CN102639338A - 包括由缆线和毛细管构成的胎体增强件的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有由至少一层金属增强元件构成的径向胎体增强件的轮胎，所述轮胎包括由胎面径向覆盖的胎冠增强件，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈。根据本发明，所述胎体增强件的至少一层的至少70%的金属增强元件为在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的未包裹缆线，所述至少一个胎体增强件层的至少1%的增强元件为毛细管，并且在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口表面与材料表面的比值在0.4%以上。

Description

包括由缆线和毛细管构成的胎体增强件的轮胎

技术领域

本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，特别涉及旨在装备以持久速度行驶的重型货物车辆（例如货车、拖拉机、拖车、或公共汽车）的轮胎。

背景技术

通常，在重型货物车辆轮胎中，胎体增强件在每一侧上锚固在胎圈区域中，并且被胎冠增强件径向覆盖，该胎冠增强件由通过丝线或帘线形成的至少两个叠置层构成，这些丝线或帘线在每个层中平行，并且在层与层之间交叉而与周向方向形成介于10°和45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层还可以覆盖有至少一个保护层，该保护层有利地由被称为弹性元件的可延展金属增强元件形成。其还可以包括一层与周向方向形成介于45°和90°之间的角度的低延展性金属丝线或帘线，该帘布层被称为三角帘布层，其在径向上位于胎体增强件和被称为工作帘布层的第一胎冠帘布层之间，其由绝对值至多等于45°的角度的平行丝线或帘线形成。该三角帘布层与至少所述工作帘布层形成三角增强件，该三角增强件在承受不同应力时产生较小变形，三角帘布层的关键作用是吸收轮胎的胎冠区域中所有增强元件都要承受的横向压力。

在重型车辆轮胎的情况下，通常存在单一保护层，并且在多数情况下，其保护元件以与工作层的增强元件相同的方向和绝对值相同的角度取向，所述工作层位于径向最外侧并因此是径向邻近的。在将要行驶在相对崎岖路面上的工程作业车辆的轮胎的情况下，存在两个保护层是有利的，增强元件在层与层之间交叉，并且位于径向内侧的保护层的增强元件与邻近所述径向内侧的保护层的径向外侧的工作层的不可延展的增强元件交叉。

轮胎的周向方向，或者纵向方向，是对应于轮胎的周边并由轮胎的滚动方向所限定的方向。

轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。

径向方向是与轮胎的旋转轴线相交并垂直的方向。

轮胎的旋转轴线是轮胎在正常使用时绕其旋转的轴线。

径向平面或子午平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。

周向中平面或赤道平面是垂直于轮胎旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。

某些目前的“公路”轮胎用于在不断加长的距离下高速行驶，这是因为整个世界的公路网得到了提升，高速公路网得到了扩张。这样的轮胎要行使的所有条件毫无疑问地能使轮胎行驶更长的里程，这是因为轮胎的磨损降低了。然而，该轮胎的耐久性不足。为了容许在这样的轮胎上进行一次甚至两次胎面翻新操作从而延长其寿命，必须保持足以承受所述胎面翻新操作的耐久属性的结构特别是胎体增强件。

由此构建的轮胎在特别严酷条件下延长的行驶在这些轮胎耐久性方面有效地引入限制。

胎体增强件的元件在行驶过程中特别承受弯曲应力和压缩应力，这对其耐久性具有消极影响。构成胎体层的增强元件的帘线在轮胎行驶时事实上承受大的应力，特别是承受反复的弯曲应力或曲率变化，从而在帘线之间产生摩擦，并由此产生磨损和疲劳：该现象被称为“疲劳磨蚀”。

为了起到其增强轮胎胎体增强件的作用，所述帘线必须首先具有良好的挠性并且弯曲期间具有高耐久性，这特别意指其丝线必须具有相对小的直径，优选为在0.28mm以下，更优选为在0.25mm以下，通常小于在用于轮胎胎冠增强件的常规帘线中所用的丝线的直径。

胎体增强件的帘线还承受由于帘线的特别属性而引起的“疲劳-腐蚀”现象，该属性促进了诸如氧气和湿气的腐蚀剂的通过甚至排出所述腐蚀剂。具体来说，例如由于切割之后的降解或者更简单地由于轮胎内表面的渗透性（即使较低）而渗透轮胎的空气或水会通过帘线之内形成的沟槽（因其特定结构）而被传送。

一般而言归到上位术语“疲劳-磨蚀-腐蚀”的所有这些疲劳现象会引起帘线的机械性质逐渐降解，并且在严酷行驶条件下可能会影响所述帘线的寿命。

为了提高胎体增强件的这些帘线的耐久性，公知的是特别增大形成轮胎胎腔内壁的橡胶层的厚度，以便使所述层的渗透性降到最低。该层通常部分地由丁基橡胶构成，从而更好地对轮胎进行密封。该帘线的材料的缺点是提高了轮胎的成本。

同样公知的是，改变所述帘线的结构以便特别地增大其橡胶的渗透性，并由此限制甚至消除氧化剂经由帘线之内形成沟槽经过。以此方式生产的轮胎已经显示了在制造轮胎的过程中会出现气穴的问题。

这是因为各个制造阶段造成了封闭气穴的形成。在轮胎包括由帘线（其结构形成能引导空气的沟槽）形成的胎体增强件的情况下，这些气穴由于空气扩散到材料内而消失，特别是经过帘线内存在的所述沟槽的情况下更是如此。在轮胎包括由帘线（其结构允许橡胶高度渗透）形成的胎体增强件的情况下，这些气穴在制造步骤之后被保留。所出现的问题只是在轮胎固化步骤的过程中这些气穴发生位移，所述气穴向着所施加压力较低的区域位移。空气的位移沿着增强元件之间存在的通道而沿着胎体增强件进行，覆盖增强元件的橡胶混配物层在轮胎固化步骤之前形成了平行于增强元件的凹进区域。这些凹进区域由此容许空气根据施加在气穴所在区域上的压力而轻微移动。压力或压力变化特别发生在轮胎固化步骤的过程中或者发生在构象步骤（如果存在的话）的过程中。

根据其位置，这些气穴的出现通常是不可接受的，并且可能需要将轮胎扔弃掉，因为这些气穴会变成轮胎的脆弱区域。很简单，由于生产率低下，制造成本就会变得令人无法接受。

发明内容

因此，发明人的任务是对重型货物车辆提供这样的轮胎，该轮胎的磨损性能维持用于公路使用，并且特别是其无论行驶条件如何特别对于“疲劳-腐蚀”或“疲劳-磨蚀-腐蚀”现象的耐久性能提高了，特别是对于充气而言更是如此，所述轮胎的制造成本仍然是可接受的。

根据本发明，通过具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件的轮胎已经实现了该目的，所述轮胎包括本身由胎面径向覆盖的胎冠增强件，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，所述胎体增强件的至少一层的至少90%的增强元件为在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的未包裹金属帘线，所述胎体增强件的所述至少一层的至少1%的增强元件为毛细管，并且在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口区域与材料区域的比值在0.4%以上。

在所谓的渗透性测试中，可以通过在给定时间下在恒定压力下测量穿过测试样本的空气体积来确定空气对于被测试帘线的纵向渗透性。本领域技术人员众所周知的是，这种测试的原理是具有为了使其不透气而进行的帘线处理的有效性。例如，该测试是按照标准ASTMD2692-98进行描述的。

该测试在通过从帘线增强的硫化橡胶帘布层剥离而直接抽取的帘线上执行，并由此在固化橡胶已经渗透的帘线上执行。

测试是在2cm长的帘线上进行的，因此其周围以如下方式涂覆有固化状态的橡胶组合物（或涂覆橡胶）：在1巴压力下的空气送入到帘线内，并且使用流量计对从离开其的空气体积进行测量（例如，从0至500cm³/min进行校准）。在测量过程中，帘线样本在压缩的密封件（例如，致密泡沫或橡胶制成的密封件）中被阻滞，从而仅考虑对沿着其纵向轴线在端部与端部之间穿过帘线的空气的量进行测量。密封件本身提供的密封使用固体橡胶测试样本（也就是说没有帘线的样本）提前进行检查。

测量得到的平均空气流速（10个测试样本的平均值）越低，帘线的纵向不透气性就越高。由于测量的精确度达±0.2cm³/min，等于或小于0.2cm³/min的测量值都认为是零，并且对应于沿着其轴线（即在其纵向方向上）称为气密（完全气密）的帘线。

该渗透性测试还构成间接测量橡胶组合物对帘线的渗透程度的简单手段。所测得的流速越低，橡胶对帘线的渗透程度越高。

在所谓的渗透性测试中，流速在20cm³/min以下的帘线的渗透程度在66%以上。

在所谓的渗透性测试中，流速在20cm³/min以下的帘线的渗透程度在90%以上。

帘线的渗透程度还可以利用下述方法来进行估计。在分层帘线的情况下，该方法首先在于：除去样本上的长度介于2和4cm之间的外部层，然后沿着纵向方向并沿着给定轴线测量由样本长度分开的橡胶混配物的长度之和。这些橡胶混配物的长度测量量不包括并未沿着该纵向轴线穿入的间距。沿着在样本周边上分布的三根纵向轴线重复这些测量，并且在五个帘线样本上重复这些测量。

当该帘线包括若干层时，对于新的外部层重复第一移除步骤，并且沿着纵向轴线测量橡胶混配物长度。

然后，对由此确定的橡胶混配物长度与样本长度的所有比值取平均，从而限定帘线的渗透程度。

发明人已经证明，根据本发明以此方式生产的轮胎就耐久性和制造成本之间的折中而言取得了非常有利的提高。特别而言，这样的轮胎的耐久性属性与上述方案的耐久性属性等同。在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的所述胎体增强件的至少90%的帘线的存在可以限制腐蚀引起的风险。另外，至少1%的毛细管（在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口区域与材料区域的比值在0.4%以上）的存在可以在轮胎制造过程中排出被封闭空气，并由此得到比上述生产率更高的生产率，并由此使成本更低。发明人已经证明，数量介于1%和10%之间的毛细管可以使被封闭空气满足“排出”，其要么正好从气穴形成时要么如前所述在轮胎制造步骤的过程中所述气穴沿着平行于胎体增强件层的增强元件的方向位移时进行。所进行的测试已经证实，利用这些量下的这种毛细管获得的结果与利用仅包括在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的帘线的胎体增强件层所获得的结果之间没有任何关系。这是因为至少1%的这些毛细管的存在可以实际上维持由此制造的所有轮胎，并由此将制造的单位成本降回到可接受的数值。

发明人同样已经证明，在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口区域与材料区域的比值介于0.4%和2%之间足以确保排走在制造过程中被捕获的空气和湿气，毛细管的数量介于胎体增强件的增强元件的1%和10%之间。

根据本发明的优选实施方案，在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口区域与材料区域的比值在10%以上。该区域比值的这些值为毛细管限定了更大的开口横截面，从而防止了由杂质阻塞所述管的任何风险。毛细管的数量为胎体增强件的增强元件的3%以下就足以确保排出在制造过程中被捕获的空气和湿气。

根据本发明的第一实施方案，毛细管由合成纺织材料制成，例如尼龙。根据该第一实施方案的这种管因其成本而特别有利。

根据本发明的第二实施方案，毛细管由热塑性材料制成，例如热塑性弹性体。

热塑性弹性体（简称“TPE”）为在固化状态下具有弹性体属性而在熔融状态下具有热塑性混配物的特定属性（特别是容易的可处理性）的混配物。

在热塑性聚合物与弹性体之间具有中间结构体，它们由通过软弹性体嵌段（例如聚丁二烯、聚异戊二烯、聚（乙烯/丁烯）或聚异丁烯嵌段）相联合的硬热塑性嵌段（例如聚苯乙烯嵌段）构成。典型地，这些片段或嵌段中的每一种都包含5个以上通常为10个以上基本单元的最小量。

存在描述这种类型混配物的大量文献，与弹性体混配物和热塑性混配物的简单混合物相比，其优点是具有良好的材料结构粘合性。

在热塑性弹性体嵌段共聚物之中，可提及由热塑性苯乙烯（简称为“TPS”）弹性体制成。这些包括中心弹性体嵌段和末端苯乙烯嵌段。已经开发了具有聚异丁烯的中心弹性体嵌段的TPS共聚物。这些热塑性弹性体以缩写SIBS（苯乙烯-异丁烯-苯乙烯）而被公知。

现有技术中已经描述了受其合成工艺控制的这些SIBS嵌段共聚物的各种结构。

在与这些弹性体的特定属性相关联的各种申请中，首先是对于生物医学的申请然后是在具体对于TPE弹性体的各种申请中，许多文献描述了某些SIBS共聚物，这些申请五花八门，其关于医疗设备、用于机动车辆或家用电器的部件、电线的包覆、密封或弹性零件（例如参见文献EP 1431343、EP 1561783、EP 1566405、WO 2005/103146）。

在胎体增强件包括若干个增强元件层的情况下，每一个所述层都可以是根据本发明的层。有利地，至少径向外部层包括在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的至少90%的未包裹金属帘线以及至少1%的毛细管，在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，所述毛细管的开口区域与材料区域的比值在0.4%以上。这一选择特别有利于确保完全排空在轮胎制造过程中形成的气穴，这些气穴在制造过程中主要出现在胎体增强件的轴向和/或径向外部表面上。

根据本发明的一个有利实施方案，所述胎体增强件的至少一层的所述至少90%的金属增强元件是具有至少两层的帘线，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物例如为可交联的或已交联的橡胶组合物，优选为基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物。

根据本发明同样优选地，在所谓的渗透性测试中，胎体增强件的帘线的流速在10cm³/min以下，更优选地在2cm³/min以下。

本发明还提供了一种具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件的轮胎，所述轮胎包括本身由胎面径向覆盖的胎冠增强件，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，所述胎体增强件的至少一层的至少90%的增强元件为具有至少两层的未包裹金属帘线，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物例如为可交联的或已交联的橡胶组合物，优选为基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物，并且所述胎体增强件的所述至少一层的至少1%的增强元件为毛细管，并且在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口区域与材料区域的比值在0.4%以上。

表述“基于至少一种二烯弹性体的组合物”应理解为公知地意指主要（即，具有大于50%的质量份）包括该二烯弹性体或这些二烯弹性体的组合物。

应当注意到，根据本发明的包覆物在其覆盖的层周围连续延伸（也即，该包覆物在帘线的“径向正交”方向上是连续的，该方向垂直于其半径），从而形成有利地具有几乎圆形的横截面的连续套筒。

还应当注意到，该包覆物的橡胶组合物是可交联的或已交联的，也即其根据定义而包括适合的交联体系，从而允许该组合物在其经过固化的同时进行交联（即，其固化而不熔融）。因此，该橡胶组合物可以被称为“非熔融的”，这是因为其不能通过将其加热到任何温度而进行熔融。

术语“二烯”弹性体或橡胶公知地理解为意指至少部分衍生自二烯单体（包含共轭或不共轭的两个碳-碳双键的单体）的弹性体（即均聚物或共聚物）。

二烯弹性体可以公知的方式分为两类：一类称为“基本不饱和的”二烯弹性体，另一类称为“基本饱和的”二烯弹性体。通常，“基本不饱和的”二烯弹性体在此应理解为意指至少部分衍生自共轭二烯单体的二烯弹性体，该共轭二烯单体的二烯源（共轭二烯）单元含量在15%（摩尔%）以上。因此，例如，诸如丁基橡胶或二烯和EPDM类型的α-烯烃的共聚物的二烯弹性体并未落入上述定义之内，并且特别地能够被称为“基本饱和的”二烯弹性体（二烯源单元含量低或极低，且总是在15%以下）。在“基本不饱和的”二烯弹性体的类别中，术语“高度不饱和的”二烯弹性体应理解为特别地意指二烯源（共轭二烯）单元含量在50%以上二烯弹性体。

根据这些定义，在根据本发明的帘线中能够使用的二烯弹性体应理解为更为具体地意指：

（a）通过聚合具有从4至12个碳原子的共轭二烯单体而获得的任何均聚物；

（b）通过一种或更多种共轭二烯彼此间共聚或者一种或多种共轭二烯与一种或多种具有从8至20个碳原子的乙烯基芳族化合物的共聚而获得的任何共聚物；

（c）通过乙烯、具有3至6个碳原子的α-烯烃与具有从6至12个碳原子的非共轭二烯单体的共聚而获得的三元共聚物，例如获自乙烯、丙烯和前述类型的非共轭二烯单体，例如1,4-己二烯、乙叉降冰片烯和二环戊二烯的弹性体；

（d）异丁烯/异戊二烯（丁基橡胶）的共聚物，以及卤代，特别是氯代或溴代类型的该类共聚物。

尽管其应用于任何类型的二烯弹性体，本发明主要利用基本不饱和的二烯弹性体（特别是上述（a）或（b）类型）来实施。

因此，优选地，二烯弹性体选自聚丁二烯（BR）、天然橡胶（NR），合成聚异戊二烯（IR）、各种丁二烯共聚物、各种异戊二烯共聚物或这些弹性体的共混物。更优选地，这些共聚物选自苯乙烯-丁二烯共聚物（SBR）、丁二烯-异戊二烯共聚物（BIR）、苯乙烯-异戊二烯共聚物（SIR）或苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚物（SBIR）。

更优选地，根据本发明，所选的二烯弹性体主要（即，在50phr以上）由异戊二烯弹性体构成。术语“异戊二烯弹性体”应公知地理解为意指异戊二烯均聚物或共聚物，换句话说，选自天然橡胶（NR）、合成聚异戊二烯（IR）、各种异戊二烯共聚物和这些弹性体的共混物的二烯弹性体。

根据本发明的一个有利实施方案，所选二烯弹性体仅（即，100phr）由天然橡胶、合成聚异戊二烯或这些弹性体的共混物构成，合成聚异戊二烯的1,4-顺式键含量（以摩尔%计）在90%以上，甚至更优选地在98%以上。

根据本发明的一个具体实施方案，还可以使用该天然橡胶和/或这些合成聚异戊二烯与其它高度不饱和二烯弹性体（特别是与上述的SBR或BR弹性体）的馏分（共混物）。

本发明的帘线的橡胶包覆物可以包含一种或更多种二烯弹性体，这些弹性体可以与除了二烯类型的弹性体之外的任何类型的合成弹性体组合使用，甚至与除了弹性体之外的聚合物（例如热塑性聚合物）组合使用，这些聚合物而非弹性体随后以少数聚合物的方式存在。

尽管该包覆物的橡胶组合物优选地不含任何塑性体并且仅包含作为聚合基的二烯弹性体（或者二烯弹性体的共混物），但是所述组合物还能够包括质量份为x_p的至少一种塑性体，x_p小于弹性体的质量份x_e。在这样的情况下，优选地采用如下关系：0＜x_p＜0.5x_e，并且更优选地采用如下关系：0＜x_p＜0.1x_e。

优选地，橡胶包覆物的交联体系是被称为硫化体系的体系，也即，基于硫（或基于硫给体）和主硫化促进剂的体系。各种公知的次硫化促进剂或硫化活化剂可以加入到该基础硫化体系。所使用的硫的优选量介于0.5和10phr之间，更优选地介于1和8phr之间，并且所使用的主硫化加速剂（例如亚磺酰胺）的优选量介于0.5和10phr之间，更优选地介于0.5和5.0phr之间。

根据本发明的包覆物的橡胶组合物除了所述交联体系之外还包括能够使用在用于轮胎的橡胶组合物中的所有普通成分，例如基于炭黑的增强填料和/或诸如二氧化硅的无机增强填料、抗老化剂（例如抗氧化剂）、增量油、增塑剂或加工助剂（其可以更容易地加工未固化状态的组合物）、亚甲基给体和受体、树脂、双马来酰亚胺、RFS（间苯二酚-甲醛-二氧化硅）类型或金属盐（特别是钴盐）的公知助粘剂体系。

优选地，处于已交联状态下的橡胶包覆物的组合物在10%伸长率的正割伸长模量（表示为M10）在20Mpa以下，并且优选地在12Mpa以下，特别是介于4和11MPa之间，其根据ASTM D 412（1998）标准测得。

优选地，该包覆物的组合物选择为与用于根据本发明的帘线意在增强的橡胶基体的组合物相同。因此，在包覆物的各材料和橡胶基体之间并不存在任何不相容的问题。

优选地，所述组合物基于天然橡胶，并包含作为增强填料的炭黑，例如ASTM 300、600或700级别的炭黑（例如N326、N330、N347、N375、N683或N772）。

根据本发明的变型，在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的所述胎体增强件的至少一层的所述至少90%的帘线为[L＋M]或[L＋M＋N]结构的分层金属帘线，所述分层金属帘线包括由至少一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有直径d₁的L根丝线，其中L的范围为从1至4，所述中间层C2具有以捻距p₂螺旋缠绕在一起的直径d₂的M根丝线，其中M的范围为从3至12，所述层C2可选地由外部层C3环绕，所述外部层C3由以捻距p₃螺旋缠绕在一起的直径d₃的N根丝线构成，其中N的范围为从8至20，由基于至少一种二烯弹性体的可交联的或已交联的橡胶组合物构成的包覆物在[L＋M]结构时覆盖所述第一层C1，并且在[L＋M＋N]结构时至少覆盖所述层C2。

优选地，第一层内层（C1）的丝线直径介于0.10和0.5mm之间，并且外层（C2、C3）的丝线直径介于0.10和0.5mm之间。

更优选地，外层（C3）的所述丝线所缠绕的螺距介于8和25mm之间。

在本发明的含义之内，捻距表示平行于帘线轴线测得的长度，在其端部处，具有该捻距的丝线围绕帘线的轴线经过一整圈；因此，如果该轴线被沿着两个平面切开，所述两个平面垂直于所述轴线并且相隔长度等于帘线构成层的丝线捻距的长度，则在这两个平面中的该丝线的轴线在对应于所述丝线层的两个圆上的位置相同。

有利地，帘线满足如下一个特征，更优选地满足如下所有特征，这些特征为：

-层C3为饱和层，也就是说，在该层中不存在添加直径d₃的至少一根第（N＋1）根丝线的足够空间，N表示能够缠绕为围绕层C2的一个层的丝线的最大数量；

-橡胶包覆物还覆盖内层C1，并且/或者分离中间层C2的成对相邻丝线；

-橡胶包覆物实际上覆盖层C3的每一根丝线的径向内部半圆周，从而使其分离该层C3的成对相邻丝线。

在根据本发明的L＋M＋N结构中，中间层C2优选地包括六根或七根丝线，而根据本发明的丝线具有如下优选特征（d₁、d₂、d₃、p₂和p₃以mm计）：

（i）0.10＜d₁＜0.28；

（ii）0.10＜d₂＜0.25；

（iii）0.10＜d₃＜0.25；

（iv）M＝6或M＝7；

（v）5π（d₁＋d₂）＜p₂≤p₃＜5π（d₁＋2d₂＋d₃）；

（vi）所述层C2、C3的丝线以相同捻合方向（S/S或Z/Z）缠绕。

优选地，在特征（v）中使得p₂＝p₃，从而帘线在进一步考虑特征（vi）（层C2和C3的丝线以相同方向缠绕）时被称为是“紧凑的”。

根据特征（vi），层C2和C3的所有丝线以相同捻合方向缠绕，也即要么以S方向（“S/S”布置）缠绕要么以Z方向（“Z/Z”布置）缠绕。通过以相同方向缠绕层C2和C3，有利地在根据本发明的帘线中可以使这两个层C2和C3之间的摩擦降到最低，并由此使构成这两个层的丝线的摩擦降到最低（这是因为在这些丝线之间不再存在交叉接触）。

优选地，在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的所述胎体增强件的至少一层的所述至少90%的帘线为1＋M＋N结构的分层帘线，也即，内部层C1由单根丝线构成。

同样有利地，根据层C2中的丝线的数量M（6或7），（d₁/d₂）比值优选地按照如下方式设置在给定限值之内：

对于M＝6：0.9＜（d₁／d₂）＜1.3；

对于M＝7：1.3＜（d₁／d₂）＜1.6。

比值d₁/d₂的值太低会不利于内层和层C2的丝线之间的磨损。而对于过大的值，则对于勉强修正的确定水平的强度而言会损害帘线的紧凑性，并且还会损害其挠性。内层C1的刚度越大，则由于直径d₁过高，还会在绞合成缆操作的过程中不利于帘线的正确可行性。

层C2和C3的丝线可以具有相同的直径，或者其可以在层与层之间不同。优选地，使用相同直径（d₂＝d₃）的丝线，从而特别地简化了绞合成缆工艺并降低了成本。

能够围绕层C2作为单一饱和层C3缠绕的丝线的最大数量N_max当然取决于许多参数（内层的直径d₁、层C2的丝线的数量M和直径d₂以及层C3的丝线的直径d₃）。

在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的所述胎体增强件的至少一层的所述至少90%的帘线优选为选自1＋6＋10、1＋6＋11、1＋6＋12、1＋7＋11、1＋7＋12或1＋7＋13结构的帘线。

一方面对于帘线的强度、可行性和挠曲耐久性之间的更好折中，另一方面对于橡胶的渗透性，优选地使层C2和C3的丝线直径介于0.12mm和0.22mm之间，而不管其相等与否。

在这样的情况下，优选地满足如下关系：

0.14＜d₁＜0.22；

0.12＜d₂≤d₃＜0.20；

5＜p₂≤p₃＜12（以mm计的较小捻距）或者20＜p₂≤p₃＜30（以mm计的较大捻距）。

小于0.19mm的直径有助于降低在帘线曲率变化较大的过程中由丝线承受的应力水平，同时特别是出于丝线强度和工业成本的原因而优选地选择大于0.16mm的直径。

一个有利实施方案例如在于：有利地对于1＋6＋12结构的帘线而言，将p₂和p₃选择为介于8和12mm之间。

优选地，橡胶包覆物的平均厚度范围为从0.010mm至0.040mm。

通常而言，根据本发明的在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的所述胎体增强件的至少一层的所述至少90%的帘线可以利用任何类型的金属丝线制成，特别是由钢丝线制成，例如碳钢丝线和/或不锈钢丝线。优选地使用碳钢，但当然可以使用其它钢或其它合金。

当使用碳钢时，其碳含量（以钢的重量%计）优选地介于0.1%和1.2%之间，特别地为从0.4%到1.0%。这些含量表示轮胎所需机械属性和丝线的可行性之间的良好折中。应当注意到，介于0.5%和0.6%之间的碳含量最终使得这样的钢较为低廉，因为其更加容易拉制。根据需要的应用，本发明的另一个有利实施方案还可以在于：使用低碳钢，例如碳含量介于0.2%和0.5%之间，这特别是因为其成本更低且更易于拉制。

根据本发明的在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的所述胎体增强件的至少一层的所述至少90%的帘线可以通过本领域技术人员公知的各种技术获得，例如以两个步骤获得：首先是经由挤出头对L＋M中间结构或芯部（层C1＋C2）进行包覆的步骤，然后在该步骤之后，进行围绕由此包覆的层C2使剩余的N根丝线绞合成缆或进行捻合（层C3）的最终操作。在可能的中间缠绕和解绕操作的过程中，由橡胶包覆物造成的非固化状态的粘合的问题可以按照本领域技术人员公知的方式来解决，例如通过利用中间塑料膜来解决。

根据本发明的任意一个实施方案，所述至少1%的毗邻毛细管的数量优选为小于3。

在本发明的上下文中，在一个胎体增强件层之内，当增强元件仅通过聚合物混配物而被彼此分离时，这些增强元件被称为是毗邻的。

如果毗邻毛细管多于三根，则轮胎退化或存在可见缺陷的风险将更多，这特别是因为与所述至少90%的帘线的机械属性相比，毛细管的机械属性更低。毗邻管的该数量更优选为零，也即，这些管中的两个从不毗邻，而总是通过在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的至少一根金属帘线而分离。

有利地，根据本发明，所述至少1%的毛细管的直径介于在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的金属帘线的直径的0.9和1.1倍之间。

根据本发明的一个实施方案，轮胎的胎冠增强件由不可延展增强元件的至少两个工作胎冠层形成，这些增强元件在层与层之间交叉并与周向方向形成介于10°和45°之间的角度。

根据本发明的其它实施方案，胎冠增强件还包括至少一层周向增强元件。

本发明的优选实施方案还提出由至少一个补充保护层在径向外侧对胎冠增强件进行补充，所述补充保护层由弹性增强元件构成，这些弹性增强元件取向为与周向方向形成介于10°和45°之间的角度，并且该角度与由与其径向相邻的工作层的不可延展元件形成的角度含义相同。

保护层的轴向宽度可以小于最窄工作层的轴向宽度。所述保护层的轴向宽度还可以大于最窄工作层的轴向宽度，从而使其覆盖最窄工作层的边缘，并且在径向上层作为最窄工作层的情况下，使其在附加增强件的轴向延伸部分中在轴向宽度上接合到最宽工作胎冠层，之后在轴向外侧通过厚度至少为2mm的轮廓元件而与所述最宽工作层脱离接合。在上述情况下，由弹性增强元件形成的保护层一方面选择性地可通过轮廓元件而与所述最窄的工作层的边缘脱离，所述轮廓元件的厚度基本小于分离所述两个工作层的边缘的轮廓元件的厚度，并且在另一方面，所述保护层的轴向宽度小于或大于最宽胎冠层的轴向宽度。

根据本发明的前述任意实施方案，利用由钢制成的不可延展金属增强元件的三角层，胎冠增强件还可以在胎体增强件和最接近所述胎体增强件的径向内侧工作层之间的径向内侧得到补充，所述不可延展金属增强元件与周向方向形成大于60°的角度，并且与胎体增强件的径向最近层的增强元件形成的角度含义相同。

附图说明

本发明的其它细节和有利特征将会从以下参考图1至图6的本发明的一些示例性实施方案的描述中变得显而易见，这些附图显示了：

-图1为显示根据本发明的一个实施方案的轮胎的图的子午线视图；

-图2为图1中所示轮胎的胎体增强件层的示意性横截面图；

-图3为帘线的第一实例的横截面示意图，其显示了图1中所示轮胎的胎体增强件的至少一层的至少90%的金属增强元件；

-图4为帘线的第二实例的横截面示意图，其显示了图1中所示轮胎的胎体增强件的至少一层的至少90%的金属增强元件；

-图5为帘线的第三实例的示意图，其显示了图1中所示轮胎的胎体增强件的至少一层的至少90%的金属增强元件；

-图6为根据本发明的毛细管的示意图。

这些附图并未按比例绘制，从而使得更便于对其进行理解。

具体实施方式

在图1中，315/70R 22.5类型的轮胎1包括围绕胎圈钢丝4锚固在两个胎圈3中的径向胎体增强件2。胎体增强件2由单层金属帘线形成。胎体增强件2包裹有本身覆盖有胎面6的胎冠增强件5。胎冠增强件5在径向上从内侧到外侧由如下部件形成：

-第一工作层，其在帘布层的整个宽度上由连续的未包裹的不可延展金属帘线11.35形成，所述帘线以18°的角度取向；

-第二工作层，其在帘布层的整个宽度上由连续的未包裹的不可延展金属帘线11.35形成，所述帘线以18°的角度取向并且与第一工作层的金属帘线交叉；以及

-保护层，其由弹性金属帘线6×35形成。

构成胎冠增强件5的所有这些层在附图中均未具体显示。

图2显示了根据本发明的胎体增强件层2的横截面示意图，该横截面处于垂直于增强元件取向方向的平面中。该层由一组金属帘线7a、7b制成，这些金属帘线7a、7b取向为彼此平行，并且被保持在被称为压延层的两个橡胶混配物层8、9之间。

如图2中实心圆所示的增强元件7a表示在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下流速的至少90%的未包裹的金属帘线，并且在该实例中，未包裹帘线具有至少两层，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物（例如可交联的或已交联的橡胶组合物）构成的层。如图2中空心圆盘所示的元件7b表示至少1%的毛细管。

根据这些图1和2生产的轮胎1的胎体增强件层包括97%的增强元件7a和3%的元件7b，后者为尼龙毛细管。

图3显示了通过图1中所示轮胎1的胎体增强帘线7a的横截面的示意图。该帘线7a为1＋6＋12结构的未包裹分层帘线，其通过由一根丝线32形成的中央芯部、由六根丝线33形成的中间层以及由十二根丝线35形成的外部层构成。

该帘线具有如下特征（d和p以mm计）：

-1＋6＋12结构；

-d₁＝0.20；

-d₂＝0.18；

-p₂＝10；

-d₃＝0.18；

-P₃＝10；

-（d₂/d₃）＝1；

其中d₂和p₂分别是中间层的直径和螺旋捻距，并且d₃和p₃分别是外部层的丝线的直径和螺旋捻距。

通过由丝线32形成的中央芯部和由六根丝线33形成的中间层构成的帘线的芯部由基于未硫化二烯弹性体（处于未固化状态）的橡胶组合物34包覆。通过由六根丝线33环绕的丝线32构成的芯部的包覆利用挤出头来执行，并且随后进行围绕由此包覆的芯部使十二根丝线35捻合或绞合成缆的最终操作。

帘线7a在如上所述的所谓的渗透性测试中具有等于0cm³/min（因此在2cm³/min以下）的流速。橡胶组合物对其的渗透程度等于95%。

帘线7a具有0.95mm的直径。

构成橡胶包覆物34的弹性体组合物由上述组合物制成，并且在此情况下与帘线意在加强的胎体增强件的压延层8、9的配方具有基于天然橡胶和炭黑的相同的配方。

图4显示了通过能够用于根据本发明的轮胎中的另一种胎体增强件帘线41（替代图3中的帘线）的横截面的示意图，也即所述至少90%的未包裹帘线具有至少两层，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层。该帘线41为由中央芯部和外部层构成的3＋9结构的未包裹的分层帘线，中央芯部由捻合在一起的三根丝线42构成的帘线形成，外部层由九根丝线43形成。

该帘线具有如下特征（d和p以mm计）：

-3＋9结构；

-d₁＝0.18；

-p₁＝5；

-（d₁/d₂）＝1；

-d₂＝0.18；

-p₂＝10，

其中d₁和p₁分别是中央芯部丝线的直径和螺旋捻距，并且d₂和p₂分别是外部层丝线的直径和螺旋捻距。

由三根丝线42形成帘线构成的中央芯部包覆有基于未硫化二烯弹性体（处于未固化状态）的橡胶组合物44。在通过挤出头执行对帘线42的包覆之后，围绕由此包覆的芯部执行将九根丝线43绞合成缆的最终操作。

帘线41在如上所述的所谓的渗透性测试中具有等于0cm³/min（因此在2cm³/min以下）的流速。橡胶组合物对其的渗透程度等于95%。

帘线41具有1.0mm的直径。

图5显示了通过能够用于根据本发明的轮胎中的另一种胎体增强件帘线51（替代图3中的帘线）的横截面的示意图，也即所述至少90%的未包裹帘线具有至少两层，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层。该帘线51为由中央芯部和外部层构成的1＋6结构的未包裹分层帘线，中央芯部由一根丝线52形成，外部层由六根丝线53形成。

该帘线具有如下特征（d和p以mm计）：

-1＋6结构；

-d₁＝0.200；

-（d₁/d₂）＝1.14；

-d₂＝0.175；

-p₂＝10，

其中d₁是芯部的直径，并且d₂和p₂分别是外部层丝线的直径和螺旋捻距。

由丝线52构成的中央芯部包覆有基于未硫化二烯弹性体（处于未固化状态）的橡胶组合物54。在通过挤出头执行对丝线52的包覆之后，围绕由此包覆的芯部执行将六根丝线53绞合成缆的最终操作。

帘线51在如上所述的所谓的渗透性测试中具有等于0cm³/min（因此在2cm³/min以下）的流速。橡胶组合物对其的渗透程度等于95%。

帘线51具有0.75mm的直径。

图6显示了在垂直于管轴线的平面中的毛细管7b的横截面示意图。该帘线7b为由尼龙制成的毛细管。在垂直于管轴线的平面中，该管的横截面直径D为1.0mm，该管的壁部61的厚度E等于0.45mm。开口区域62与壁部61的材料区域的比值等于1%，由此在0.4%以上。

在如图1、2、3和6所示的根据本发明生产的轮胎上进行试验，而在所谓的对照轮胎上进行其它试验。

对照轮胎与根据本发明的轮胎的不同之处在于，其胎体增强件的增强元件是例如图3所示帘线的帘线，但其不包括包覆层。胎体增强件同样不包括任何毛细管，这类似于本发明的胎体增强件。

由此生产的轮胎均未显示归因于空气或湿气存在的任何可见缺陷，无论其是根据本发明的轮胎还是对照轮胎。

在测试机上进行滚筒耐久性试验，该测试机将4415daN的载荷施加在轮胎上，轮胎以40km/h的速度行驶，并且掺杂氧气对轮胎进行充气。在与施加于对照轮胎的条件等同的条件下在根据本发明的轮胎上进行试验。在轮胎的胎体增强件一显示降解就停止行驶测试。

由此执行的试验显示了在这些测试的每一个的过程中行驶的距离对于根据本发明的轮胎是有利的，其行驶超过300,000km，而对照轮胎仅行驶250000km。

通过在轮胎上施加3680daN的负载来在车辆驱动轴上进行其它滚动耐久性试验，轮胎以40km/h的速度行驶，其中轮胎压力为0.2巴。在与施加于对照轮胎的条件等同的条件下在根据本发明的轮胎上进行试验。行驶测试在12000km的距离上进行，或者在轮胎的胎体增强件一显示降解就停止。

由此执行的试验显示，在这些测试的每一个的过程中根据本发明的轮胎行驶的距离总是达到大约12000km的距离，而对照轮胎至多仅行驶10000km。

还制造了其它类型的轮胎。这些轮胎与根据本发明的轮胎的不同之处在于，胎体增强件包仅包括如图3所示的帘线7a。

这些轮胎大多都显示了由于气穴存在而在胎侧上形成的可见缺陷，其使得轮胎无法售卖。与胎体增强件仅包括如图3所示帘线的轮胎相比，通过生产根据本发明的轮胎，可以极大地降低轮胎由于该类缺陷而无法售卖的数量。

Claims (12)

1.一种轮胎，具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件，所述轮胎包括本身由胎面径向覆盖的胎冠增强件，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，其特征在于，所述胎体增强件的至少一层的至少90%的增强元件是未包裹的金属帘线，该未包裹的金属帘线在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下的流速，所述胎体增强件的所述至少一层的至少1%的增强元件为毛细管，并且在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口区域与材料区域的比值在0.4%以上。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述的在所谓的渗透性测试中具有20cm³/min以下的流速的胎体增强件的至少一层的所述至少90%的金属增强元件是具有至少两层的帘线，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物例如为可交联的或已交联的橡胶组合物，优选为基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，在所谓渗透性测试中，所述帘线的流速在10cm³/min以下，并且优选地在2cm³/min以下。

4.一种轮胎，具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件，所述轮胎包括本身由胎面径向覆盖的胎冠增强件，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，其特征在于，所述胎体增强件的至少一层的至少90%的金属增强元件为具有至少两层的未包裹帘线，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物例如为可交联的或已交联的橡胶组合物，优选为基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物，并且所述胎体增强件的所述至少一层的至少1%的金属增强元件为毛细管，并且在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，开口区域与材料区域的比值在0.4%以上。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的轮胎，其特征在于，在垂直于所述毛细管的轴线的截面平面中，所述毛细管的开口区域与材料区域的比值在10%以上。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的轮胎，其特征在于，所述毛细管由尼龙制成。

7.根据权利要求1至5中的一项所述的轮胎，其特征在于，所述毛细管由热塑性材料制成。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的轮胎，其特征在于，所述胎体增强件的至少一层的所述至少90%的金属增强元件为[L＋M]或[L＋M＋N]结构的分层金属帘线，所述分层金属帘线包括由至少一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有直径d₁的L根丝线，其中L的范围为从1至4，所述中间层C2具有以捻距p₂螺旋缠绕在一起的直径d₂的M根丝线，其中M的范围为从3至12，所述层C2可选地由外部层C3环绕，所述外部层C3由以捻距p₃螺旋缠绕在一起的直径d₃的N根丝线构成，其中N的范围为从8至20，由基于至少一种二烯弹性体的可交联的或已交联的橡胶组合物构成的包覆物在[L＋M]结构时覆盖所述第一层C1，并且在[L＋M＋N]结构时至少覆盖所述层C2。

9.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，所述第一层C1的丝线的直径介于0.10和0.5mm之间，并且层C2、C3的丝线的直径介于0.10和0.5mm之间。

10.根据权利要求8或9所述的轮胎，其特征在于，所述外部层C3的所述丝线以介于8和25mm之间的螺旋捻距而被螺旋缠绕。

11.根据权利要求2至10中的一项所述的轮胎，其特征在于，所述二烯弹性体选自聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这些弹性体的共混物。

12.根据权利要求2至11中一项所述的轮胎，其特征在于，基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物在交联状态下的正割伸长模量在20MPa以下，并且优选地在12MPa以下。

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