CN102963216B - 具有双胎冠的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

用于充气轮胎的胎面包括胎面基层、在该胎面基层径向外侧的第一胎冠层、在该胎面基层径向外侧并在该第一胎冠层径向外侧且与该第一胎冠层轴向相邻的第二胎冠层、位于该充气轮胎的内胎面边缘并与该胎面基层和该第一胎冠层轴向相邻的第一胎翼，和位于该充气轮胎的外胎面边缘并与该胎面基层和该第二胎冠层轴向相邻的第二胎翼。

Description

具有双胎冠的充气轮胎
发明背景
充气轮胎传统上通过在支承胎体结构上施加均匀的外胎面胶料并硫化所得复合结构来构造。花纹沟（grooves）的外基体在该均匀胎面胶料的外部中模制或以其它方式提供以提供抓地力（traction）以及其它合意的特性。
某些胎面配混物提供比其它配混物更好的抓地力。同样，某些胎面配混物提供比其它胎面配混物更好的滚动阻力。尽管具有低滚动阻力和最大量的抓地力的轮胎是合意的，在轮胎中提供良好滚动阻力的胎面配混物通常不会提供最大量的抓地力，并且提供最大量的抓地力的胎面配混物也不会提供如所需那么低的滚动阻力。
具有胎面/行驶面的充气轮胎包含富含二氧化硅的橡胶组合物，在有时合意地赋予轮胎胎面多种物理性质如降低的滚动阻力和合适的抓地力的同时，因补强填料含量中相对高的二氧化硅对炭黑比率而是不利的。此类高二氧化硅/炭黑比代表在提高的材料成本（二氧化硅）和提高的加工富二氧化硅橡胶组合物的成本方面富二氧化硅胎面成本的显著提高。此外，具有其最小炭黑含量的此类富二氧化硅胎面橡胶可以具有相对低的电导率，并因此对于将静电荷从轮胎胎面传到至地面来说是电阻性的。
富二氧化硅胎面的提高电导率的途径例如可以通过将富炭黑橡胶组合物的胶条（strips）以薄覆盖胶条形式安置在胎面的一部分行驶面(running surface)上，或以薄的、不承重的胶条形式穿过胎面的主体延伸至其行驶面来提供。此类方法增加了轮胎本身以及该轮胎的制造过程的成本与复杂性。
某些轮胎胎面具有胎冠/基部（base）构造，胎冠设计成以凸缘（lug）/花纹沟构造接触地面，并且胎面基部在胎冠下方支承该胎冠并位于该胎冠与轮胎胎体/带束层（belt）结构之间。该胎面基部不意于与地面接触，由此，通常也无需具有相同的胎面性质，例如所需的抓地力和胎面磨损的胎冠性质。
虽然在胎冠/基部构造中该胎冠设计为与地面接触，并因此与可接受的胎面磨损和滚动阻力结合提供抓地力，在下的胎面基部可以设计为实现完全不同的功能和根本不设计为接触底面。特别地，该胎面基部可以实现将多轴胎冠力传送到轮胎胎体而通常产生相对低的热。这些力可以包括来自于在力如压缩、弯曲和/或剪切下的胎冠运行，所有这些力会产生热，造成温度积聚并导致该力不合意地对轮胎胎体本身产生影响。此类力可以来自于例如轮胎的转弯、刹车和/或各种驾驶活动，所有这些都会在轮胎胎面中产生热。
在一个常规充气轮胎中，为了既降低富二氧化硅胎面的材料与制造成本，又提供提高从该轮胎穿过其胎面到达地面的电导率的途径，胎面行驶面可以分为三个不同的承重区域，其可以包含至少一个富二氧化硅橡胶组合物承重区和至少一个富炭黑橡胶组合物承重区。通过要求该胎冠区域承重，这三个不同的行驶面胎冠区域各自可以从胎面的外表面延伸至在下方的不同的富炭黑胎面基部橡胶层，以使轮胎上的所有载荷通过这三个胎冠层区域各自直接传送至胎面基层，而不是直接传送至该轮胎胎体本身。
发明概述
本发明的用于充气轮胎的胎面包括胎面基层、在该胎面基层径向外侧的第一胎冠层、在该胎面基层径向外侧并在该第一胎冠层径向外侧且与该第一胎冠层轴向相邻的第二胎冠层、位于该充气轮胎的内胎面边缘并与该胎面基层和该第一胎冠层轴向相邻的第一胎翼（tread skirt），和位于该充气轮胎的外胎面边缘并与该胎面基层和该第二胎冠层轴向相邻的第二胎翼。
按照本发明的另一方面，该胎面基层包含橡胶组合物，该组合物包含具有20重量份至150重量份炭黑/每100重量份弹性体的二烯基弹性体。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层包含具有20重量份至100重量份二氧化硅/每100重量份弹性体的二烯基弹性体。
按照本发明的再一方面，该胎面基层具有0.1至0.2的损耗角正切、4MPa至13MPa的储能模量和45至70的肖氏A硬度。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层具有0.05至0.20的损耗角正切、4MPa至12MPa的储能模量和50至75的肖氏A硬度。
按照本发明的再一方面，该第一胎冠层包含具有大约30phr至大约70phr的橡胶补强填料的共轭二烯基弹性体，所述橡胶补强填料具有30phr至80phr的炭黑和0至40phr的沉淀二氧化硅。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层包含50phr至80phr的炭黑。
按照本发明的再一方面，该第一胎冠层包含10phr至25phr的沉淀二氧化硅。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层具有4MPa至13MPa的储能模量。
按照本发明的再一方面，该第一胎冠层包含共轭二烯基弹性体和补强填料，该补强填料具有50phr至80phr的沉淀二氧化硅和10phr至40phr的炭黑。
按照本发明的又一方面，该第二胎冠层的轴向外端部径向向内延伸至该胎面基层、该第一胎冠层和该第二胎翼的交汇处（junction）。
本发明的充气轮胎包括胎面、胎体、带束层、以定距离间隔的较不能伸展的胎圈，和胎侧（sidewalls）。该胎面具有胎面基层、在该胎面基层径向外侧的接触地面的第一胎冠层、在该胎面基层径向外侧并在该第一胎冠层径向外侧且与该第一胎冠层轴向相邻的接触地面的第二胎冠层、位于该充气轮胎的内胎面边缘并与该胎面基层和该第一胎冠层轴向相邻的第一胎翼，和位于该充气轮胎的外胎面边缘并与该胎面基层和该第二胎冠层轴向相邻的第二胎翼。
按照本发明的另一方面，该第一胎冠层在一台挤出机中以单一橡胶配混物的一体挤出物形式挤出，第二胎冠层由另一台挤出机挤出。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层包含具有大约30phr至大约70phr的橡胶补强填料的共轭二烯基弹性体，所述橡胶补强填料具有30phr至80phr的炭黑和0至40phr的沉淀二氧化硅。
按照本发明的再一方面，该第一胎冠层包含50phr至80phr的炭黑。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层包含10phr至25phr的沉淀二氧化硅。
按照本发明的再一方面，该第一胎冠层具有4MPa至13MPa的储能模量。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层包含共轭二烯基弹性体和补强填料，该补强填料具有50phr至80phr的沉淀二氧化硅和10phr至40phr的炭黑。
按照本发明的再一方面，该胎面基层具有0.1至0.2的损耗角正切、4MPa至13MPa的储能模量和45至70的肖氏A硬度。
按照本发明的又一方面，该第一胎冠层具有0.05至0.20的损耗角正切、4MPa至12MPa的储能模量和50至75的肖氏A硬度。
按照本发明的再一方面，该胎面基层是与该第一胎冠层共挤出的一体（unitary）挤出物。
本发明还包括以下方面：
1. 用于充气轮胎的胎面，该胎面包含：
胎面基层；
在该胎面基层径向外侧的第一胎冠层；
在该胎面基层径向外侧并在该第一胎冠层径向外侧且与该第一胎冠层轴向相邻的第二胎冠层；
位于该充气轮胎的内胎面边缘并与该胎面基层和该第一胎冠层轴向相邻的第一胎翼；和
位于该充气轮胎的外胎面边缘并与该胎面基层和该第二胎冠层轴向相邻的第二胎翼。
2. 如方面1所述的胎面，其中该胎面基层包含橡胶组合物，该橡胶组合物包含具有20重量份至150重量份炭黑/每100重量份弹性体的二烯基弹性体。
3. 如方面1所述的胎面，其中该第一胎冠层包含具有20重量份至100重量份二氧化硅/每100重量份弹性体的二烯基弹性体。
4. 如方面1所述的胎面，其中该胎面基层具有0.1至0.2的损耗角正切、4MPa至13MPa的储能模量和45至70的肖氏A硬度。
5. 如方面1所述的胎面，其中该第一胎冠层具有0.05至0.20的损耗角正切、4MPa至12MPa的储能模量和50至75的肖氏A硬度。
6. 如方面1所述的胎面，其中该第一胎冠层包含具有大约30phr至大约70phr的橡胶补强填料的共轭二烯基弹性体，所述橡胶补强填料具有30phr至80phr的炭黑和0至40phr的沉淀二氧化硅。
7. 如方面1所述的胎面，其中该第一胎冠层包含50phr至80phr的炭黑。
8. 如方面1所述的胎面，其中该第一胎冠层包含10phr至25phr的沉淀二氧化硅。
9. 如方面1所述的胎面，其中该第二胎冠层的轴向外端部径向向内延伸至该胎面基层、该第一胎冠层和该第二胎翼的交汇处。
10. 如方面1所述的胎面，其中该第一胎冠层包含共轭二烯基弹性体和补强填料，该补强填料具有50phr至80phr的沉淀二氧化硅和10phr至40phr的炭黑。
11. 充气轮胎，其包含：
胎面；
胎体；
带束层；
以定距离间隔的较不能伸展的胎圈；和
胎侧，
该胎面具有胎面基层、在该胎面基层径向外侧的接触地面的第一胎冠层、在该胎面基层径向外侧并在该第一胎冠层径向外侧且与该第一胎冠层轴向相邻的接触地面的第二胎冠层、位于该充气轮胎的内胎面边缘并与该胎面基层和该第一胎冠层轴向相邻的第一胎翼，和位于该充气轮胎的外胎面边缘并与该胎面基层和该第二胎冠层轴向相邻的第二胎翼。
12. 如方面11所述的充气轮胎，其中该第一胎冠层在一台挤出机中以单一橡胶配混物的一体挤出物形式挤出，和该第二胎冠层由另一台挤出机挤出。
13. 如方面11所述的充气轮胎，其中该第一胎冠层包含具有大约30phr至大约70phr的橡胶补强填料的共轭二烯基弹性体，所述橡胶补强填料具有30phr至80phr的炭黑和0至40phr的沉淀二氧化硅。
14. 如方面11所述的充气轮胎，其中该第一胎冠层包含50phr至80phr的炭黑。
15. 如方面11所述的充气轮胎，其中该第一胎冠层包含10phr至25phr的沉淀二氧化硅。
16. 如方面11所述的充气轮胎，其中该第一胎冠层具有4MPa至13MPa的储能模量。
17. 如方面11所述的充气轮胎，其中该第一胎冠层包含共轭二烯基弹性体和补强填料，该补强填料具有50phr至80phr的沉淀二氧化硅和10phr至40phr的炭黑。
18. 如方面11所述的充气轮胎，其中该胎面基层具有0.1至0.2的损耗角正切、4MPa至13MPa的储能模量和45至70的肖氏A硬度。
19. 如方面11所述的充气轮胎，其中该第一胎冠层具有0.05至0.20的损耗角正切、4MPa至12MPa的储能模量和50至75的肖氏A硬度。
20. 如方面11所述的充气轮胎，其中该胎面基层是与该第一胎冠层共挤出的一体挤出物。
附图概述
图1是用于本发明的一个示例性充气轮胎的示意性截面图。
图2是图1的示例性充气轮胎的详细示意性截面图。
定义
下列定义为本发明作出。
“三角胶芯（Apex）”是指径向位于胎圈芯（bead core）上方和帘布层与反包帘布层（turnup ply）之间的弹性体填料。
“环形”是指形成环状。
“高宽比”是指其截面高度对其截面宽度的比。
“不对称胎面”是指具有关于该轮胎的中心面或赤道面EP不对称的胎面图案的胎面。
“轴向的”和“轴向地”在本文中用于指平行于轮胎旋转的轴线的线或方向。
“胎圈”是指包含环形承拉构件的轮胎部分，该环形承拉构件由帘布包绕并成形，具有或不具有其它补强元件，如胎圈芯包布（flippers）、胎跟加强层（chippers）、三角胶芯、护趾胶（toe guards）和胎圈包布（chafers），以适应轮辋设计。
“带束层结构”是指平行帘线的至少两个环形层或帘布层，所述平行帘线是纺成的或无纺的，在胎面下方，未锚定在胎圈上，并具有相对于轮胎的赤道面倾斜的帘线。该带束层结构还可以包括以相对低角度倾斜的平行帘线的帘布层，所述帘布层充当限制层。
“斜交轮胎”（交叉帘布层）是指其中在胎体帘布层中的补强帘线以相对于轮胎的赤道面约25°至65°角度对角穿过轮胎由胎圈延伸至胎圈的轮胎。如果存在多个帘布层，该帘线在交替层中以相反角度延伸。
“缓冲层”是指平行补强帘线的至少两个环形层或帘布层，所述平行补强帘线相对于轮胎赤道面具有与胎体帘布层中平行补强帘线相同的角度。缓冲层通常与斜交轮胎相关。
“缆线”是指通过将两个或多个合股线扭绞在一起而形成的帘线。
“胎体”是指除带束层结构、胎面、底胎面和帘布层上的胎侧橡胶之外的轮胎结构，但包括胎圈。
“外胎”是指除胎面和底胎面之外的胎体、带束层结构、胎圈、胎侧和轮胎的所有其它组件，即整个轮胎。
“胎跟加强层“是指位于胎圈区域内的一窄条织物或钢帘线，其作用在于补强胎圈区域并稳定胎侧的径向最内侧部分。
“周向“是指沿着与赤道面（EP）平行并垂直于轴方向的环形轮胎表面的周长延伸的线或方向；该术语还指其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻圆形曲线的方向，如在横截面中观察到的那样
“帘线”是指构成轮胎补强结构的补强线束之一。
“帘线角”是指相对于赤道面在轮胎平面图中向左或右由帘线形成的锐角。该“帘线角”在已经固化但未打气的轮胎中测得。
“冠部”是指在轮胎胎面宽度限制内的轮胎部分。
“旦尼尔”是指以每9000米的克数为单位的重量（表示线性密度的单位）。“分特”是指每10,000米的克数为单位的重量。
“密度”是指每单位长度的重量。
“弹性体”是指在变形后能够恢复尺寸和形状的弹性材料。
“赤道面（EP）”是指垂直于轮胎的旋转轴并穿过其胎面中心的平面；或含有胎面周向中心线的平面。
“织物”是指基本上单向延伸的帘线的网眼织物，其可以被加捻，进而由多个由高模数材料构成的多根长丝（其也可被加捻）组成。
“纤维”是形成长丝的基本元素的天然或人造的物质单元，其特征在于其长度为其直径或宽度的至少100倍。
“长丝支数”是指构成纱线的长丝数量。实例：1000旦尼尔聚酯纤维具有大约190根长丝。
“胎圈芯包布”是指围绕胎圈钢丝的加强织物用于强度并将胎圈钢丝紧固在轮胎体内。
“辙印”是指该轮胎胎面以零速度和在正常载荷与压力下与平坦表面的胎面接触块或接触区域。
“规格”通常是指测量值，尤其是指厚度测量值。
“花纹沟”是指胎面中细长的空隙区域，可以以直线、曲线或Z字形方式绕胎面周向或横向延伸。周向或横向延伸的花纹沟有时具有 共同部分。“花纹沟宽度”可以是被花纹沟或花纹沟部分占据的胎面表面除以此类花纹沟或花纹沟部分的长度；由此，该花纹沟宽度可以是在其长度上的平均宽度。花纹沟可以在轮胎中具有变化的深度。花纹沟深度可以围绕胎面的圆周变化，或一条花纹沟的深度可以恒定，而另一条花纹沟的深度在轮胎中变化。如果此类窄或宽的花纹沟与宽的周向花纹沟相比具有大幅降低的深度，它们互连，它们被认为形成了倾向于保持所涉及的胎面区域中肋骨状特征的“横栏”。本文中所使用的花纹沟旨在具有足够大的宽度以便在轮胎接触块或辙印中保持开放。
“高抗拉强度钢（HT）”是指在0.20毫米长丝直径下具有至少3400MPa的抗张强度的碳钢。
“内部”是指朝向轮胎和汽车内侧，而“外部”是指朝向它们的外侧。
“气密层”是指形成无内胎轮胎的内表面的弹性体或其它材料的层或多个层，其含有轮胎内的充气流体。
“内侧（Inboard side）”是指当轮胎安装在车轮上且车轮安装在车辆上时轮胎最接近车辆的一侧。
“LASE”是在规定伸长下的载荷。
“横向”是指轴向方向。
“捻距”是指加捻的长丝或线束绕另一长丝或线束旋转360度而行进的距离。
“轮胎载荷级别”是指如The Tire and Rim Association, Inc.的目录中所定义的用于特定类型服务的给定轮胎的载荷和充气限制。
“兆抗拉强度钢（MT）”是指在0.20毫米长丝直径下具有至少4500MPa的抗张强度的碳钢。
“净接触面积”是指在定义的边界边缘之间的接触地面元件的总面积除以绕胎面整个圆周测得的边界边缘之间的毛面积。
“净毛比”是指绕胎面整个圆周的胎翼之间接触地面的胎面元件的总面积除以侧缘之间胎面整个圆周的毛面积。
“非定向胎面”是指不具有向前行驶的优选方向且无需以特定车轮位置安置在车辆上以确保胎面图案对准优选行驶方向的胎面。相反，定向胎面图案具有优选行驶方向，要求特定的车轮定位。
“标准载荷”是指由适当的标准组织为轮胎使用情况选定的规定设计充气压力和载荷。
“标准抗拉强度钢（NT）”是指在0.20毫米长丝直径下具有至少2800MPa的抗拉强度的碳钢。
“外侧（Outboard side）”是指当轮胎安装在车轮上且车轮安装在车辆上时轮胎距车辆最远的一侧。
“phr”是指每100重量份的橡胶或弹性体各自材料的重量份。
“帘布层”是指由涂敷有橡胶的径向配置或以其它方式平行布置的帘线构成的帘线补强层。
“径向的”和“径向地”用于指在径向方向上朝向或远离轮胎的旋转轴的方向。
“子午线帘布层结构”是指一个或多个胎体帘布层或其中至少一个帘布层具有相对于轮胎赤道面以65°至90°的角度定向的补强帘线。
“子午线轮胎”是指带束层或周线受限的充气轮胎，其中至少一个帘布层具有以相对于轮胎赤道面为65°至90°的帘线角从胎圈延伸至胎圈的帘线。
“肋（rib）”是指在胎面上周向延伸的橡胶条，其由至少一个周向花纹沟和第二此类花纹沟或侧棱限定，该条在横向上不会被全深度花纹沟分割。
“Rivet”是指在层中帘线之间的开放空间。
“截面高度”是指在轮胎赤道面上从标称轮辋直径到轮胎外径的径向距离。
“截面宽度”是指以标准压力对轮胎充气24小时时或之后但并未负载的情况下平行于轮胎轴且位于其胎侧外部之间的最大线性距离，不包括由于标签、装饰或保护带而导致的胎侧升高造成的宽度。
“泄气保用自支撑轮胎(Self-supporting run-flat)”是指一种类型的轮胎，其具有其中单独的轮胎结构足够牢固以便当轮胎在未打气条件下运行有限时间和有限速度时支承车辆载荷的结构。由于轮胎结构本身（例如无内部结构），该轮胎的胎侧和内表面不能折叠或弯曲到其自身上。
“胎侧插入物”是指位于轮胎胎侧区域中的弹性体或帘线补强件。该插入物可以是胎体补强帘布和构成轮胎外表面的外部胎侧橡胶的附加物。
“胎侧”是指胎面与胎圈之间的轮胎部分。
“宽槽(Sipe)”或“切口”是指模制到论坛胎面元件中的小的狭槽，其细分胎面表面并改善抓地力；宽槽可以设计为当在轮胎接触块或辙印中时封闭，以区别于花纹沟。
“弹性系数(Spring Rate)”是指表示为给定压力下载荷偏转曲线的斜率的轮胎刚度。
“刚度比”是指对照带束层结构刚度值除以另一带束层结构刚度值，其中通过帘线两端都由位于固定端之间的正中的载荷支承和弯曲的固定三点弯曲试验测定这些值。
“超抗拉强度钢（ST）”是指在0.20毫米长丝直径下具有至少3650MPa的抗张强度的碳钢。
“韧性”是以每单位未应变的样品线密度的力表示的应力（克/特克斯或克/旦尼尔）。用在纺织品中。
“张力”是以力/横截面积表示的应力，以psi计的强度=12,800乘以比重乘以以克/旦尼尔计的韧性。
“护趾胶”是指轮胎的每个胎圈轴向向内的周向展开的弹性轮辋接触部分。
“胎面”是指当结合到轮胎外胎时包括轮胎的一部分的模制橡胶部件，该部分在轮胎正常充气时并在标准负载下与道路接触。
“胎面元件”或“抓地力元件”是指肋骨状或块状元件。
“胎面宽度”是指胎面表面在包括轮胎旋转轴的平面内的弧长。
“反包端（Turnup end）”是指胎体帘布层的从帘布层包绕的胎圈向上（即径向向外）翻折的部分。
“超高强度钢（UT）”是指在0.20毫米长丝直径下具有至少4000MPa的抗张强度的碳钢。
“垂直变形量”是指轮胎在负荷下偏转的量。
“纱线”是用于纺织纤维或长丝的连续线股的专业术语。纱线以以下形式出现：1）捻到一起的许多纤维；2）无加捻地布置到一起的许多长丝；3）以一定程度的加捻布置到一起的许多长丝；4）加捻或未加捻的单根长丝（单丝）；5）加捻或未加捻的窄材料条带。
本发明的实施例的描述
充气轮胎中在高滚动阻力胎面材料与高抓地力胎面材料之间存在性能上的差距。本发明的胎面可以解决该差距，由此减轻在滚动阻力和抓地力之间的常规折衷。
与这类胎面10一起使用的充气轮胎1可以包括胎体11和在以定距离间隔的相对不能伸展的胎圈9和胎侧14之间的橡胶包覆的带束层12，以及气密层13。本发明的充气轮胎1的胎面10可以不仅在水平或垂直方向上分开两种胎冠配混物，而且是在两个方向上都分开两种胎冠配混物，以最优化滚动阻力和湿与干燥抓地力（图1&2）。图1显示具有接触地面的复合胎面10的充气轮胎1的横截面，所述胎面10包含胎面基层20、在该胎面基层径向外侧的接触地面的第一胎冠层21，在该胎面基层径向外侧并在该第一胎冠层径向外侧且与该第一胎冠层轴向相邻的接触地面的第二胎冠层22、位于该充气轮胎内胎面边缘并与该胎面基层和该第一胎冠层轴向相邻的第一胎翼31、和位于该充气轮胎外胎面边缘并与该胎面基层和该第二胎冠层轴向相邻的第二胎翼32。该第二胎冠层22的轴向外端部33还径向向内延伸至该胎面基层20、该第一胎冠层21和该第二胎翼32的交汇处34（图2）。
该胎面10可以是共挤出的多组分橡胶挤出物，可以通过共挤出至少两种不同的橡胶组合物来制备，对各橡胶组合物使用单独的挤出机，其独立地使挤出的橡胶组合物流经合适的模口元件，从而又使各橡胶组合物在模口元件内可控地流动并结合，并以成型的（profiled）多组分橡胶挤出物离开该模口元件。由此，第一胎冠层21可作为单一橡胶配混物的一体挤出物在一台挤出机中挤出，而第二胎冠层22可以由另一台挤出机挤出。
该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地包含至少一种共轭二烯基弹性体和大约30phr至大约70phr的选自炭黑和沉淀二氧化硅的橡胶补强填料，其中该填料包含大约30phr至大约80phr的所述炭黑和0至40phr的沉淀二氧化硅。该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步包含大约50phr至大约80phr的炭黑。该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步包含大约10phr至大约25phr的沉淀二氧化硅。该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步包含全橡胶补强炭黑。该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步包含添加剂，如固化剂、加工助剂、抗降解剂等等。
该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步以具有使其适用在该充气轮胎1中的特定物理性质为特征。该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地具有0.1至0.2的损耗角正切、4MPa至13MPa的储能模量和45至70的肖氏A硬度。损耗角正切和储能模量E*可以在70℃下通过粘弹性分光计测得。肖氏A硬度可以在室温下按照DIN 53505测得。
该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步包含至少一种共轭二烯基弹性体和包含大约50phr至大约80phr的沉淀二氧化硅和大约10phr至大约40phr的炭黑的补强填料。如上所述，该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步包含添加剂，如固化剂、加工助剂、抗降解剂等等。
或者，该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步以具有使其适用在该充气轮胎1中的特定物理性质为特征。该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步具有0.05至0.20的损耗角正切、4MPa至12MPa的储能模量和50至75的肖氏A硬度。
该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步与含有烯属不饱和的橡胶或弹性体一起使用。术语“橡胶”或“含烯属不饱和部分（unsaturation）的弹性体”或“共轭二烯基弹性体”旨在包括天然橡胶及其各种原始和再生形式，以及各种合成橡胶。除非另行规定，术语“橡胶”和“弹性体”可以互换使用。术语“橡胶组合物”、“复合橡胶”和“橡胶配混物”可互换使用以指已经与用于橡胶混合或橡胶配混的各种成分和材料掺合或混合的橡胶。代表性的合成聚合物是丁二烯及其同系物和衍生物（例如甲基丁二烯、二甲基丁二烯和戊二烯）的均聚产物，以及共聚物，例如由丁二烯或其同系物或衍生物与其它不饱和单体构成的那些共聚物。后者尤其是乙炔，例如乙烯基乙炔；烯烃，例如异丁烯，其与异戊二烯共聚形成丁基橡胶；乙烯基化合物，例如，丙烯酸、丙烯腈（其与丁二烯聚合形成NBR）、甲基丙烯酸和苯乙烯。后一种化合物与丁二烯聚合形成SBR，以及乙烯基酯和各种不饱和醛、酮和醚，例如丙烯醛、甲基异丙烯酮和乙烯基乙醚。合成橡胶的具体实例包括氯丁橡胶（聚氯丁二烯）、聚丁二烯（包括顺式-1,4-聚丁二烯）、聚异戊二烯（包括顺式-1,4-聚异戊二烯）、丁基橡胶、卤丁基橡胶（例如氯丁基橡胶或溴丁基橡胶）、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶、1,3-丁二烯或异戊二烯与单体诸如苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的共聚物、以及乙烯/丙烯三元共聚物，也称作乙烯/丙烯/二烯单体（EPDM），和乙烯/丙烯/二环戊二烯三元共聚物。橡胶的其它实例包括硅偶联和锡偶联的星形支化聚合物。
该胎面基层20、第一胎冠层21、第二胎冠层22、第一胎翼31和/或第二胎翼32可以示例性地进一步包含至少两种二烯基橡胶，例如两种或更多种橡胶的组合，所述橡胶例如顺式1,4-聚异戊二烯橡胶（天然或合成的）、3,4-聚异戊二烯橡胶、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶、乳液和溶液聚合衍生的苯乙烯/丁二烯橡胶、顺式1,4-聚丁二烯橡胶，和乳液聚合制备的丁二烯/丙烯腈共聚物。
乳液聚合可生成具有20%结合苯乙烯至大约28%结合苯乙烯的苯乙烯含量的苯乙烯/丁二烯（E-SBR），或具有中等至相对高结合苯乙烯含量，例如大约30%至大约45%的结合苯乙烯含量的E-SBR。E-SBR的大约30%至大约45%的苯乙烯含量有益于提高胎面10的抓地力或抗滑力。E-SBR的存在本身有益于提高未硫化弹性体组合物混合物的加工性能，尤其是与溶液聚合制备的SBR（S-SBR）的使用相比。
乳液聚合制备的E-SBR可以是苯乙烯和1,3-丁二烯作为含水乳液共聚的。结合苯乙烯含量可以为例如大约5%至大约50%。该E-SBR还可以以例如在该三元共聚物中大约2重量%丙烯腈至大约30重量%结合丙烯腈的量含有丙烯腈以形成三元共聚物橡胶，例如E-SBAR。用于充气轮胎1的二烯基橡胶可以是乳液聚合制备的在该共聚物中含有大约2重量%的结合丙烯腈至大约40重量%的结合丙烯腈的苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物橡胶。
溶液聚合制备的SBR（S-SBR）可以具有大约5%至大约50%或大约9%至大约36%的结合苯乙烯含量。S-SBR可以例如在有机烃溶剂存在下通过有机锂催化制备。当用在胎面10中时，由于较低的滞后性，S-SBR可以改进轮胎滚动阻力。
在该胎面10中的3,4-聚异戊二烯橡胶（3,4-PI）可以提高抓地力。在经此引用并入本文的美国专利No. 5,087,668中更充分描述了3,4-PI及其应用。Tg是可以通过差示扫描量热计以10℃/分钟的加热速率测定的玻璃化转变温度。
在该胎面10中的顺式1,4-聚丁二烯橡胶（BR）可以提高轮胎胎面耐磨性和滚动阻力。BR可以例如通过1,3-丁二烯的有机溶液聚合制备。此外，BR可以具有至少90%的顺式1,4-含量。该橡胶组合物可以附加地含有含硫有机硅化合物，如：
Z―Alk―Sn―Alk―Z
其中Z选自
其中R3是含有1至4个碳原子的烷基、环己基或苯基；R4是含有1至8个碳原子的烷氧基，或含有5至8个碳原子的环烷氧基；Alk是含有1至18个碳原子的二价烃，n是2至8的整数。
含硫有机硅化合物的实例包括：3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物、3,3’-双 (三乙氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基) 八硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、2,2'-双(三乙氧基甲硅烷基乙基) 四硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基) 三硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(三丁氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物, 3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)六硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3,3'-双(三辛氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3,3'-双(三己氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物、3,3-双(三-2"-乙基己氧基甲硅烷基丙基) 三硫化物、3,3'-双(三异辛氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3,3'-双(三叔丁氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物、2,2'-双(甲氧基二乙氧基甲硅烷基乙基) 四硫化物、2,2'-双(三丙氧基甲硅烷基乙基) 五硫化物、3,3'-双(三环乙氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3,3'-双(三环戊氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、2,2'-双(三-2"-甲基环己氧基甲硅烷基乙基) 四硫化物、双(三甲氧基甲硅烷基甲基) 四硫化物、3-甲氧基乙氧基丙氧基甲硅烷基3'-二乙氧基丁氧基-甲硅烷基丙基四硫化物、2,2'-双(二甲基甲氧基甲硅烷基乙基) 二硫化物、2,2'-双(二甲基仲丁氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3,3'-双(甲基丁基乙氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3,3'-双(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、2,2'-双(苯基甲基甲氧基甲硅烷基乙基) 三硫化物、3,3'-双(二苯基异丙氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3,3'-双(二苯基环己氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物、3,3'-双(二甲基乙基巯基甲硅烷基丙基) 四硫化物、2,2'-双(甲基二甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、2,2'-双(甲基乙氧基丙氧基甲硅烷基乙基) 四硫化物、3,3'-双(二乙基甲氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3,3'-双(乙基二仲丁氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物、3,3'-双(丙基二乙氧基甲硅烷基丙基) 二硫化物、3,3'-双(丁基二甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(苯基二甲氧基甲硅烷基丙基) 四硫化物、3-苯基乙氧基丁氧基甲硅烷基3'-三甲氧基甲硅烷基丙基四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、6,6'-双(三乙氧基甲硅烷基己基)四硫化物、12,12'-双(三异丙氧基甲硅烷基十二烷基)二硫化物、18,18'-双(三甲氧基甲硅烷基十八烷基)四硫化物、18,18'-双(三丙氧基甲硅烷基十八烯基)四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基-丁烯-2-基)四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基环己烯)四硫化物、5,5'-双(二甲氧基甲基甲硅烷基戊基)三硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙基)四硫化物和3,3'-双(二甲氧基苯基甲硅烷基-2-甲基丙基)二硫化物。
含硫有机硅化合物可以包括：3,3'-双(三甲氧基或三乙氧基甲硅烷基丙基)硫化物；3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物；和3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。因此，对于上式，Z是
其中R4是含有2至4个碳原子的烷氧基；alk是2至4个碳原子的二价烃；n是2至5的整数。
橡胶组合物中上式的含硫有机硅化合物的量随其它添加剂的量而变。上式的化合物的量为0.5phr至20.0phr或1.0phr至10.0phr。还可以存在填料，如二氧化硅和炭黑。
橡胶配混物中的硅质颜料包括热解和沉淀硅质颜料（二氧化硅）和沉淀二氧化硅，例如通过可溶硅酸盐，例如硅酸钠的酸化获得的那些。这类二氧化硅可以例如以具有大约40至大约600或大约50至大约300平方米/克的使用氮气测得的BET表面积为特征。
二氧化硅还可以以具有大约100至大约400或大约150至大约300的二丁基邻苯二甲酸酯（DBP）吸收值为特征。二氧化硅具有通过电子显微镜测得的例如0.01微米至0.05微米的平均最终粒度。
可以使用各种市售二氧化硅，仅在本文中例如但不限于：可以以Hi-Sil商标及标号210，243等购自PPG Industries的二氧化硅；可以以例如名称Z1165MP和Z165GR获自Rhone-Poulenc的二氧化硅；和可以以例如名称VN2和VN3获自Degussa AG的二氧化硅。
炭黑的代表性例子包括N110、N121、N220、N231、N234、N242、N293、N299、S315、N326、N330、M332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N990和N991。这些炭黑具有9克/千克至145克/千克的碘吸收和34立方厘米/100克至150立方厘米/100克的DBP数。
该橡胶组合物可以通过各种方法配混，例如将各种硫-可硫化成分橡胶与各种添加剂材料混合，所述添加剂材料例如给硫体、硫化助剂（例如活化剂和延迟剂）、和加工添加剂，所述加工添加剂例如油、树脂包括增粘树脂、增塑剂、填料、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡、抗氧化剂和抗臭氧剂和胶溶剂。给硫体的实例可以包括：元素硫（游离硫）；二硫化胺；聚合多硫化物；和硫烯烃加合物。该硫磺硫化剂是元素硫。该硫磺硫化剂可以为0.5phr至8.0phr或1.5phr至6.0phr。增粘剂树脂可占大约0.5至大约10.0phr或大约1.0phr至大约5.0phr。加工助剂可以占大约1phr至大约50phr。此类加工助剂可以包括例如芳族、环烷类、链烷类加工油，和/或通过小于3%的多环芳烃含量（IP 346法）表征的低PCA油；此类低PCA油可以包括MES、TDAE和重环烷油。
抗氧化剂的量包括大约1phr至大约5phr。抗氧化剂可以是例如二苯基-对苯二胺。抗臭氧剂的量包括大约1phr至大约5phr。脂肪酸的量可以包括大约0.5phr至大约3.0phr的硬脂酸。氧化锌的量可以为大约2phr至大约5phr。蜡的量可以包括大约1phr至大约5phr。可以使用微晶蜡。胶溶剂的量可以包括大约0.1phr至大约1phr。胶溶剂可以是，例如，五氯硫酚（pentachlorothiophenol）和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物（dibenzamidodiphenyl disulfide ）。该可硫磺硫化橡胶组合物随后可以硫-固化或硫化。
促进剂可以控制硫化所需的时间和/或温度，和改进硫化橡胶的性能。可以使用单一促进剂体系，例如主促进剂。主促进剂可以具有大约0.5phr至大约4phr或大约0.8phr至大约1.5phr的量。可以使用主促进剂和辅助促进剂的组合，所述组合具有大约0.05phr至大约3.00phr的辅助促进剂以活化和改进硫化橡胶的性能。这些促进剂的组合可以对最终性能产生协同作用并优于单独使用任一促进剂产生的那些。此外，可以使用不受正常加工温度影响但在普通硫化温度下产生令人满意的硫化的后效性促进剂。还可以使用硫化延迟剂。合适的促进剂可以是胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆、亚磺酰胺、二硫代氨基甲酸酯和黄原酸酯。主促进剂可以是亚磺酰胺。辅助促进剂可以是胍、二硫代氨基甲酸酯或秋兰姆化合物。
该橡胶组合物的成分可以在两个阶段——至少一个非生产性阶段接着后生产性混合阶段中混合。最终的固化剂包含在最后阶段中混合的硫磺硫化剂（例如，其中混合在低于在先的非生产性混合阶段的混合温度的温度或最终温度下进行的“生产性”混合阶段）。该橡胶可以在一个或多个非生产性混合阶段中混合。
可以对含有含硫有机硅化合物的橡胶组合物施以热机械混合步骤。热机械混合步骤可以包括在混合机或挤出机中机械加工达到适合产生140℃至190℃的橡胶温度的时间。热机械加工的适当持续时间随操作条件和组分的量和性质而变。例如，热机械加工可以为1至20分钟。
该橡胶的硫化通常在大约100℃至大约200℃的温度下实施。该硫化可以在大约110℃至大约180℃的温度下进行。可以使用其它硫化方法，如在压机或模具中加热、用过热蒸汽或热空气加热、或用过热蒸汽在盐浴中加热。
该充气轮胎1可以通过各种方法构造、成型、模制和硫化。该充气轮胎1可以是轿车轮胎、飞机轮胎、载重汽车轮胎等等。该充气轮胎1也可以是子午线或斜交轮胎。
尽管已经显示了某些代表性实施方案和细节以例证本发明，但本领域技术人员显而易见的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对其作出各种变动和修改。

Claims (5)

1.用于充气轮胎的胎面，其特征在于该胎面包含：
胎面基层；
在该胎面基层径向外侧的第一胎冠层；
在该胎面基层径向外侧并在该第一胎冠层径向外侧且与该第一胎冠层轴向相邻的第二胎冠层；
位于该充气轮胎的内胎面边缘并与该胎面基层和该第一胎冠层轴向相邻的第一胎翼；和
位于该充气轮胎的外胎面边缘并与该胎面基层和该第二胎冠层轴向相邻的第二胎翼；
该胎面基层包含橡胶组合物，该橡胶组合物包含具有20重量份至150重量份炭黑/每100重量份弹性体的二烯基弹性体；
该第一胎冠层包含具有20重量份至100重量份二氧化硅/每100重量份弹性体的二烯基弹性体；
该胎面基层具有0.1至0.2的损耗角正切、4MPa至13MPa的储能模量和45至70的肖氏A硬度；
该第一胎冠层具有0.05至0.20的损耗角正切、4MPa至12MPa的储能模量和50至75的肖氏A硬度；
该第二胎冠层的轴向外端部径向向内延伸至该胎面基层、该第一胎冠层和该第二胎翼的交汇处；并且
该胎面在水平和垂直方向两个上分开第一胎冠层和第二胎冠层的两种胎冠配混物，以最优化滚动阻力和湿与干燥抓地力。
2.如权利要求1所述的胎面，其特征在于该第一胎冠层包含具有30phr至70phr的橡胶补强填料的共轭二烯基弹性体，所述橡胶补强填料具有30phr至80phr的炭黑和0至40phr的沉淀二氧化硅。
3.如权利要求1所述的胎面，其特征在于该第一胎冠层包含50phr至80phr的炭黑。
4.如权利要求1所述的胎面，其特征在于该第一胎冠层包含10phr至25phr的沉淀二氧化硅。
5.如权利要求1所述的胎面，其特征在于该第一胎冠层包含共轭二烯基弹性体和补强填料，该补强填料具有50phr至80phr的沉淀二氧化硅和10phr至40phr的炭黑。
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