CN101076458A - 重型载重车辆轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮胎，该轮胎包括至少两片由交联弹性体材料制的嵌片(104)，该两嵌片配置在所述带束层结构的径向外部并邻近所述带束层结构轴向外边缘，每一嵌片包括：插入在所述带束层结构(105)与所述胎冠(106)之间、并向所述轮胎的赤道平面方向锥形递变的轴向内侧部分(104a)；和插入在所述胎体结构(101)与对应的胎侧壁(103)之间、并向所述轮胎的旋转轴方向锥形递变的轴向外侧部分(104b)；其中所述交联弹性体材料的动态弹性模量(E′)(在70℃测定)低于7兆帕。

Description

重型载重车辆轮胎
本发明涉及重型载重车辆轮胎。
本发明尤其涉及用于诸如载重汽车、客车的重型运输车辆的轮胎，该轮胎包括带束层结构和至少两片位于靠近所述带束层结构轴向外侧边缘的由交联弹性体材料制的嵌片(insert)。
大家知道，轮胎通常包括：大体上呈腰鼓形的胎体结构，该胎体具有两个对向的分别与右侧胎圈结构和左侧胎圈结构相连接的侧面边缘；配置在所述胎体结构径向外端的带束层结构；径向叠合在带束层结构上的胎冠(tread band)；一对配置在所述胎体结构的相对侧面上的胎侧。
众所周知，带束层结构对轮胎的性能(例如驾驶时操纵的灵敏性和方向稳定性)和使用寿命，特别是对胎冠的磨损速率和均匀度起重要的作用。实际上，不均匀磨损会使轮胎产生振动并会连续地偏离车轮的轨道而对轮胎的驾驶性能产生不利的影响。
例如，欧洲专利申请572906公开了一种具有子午线型胎体的轮胎，该轮胎具有：包括两层径向叠合的、以与轮胎的周向斜交、并相互交叉排列的、用帘线补强的金属帘布层的带束层结构；配置在所述两层每一边的增强圈，该增强圈包括至少一层沿轮胎圆周向配置的、用高伸长率金属条增强的胶布带。对于从车辆上拆卸下来的并已充气至使用压力的硫化轮胎来说，所述增强圈处于与轮胎同轴的同一圆筒形表面上，而从正截面看的中间带束层呈凸向外侧的轮廓。据说上述轮胎能改善磨损均匀性、胎冠的每公里产出率及其性能。此外，据说上述轮胎特别适用于载重汽车。
欧洲专利申请785096公开了一种汽车轮胎，尤其是一种载重车辆用轮胎，该轮胎包括：胎体结构；沿所述胎体结构的圆周配置的胎冠；沿圆周夹在胎体结构与胎冠之间的带束层结构，该带束层结构包括至少一对径向叠合的轴向延伸长度大体上与所述胎冠一样的带束条，其中第一带束条面向胎体结构并具有多根与轮胎赤道平面成斜交取向的帘线，而第二带束条沿周围围绕第一带来条延伸，并具有与赤道平面成斜交、其方向与第一带束条中帘线取向相反取向的帘线；以及一对侧带，该两条侧带各自配置在第二带束条的侧边缘附近，并包括沿轴向并列排列的、在多个帘线线圈形成的两径向叠合层中圆周绕在第二带束条上而形成的多个帘线线圈，其中所述面向胎体帘布层的第一带束条的最大宽度大于第二带束条。据说上述轮胎能改善磨损均匀性，特别在轮胎的关键区域如胎肩的磨损均匀性。
欧洲专利申请937589公开了一种配置有金属带束层的子午线轮胎，该带束层包括两条分别称为第一和第二的荷载胶条，该两胶条具有相对于赤道平面以相反方向倾斜的增强元件和一对径向叠合于第二胶条两边的侧面胶带。第二胶条的轴向宽度小于第一胶条，并具有相对于第一胶条边缘呈轴向向内错开的边缘。每一侧面胶带包括单层沿圆周向的金属补强元件，并各有相对于第二胶条边缘呈轴向向内错开的轴向外边缘。具有倾斜增强元件的第三胶条排列在带束层的径向最外侧，并至少覆盖每一侧面胶带宽度的三分之二。这对侧面胶带以相对于第一胶条两端的扩张形形状至少部分覆盖第二胶条的两端。据说上述轮胎改善了舒适性并具有良好的操纵性能。而且，据说上述轮胎还特别适用于载重运输车辆如载重汽车和客车。
本申请人面对关于轮胎的问题，尤其是面对载重运输车辆例如载重汽车，客车的轮胎问题，已对带束层结构的结构整体性和胎冠磨损均匀性有所改进。
在这方面，本申请人已注意到，在轮胎使用期间，有时，特别在带束层结构的轴向外边缘附近会过早地发生相互间的分离并可能与胎冠间发生分离，这就会导致轮胎丧失使用功能。此外，本申请人也注意到在沥青路面上经常遭受连续微滑的轮胎的胎肩区域会过早发生磨损，这就会导致胎冠发生不均匀磨损。
本申请人业已发现，通过在所述带束层结构的轴向外边缘附近配置至少两片由交联弹性体材料制的嵌片可获得在带束层结构的结构整体性及胎冠磨损均匀性两方面都得到改进的轮胎。特别是本申请人业已发现，所述两方面的改进是通过采用动态弹性模量(E′)(70℃测定)低于7兆帕的交联弹性体材料获得的，所述交联弹性体材料是通过使包含至少一种增粘添加剂的可交联的弹性体组合物进行交联而得到的。
所述增粘添加剂能提高所述嵌片与带束层结构之间的粘合性。特别是在带束层结构的轴向外边缘附近的增强元件(通常为金属帘线)是用通常交联弹性体材料涂敷并使它们胶接在一起的，这种粘合性的提高可避免增强元件发生腐蚀，而这种腐蚀作用会影响带束层结构的结构整体性。此外，在所述带束层结构的轴向外边缘附近，所述粘合性的提高可避免在嵌片中形成龟裂，这种龟裂也会产生结构整体性问题，尤其是在轮胎的胎肩区域。
此外，所述嵌片既可避免带束层结构层特别在带束层结构的轴向外边缘附近过早地发生相互间的分离，也可避免与胎体间可能发生分离的现象。而且，所述嵌片还可避免发生胎冠不均匀磨损。
根据本发明的第一方面，本发明涉及包括下述结构的轮胎：
-胎体结构，该结构包括至少一层胎体帘布层，大体上呈腰鼓形，该胎体结构具有两个对向的分别与右侧胎圈结构和左侧胎圈结构相连接的侧面边缘；
-带束层结构，该结构配置在所述胎体结构的径向外端，所述带束层结构包括：
位于径向内端的第一带束层，该带束层配置有相互平行的并与所述轮胎的赤道平面斜交的增强元件；
沿径向叠合在所述第一带束层上的第二带束层，该带束层具有呈相互平行的、与第一带束层增强元件成反向配置的、并与所述轮胎的赤道平面斜交的增强元件；
至少一层沿径向叠合在所述第二带束层上的增强层，所述增强层置有在大体上呈圆周向取向的增强元件；
-胎冠，该胎冠沿径向叠合在所述带束层结构上；
-两个胎侧壁，分别配置在所述胎体结构的相对侧面上；
-至少两片由交联弹性体材料制的嵌片，该两嵌片配置在所述带束层结构的径向外端并邻近所述带束层结构轴向外边缘，每一嵌片包括：
插入在所述带束层结构与所述胎冠之间，并向所述轮胎的赤道平面方向锥形递变(tapered)的轴向内侧部分；和
插入在所述胎体结构与对应的胎侧壁之间、并向所述轮胎的旋转轴方向锥形递变的轴向外侧部分；
其中所述交联弹性体材料的动态弹性模量(E′)(在70℃测定)低于7兆帕，优选为2.5MPa-6.0MPa，更优选3.0MPa-5.0兆帕，该弹性体材料是通过使包含下述组分的可交联弹性体组合物进行交联而得到的：
(a)至少一种二烯弹性体聚合物；
(b)至少一种增粘添加剂；
(c)用量高于0.3phr，优选3.5phr-6.0phr的硫或硫的衍生物。
对于本说明书和随后的权利要求书来说，术语“Phr”是指可交联弹性体组合物中每100重量份二烯弹性体聚合物对应的指定组分的重量份。
优选的是，所述交联弹性体材料的动态弹性模量(E′)(在70℃测定)低于胎冠的动态弹性模量(E′)(在70℃测定)。
根据一个优选的实施方案，所述交联弹性体材料的tanδ(在70℃测定)低于0.080，优选0.030-0.070，更优选0.040-0.065。
根据再一个优选的实施方案，所述交联弹性体材料的IRHD硬度(在100℃测定)高于45.0，更优选为50.0-90.0，更优选为55.0-75.0。
动态弹性模量(E′)和tanδ可采用Instron动态装置以牵引-压缩模式进行测定。IRHD硬度可按照ISO标准48：1994方法进行测定。关于上述测定方法的更详细细节将在下面实施例中加以说明。
对于本说明书和随后的权利要求书来说，除在操作实施例中或另有说明的外，所有表示量、数量、百分比等的数字在所有情况下都应理解为前面有修饰词“约”。同样，所有范围包括所公开的最大值与最小值之间的任何组合，也包括任何中间范围。在本文中可能作了具体列举，也可能未作具体列举。
根据一个优选的实施方案，所述第一带束层的轴向外边缘相对于所述第二带束层的轴向外边缘呈轴向向内错开。
根据再一个优选的实施方案，所述第一带束层的轴向外边缘相对于所述第二带束层的轴向外边缘呈轴向向外错开。
根据一个优选的实施方案，所述至少一层补强层包括一对侧面增强条，每条的轴向外边缘相对于所述第二带束层的轴向外边缘呈轴向向内错开。
根据再一个优选的实施方案，所述侧面增强条对大体上是相对于所述轮胎的赤道平面呈对称排列的。
根据再一个优选的实施方案，所述至少一层增强层是沿所述带束层结构的轴向展开方向延伸的连续层。
根据一个优选的实施方案，所述带束层结构还包括第三带束层，该带束层沿径向叠合在所述至少一层配置有相互平行排列的、并相对于所述轮胎的赤道平面倾斜的增强元件的增强层上。
根据再一个优选的实施方案，所述第三带束层的轴向外边缘相对于所述至少一层增强层的对应轴向外边缘呈轴向向内错开。
根据再一个优选的实施方案，所述一对侧面增强条至少部分与所述第三带束层相搭接。
根据一个优选的实施方案，所述至少两片嵌片是相对于所述轮胎的赤道平面大体上成对称排列的。
根据再一个优选的实施方案，所述每片嵌片是配置在带束层结构的最外层与胎冠之间的。
根据再一个优选的实施方案，所述每片嵌片的嵌入厚度不低于胎冠厚度的10％，优选为胎冠厚度的20％-60％。
对于本说明书及随后权利要求书的目的来说，名词“嵌片厚度”是指在由轮胎的径向平面与平行于轮胎赤道平面的平面所确定的相交线处测定的嵌片厚度，所述平行的平面经过沿带束层结构的轴向最外边缘。
对于本说明书及随后权利要求书的目的来说，名词“胎冠厚度”是指在由轮胎的径向平面与平行于轮胎赤道平面的平面所确定的相交线处测定的胎冠厚度，所述平行的平面经过沿带束层结构的轴向最外边缘。胎冠厚度是根据胎冠的径向外轮廓测定的，即不考虑胎面花纹。
根据再一个优选的实施方案，所述至少两片由交联弹性体材料制的嵌片是连在一起的，以形成交联弹性体材料连续层，所述连续层夹在带束层结构的最外层与胎冠之间。
根据再一个优选的实施方案，所述连续层是沿轴向在两胎侧壁之间延伸的。
根据一个优选的实施方案，二烯弹性体聚合物(a)可选自通常用于可用硫可交联的特别适用于制造轮胎的弹性体组合物中的聚合物，也就是说可选自玻璃化转变温度(Tg)一般低于20℃(优选为0℃-110℃)具有不饱和链的弹性体聚合物或共聚物。这类聚合物或共聚物可以是天然的或是可通过一种或多种共轭二烯烃任选地与至少一种选自单乙烯基芳烃和/或极性共聚单体的共聚单体以不高于60重量％的含量相混合，经溶液聚合、乳液聚合或气相聚合制得的。
共轭二烯烃通常含4-12个，优选4-8个碳原子，可选自例如1，3-丁二烯，异戊二烯，2，3-二甲基-1，3-丁二烯，1，3-戊二烯，1，3-己二烯，3-丁基-1，3-辛二烯，2-苯基-1，3-丁二烯，或它们的混合物。1，3-丁二烯或异戊二烯是特别优选的。
可任选用作共聚单体的单乙烯基芳烃通常含8-20个，优选8-12个碳原子，可选自例如苯乙烯，1-乙烯基萘，2-乙烯基萘，苯乙烯的各种烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的衍生物，例如α-甲基苯乙烯，3-甲基苯乙烯，4-丙基苯乙烯，4-环己基苯乙烯，4-十二烷基苯乙烯，2-乙基-4-苄基苯乙烯，4-对甲苯基苯乙烯，4-(4-苯基丁基)苯乙烯，或它们的混合物。苯乙烯是特别优选的。
可任选采用的极性共聚单体可选自例如乙烯基吡啶，乙烯基喹啉，丙烯酸和烷基丙烯酸酯，腈或它们的混合物，例如丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯腈，或它们的混合物。
优选的是，二烯弹性体聚合物(a)可选自例如顺式-1，4-聚异戊二烯(天然或合成的，优选天然橡胶)，3，4-聚异戊二烯，聚丁二烯(尤其是高1，4-顺式含量的聚丁二烯)，任选卤化的异戊二烯/异丁烯共聚物，1，3-丁二烯/丙烯腈共聚物，苯乙烯(stirene)/1，3-丁二烯共聚物，苯乙烯/异戊二烯/1，3-丁二烯共聚物，苯乙烯/1，3-丁二烯/丙烯腈共聚物，或它们的混合物。
根据一个优选的实施方案，所述可交联的弹性体组合物包含至少10重量％，优选20重量％-100重量％(相对于至少一种二烯弹性体聚合物(a)总重量)的天然橡胶。
上述可交联的弹性体组合物可任选地包含至少一种由一种或多种单烯烃与烯烃共聚单体或其衍生物共聚形成的弹性体聚合物(a′)。该单烯烃可选自：乙烯以及通常含3-12个碳原子的α-烯烃，例如丙烯，1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，1-辛烯，或它们的混合物。下述聚合物是优选的：乙烯与α-烯烃，任选与二烯的共聚物；异丁烯均聚物或其与少量二烯的共聚物，任选地经至少部分卤化的聚合物。任选的是，二烯通常含4-20个碳原子，优选选自：1，3-丁二烯，异戊二烯，1，4-己二烯，1，4-环己二烯，5-亚乙基-2-降冰片烯，5-亚甲基-2-降冰片烯，乙烯基降冰片烯，或它们的混合物。这些弹性体聚合物中，下列聚合物是特别优选的：乙烯/丙烯共聚物(EPR)或乙烯/丙烯/二烯共聚物(EPDM)，聚异丁烯，丁基橡胶，卤化丁基橡胶尤其是氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶，或它们的混合物。
也可采用通过与适当的封端剂或偶联剂反应而官能化的二烯弹性体聚合物(a)或弹性体聚合物(a′)。特别是通过在有机金属引发剂(尤其是有机锂引发剂)的存在下的阴离子聚合得到的二烯弹性体聚合物可通过源自引发剂的残留有机金属基团与适用的封端剂或偶联剂(例如亚胺、碳二亚胺、烷基锡卤化物、取代的二苯甲酮、烷氧基硅烷或芳氧基硅烷)相反应而官能化，(参见例如欧洲专利451604或美国专利4742124和4550142)，
根据一个优选的实施方案，增粘添加剂(b)可选自例如：
-二价钴盐，可选自化学式为(R-CO-O)2Co的羧酸盐化合物，其中R是C6-C24脂族或芳族基团，例如新癸酸钴；
-基于钴和硼的有机金属络合物，前者是通过氧连接在一起的(例如已知的品名为Manobond680C(OMG group制造)的络合物)；
-间苯二酚/六甲氧基亚甲基三聚氰胺(HMMM)体系或间苯二酚/六亚甲基四胺(HMT)体系；
或它们的混合物。优选的是，采用基于硼和钴的有机金属络合物与间苯二酚/六甲氧基亚甲基三聚氰胺(HMMM)体系的混合物。
根据一个优选的实施方案，所述增粘添加剂(b)在可交联的弹性体组合物中的用量为0.2phr-3phr，优选0.5phr-2.5phr。
根据一个优选的实施方案，硫或硫的衍生物(c)可选自例如：
可溶性硫(结晶硫)；
不溶性硫(聚合硫)；
分散在油中的硫(例如Flexsys制造的品名为CrystexOT33的33％硫)；
硫供体例如二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四苄基秋兰姆(TBzTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)、二硫化四丁基秋兰姆(TBTD)、二硫化二甲基二苯基秋兰姆(MPTD)、四硫化或六硫化五亚甲基秋兰姆(DPTT)、二硫化吗啉代苯并噻唑(MBSS)、N-氧联二亚乙基二硫代氨基甲酰-N’-氧联二亚乙基-次磺酰胺(OTOS)、二硫代二吗啉(DTM或DTDM)、二硫化己内酰胺(CLD)；或它们的混合物。
可在上述可交联的弹性体组合物中添加至少一种增强填充剂是有利的，其添加量一般为10phr-120phr，优选20phr-90phr。增强填充剂可选自那些常用于交联制品、特别是轮胎中的填充剂，例如炭黑、二氧化硅、氧化铝、硅铝酸盐、碳酸钙、高岭土或它们的混合物。
根据本发明可有利使用的炭黑可选自常用于轮胎制造的那些类型，其表面积一般不低于20平方米/克(按ISO标准6810中的CTAB吸附法测定)。
根据本发明可有利使用的二氧化硅通常可为BET表面积(按照ISO标准5794/1测定)为50平方米/克-500平方米/克，优选70平方米/克-200平方米/克的气相法二氧化硅、或者优选为沉淀法二氧化硅。
当增强填充剂中包含二氧化硅时，在可交联弹性体组合物中掺混入能与二氧化硅发生相互作用，并在硫化过程中能使二氧化硅与二烯弹性体聚合物相互连接的偶联剂是有利的。
可优选采用的偶联剂是那些可例如用下述结构式(I)表示的基于硅烷的偶联剂：
        (R)3Si-CnH2n-X        (I)
式中基团R可以是相同或不相同的，并选自烷基、烷氧基或芳氧基基团或卤原子，条件是至少一个R基团是烷氧基或芳氧基基团；n是1-6整数；X是选自亚硝基、巯基、氨基、环氧基、乙烯基、酰亚胺、氯基、-(S)mCnH2n-Si-(R)3，其中m与n是1-6整数，R基团规定同上。
特别优选的偶联剂是四硫代双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)和二硫化双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)。所述偶联剂本身就可使用，或者与惰性填充剂(例如炭黑)形成适宜混合物以使其更易于掺混入可交联弹性体组合物中。
上述可交联弹性体组合物可按照已知技术进行硫化。为此，在可交联的弹性体组合物经一步或多步热机械加工后，掺混入与硫化活化剂和促进剂混合在一起的硫或硫的衍生物。在最后加工步骤中，温度通常保持在低于120℃，优选低于100℃，以避免发生任何不希望有的预交联现象。
特别有效的活化剂是锌化合物，尤其是ZnO、ZnCO3、含8-18个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸的锌盐，例如硬脂酸锌，这类锌盐优选在现场用ZnO与脂肪酸在弹性体组合物中形成，同样也可用BiO、PbO、Ph3O4、PbO2或它们的混合物在组合物中形成相应的脂肪酸盐。
常用的促进剂可选自：二硫代氨基甲酸酯、胍、硫脲、噻唑、亚磺酰胺、秋兰姆、胺、黄原酸酯或它们的混合物。
所述可交联弹性体组合物可包含根据组合物的预期具体用途所选择的其它常用添加剂。例如，可在所述可交联弹性体组合物中添加下列添加剂：抗氧化剂、抗老化剂、增塑剂、粘合剂、抗臭氧剂、改性树脂、纤维(例如Kevlar浆)或它们的混合物。
特别为了进一步改进加工性能，所述可交联弹性体组合物中可添加的增塑剂通常选自矿物油、植物油、合成油或它们的混合物，例如芳族油、萘油、邻苯二甲酸酯、大豆油或它们的混合物。增塑剂的添加量通常为0-70phr，优选为5-30phr。
上述可交联弹性体组合物可根据技术上已知技术，通过将二烯弹性体聚合物、增粘添加剂、硫或其衍生物与增强填充剂以及任选其它添加剂混炼在一起而制成。混炼操作可在例如开式磨机型的开炼机、或切向转子型密炼机(Banbury)或联锁式转子密炼机(Intermix)、或Ko-Kneader型连续混炼机(Buss)，或同向旋转或反向旋转的双螺杆型连续混炼机中进行。
通过下面对根据本发明轮胎的一些优选实施方案的说明，会更清楚地了解本发明的另外一些特征和优点。下面通过非限制性实施例及附图1-3对本发明进行说明，其中：
图1是根据本发明轮胎的部分剖面图；
图2是根据本发明轮胎的另一个实施方案的部分剖面图。
为了简便起见，图1只示出轮胎的一部分，其余未画出部分相对于轮胎的赤道平面(X-X)是相同的呈对称排列的。轮胎(100)包括至少一层胎体帘布层(101)，帘布层的两个对向侧面边缘分别与包括至少一个胎圈芯(108)和至少一个胎圈填充条(107)的胎圈结构相连接。胎体帘布层(101)与胎圈芯(108)之间的连接是通过胎体帘布层(101)的对向侧面边缘绕胎圈芯(108)折回来实现的，由此形成所谓胎体折回(101a)，如图1所示。
或者，常规胎圈芯(108)可用至少一个由同心螺旋状排列的包胶钢丝形成的环形嵌入件(图1中未画出)来代替(参见例如欧洲专利申请928680和928702)。在这种情况下，胎体帘布层(101)不绕所述环形嵌入件折回，而是通过配置在第一层帘布层外侧的第二胎体帘布层(图1中未画出)实现连接。
胎体帘布层(101)一般是由多个相互平行排列的，并至少部分涂敷交联弹性体材料层的增强元件构成的。这些增强元件通常是由多根绞合在一起的、镀以金属合金(例如铜/锌、锌/锰、锌/钼/钴合金等)的钢丝制成的，或是由织物纤维例如人造丝、尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的。
胎体帘布层(101)通常是呈径向型的，即帘布层的增强元件基本上相对于圆周向的垂直方向排列的。胎圈芯(108)被封闭在沿轮胎(100)的内周边缘所确定的胎圈(111)中，而轮胎经该胎圈啮合在构成车辆车轮一部分的轮辋(图1中未画出)上。每一胎体折回(101a)所确定的空间包含通常由交联弹性体材料制的胎圈填充件(107)，其中嵌有胎圈芯(108)。
相对于胎体折回(101a)轴向外侧位置常配置一条抗磨胶条(109)。
增强层(110)，通称为“flipper”，通常围绕胎圈芯(108)和胎圈填充件(107)卷绕，以使它们至少部分地被包裹。
带束层结构(105)是沿胎体帘布层(101)的圆周配置的。在图1的特定实施方案中，带束层结构(105)包括两层带束层(105a)和(105b)，它们是径向叠合包括多个通常为金属帘线的增强元件，所述增强元件在每层是相互平行的，而与邻层是呈相互交叉排列的，优选与轮胎的赤道平面(X-X)以对称方式并成10°-40°角，优选12°-30°角倾斜排列的，该增强的金属帘线是用交联弹性体材料包覆和胶接在一起的。
此外，该带束层结构(105)还包括侧面增强胶条(105d)，通称为“零度补强胶条”，该胶条径向叠合在第二带束层(105b)上。所述增强胶条(105d)通常配置有多个增强元件，一般为断裂伸长率为3％-10％，优选3.5％-7％的金属帘线，所述增强元件大体上在圆周向与轮胎的赤道平面(X-X)成几度(即0°)的角度取向的，以及该增强元件是用交联弹性体材料包覆和胶接一起的。或者，也可用通常置有多个与上述同类型的增强元件的连续增强层来代替两个侧面增强胶条，该增强层沿所述带束层结构轴向展开方向延伸(图1中未画出)。
此外，带束层结构(105)还包括径向叠合在第二带束层(105b)上的第三带束层(105c)，该带束层置有一般为金属帘线的增强元件，所述增强元件是相互平行的、并相对于轮胎的赤道平面(X-X)成10°-70°角度，优选12°-40°角度倾斜排列的，该增强元件用交联弹性体材料包覆并胶接在一起。优选的是，所述增强元件包括至少一根预成形的金属丝(参见例如欧洲专利1141477)。所述第三带束层(105c)可作为保护层防止石块或砾石嵌入胎面花纹沟(106b)中，以避免带束层(105a)、(105b)以及胎体帘布层(101)被损坏。
在图1的特定实施方案中，带束层结构(105)的轴向宽度相当于第二带束层(105b)的轴向宽度(L3)，即测得的与轮胎(100)旋转轴平行的带束层两边缘之间的距离。优选的是，带束层结构(105)的最大宽度等于胎冠(106)总轴向宽度的90％。
第一带束层(105a)的轴向宽度(L2)小于第二带束层(105b)的轴向宽度(L3)，因此第一带束层的轴向外边缘相对于第二带束层(105b)的对应轴向外边缘呈预定长度的轴向向内错开。一般来说，所述预定长度为2毫米-20毫米，优选5毫米-10毫米。
侧向增强胶条(105d)的轴向外边缘，相对于第二带束层(105b)的轴向外边缘呈预定长度的轴向向内错开。一般来说，所述预定长度为2毫米-30毫米，优选为5毫米-10毫米。
第三带束层(105c)的轴向宽度为L1，其轴向外边缘相对于增强胶条(105d)的轴向外边缘呈轴向向内错开。优选的是，所述第三带束层(105c)覆盖所述增强胶条(105d)的部分至少为3％，优选为10％-95％。
嵌片(104)配置在胎肩区域，即与胎侧壁(103)相连接的胎冠(106)的侧向边缘的区域。一般来说，该嵌片(104)夹在胎体帘布层(101)、带束层结构(105)、胎冠(106)与胎侧壁(103)之间。
更详细来说，嵌片(104)包括夹在带束层结构(105)与胎冠(106)之间的轴向内侧部分(104a)，和夹在胎体帘布层(101)与对应的胎侧壁(103)之间的轴向外侧部分(104b)，其中(104a)沿轮胎的赤道平面(X-X)向是锥形递变的，(104b)向轮胎旋转轴方向是锥形递变的。
优选的是，所述嵌片(104)的厚度S1至少是厚度S2的10％，优选是厚度S2的20％-60％。
再一个由交联弹性体材料制的嵌片(112)夹在胎体帘布层(101)与嵌片(104)之间。
胎侧壁(103)配置在胎体帘布层(101)的外侧，该胎侧壁位于从胎圈(111)至带束层结构(105)端部的轴向外侧的位置上。
侧面边缘与胎侧壁(103)相连接的胎冠(106)配置在带束层结构(105)径向外侧的圆周上。就外表面来说，胎冠(106)具有与地面相接触的滚动表面(106a)。在该滚动表面(106a)上一般制成有以横向凹口(图1中未画出)连接的圆周向花纹沟(106b)，这些凹口确定了包括分布在滚动表面(106a)上的多个不同形状、大小的花纹块的胎冠花纹。
对无内胎轮胎来说，橡胶层(102)一般称为气密层(liner)，它提供必要的不透气性以能对轮胎充气，该层也可设置在相对胎体帘布层(101)的内侧面。
图2所示的为具有如图1所述结构的轮胎(100)，其中交联弹性体材料连续层(104′)夹在带束层结构(105)的最外层(即第三带束层(105c))与胎冠(106)之间。所述连续层(104’)的轴向外侧部分(104b)夹在胎体帘布层(101)与相应的胎侧壁(103)之间，并且向着轮胎旋转轴向锥形递变。
可根据本领域已知的技术和采用已知的设备来实施制造根据本发明轮胎的方法，例如欧洲专利199064和美国专利4872822或4768937所述的相关技术，所述方法包括至少一步制造生胎的步骤和至少一步使轮胎硫化的步骤。
更特别地，制造轮胎的方法包括预先分别地制造一系列对应于轮胎各种结构件的半成品(胎体帘布层、带束层结构、胎圈钢丝、填充胶条、胎侧壁以及胎冠)，然后采用适当的制造机械将这些半成品组合在一起。接着硫化步骤中将上述半成品胶接在一起而得到整体组合件即成品轮胎。
在上述半成品的制造步骤之前，先根据常规技术制备各种制造所述半成品的可交联弹性体组合物，然后对组合物进行模压成型。
使由此制得的生胎进行后续的模压和硫化步骤。为此，可采用硫化模具，该模具设计成具有能接受被加工轮胎的模腔，该模腔具有与轮胎的外表面呈相反模形状、并当硫化完成时能使轮胎外表面确定的内壁。
还有一种不采用半成品来制造轮胎或轮胎部件的替代方法已公开在例如上述欧洲专利申请928680和928702中。
根据一个优选的实施方案，所述轮胎的结构元件是由多个连续伸长元件的卷绕形成的。所述伸长元件可通过例如挤塑它们制成的可交联弹性体组合物来制得。优选的是，所述结构元件是在支架上组装的。
对本说明书和附后的权利要求书来说，术语“支架”是指下述器件：
-具有圆筒形形状的辅助成型鼓，所述辅助成型鼓优选支承带束层结构；
-大体上呈腰鼓形构型的成型鼓，所述成型鼓优选支承至少一个其上已组装有带束层结构的胎体结构；
-优选根据轮胎内构型成形的刚性支架。
关于所述器件和成形的方法和/或将轮胎的结构元件放置在支架上的更详细细节在例如国际专利申请WO 01/36185和同一申请人的欧洲专利EP976536，以及欧洲专利申请968814、1201414和1211057中作了介绍。
可通过将加压的流体导入由轮胎内表面限定的空间中，以将生胎的外表面压在模腔的内壁上，从而对生胎进行模压成型。在一种广泛采用的模压方法中，位于轮胎内部、并封闭在模腔内的由弹性体材料制成的硫化室，在加压下充以蒸汽和/或另一种流体而发生膨胀。根据该方法，生胎被推向模腔的内壁，由此可获得所要求的模压制品。或者也可通过在轮胎内部设置一种根据所述要制得的轮胎内表面的构型成形的腰鼓形金属支架，而不用可膨胀的硫化室来实施模压(参见例如欧洲专利1189744)。
至此，可对生胎实施硫化步骤。为此，使硫化模具的外壁与加热流体(一般为蒸汽)相接触，以使该模具外壁达到最高一般为100℃-230℃的温度。同时，采用与将生胎压在模腔内壁相同的加压流体将轮胎内表面加热到硫化温度，加热的最高温度为100℃-250℃。为使整个弹性体组合物都能获得合乎要求的硫化度所需的时间一般可在3分钟-90分钟不等，主要取决于轮胎的尺寸。当硫化完成时，将轮胎从硫化模具中取出。
下面将通过几个制备实施例对本发明作进一步的说明，这些实施例只是说明性的，不对本发明有任何的限制。
实施例1
可交联弹性体组合物的制备
制备表1所列的组合物(所列数量的单位为phr)。
表1
  成分   实施例1
  第一步
  NR   80
  BR   20
  硬脂酸   1.5
  氧化锌   5.0
  Rhenogran Resorcinol80   0.5
  蜡   0.5
  N326   40
  二氧化硅   5.0
  TMQ   1.0
  6-PPD   1.0
  Manobond680C   1.0
  第二步
  33％不溶性硫   3.25
  CTP   0.1
  HMMM   1.0
  TBBS   1.5
NR：天然橡胶；
BR：高顺式1，4-聚丁二烯(EuropreneNeocis BR40，PolimeriEuropa)；
Rhenogran Resorcinol80：80％聚合物赋形剂载负的间苯二酚(Rhein-Chemie)；
N326：炭黑
TMQ：聚合的2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉(Vulcanox4020，Bayer)；
6-PPD：对苯二胺(Santoflex13，Monsato)；
Manobond680C：基于硼和钴的络合物(OMG group)；
33％不溶性硫：CrystexOT33(Flexsys)；
CTP：环己基硫代邻苯二甲酰亚胺(ValkalentG，Bayer)；
HMMM：六甲氧基亚甲基三聚氰胺(Cyrez963，Cytec)；
TBBS：N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(VulkacitNZ，Bayer)。
动态机械性能是采用Instron动态试验装置，按照下述方法以牵引-压缩模式进行测定的。将圆柱形(长度＝25毫米，直径＝12毫米)上述交联弹性体组合物(在170℃硫化10分钟)试样预加载压缩至纵向变形最多为原始长度的10％，并在整个试验期间保持预设定的温度(70℃)，使试样承受频率为100赫、振幅为相对于预载荷下长度的±3.5％的动态正弦应变。动态机械性能以动态弹性模量(E′)和tanδ(损耗因子)来表示。tanδ值是以粘性模量(E″)与弹性模量(E′)之比来计算的。所得的试验结果列于表2。
表2也列出了根据ISO标准48：1994，在100℃下测定的IRHD硬度(国际橡胶硬度)，硬度是用上述弹性体组合物经170℃硫化10分钟后的试样测定的。测定的结果列于表2。
表2
  实施例   1
  动态机械性能
  E′(70℃)   4.4
  tanδ(70℃)   0.060
  IRHD硬度(100℃)   60.6
实施例2
采用根据实施例1的用作嵌片(104)的弹性体组合物制造尺寸为295/80R22.5的根据本发明的载重汽车轮胎(如图1所示)。
对上述轮胎在实验室试验机上进行高速耐久性试验(室内试验)。为此，将已充气至压力为5巴、承载载荷为2600千克的轮胎放在转鼓试验机上以逐渐增加的转速进行旋转试验，直至轮胎遭破坏。该轮胎在最高转速达到110千米/小时的整个50小时的耐久试验期间没有出现损坏。

Claims (38)

1.一种轮胎，该轮胎包括下述结构：
-胎体结构，该结构包括至少一层胎体帘布层，大体上呈腰鼓形，该胎体结构具有两个对向的分别与右侧胎圈结构和左侧胎圈结构相连接的侧面边缘；
-带束层结构，该结构配置在所述胎体结构的径向外端，所述带束层结构包括：
位于径向内端的第一带束层，该带束层配置有相互平行的并与所述轮胎的赤道平面斜交的增强元件；
沿径向叠合在所述第一带束层上的第二带束层，该带束层具有呈相互平行的、与第一带束层增强元件成反向配置的、并与所述轮胎的赤道平面斜交的增强元件；
至少一层沿径向叠合在所述第二带束层上的增强层，所述增强层引入有大体上呈圆周向取向的增强元件；
-胎冠，该胎冠沿径向叠合在所述带束层结构上；
-两个胎侧壁，分别侧向配置在所述胎体结构的相对侧面上；
至少两片由交联弹性体材料制的嵌片，该两嵌片配置在所述带束层结构的径向外端并邻近所述带束层结构轴向外边缘，每一嵌片包括：
插入在所述带束层结构与所述胎冠之间、并向所述轮胎的赤道平面方向锥形递变的轴向内侧部分；和
插入在所述胎体结构与对应胎侧壁之间、并向所述轮胎的旋转轴方向锥形递变的轴向外侧部分；
其中所述交联弹性体材料在70℃测定的动态弹性模量(E′)低于7兆帕，该弹性体材料是通过使包含下述组分的可交联弹性体组合物进行交联而得到的：
(a)至少一种二烯弹性体聚合物；
(b)至少一种增粘添加剂；
(c)用量高于3.0phr的硫或硫的衍生物。
2.根据权利要求1的轮胎，其中所述交联弹性体材料在70℃测定的动态弹性模量(E′)为2.5兆帕-6.0兆帕。
3.根据权利要求2的轮胎，其中所述交联弹性体材料在70℃测定的动态弹性模量(E′)为3.0兆帕-5.0兆帕。
4.根据权利要求1的轮胎，其中所述交联弹性体材料在70℃测定的动态弹性模量(E′)低于在70℃测定的胎冠动态弹性模量(E′)。
5.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述交联弹性体材料在70℃测定的tanδ低于0.080。
6.根据权利要求5的轮胎，其中所述交联弹性体材料在70℃测定的tanδ为0.030-0.070。
7.根据权利要求6的轮胎，其中所述交联弹性体材料在70℃测定的tanδ为0.040-0.065。
8.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述交联弹性体材料在100℃测定的IRHD硬度高于45.0。
9.权利要求8的轮胎，其中所述交联弹性体材料在100℃测定的IRHD硬度为50.0-90.0。
10.根据权利要求9的轮胎，其中所述交联弹性体材料在100℃测定的IRHD硬度为55.0-75.0。
11.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述第一带束层的轴向外边缘相对于所述第二带束层的对应轴向外边缘呈轴向向内错开。
12.根据权利要求1-10任何一项的轮胎，其中所述第一带束层的轴向外边缘相对于所述第二带束层的对应轴向外边缘呈轴向向外错开。
13.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述至少一层增强层包括一对侧面增强条，每条的轴向外边缘相对于所述第二带束层的对应轴向外边缘呈轴向向内错开。
14.根据权利要求13的轮胎，其中所述一对侧面增强条大体上相对于所述轮胎的赤道平面呈对称排列。
15.根据权利要求1-12任何一项的轮胎，其中所述至少一层增强层是沿所述带束层结构轴向展开方向延伸的连续层。
16.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述带束层结构还包括第三带束层，该带束层沿径向叠合在所述至少一层配置有相互平行排列的，并相对于所述轮胎的赤道平面斜交的增强元件的增强层上。
17.根据权利要求16的轮胎，其中所述第三带束层的轴向外边缘相对于所述至少一层增强层的对应轴向外边缘呈轴向向内错开。
18.根据权利要求16或17的轮胎，其中所述第三带束层至少部分与根据权利要求13或14的一对侧面增强条相搭接。
19.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述至少两片嵌片是相对于轮胎的赤道平面层基本上对称排列的。
20.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述每片嵌片是配置在带束层结构的最外层与胎冠之间的。
21.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述每片嵌片的嵌片厚度不低于胎冠厚度的10％。
22.根据权利要求21的轮胎，其中所述每片嵌片的嵌片厚度为胎冠厚度的20％-60％。
23.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述至少两片由交联弹性体材料制的嵌片连在一起，以形成所述交联弹性体材料连续层，所述连续层插入带束层结构的最外层与胎冠之间。
24.根据权利要求23的轮胎，其中所述连续层是沿轴向在两胎侧壁之间延伸的。
25.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述可交联弹性体组合物包含含量为3.5phr-6.0phr的硫或硫的衍生物。
26.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述二烯弹性体聚合物选自玻璃化转变温度低于20℃、可用硫交联的、含有不饱和链的弹性体聚合物或共聚物。
27.根据权利要求26的轮胎，其中所述二烯弹性体聚合物选自：天然或合成的顺式-1，4-聚异戊二烯、3，4-聚异戊二烯、聚丁二烯、任选经卤化的异戊二烯/异丁烯共聚物、1，3-丁二烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯/1，3-丁二烯共聚物、苯乙烯/异戊二烯/1，3-丁二烯共聚物、苯乙烯/1，3-丁二烯/丙烯腈共聚物或它们的混合物。
28.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述可交联弹性体组合物包含相对于所述至少一种二烯弹性体聚合物(a)的总重量计至少10重量％的天然橡胶。
29.根据权利要求28的车轮用轮胎，其中所述可交联的弹性体组合物包含相对于所述至少一种二烯弹性体聚合物(a)的总重量计20重量％-100重量％的天然橡胶。
30.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述可交联的弹性体组合物包含至少一种由一种或多种单烯烃与烯烃共聚单体及至少一种二烯或其衍生物形成的弹性体聚合物。
31.根据权利要求30的轮胎，其中所述弹性体聚合物选自：乙烯/丙烯共聚物(EPR)或乙烯/丙烯/二烯共聚物(EPDM)、聚异丁烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶或它们的混合物。
32.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述增粘添加剂(b)选自：
-选自化学式为(R-CO-O)2Co的羧酸盐化合物的二价钴盐，其中R是C6-C24脂族或芳族基团，例如新癸酸钴；
-基于钴和硼的有机金属络合物，前者是通过氧连接在一起的；
-间苯二酚/六甲氧基亚甲基三聚氰胺(HMMM)体系或间苯二酚/六亚甲基四胺(HMT)体系；
或它们的混合物。
33.根据权利要求32的轮胎，其中所述增粘添加剂(b)是基于硼和钴的有机金属络合物与间苯二酚/六甲氧基亚甲基三聚氰胺(HMMM)体系的混合物。
34.根据权利要求32或33的轮胎，其中所述增粘添加剂(b)在所述可交联弹性体组合物中的用量为0.2phr-3phr。
35.根据权利要求34的轮胎，其中所述增粘添加剂(b)在所述可交联弹性体组合物中的用量为0.5phr-2.5phr。
36.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述硫或硫的衍生物(c)选自：
-可溶性硫(结晶硫)；
-不溶性硫(聚合硫)；
-分散在油中的硫；
-硫供体如二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四苄基秋兰姆(TBzTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)、二硫化四丁基秋兰姆(TBTD)、二硫化二甲基二苯基秋兰姆(MPTD)、四硫化或六硫化五亚甲基秋兰姆(DPTT)、二硫化吗啉代苯并噻唑(MBSS)、N-氧联二亚乙基二硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基-次磺酰胺(OTOS)、二硫代二吗啉(DTM或DTDM)、二硫化己内酰胺(CLD)；
或它们的混合物。
37.根据前述任何一项权利要求的轮胎，其中所述可交联弹性体组合物包含至少一种增强填充剂，其用量为10phr-120phr。
38.根据权利要求37的轮胎，其中所述至少一种增强填充剂选自炭黑、二氧化硅、氧化铝、硅铝酸盐、碳酸钙、高岭土或它们的混合物。
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