轮胎帘子线专利文献综述

闫超群

【摘 要】汽车工业的快速发展带动了轮胎工业的迅速跟进，而作为轮胎重要组成部分的轮胎帘子线也一直是各大轮胎厂商研究的重点。本文将针对轮胎帘子线的相关技术在IPC专利分类号D02G3/48下的专利技术进行统计与分析，简要梳理了轮胎帘子线的起源、原理与技术演进路线。

【关键词】轮胎帘子线；材料；结构

一、D02G3/48专利基础情况分析

（一）全球范围D02G3/48专利基础状况分析

截止到2017年2月，D02G3/48分类号下的专利申请量以日本居首，美国、韩国、欧洲以及中国、德国紧随其后，中国目前排在第五位。由此可知，目前关于轮胎帘子线的研究方面，日本走在了世界的前列，关于轮胎帘子线的研究，日本的各大轮胎公司及其下属企业均申请了大量的相关专利，其中较为著名的有：普利司通、优科豪玛、东洋轮胎等。同时，欧洲的企业也在轮胎帘子线领域有大量的专利布局。通过观察世界范围内主要申请人的分布还可以得到，轮胎帘子线专利申请量较大的国家和地区均是汽车工业发展比较完善和成熟的国家和地区，这也从另一个侧面反映了不同产业之间的相互带动作用。

（二）D02G3/48世界申请量发展趋势

在Pantentics检索工具中进行统计，得到D02G3/48分类号下世界范围内在不同的时期申请量的变化趋势。D02G3/48的申请量在1980年以前比较少，但是在1980-1995这十五年期间其申请量呈现出了成倍数的增长，并在1990年前后达到顶峰。在1995-2000年申请量有所回落，在2001-2010年又在此开始新一轮的增长，而后的几年呈现出下降的趋势。由此可知，在世界范围内，轮胎帘子线技术在1990-2000这十年间得到的快速的发展并日趋完善，在经历了2005年的又一次小高峰后，呈现了下降的趋势。

（三）D02G3/48世界范围主要申请人统计与分析

与各国申请量的统计结果类似，主要申请人以日本企业居多，排名前三位的均为日本企业。排名第一的普利司通，申请量达到了311件，其研究的重点在制作帘子线的高聚物原料、对该类高聚物原料的后处理以及后加工，同时该申请人还就帘子线的捻制结构提出大量的专利申请。在帘子线领域的研究大多都是集中在帘子线的原材料、对原材料的改性后处理以及帘子线结构的改进等方面，也就是说，研究重点比较集中，且都是围绕这原料展开。由此可知，原材料的性能是制约帘子线领域技术发展的一个技术瓶颈，而帘子线结构方面的改进只是起到了一个锦上添花的作用，并没有为其带来实质性的推动作用。

（四）D02G3/48本国专利基础状况分析

在Pantentics检索工具中进行简单统计，得到D02G3/48分类号下本国专利申请量的发展趋势。我国在轮胎帘子线这一技术领域的研究相较于日本以及欧洲等发达国家而言，起步时间要晚得多，而现阶段处于快速发展期。导致这一现象的原因有以下几个方面：一是轮胎帘子线的发展在一定程度上依赖于汽车工业的发展，我国在近几年才进入汽车社会是在2000年前后才发生的事情，而2000年这一时间节点也是我国轮胎帘子线相关专利申请量集中爆发的时间；二是我国早期的科研人员对于专利技术的认识还不是很深刻，很多科研人员还没有形成将研究成果申请为专利意识，再加上国内对知识产权的保护还不够全面，这些都造成了我国在那一段时期中关于帘子线的专利申请量很低。而在2000年之后，随着我国汽车工业大发展和汽车消费市场的扩大，轮胎的需求在一定程度上带动了帘子线的研发，再加上公众知识产权保护意识的提高，从而导致了在这一时间段内国内申请量的大幅提高。

二、技术原理、起源及演进路线

（一）技术原理

目前，轮胎的主体材料还是以橡胶为主，但是橡胶具有尺寸不稳定、易蠕变等特性，并不能单独用于制备轮胎。为了改善轮胎的性能，主要采用的方法是在橡胶轮胎的边缘埋设钢丝，并在橡胶中添加帘子线或帘布层以改善橡胶的尺寸不稳定性，采用这些采用实现对橡胶的支撑和增强作用，以提高轮胎的性能。

（二）技术起源

应用于轮胎领域的纤维增强橡胶复合材料通常以帘子线或是帘子布形式使用，即纤维通过一定的机械、化学处理等加工后形成帘子线或是帘子布，然后与橡胶进行复合。而关于轮胎帘子线的研究主要分为原料方面和帘子线结构方面。

在原料方面，最早用于轮胎增强的纤维材料是天然棉花，上世纪30年代以来，随着合成橡胶工业、化学纤维工业的发展和人们对轮胎产品性能要求的提高，天然棉花很快被各种逐渐出现的化学纤维所取代。迄今为止，应用于轮胎帘子线的化学纤维主要有：粘胶纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维和聚醋纤维；除化学纤维外，钢丝作为轮胎帘子线材料也有较多的应用。

在结构方面，到20世纪90年代后期，由于在高性能纤维方面的研究遇到的技术瓶颈，短时间内很难开发出性能更好的纤维材料，因此，关于轮胎帘子线研究的重心转移到了对其结构以及后期改性方面，同时，在制备帘子线的机械设备方面也有相关的专利申请。

（三）技术演进路线

轮胎帘子线的发展主要是在原料改进和结构改进两个方面。最早用于轮胎增强的纤维材料是天然棉花，随着合成合成纤维工业的发展和人们对轮胎产品性能要求的提高，天然棉花很快被各种逐渐出现的化学纤维所取代，首先出现的就是人造长丝作为轮胎帘子线。聚酯类纤维是合成纤维中的主要品种，采用聚酯纤维作为帘子线进入了研究人员的视野。首先采用聚酯类材料作为轮胎帘子线的是固特异公司。芳纶纤维即是芳香族聚酰胺纤维，芳纶纤维最早在美国被合成。

帘子线的基本结构是将纤维束合股后再进行加捻是轮胎帘子线的最基本的复合形式。这种结构的帘子线各个纤维束之间能够形成紧密的抱和，进而增大帘子线的抗拉强力和尺寸稳定性。在此基础上，其他形式的帘子线结构形式也逐渐发展壮大，主要包括合：股形式的创新、绳芯概念的引入、对各股进行镀层或涂覆处理以及混合材料的使用。

（四）技术发展展望

人造丝材料、聚酯材料、聚酰胺材料、芳纶纤维以及钢丝和玻璃纤维材料在未来一段时间内将继续被采用，虽然有些纤维存在着自身的一些缺陷和不足，但是其在某些方面仍然具有不可替代的作用。聚酰胺类纤维将会与斜交轮胎配合使用，聚酯类纤维将会成为乘用车轮胎帘子线的主要材料。因此，在轮胎帘子线领域未来的发展趋势应该是在现有材料已知性能的基础上对其进行后整理改性处理，并且在改进帘子线结构的同时对纤维束进行镀层或涂覆的改性处理以进一步提高其性能。

三、结语

轮胎帘子线方面相关技术主要集中在日本、欧洲和北美地区，就该技术领域来說，目前的发展已经基本趋于完善，并且在原材料的选用以及结构的设计方面也都得到了比较透彻的研究，我国在这以方面的研究起步较晚，但是发展迅猛，目前仍然处于快速的发展时期。

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