CN101142098B - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
一种充气轮胎，包括一对胎圈部(1)、一对胎侧部(2)、延续至该两胎侧部(2)的胎面部(3)、由一层或多层在该一对胎圈部之间环状延伸并补强这些部的胎体帘布层组成的胎体(4)、以及各自设置在该胎侧部(2)的胎体(4)内侧的一对侧面补强橡胶层(5)，其中该胎体帘布层通过用涂覆橡胶覆盖补强帘线而形成，并将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于该涂覆橡胶，和/或将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于该胎侧部(2)。
Description
技术领域
本发明涉及充气轮胎，更特别地涉及即使在刺破下也能够安全行驶的侧面补强型漏气保用轮胎。
背景技术
迄今，作为即使在轮胎的内压由于刺破或类似情况而下降的情况下也能够安全行驶一定距离而不失去载荷支承能力的轮胎或所谓的漏气保用轮胎，已知侧面补强型漏气保用轮胎，其中将截面具有月牙形状的侧面补强橡胶层设置在轮胎胎侧部的胎体内侧，以提高胎侧部的刚度。
然而，在轮胎内压下降的情况下的行驶或所谓的缺气行驶期间，存在以下危险：轮胎胎侧部的变形变大，侧面补强橡胶层的变形也变大，结果侧面补强橡胶层的发热发生且侧面补强橡胶层超过其破坏界限，由此该轮胎损坏。
作为当造成该损坏时延长时间的措施，已知这样的方法，在该方法中，通过增加构成侧面补强橡胶层和设置在胎圈部胎圈芯的沿轮胎径向方向向外的三角胶芯的橡胶组合物的弹性模量，控制在缺气行驶期间轮胎胎侧部的弯曲，以抑制橡胶的发热。
此外，JP-A-2002-144827公开一种轮胎，其中，通过在胎侧部应用具有在高温下抑制弹性模量劣化功能的橡胶组合物或具有弹性模量在低温下低但在高温下显著增加的性能的橡胶组合物，充分保持在正常行驶期间的乘坐舒适性同时提高在缺气行驶期间轮胎的耐久性。
另外，JP-A-2004-249888公开一种轮胎，其中，通过在侧面补强橡胶层和/或胎侧部应用具有优良热传导性的含细碳纤维的橡胶组合物，防止由于在侧面补强橡胶层和/或胎侧部内局部温度上升而引起的破损，以提高轮胎的缺气行驶耐久性。
发明内容
然而，在该侧面补强型漏气保用轮胎中，具有高扁平率或在高负载情况下使用的轮胎不能充分抑制在该侧面补强橡胶层中的发热，由此它们不能充分确保在目前状况下轮胎的缺气行驶耐久性。
因此，本发明的目的是解决传统技术中的上述问题，并提供具有在缺气行驶期间的低发热和高缺气行驶耐久性的充气轮胎。
本发明人已进行了各种研究以实现上述目的，并发现在胎侧部的胎体内侧包含侧面补强橡胶层的充气轮胎中，可以通过将应用于胎体涂覆橡胶和胎侧部的至少之一的橡胶组合物在25℃和1％应变下的损耗角正切(tanδ)限定为不高于特定值以抑制在缺气行驶期间轮胎整体的发热，来提高该轮胎的缺气行驶耐久性，结果完成了本发明。
即，根据本发明的充气轮胎包括一对胎圈部、一对胎侧部、与延续至该两胎侧部的胎面部、由一个或多个在该一对胎圈部之间环状延伸并补强这些部的胎体帘布层组成的胎体，以及各自设置在胎侧部中胎体内侧的一对侧面补强橡胶层，且特征在于该胎体帘布层通过用涂覆橡胶覆盖补强帘线而形成，具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于该涂覆橡胶。
在根据本发明的充气轮胎的优选实施方案中，应用于该涂覆橡胶的该橡胶组合物具有在25℃和1％应变下不低于8.0Mpa的动态弹性模量(E′)。在此情况下，由于轮胎的发热小和进一步胎体帘布层的刚度高，因此能够抑制缺气行驶期间轮胎的弯曲，以进一步提高轮胎的缺气行驶耐久性。
根据本发明的另一充气轮胎，包括一对胎圈部、一对胎侧部、延续至该两胎侧部的胎面部、由一个或多个在该一对胎圈部之间环状延伸并补强这些部的胎体帘布层组成的胎体，以及各自设置在该胎侧部中胎体内侧的一对侧面补强橡胶层，其特征在于将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于该胎侧部。
在根据本发明的充气轮胎中，包括一对胎圈部、一对胎侧部、延续至该两胎侧部的胎面部、由一个或多个在该一对胎圈部之间环状延伸并补强这些部的胎体帘布层组成的胎体，以及各自设置在该胎侧部中的胎体内侧的一对侧面补强橡胶层，优选该胎体帘布层通过用涂覆橡胶覆盖补强帘线而形成，具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于该涂覆橡胶，和进一步将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于该胎侧部。另外，更优选应用于该涂覆橡胶的橡胶组合物具有在25℃和1％应变下动态弹性模量(E′)不低于8.0Mpa。
在根据本发明的充气轮胎的另一优选实施方案中，应用于该涂覆橡胶的橡胶组合物和/或应用于该胎侧部的该橡胶组合物通过将具有级别不高于FEF的炭黑配混入橡胶组分而形成。
根据本发明，可以提供在胎侧部胎体内侧包括侧面补强橡胶层和具有优良缺气行驶耐久性的充气轮胎，其中应用于胎体涂覆橡胶和胎侧部的至少之一的橡胶组合物具有在25℃和1％应变下的损耗角正切(tanδ)不高于特定值，在缺气行驶期间轮胎整体的发热小。
附图说明
图1是根据本发明的充气轮胎的实施方案的截面图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明。图1是根据本发明的充气子午线轮胎的实施方案的截面图。示于图1中的轮胎包括一对右和左胎圈部1、一对胎侧部2、延续至该两胎侧部2的胎面部3、由一层或多层在该一对胎圈部1之间环状延伸的胎体帘布层组成并补强这些部1、2、3的子午线轮胎胎体4，以及各自设置在胎侧部2中胎体4内侧的一对侧面补强橡胶层5。该图中所示轮胎的侧面补强橡胶层5的截面具有基本上月牙形状，但根据本发明的充气轮胎中侧面补强橡胶层5的形状不限于此。另外，该侧面补强橡胶层5的最大厚度不特别限定，但优选在6至13mm范围内。
在该示例性的轮胎中，三角胶芯7沿轮胎径向方向设置在嵌入各自胎圈部1的环形胎圈芯6的外侧，此外将由两个带束层组成的带束8沿轮胎径向方向设置在该子午线轮胎胎体4的胎冠部外侧。该带束层通常由含相对于轮胎的赤道面倾斜延伸的帘线(cord)的挂胶层，优选挂胶的钢丝帘线(steel cord)层组成。进一步，该带束8通过堆叠两带束层构成，以相对于轮胎的赤道面彼此穿过构成带束层的帘线。尽管该示例性的轮胎的带束8由两带束层组成，但在根据本发明的充气轮胎中构成带束8的带束层的数目不限于此。
在示例性的轮胎中的子午线轮胎胎体4由向上包边的胎体帘布层4a和向下包边的胎体帘布层4b组成，该向上包边的胎体帘布层4a的两端部围绕该胎圈芯6卷边以形成包边部。然而，该子午线轮胎胎体4的结构和帘布层数不限于此。构成该子午线轮胎胎体4的胎体帘布层，即，在该示例性实施方案中的该向上包边的胎体帘布层4a和向下包边的胎体帘布层4b，通常由用涂覆橡胶覆盖多个平行排列的补强帘线而形成。作为补强帘线使用有机纤维帘线，例如，纤维素类纤维帘线，例如：人造纤维、聚酯基纤维帘线如聚对苯二甲酸乙二酯，钢丝帘线等。
另外，通常将具有高补强性能的HAF级炭黑应用于用于子午线轮胎的胎体帘布层的涂覆橡胶以确保耐久性。因为与斜交轮胎相比子午线轮胎由于其结构造成在胎侧部的弯曲大，在胎侧部的涂覆橡胶容易因疲劳而破坏。另外，由于该包边部存在于该子午线轮胎胎体中，容易引起来自帘布层端的涂覆橡胶的破损。因此，将难以引起破裂的HAF级炭黑应用于用于该子午线轮胎的胎体帘布层的涂覆橡胶。另一方面，由于将不存在于通常普通轮胎中的侧面补强橡胶层设置在如本发明的漏气保用轮胎中，所以抑制胎侧部的弯曲，并且与普通轮胎相比不必考虑如上所述的耐久性。然而，缺气行驶期间的耐久性是重要的，因为该轮胎在没有内压的状态下在极大变形下行驶。在此情况下，当胎体帘布层的涂覆橡胶和侧面橡胶难以破损时，基本没有影响，并且本发明发现即使牺牲耐破裂性，使用难以产生热(具有低生热性)的涂覆橡胶或侧面橡胶也是有效的。
因此，优选将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于用于构成子午线轮胎胎体4的胎体帘布层的涂覆橡胶。由于具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物在低生热性方面优良，因此在缺气行驶期间的发热小，以致能够抑制胎体帘布层的发热和由此的轮胎整体的发热。由此，通过将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于胎体帘布层的涂覆橡胶，使在缺气行驶期间侧面补强橡胶层5的温度上升得以控制，以抑制该侧面补强橡胶层5的破坏，由此提高轮胎的缺气行驶耐久性。当胎体如示例性子午线轮胎胎体4由多个胎体帘布层组成时，优选将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于至少邻近于该侧面补强橡胶层5的胎体帘布层(在示例性实施方案中的包边胎体帘布层4a)的涂覆橡胶。
此外，应用于该胎体帘布层的涂覆橡胶的橡胶组合物优选具有在25℃和1％应变下动态弹性模量(E′)不低于8.0Mpa。在此情况下，该胎体帘布层的刚度高，所以在缺气行驶期间能够抑制轮胎的弯曲，以进一步提高轮胎的缺气行驶耐久性。
在根据本发明的充气轮胎中，优选将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于胎侧部2。由于具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物在低生热性方面优良，因此在缺气行驶期间的发热小，以致能够抑制胎侧部2的发热和由此的轮胎整体的发热。由此，通过将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于胎侧部2，使在缺气行驶期间侧面补强橡胶层5的温度上升能够得以控制，以抑制该侧面补强橡胶层5的破坏，由此提高轮胎的缺气行驶耐久性。
在根据本发明的充气轮胎中，要求将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于胎体帘布层的涂覆橡胶，或将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于胎侧部2，但更优选将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于胎侧部2，同时将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于胎体帘布层的涂覆橡胶。在后一种情况下，在缺气行驶期间胎体帘布层和胎侧部2的发热均小，因此可以显著降低轮胎整体的发热。结果，可以确保控制在缺气行驶期间侧面补强橡胶层5的温度上升，以极大地提高轮胎的缺气行驶耐久性。
作为应用于涂覆橡胶的橡胶组合物优选通过将具有级别不高于FEF的低级炭黑配混入橡胶组分而形成的橡胶组合物。一般地，通常将高级炭黑用于胎体帘布层的涂覆橡胶，以提高胎体的补强性能，但在本发明中优选使用具有级别不高于FEF的低级炭黑以提高低生热性。类似地，优选将具有级别不高于FEF的低级炭黑用于胎侧部2以使其生热性低。另外，通过使用具有级别不高于FEF的炭黑还可以提高在橡胶组合物的混炼中的可加工性。作为级别不高于FEF的炭黑，除FEF级炭黑之外，提及GPF和SRF级炭黑等。
作为橡胶组合物的橡胶组分，除天然橡胶(NR)之外，提及二烯类合成橡胶，例如苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、聚丁二烯橡胶(BR)、聚异戊二烯橡胶(IR)等。这些橡胶组分可以单独或两种或多种的共混胶使用。
在该橡胶组合物中，除上述具有级别不高于FEF的炭黑和橡胶组分之外，可在不破坏本发明的目的的范围内适当地配混通常用于橡胶工业的添加剂如软化剂、抗氧化剂、硫化剂、硫化助剂、硫化促进剂等。作为这些添加剂，可以优选使用可商购获得的那些。另外，该橡胶组合物可以通过将橡胶组分与级别不高于FEF的炭黑，以及必要时适当选择的添加剂配混，并混炼、加热、挤出等来生产。
本发明的充气轮胎可以通过将具有上述性能的橡胶组合物应用于用于胎体帘布层的涂覆橡胶和/或胎侧部2并根据通常方法来生产。作为充入本发明的充气轮胎内的气体，可以使用普通空气或具有经调节的氧分压的空气，还可以使用惰性气体如氮气或其类似气体。
<实施例>
给出以下实施例以说明本发明但不意欲作为其限制。
根据通常方法，分别制备具有表1所示的配混配方的用于胎体帘布层的涂覆橡胶的橡胶组合物、具有表2所示的配混配方的用于胎侧的橡胶组合物和具有表3所示的配混配方的用于侧面补强橡胶层的橡胶组合物。另外，根据以下方法测量该所得橡胶组合物的损耗角正切(tanδ)和动态弹性模量(E′)，结果示于表1。
(1)损耗角正切(tanδ)和动态弹性模量(E′)
将作为样品的具有宽度5mm和长度40mm的薄片从具有厚度2mm的胶板片(slab sheet)上切下，该胶板片通过在160℃硫化各以上橡胶组合物12分钟而获得。对于该样品，该橡胶组合物的损耗角正切(tanδ)和动态弹性模量(E′)通过由UeshimaSeisakusho Co.Ltd.制造的分光计在以下条件下测量：夹头(chucks)之间的距离为10mm、初始应变为200μm、动态应变为1％、频率为52赫兹、温度为25℃。
表1
表2
表3
*1 SBR：由JSR Corporation制造的SBR1778，含25％苯乙烯的苯乙烯-丁二烯共聚物。
*2 抗氧化剂：由Ouchishinko Chemical Industrial Co.，Ltd制造的6PPD。
*3 BR：由JSR Corporation制造的BR01，高顺式丁二烯聚合物。
然后，通过使用用于涂覆橡胶的橡胶组合物A-C、用于胎侧的橡胶组合物D-E和用于侧面补强橡胶层的橡胶组合物F，制备具有图1所示结构和轮胎尺寸225/60R17的漏气保用轮胎。在测试轮胎中用于涂覆橡胶的橡胶组合物A-C和用于胎侧的橡胶组合物D-E的组合示于表4中。对于该所得轮胎，然后根据以下方法测量在缺气行驶期间的缺气行驶耐久性和轮胎内温度。结果示于表4中。
(2)缺气行驶耐久性
在常压下，将每一测试轮胎装配到轮辋上，在内部压力230kPa下充气，并在38℃的室内放置24小时，然后通过拔出阀芯使内部压力为大气压，并在以下条件下进行转鼓运转测试：负载为9.8KN(1000kg)、速度为90km/h和温度为40℃。测量在此情况下直到引起故障的行驶距离，其通过基于在比较例1的轮胎中直到引起故障的行驶距离为100的指数来表示。该指数值越大，直到引起故障时的行驶距离越长，该缺气行驶耐久性越优良。
(3)轮胎内部温度
根据以上方法进行转鼓运转测试，在从运转起始10分钟后，通过接触型温度计测量该侧面补强橡胶层内部的温度。
表4
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 用于涂覆橡胶的橡胶组合物的种类 | 橡胶组合物A | 橡胶组合物B | 橡胶组合物C | 橡胶组合物A | 橡胶组合物C |
| 用于胎侧的橡胶组合物的种类 | 橡胶组合物D | 橡胶组合物D | 橡胶组合物D | 橡胶组合物E | 橡胶组合物E |
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 轮胎内部温度(℃) | 110 | 90 | 85 | 105 | 80 |
| 缺气行驶耐久性(指数) | 100 | 120 | 140 | 110 | 155 |
如从实施例1和2的结果看出，通过将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于用于胎体帘布层的涂覆橡胶，能够控制在缺气行驶期间轮胎内部温度升高，以提高轮胎的缺气行驶耐久性。
此外，如从实施例3的结果看出，通过将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于胎侧部，能够控制在缺气行驶期间轮胎内部温度升高，以提高轮胎的缺气行驶耐久性。
另外，如从实施例4的结果看出，通过将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于胎侧部，同时将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.12的橡胶组合物应用于用于胎体帘布层的涂覆橡胶，能够控制在缺气行驶期间轮胎内部温度升高，以极大地提高轮胎的缺气行驶耐久性。
如从以上结果看出，通过将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于特定值和低生热性的橡胶组合物应用于用于胎体帘布层的涂覆橡胶和胎侧部的至少之一，能够控制在缺气行驶期间轮胎内部温度升高，以提高轮胎的缺气行驶耐久性。
Claims (6)
1.一种充气轮胎，其包括一对胎圈部、一对胎侧部、延续至该两胎侧部的胎面部、由一层或多层在该一对胎圈部之间环状延伸并补强所述胎圈部、胎侧部和胎面部的胎体帘布层组成的胎体、以及各自设置在该胎侧部中胎体内侧的一对侧面补强橡胶层，其中该胎体帘布层通过用涂覆橡胶覆盖补强帘线而形成，并将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)为0.09～0.12的橡胶组合物应用于该涂覆橡胶。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中应用于该涂覆橡胶的该橡胶组合物具有在25℃和1％应变下动态弹性模量(E′)不低于8.0Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其中应用于该涂覆橡胶的橡胶组合物通过将具有级别不高于FEF的炭黑配混入橡胶组分而形成。
4.一种充气轮胎，其包括一对胎圈部、一对胎侧部、延续至该两胎侧部的胎面部、由一层或多层在该一对胎圈部之间环状延伸并补强所述胎圈部、胎侧部和胎面部的胎体帘布层组成的胎体、以及各自设置在该胎侧部胎体内侧的一对侧面补强橡胶层，其中该胎体帘布层通过用涂覆橡胶覆盖补强帘线而形成，并将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)为0.09～0.12的橡胶组合物应用于该涂覆橡胶，和进一步将具有在25℃和1％应变下损耗角正切(tanδ)不高于0.15的橡胶组合物应用于该胎侧部。
5.根据权利要求4所述的充气轮胎，其中应用于该涂覆橡胶的该橡胶组合物具有在25℃和1％应变下动态弹性模量(E′)不低于8.0Mpa。
6.根据权利要求4或5所述的充气轮胎，其中应用于该涂覆橡胶的橡胶组合物和/或应用于该胎侧部的该橡胶组合物通过将具有级别不高于FEF的炭黑配混入橡胶组分而形成。
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