王云蘭　張艷芬

【摘要】汽車在高速行駛過程中，輪胎與地面摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，輪胎上的靜電若不能及時導(dǎo)出，則會出現(xiàn)干擾車輛的電子設(shè)備之間的通信、使得下車的乘客受到電震、放電產(chǎn)生的臭氧加速輪胎老化等問題。本文主要以DWPI專利數(shù)據(jù)庫以及CNABS數(shù)據(jù)庫中的檢索結(jié)果為分析基礎(chǔ)，對輪胎電荷消散裝置的國外專利申請情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并重點(diǎn)分析輪胎行業(yè)巨頭普利司通株式會社的技術(shù)發(fā)展路線，得到電荷消散裝置的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】輪胎；電荷；消散；胎面

第一章 輪胎電荷消散裝置的常用結(jié)構(gòu)及其技術(shù)分解

1.1輪胎電荷消散裝置的常用結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有的輪胎電荷消散裝置通常是在不導(dǎo)電的胎面中插入具有導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電構(gòu)件。

其中具有抗靜電性能的汽車外胎1，外胎1包括胎面膠條11，胎面膠條11包括由弱導(dǎo)電化合物制成的構(gòu)件110、徑向地通過胎面膠條的導(dǎo)電插入物構(gòu)件111、由導(dǎo)電化合物制成的構(gòu)件12。其中的導(dǎo)電插入物構(gòu)件111就是常見的電荷消散裝置，其與外胎的其它結(jié)構(gòu)配合使用，實(shí)現(xiàn)電荷消散的功能。

1.2輪胎電荷消散裝置的技術(shù)分解

輪胎電荷消散裝置的原理是在輪胎內(nèi)部形成導(dǎo)電通道，從而可以及時的將輪胎行駛過程中產(chǎn)生的靜電荷傳導(dǎo)到地面，解決由電荷積聚而產(chǎn)生的一系列問題。通常，根據(jù)電荷消散裝置的導(dǎo)電原理來分可以分為：（1）提高橡膠導(dǎo)電性：主要是由通過調(diào)節(jié)橡膠的化學(xué)成分，從而改善輪胎的導(dǎo)電性能來實(shí)現(xiàn)的；（2）胎面導(dǎo)電機(jī)制：是目前最主要的導(dǎo)電方式；（3）外接導(dǎo)電元件：通過在外胎外面附加諸如金屬等具有良好導(dǎo)電性能的構(gòu)件，來實(shí)現(xiàn)輪胎的靜電荷通過導(dǎo)電構(gòu)件直接傳送至路面的功能。

由于外接導(dǎo)電元件應(yīng)用的較少，本文將重點(diǎn)分析利用前兩種導(dǎo)電原理的專利。

胎面導(dǎo)電機(jī)制又可以細(xì)分為：1）在胎面內(nèi)插入導(dǎo)電元件，如固特異的專利US6289958B1，申請日為1998年；2）具有導(dǎo)電層的多層胎面膠，其中徑向最外側(cè)的胎面膠不導(dǎo)電，導(dǎo)電層具有穿過徑向最外側(cè)的導(dǎo)電膠到達(dá)胎面表面的接地部，如日本專利JP10-16512A；3）具有導(dǎo)電涂層的胎面如專利JP10-8110A，其在胎面表面涂覆一層導(dǎo)電聚合物，從而將輪胎摩擦產(chǎn)生的電荷傳導(dǎo)至地面。

第二章 輪胎電荷消散裝置專利申請整體狀況

筆者主要在DWPI數(shù)據(jù)庫中通過非常準(zhǔn)確的IC和EC分類號，以及比較準(zhǔn)確的關(guān)鍵詞相結(jié)合，并通過在SIPOABS數(shù)據(jù)庫中補(bǔ)充檢索，獲取出結(jié)果并去噪處理后利用Excel對該領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

全球?qū)＠暾垏鴦e分析

自1931年至2014以來各個國家的申請量趨勢，日本是該領(lǐng)域?qū)＠暾埩孔畲蟮膰?。究其原因有?）日本在輪胎胎面領(lǐng)域具有廣泛研究比如日本的住友橡膠、橫濱橡膠、普利司通等公司；2）日本對于車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性要求特別高，而提高輪胎的燃油經(jīng)濟(jì)性很多是以犧牲輪胎的導(dǎo)電性能為代價的，這就促使日本在該領(lǐng)域進(jìn)行深入研究。

雖然美國的專利申請量比不上日本，但美國早在在20世紀(jì)30年代就開始了輪胎電荷消散裝置的研究。再如法國的米其林，意大利的倍耐力，德國的大陸輪胎等，都是著名的輪胎巨頭。上述諸多公司在輪胎電荷消散裝置自然也有研究。

日本和美國多年來的專利申請數(shù)量變化。日本的專利申請經(jīng)歷了長時間的萌芽期，1989年后進(jìn)入平穩(wěn)增長期，1996年進(jìn)入快速增長期。

美國早期專利申請數(shù)量遠(yuǎn)高于其它國家，美國的專利申請?jiān)?996年以后緩慢平穩(wěn)增長，并沒有在1996年迎來快速增長期，可能是由于美國的電荷消散技術(shù)已進(jìn)入比較成熟的階段。

第三章 輪胎電荷消散裝置專利技術(shù)發(fā)展分析

本章主要針對輪胎電荷消散裝置的重要申請人：普利司通株式會社的專利進(jìn)行技術(shù)發(fā)展路線的分析，以了解輪胎電荷消散裝置的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，并明確未來的發(fā)展方向。

普利司通的專利申請量從1994年開始進(jìn)入快速增長期，并于1997年達(dá)到峰值，隨后開始下降，2000年至今逐漸平穩(wěn)。

下面就該公司的重要專利進(jìn)行展開，以分析其技術(shù)發(fā)展路線。該公司的發(fā)展路線和分支主要分為四個方向：1）以改變橡膠成分來提高導(dǎo)電性，如專利WO95/31888A1是通過特別的橡膠配方來提高導(dǎo)電性；JP10-298356A則通過增加橡膠中的導(dǎo)電炭黑的含量來提高橡膠導(dǎo)電性；JP2002-544329A則在胎面中添加導(dǎo)電聚合物來防止靜電積聚；2）在外胎表面涂覆導(dǎo)電材料，如JP10-8110A是在胎面表面涂覆一層導(dǎo)電聚合物，從而將輪胎摩擦產(chǎn)生的電荷傳導(dǎo)至地面；3）胎面膠為具有導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)，其中徑向最外側(cè)的胎面膠不導(dǎo)電，導(dǎo)電層具有穿過徑向最外側(cè)的導(dǎo)電膠到達(dá)胎面表面的接地部，如JP10-16512A，由于胎面膠具有多層結(jié)構(gòu)，徑向最外側(cè)的胎面膠可以通過添加硅石來提高耐磨損性能和降低滾動阻力，而徑向內(nèi)部的導(dǎo)電層可以提供導(dǎo)電路徑，從而實(shí)現(xiàn)輪胎的防靜電和耐磨損、滾動阻力性能的平衡和優(yōu)化，因此該方向是輪胎防靜電裝置的主要方向之一，普利司通對此也進(jìn)行了大量研究，如JP11-209426A，JP11-34612A，JP11-115414A等；4）通過在胎面中插入導(dǎo)電元件實(shí)現(xiàn)電荷的輸送，該方法的胎面橡膠不需要特別的結(jié)構(gòu)，在保證胎面的耐磨損性能和滾動阻力性能的同時，有效地將電荷傳送至地面，是普利司通研究最多的方向，例如JP10-58914A；隨后為了優(yōu)化胎面的轉(zhuǎn)彎、牽引、制動等性能，普利司通設(shè)計(jì)了多種形狀的導(dǎo)電元件，如JP11-42719A的銷釘形狀，JP11-240312A的薄條狀，JP11-20426A的工字型，JP11-48711A的波浪線形狀，JP11-139107A的折線形狀等。

通過對該公司的專利申請分析可以得到，輪胎電荷消散裝置主要從20世紀(jì)90年代開始快速發(fā)展，其發(fā)展方向多樣，近年來的研究方向主要側(cè)重于在胎面中插入導(dǎo)電元件，以平衡輪胎的諸多性能要求。

第四章 結(jié)語

輪胎靜電積累的問題越來越被重視，本文對輪胎電荷消散裝置的發(fā)展歷程進(jìn)行了簡單分析，從中不難看出，在輪胎領(lǐng)域里，幾大輪胎工業(yè)巨頭仍然占據(jù)中最主導(dǎo)的地位，擁有了最多的專利申請以及最核心的技術(shù)，而總體來說，以普利司通、住友橡膠和橫濱橡膠為代表的日本發(fā)展更為迅速，輪胎電荷消散裝置主要從20世紀(jì)90年代開始快速發(fā)展，其發(fā)展方向多樣，近年來的研究方向主要側(cè)重于在胎面中插入導(dǎo)電元件，以平衡輪胎的諸多性能要求。

參考文獻(xiàn)

[1]姜偉，賴異，藍(lán)娟，王怡軒，徐淑嫻，于志輝，趙梅芳.專利分析工作在S系統(tǒng)下的實(shí)現(xiàn)，專利審查協(xié)作北京中心課題成果，2011.