CN103269883B

CN103269883B - 在胎圈区域中的胎体增强件由增强元件层增强的轮胎

Info

Publication number: CN103269883B
Application number: CN201180061103.3A
Authority: CN
Inventors: G·萨拉斯; A·德乔治; A·多明戈; S·诺埃尔
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: FR2969035B1; WO2012084938A1; EP2655100B1; US20130340913A1; CN103269883A; FR2969035A1; EP2655100A1; RU2013133692A; BR112013014087A2; JP2014504232A

Abstract

本发明涉及一种具有径向胎体增强件（2）的轮胎，所述径向胎体增强件（2）由通过围绕胎圈线（4）包覆而锚固于每个胎圈（3）中的至少一个增强元件层组成，所述胎体增强件的包覆围绕部分（7）由至少一个增强或加硬元件层（8）增强，所述至少一个增强或加硬元件层（8）的径向外端在包覆围绕部分（7）的端部（9）的径向外侧。根据本发明，至少一个加硬件的增强元件为具有饱和层的非包覆的金属缆线，所述金属缆线在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速，并且与所述胎体增强件的包覆围绕部分接触并分隔加硬件与所述胎体增强件的包覆围绕部分的端部的聚合物混合物层（11）的弹性模量大于4MPa。

Description

在胎圈区域中的胎体增强件由增强元件层增强的轮胎

技术领域

本发明涉及一种具有径向胎体增强件的轮胎，更特别地涉及旨在配备以持久的速度行驶的重型货物车辆（例如货车、拖拉机、拖车或巴士）的轮胎。

背景技术

通常，在重型货物车辆轮胎中，胎体增强件锚固在胎圈区域中的任一侧，并且被由至少两个重叠的层组成的胎冠增强件径向覆盖，所述至少两个重叠的层由帘线或缆线形成，所述帘线或缆线在每一层内平行，并从一层至下一层交叉，从而与圆周方向形成10°至45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层可进一步由称为保护层的至少一层覆盖，所述保护层由称为弹性元件的可有利地延展的金属增强元件形成。其也可包括与圆周方向形成45°至90°之间的角度的低延展性金属帘线或缆线的层，称为三角帘布层的该帘布层径向位于胎体增强件与称为工作帘布层的第一胎冠帘布层之间，所述第一胎冠帘布层由角度绝对值至多等于45°的平行帘线或缆线形成。所述三角帘布层与至少所述工作帘布层形成三角增强件，所述三角增强件在经受不同应力时产生极小变形，三角帘布层的基本作用是抵抗在轮胎的胎冠区域中的全部增强元件所经受的横向压缩力。

这种轮胎也通常在胎圈处包括一个或多个增强元件层，所述一个或多个增强元件层称为加硬件。这些层通常由相对于圆周方向以小于45°，通常小于25°的角度取向的增强元件组成。这些增强元件层具有如下特定作用：限制胎圈的构成材料相对于车轮轮辋的纵向位移，以限制所述胎圈的过早磨损。这些增强元件层也有可能限制由于弹性体材料的动态流动现象所导致的轮辋凸缘上的胎圈的永久变形；在所述胎圈变形过度时可能妨碍轮胎翻新。这些增强元件层也有助于保护轮胎的下部区域免受在将轮胎安装至轮辋上/从轮辋移出轮胎的过程中所承受的应力。

此外，在围绕胎圈线锚固胎体增强件（其包括在每个胎圈中围绕胎圈线至少部分缠绕胎体增强件，从而形成更高或更低延伸至胎侧中的向上翻边（upturn））的情况中，增强元件层或加硬件也有可能在轮辋的意外和过度加热的过程中防止或延迟胎体增强件的解绕。

这些增强元件层或加硬件通常轴向设置于胎体增强件的向上翻边的外部上，并在胎侧中延伸至比所述向上翻边的高度更高的高度，特别是用以覆盖所述向上翻边的增强元件的自由端。

尽管不提供轮胎用于这些情况，但已知在某些国家中，轮胎超出正常条件使用，特别是就承载的负荷和充气压力而言。增强元件层或加硬件的存在也有可能改进轮胎对这种应力的抗性。实际上，加硬件显示为保护在轮胎胎圈区域中的胎体增强件免于对应于过度使用的这些应力。然而，该保护在损坏所述加硬件的风险下发生，特别在这种使用的过程中观察到处于压缩和/或损坏下的区域中的加硬件的增强元件由于围绕加硬件的径向外端的聚合物共混物的裂化而破坏。

为了防止胎圈区域的更大劣化，特别是防止在胎体增强件的向上翻边的方向上的裂纹蔓延，通常在径向方向上移动胎体增强件的向上翻边的端部和加硬件的端部，所述移动足够大以防止这些蔓延。

此外，通常用聚合物共混物层覆盖加硬件的径向外端，所述聚合物共混物描述为边缘聚合物共混物，具有与加硬件的压延相等的模量，并有利地具有与加硬件相同的性质。这种边缘有助于在硫化之后接近加硬件的径向外端的该区域中的轮胎的各种成分的良好内聚力。

还已知与胎体增强件向上翻边接触，并在胎体增强件向上翻边的至少端部与任选加边的加硬件之间插入聚合物共混物层，所述聚合物共混物层的弹性模量相对较低，小于加硬件压延的模量，并通常小于4MPa。因此，通过分隔胎体增强件向上翻边的端部和加硬件的各种聚合物共混物而出现模量梯度。该梯度延迟了加硬件端部处的裂纹开始，并限制特别是在胎体增强件的向上翻边的端部的方向上的裂纹蔓延。该梯度例如有可能限制在胎体增强件的向上翻边的端部与加硬件的端部之间的径向方向上的位移。

就承载的负荷和充气压力而言的过量的应力增大了胎体增强件的解绕的风险。那么一种解决方法是制备一种胎体增强件的向上翻边，其端部进一步径向远离胎圈线，但同时，根据如上所述，在轮胎行驶过程中，甚至进一步径向远离胎圈线的加硬件的径向外端显示出经受更多的应力，从而增加了围绕的聚合物共混物内裂化的风险。

发明内容

因此，本发明人的目的在于提供用于重型货物车辆类型的重型车辆的轮胎，特别是在就承载的负荷和充气压力而言过度使用（这可特别地导致胎体增强件的解绕）的过程中所述轮胎的耐久性能得以改进。

根据本发明，该目的通过一种轮胎而实现，所述轮胎具有由至少一个增强元件层组成的径向胎体增强件，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身由胎面径向覆盖，所述胎面经由两个胎侧结合至两个胎圈，所述胎体增强件的至少一个增强元件层通过围绕胎圈线的向上翻边而锚固于每个胎圈中，所述胎体增强件向上翻边由至少一个增强元件层或加硬件增强，所述胎体增强件向上翻边的至少端部通过至少一个聚合物共混物层而与所述加硬件分隔，至少一个加硬件的增强元件为具有饱和层的非包覆的金属缆线，所述金属缆线在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速，并且与所述胎体增强件向上翻边接触并分隔加硬件与所述胎体增强件向上翻边的端部的聚合物共混物层的弹性模量大于4MPa。

在本发明的含义中，层状缆线的饱和层为由帘线组成的层，其中不存在足够的空间来将至少一个另外的帘线添加至所述层。

根据本发明的一个优选实施方案，加硬件的径向外端在向上翻边的端部的径向外部。

轮胎的圆周方向或纵向方向为对应于轮胎的周边并由轮胎的行驶方向所限定的方向。

轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。

径向方向为与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。

轮胎的旋转轴线为轮胎在正常使用时绕其旋转的轴线。

径向平面或子午平面为包含轮胎的旋转轴线的平面。

圆周中平面或赤道平面为垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。

聚合物共混物层的弹性模量为根据1998年的ASTMD412标准测得的在10%伸长下的伸长割线模量（由M10表示）。

所谓渗透性测试用于通过测量在恒定压力下在给定时间内经过测试试样的空气的体积，从而确定所测试的缆线的纵向透气率。本领域技术人员公知这种测试的原理是用以说明用于使缆线不透气而进行的缆线处理的有效性。所述测试例如在标准ASTMD2692-98中描述。

所述测试在通过从缆线所增强的经硫化的橡胶帘布层剥离而直接提取的缆线上进行，因此在已被经固化的橡胶渗透的缆线上进行。在包覆缆线的情况中，测试在已去除用作包覆束的加捻纱或无捻纱之后进行。

测试以如下方式在2cm长的缆线上进行，因此在由固化态的周围橡胶组合物（或涂布橡胶）涂布的缆线上进行：在1巴压力下将空气送入缆线中，并且使用流量计（例如，从0至500cm³/min进行校准）测量离开缆线的空气体积。在测量过程中，缆线试样以如下方式限制于压缩的密封件（例如，由致密泡沫或橡胶制成的密封件）中：在测量中仅考虑沿着缆线的纵向轴线从一端到另一端经过缆线的空气的量。使用固体橡胶测试试样（即无缆线的试样）提前检查由密封件本身所提供的密封。

测得的平均空气流速（10个测试试样的平均值）越低，则缆线的纵向不透气性越高。由于测量以±0.2cm³/min的精确度进行，因此等于或小于0.2cm³/min的测量值都被认为等于零；它们对应于沿着其轴线（即在其纵向方向上）称为气密（完全气密）的缆线。

该渗透性测试也构成了间接测量缆线被橡胶组合物渗透的程度的简单方法。测得的流速越低，则缆线被橡胶渗透的程度越高。

在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的缆线具有大于66%的渗透程度。

在所谓渗透性测试中具有小于2cm³/min的流速的缆线具有大于90%的渗透程度。

缆线的渗透程度也可使用下述方法估计。在层状缆线的情况中，所述方法首先包括去除长度为2至4cm之间的试样上的外层，然后沿着纵向方向和沿着给定轴线测量与试样长度有关的橡胶混合物的长度之和。这些橡胶混合物长度测量排除了沿着该纵向轴线不渗透的空间。这些测量沿着在试样周边上分布的三个纵向轴线重复，并在五个缆线试样上重复。

当缆线包括若干层时，重复第一去除步骤，沿着纵向轴线测量新的外层和橡胶混合物的长度。

然后平均由此确定的橡胶混合物长度与试样长度的所有比例，以限定缆线的渗透程度。

本发明人已证实，根据本发明以此方式制得的轮胎在耐久性方面，特别是当轮胎经受过量应力时产生极有利的改进。实际上，使用承载过量负荷的充气至推荐压力以上的压力的轮胎进行的测试已显示，该轮胎在胎圈区域中不显示过于明显的损坏，当轮胎行驶时未观察到胎体增强件的解绕。在相同条件下使用的更标准设计的轮胎显示出显著得多的损坏、蔓延直至胎体增强件向上翻边的裂纹，或者在轮胎行驶时，特别是在密集且持久的制动的情况中胎体增强件的解绕。

本发明人通过加硬件的存在来解释这些结果，所述加硬件由具有饱和层的非包覆缆线组成，所述非包覆缆线在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速，这有可能限制在加硬件的端部处的聚合物共混物中出现的裂化风险。因此，在加硬件与胎体增强件的向上翻边的端部之间，并与所述向上翻边接触的具有比更标准设计的轮胎的情况更大的弹性模量的聚合物共混物层的存在不是有害的，即使通过降低模量梯度，所述聚合物共混物层更利于裂纹蔓延；具有比更标准设计的轮胎的情况更大的弹性模量的这种聚合物共混物也似乎有可能改进所述向上翻边的行为，特别是关于在密集持久的制动的情况下，更特别是轮胎超载的情况下胎体增强件的解绕风险。实际上，因此有可能改进胎体增强件的行为，并防止胎体增强件的解绕，而不会由于存在更利于裂纹蔓延的聚合物共混物层而不利影响加硬件的径向外端和胎体增强件的向上翻边的径向外端。

在加硬件的径向内端处的裂化现象的减少出现（其毫无疑问与在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速的加硬件的缆线的存在相关）也似乎有助于抵抗胎体增强件的解绕。

因此，根据本发明的加硬件的缆线造成加硬件的耐久性的改进。具体地，加硬件的增强元件特别地经受行驶过程中的弯曲应力和压缩应力，所述弯曲应力和压缩应力会不利影响它们的耐久性。当轮胎行驶时，组成加硬件的增强元件的缆线实际上经受大的应力，特别是经受反复的弯曲应力或曲率变化，从而导致帘线之间的摩擦，并因此导致磨损和疲劳：该现象称为“微动疲劳”。

为了实现加强加硬件的功能，所述缆线必须首先具有良好的挠曲性和高弯曲耐性，这特别地意味着它们的帘线具有相对较小的直径，优选小于0.28mm，更优选小于0.25mm，通常小于例如在轮胎的胎冠增强件的常规缆线中所用的帘线的直径。

加硬件的缆线也经受由于缆线的特有性质而导致的“疲劳腐蚀”现象，其促进腐蚀剂（如氧和水分）经过，或甚至排出所述试剂。具体地，由于缆线特有的结构，渗透轮胎的空气或水可由缆线内所形成的通道传输，所述渗透轮胎的空气或水是源于沿着切口的劣化，或者更简单地由于轮胎内表面的即使是小的渗透性。

通常归到上位术语“微动疲劳腐蚀”的所有这些疲劳现象会导致缆线的机械性质的逐渐劣化，并且在最严苛的行驶条件下可能影响所述缆线的寿命。

因此，根据本发明的缆线使加硬件能够更好地承受这些“微动疲劳腐蚀”现象。

更优选地，根据本发明，至少一个加硬件的缆线在所谓渗透性测试中具有小于2cm³/min的流速。

根据本发明的一个有利的实施方案，至少一个加硬件的在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速的所述金属增强元件为具有至少两个层的缆线，至少一个内层外覆由诸如优选基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物的聚合物组合物所组成的层。

根据本发明的一个优选实施方案，所述至少一个胎体增强件层的增强元件为在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的金属缆线。

因此，以相同的方式经受“微动疲劳腐蚀”现象的胎体增强件的缆线也可对这些磨损和疲劳现象具有更好的抗性，并因此有助于改进特别是在极端条件下使用的轮胎的耐久性。

在包括若干增强元件层的胎体增强件的情况中，每一个所述层可根据本发明。有利地，至少径向外层包括在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的金属缆线。

更优选地，根据本发明，至少一个胎体增强件层的缆线在所谓渗透性测试中具有小于10cm³/min，更优选小于2cm³/min的流速。

根据本发明的一个有利的实施方案，至少一个胎体增强件层的在渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的所述金属增强元件为具有至少两个层的缆线，至少一个内层外覆由诸如优选基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物的聚合物组合物所组成的层。

本发明也提供了一种轮胎，所述轮胎具有由至少一个增强元件层组成的径向胎体增强件，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身由胎面径向覆盖，所述胎面经由两个胎侧结合至两个胎圈，所述胎体增强件的至少一个增强元件层通过围绕胎圈线的向上翻边而锚固于每个胎圈中，所述胎体增强件向上翻边由至少一个增强元件层或加硬件增强，所述胎体增强件向上翻边的至少端部通过至少一个聚合物共混物层而与所述加硬件分隔，至少一个加硬件的增强元件为具有至少两个饱和层的非包覆的金属缆线，至少一个内层外覆由诸如优选基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物的聚合物组合物所组成的层，并且与所述胎体增强件向上翻边接触并分隔加硬件与所述胎体增强件向上翻边的端部的聚合物共混物层的弹性模量大于4MPa。

根据本发明的一个有利的实施方案，所述至少一个胎体增强件层的增强元件则为具有至少两个层的金属缆线，至少一个内层外覆由诸如优选基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物的聚合物组合物所组成的层。

在本发明的含义中，具有至少两个饱和层，且至少一个内层外覆由诸如可交联或已交联橡胶组合物的聚合物组合物所组成的层的非包覆的金属缆线在所谓渗透性测试中具有几乎为零，因此小于5cm³/min的流速。

表述“基于至少一种二烯弹性体的组合物”应理解为如已知地意指组合物主要（即以大于50%的质量分数）包含该二烯弹性体或这些二烯弹性体。

应注意，根据本发明的护套围绕其覆盖的层连续延伸（即该护套在缆线的“正交径向”方向（其垂直于缆线的半径）上为连续的），以形成横截面有利地几乎为圆形的连续套筒。

也应注意，该护套的橡胶组合物为可交联的或已交联的，即根据定义其包含合适的交联体系，因此当其发生固化（即其固化且不熔化）时允许组合物交联。因此，该橡胶组合物可称为“非熔化的”，因为不能通过将其加热至任何温度而使其熔化。

术语“二烯”弹性体或橡胶应如已知理解为意指至少部分源自二烯单体（带有两个碳-碳双键的单体，无论其共轭与否）的弹性体（即均聚物或共聚物）。

二烯弹性体可以已知的方式分为两类：称为“基本上不饱和的”二烯弹性体的那些和称为“基本上饱和的”二烯弹性体的那些。通常，“基本上不饱和的”二烯弹性体在本文应理解为意指至少部分源自共轭二烯单体的二烯源（共轭二烯）单元含量大于15%（mol%）的二烯弹性体。因此，例如，诸如丁基橡胶或EPDM型的二烯与α-烯烃的共聚物的二烯弹性体不落入如上定义中，所述二烯弹性体可特别地称为“基本上饱和的”二烯弹性体（具有低的或极低的二烯源单元含量，始终小于15%）。在“基本上不饱和的”二烯弹性体的类别中，表述“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）单元含量大于50%的二烯弹性体。

给出这些定义，应更特别地理解能够用于本发明的缆线中的二烯弹性体意指：

（a）通过聚合具有4至12个碳原子的共轭二烯单体而获得的任何均聚物；

（b）通过使一种或多种共轭二烯彼此共聚或者使一种或多种共轭二烯与一种或多种具有8至20个碳原子的乙烯基芳族化合物共聚而获得的任何共聚物；

（c）通过使乙烯和具有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共聚而获得的三元共聚物，例如，由乙烯和丙烯与上述类型的非共轭二烯单体（特别地，如1,4-己二烯、亚乙基降冰片烯或二环戊二烯）获得的弹性体；

（d）异丁烯与异戊二烯的共聚物（丁基橡胶），以及所述类型的共聚物的卤化形式，特别是氯化或溴化形式。

尽管适用于任何类型的二烯弹性体，但本发明首先使用特别是如上类型（a）或（b）的基本上不饱和的二烯弹性体。

因此，二烯弹性体优选选自聚丁二烯（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和这些弹性体的共混物。更优选地，这种共聚物选自苯乙烯-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）和苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚物（SBIR）。

更优选地，根据本发明，所选择的二烯弹性体主要（即超过50phr）由异戊二烯弹性体组成。术语“异戊二烯弹性体”应如已知理解为意指异戊二烯均聚物或共聚物，换言之，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的实施方案，所选的二烯弹性体仅（即100phr）由天然橡胶、合成聚异戊二烯或这些弹性体的共混物组成，合成聚异戊二烯具有优选大于90%，甚至更优选大于98%的顺式-1,4键含量（以mol%计）。

根据本发明的一个特定实施方案，也有可能使用该天然橡胶和/或这些合成聚异戊二烯与其他高度不饱和二烯弹性体，特别是与如上所述的SBR或BR弹性体的混合物（共混物）。

本发明的缆线的橡胶护套可含有一种或多种二烯弹性体，这些二烯弹性体有可能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，或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，除了弹性体之外的这些聚合物作为少数聚合物存在。

尽管所述护套的橡胶组合物优选不含任何塑性体，并仅含有作为聚合物基础的二烯弹性体（或二烯弹性体的共混物），但所述组合物也可包含质量分数x_p小于弹性体的质量分数x_e的至少一种塑性体。在这种情况中，优选适用如下关系：0<x_p<0.5x_e，且更优选适用如下关系：0<x_p<0.1x_e。

优选地，橡胶护套的交联体系为称为硫化体系的体系，即基于硫（或基于硫给体）和主硫化促进剂的体系。各种已知的第二硫化促进剂或硫化活化剂可添加至所述基本硫化体系。硫以0.5至10phr之间，更优选1至8phr之间的优选量使用，并且主硫化促进剂（例如次磺酰胺）以0.5至10phr之间，更优选0.5至5.0phr之间的优选量使用。

除了所述交联体系之外，根据本发明的护套的橡胶组合物包含可在用于轮胎的橡胶组合物中使用的所有常见成分，如基于炭黑和/或无机增强填料（如二氧化硅）的增强填料、抗老化剂（例如抗氧化剂）、增量油、使未固化态的组合物更易加工的增塑剂或加工助剂、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）类型的已知粘合促进剂体系或金属盐（特别是钴盐）。

优选地，已交联态的橡胶护套的组合物具有小于20MPa，更优选小于12MPa，特别是4至11MPa之间的根据1998年的ASTMD412标准测得的在10%伸长下的伸长割线模量（由M10表示）。

优选地，该护套的组合物选择为与用于根据本发明的缆线旨在增强的橡胶基体的组合物相同。因此，在护套与橡胶基体的各自的材料之间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，并含有炭黑作为增强填料，例如300、600或700（ASTM）级的炭黑（例如N326、N330、N347、N375、N683或N772）。

根据本发明的一个变体，在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速的至少一个加硬件的增强元件，以及有利地在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的至少一个胎体增强件层的增强元件为[L+M]或[L+M+N]构造的层状金属缆线，其包括由至少一个中间层C2围绕的第一层C1，所述第一层C1具有直径d₁的L根帘线，其中L为1至4，所述至少一个中间层C2具有以节距为p₂的螺旋缠绕在一起的直径d₂的M根帘线，其中M为3至12，所述层C2任选地由外层C3围绕，所述外层C3具有以节距为p₃的螺旋缠绕在一起的直径d₃的N根帘线，其中N为8至20，由基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物组成的护套以[L+M]构造覆盖所述第一层C1，并以[L+M+N]构造覆盖至少所述层C2。

优选地，内层的第一层（C1）的帘线的直径为0.10至0.5mm之间，且外层（C2、C3）的帘线的直径为0.10至0.5mm之间。

更优选地，外层（C3）的所述帘线缠绕的螺旋节距为8至25mm之间。

在本发明的含义中，节距表示平行于缆线的轴线所测得的长度，在该长度的尽头处，具有该节距的帘线围绕缆线轴线产生一个完整回转；因此，如果轴线由两个平面划分，所述两个平面垂直于所述轴线且间隔等于缆线的构成层的帘线的节距的长度，则在这两个平面中的所述帘线的轴线在对应于所讨论的帘线的层的两个圆上具有相同的位置。

有利地，缆线具有如下特性中的一者，还更优选具有全部如下特性，其确定：

-层C3为饱和层，即在该层中不存在足够的空间来向其添加直径d₃的至少第(N+1)根帘线，那么N表示可作为围绕层C2的层缠绕的帘线的最大数目；

-此外，橡胶护套覆盖内层C1和/或分隔中间层C2的成对的相邻帘线；

-橡胶护套以分隔层C3的成对的相邻帘线的方式几乎覆盖该层C3的每个帘线的径向内半周。

在根据本发明的L+M+N构造中，中间层C2优选包括6或7根帘线，根据本发明的缆线则具有如下优选特性（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的帘线在相同的捻合方向上（S/S或Z/Z）缠绕。

优选地，特性（v）为以如下方式使得p₂=p₃：就另外的特性（vi）（层C2和C3的帘线在相同方向上缠绕）而言，缆线称为“紧密的”。

根据特性（vi），层C2和C3的所有帘线在相同的捻合方向上缠绕，即在S方向（“S/S”排列）或在Z方向（“Z/Z”排列）上。通过在相同方向上缠绕层C2和C3，在根据本发明的缆线中可能有利地使这两个层C2和C3之间的摩擦达到最小，因此使构成这两个层C2和C3的帘线的磨损达到最小（因为帘线之间不再存在交叉接触）。

优选地，在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速的至少一个加硬件的所述金属缆线，以及有利地在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的至少一个胎体增强件层的所述金属缆线为L+M+N构造的层状缆线，即内层C1由单个帘线组成。

还有利地，根据层C2中的帘线的数目M（6或7），（d₁/d₂）比优选如下设定在给定范围内：

对于M=6：0.9<(d₁/d₂)<1.3；

对于M=7：1.3<(d₁/d₂)<1.6。

过低的d₁/d₂比的值可能不利于内层与层C2的帘线之间的磨损。对于过高的值，对于几乎不改变的限定的强度水平，其可损害缆线的紧密性，也可损害缆线的挠性。此外，由于过高的直径d₁所导致的内层C1的更大的刚性可能不利于在成缆操作过程中缆线的特有可行性。

层C2和C3的帘线可具有相同的直径，或者层与层之间彼此不同。优选地，使用相同直径（d₂=d₃）的帘线，特别用以简化成缆过程以及降低成本。

可作为单个饱和层C3围绕层C2缠绕的帘线的最大数目N_最大当然取决于许多参数（内层的直径d₁、层C2的帘线的数目M和直径d₂，以及层C3的帘线的直径d₃）。

在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速的至少一个加硬件的所述金属缆线，以及有利地在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的至少一个胎体增强件层的所述金属缆线优选选自1+6+10、1+6+11、1+6+12、1+7+11、1+7+12或1+7+13构造的缆线。

为了获得一方面缆线的强度、可行性和挠曲强度以及另一方面橡胶的渗透性之间的更好折衷，优选的是层C2和C3的帘线的直径（无论相同与否）小于0.22mm，优选大于0.12mm。

在这种情况中，优选具有如下关系，其确定：

0.14<d₁<0.22；

0.12<d₂≤d₃<0.20；

5<p₂≤p₃<12（以mm计的小节距）或者20<p₂≤p₃<30（以mm计的大节距）。

小于0.19mm的直径有助于降低在大的缆线曲率变化过程中帘线所承受的应力水平，同时特别是为了帘线强度和工业成本的原因而优选选择大于0.16mm的直径。

一个有利的实施方案在于例如将p₂和p₃选择为8至12mm之间，且有利地缆线具有1+6+12构造。

优选地，橡胶护套具有0.010mm至0.040mm的平均厚度范围。

通常，根据本发明，在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速的至少一个加硬件的所述金属缆线，以及有利地在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的至少一个胎体增强件层的所述金属缆线可使用任何类型的金属帘线（特别是钢帘线，例如碳钢帘线和/或不锈钢帘线）制得。优选使用碳钢，但当然有可能使用其他钢或其他合金。

当使用碳钢时，其碳含量（以钢的重量%计）优选为0.1%至1.2%之间，更优选为0.4%至1.0%之间。这些含量表示轮胎所需的机械性质与帘线的可行性之间的良好折衷。应注意到，在0.5%至0.6%之间的碳含量最终使得这种钢更便宜，因为其更易于拉伸。取决于预期应用，本发明的另一个有利实施方案也可在于使用例如具有0.2%至0.5%之间的碳含量的低碳钢，这特别是因为其具有更低的成本，并且拉伸容易得多。

根据本发明，至少一个加硬件以及有利地至少一个胎体增强件层的所述金属缆线可通过本领域技术人员已知的各种技术例如在两个步骤中获得：首先为其中L+M中间结构或芯部（层C1+C2）经由挤出头而被外覆的步骤，其次，该步骤随后为其中N根剩余帘线（层C3）围绕由此外覆的层C2成缆或捻合的最终操作。在可能的中间缠绕和解绕操作的过程中，由橡胶护套所造成的在未固化态下的结合的问题可以以本领域技术人员已知的方式得以解决，例如通过使用中间塑料膜。

根据本发明的一个优选实施方案，由于胎体增强件的向上翻边通过径向设置于胎圈线的外部上的聚合物共混物而与胎体增强件分隔，因此所述聚合物共混物具有大于4MPa的弹性模量。分隔胎体增强件的向上翻边与增强件本身的该聚合物共混物的弹性模量的这种值也有助于更好的轮胎抗解绕性。

更优选地，分隔胎体增强件的向上翻边与胎体增强件的聚合物共混物具有和与胎体增强件向上翻边接触并分隔胎体增强件向上翻边的至少端部与加硬件的聚合物共混物层相同的弹性模量。有利地，两种聚合物共混物就组成而言是相同的。

本发明的一个有利的实施方案预期胎体增强件的压延层的聚合物共混物的弹性模量小于或等于8MPa。这种聚合物共混物可与根据本发明的加硬件的特性组合使用，而不会不利于胎体增强件解绕的风险。实际上通常使用具有更高模量的聚合物共混物，以改进胎体增强件的抗解绕性；这种模量通常为大约12MPa。弹性模量小于或等于8MPa的共混物的使用将有可能改进关于滚动阻力的轮胎性质。更精确地，较低的弹性模量通常伴随更低的粘性模量G”，经证实，该改变有利于降低轮胎的滚动阻力。

根据本发明的一个实施方案变体，胎体增强件的压延层的聚合物共混物的弹性模量和分隔胎体增强件的向上翻边与胎体增强件的聚合物共混物的弹性模量相同，并且和与胎体增强件向上翻边接触并分隔胎体增强件向上翻边的至少端部与加硬件的聚合物共混物层的弹性模量相同。

根据本发明的一个实施方案变体，轮胎的胎冠增强件由至少两个不可延展的增强元件的工作胎冠层形成，所述不可延展的增强元件从一层交叉至另一层，从而与圆周方向形成10°至45°之间的角度。

根据本发明的其他实施方案变体，胎冠增强件还包括至少一个圆周增强元件层。

本发明的一个优选实施方案还提供了胎冠增强件，所述胎冠增强件通过称为保护层的至少一个补充层在外部径向补充，所述保护层由所谓的弹性增强元件组成，所述弹性增强元件相对于圆周方向以10°至45°之间的角度，并且在与径向相邻的工作层的不可延展的元件所形成的角度相同的方向上取向。

保护层可具有比最窄的工作层的轴向宽度更小的轴向宽度。所述保护层也可具有比最窄的工作层的轴向宽度更大的轴向宽度，使得保护层覆盖最窄的工作层的边缘，并且在径向上层为最窄的情况中，使得保护层在另外的增强件的轴向延伸中在轴向宽度上联接至最宽的工作胎冠层，从而在之后通过厚度至少等于2mm的成型件而与所述最宽的工作层在外部轴向分离。在上述情况中，由弹性增强元件形成的保护层在一方面可任选地通过成型件（所述成型件的厚度显著小于分隔两个工作层的边缘的成型件的厚度）而与所述最窄的工作层的边缘分离，且在另一方面可具有比最宽的胎冠层的轴向宽度更小或更大的轴向宽度。

根据上述本发明的实施方案的任意一种，胎冠增强件也可由不可延展的金属增强元件的三角层，在胎体增强件与最靠近所述胎体增强件的径向内部工作层之间的内部径向补充，所述不可延展的金属增强元件由钢制成，并与圆周方向形成大于60°的角度，并且在与径向最靠近的胎体增强件层的增强元件所形成的角度的方向相同的方向上。

附图说明

本发明的其他细节和有利特征将由以下参考图1至5的本发明的示例性实施方案的描述而变得显而易见，所述附图显示了：

-图1，根据本发明的一个实施方案的轮胎的图的子午视图；

-图2，来自图1的轮胎的胎圈区域的放大示意图，

-图3，来自图1的轮胎的至少一个加硬件的金属缆线的第一实施例的横截面图的示意图，

-图4，来自图1的轮胎的至少一个加硬件的金属缆线的第二实施例的横截面图的示意图，

-图5，来自图1的轮胎的至少一个加硬件的金属缆线的第三实施例的横截面图的示意图。

附图未按比例描绘，以更易于理解它们。

具体实施方式

在图1中，尺寸为315/70R22.5的轮胎1包括锚固在围绕胎圈线4的两个胎圈3中的径向胎体增强件2。胎体增强件2由金属缆线的单个层形成。胎体增强件2由胎冠增强件5包覆，所述胎冠增强件5本身由胎面6覆盖。胎冠增强件5在径向上从内到外由如下形成：

-三角层51，其在帘布层的整个宽度上由连续的非包覆的不可延展的金属缆线2+7×0.28形成，所述缆线以等于65°的角度取向；

-第一工作层52，其在帘布层的整个宽度上由连续的非包覆的不可延展的金属缆线0.12+3+8×0.35形成，所述缆线以等于18°的角度取向；

-第二工作层53，其在帘布层的整个宽度上由连续的非包覆的不可延展的金属缆线0.12+3+8×0.35形成，所述缆线以等于18°的角度与所述第一工作层的金属缆线交叉取向；以及

-保护层54，其由弹性金属缆线3×2×0.35形成。

胎体增强件层2围绕胎圈线4缠绕，以形成向上翻边7。向上翻边7进一步通过覆盖向上翻边7的端部9的增强元件层或加硬件8增强。

图2更详细地示出了轮胎的胎圈3的示意性横截面图，其中胎体增强件层2的一部分围绕胎圈线4缠绕以形成向上翻边7，所述向上翻边7的端部9由加硬件8覆盖。

因此，加硬件8的端部10在胎体增强件的向上翻边7的端部9的径向外部。加硬件的径向外端由边缘层13覆盖，所述边缘层13插入加硬件8与胎体增强件向上翻边7之间。

胎体增强件的向上翻边7的端部9也通过聚合物共混物层11而与加硬件8分隔，所述聚合物共混物层11与胎体增强件向上翻边7接触，且根据本发明，所述聚合物共混物层11的弹性模量等于5MPa。

在胎圈线4的径向外部并分隔向上翻边7与胎体增强件层2的聚合物共混物12也具有等于5MPa的弹性模量。

聚合物共混物11和12有利地使用相同的材料制得。

边缘层的弹性模量与加硬件8的压延的弹性模量相同，并等于12MPa。

图3示出了来自图1的轮胎1的加硬件8的缆线31的横截面的示意图。该缆线31为1+6+12构造的非包覆的层状缆线，其由如下组成：由帘线32形成的中心芯部、由6根帘线33形成的中间层，以及由12根帘线35形成的外层。

其具有如下特性（d和p以mm计）：

-1+6+12构造；

-d₁=0.20(mm)；

-d₂=0.18(mm)；

-p₂=10(mm)；

-d₃=0.18(mm)；

-p₃=10(mm)；

-(d₂/d₃)=1；

其中d₂和p₂分别为中间层的直径和螺旋节距，且d₃和p₃分别为外层的帘线的直径和螺旋节距。

由中心芯部和中间层组成的缆线的芯部外覆基于未硫化的二烯弹性体（未固化态）的橡胶组合物34，所述中心芯部由帘线32形成，所述中间层由六根帘线33形成。通过挤出头进行的芯部的外覆之后是围绕由此外覆的芯部将12根帘线35捻合或成缆的最终操作，所述芯部由被6根帘线33围绕的帘线32组成。

如上所述，缆线31在所谓渗透性测试中具有等于0cm³/min，因此小于2cm³/min的流速。橡胶组合物对其的渗透等于95%。

缆线31具有等于0.95mm的直径。

构成橡胶护套34的弹性体组合物由基于天然橡胶和炭黑的如上所述的组合物制成。

图4示出了作为图3的缆线的替代形式的根据本发明的轮胎1的加硬件8的另一缆线41的横截面的示意图。该缆线41为由中心芯部和外层组成的3+9构造的非包覆的层状缆线，所述中心芯部由捻合在一起的3根帘线42所组成的缆线形成，所述外层由9根帘线43形成。

其具有如下特性（d和p以mm计）：

-3+9构造；

-d1=0.18(mm)；

-p1=5(mm)

-(d1/d2)=1；

-d2=0.18(mm)；

-p2=10(mm)，

其中d₁和p₁分别为中心芯部的帘线的直径和螺旋节距，且d₂和p₂分别为外层的帘线的直径和螺旋节距。

中心芯部外覆基于未硫化的二烯弹性体（未固化态）的橡胶组合物44，所述中心芯部由3根帘线42所形成的缆线组成。通过挤出头进行的缆线42的外覆之后是围绕由此外覆的芯部将9根帘线43成缆的最终操作。

如上所述，缆线41在所谓渗透性测试中具有等于0cm³/min，因此小于2cm³/min的流速。橡胶组合物对其的渗透等于95%。

缆线41具有等于0.8mm的直径。

图5示出了作为图3的缆线的替代形式的根据本发明的轮胎1的加硬件8的另一缆线51的横截面的示意图。该缆线51为由中心芯部和外层组成的1+6构造的非包覆的层状缆线，所述中心芯部由帘线52形成，所述外层由6根帘线53形成。

其具有如下特性（d和p以mm计）：

-1+6构造；

-d1=0.200(mm)；

-(d1/d2)=1.14；

-d2=0.175(mm)；

-p2=10(mm)，

其中d1为芯部的直径，且d2和p2分别为外层的帘线的直径和螺旋节距。

由帘线52组成的中心芯部外覆基于未硫化的二烯弹性体（未固化态）的橡胶组合物54。通过挤出头进行的帘线52的外覆之后是围绕由此外覆的芯部将6根帘线53成缆的最终操作。

如上所述，缆线51在所谓渗透性测试中具有等于0cm³/min，因此小于2cm³/min的流速。橡胶组合物对其的渗透等于95%。

缆线51具有等于0.6mm的直径。

已特别地参照示例性实施方案所描述的本发明不应被理解为局限于这些实施例。如前所述，胎体增强件的缆线也可选自包覆的缆线，如图3至5中所示的那些。轮胎也可包括更复杂的胎体增强件，特别是由两个层组成的胎体增强件，单个层有可能围绕胎圈线形成向上翻边。加硬件已显示为具有与胎体增强件的向上翻边接触的径向内端，但加硬件也可围绕胎圈线上翻，以在更大长度上跟随胎体增强件层。在胎圈区域中的胎体增强件的增强也可通过若干加硬件获得，例如通过如下组合获得：一个加硬件围绕胎圈线上翻，且另一个加硬件平行于向上翻边。

测试使用如图1、2和3所示的根据本发明制得的轮胎进行，其他测试在所谓的参比轮胎上进行。

第一参比轮胎R1与根据本发明的轮胎的区别在于加硬件，所述加硬件与图1和2所示的那些相同且其增强元件为诸如图3所示的缆线，但不包括包覆层。

第二参比轮胎R2与根据本发明的轮胎的区别在于加硬件，所述加硬件的增强元件为诸如图3所示的缆线，但不包括包覆层，并且与胎体增强件向上翻边接触并分隔加硬件与胎体增强件向上翻边的端部的聚合物共混物层11的弹性模量等于3.5MPa。

对于60至20km/h的行驶速度，耐久性测试在对轮胎施加25%至35%垂挂的测试机上进行。

在进行测试之前，轮胎在适于产生材料的热氧化状态（其代表了在现场使用寿命过程中的平均磨损）的充气气体氧含量条件和温度条件下在烘箱中进行加速老化。

在与应用于参比轮胎的那些条件相同的条件下，对根据本发明的轮胎进行测试。

对于轮胎R2，进行的测试产生建立基数100的性能。当出现轮胎下部区域的劣化时停止测试。

取决于所施加的各种条件，轮胎R1行驶在65至75的当量值范围内的更短的距离。

根据本发明的轮胎行驶至少等于轮胎R2的距离。

这些结果显示，包括根据本发明的缆线的加硬件以及与胎体增强件向上翻边接触并分隔向上翻边的端部与根据本发明的加硬件的聚合物共混物层的弹性模量的组合有可能获得与具有更标准构造的轮胎类似的轮胎的下部区域的就耐久性而言的性能，所述具有更标准构造的轮胎的加硬件包括未外覆的增强元件，且其与胎体增强件向上翻边接触并分隔向上翻边的端部与加硬件的聚合物共混物层的弹性模量的值更小。

此外，胎体增强件层的解绕测试在将轮辋的逐渐台阶式加热施加于轮胎上的测试机上进行。

以如上相同的方式，值100归属于轮胎R2，而至少130的值归属于根据本发明的轮胎。

然后使用根据本发明的轮胎（胎体增强件的压延的模量等于8MPa）以及参比轮胎R2（胎体增强件的压延的模量等于8MPa）进行胎体增强件层的其他解绕测试。在之前的测试中，胎体增强件的压延的弹性模量等于12MPa。

胎体增强件的压延的弹性模量等于8MPa的轮胎R2产生极接近70的值。

胎体增强件的压延的弹性模量等于8MPa的根据本发明的轮胎产生极接近100的值。

后面的测试显示，根据本发明的轮胎的设计允许降低胎体增强件的压延的弹性模量，而不产生胎体增强件的解绕风险。

滚动阻力测量显示，胎体增强件的压延的弹性模量的所述降低产生大约0.1kg/t的增益。

Claims

1.具有径向胎体增强件的轮胎，所述径向胎体增强件由至少一个增强元件层组成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身由胎面径向覆盖，所述胎面经由两个胎侧结合至两个胎圈，所述胎体增强件的至少一个增强元件层通过围绕胎圈线的向上翻边而锚固于每个胎圈中，所述胎体增强件向上翻边由至少一个称为加硬件的增强元件层增强，所述胎体增强件向上翻边的至少端部通过至少一个聚合物共混物层而与所述加硬件分隔，其特征在于至少一个加硬件的增强元件为具有饱和层的非包覆的金属缆线，所述金属缆线在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速，与所述胎体增强件向上翻边接触，并分隔加硬件与所述胎体增强件向上翻边的端部的聚合物共混物层的弹性模量大于4MPa。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于在所谓渗透性测试中具有小于5cm³/min的流速的具有饱和层的非包覆的金属缆线为具有至少两个层的缆线，至少一个内层外覆由基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物的聚合物组合物所组成的层。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于至少一个加硬件的具有饱和层的所述非包覆的金属缆线在所谓渗透性测试中具有小于2cm³/min的流速。

4.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于至少一个胎体增强件层的增强元件为在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的金属缆线。

5.根据权利要求4所述的轮胎，其特征在于至少一个胎体增强件层的在所谓渗透性测试中具有小于20cm³/min的流速的金属缆线为具有至少两个层的缆线，至少一个内层外覆由基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物的聚合物组合物所组成的层。

6.根据权利要求4或5所述的轮胎，其特征在于至少一个胎体增强件层的所述金属缆线在所谓渗透性测试中具有小于10cm³/min的流速。

7.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于至少一个加硬件的所述增强元件为具有[L+M]或[L+M+N]构造的饱和层的非包覆的金属缆线，所述非包覆的金属缆线包括由至少一个中间层C2围绕的第一层C1，所述第一层C1具有直径d₁的L根帘线，其中L为1至4，所述至少一个中间层C2具有以节距为p₂的螺旋缠绕在一起的直径d₂的M根帘线，其中M为3至12，所述层C2任选地由外层C3围绕，所述外层C3具有以节距为p₃的螺旋缠绕在一起的直径d₃的N根帘线，其中N为8至20，由基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物组成的护套以[L+M]构造覆盖所述第一层C1，并以[L+M+N]构造覆盖至少所述层C2。

8.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于至少一个胎体增强件层的所述增强元件为[L+M]或[L+M+N]构造的层状金属缆线，所述层状金属缆线包括由至少一个中间层C2围绕的第一层C1，所述第一层C1具有直径d₁的L根帘线，其中L为1至4，所述至少一个中间层C2具有以节距为p₂的螺旋缠绕在一起的直径d₂的M根帘线，其中M为3至12，所述层C2任选地由外层C3围绕，所述外层C3具有以节距为p₃的螺旋缠绕在一起的直径d₃的N根帘线，其中N为8至20，由基于至少一种二烯弹性体的可交联或已交联橡胶组合物组成的护套以[L+M]构造覆盖所述第一层C1，并以[L+M+N]构造覆盖至少所述层C2。

9.根据权利要求7或8所述的轮胎，其特征在于所述第一层C1的帘线的直径为0.10至0.5mm之间，所述层C2、C3的帘线的直径为0.10至0.5mm之间。

10.根据权利要求9所述的轮胎，其特征在于所述层C2、C3的帘线的直径小于0.22mm。

11.根据权利要求7或8所述的轮胎，其特征在于外层C3的所述帘线缠绕的螺旋节距为8至25mm之间。

12.根据权利要求2或5所述的轮胎，其特征在于所述至少一种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。

13.根据权利要求2或5所述的轮胎，其特征在于所述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已交联态下具有小于20MPa的伸长割线模量。

14.根据权利要求1所述的轮胎，所述胎体增强件的向上翻边通过径向设置于胎圈线的外部上的聚合物共混物而与所述胎体增强件分隔，其特征在于所述聚合物共混物具有大于4MPa的弹性模量。

15.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于所述胎体增强件的压延层的聚合物共混物的弹性模量小于或等于8MPa。