵广輪胎之製造過程中，帶狀結構在_個所謂的，,冠狀鼓 輪”上製成，於貼敷胎紋環帶後再將其取出藉—個運送環 使其與一個預先在建造鼓輪上製成之框架結構結合。又 更詳細地說，根據傳統輪胎製造方法，為了製造帶狀 結構：將：或更多的帶狀鑲條相互重疊地纏繞著冠狀鼓輪 以使付，當纏繞完成時，該等帶狀鑲條大體上成形為柱狀 ^ °就此而言’由於冠狀鼓輪中插有許多可徑向延展扇 形…該帶狀結構得到的曲形橫向輪廊大 成品將具有之橫向輪靡。 輪月° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----------------

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因此而成形之帶狀結構已可從冠狀鼓輪取下並在貼敷 胎紋環帶後與框架結構結合。 與本申請同名之義大利申請專利案號22730A/89中提 出一個上述工藝之例子。 目前，參照上述所有關於用於機動車輛之高性能輪胎 之敘述，帶狀結構之使用已逐漸增加，其基本上包括單一 芯線或許多平行並排構成類帶狀結構之芯線直接纏繞於冠 狀鼓輪上大體沿著輪胎滾動方向平行並排之圓周線圈中。 此種輪胎在與本申請同名之義大利申請專利案號 20646A/90中舉以為例。 於此解決方案中，纏繞作業必須配合已從冠狀鼓輪本 身拔起之冠狀鼓輪可延展扇形部份共同完成。事實上，由 於使用之芯線型態不可延展，若該芯線已預先於冠狀鼓輪 上纏繞成柱狀，則不可能將扇形部份徑向地拔起。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，實際上由於其上將纏繞該芯線的扇形部份具有 曲形輪廓，該等個別線圈在纏繞過程中可能遇到有關穩定 的問題。因Λ7須於纏繞作業前將一天_性材料辅助支撐 元件置放於冠狀鼓輪上。藉該輔助元件之黏著性，可確保 於纏繞芯線過程中漸進地形成線圈層之幾何與結構穩定。 此經由-般壓拉成形與/或壓延步驟而製成薄片樣式=輔 助支撐元件’在拔起扇形部份後開始纏繞芯線前，繞著已 拔起扇形部份之冠狀鼓輪包覆成柱狀套筒樣式，並且延展 而依照可延展扇形部份之徑向外部輪廓成形。 此支撐元件之基本材質因為具可拉伸性與黏著性，所

本纸張尺度剌巾關家標準（CNS)A4規格d x 297公爱1 n 1 ϋ n , ------------©裝--- (請先閱讀背面之注音2事項再填寫本頁)

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=件不僅會接著纏繞之芯線而且亦將於輪胎製造過程 中接者鄰近元件。 ： 的最好使用兼具良好黏著性與良好可拉伸 、未处理u橡膠·事實上由於塗佈於框架疊層之橡膠 此口物與主體為天然橡膠基體混合物之帶狀鑲條，進一步 增進了該支撐元件與鄰近元件間之接著。 另方面，此辅助支撐元件未執行任何結構性功能， 其唯-目的為構成帶狀結構時使芯線形成之線圈得以穩 定，所以它在輪胎成品中不是非常重要。然而對於構成該 支撐70件之彈性薄片而言它是值得要的，以使得重量與厚 度盡可能減少以使其在輪胎成品中的影響最小，特別是為 了防止該支撐元件導致的離心力並且減少行駛時輪胎滾動 之磨擦力。 更進一步’天然橡膠與其他現有混合物，由於局部拉 伸變化劇烈時機械強度不足，例如冠狀鼓輪彎曲扇形部份 於徑向延展時所產生者，整體而言其具有充份可拉伸性時 厚度不可少於0. 5mm。 可考慮藉著適當的強化填塞物增加此強度；然而現有 增加良好機械強度之方法其特色在於一種基於利用預先交 錯鏈結的或結晶聚合物之非硫化彈性材料或織物或無機纖 維，其未得到令人滿意的結果：事實上其具有數個缺點， 特別是大幅降低了黏著性而未增加甚至降低了可拉伸性。 尚有其他原因避免該額外元件之尺寸低於上述數值：事實 上’以目刖使用之傳統混合物與一般機械，實際的問題是

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A7 B7 五、發明說明（4 ) 貫際上無法使薄片厚度達到0· 5匪以下。特別應注意下述 缺點··該材料易黏著於機械元件（例如壓延滾筒）而使其 撕離；於橫斷薄片饋入方向上，薄片厚度不能保持固定而 於離開機械時增加，此外該厚度不均勻地變化；而且收集 薄片並載送至後續處理機台而不會導致皺摺與因之而起的 劇烈的厚度局部變化是非常困難的（有時甚至不可能）。 根據本發明，已發現運用填塞有適當黏著裝置之辅助 彈性材料支撐元件，最好包括數量介於1與l〇phr (part/hundred rubber)間之商業上稱為Kevlar*漿或

Twaron**漿（*為Du Pont之註冊商標；**為Akzo之註冊商 標）之聚對苯二甲醯對苯二胺（通常稱為芳族聚醯胺漿）短 原纖纖維，在實用尺寸數值下可在具高黏著性與穩定性之 同時’彈性薄片結構強度驚人地增加，所以相較於該等現 有技術厚度可以相當地薄。因而製成之薄片可承受薄片準 備過程中所遭受的應力而不致損傷，亦即指薄片在集軸上 的纏繞與鬆解，從支撐裝置（通常為聚乙烯或其他輔助材 料）分離，鋪置於冠狀鼓輪上以及後續因彎曲扇形部份延 展而導致的拉伸。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 ©裝--- C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4、 本發明有關於高橫向曲率輪胎，特別是適用於機動車 輛車輪者，之進一步觀點，其特點在於該辅助支撐元件包 括了均質佈放於彈性材料中的原纖短纖維以增加該薄片之 可拉伸性而實質上不致改變該未處理彈性材料之黏著性。 最佳，該原纖短纖維包括了聚對苯二曱醯對苯二胺（ρ〇ι卜 para-phenylene terephthalamide)短纖維，在構成該薄 本紙張尺ϋ用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499373 A7 B7 五、發明説明（5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 片之彈性材料中其加入之數量介於1與1〇1)}^間而且長度介 於0·1mm與2.5mm間。 有利的是，該彈性材料薄片厚度介於〇 〇75與〇 5111111間。 較佳的疋，该原纖短纖維沿著輪胎製程中支撐元件之 主要夂力方向預先排列（例如藉由壓延作業）。通常此方向 為輪胎之圓周方向，該預先排列之作業在該薄片之製程中 優先以壓延完成。 彈性材料以上述之芳族聚醯胺（aramid)強化，未處理 狀態下拉奸強度介於3與7犯^間，且在牵引力介於〇·6與 3MPa間伸長量為50% ;當缺乏芳族聚醯胺漿時，相同彈性 材料在未處理狀態下拉伸強度介於1與抑？8間，且在牵引 力介於0·2與〇.5MPa下伸長量為50%。 首先構成該辅助支撐元件之材料為一種包括數量介於3〇 與70phr間之石反黑之天然橡膠基體混合物，並添加有技術中現 有之一般成份（增塑劑、保護劑、抗變質劑與硫化劑）以使 該彈性基體盡可能相似於該薄片所必須黏著之元件的基體。 本發明亦有關於一種在此種輪胎之中間製造步驟中製 造該輪胎與辅助支撐元件之製程，其在一種複合製造技術 中通常用於結構物元件之結構穩定化。 進步之特點與益處將在一個根據本發明之特別適用 於機動車輛之兩橫向曲率輪胎之較佳實施例詳述中闡明。 其將藉著非限制性之例子並參閱附圖敘於下文，其中： 第1圖為一個根據本發明製造之輪胎的橫截面輪廓圖； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^張尺度適^中 ) 499373 A7 B7_____ 五、發明説明（) 6 第2圖為將輔助支撐元件鋪置於冠狀鼓輪上以製成帶 狀結構之一製程步驟的圖式； 第3圖為將接合於冠狀鼓輪的扇形部份拔起之一製程 步驟的圖式； 第4圖為將胎紋環帶貼敷於帶狀結構上之一製程步驟 的圖式； 第5圖為將帶狀結構連同胎紋環帶取出之一製程步驟 的圖式； 第6圖為將帶狀結構連同胎紋環帶同軸安裝於框架結 構上之一製程步驟的圖式。 參閱附圖，第1圖大體上表明了 一種根據本發明之特 別適用於機動車輛之高橫向曲率輪胎1。 輪胎1包括了 一個框架結構2，其至少包括一個相對側 緣3a繞著相關珠芯4回捲之框架疊層3。 一種彈性填塞物5敷置於珠芯4之外部週端，佔用了框 架疊層3與相關回捲側緣3a之間形成的空間。 框架結構2與一個帶狀結構6接合，其主體包括至少一 個於框架®層3周圍冠狀構形中伸展的不可延展芯線7以形 成許多朝向輪胎1滾動方向的接連並排平行線圈7a。 該接連並排的平行線圈“構成一個曲線輪廓，藉由其 縱向之不可延展性使得符合欲想橫向曲率輪廓之輪胎工具 有結構與尺寸的穩定性。 現有方法中，胎紋環帶8貼敷於帶狀結構6，該胎紋為 輪胎之接地部份。 I紙張尺錢财 297 公釐)--~~^--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第1圖所示，該等由不可延展芯線7形成的線圈7a纏 繞於—個輔助支撐元件9上，其大體上包括一個置於帶狀 #構6與框架疊層3間而且形狀相似於談等線圈層本身形成 之橫向曲率輪廓之彈性薄片。 特別參閱以圖式表示一些輪胎主要製程步驟之第2、3、4、 5與6圖’首先將辅助支撐元件g鋪置於一個平常的冠狀鼓輪1〇 上’如第2圖所示，以製成帶狀結構並使其具有柱狀構型。 接著’如第3圖所示，將許多通常接合於冠狀鼓輪！ 〇 的可仏向延展之彎曲扇形部份11拔起，該扇形部份之形狀 符口帶狀#構β之欲想橫截面輪廓。在此狀況下，該辅助 支撐元件9¾:力而延展並承受塑性拉伸而使其成形為可延 展扇形部份11之外部輪廓。然後可將不可延展芯線7纏繞 於許多接連並排的線圈7af，例如起始於辅助支撐元件9 端緣之一，如第3圖所示。在此步驟中，構成該辅助支撐 凡件之未處理彈性材料的黏著性確保於可延展扇形部份η 上成^/之各個線圈7a能穩定安置，而使該等線圈不必承受 沿著該等扇形部份外部輪廓上滑動之風險。 當纏繞完成，藉可選擇的壓製機滾柱12(第4圖）之助， 可將胎紋環帶8貼敷於在冠狀鼓輪10可延展扇形部份丨丨上 成形的帶狀結構6。 現有方法中，以適當抓握裝置14的運送環13取出帶狀 、、口構6，連同其上貼敷有該帶狀結構之胎紋環帶8，同軸安 裝於在-個結合該製造機械的建造鼓輪15上㈣成形的框 架結構2上。藉由該等在建造鼓輪15控制下相互轴向移近 499373 . A7 ___ 、 ._B7 五、發明説明（） 8 之珠芯4以及可選擇地將氣體導納入該套筒内側，先安置 成柱狀套筒形式之框架疊層受到徑向延展，以將該框架疊 層安裝於帶狀結構6之徑向内侧面以及，更特別的是，辅 助支撐元件9。 然後將該受製輪胎1從建造鼓輪丨5上取出以進行最後 的硫化製程。 鑑於以上觀點，可了解到輔助支撐元件9相當恰當地 保留了怒線7形成的線圈7a，以使其於製造中與後續進行 將同一元件安裝於框架結構2之處理步驟中提供帶狀結構6 充份的結構穩定性。藉由輔助支撐元件9可得到該硫化輪 胎操作特點之進一步利益，即使是在該等元件未充份清潔 時。無論如何’製成的辅助支撐元件9應盡可能地薄以適 當地限制其大體積與重量，考慮到事實上該支撐元件位於 輪胎之最大半徑區域，其重量對於離心力之產生非常重要。 根據本發明，為使厚度比現有技術許可之厚度低許多 的辅助支撐元件9得以製造與運用，可預見構成辅助元件 的彈性材料應包括均質散佈其中的商業類型稱為"Kevlar 桌或 Twaron 敷丨’（Kevlar 與 Twaron 分別為 Du Pont 與 Akzo 之註冊商標）的所謂芳族聚醯胺漿（聚對苯二曱醯對苯二胺 短纖維）或相當的接合裝置，用以增加機械強度與未處理 彈性材料之可拉伸性質，而不致實質上改變同一材料之黏 著性質。 事貫上已發現由於散佈於構成該輔助支撐元件9之彈 性材料混合物中的芳族聚醯胺纖維，以及不可延展芯線7 t 張尺 ( 2i〇x29^ ---— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂 Λ1.〕1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 4993.7a-

五、發明説明（9) A7 B7 的鋪置過程中正切應力之轉移，該辅助支撐元件可製成非 常薄的薄片樣式而不會承受任何由於可延展扇形部份丨J從 冠狀鼓輪拔起而致之塑性變形所導致的撕離。 更詳細而言，已發現將數量介於丨與丨化以（依重量每100 份橡膠中之份數）之芳族聚醯胺漿加入未處理彈性體混合物 中以及使用長度介於〇. 1與2· 5mm間的纖維可達到最佳效果。 特別的疋’藉著運用本發明提出之創新解決方案，在 輪胎製造中可製成並使用一種厚度介於〇· 〇75與〇 5mm間的 輔助支撐元件9，最好在〇.25mm範圍内或更小，所以其重量 相較於根據現有技術製成之辅助元件的重量可小於一半。 右輔助元件9以壓延製成，使芳族聚醢胺纖維以圓周 方向預先排列於構成輔助元件本身之彈性體薄片中，可進 一步增加對於可延展扇形部份丨丨拔起所導致之拉伸動作的 抵抗力：此有利方向通常為（至少對用於上述輪胎者而言） 與壓延機壓出之薄片縱向方向一致的輪胎圓周方向。 藉由範例，在下表中再製六種不同混合物之組合，那 就是一種用於特定用途之傳統混合物（A)，兩種根據現有 技術解決方案強化之混合物（B、c)與三種根據本發明之混 合物（D、E、F)。 特別的是，混合物β藉由一稱為反式聚辛烯胺（trans-polyoctenamer)之晶體聚合物強化，最著名者為昍^的 "Vestenamer 8612”，另方面混合物c藉由一種預先交錯鏈 結的聚合物強化，商業上著名者為AMERIP〇L SYNp〇l c〇rp. 的 SBR 4503。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —_____^_____©T, ------ 麵

-12 - A7 B7 五、發明説明（) 10 對所有的引用混合物，列有拉伸強度（單位為MPa )與 黏著性（根據從〇到1〇之比例估計），此等數值係測量自非 硫化混合物。 在根據本發明之混合物中可見到，由於加入數量介於 1與5phr間且長度介於〇·2與0· 8mm間的芳族聚醯胺纖維散 佈，可使拉伸強度在3與5MPa間變化而且在相對介於〇.6與 2· 5MPa間的牵引力下伸長量為50%，而且保持傳統混合物 黏著性數值大體上不變。 在缺乏芳族聚醯胺纖維之相同聚合物中，拉伸強度相 當於1· 6MPa，然而〇· 3MPa之牵引力造成50%之伸長量。 相反地，以一般方法強化之混合物中拉伸強度值相當 於本發明混合物之該等數值，但黏著性值顯示出完全不可 接受的數值，其級量為50%。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -ml I— · 經濟部智慧財

成份/混合物 A 表 B C D E F 天然橡膠‘ 100 70 70 100 100 100 碳黑 55 55 55 55 55 55 Vestenamer 8612 二 30 = 二 = 二 SBR 4503 二 = 30 = = 芳族聚醯胺漿 = = = 1 3. 5 5 鋅氧化物 5 5 5 5 5 5 保護系 2 2 2 2 2 2 硫化系 5 5 5 5 5 5 \ 性質/混合物 A B C D E F 度適用中國國家標準·（ CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -13- A7

五、發明說明（11) 5 0 %伸長量模組 拉伸強度 黏著性 9 4 5 9 8 〇 依使用之彈性俨盥、、日人， /、此σ物種類，亦依使用之芳族聚醯 胺纖維數$與類型，明g t、1地該顯不值可在某些界限内變化。 H本發明之目的，最好拉伸強度介於3與脈間 且5〇= 伸長量由介於〇.6與着_之受力造成。 已私出本發明提出之創新原理可用以有利於製造用 與上述者不同目&夕 _、 的之任何形式辅助強化元件。更詳细❿ 該創新原理可便利地用於所有將所謂的”辅助性半成 口口加入彈性材料製造技術之組織中的案例，該辅助性半 成品並非直接影響成品之操作性質而僅在成品製程中達成 支撐功能。例如，採用如芳族聚醯胺纖維之接合裝置可用 於製造接合點覆蓋帶"，其用以端對端地接合兩份橡膠布 以避免在製造步驟中處理半成品時接合點裂開。 若能減少此等輔助性半成品之厚度明顯地非常有利， 因為在成品中的此等元件沒有實際上的作用，另一方面， 反而疋k成結構性不均勻的根源。其重要性隨著該辅助性 半成品厚度增加而增加。 、本發明藉由通常用於建構車輛車輪輪胎中帶狀結構〜 各式樣不可延展芯線（如該等芳族聚醯胺織物或如該等书 準鋪置樣式之金屬織物）將可產生其有利作用。特別是月 於兩輪車輛之輪胎時本發明產生特定關聯的結果。更特》 的县，者；^人，. 、 0.3 1· 5· 4. 0·

而 於地 之 ^ ---n m，·7「^、，、口个-又 $的疋，當配合上述義大利申請專利案號2〇646八/9〇中 詳

規格⑵〇 χ 297公釐）

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Claims (1)

1. 499373_面网 S 申請專利範圍

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第89 1 1 3566號申請案申請專利範圍修正本 8.丄 1. 一種特別適用Μ把車車輪之高^料輪胎之製程 ―其包括以下步驟： -預先在一配套鼓輪上製成〜架結構（2),-其 包括至少一層周圍端緣（3a)繞著兩個珠芯（4)回捲之框 架疊層（3); -將一個辅助支撐元件（9)呈圓柱形結構地安裝於 一個冠狀鼓輪（10)上，該支撐元件係製成未處理之彈性 材料薄片形式，纏繞於冠狀鼓輪本身，丨中該支樓元件 包括原纖短纖維，均勻地分佈於該彈性村-料中，以便增 加該材料之可拉伸性質，而不實質上改變其黏著特性： -藉由許多;結合於冠狀鼓輪（1〇)之可徑向移動扇形 部份（11)的徑向延展來塑造冠狀鼓輪，以便給予該辅助 支撐元件（9) 一曲形橫向輪廓； _ _至少一條不可延展芯線（ 纏繞於輔助支撐元件（9)周圍，形成許多:接連並排界定 出帶狀結構（6)曲形橫向輪廓之圓周線圈（7a) · * -歷一辱胎紋環帶（8)施敷於該帶 一將帶狀結構（6)以及胎紋環帶（8 )目上亂_ 、㈧貼敷於預製框架 結構（2)的周圍。 2 ·如申請專利範圍第1項之製程，其特徵糸 试馮該原纖短纖 包括芳族聚醯胺漿。 3·如申請專利範圍第2項之製程，其特徼A — 該芳族聚酿 漿以介於1與lOphr間的數量被引入該彈H π 1王材料中。 請 先 閲 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 訂 維 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4見格（210X297公釐） 499373 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 4.如申請專利範圍第又項之製程’其特徵為該芳族聚醯胺 漿中之纖維長度介於0. 1與2 · 5mm間。 5 ·如申請專利範圍第1項之翠程’其特徵為以壓延步驟使 該辅助支撐—，使該芳族聚酿胺纖維在彈性材料 中沿一有利方向預先排列。 種摩托車車輪用輪胎，其係由如申請專利範g)第1 $ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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