专利名称：导电轮胎及制造导电成型部件的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种获得机动车轮胎的方法，该轮胎具有几种混合物，混合物包括诸如具有低碳黑含量的二氧化硅或混合物的非导电填料作为主要填料，其中的至少两种混合物构成轮胎的胎面。本发明同时也涉及一种可以实现这种方法的装置。
由于当今的环境问题变得越来越重要，节约能源、节省燃料、治理机动车所带来的环境污染等问题已经日益被人们所重视。在此情况下，轮胎制造商的目标就是能够生产出环保型的轮胎。它应该具有非常低的滚动阻力，而且不论在干燥路面、雨水路面、还是冰雪覆盖的路面上都有良好的路面附着力，耐摩性能好，低噪声等优良特性。
为达到这个目的，在欧洲专利文献EP A 501 227中涉及了一种用二氧化硅作为胎面加固剂的轮胎。虽然这种解决方法使得在上文提到的几种轮胎的特性之间得到一种很好的组合成为可能，但是事实证明，使用这种用二氧化硅作为胎面加固剂的轮胎也会带来一些缺点，这是由于二氧化硅本身缺少导电性，当汽车在路面上行驶时，路面与轮胎之间的摩擦阻力在某种程度上多多少少会使静电形成累积。
于是在轮胎中就会形成了静电，当遇到某些特殊情况时，机动车的乘客恰好触摸到了汽车的车身，此时积累的静电就会给乘客一个很不舒适的电击。此外当放电时会产生臭氧气体，所以这种静电还会加速轮胎的老化。又由于静电的干扰，它还会影响车上的无线电音响等装置的工作。
轮胎中会形成累积静电，以及它所带来的一些主要的负面影响已经是一种久未能解决的问题了。现在用碳黑作加固剂的轮胎也会出现这类问题。
欧洲专利申请EP 0 658 452 A1描述了对所谓的“现代”轮胎所作的原则性的修改，这种修改解决了上述几篇较早的文献中所提出的主要问题，即将有害的不同成分引入到了轮胎结构中的问题。
它所建议的解决方法在于在轮胎上嵌入了一条导电的橡胶混合物，最好是环绕与轮胎的整个圆周方向并且向外延伸，使轮胎的胎面即可与胎冠相连又可与胎壳的帘布层的加固层相连，或与胎体的任一导体部分相连，通过加入适量的碳黑可使其具有必要的导电性。
这种解决方案虽然对于一些单纯由非导体混合物构成的轮胎胎面，比如说载客运输车的外轮胎面，是非常有效可行的，但是对于有些轮胎在胎体加固层上面还覆盖有几层橡胶混合物，或者是这几层混合物夹在胎冠与胎体加固层之间的情况，就会不太适用了，特别是在需要轮胎有较高的高温下的稳定性，例如安装在重型载货汽车或者高速跑车上的轮胎。
事实上，若出于任何原因需要在胎冠加固层与胎面外层(与地面直接接触的部分)之间有一层非导体或胎面内层(不与地面直接接触的部分)，此处胎面已经如前所述由于在圆周方向嵌入了条带而变为可导电的，那么胎面内层也将变为可导电的。同样的，如果在胎体加固层与胎冠加固层之间有一夹层，且它在贴近胎冠缓冲层边缘的区域尺寸超出过大，那么即使它最初并不导电，它也会变为导电体。
如法国专利申请FR 97/02276中的第一种解决方案所述，在前两个夹层中间置入导电连接体使它们也变为导电体，导电连接体通过第三层非导体层与前两夹层相分离。在一焊缝的两刃面中置入至少一条在厚度、宽度及长度都较小的橡胶混合物就形成了非导体的第三层，它与前两个夹层也是通过导电连接体相连的。这种做法虽然在工业上较为令人满意，但这种方法需要另外的生产装置，也包括要有附加的投入与花费。
如国际专利申请WO 99/43506中的第二种解决方案所述，建议在每个非导体层按常规手段压制成型后，都分别在圆周方向嵌入一导体混合物，然后在将它们置入胎冠中之前，再将它们组合在一起。所提及的夹层有普通的胎圈形状，并且其中一层的嵌入物在同一胎圈层面上的宽度应该等于其中另一层的嵌入物在此层面上宽度的十倍。这种方案实际上是使每个夹层都成为导体，并且通过导电连接体也影响了胎体加固层。然而当夹层多于两个时，比如三个、四个或多个不同的橡胶混合物夹层时，这种方法就又变得过于复杂了。
此外，对于一些有流变特性的橡胶混合物来说，把它们粘合起来实在是一件极端困难的事情。这里特别是指当一种混合物的减聚合特性强于另一个时。当试图把这样的两种混合物结合到同一个胎面上时，为了避免使用诸如胶水的粘结剂或在两层之间起粘结作用的特定橡胶的手段，采用共挤压的方法，它可以提供明显的工业和经济效益。
本发明的主题是提供一种制造轮胎的方法。这种轮胎包括至少两层非导电的橡胶混合材料和导电橡胶混合材料的周向嵌入物，该周向嵌入物可以通过尽可能简便的方式耗散轮胎行驶中产生的电荷。本发明也涉及一种可以实现上述方法的共挤压装置。
根据本发明，获得基于用于制造轮胎的橡胶混合材料制成的组件的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤-在一台装备有至少两个挤压螺杆的主挤压成型机上共挤压至少两层橡胶混合材料，所述至少两个挤压螺杆分别设置有通向同一挤压口的流动通道，挤压口是由挤压刃的第一壁和第二壁限定；-通过一微型挤压成型机的喷嘴共挤压使至少一个橡胶混合材料的嵌入体被同时嵌入穿过所述两层，所述喷嘴顶靠在主挤压成型机的挤压刃的第二壁上。
本领域的技术人员难于想象在将两种或更多种混合材料共挤压成型的同时，在挤压刃的同一水平位置上，用向其中直接喷射的方法压合成一个单件产品的方法。事实上，前面所述的方法用于两层混合材料之间的胶合时效果较好，因为在不需要其它化合物的情况下某些混合材料的流变特性使得粘结它们和保持这种粘结十分困难。目前，以下这些不同的因素能影响压合效果的实现在材料的原始状态在升高的温度和压力下进行胶合，在成型之前不与外部的空气相接触。在挤压刃的同一水平高度上，设置一穿过各层材料的喷嘴，它可以改变允许几种材料进行胶合的条件，并会在它的整个长度上产生材料交界面的隔断，这会对两层材料的胶合产生不利的影响，或者通过在非硫化状态下产生隔离的初始点而在两层混合材料交界面上产生主要胶合缺陷，这种当喷嘴一经穿过两层材料即会重新粘结起来的设想，实际上并没达到预先确定的效果。
现在本申请人发现，在上述喷嘴经过之后，两层材料又可以有效地粘和在一起，并且在两混合材料中和它们的交界面上设置一周向嵌入体并没有不利地影响其胶合效果。
本发明也涉及一种用于共挤压橡胶混合材料的装置，它包括有一台带有挤压端头的主挤压成型机，挤压端头包括有分别为橡胶混合材料设置的至少两个流动通道，所述通道通向一个用于将两种橡胶材料共同压出的挤压口，挤压口是由挤压刃的第一壁和第二壁限定的，其特征在于，该装置还包括至少一台用于第三种橡胶混合材料的微型挤压成型机，其挤压头的端部设有一喷嘴，所述喷嘴被嵌入主挤压成型机的挤压刃的第一壁中，使得挤压喷嘴设置在主挤压成型机的挤压口中并且顶靠在主挤压成型机的挤压刃的第二壁上，以便使第三种橡胶混合材料被嵌入在从主挤压成型机压出的橡胶混合材料的成型部件中。
本发明的其他特征及优点将会结合附图在本发明涉及到的轮胎结构及实施装置的实施例中进行说明。
图1是本发明所述轮胎的胎冠部分的透视简图。
图2是本发明所涉及装置的部分剖面图。
图3是图2中所示的装置中的A部分的放大视图。
在图1中所示的是尺寸为315/80 R 22.5型号的具有低滚动阻力的轮胎，它包含有一表面涂有砑光橡胶混合材料的不可伸展的金属缆索构成的胎体加强层1，它借助于一般被作为混合填充加固材料的碳黑可以传导静电载荷。上述的胎体加固层，如我们所知，被锚定到每个胎圈中至少一个胎圈钢丝上形成一个翻转部分(未示出)。在上述的胎体加固层1中有常用的加固夹层，也有由对充气气体起密封作用的混合材料形成的所谓内层。轮胎胎圈(未示出)的轴向内部保护层覆盖了上述内层的端部，装在轮辋外部的轮胎胎圈的轴向靠外的部分属于一耐摩层，这一层含有较高的碳黑含量，因此也具有较高的导电性。
在胎体加固层1上面覆盖有胎冠加固层，它由两个被称为三角网层的半帘布层20组成，半帘布层20是由与轮胎圆周方向成30度至90度之间角度定向的不可延伸的金属缆线形成的，在胎体加固层的径向外层是被称为工作帘布层的21和22，它们由交叉穿过各帘布层的不可伸展的金属缆线组成，与圆周方向形成了相同或不同的交角，其绝对值在10度与30度之间。一般的在最后应该至少有一层所谓的保护层23，它是由弹性的缆线组成的，它们形成的角度在方向与大小上与径向最外的工作帘布层与圆周方向形成的角度相同。胎冠加固层2中的所有缆线表面上都涂有一或多种砑光的橡胶混合材料，这些材料由于通常用了碳黑作为混合材料中的加强填充物，所以是可以传导静电荷的导电体。
胎冠加固层2的横断面轮廓与在其下的胎体加固层1是不一样的，它们之间被中间轴向部分61上的较薄的一层橡胶部件所隔离开，这两加固层位于中间部分61的两侧并且大体上平行，向着轮胎外侧加固层厚度增加以形成一个楔体或三角形部件62。由于受热的原因，所述的橡胶楔体62和轴向中部61都不是用导电的橡胶混合材料制成，因为它们的添加剂中碳黑的成分都较低。在胎冠加固层2的径向上方装配着胎面3，它由主要混合物成分为二氧化硅的径向内层31和含有很高二氧化硅成分的径向外层32组成。胎面3通过二氧化硅成分同样很高的混合材料侧壁4与胎圈相连接。
胎面3的径向内层31和外层32通过嵌入的橡胶体11或条带的作用也变成导电的。此条带在圆周方向呈一个环形，在高度上穿过整个31和32两层，以至将胎面3与地面相接触的表面和胎冠加固层2的径向外部保护帘布层23连接起来，其中的金属缆线表面上都涂有普通的可传导的碳黑作为混合添加剂的橡胶涂料。这个嵌入体11在胎面表面上有着较小的轴向宽度，等于0.5毫米，依现在的情形理论上它位于轮胎的赤道平面XX’上，并且它在内层31和胎冠加固层2的保护层23之间的接触表面310上的轨迹为直线形的圆形环箍。但嵌入体11有可能会偏离中心，特别是当胎面上存在有中心凹槽的情形下。也可以在赤道平面两侧设置两个对称的嵌入体11，或者更多，但无论如何这种设置应该是沿轴向的，以保证无论胎面表面磨损如何都可建立与地面之间的接触。如果将嵌入体11设想为一个沿圆周方向连续的或不连续的圆环也是可以的。
在天然的和/或人造合成的橡胶的基础上，橡胶成分组成了对静电载荷起导电作用的连接体11，按惯例习惯把它用于构成轮胎特别是轮胎的胎面上，并且在制造轮胎过程当中习惯将碳黑作为加强剂添加进去。
当横截面为矩形的嵌入体13在胎体加固层表面和胎冠加固层表面形成了宽度为0.5毫米的直线形的圆形环箍轨迹时，可以实现胎冠加固层2和胎体加固层1之间的导电连接，上述的嵌入体13可能是连续的或是不连续的。
嵌入体11可以传导静电载荷是由于它的橡胶成分中含有很高的碳黑成分，其可以在制造轮胎的过程中在非硫化状态或者硫化之后通过任何合适装置制成。然而，当想通过共同挤压内层31和外层32制造轮胎胎面3时，根据使用的混合材料，在制造轮胎胎面3的过程中只有在非硫化状态下通过挤压来制造导电嵌入体11才是有利的，或是必要的。
在非硫化状态下制造胎面的装置的一部分表示在图2中，该胎面包括两层被挤压的非导体橡胶混合材料A、B和通过与胎面3的混合材料A、B共挤压的导电橡胶材料嵌入体C。
在图2中表示了第一主挤压成型机10的挤压端头101，主挤压成型机可以将橡胶混合材料A和B挤压在一起，来制造胎面的上下各部分。挤压端头101包括有上部的拱形结构102和下部的拱形结构103，再加上中间的支撑结构104，便形成了为混合材料A和B所设的通道105和106。通道的开口是通向混合材料A和B在本挤压成型机上的共同挤压口107。
挤压刃112的上壁110和下壁111共同形成了挤压口107，它可以使由两种被挤压的混合材料形成的部件具有所需的断面形状。
在所选的实例中，挤压成型机是所谓的“平模”挤压成型机，其中，挤压刃112的上壁110和下壁111是固定的。然而，本发明并非仅限于使用这种挤压成型机，它还可以使用称作“滚轮压模挤压成型机”的挤压成型机，它的挤压刃112的上壁110是固定的，而下壁是可动的，并且是由与挤压成型机相关的滚轮外表面形成。
和主挤压成型机10相连接的是人们一般称作“微型挤压成型机”的小挤压成型机40，它固定地安装在挤压刃112的上壁110上。此小型挤压成型机装配有螺杆401和一个挤压端头402。在其端部设有一个固定到小挤压成型机40的压模上的喷嘴403，根据所需的断面形状和轨迹，它可以将嵌入体11挤压到从挤压成型机10的压出口107中压出的高温的非硫化状态的混合材料的成型部件中。
挤压端头402在其端部是呈弯曲状的，这样可以使得固定到挤压端头的压模上并设置在主挤压成型机10的挤压口107中的挤压喷嘴403可以顶在挤压刃的下壁111上(当为滚轮压模挤压成型机时顶在滚筒的外表面上)。这样，用于形成嵌入体11的导电混合材料C便可与两种非导电混合材料A和B挤压在一起了。
在图3是图2中所示微型挤压成型机的具有可移动压模的挤压喷嘴403的放大图，所述压模处于与主挤压成型机的滚筒相互接触的位置上。挤压刃106容纳着带有可移动压模的喷嘴403，在它的圆柱形表面上开有一狭槽407，狭槽具有适当的截面并贯穿其部分高度，喷嘴403位于与挤压端头402大体上垂直的一个孔中。作用在部件409上的导电混合材料的压力保证了带有移动压模403的喷嘴的基部408与挤压刃112的下壁111之间互相接触。也可用这种装置不连续地挤压导电混合材料。
因此，通过使用滚轮压模或平压模类型的挤压成型机用于共挤压，可以容易地制成这样的装置。因为，上述挤压成型机所需要做的改进是将挤压刃的上壁进行改装，使形成可以安放一个微型挤压成型机的挤压端头的孔。即也可以不困难地想到采用适当数量的微型挤压成型机通过在挤压刃的上壁上设置几种可能的固定装置来制造多个嵌入体，这种装置可以根据所需实施例依次或同时地被使用。
同理，上文已经按生产具有双层橡胶混合材料的轮胎产品的过程作了说明，但本发明也适用于具有多层挤压混合材料的轮胎胎面的生产过程。事实上，将所述装置改装成可以挤压多于两层的混合材料的挤压成型机并不困难。
除去以上所述的本发明的宗旨和应用范围，很明显，上述挤压装置与方法也能够用于向没有导电困难的橡胶混合材料中设置嵌入物，举例来说，可用于向黑色橡胶混合材料中嵌入一种或几种彩色的嵌入体。
权利要求
1.一种获得基于用于制造轮胎的橡胶混合材料制成的组件的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤-在一台装备有至少两个挤压螺杆的主挤压成型机(10)上共挤压至少两层橡胶混合材料(A、B)，所述至少两个挤压螺杆分别设置有通向同一挤压口(107)的流动通道(105,106)，挤压口(107)是由挤压刃(112)的第一壁(110)和第二壁(111)界定；-通过一微型挤压成型机(40)的喷嘴(403)共挤压使至少一个橡胶混合材料(C)的嵌入体(11)被同时嵌入穿过所述两层，所述喷嘴顶靠在主挤压成型机(10)的挤压刃(112)的第二壁(111)上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，橡胶混合材料层形成轮胎胎面(3)的部分(31,32)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，构成轮胎胎面的部分(31,32)的橡胶混合材料(A、B)是不导电的，通过微型挤压成型机(40)挤压的橡胶混合材料(C)是导电的。
4.一种用于共挤压橡胶混合材料的装置，它包括有一台带有挤压端头(101)的主挤压成型机(10)，挤压端头包括有分别为橡胶混合材料(A、B)设置的至少两个流动通道(106,105)，所述通道通向一个用于将两种橡胶材料(A、B)共同压出的挤压口(107)，挤压口(107)是由挤压刃(112)的第一壁(110)和第二壁(111)限定的，其特征在于，该装置还包括至少一台用于第三种橡胶混合材料(C)的微型挤压成型机(40)，其挤压头(402)的端部设有一喷嘴(403)，所述喷嘴被嵌入主挤压成型机(10)的挤压刃(112)的第一壁(110)中，使得挤压喷嘴(403)设置在主挤压成型机(10)的挤压口(107)中并且顶靠在主挤压成型机(10)的挤压刃(112)的第二壁(111)上，以便使第三种橡胶混合材料(C)被嵌入在从主挤压成型机(10)压出的橡胶混合材料(A、B)的成型部件中。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，挤压刃(112)的第二壁(111)和第一壁(110)是固定的。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，挤压刃的第一壁是固定的，其第二壁是由主挤压成型机支承的滚筒的外表面构成。
7.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，挤压喷嘴(403)具有一可移动的压模，在其部分高度上开有一狭槽结构，并且嵌入在大体上与挤压端头(402)垂直的一个孔中，所述喷嘴的基部(408)通过微型挤压成型机挤压的混合材料(C)的压力与挤压刃(112)的第二壁(111)保持接触。
全文摘要
本发明涉及一种包括有至少两层不导电的橡胶混合材料的轮胎,导电混合材料的同一周向嵌入体在它们的整个高度上贯穿上述两层橡胶材料。
文档编号B29L30/00GK1311110SQ0013750
公开日2001年9月5日 申请日期2000年11月23日 优先权日1999年11月23日
发明者迪迪埃·卡尔瓦尔 申请人:米凯林技术公司, 米凯林技术研究公司