CN102574425A - 重型载重充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

用于重型载重车辆车轮的轮胎，包括：包括至少一个胎体帘布层(101)的胎体结构；配置在所述胎体结构径向外部位置的带束层结构(105)，所述带束层结构包括：每一个均包含以10-40度交角配置的增强筋的第一带束层(105a)和第二带束层(105b)；包含以10-70度配置的筋的第三带束层(105c)；胎冠(106)；至少两个配置在所述带束层结构(105)和所述胎冠(106)各自轴向端之间的嵌片(104)，每个所述嵌片包括向所述轮胎的赤道平面方向锥形递减的第一部分(104a)，每个所述嵌片由包含二烯聚合物和一定量增强填料的第一硫化弹性体材料形成，其特征在于所述一定量增强填料中含有至少70％的二氧化硅。

Description

重型载重充气轮胎
随附的是发明名称为“用于重型载重车辆车轮的轮胎”的工业发明专利申请
国际申请号PCT/IB2010/000874，申请日：2010年4月20日
申请人：PIRELLI TYRE S.P.A.，总部位于意大利Viale Sarca 222，20126米兰的公司
技术领域
本发明涉及用于重型载重车辆车轮的轮胎，例如货车，巴士，拖车，以及一般用于承受重型载重车辆的轮胎。
背景技术
一般来说，轮胎通常包括具有分别与胎圈结构相连的侧面边缘的胎体结构，每一胎圈结构通常包括至少一个胎圈钢丝和至少一个胎圈填充胶条。
带束层结构，包括一个或多个带束层，与胎体结构在径向外部位置相连。
胎冠配置在带束层结构径向外部位置。
各个侧壁也位于胎体结构的侧表面，每个侧壁由胎冠的一侧边缘延伸至对应的胎圈结构。
轮胎胎冠通常包括一个横跨轮胎赤道平面的中心环状部分和与前述中心环状部分轴向相对配置且被相应的圆周凹槽将其与后者分开的两个环状肩部分。
胎冠也可包括多个圆周和横向配置的凹槽和/或沟槽，从而定义胎面花纹，其因此由被槽所彼此分开的各部分组成。
术语“凹槽”和“沟槽”应被理解为在轮胎胎面形成的槽，沟槽宽度小于凹槽宽度。
胎冠上被凹槽和/或沟槽分开的部分包括用来在滚动运动时与路面接触的接触面(接地面积)，以及确定凹槽和/或沟槽的侧面。每个侧面和接触面的交接处形成了边缘，其有利于轮胎与路面的接触。
在胎冠上，横向凹槽和/或沟槽有助于胎冠上形成的前咬合面提供的牵引和最初推进力。这些横向凹槽和/或沟槽也有助于确保在潮湿路面上时水的横向排出。
另一方面，尺寸更大的圆周凹槽影响转向和侧向稳定性方面的轮胎行为。圆周凹槽也影响在潮湿路面上行驶时轮胎接地面积纵向上水的消除，减少打滑的危险。
通常，在胎面花纹的部件中，圆周凹槽定义多个称作“条形花纹”的圆周元件，并且其可被横向沟槽或凹槽划分成块。
EP 1988120A1考虑提供一种带有“盖与基”型胎冠轮胎的问题，它的使用可使在未来减少油耗成为可能，且同时改善了弹性体材料的滚动阻力、方向稳定性和强度，与用主要包括来自石油资源的材料的胎面或底层组合物生产的轮胎相比，其结果是有利的。EP 1988120A1考虑近来越来越受关注的环保问题——其中机动车也扮演了一个重要角色—以及相应的越来越严格的控制CO2排放管理。此外，由于石油资源有限，其供应逐年下降，油价在未来年份中预期将上升。因此，源自石油资源的材料的使用正被限制，如合成橡胶和炭黑。
根据EP 1988120A1，解决这一问题在于带有胎冠的轮胎，胎冠有盖和基部设计且包括径向内层，或胎面基部，和径向外层，或胎面行驶面。胎面基部用弹性体组合物制得，组合物中相对每100重量份包含天然橡胶的弹性体，包括25至80重量份二氧化硅，且胎面基部厚度是轮胎胎面整个厚度的17％至50％。根据EP 1988120A1，相对于在胎面基部组合物中包含的100重量份弹性体，二氧化硅含量不超过80重量份，优选不超过75重量份，以免增加滚动阻力，对加工性产生负面影响和导致最终产品的缺陷。反过来，胎面行驶面的弹性体组合物包括弹性体，二氧化硅，硅烷，炭黑和油。根据EP 1988120A1，相对于在胎面行驶面组合物中包含的100重量份弹性体，胎面行驶面中二氧化硅含量必须优选不少于50重量份，更优选60重量份。事实上，仍根据EP 1988120A1，二氧化硅含量小于50重量份时，会产生耐磨性恶化的倾向。关于炭黑，根据EP1988120A1，相对于在胎面行驶面组合物中包含的100重量份弹性体，其优选以不超过5重量份的用量存在于胎面行驶面中，以减少对环境的影响，并为未来油供应短缺的情况作准备。
具体关于用于重型载重车辆车轮的轮胎，其特征可能取决于其预期用途。特别是，设计这些轮胎的结构以使轮胎承受得住比那些小轿车轮胎能够承受的载重高得多的巨大载重。
此外，这些轮胎通常可分为定向轮胎或牵引轮胎。前者主要用于安装在重型载重车辆的转向轴上，具有大量连续的圆周肋，至多伴有窄的横向沟槽。后者用于将车辆推动力传送至地面，具有被分割成块(或栓)的条形花纹，以提高牵引和最初推动力。
还有一种重型载重车辆的轮胎是用于铰接式卡车拖车，必须能够承受巨大的载重，同时保持发动机单元的方向传导，而不是为了提供牵引和最初推动力。这些轮胎可能因此通常与定向轮胎比较(在设计方面)。
在重型载重车辆轮胎中，尤其是在带束层结构端区附近，可能出现的一个问题是，形成带束层结构的各层间的分离和/或带束层结构与胎体结构之间的分离的发生，导致轮胎因为不再适合使用而不可避免地被废弃。
此外，可能出现导致胎冠可能的不规则磨损的早期磨损，特别是在通常受沥青上连续的小滑动影响的胎肩区。
同一申请人的国际专利申请PCT WO 2006/066602A1，描述了一种重型载重车辆轮胎，包括至少两个用硫化弹性体材料制成的且配置于带束层结构的径向外部位置的、在带束层结构的轴向外部边缘附近的嵌片。硫化弹性体材料具有在70℃下测得的小于7MPa的动态弹性模量(E′)。申请人发现这种轮胎在带束层结构的结构完整性以及改进的均匀的胎面磨损方面具有良好的性能。
EP 1557294A1描述了一种用包括至少两种不同类型炭黑的弹性体组合物制得的用于重型载重车辆轮胎的胎面。EP 1557294A1关注的问题涉及具有相对厚的胎面截面(5厘米以上)的重型载重车辆轮胎，其通常承受轮胎在车辆下工作时产生的热量的显著增加，以及操作温度的相应上升。根据EP 1557294A1中所述，使用两种不同类型的炭黑能够改善散热的热传导路径。
JP 2004-161862A描述了一种用于重型载重车辆轮胎带束下填充胶条的弹性体组合物。如JP 2004-161862中所述，带束下填充胶条是一种位于带束端和轮胎胎体之间的元件。带束下填充胶条的弹性体组合物包括相对于100重量份弹性体组分，从30至35重量份的具有在110至180m2/g BET比表面积的含二氧化硅无机增强填料。据称这种组合物可解决硫化弹性体中由于热疲劳和物理性质下降而产生的劣化问题。根据JP 2004-161862A，相对于100重量份弹性体组分，二氧化硅的量优选大于5重量份，更优选10至35重量份，甚至更优选15至25重量份。此外，相对于100重量份弹性体组分，优选无机增强填料中除了二氧化硅以外还应包括用量不多于25重量份，更优选5至20重量份，甚至更优选10至20重量份的炭黑。
EP 1780238A1，发明人与前述JP 2004-161862A相同，描述了一种用于带束下填充胶条的、包括炭黑和间苯二酚的弹性体组合物。根据EP 1780238A1，这种组合物可以减轻带束下填充胶条的橡胶放热加热和物理性质的恶化。如EP1780238A1所述，改善轮胎工作寿命和胎面抗磨损能力的需要，加上增加胎冠宽度的趋势，意味着迫切需要大辐提高带束下填充胶条的抗疲劳性。所以有必要采用一种对于带束下填充胶条来说，在如硬度、老化后断裂伸长率等方面性能良好的同时保持方向稳定性的组合物。根据EP 1780238A1，JP 2004-161862A中描述的包括特定量二氧化硅和炭黑的弹性体组合物，老化时无法足够保持拉伸性能。
发明概述
一个时期内在重型载重车辆轮胎的工业应用领域有一种轮胎生产的趋势，即大小相同时具有更大的胎面宽度。这种变化已经发生，以满足市场上似乎认为有更宽胎面的轮胎更加可靠的用户的需要。
的确，申请人已注意到更宽的胎面宽度(与具有相同标称尺寸但较小胎面宽度的轮胎相比)可在行驶时带来更好的轮胎行为和响应，以及更大的舒适性。
随着更宽胎面的使用，由于弹性体材料的更大表面积的存在(力与磨损可以分布于其上)，人们也期望行驶里程和轮胎整体性的改善。
相反，申请人意外地注意到，对于相同标称尺寸的轮胎，胎面宽度的增大实际上导致事故数量的显著增加，在事故中轮胎的整体性甚至在短程行驶后也得不到保证。特别是，轮胎的整体性受到带束层端区分离的损害，尽管在带束层端区和胎面之间存在嵌片，如同一申请人的前述专利申请PCT WO 2006/066602A1中所述。
申请人已经能够通过提供用于重型载重车辆的轮胎来解决上述问题，该轮胎包括配置在带束层结构和胎冠之间的、至少在带束层结构的每一端部的嵌片，所述嵌片用包括二烯橡胶和至少一种增强填料的弹性体组合物制得，增强填料几乎完全是二氧化硅。
申请人实际上已经进行了这种轮胎在结构完整性和抗疲劳性方面具有出人意料的性质的各种测试。
申请人还意外地发现具有上述包括几乎全是二氧化硅的嵌片的轮胎，在滚动行驶时，其能够达到远远低于包括由不同化合物制成的嵌片的相应轮胎的整体工作温度。
如将在说明书下面的一些实施例中所示的这一发现，具有特殊意义。令人惊奇的是，这种结果是在基本上没有改变轮胎的整体结构的情况下取得的，与已在前述专利申请WO 2006/066602A1中描述的嵌片相比，所述插入带束层结构端区和胎冠之间的嵌片的迟滞性能也没有降低同样明显的数量。
不希望受限于唯一一种特定解释，申请人认为，由于在滚动运动时构成轮胎的弹性体材料的更小的热衰减趋势，如此设计的轮胎的工作温度的显著降低与同时使用了特别宽胎面的结构完整性的改善可能存在关联。特别是，可认为较低的工作温度大大降低了带束层结构和胎面在带束层结构本身的端区分离和分开的可能性，而滚动行驶时产生的应力似乎大部分集中在带束层结构本身的端区。
申请人还注意到由本发明轮胎可以实现工作温度的降低，也导致轮胎滚动阻力性能的改善，行驶里程数也显著改善。
虽然增加胎冠宽度可以得到这种结果，但申请人认为，当胎面厚度增加和/或，更普遍的，每当提供包含大体积化合物的胎冠时，使用本发明的解决方案可能也是有利的。任选其一或其组合，申请人认为，当特别迟滞或富含炭黑的复合物用于胎冠时，本发明的解决方案具有显著优势。
根据第一个方面，本发明涉及用于重型载重车辆车轮的轮胎。
该轮胎通常包括具有至少一个胎体帘布层的胎体结构。胎体帘布层包括增强筋。所述胎体帘布层的端区与对应的胎圈结构相连。
该轮胎还包括配置于所述胎体结构径向外部位置的带束层结构。
在一个实施方式中，所述带束层结构径向向外地包括：
-至少一个第一带束层，其包括以与轮胎赤道平面形成第一角度的第一方向配置的增强筋；
-至少一个第二带束层，其包括以与轮胎赤道平面形成第二角度的第二方向配置的增强筋，所述第二角度与所述第一角度相对；
-至少一个第三带束层，包括以与轮胎赤道平面形成第三角度的第三方向配置的增强筋，所述第三角度具有至少10°的绝对值。
该轮胎还包括配置于所述带束层结构径向外部位置的胎冠。
同时至少两个嵌片配置于所述带束层结构和所述胎冠各自的轴向端之间。
每个所述嵌片包括向所述轮胎赤道平面方向锥形递减的第一部分。
每个所述嵌片还包括向所述轮胎转动轴方向锥形递减的第二部分。
每个所述嵌片还由包括二烯聚合物和一定量增强填料的第一硫化弹性体材料制得。
所述增强填料用量中包括至少70％的二氧化硅。
优选的，所述第一弹性体材料中的增强填料的用量中包括至多20％的炭黑。
所述第一硫化弹性体材料中的增强填料的用量优选为至少约25phr。
特别地，所述第一硫化弹性体材料中的增强填料的用量中包括至少约20phr二氧化硅。
所述胎冠由通常包括二烯聚合物和一定量增强填料的第二硫化弹性体材料制得。
在优选的实施方式中，所述第二硫化弹性体材料中的增强填料的用量中包括至少70％炭黑。
特别地，所述第二弹性体材料中的增强填料的用量优选为至少约40phr。在优选的实施方式中，第二弹性体材料包括至少约35phr炭黑。
有利地，嵌片可相对于所述轮胎赤道平面基本对称地配置。
此外，所述嵌片优选具有不小于所述胎冠厚度10％的厚度。这个厚度值涉及在轮胎胎冠任一轴向端部分的径向方向执行的测量结果，尤其是胎冠与地面接触的部分。
更优选地，每个所述嵌片的厚度在所述胎冠厚度的20％到150％之间。
两个嵌片可以通过由所述第一硫化弹性体材料制得的层连在一起，从而形成一个径向置于所述带束层结构和所述胎冠之间的轴向连续层。
在优选实施方式中，带束层结构包括至少一对侧条，其包括基本上在与所述轮胎赤道平面平行的方向上配置的增强筋。所述侧条对中的每一条都可以配置于所述带束层结构的任一相应的轴向端。
在此实施方式中，嵌片可以分别径向叠加于所述的侧条对上。
在此实施方式中，所述带束层结构的第三层可以至少部分径向叠加于所述侧条对上。
用于重型载重车辆车轮的轮胎必须能够承受重型载重。通常为达到这一目的，胎体结构和带束层结构的增强筋是金属增强筋。
在优选的实施方式中，第一硫化弹性体材料是使用包括具有式(I)的N-烷基吡咯烷酮衍生物的第一弹性体组合物形成：
Figure BPA00001531003100071
其中R，R1，R2，R3，R4和R5，彼此相同或不同，代表氢原子，或C1-C20烷基，或者R和R1连在一起形成具有5或6个碳原子的环状结构，或者R和R1结合在一起形成双键；
以及其中，n等于1，或，如果大于1，代表相应的N-烷基吡咯烷酮聚合物单体单元的数量。
特别地，第一弹性体组合物可以优选包括式(I)的N-烷基吡咯烷酮衍生物的量在约0.1phr至约15phr之间，以及优选在约1phr至约5phr之间。
为了本发明的目的，术语“phr”表示相对于100份弹性聚合物，弹性体组合物中给定组分的的重量份数。
附图说明
参考附图可见，本发明进一步的特点和优势将会在下述根据本发明轮胎的多个具体实施方式的详细说明中更清楚地显现。在这些附图中：
-图1是根据本发明第一个实施方式轮胎的部分横截面图；
-图2是根据本发明第二个实施方式轮胎的部分横截面图。
发明具体实施方式的详细说明
在图1和2中，100代表用于根据本发明的车辆车轮的轮胎整体，特别是用于重型载重车辆车轮的轮胎。
措辞“重型载重车辆”一般理解为属于“车辆制造综合诀议(R.E.3)(1997)”附件7，第52-59页，“动力驱动的车辆和拖车的分类与定义”定义的M2-M3，N1-N3和O2-O4类型表示的车辆，如货车，卡车，拖拉机，巴士，小客车和其它此类型车辆。
通常，用于重型载重车辆车轮的轮胎需要能够承受相当大的重量，通常显示在轮胎侧面一般用所谓“载重指数”表示，其代表轮胎膨胀至标称压力(也显示在侧面)下所能承受的最大载重。比如，用于重型载重车辆车轮的轮胎通常可以具有至少121的载重指数(由欧洲轮胎与轮辋技术组织-E.T.R.T.O的标准来定义)，相当于1450kg的重量。这个结果是通过轮胎结构参数的适当筛选而获得的，比如胎体帘布层的数量和/或胎体帘布层中筋的密度，和/或带束层结构中层的数量和/或带束层结构中层内包含的筋的密度，和/或筋和/或用于胎体帘布层内和带束层结构中的层内的涂胶材料的断裂载重，以及工作压力，在这种轮胎中，工作压力通常高于4-5巴。此外，此类轮胎是安装在大尺寸轮辋上，即用于轻型卡车的通常至少16至17英寸的轮胎轮辋和/或用于卡车的至少17.5到22.5英寸的轮胎轮辋。
为了更清楚地显示，图1和图2仅仅显示了轮胎100的一部分，其余部分(未显示)相对于轮胎的x-x赤道平面相向或者对称配置。
轮胎100包括胎体结构，其包括至少一个胎体帘布层101，其侧端连接各自胎圈结构。这些胎圈结构包括至少一个胎圈钢丝108和胎圈填充胶条107。如图1和图2所示，胎体帘布层101和和胎圈钢丝108通过胎体帘布层101端区围绕胎圈钢丝108的回折相连，从而形成所谓的“胎体帘布层回折”101a。
另外，传统的胎圈钢丝108可被由螺旋排列的橡胶丝形成的环状嵌片组成的结构代替(未示于图1和图2)。在这种情形下，胎体帘布层不围绕这些环状嵌片回折，而是将胎体帘布层端区置于相同的环状嵌片间以获得联接点(参见，比如专利申请EP 928680和EP 928702)。
胎体帘布层101通常包括多个增强元件，彼此平行配置且至少部分涂有硫化弹性体材料层。这些增强元件通常为金属筋，包括长丝(通常由钢制造)，捆在一起并涂上金属合金(如铜/锌，锌/锰，锌/钼/钴和/或类似合金)。对于一些应用可以使用纺织品筋代替金属筋，如人造纤维，尼龙和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制得的筋。
胎体帘布层101通常为径向型，即包括基本上配置在与圆周方向(根据轮胎100的径向面，即包括轮胎100旋转轴的平面)垂直的方向上的增强元件。
胎圈钢丝108通常包括金属长丝和/或筋。在优选实施方式中，胎圈钢丝108由具有基本六角形截面的连续缠绕圈的钢元件形成。如前所述，胎圈钢丝108被封闭于沿轮胎100的径向内端限定的胎圈111中，以此轮胎与相应轮辋接触(未示于图1和图2)。胎体帘布层的回折101a所确定的空间中包含通常由硫化弹性体材料制得的胎圈填充胶条107。
抗磨损带109通常配置于胎体帘布层回折101a的轴向外部位置，以在轮胎100与轮辋接触的区域保护轮胎100。
增强层110可在胎圈钢丝108和胎圈填充胶条107周围缠绕，以使其至少部分地围绕它们。其它金属和/或纺织增强件(未示于图1和图2)可配置于胎体帘布层回折101a的轴向内部和/或外部位置。带束层结构105沿胎体帘布层101的圆周配置。在根据图1和2的实施方式中，带束层结构105包括两个彼此径向重叠的带束层105a和105b(通常称作“支撑带”)且合并多个通常为金属筋的增强元件。这些增强元件在每一层内基本彼此平行且与相邻层中的元件相交，与轮胎100的赤道平面具有一个倾斜角度(两层间的相对标志)，通常具有包括在10°至40°之间，优选在12°至30°之间的绝对值的宽度。增强元件通常涂有硫化弹性体材料。
在根据图1和2的实施方式中，带束层结构105包括侧增强条105d。条105d可径向叠加于第二支撑带105b的轴向端上。侧条105d合并了多个增强元件，优选断裂伸长率在3％至10％之间，更优选3.5％至7％之间的高拉伸金属筋。这些增强元件基本上沿圆周方向配置，与轮胎100赤道平面x-x的平行面形成几度的角度(小于5°)。条105d的增强元件通常涂有硫化弹性体材料。
增强条105d可通过包括增强元件在缠绕彼此径向叠加(如两个完整圈)的螺旋方向上圈的弹性体材料单条来形成。另外，增强条105d可通过具有比条105d本身宽度更小宽度的弹性体材料条形成，该弹性体材料条包括增强元件，并且在具有彼此轴向相邻的圈的螺旋上有缠绕。
此外，带束层结构105通常包括第三带束层105c。这个带束层105c，通常被称作“石子导流带”，是带束层结构105的径向最外层并且扮演着抵御石子和/或砂粒刺入轮胎100结构最内层的保护层角色。在根据图1和2的实施方式中，石子导流层105c径向叠加于第二支撑带105b上。这个第三带束层105c也包括增强元件，通常为金属筋。这些增强元件彼此平行地配置且与轮胎100的赤道平面呈倾斜角度，这个角度通常大于10°(绝对值)。优选此倾斜角在10°至70°之间，更优选在12°至40°之间。第三带束层105c的增强元件通常涂有硫化弹性体材料。
优选地，在带束层105a和/或105b和/或105c和/或105d中，增强筋具有30筋/分米(cord/dm)至80筋/分米，以及优选40筋/分米至65筋/分米的密度。
在根据图1和2的实施方式中，带束层结构105的轴向宽度由第一带束层105a的轴向宽度L3确定，是在其平行于轮胎100转动轴的末端间测量的。优选的，带束层结构105的最大宽度至少为胎冠106轴向宽度的90％。而且，在根据图1和2的实施方式中，第一带束层105a具有比第二带束层105b轴向宽度L2更大的轴向宽度L3。换句话说，第二带束层105b的轴向端位于轴向插入与第一带束层105a的相应轴向端第一预定距离的位置。优选地，第一预定距离在2mm至20mm之间且更优选在5mm至10mm之间。
在任意情况下，可预计第一带束层105a的轴向宽度L3小于第二带束层105b的轴向宽度L2。
在根据图1和2的实施方式中，侧增强条105d的轴向外部侧端以与第二带束层105b的轴向最外端的第二预定距离插向内部。优选地，第二预定距离在2mm至30mm之间且更优选5mm至10mm之间。
在根据图1和2的实施方式中，第三带束层105c具有比第一带束层105a的轴向宽度L3和第二带束层105b的轴向宽度L2都小的轴向宽度L1。此外，第三带束层105c的轴向外端处于增强侧条105d最外层轴向端的轴向内部位置。优选地，第三带束层105c在增强条105d轴向宽度的至少3％的部分，优选在10％至95％之间的部分，部分叠加到增强条105d上。
从胎圈111延伸至带束层结构105末端的硫化弹性体材料侧壁103配置于胎体结构的轴向外部位置。
胎冠106，其侧端与侧壁103相连，圆周状地配置于带束层结构105的径向外部位置。在外面，胎冠106具有滚动面106a以与地面接触。通常，在安装于转动轴和/或拖车上的轮胎上，基本上只有圆周状凹槽106b形成在滚动面106a上。在用来安装于牵引轴的轮胎上，除圆周状凹槽106b外，还形成横向凹槽(未示于图1和图2)，从而定义可能具有不同形式和/或尺寸的块。
胎冠106由硫化弹性体材料制成，此材料的性质为轮胎100提供想要的性能，如耐磨损性和/或磨损均匀性和/或撕裂强度。这些性质可由包括相对大量增强填料尤其是富含炭黑的复合物实现。在优选的实施方式中，增强填料用量至少为约40phr，更优选至少约60-70phr。优选地，胎冠106的复合物中增强填料用量少于200phr。在使用基于天然橡胶的弹性基体时，大于200phr的增强填料用量可能会在加工性和在物价物中恰当的分散/混合方面引发问题。优选的，胎冠106的复合物中至少70％的增强填料由炭黑组成。例如，胎冠106的复合物中可包括至少35phr、优选至少50phr炭黑。优选的，胎冠106的复合物中二氧化硅的百分比不大于全部增强填料用量的30％。例如，胎冠的复合物可包含小于约20-25phr用量的二氧化硅。
有利的，胎冠106的宽度可为轮胎100中最大筋尺寸的至少80％。任选其一或其结合，胎冠106的厚度S2(如图1和2所示，与路面接触的106a部分的轴向端在径向方向上测量)可为至少10mm，其值通常最大可达到40-45mm。
在轮胎100无内胎的情形下，基本不透气的弹性层102(常称作气密层)，也可置于胎体结构内部。
嵌片104基本沿肩部分即胎冠106侧端与侧壁103连接的部分配置。特别地，嵌片104具有104a部分，其基本沿径向方向插入在带束层结构105和胎冠106之间，还具有104b部分，其基本沿轴向方向插入胎体101和侧壁103之间。
插入带束层结构105和胎冠106之间的104a部分，基本朝轮胎100的赤道平面x-x在轴向方向锥形递减。插入胎体101和侧壁103之间的104b部分基本朝着轮胎100的转动轴在径向方向锥形递减。
优选的，嵌片104的厚度S1(在与路面接触的胎冠的106a部分的轴向端在径向方向测量)为胎冠106厚度S2的至少10％，优选在20％至150％之间。
嵌片104由硫化弹性体材料制得。这个弹性体材料包括一定量的增强填料，其中至少70％由二氧化硅组成。例如，嵌片104的弹性体材料可包括至少约25phr增强填料，其中至少约20phr的二氧化硅。优选的，增强填料用量少于200phr。在使用基于天然橡胶的弹性基体时，大于200phr的增强填料用量可能会在加工性和在复合物中恰当的分散/混合方面引发问题。在优选的实施方式中，嵌片104的弹性体材料的二氧化硅用量在约20phr至100phr之间且更优选在约20至80phr之间。优选地，嵌片104的弹性体材料中增强填料用量包括至多30％，更优选至多20％的炭黑(例如不超过约10至15phr)。
在优选的实施方式中，制得嵌片104的弹性体组合物包括具有下式的N-烷基吡咯烷酮衍生物：
Figure BPA00001531003100121
其中R，R1，R2，R3，R4和R5，彼此相同或不同，代表氢原子，或C1-C20烷基，或者R和R1连在一起形成具有5或6个碳原子的环状结构，或者R和R1结合在一起形成双键；
以及其中，n等于1，或，如果大于1，代表相应的N-烷基吡咯烷酮聚合物单体单元的数量。
在优选的实施方式中，使用其中R1，R2，R3，R4和R5为氢原子的N-烷基吡咯烷酮衍生物。
特别地，可以优选使用其中R1，R2，R3，R4和R5为氢原子且R代表C6-C10烷基的N-烷基吡咯烷酮衍生物。
可用于制得嵌片104的弹性体组合物中的N-烷基吡咯烷酮衍生物的具体例子为N-乙基-2-吡咯烷酮(例如市售的商标NEP
Figure BPA00001531003100122
的产品)，N-环己基-2-吡咯烷酮(例如市售的商标CHP
Figure BPA00001531003100123
的产品)，N-辛基-2-吡咯烷酮(例如市售的商标Surfadone
Figure BPA00001531003100124
LP 100的产品)，N-十二烷基-2-吡咯烷酮(例如市售的商标Surfadone
Figure BPA00001531003100125
LP 300的产品)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和烷基化聚乙烯吡咯烷酮(例如市售的商标Ganex
Figure BPA00001531003100126
的产品)。
特别优选的是N-辛基-2-吡咯烷酮。
特别地，弹性体组合物可包括在0.1phr至约15phr之间，优选在约1phr至约5phr之间的前述N-烷基吡咯烷酮衍生物。
特别地，申请人发现在弹性体组合物中加入这种尤其富含二氧化硅的组分，能够显著改善所述弹性体组合物的加工性能。对于嵌片104的生产，弹性体组合物加工性的改善有利地允许得到性质和尺寸控制在限定的标称设计范围内的半成品。
此外，申请人认为加入这种组分有利于二氧化硅在弹性体基体中更好地分散，从而获得增强填料作用效率的改善，尤其涉及到嵌片104那部分上的迟滞分布的下降。
在图2所示的实施方式中，104’层插入带束层结构105和胎冠106之间，同时在嵌片104内部(轴向方向)以便与嵌片104一起形成连续的肩-肩层。配置于轮胎100中心地带的104’层的弹性体材料优选与沿肩部配置的嵌片104的弹性体材料相同。但是，104’层的厚度优选小于嵌片104的厚度S1：例如，104’层的最大厚度可优选为高达6-7mm，这个厚度是沿轮胎100赤道平面x-x径向测量的。
另外的嵌片112，通常称作“带下嵌片”，由硫化弹性体材料制得，插入胎体101和带束层结构105之间，以支持位于轮胎100肩区的所述带束层结构105的末端。
图1或2中的轮胎100可用现有技术中已知的任意方法制得。通常，传统使用的方法是获得轮胎100的前述各种部件的未硫化的半成品原料，将这些半成品原料在一个或多个制备圆桶中集合以形成生胎，再在设于硫化压机中的特定模具中将生胎模塑硫化。
特别地，可优选将胎冠106和嵌片104(如果需要的话还有104’层)通过共挤出制备。
实施例
申请人制得了两种不同系列的具有315/80R22.5尺寸的定向和牵引轮胎，其具有示于图1的结构。这两个系列用于嵌片104的弹性体材料不同。
表1显示了用于第一系列轮胎(参考轮胎)的嵌片104弹性体材料的组合物。可知，这种弹性体材料包括显著量的增强填料(约30phr炭黑+14phr二氧化硅)，炭黑用量明显占优。
表1(参考轮胎)
Figure BPA00001531003100131
Figure BPA00001531003100141
表2显示了用于第二系列轮胎(根据本发明的轮胎)的嵌片104弹性体材料的组合物。可知，这种弹性体材料包括显著量的增强填料(约44phr二氧化硅+约10phr炭黑，包含50％的硅烷X50S部分)，二氧化硅用量明显占优。
表2(根据本发明的轮胎)
Figure BPA00001531003100143
为评估表1和表2所示弹性体材料的动态特性，制备且硫化(151℃下进行30min)了圆柱形试样(长25mm，直径12mm)。这些试样被加上预载荷，直到相对其初始长度发生20％的纵向变形，并在100Hz频率下加上使其相对预载前长度具有±7.5％的振幅的正弦动态应力，同时在整个测试期间，保持试样在预定温度(70℃)下。通过此测试，测量动态弹性模量(E’)，动态粘性模量(E”)和tanδ值，即动态粘性模量和动态弹性模量的比值。
特别地，所进行的对表1和表2所示复合物的动态测试给出了分别为0.066和0.057的tanδ值，即表2所示复合物比表1所示复合物在迟滞上有微小下降(尽管很明显)。
用于胎冠(对两种轮胎系列同样)的复合物是一种特别迟滞，富含炭黑(70phr)且不含二氧化硅的复合物，所以在行驶里程数和高撕裂强度方面产生良好的结果。
还进行了两种轮胎系列的多种室内和室外测试来评估它们的耐久性和疲劳强度。
第一轮测试中，进行了第一系列轮胎(参考轮胎，嵌片104含有根据表1的复合物)和第二系列轮胎(本发明轮胎，嵌片104含有根据表2的复合物)的室内高速测试。在此测试中，每个轮胎各自都被加载充气至标称载荷和压力值，并安装在以初始预设速度转动的道路车轮上，速度以预定的几小时的时间间隔增加，直到轮胎发生明显破损。高速测试中所伴随的轮胎工作温度，即轮胎中气体温度，也被测量。
下面的表3显示了所得结果。对于高速测试中有关耐久性的结果，第一系列中将参考值设为“100”。表3所示的工作温度是在90公里每小时(仅在定向轮胎)测得的温度。
表3
Figure BPA00001531003100151
第二轮测试中，按照ISO标准18164：2005，进行了第一系列轮胎(参考轮胎，嵌片104含有根据表1的复合物)和第二系列轮胎(本发明轮胎，嵌片104含有根据表2的复合物)的滚动阻力测试。在这种情形下测试中轮胎的工作温度也被测量。
下面的表4显示了所得结果。对于滚动阻力系数值，第一系列轮胎将参考值设为“100”。
表4
Figure BPA00001531003100161
第三轮测试中，进行了第一系列轮胎(参考轮胎，嵌片104含有根据表1的复合物)和第二系列轮胎(本发明轮胎，嵌片104含有根据表2的复合物)在室外应力下的耐久性测试。在此测试中，轮胎被安装在预定超载的车辆上。车辆在三周内以恒定速度每天在环形路上行驶8小时。在这种情形下轮胎工作温度也被测量(在每天的预定时间且沿环形路的同一位置)。
下面的表5显示了所得结果(仅对定向轮胎)。所示温度表示多圈记录值的平均温度。
表5
  系列1(参考轮胎) 系列2(根据本发明的轮胎)
  滚动阻力   100％失控   0％失控
  温度(℃)   70   66
从表3，4和5所示结果可立刻得出，随着用于嵌片104的弹性体材料的变化，根据本发明的轮胎在耐久性和结构完整性测试的整体结果以及尤其是工作温度上均优于参考轮胎，与参考轮胎相比，根据本发明的轮胎工作温度明显更低。定向轮胎和牵引轮胎中均测得这种优势。必须指出，与用于第一系列的复合物(表1)相比，得到的这种显著改善，整体上体现在：第二系列中使用的复合物(表2)迟滞性质下降相当小，此由滚动阻力(尽管很明显)的较小改善结果可以证实。

Claims (15)

1.用于重型载重车辆车轮的轮胎，包括：
·胎体结构，包括至少一个含有增强帘线的胎体帘布层，以及具有与对应胎圈结构相连的端；
·配置于所述胎体结构的径向外部位置的带束层结构，所述带束层结构径向向外地包括：
-至少第一带束层，包括根据与轮胎赤道平面形成第一角度的第一方向配置的增强帘线；
-至少第二带束层，包括根据与轮胎赤道平面形成第二角度的第二方向放置的增强帘线，所述第二角度与所述第一角度相对；
-至少第三带束层，包括根据与轮胎赤道平面形成第三角度的第三方向配置的增强帘线，所述第三角度具有至少10°的绝对值；
·配置于所述带束层结构径向外部位置的胎冠；
·至少两个配置于所述带束层结构和所述胎冠各自的轴向端之间的嵌片，每个所述嵌片包括向所述轮胎赤道平面方向锥形递减的第一部分和向所述轮胎转动轴方向锥形递减的第二部分，每个所述嵌片由包括二烯聚合物和一定量增强填料的第一硫化弹性体材料形成，
其特征在于
·所述一定量增强填料包括至少70％的二氧化硅。
2.根据权利要求1的轮胎，其中所述胎冠由包括二烯聚合物和一定量增强填料的第二硫化弹性体材料形成，且其中所述第二硫化弹性体材料中的所述一定量增强填料包括至少70％的炭黑。
3.根据权利要求1或2的轮胎，其中所述第一弹性体材料中的所述一定量增强填料包括至多20％的炭黑。
4.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中所述第一硫化弹性体材料中的所述一定量增强填料为至少25phr。
5.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中所述第一硫化弹性体材料中的所述一定量增强填料包括至少20phr的二氧化硅。
6.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中所述嵌片相对于所述轮胎赤道平面基本上对称地排列。
7.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中每一个所述嵌片在所述胎冠轴向端具有不小于所述胎冠厚度10％的厚度。
8.根据权利要求7的轮胎，其中每一个所述嵌片具有所述胎冠厚度的20％到150％之间的厚度。
9.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中所述至少两个嵌片通过由所述第一硫化弹性体材料形成的层连在一起，从而形成径向置于所述带束层结构和所述胎冠之间的连续层。
10.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中所述带束层结构包括至少一对侧条，其包括基本上根据与所述轮胎赤道平面平行的方向配置的增强帘线，所述侧条对中的每一个条都配置于所述带束层结构的各个轴向端。
11.根据权利要求10的轮胎，其中所述至少两个嵌片各自径向叠加于所述侧条对上。
12.根据权利要求10或11的轮胎，其中所述带束层结构的所述第三带束层至少部分径向叠加于所述侧条对上。
13.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中所述胎体结构和所述带束层结构的所述增强帘线是金属增强帘线。
14.根据前述任一项权利要求的轮胎，其中所述第一硫化弹性体材料由包括具有通式(I)的N-烷基吡咯烷酮衍生物的第一弹性体组合物形成：
Figure FPA00001531003000021
其中R，R1，R2，R3，R4和R5，彼此相同或不同，代表氢原子，或C1-C20烷基，或者R和R1连在一起形成具有5或6个碳原子的环状结构，或者R和R1结合在一起形成双键；
以及其中，n等于1，或，如果大于1，代表相应的N-烷基吡咯烷酮聚合物单体单元的数量。
15.根据权利要求14的轮胎，其中所述第一弹性体组合物包括用量在0.1phr到15phr之间，优选在1phr到5phr之间的具有通式(I)的所述N-烷基吡咯烷酮衍生物。
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