CN103561968A - 用于摩托车车轮的高性能轮胎 - Google Patents

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Abstract

用于摩托车车轮的轮胎(100)，它包括：含至少一层胎体层的胎体结构(2)，在径向向外的位置上，相对于所述胎体结构采用的带束层结构(5)，相对于所述带束层结构，在径向向外的位置上采用的胎面带层(6)，和在所述胎体结构(2)和所述带束层结构(5)之间排列的至少一层弹性体材料层(10)；其中所述至少一层弹性体材料层包括具有纳米尺寸的硅酸铝和/或硅酸镁的无机纤维。

Description

用于摩托车车轮的高性能轮胎
技术领域
本发明涉及用于摩托车(motor)车轮的轮胎，尤其大马力的两轮摩托车用高性能轮胎，更特别地，要求高的操作速度和/或极端驱动条件应用的轮胎。
背景技术
最近观察到的趋势是市售路面用途的越来越强力的摩托车。批准用于道路用途的发动机大小为大于或等于600cm3的新的运动-式样的摩托车目前开发出数量级为80-90kW或更高的功率。
在前述车辆中使用的轮胎必须能保证在所有驾驶条件下，和特别是在刹车，当进入弯道时倾斜和当离开所述弯道时加速(从倾斜中整直)的阶段中保证最佳的路面抓着力。
本申请人名义的文献WO11/012944公开了用于路面用途的摩托车轮胎。
本申请人名义的文献EP718122公开了一种摩托车轮胎，它包括置于胎体帘布层和带束层结构之间的辅助的支持元件，所述元件以含芳族聚酰胺的短纤维的弹性体层形式制造，所述短纤维的目的是增加材料的拉伸特征。在这一文献中，声称为了增加拉伸性特征，基于使用预交联的聚合物或结晶聚合物或纺织品或无机纤维，赋予未硫化弹性体材料良好机械强度性能的已知方法没有得到满意的结果；事实上，表明它们具有各种缺点，尤其抓着力显著的下降，且没有增加，而是常常降低拉伸性。
发明内容
申请人观察到在摩托车轮胎有时经历的极端使用中，两个轮胎在不同的技术动作(manoeuvre)下置于周向，横向应力和结合类型的应力下，以及置于显著大的应变下。
而且，申请人注意到，与前胎相比，在各种技术动作中，后胎与地面交换较高数量级的应力。
申请人观察到在胎体结构和带束层结构之间排列的弹性体层或薄片似乎不仅在胎坯的设计与建造中具有辅助的支持元件的功能，而且在带束层结构和胎体结构之间的过渡中具有支持和转移应力的结构功能。
由这些观察为起始，申请人认为典型地在结构支持功能中使用的这一元件也可在高速下和/或在高性能摩托车轮胎的极端驱动条件下，改进结构特征和功能。
申请人已发现，通过在胎体结构和带束层结构之间施加至少一层含纳米尺寸的无机纤维，优选由硅酸镁和/或硅酸铝组成的无机纤维的弹性体材料，可获得在极端条件下的使用过程中具有改进的性能的轮胎。
申请人已令人惊奇地发现，在胎体结构和带束层结构之间排列的弹性体材料层或薄片内添加纳米尺寸的无机纤维导致在极端使用条件下，尤其针对驱动稳定性，和更尤其摩托车后部稳定性来说，轮胎性能增加。
更加令人惊奇地记住的是，申请人观察到相对于用Kevlar纤维增强的弹性体材料，尽管添加纳米尺寸的无机纤维赋予弹性体材料较好的加工性并赋予良好的机械性能，但一经增加动态应变，则它会引起动态剪切模量显著下降。
这种下降典型地是非所需的，因为它可能与涉及摩托车稳定性的轮胎性能下降相关。尤其这样，这一下降意味着弹性体材料可被视为不适合于在小厚度的元件中使用和因此受到较大的应变。
申请人注意到，除了当增加动态应变时动态剪切模量显著下降以外，用前述纳米尺寸的硅酸铝和/或硅酸镁的无机纤维增强的弹性体材料在高温下显示出比用Kevlar纤维增强的材料大的滞后，从而使得该材料相当不适合于在高性能摩托车轮胎中使用，尤其这样，是因为申请人深信无机纤维，像其他增强一样，尤其不适合于增加薄片的拉伸性及其粘合性，这些性能在这一弹性体层中被视为所需的特征。
申请人在提供有用前述纤维增强的薄片的轮胎上进行了试验，且令人惊奇地发现稳定性和可控性，特别是后胎的稳定性和可控性的性能得到改进。
因此，根据第一方面，本发明涉及用于摩托车车轮的轮胎，它包括：
-含至少一层胎体层的胎体结构，
-在径向向外的位置上，相对于胎体结构，采用的带束层结构，
-相对于所述带束层结构，在径向向外的位置上采用的胎面带层(tread band)；和
-在所述胎体结构和所述带束层结构之间排列的至少一层弹性体材料层；
其中所述至少一层弹性体材料层包括纳米尺寸的硅酸铝和/或硅酸镁的无机纤维。
在本说明书中，“纤维”是指一个尺寸(长度)比截面直径大得多的伸长的元件，和提到无机纤维的措辞“纳米尺寸”是指无机纤维的直径低于500nm。
根据一个优选的实施方案，所述弹性体材料包括(a)二烯烃弹性体聚合物和(b)直径低于100nm的无机纤维。
有利地，所述无机纤维的直径为1-100nm，更优选5-50nm。
优选地，所述无机纤维的长度低于10μm，更优选为0.2-10μm。
有利地，在本发明中所使用的无机纤维选自硅酸铝和/或硅酸镁的纤维，例如海泡石纤维，坡缕石(也称为硅镁土)的纤维或其混合物。尤其优选海泡石的无机纤维。
根据一个优选的实施方案，所述无机纤维以1phr-20phr，优选3phr-15phr的用量存在于弹性体材料内。
根据一个优选的实施方案，所述至少一层弹性体材料层的厚度低于2mm,优选0.1mm-1.5mm，甚至更优选0.1-0.5mm。
根据一个优选的实施方案，所述弹性体材料进一步包括(c)炭黑增强的填料。
根据一个优选的实施方案，所述弹性体材料进一步包括(d)硅烷偶联剂。
对于本说明书和下文给出的权利要求的目的来说，术语“phr”是指相对于每100重量份二烯烃弹性体聚合物，弹性体材料中规定组分的重量份。
有利地，用增容剂处理无机纤维。
根据一个优选的实施方案，所述增容剂可选自例如具有通式(I)的季铵或鏻盐：
Figure BDA0000417931370000041
其中：
Y表示N或P;
R1,R2,R3和R4可以相同或不同，表示直链或支链的C1-C20烷基或羟烷基；直链或支链的C1-C20烯基或羟基烯基；基团-R5-SH或-R5-NH2，其中R5表示直链或支链的C1-C20亚烷基；C6-C18芳基；C7-C20芳烷基或烷芳基；C5-C18环烷基，所述环烷基任选地含有杂原子，例如氧，氮或硫；
Xn-表示阴离子，例如氯离子，硫酸根离子，或磷酸根离子；
n表示1,2或3。
进行用增容剂对无机纤维的处理，获得所述硅酸盐在弹性体基体内增加的分散。通过例如用相对长链的季烷基铵阳离子交换碱性阳离子，改变所述硅酸盐的表面极性，从而使得典型地亲水的硅酸盐变得亲有机物。进一步的细节例如公开于专利US4,136,103;US5,747,560或US5,952,093中。根据本发明可使用且可商购的无机纤维的实例是因名称Pangel B5已知的产品，它由Tolsa Group供应(http://www.tolsa.com/)。
根据一个优选的实施方案，根据本发明可使用的二烯烃弹性体聚合物(a)可选自在硫-可固化的弹性体材料(它尤其适合于制造轮胎)中常用的那些，即玻璃化转变温度(Tg)通常低于20℃，优选范围为0℃至-110℃的具有不饱和链的弹性体聚合物或共聚物。这些聚合物或共聚物可以是天然来源或者可以通过溶液聚合，乳液聚合或气相聚合任选地与至少一种共聚单体混合的一种或更多种共轭二烯烃而获得，所述共聚单体选自单乙烯基芳烃和/或极性共聚单体，其用量不大于60wt.%。
共轭二烯烃通常含有4-12，优选4-8个碳原子，且可选自例如1,3-丁二烯,异戊二烯,2,3-二甲基-1,3-丁二烯,1,3-戊二烯,1,3-己二烯,3-丁基-1,3-辛二烯,2-苯基-1,3-丁二烯或其混合物。尤其优选1,3-丁二烯和异戊二烯。
可任选地用作共聚单体的单乙烯基芳烃通常含有8-20，优选8-12个碳原子，且可选自例如苯乙烯;1-乙烯基萘;2-乙烯基萘;苯乙烯的各种烷基，环烷基，芳基，烷芳基或芳烷基衍生物，例如α-甲基苯乙烯,3-甲基苯乙烯,4-丙基苯乙烯,4-环己基苯乙烯,4-十二烷基苯乙烯,2-乙基-4-苄基苯乙烯,4-对甲苯基苯乙烯,4-(4-苯基丁基)苯乙烯，或其混合物。尤其优选苯乙烯。
可任选地使用的极性共聚单体可选自例如乙烯基吡啶，乙烯基喹啉，丙烯酸的酯和烷基丙烯酸的酯，腈类，或其混合物，例如丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯腈或其混合物。
优选地，可在本发明中使用的二烯烃弹性体聚合物(a)可选自例如顺式-1,4-聚异戊二烯(天然或合成，优选天然橡胶),3,4-聚异戊二烯,聚丁二烯(尤其具有高1,4-顺式含量的聚丁二烯),任选地卤化的异戊二烯/异丁烯共聚物；1,3-丁二烯/丙烯腈共聚物，苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物，苯乙烯/异戊二烯/1,3-丁二烯共聚物，苯乙烯/1,3-丁二烯/丙烯腈共聚物，或其混合物。
根据一个优选的实施方案，所述弹性体材料包括至少10wt.%,优选20wt.%-100wt.%的天然橡胶，相对于所述至少一种二烯烃弹性体聚合物(a)的总重量。
前述弹性体材料可任选地包括一种或更多种单烯烃与烯键式共聚单体或其衍生物（a'）的至少一种弹性体聚合物。单烯烃可选自乙烯和通常含有3-12个碳原子的α-烯烃，例如丙烯，1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或其混合物。优选下述：乙烯和α-烯烃，任选地二烯烃的共聚物；异丁烯均聚物或其与小量二烯烃的共聚物，所述二烯烃任选地至少部分被卤化。任选地存在的二烯烃通常含有4－20个碳原子，且优选选自1,3-丁二烯、异戊二烯、1,4-己二烯、1,4-环己二烯、5-偏亚乙基-2-降冰片烯、5-亚甲基-2-降冰片烯、乙烯基降冰片烯或其混合物。在这些当中，尤其优选下述：乙烯/丙烯共聚物(EPR)或乙烯/丙烯/二烯烃共聚物(EPDM)；聚异丁烯；丁基橡胶；卤代丁基橡胶；尤其氯丁基橡胶或溴丁基橡胶；或其混合物。
也可使用通过与合适的封端剂或偶联剂反应，官能化的二烯烃弹性体聚合物(a)或弹性体聚合物(a')。特别地，可通过使由引发剂衍生的残留的有机金属基团与合适的封端剂或偶联剂，例如亚胺、碳二亚胺、烷基锡卤化物、取代二苯甲酮、烷氧基硅烷或芳氧基硅烷反应，官能化在有机金属引发剂(尤其有机锂引发剂)存在下通过阴离子聚合获得的二烯烃弹性体聚合物。
如上所述，所述弹性体材料优选进一步包括至少一种炭黑增强填料(c)。
根据一个优选的实施方案，可在本发明中使用的炭黑增强填料(c)可选自表面积不小于20m2/g的那些(根据ISO18852:2005，由STSA–统计的厚度表面积测定)。
根据一个优选的实施方案，所述炭黑增强填料(c)以0.1phr-120phr,优选20phr-90phr的用量存在于弹性体材料内。
如上所述，所述弹性体材料优选进一步包括至少一种硅烷偶联剂(d)。
根据一个优选的实施方案，可在本发明中使用的硅烷偶联剂(d)可选自具有至少一个可水解硅烷基的那些，它可例如用下述通式(II)表示：
(R)3Si-CnH2n-X (II)
其中基团R可以相同或不同，选自烷基、烷氧基或芳氧基或卤素原子，条件是基团R中的至少一个是烷氧基或芳氧基；n是整数1－6，包括端值；X是选自下述的基团：亚硝基、巯基、氨基、环氧基、乙烯基、酰亚胺基、氯、-(S)mCnH2n-Si-(R)3或-S-COR,其中m和n是整数1－6，包括端值，和基团R如上所定义。
在硅烷偶联剂当中，尤其优选的那些是四硫化双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)和二硫化双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)。所述偶联剂可原样使用或者作为与惰性填料(例如炭黑)的合适混合物形式使用，以促进它们掺入到弹性体材料内。
根据一个优选的实施方案，所述硅烷偶联剂(d)以0.01phr-10phr,优选0.5phr-5phr的用量存在于弹性体材料内。
至少一种额外的增强填料可有利地加入到前述弹性体材料中，其用量通常为0.1phr-120phr,优选20phr-90phr。增强填料可选自交联产品，尤其轮胎常用的那些，例如氧化硅，氧化铝，硅铝酸盐，碳酸钙，高岭土或其混合物。
可在本发明中使用的氧化硅通常可以是热解氧化硅或优选沉淀氧化硅，且BET表面积(根据标准ISO5794/1测量)为50m2/g-500m2/g,优选70m2/g-200m2/g。
该弹性体材料可有利地掺入硅烷偶联剂(d)，所述硅烷偶联剂(d)能与任选地以增强填料形式存在的氧化硅和/或硅酸盐相互作用，且在硫化过程中将它们键合到二烯烃弹性体聚合物上。可使用的硅烷偶联剂(d)的实例如上所述。
优选地，胎面带层中的弹性体材料包括至少一种二烯烃弹性体聚合物和选自硫-可固化的弹性体材料中常用的那些中的至少一种增强填料，所述增强填料尤其适合于制造轮胎，例如以上提到所述至少一层弹性体材料层中所述的那些。
可根据已知技术，尤其采用二烯烃弹性体聚合物常用的硫-基硫化体系，硫化用于所述至少一层弹性体材料层和胎面带层二者的前述弹性体材料。对于这一目的来说，在一个或更多个热机械加工段之后，与硫化促进剂一起引入硫-基硫化剂到该材料内。在最终的处理步骤中，温度通常保持低于120℃，和优选低于100℃，以便避免任何非所希望的焦烧。
在使用本领域的技术人员已知的促进剂与活化剂的情况下，所使用的硫化剂最有利地为硫，或含硫的分子(硫供体)。
尤其有效的促进剂是锌化合物，和尤其ZnO、ZnCO3、含有8－18个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸的锌盐，例如硬脂酸锌，它优选在弹性体材料中由ZnO和脂肪酸就地形成，例如BiO、PbO、Pb3O4、PbO2，或其混合物。
常用的促进剂可选自二硫代氨基甲酸盐、胍、硫脲、噻唑、次磺酰胺、秋兰姆、胺、黄原酸盐(xanthate)或其混合物。
所述弹性体材料可包括基于组合物打算的特定应用而选择的其他常用添加剂。例如，可添加下述到该材料中：抗氧化剂、防老化剂、增塑剂、粘合剂、抗臭氧剂、改性树脂或其混合物。
特别地，对于进一步改进加工性来说，通常从矿物油、植物油、合成油，或其混合物，例如芳族油、环烷油、邻苯二甲酸酯、大豆油或其混合物中选择的增塑剂可加入到所述弹性体材料中。增塑剂的用量通常为0phr－70phr，优选5phr－30phr。
可根据本领域技术人员已知的技术，通过一起混合聚合物组分与增强填料以及与任选地存在的其他添加剂，制备前述弹性体材料。可例如使用开放式炼胶机类型的开炼机或者具有切向转子(Banbury)或具有联锁式转子(Intermix)类型的密炼机，或者在共捏合机类型(Buss)或者双螺杆或多螺杆类型的连续混炼机中实施混合。
下述说明提到附图，所述附图仅仅为了阐述的目的而提供，和因此不是限制，其中：
-图1在与赤道面X-X垂直的一半截面内示出了用于摩托车车轮的轮胎；
-图2是阐述弹性体胶料的试样之间的比较试验的照片；
-图3示出了比较硫化弹性体胶料的两个样品的应力/应变图表。
“摩托车轮胎(Motorcycle tyre)”是指具有高的横向曲率比f/C，典型地大于或等于0.20，优选范围为0.20-0.80的轮胎，当摩托车转弯时，它能达到高的外倾角。
“外倾角”是指在摩托车车轮上安装的轮胎的赤道面和与路面垂直的平面之间的角度。
横向曲率通常通过“曲率比”(胎面带层的径向最高点和轮胎的最大弦(chord)(C)之间的距离(f)与在其截面内轮胎的相同最大弦之比)的值定义。
轮胎的“赤道面”是指与轮胎的旋转轴垂直的平面，该平面将轮胎分成两个对称的相同部分。
“圆周”方向是指通常沿着轮胎的旋转方向的方向，或者相对于轮胎的旋转方向略微倾斜的方向。
“横向”或“轴”方向或“轴向”是指相对于轮胎的旋转轴，平行或略微倾斜的方向。
“径向”方向或“径向”是指与轮胎的旋转轴基本上成直角的方向。
在一个优选的实施方案中，摩托车轮胎拟安装在弦的尺寸基本上为160至210mm的后轮上。
优选地，在胎面的径向外部的点与穿过所述后部轮胎的所述胎面的侧面相对端的线之间的距离(f)基本上可为50至80mm。优选地，对于后胎来说，横向曲率/弦之比(f/C)基本上可为0.20至0.50，甚至更优选0.25至0.35。优选地，总的高度/弦之比(H/C)基本上为0.5至0.7。
在一个优选的实施方案中，轮胎拟安装在弦的尺寸基本上为110至130mm的摩托车前轮上。
优选地，在胎面的径向外部的点与穿过所述前胎的所述胎面的侧面相对端的线之间的距离(f)基本上可为45至65mm。优选地，横向曲率/弦之比(f/C)基本上可为0.35至0.70，甚至更优选0.35至0.60。优选地，总的高度/弦之比(H/C)基本上为0.6至0.9。
参考图1，100表示摩托车轮胎整体，它包括由至少一层胎体层2形成的胎体结构。根据基本上螺旋管形(toroidal)的结构和啮合(engages)，通过其相对周向边缘，采用至少一种环形增强结构9，以便形成通常用名称“胎圈”确定的结构，从而设计该胎体层2。
在图1所示的实施方案中，胎体层包括含增强元件的弹性体材料的第一多个胎圈包布(strips)3和第二多个胎圈包布4，根据颠倒的U形结构，它们沿着具有基本上螺旋管形的结构轮廓交替排列，以便它们在轮辋区内相邻且基本上叠加在胎圈区内。
在胎体层2内包括的增强元件优选包括纺织品帘线，所述纺织品帘线选自制造轮胎胎体常用的那些，例如尼龙，人造丝，芳族聚酰胺，PET,PEN，且有单独的具有0.35mm至1.5mm的直径的股线(thread)。胎体层2内的增强元件优选径向排列，或者相对于赤道面Y-Y，以70°至110°，更优选80°至100°的角度排列。在图1所示的实施方案中，环形增强结构9具有由伸长元件，优选金属制造，用弹性体材料至少部分涂覆，在基本上同心的线圈(coil)内排列的至少一个环形插入件，其中每一线圈或者通过连续螺旋部分或者通过由各金属帘线形成的同心环确定。
优选地，如图1所示，提供两个环形插入件9a和9b，和相对于第一环形插入件9a，在轴向向外的位置上弹性体材料的填充胶条(filler)22。仍然如图1所示，相对于胎圈包布4，在轴向向外的位置上排列第二环形插入件9b。最后，相对于所述第二环形插入件9b，在轴向向外的位置上，而不是必然与之接触，提供进一步的填充胶条23，这将完成环形增强结构9的结构。
在备选的实施方案(没有示出)中，胎体层2具有与常规环形增强结构(称为胎圈钢丝)相连的相对侧面边缘。在这一情况下，通过在所述胎圈钢丝周围折叠胎体层的相对侧面边缘，形成所谓的胎体翻起物(turn-up)，从而实现胎体层和胎圈钢丝之间相连。胎体结构也可包括数个胎体层。
在胎体结构上，在径向向外的位置上，周向施加带束层结构5，胎面带层6周向叠加在所述带束层结构上，和进行模塑操作同时硫化轮胎的结果是，可在胎面带层内获得确定所需的胎面花纹而排列的纵向和/或横向沟道(groove)。
在带束层结构5和胎体结构之间排列弹性体材料的层或薄片10。这一层10由用纳米尺寸的硅酸铝和/或硅酸镁的无机纤维增强的弹性体材料制成。层10可具有均匀的厚度。或者，层10可具有在轴向变化的厚度。例如，相对于中心(轮辋)区，层10在靠近其轴向向外的边缘处，可具有较大的厚度。
在图1的实施方案中，所述层或薄片10在与所述带束层结构5的形成表面基本上相应的表面上延伸。
在进一步的实施方案中，可在所述带束层结构5和所述胎面带层6之间放置本发明的弹性体材料的额外的层或薄片(图1中未示出)，所述额外的层或薄片优选在与所述带束层结构5的形成表面基本上相应的表面上延伸。
轮胎100可包括在所述胎体结构的相对侧上侧面采用的一对胎侧7。
在无内胎的轮胎情况下，橡胶层8(通常称为“衬里”)提供轮胎充气所使用的空气所必需的不可渗透性，它也可相对于胎体结构2，在径向向内的位置上提供。
带束层结构5优选包括基本上平行且并排排列的橡胶涂布的帘线，形成多个线圈(coil)5a。这些线圈基本上在周向上取向(典型地在0°至5°的角度下)，这一方向参照其相对于轮胎的赤道面X-X的位置，通常称为“0度”。
优选地，带束层结构5包括轴向并排的单一帘线的卷绕，或者含轴向并排帘线，优选最多5根帘线的橡胶化织物的胎圈包布的卷绕，均以螺旋缠绕。
优选地，带束层结构5的帘线是金属帘线。甚至更优选所述帘线由高-碳钢的线材，即碳含量高于0.7-0.8%的钢线制造。
优选地，带束层结构5的帘线是高伸长率(HE)类型的金属帘线。特别地，这些高伸长率(HE)的帘线具有下述负载-延伸图表，该图表包括相对于该图表的轴，位于具有不同斜率的两个基本上直线部分之间的曲线部分。
这些帘线可例如由一定数量，例如1-5，优选3-4根股线(strand)组成，每一股线由一定数量，2-10，优选4-7根单独的金属长丝组成。单独的长丝典型地具有大于0.10mm的直径，优选0.12至0.35mm。股线内的长丝和帘线内的股线优选在相同的感觉上螺旋缠绕在一起，且对于线材和对于股线来说，缠绕的间距相同或不同。
在备选的设计(图1中未示出)中，带束层结构5可包括径向叠加的至少两层，其中每一层由用彼此平行排列的帘线(典型地纺织物)增强的弹性体材料组成。这些层的排列方式使得第一带束层中的帘线相对于轮胎的赤道面倾斜取向，而第二层中的帘线也具有倾斜取向，但相对于第一层的帘线对称地交叉，形成所谓的“交叉带束层”。
在这一情况下，带束层结构中的帘线通常是纺织物帘线，例如合成纤维，例如尼龙，人造丝，PEN,PET，优选高模量的合成纤维，尤其芳族聚酰胺纤维(例如
Figure BDA0000417931370000121
纤维)的纺织物帘线。或者替代地，也可使用含与至少一种高模量股线(例如
Figure BDA0000417931370000122
)，即不低于25000N/mm2的股线缠结的至少一种低模量股线，即不高于约15000N/mm2的股线(例如，尼龙或人造丝)的杂混帘线。
可使用至少一个组装装置，通过在胶面转鼓(building drum)(未示出)上组装各自的半成品，进行如上所述的轮胎100的建造。
可在胶面转鼓上建造和/或组装拟形成轮胎中胎体结构的至少一些组件。更特别地，胶面转鼓可首先接收任何衬里，然后胎体结构，然后薄片或弹性体层。
优选该薄片或弹性体层可与所述带束层结构一起组装。
接下来，未示出的装置在每一端部周围共轴啮合环形锚定结构之一，将含带束层结构和胎面带层的外部套筒定位在以围绕圆柱形胎体套筒为中心的共轴的位置内，并通过胎体结构的径向膨胀，根据螺旋管形的结构形成胎体套筒，以使它对着外部套筒的径向内表面被施加。
在建造原始轮胎之后，针对轮胎的结构稳定化，通过使弹性体胶料交联以及在该胎面带层上压制所希望的胎面花纹，并压制任何特征性图表符号到相应的胎侧上，从而进行模塑和最终硫化的操作。
根据一个优选的实施方案，通过伸长的连续元件的多次缠绕，形成弹性体材料的所述层或薄片10。
以下通过许多制备例进一步阐述本发明，所述制备例纯粹为了阐述目的而提供，且不对本发明做任何限制。
实施例1
如下所述制备表1所示的弹性体材料(以phr为单位给出各组分的用量)。
在密炼机(型号Pomini PL1.6)内混合除了硫，促进剂(TBBS)，延迟剂(PVI)和HMMM以外的所有组分约5分钟(第一步)。一旦温度达到145±5℃，则排放该弹性体材料。在开放式炼胶机内添加硫，促进剂(TBBS)，延迟剂(PVI)和HMMM，并进行混合(第二步)。
表1
Figure BDA0000417931370000131
Figure BDA0000417931370000141
(＊):比较
(＊＊):Kevlar以Kevlar浆粕形式引入，它由2.75phr Kevlar纤维和9.25phr NR组成，相对于总计100phr在该胶料内的NR。
NR:天然橡胶,SMR-GP,Lee Rubber;
CB:炭黑N375,Cabot;
硅烷:50%四硫化双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基):50%炭黑，X50S,Degussa-Hüls;
Kevlar:Kevlar浆粕胶乳MB23%,DuPont，它包括具有主节(main stem)长度为0.5mm-1.6mm，典型地长度约0.9mm和直径约16μm的结构的纤维化的芳族聚酰胺纤维；
Pangel B5:用20wt.%季铵盐改性的海泡石，长度为0.2μm-2μm和直径为5nm-30nm的Tolsa Group纤维；
矿物油:MES(Mild Extraction Solvate),ENI Spa;
6PPD:N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺,ChemtureCorporation;
间苯二酚:在聚合物粘合剂内分散的间苯二酚(80%)，RhenogranResorcinol-80/GE1323,Rhein Chemie;
HMMM:在惰性载体上的六甲氧基甲基三聚氰胺(65%)，Cyrez964P.C.,Cytec;
CBS：N-环己基-2-苯并噻嗪基次磺酰胺，
Figure BDA0000417931370000142
CZ/EGC,Lanxess;
DCBS：苯并噻嗪基-2-二环己基-次磺酰胺，
Figure BDA0000417931370000143
DZ/EGC,Bayer;
PVI:环己基-硫代邻苯二甲酰亚胺,Santogard PVI,Flexsys
固化剂:硫，Redball Superfine,International Sulphur Inc.
采用Monsanto MDR流变仪，在170℃下10分钟，且采用1.66Hz的振荡频率(100次振荡/分钟)和±0.5°的振幅，进行流变学分析。表2中给出了结果，其中ML表示最小扭矩，和MH表示最大扭矩。
根据标准ISO37:2005，在不同的伸长率(50%,100%)下，在170℃下硫化10分钟的前述弹性体材料的样品上测量静态机械性能。在表2中给出了所得结果。
然而，考虑在两种不同伸长率，50%和100%应变下的静态负载之比，测定线性度(linearity)。该比值因此描述了在其起始部分内的曲线过程。
根据标准ISO48:2007，在170℃下硫化10分钟的前述弹性体材料的样品上测量硬度(IRHD度)(在23℃下)。
根据下述方法，使用Monsanto R.P.A.2000流变仪，测量动态机械性能：通过从样品1和2的交联的弹性体组合物(在170℃下硫化10分钟)中冲压，获得重量范围为4.5g-5.5g的圆柱形试样，并在70℃，10Hz的频率，0.5%和10%的应变下，测量它们的剪切动态储能模量(G')。根据在以上所述的两种应变百分数下的模量(G')之差，评价Payne效应。
表2还示出了根据下述方法，在拉伸-压缩模式中，使用Instron动态测试仪测量的动态机械性能。交联的材料的试样具有圆柱形状(长度=25mm；直径=12mm)，相对于起始长度，压缩-预负载达到最多10%的纵向应变，并在规定温度(23℃或70℃)下保持整个试验的持续时间段，其中相对于预负载下的长度，采用10Hz的频率，对该试样进行振幅为±3.3%的动态正弦应变。以动态弹性模量(E`)和tgδ(损耗因子)值表达动态机械性能。以粘性模量(E``)与动态弹性模量(E`)之比计算tgδ值，二者均采用前述动态测量方法测定。
表2
Figure BDA0000417931370000161
(＊):比较
根据表2的数据可看出，引入海泡石填料尽管所得胶料的静态机械性能下降，但得到断裂伸长率的增加，和动态机械性能与硬度的增加。
动态性能的显著改进尤其与轮胎性能相关。
然而，发现弹性体材料2的动态模量对应变幅度具有强烈的依赖性，和尤其注意到，随着动态应变增加，动态剪切模量显著下降。在本发明的弹性体材料2的应力/应变曲线中观察到令人惊奇的线性度，这通过在不同应变(分别50%和100%)下模量之比大于1.5来显示，同时弹性体材料1显示出具有高度非线性增加的应力/应变曲线，这也示于图3中。
图2是阐述根据ASTM技术标准D2230，使用装配有Garvey挤出模头的实验室挤出机，用弹性体材料1和2获得的试样外观差别的图表。
图2清楚地表明由对比的弹性体材料1获得的样品(I)较大的表面粗糙度，和所述样品更加锯齿状的边缘。由本发明的弹性体材料2获得的样品(II)显示出这两个特征确定的改进。
申请人发现，弹性体材料较好的加工性保证了含所述弹性体材料的半成品较低的表面粗糙度，这在采用这一半成品制造的薄片的较好可再现性中得到反映，其结果是废料减少，生产率增加和在使用过程中轮胎性能的较大一致性与均匀性。
实施例2
根据图1，制造用于DIABLO SUPERCORSA SP摩托车的后胎，它含有置于胎体层2和带束层5之间的根据样品1(比较)和根据样品2(发明)的厚度为0.35mm的弹性体材料层10。
然后将如此制备的尺寸为190/55ZR17的DIABLOSUPERCORSA SP轮胎安装在YAMAHA R1摩托车上，并在赛车环道上测试。表3中列出了所得结果。
为了评价轮胎的行为，测试者模拟一些典型的技术动作(例如，换车道，进入弯道，离开弯道)。然后测试者评估轮胎的行为，并在所述技术动作过程中针对轮胎性能给分。
在极端驱动条件下进行试验，所述极端驱动条件描绘了在极限抓牢时轮胎的行为。然后测试者进行一个平均水平的驾驶者可能在预料不到且危险的情况下被迫执行的技术动作：在高速下突然改变方向，突然换车道以避免障碍物，和突然刹车等。
测试者评价尤其表明后胎性能的各个方面的行为类型，例如在各种条件下的稳定性，驱动精度和推力(thrust)。
表3概述了针对轮胎的可控性，测试者的计分表。这些试验的结果通过评估量表来表达，所述评估量表代表借助分数制度，由测试者表达的主观观点。在下表中再现的数值代表由在数个试验阶段(例如5-6次试验)中获得并由数个测试者提供的那些的平均值。应当注意，分数值从最小1到最大5。
表3
轮胎样品 1(＊) 2
加速期间的稳定性 3.65 4.00
直线稳定性 3.75 4.00
转弯稳定性 3.55 4.00
车首碰垫(Pudding)(1) 3.65 4.00
推力 3.35 3.85
推力的均匀性 3.55 4.00
灵敏度(Promptness) 3.75 4.00
瞬变 3.75 4.00
小翻(flip flop)(2) 3.75 4.00
驱动精度 3.55 4.00
温热优化(3) 4.35 4.35
后抓着力 4.35 4.35
前抓着力 4.15 4.15
(＊):比较
(1)：感知轮胎的压缩和硬度(solidity)
(2)：感知在相反方向上Z形转弯中的稳定性(倾斜和从倾斜中变直)
(3)：达到最佳操作温度的速度
表3中给出的结果清楚地证明，本发明的轮胎(样品2)尽管包括置于胎体结构和带束层结构之间的采用具有明显的Payne效应的弹性体材料获得的层，但具有比对比轮胎(样品1)好的行为，尤其在预示后胎稳定性和更一般地摩托车驱动稳定性的所有方面中显示出改进的性能。
具有海泡石的胶料替代具有Kevlar的胶料在预示摩托车后面部分稳定性的所有方面中显示出显著的改进。

Claims (21)

1.用于摩托车车轮的轮胎(100)，它包括：
-含至少一层胎体层(2)的胎体结构；
-在相对于所述胎体结构径向向外的位置上采用的带束层结构(5)；
-在相对于所述带束层结构径向向外的位置上采用的胎面带层(tread band)(6)；和
-在所述胎体结构(2)和所述带束层结构(5)之间排列的至少一层弹性体材料层(10)；
其中所述弹性体材料包括硅酸铝和/或硅酸镁的无机纤维，所述纤维具有纳米尺寸。
2.权利要求1的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述弹性体材料包括(a)二烯烃弹性体聚合物。
3.权利要求1的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述弹性体材料包括(b)平均直径小于500nm的硅酸铝和/或硅酸镁无机纤维。
4.权利要求1的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述弹性体材料包括(b)平均直径小于100nm的硅酸铝和/或硅酸镁无机纤维。
5.权利要求4的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述弹性体材料包括(b)平均直径为5-50nm的硅酸铝和/或硅酸镁无机纤维。
6.权利要求1的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述弹性体材料包括(b)长度小于或等于10μm的硅酸铝和/或硅酸镁无机纤维。
7.权利要求6的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述弹性体材料包括(b)长度为0.2-10μm的硅酸铝和/或硅酸镁无机纤维。
8.前述任何一项权利要求的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述无机纤维选自海泡石纤维，坡缕石纤维或其混合物。
9.权利要求8的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述无机纤维是海泡石纤维。
10.前述任何一项权利要求的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述无机纤维在弹性体材料内以1phr-20phr的用量存在。
11.权利要求10的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述无机纤维在弹性体材料内以3phr-15phr的用量存在。
12.前述任何一项权利要求的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述至少一层弹性体材料层(10)的厚度小于2mm。
13.权利要求12的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述至少一层弹性体材料层(10)的厚度为0.1mm-0.5mm。
14.权利要求12的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述至少一层弹性体材料层(10)具有均匀的厚度。
15.前述任何一项权利要求的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述轮胎的横向曲率比(f/C)等于或高于0.20。
16.权利要求15的用于摩托车车轮的轮胎，所述轮胎意于用于装配后轮且具有范围为0.25-0.35的横向曲率比(f/C)。
17.权利要求15的用于摩托车车轮的轮胎，所述轮胎意于用于装配前轮且具有范围为0.35-0.70的横向曲率比(f/C)。
18.前述任何一项权利要求的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述轮胎包括在所述胎面带层(6)和所述带束层结构(5)之间排列的所述弹性体材料的至少一层补充层。
19.前述任何一项权利要求的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述带束层结构包括基本上平行且并排排列的橡胶涂布的帘线，形成基本上根据轮胎的周向取向的多个线圈。
20.前述任何一项权利要求的用于摩托车车轮的轮胎，其中至少一种额外的增强填料以0.1phr-120phr的用量存在于弹性体材料内。
21.权利要求20的用于摩托车车轮的轮胎，其中所述增强填料是氧化硅。
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