CN104010831B - 包括用于增强外胎的具有低渗透性的缆线和与外胎增强件结合的织物丝线的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有径向外胎增强件(2)的轮胎，所述径向外胎增强件(2)由至少一个金属增强元件的层组成，所述轮胎包括胎冠增强件(6)，所述胎冠增强件(6)在径向上被胎面(7)覆盖，所述胎面(7)经由两个胎侧结合至两个胎圈。所述金属增强元件为帘线，所述帘线在“渗透性”测试中具有小于20cm3/min的流量。胎体增强件的至少一个层在主要部分的至少一个表面上具有由织物丝线(12)，织物丝线的一个端部(17)设置在胎体增强件围绕棒(4)的卷边(5)上，另一个端部(13)在径向上位于胎肩端部(11)在所述胎体增强件的层的所述表面上的正交投影(9)的内侧。

Description

包括用于增强外胎的具有低渗透性的缆线和与外胎增强件结合的织物 丝线的轮胎
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携带重型负荷的车辆(例如货车、拖拉机、拖车、或公共汽车)的轮胎。
背景技术
通常，在重型负荷类型的轮胎中，胎体增强件锚固在胎圈区域中的任一侧，并且在径向上被由至少两个叠加层构成的胎冠增强件覆盖，所述至少两个叠加层由丝线或帘线形成，所述丝线或帘线在每个层中平行并且从一层至下一层交叉从而与周向方向形成在10°和45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层也可以被至少一个“保护”层覆盖，所述“保护”层有利地由金属的和可伸展的(称作弹性的)增强元件形成。其也可以包括具有低伸展性的金属丝线或帘线的层，所述金属丝线或帘线与周向方向形成在45°和90°之间的角度，该“三角”帘布层在径向上位于胎体增强件和第一“工作”胎冠帘布层之间，所述第一“工作”胎冠帘布层由角度绝对值至多等于45°的平行的丝线或帘线形成。三角帘布层与至少所述工作帘布层形成三角增强件，所述三角增强件在其所经受的不同应力下显示出少量变形，三角帘布层的主要作用在于吸收轮胎的胎冠区域中所有增强元件所经受的横向压缩负荷。
在“重型负荷”车辆的轮胎的情况下，通常仅存在一个保护层，并且其保护元件在大多数情况下以与位于径向最外侧并且因此是径向邻近的工作层的增强元件相同的方向和相同的角度绝对值定位。在旨在行驶在相对崎岖路面上的施工场地轮胎的情况下，存在两个保护层是有利的，增强元件从一层至下一层交叉，并且径向内侧保护层的增强元件与邻近所述径向内侧保护层的径向外侧工作层的不可伸展的增强元件交叉。
轮胎的周向方向或纵向方向是对应于轮胎的外周并由轮胎行驶方向限定的方向。
轮胎的横向方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与其垂直的方向。
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。
周向正中平面或赤道平面是垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。
由于全世界公路网络的改善和高速公路网络的增长，被称为“公路”轮胎的某些现有轮胎旨在以高速行驶在越来越长的旅途中。这种轮胎行驶的组合条件毫无疑问地使得行驶的英里数增加，轮胎上的磨损减少；另一方面，轮胎的耐久性受到不利影响。为了允许翻新所述轮胎一次甚至是两次从而增长其寿命，需要保持结构和特别是胎体增强件具有足以承受所述翻新的耐久性性质。
因此构造的轮胎在特别恶劣的条件下延长的行驶有效地造成在这些轮胎的耐久性方面的限制。
胎体增强件的元件在行驶过程中特别经受弯曲应力和压缩应力，这对其耐久性具有不利影响。特别地，形成胎体层的增强元件的帘线在轮胎行驶的过程中经受高应力，特别是重复的弯曲作用或曲率变化，造成丝线处的摩擦作用和因此造成磨损，并且还造成疲劳；该现象被称为“疲劳磨蚀”。
为了执行其增强轮胎的胎体增强件的作用，所述帘线首先必须具有良好的挠性和高耐挠曲性，这特别暗示其丝线具有相对小的直径，优选小于0.28mm，更优选小于0.25mm，通常小于用在轮胎胎冠增强件的常规帘线中的丝线的直径。
胎体增强件的帘线还经受由于帘线的本性而造成的“疲劳磨蚀”现象，所述“疲劳磨蚀”现象有利于腐蚀剂(例如氧气和水分)的通过，甚至是排出。这是因为例如当轮胎被切口损坏或更简单地由于轮胎内表面的低渗透性，渗透进入轮胎的空气或水可以通过由于帘线结构的事实而在帘线内形成的通道而传送。
通常归于上位概念“疲劳-磨蚀-腐蚀”的所有这些疲劳现象会造成帘线的机械性质逐渐恶化，并且在最为恶劣的行驶条件下可能影响帘线的寿命。
为了改进胎体增强件的这些帘线的耐久性，特别已知的是，增加形成轮胎胎腔内壁的橡胶层的厚度，从而尽可能大地限制所述层的渗透性。该层通常部分地由丁基橡胶构成，从而增加轮胎的气密性。该类型的材料的缺点是增加了轮胎的成本。
还已知改变所述帘线的构造从而特别是增加它们对橡胶的渗透性，并且因此限制(事实上甚至是消除)氧化剂通过在帘线内形成的通道。这样制备的轮胎具有在轮胎的制造过程中出现气穴的经证实的问题。
这是因为各个制造阶段造成闭塞气穴的形成。在轮胎包括由帘线形成的胎体增强件的情况下，帘线的结构形成可以传送空气的通道，由于空气特别是通过帘线内存在的所述通道扩散进入材料使得这些气穴消失了。在包括由帘线形成的胎体增强件的轮胎的情况下，帘线的结构被橡胶高度渗透，在制造阶段中总会存在这些气穴。似乎仅在轮胎的固化阶段的过程中出现这些气穴的转移，气穴朝向受到低压的区域转移。该空气的转移沿着胎体增强件顺着增强元件之间存在的通道进行，在轮胎的固化阶段之前，覆盖增强元件的橡胶混合物的层形成平行于增强元件的增强区域。这些增强区域因此允许空气随着施加至出现气穴的区域的压力而略微转移。特别在轮胎的固化阶段的过程中或者在成型阶段(如果存在的话)的过程中出现压力或压力变化。
这些气穴的出现(根据它们的位置)通常是完全不可接受的并且可能会使轮胎解体，气穴变成轮胎的薄弱区域。由于低生产率的简单事实，制造成本则变得不可接受。
此外，已经提供如下解决方案：配置结合至胎体增强件的至少一个层上的织物丝线。所述丝线使得能够排出在轮胎制造过程中闭塞的空气并且因此造成比上述更高的生产率并且因此造成更有利的制造成本。所述解决方案例如描述于专利申请WO10/072463和WO10/072464。
然而，发现在特别恶劣的行驶条件(特别是在负荷和温度方面)下，相比于在胎体增强件的至少一个层上不包括所述相关织物丝线的轮胎，这样制造的轮胎具有在耐久性方面降低的性能。
发明内容
本发明人因此为其自身设定的任务是提供用于“重型负荷”类型的重型车辆轮胎，特别是从疲劳-腐蚀或疲劳-磨蚀-腐蚀现象的观点来看，所述轮胎对于公路应用的磨损性能得以保持，并且所述轮胎的性能、特别是耐久性性能得以改进，而无论行驶条件如何，并且所述轮胎的制造成本保持在可接受的水平。
根据本发明通过具有径向胎体增强件的轮胎实现该目的，所述径向胎体增强件由至少一个金属增强元件的层组成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身在径向上被胎面覆盖，所述胎面经由两个胎侧结合至两个胎圈，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件为帘线(有利地为非包覆帘线)，所述帘线在“渗透性”测试中具有小于20cm3/min的流量，胎体增强件的至少一个层在至少一个面上具有由两个部分组成的不连续的织物丝线，织物丝线的一个端部设置在所述至少一个增强元件的层围绕胎圈线的卷边上，织物丝线的另一个端部在径向上位于胎肩端部在胎体增强件的所述至少一个层的所述至少一个面上的正交投影的内部。
在本发明的含义中，在轮胎胎肩的区域中，胎肩端部由在一侧上的胎面的轴向外端(胎面花纹的顶部)表面的切线与另一侧上的胎侧的径向外端表面的切线的相交部分在轮胎外表面上的正交投影限定。
根据本发明的一个优选的实施方案，织物丝线具有在0.1和0.5mm之间的直径。
在以名称Laser Z-Mike(1200系列)销售的激光测微计上进行织物丝线的直径的测量。使用施加至丝线的预张力进行测量并且基于0.5cN/Tex进行计算。
织物丝线有利地为不赋予轮胎或几乎不赋予轮胎机械性质的丝线，例如棉丝线。织物丝线有利地具有排气性质。此外，由于存在这些织物丝线而造成的轮胎总重量的增加完全可忽略。
再次有利地，织物丝线的主要方向彼此平行。
有利地在胎体增强件的侧壁中的轴向外表面上配置织物丝线。由于轮胎包括胎圈线并且胎体增强件围绕胎圈线形成卷边，有利地在与胎圈线接触的表面上配置织物丝线。该设置特别有利于保证完全排出在轮胎的制造过程中形成的气穴，这些气穴在制造过程中主要在胎体增强件的轴向和/或径向外表面上出现。
也可以在胎体增强件层的两个面上配置织物丝线。
在包括多个增强元件的层的胎体增强件的情况下，所述层的每一者可以在至少一个面上包括织物丝线。
“渗透性”测试使得能够通过测量在给定时间内在恒定压力下穿过测试试样的空气的体积，从而确定测试帘线对空气的纵向渗透性。如本领域技术人员公知的，所述测试的原理是证实对帘线进行的处理使得帘线对空气不透气的有效性；其例如描述于标准ASTM D2692-98。
在通过剥离直接从经硫化橡胶帘布层中抽出的帘线上进行测试，所述帘线增强所述经硫化橡胶帘布层，因此被经固化橡胶渗透。
在2cm长的周围覆盖有固化状态的橡胶组合物(或覆盖橡胶)的帘线上以如下方式进行测试：在1bar压力下将空气送入帘线的入口，并且使用流量计测量出口处的空气体积(例如从0至500cm3/min进行校准)。在测量过程中，将帘线的样本固定在压缩气密性密封件(例如由致密泡沫或橡胶制成的密封件)中，使得测量中仅考虑沿着帘线的纵向轴线从一个端部到另一个端部穿过帘线的空气量；使用固体橡胶测试试样(即不具有帘线的测试试样)预先监控气密性密封件本身的气密性。
测量的平均空气流量(10个测试试样的平均值)越低，帘线的纵向不渗透性越高。由于测量的精确度为±0.2cm3/min，小于或等于0.2cm3/min的测量值被视为零；所述测量值对应于沿着帘线的轴线(即在其纵向方向上)可以被称为气密(完全气密)的帘线。
该渗透性测试构成间接测量橡胶组合物对帘线的渗透程度的简单手段。所测得的流量越低，橡胶对帘线的渗透程度越高。
帘线的渗透程度还可以根据下述方法进行估算。在分层帘线的情况下，该方法包括：在第一步骤中，除去长度在2和4cm之间的样本上的外部层，以便然后沿着纵向方向并且沿着给定轴线测量关于样本长度的橡胶混合物的长度之和。这些橡胶混合物的长度的测量不包括未沿着该纵向轴线渗透的空间。沿着在样本外围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。
当帘线包括多个层时，对于新的外层重复第一除去步骤，并且沿着纵向轴线测量橡胶混合物的长度。
然后计算这样确定的橡胶混合物的长度与样本的长度的所有比例的平均值从而确定帘线的渗透程度。
本发明人已经证实，根据本发明这样制备的轮胎造成在耐久性和制造成本之间的折中方面的特别有利的改进。这是因为在“渗透性”测试中具有小于20cm3/min的流量的胎体增强件的帘线使得能够限制与腐蚀相关的风险。此外，与胎体增强件的至少一个层结合的织物丝线使得能够排出在轮胎制造过程中闭塞的空气，因此造成相比于上述更高的生产率和因此更有利的成本。
这是因为本发明人已经能够证实不连续的织物丝线的存在被证明足以排出在轮胎的制造过程中闭塞的空气。有利地，当轮胎安装至轮辋、充气至其标称压力并且不承受负荷时，织物丝线的所述另一个端部在径向上位于轮胎的轴向最外点的外部。这种设置的结果是，织物丝线的长度足以保证排出在制造情况下(造成所述最大体积)可能闭塞的空气的体积。
首先，特别由于所实现的材料节约，不连续的丝线的存在造成更低的制造成本。
此外，本发明人还已经能够证实这样制造的轮胎可以在特别恶劣的行驶条件(所述行驶条件特别引起特殊的应力)下造成这样的耐久性方面的性能，所述性能优于使用包括连续的织物丝线的轮胎所获得的性能。事实上已经证明，在特别恶劣的行驶条件下，包括连续的织物丝线的轮胎可能具有橡胶混合物开裂的外观。本发明人通过如下解释该轮胎耐久性的改进(无论行驶条件如何)：在织物丝线的存在可能造成形成气穴和/或水穴(所述气穴和/或水穴可能位于促进混合物氧化的区域中)的区域中不存在织物丝线，所述气穴和/或水穴特别是由于轮胎在特别恶劣的行驶条件下所经受的过量应变而造成。
根据本发明的一个有利的变体形式，织物丝线的所述另一个端部在径向上位于胎肩端部在胎体增强件的所述至少一个层的所述至少一个面上的沿着径向方向的投影的内部。本发明的这种实施方式已经表明，织物丝线的长度在大多数情况下被证明可以令人满意地允许排出在轮胎的制造过程中闭塞的空气，根据该替代形式，丝线的每个部分的所述长度进一步减小。此外，对于特别的行驶条件，耐久性性能可以进一步改进。
根据本发明的第一个替代形式，位于胎体增强件的所述至少一个层的卷边上的织物丝线的端部，在径向上位于分离所述胎体增强件层与其卷边的聚合物混合物的径向最内点的内部。本发明人已经能够表明，存在于胎体增强件层的卷边上的织物丝线的长度可能足以捕获在轮胎的制造过程中在轮胎的该区域中闭塞的空气。
根据本发明的另一个替代形式，位于胎体增强件的所述至少一个层的卷边上的织物丝线的端部更接近所述胎体增强件层的所述卷边的端部。根据这些其它替代形式，本发明人已经表明，在轮胎的制造过程中闭塞的空气的更好排出和在一些行驶条件下的耐久性方面的性能的改进之间的折中是能够变换的。换言之，使织物丝线的端部和胎体增强件层的卷边的端部更为接近(这对应于在胎体增强件层的卷边上的织物丝线的更大长度)促进排出在制造过程中闭塞的空气。另一方面，在所述卷边上的织物丝线的更大长度似乎有可能危害在一些行驶条件下的耐久性方面的性能。
根据本发明的第一个实施方案，与胎体增强件的至少一个层结合的织物丝线彼此平行，并且沿着平行于胎体增强件的所述至少一个层的金属增强元件的方向定向。
再次优选地，根据本发明的该第一个实施方案，两个织物丝线之间的间距与胎体增强件的所述至少一个层的增强元件之间的间距的比例大于10。
沿着垂直于所述织物丝线的方向的方向测量两个织物丝线之间的间距。沿着垂直于胎体增强件的所述至少一个层的所述增强元件的方向的方向测量胎体增强件的所述至少一个层的增强元件之间的间距。
根据本发明的第二个实施方案，与胎体增强件的至少一个层结合的织物丝线主要沿着平行于胎体增强件的所述至少一个层的金属增强元件的方向定向，并且围绕该主要方向波动。
本发明人已经能够证实，无论是在气穴的形成之时还是在轮胎的制造阶段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移动之时，织物丝线的波动有可能优化(特别是相比于笔直丝线)闭塞空气遭遇“排出”的可能性，如上所述。
有利地，根据本发明的该第二个实施方案，织物丝线的波动彼此同相。
根据本发明的该第二个实施方案，两个织物丝线之间的间距与波动的振幅之间的比例有利地在0.5和1之间。所述比例使得能够优化在胎体增强件层上沿着垂直于所述丝线的主要定向方向(因此垂直于胎体增强件层的增强元件的方向)的方向被织物丝线占据的区域。所述区域的占据使得能够保证在胎体增强件层的整个表面上排出空气。
沿着垂直于所述织物丝线的主要方向(因此垂直于胎体增强件的所述至少一个层的增强元件的方向)的方向测量两个织物丝线之间的间距。
再次优选地，根据本发明的该第二个实施方案，两个织物丝线之间的间距与胎体增强件的所述至少一个层的增强元件之间的间距的比例大于10。如上所述，相对于胎体增强件层的增强元件的数量，织物丝线的数量的增加使得能够保证更好的排出和适中的成本。由于织物丝线的设置具有成本，设置的丝线的数量必须保持受限。
再次优选地，波动的周期与波动的振幅的比例在5和20之间。所述比例造成织物丝线的波动，该波动特别使得能够避免织物丝线在轮胎各个制造阶段的过程中由于施加的应力而断裂的风险。20的值保证满意的排出，过大的周期使得能够造成在存在闭塞空气或甚至是闭塞空气移动的区域中不具有排出(织物丝线)的风险。
再次有利地，织物丝线之间的间距恒定并且波动的振幅和周期恒定。
根据本发明的第三个实施方案，与胎体增强件的至少一个层结合的织物丝线主要沿着直线方向定向，并且所述织物丝线与胎体增强件的所述至少一个层的金属增强元件的方向形成大于10°，优选大于25°的角度。
根据本发明的该第三个实施方案，由所述织物丝线与胎体增强件的所述至少一个层的金属增强元件的方向形成的角度有利地大于45°，更优选大于65°。小于这些值的角度需要更多数量的织物丝线，从而保证闭塞气穴的最佳的排出。这是因为大于这些值的角度更适合更少数量的丝线并且因此适合更大的丝线间距，从而保证闭塞气穴的最佳的排出。丝线数量方面的最佳条件对应于由所述织物丝线与胎体增强件的所述至少一个层的金属增强元件的方向形成的等于90°的角度。然而，考虑到有利地在胎体增强件层的制造过程中配置织物丝线，制造上的限制可能迫使采用更小的角度从而保证满意的生产率。具体情况具体分析，本领域技术人员将确定所需的织物丝线数量和织物丝线的设置角度之间的最佳折中。
再次优选地，根据本发明的该第三个实施方案，沿着平行于胎体增强件的所述至少一个层的增强元件的方向的方向测得的两个织物丝线之间的间距与胎体增强件的所述至少一个层的增强元件之间的间距的比例大于10。如上所述，相对于胎体增强件层的增强元件的数量，织物丝线的数量的增加使得能够保证更好的排出和适中的成本。然而，由于织物丝线的设置具有成本，设置的丝线的数量必须保持受限。
再次优选地，根据本发明的该第三个实施方案，胎体增强件的至少一个层在至少一个面上具有至少两个织物丝线的层，所述织物丝线具有笔直定向并且从一层至下一层交叉。对于给定数量的丝线和因此在丝线之间具有更大间距的丝线设置，织物丝线的所述设置可以允许排出更多的闭塞气穴。
本发明人还已经能够证实，织物丝线排出在轮胎制造过程中闭塞的空气的有效性特别在于如下事实：这些丝线无遮蔽地(亦即未覆盖有聚合物混合物，例如橡胶)设置，并且这些丝线因此可以在它们的整个长度上捕获空气和/或水分从而随后将其排出。这是因为覆盖有包括织物丝线或纺织织物的橡胶或橡胶帘布层的丝线或纺织织物可能完全缺乏相同的效果，仅织物丝线的端部能够与闭塞气穴接触。存在于覆盖有橡胶的织物丝线的区域中的气穴可能无法排出。为了在轮胎的制造之后不保留闭塞的气穴，特别是在硫化阶段的过程中，必须能够极迅速地进行这些气穴的排出。橡胶覆盖的织物丝线不能保证所述功能，聚合物材料的存在减慢空气和/或水分的扩散。
相反，在硫化之后，根据本发明的织物丝线则嵌入轮胎的橡胶体中。它们保持排出微量的空气和/或水分的有效性，所述微量的空气和/或水分可能例如源自轮胎的意外表面损坏或源自腔体内的加压空气。待排出的量则小得多，并且在长得多的时间内进行排出，这些微量的空气和/或水分似乎通过扩散现象缓慢通过橡胶体。
根据本发明的一个有利的替代形式，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件是包括至少两个层的帘线，至少一个内层用由聚合物组合物组成的层加护套，所述聚合物组合物例如为优选基于至少一种二烯弹性体的不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物。
根据本发明的一个优选的实施方案，胎体增强件的帘线在“渗透性”测试中具有小于10cm3/min，更优选小于2cm3/min的流量。
本发明还提供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的层组成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身在径向上被胎面覆盖，所述胎面经由两个胎侧结合至两个胎圈，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件为帘线(有利地为非包覆帘线)，所述帘线包括至少两个层，至少一个内层用由聚合物组合物组成的层加护套，所述聚合物组合物例如为优选基于至少一种二烯弹性体的不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物，胎体增强件的至少一个层在至少一个面上具有由两个部分组成的不连续的织物丝线，织物丝线的一个端部设置在所述至少一个胎体增强元件的层围绕胎圈线的卷边上，织物丝线的另一个端部在径向上位于胎肩端部在胎体增强件的所述至少一个层的所述至少一个面上的正交投影的内部。
在本发明的含义内，包括至少两个层并且至少一个内层用由聚合物组合物组成的层加护套的帘线在“渗透性”测试中具有小于20cm3/min，有利地小于2cm3/min的流量。
表述“基于至少一种二烯弹性体的组合物”应被理解为以已知的方式意指主要(即，以大于50％的重量份)包含这种或这些二烯弹性体的组合物。
应当注意到，根据本发明的护套围绕其覆盖的层连续延伸(亦即，该护套在帘线的“径向正交”方向上是连续的，所述“径向正交”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。
还应注意到，这种护套的橡胶组合物可以为可交联或经交联的，亦即其根据定义包含合适的交联体系使得组合物在其固化(即其固化而非其熔化)过程中能够交联；因此，由于其不能通过在任何温度下加热而熔化的事实，这种橡胶组合物可以被描述成不熔化的。
“二烯”弹性体或橡胶以已知的方式被理解为意指至少部分(即均聚物或共聚物)得自二烯单体(带有两个共轭或非共轭碳-碳双键的单体)的弹性体。
优选地，用于交联橡胶护套的体系为“硫化”体系，亦即基于硫(或基于硫给体试剂)和基于主硫化促进剂的体系。各种已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。
根据本发明的护套的橡胶组合物除了所述交联体系之外可以包含可以使用在用于轮胎的橡胶组合物中的所有常见成分，例如基于炭黑和/或诸如二氧化硅的增强无机填料的增强填料、抗老化剂(例如抗氧化剂)、增量油、增塑剂或促进组合物在未处理态下的加工的试剂、亚甲基受体和给体、树脂、双马来酰亚胺、“RFS”(间苯二酚/甲醛/二氧化硅)类型的已知助粘体系或金属盐，特别是钴盐。
优选地，选择该护套的组合物使其与根据本发明的帘线旨在增强的橡胶基质所使用的组合物相同。因此，在护套和橡胶基质各自的材料之间不存在可能不相容性的问题。
根据本发明的一个替代形式，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件为可以用作轮胎胎体增强件的增强元件的[L+M]或[L+M+N]构造的分层金属帘线，包括由至少一个中间层C2环绕的第一层C1，第一层C1具有L根直径d1的丝线，其中L的范围为1至4，中间层C2具有M根直径d2的以节距p2螺旋缠绕在一起的丝线，其中M的范围为3至12，所述层C2可选被外层C3环绕，外层C3为N根直径d3的以节距p3螺旋缠绕在一起的丝线，其中N的范围为8至20，护套由基于至少一种二烯弹性体的不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物组成，所述橡胶组合物以构造[L+M]覆盖所述第一层C1，并且以构造[L+M+N]覆盖至少所述层C2。
优选地，内层(C1)的第一层的丝线的直径在0.10和0.5mm之间，并且外层(C2、C3)的丝线的直径在0.10和0.5mm之间。
更优选地，外层(C3)的所述丝线的螺旋缠绕捻距在8和25mm之间。
在本发明的含义内，螺旋捻距表示平行于帘线轴线测得的长度，在所述长度的端部处，具有该捻距的丝线围绕帘线轴线完成一整圈；因此，如果轴线由垂直于所述轴线的两个平面截开并且由等于帘线构成层的丝线捻距的长度分离，该丝线的轴线在这两个平面中具有在对应于所考虑的丝线层的两个圆上的相同位置。
有利地，帘线具有如下特征的一个和更优选所有，所述特征为：
- 层C3为饱和层，亦即在该层中不存在加入至少一根直径为d3的第(N+1)根丝线的足够空间，N表示可以作为围绕层C2的层缠绕的丝线的最大数量；
- 橡胶护套还覆盖内层C1和/或分离中间层C2的成对相邻丝线；
- 橡胶护套几乎覆盖层C3的每一根丝线的径向内侧半圆周，从而使其分离该层C3的相邻的成对丝线。
优选地，橡胶护套具有0.010mm至0.040mm的平均厚度。
通常地，本发明可以使用任何类型的金属丝线(特别是钢丝，例如由碳钢制成的丝线和/或由不锈钢制成的丝线)形成如上所述的胎体增强件的帘线。优选使用碳钢，但是当然可以使用其它钢或其它合金。
当使用碳钢时，其碳含量(钢的重量％)优选在0.1％和1.2％之间，更优选在0.4％和1.0％之间；这些含量代表轮胎所需的机械性质和丝线的可行性之间的良好折中。应当注意到，在0.5％和0.6％之间的碳含量最终使得这样的钢较为廉价，因为其更加容易拉制。取决于目标应用，本发明的另一个有利的实施方案还可以包括使用具有低碳含量(例如在0.2％和0.5％之间)的钢，这特别是因为较低的成本和更大的易拉制性。
根据本发明的帘线可以通过本领域技术人员已知的各种技术例如在两个阶段中获得，首先通过挤出头给芯部或中间结构L+M(层C1+C2)加护套，该阶段之后为通过围绕这样加护套的层C2缆合或捻合剩余的丝线N(层C3)的最终操作的第二步骤。在可选的中间缠绕和解绕操作的过程中，由橡胶护套造成的未处理状态下的粘合问题可以以本领域技术人员已知的方式来解决，例如通过使用插入的塑料膜来解决。
至少一个工作胎冠层的所述帘线例如选自专利申请WO2005/071157、WO2010/012411、WO2010/054790和WO2010/054791中描述的帘线。
根据本发明的一个替代性实施方案，轮胎的胎冠增强件由不可伸展的增强元件的至少两个工作胎冠层形成，所述增强元件从一层至另一层交叉并且与周向方向形成在10°和45°之间的角度。
根据本发明的其它替代性实施方案，胎冠增强件还包括至少一个周向增强元件的层。
本发明的一个优选的实施方案还使得胎冠增强件通过“弹性”增强元件的被称为保护层的至少一个附加层在径向上在外侧得到补充，所述“弹性”增强元件相对于周向方向以在10°和45°之间的角度定向，且方向与由与其径向相邻的工作层的不可伸展的元件形成的角度相同。
保护层的轴向宽度可以小于最窄工作层的轴向宽度。所述保护层还可以具有比最窄工作层的轴向宽度更大的轴向宽度，使得所述保护层覆盖最窄工作层的边缘，并且当保护层位于最窄层的径向上方时，使得其在附加增强件的轴向延伸部分中与最宽的工作胎冠层在轴向宽度上联接，从而之后通过厚度至少等于2mm的轮廓元件在外侧沿轴向与所述最宽的工作层脱离联接。在如上所述的情况下，由弹性增强元件形成的保护层一方面可选地通过轮廓元件与所述最窄工作层的边缘脱离联接，所述轮廓元件的厚度基本上小于分离两个工作层的边缘的轮廓元件的厚度，另一方面，具有比最宽的胎冠层的轴向宽度更小或更大的轴向宽度。
根据本发明的上述实施方案的任一种，胎冠增强件可以也通过由钢制成的不可伸展的金属增强元件的三角层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在径向上在内侧得到补充，所述不可伸展的金属增强元件与周向方向形成大于60°的角度，且方向与由径向最接近胎体增强件的层的增强元件形成的角度相同。
附图说明
参考图1至图7，根据下文对本发明的示例性实施例的描述，本发明的其它有利的细节和特点将显而易见，其中：
- 图1，根据本发明的轮胎的子午线示意图，
- 图2，根据本发明的第一个实施方案的图1的轮胎的胎体增强件层的剖去一半的示意图，
- 图3，根据本发明的第二个实施方案的图1的轮胎的胎体增强件层的剖去一半的示意图，
- 图4，根据本发明的第三个实施方案的图1的轮胎的胎体增强件层的剖去一半的示意图，
- 图5，图1的轮胎的胎体增强件帘线的横截面示意图，
- 图6，根据本发明的胎体增强件帘线的第一个另外实施例的横截面示意图，
- 图7，根据本发明的胎体增强件帘线的第二个另外实施例的横截面示意图。
具体实施方式
附图未按比例绘制以使其易于理解。
图1仅仅显示了轮胎的半视图，轮胎相对于轴线XX’对称地延伸，所述轴线XX’表示轮胎的周向正中平面或赤道平面。
在该图1中，尺寸315/70R22.5的轮胎1包括径向胎体增强件2，所述径向胎体增强件2围绕胎圈线4锚固在两个胎圈3中，从而形成卷边5。胎体增强件2由单个金属帘线层形成。胎体增强件2通过橡胶混合物8与其卷边分离，所述橡胶混合物8在径向上设置在胎圈线4的外部。胎体增强件2被胎冠增强件6包覆，所述胎冠增强件6本身由胎面7覆盖。胎冠增强件6在径向上由内至外由如下形成：
- 由非包覆的不可伸展的金属帘线11.35形成的第一工作层，所述金属帘线11.35在帘布层的整个宽度上连续并且以等于18°的角度定向，
- 由非包覆的不可伸展的金属帘线11.35形成的第二工作层，所述金属帘线11.35在帘布层的整个宽度上连续，并且以等于18°的角度定向，并且与第一工作层的金属帘线交叉，
- 由弹性金属帘线6x35形成的保护层。
构成胎冠增强件6的这些组合的层在附图中未具体显示。
根据本发明，在胎体增强件层2上，更特别地在与胎圈线4接触的面上配置图1中通过不连续的线12显示的织物丝线。
这些织物丝线以不连续的方式配置从而形成两个相对于彼此对称的部分，从而至少在丝线12的两个部分的端部13之间在胎冠增强件6的径向内侧的区域中中断所述织物丝线。
当轮胎安装至轮辋、充气至其标称压力并且不承受负荷时，织物丝线12的径向最外端13在径向上位于胎侧被限定成轮胎的轴向最外点的点10的外部。此外，织物丝线12的径向最外端13在径向上位于点9的内部，所述点9通过胎肩端部11在胎体增强件2的表面(其上配置丝线12)上的正交投影限定。
在轮胎胎肩的区域中，胎肩端部11本身由在一侧上的胎面7的轴向外端的表面的分别的切线14和15与另一侧上的胎侧的径向外端的相交部分在轮胎外表面上的正交投影限定。
再次有利地，如上文所解释的，织物丝线12的所述径向最外端13在径向上位于点16的内部，所述点16通过胎肩端部11沿着径向方向在胎体增强件2的表面(其上配置丝线12)上的投影限定。
关于织物丝线12的径向最内端17，其在径向上位于胎体增强件2的端部18的内部。
再次有利地，如上文所解释的，织物丝线12的所述径向最内端17在径向上位于聚合物混合物8的层的径向最内点19的内部。
图2显示了根据本发明的第一个实施方案的胎体增强件层22的剖去一半的示意图。该层由金属帘线27组成，所述金属帘线27相对于彼此平行定向并且固定在被称为压延层的两个橡胶混合物的层28、29之间。在压延层29的“外”表面(不与金属帘线接触的表面)上配置棉丝线20，所述棉丝线彼此平行并且平行于金属帘线27。
根据本发明，两个棉丝线20之间的间距21与胎体增强件22的层的金属帘线27之间的间距23的比例等于16，并且因此大于10。
在与胎圈线4接触的胎体增强件层22的表面上配置棉丝线20。
图3显示了根据本发明的第二个实施方案的胎体增强件层32的剖去一半的示意图。如图2的情况，该层由金属帘线37组成，所述金属帘线37彼此平行定向并且固定在被称为压延层的两个橡胶混合物的层38、39之间。在压延层39的“外”表面(不与金属帘线接触的表面)上配置棉丝线30，所述棉丝线围绕平行于金属帘线37的方向定向的主轴线或平均轴线具有波动。根据本发明，两个棉丝线30之间的间距31与波动的振幅32的比例等于0.63，并且因此在0.5和1之间。
两个棉丝线30之间的间距31与胎体增强件32的层的金属帘线37之间的间距33的比例等于11，并且因此大于10。
棉丝线30的波动的周期34与波动的振幅32的比例等于5.4，并且因此在5和20之间。
如图2的情况，在胎体增强件层32与胎圈线4接触的表面上配置棉丝线30。
图4显示了根据本发明的胎体增强件层42的剖去一半的示意图。该层由金属帘线47组成，所述金属帘线47相对于彼此平行定向，并且固定在被称为压延层的两个橡胶混合物的层48、49之间。在压延层49的“外”表面(不与金属帘线接触的表面)上配置棉丝线40，所述棉丝线与金属帘线47的方向形成等于35°的角度41。根据本发明，由棉丝线40与金属帘线47的方向形成的角度大于10°。
根据本发明，两个织物丝线之间的间距42(所述间距42沿着平行于胎体增强件层42的金属帘线47的方向的方向测得)与胎体增强件层42的增强元件之间的间距43(所述间距43沿着垂直于胎体增强件层42的所述增强元件的方向的方向测得)的比例等于22，并且因此大于10。
如图2和图3的情况，在胎体增强件层42与胎圈线4接触的表面上配置棉丝线40。
在图2、3和图4中显示的三个实施方案中，棉丝线20、30和40具有等于0.37mm的直径。
图5显示了图1的轮胎1的胎体增强件帘线51的横截面的示意图。该帘线51为1+6+12结构的非包覆分层帘线，其通过由一根丝线52形成中心核、由六根丝线53形成的中间层和由十二根丝线55形成的外层构成。
其具有如下特征(d和p以mm表示)：
- 1+6+12结构；
- 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分别是中间层的直径和螺旋捻距，并且d3和p3分别是外层的丝线直径和螺旋捻距。
通过由丝线52形成的中心核和由六根丝线53形成的中间层构成的帘线的芯部，所述芯部由基于未硫化二烯弹性体(处于未处理状态)的橡胶组合物54加护套。通过对由被六根丝线53环绕的丝线52构成的芯部进行挤出的头获得所述加护套，然后是围绕这样加护套的芯部捻合或缆合12根丝线55的最终操作。
根据上述方法测得的帘线51的渗透性等于95％。
构成橡胶护套54的弹性体组合物由上述组合物制成，并且在此情况下具有与帘线旨在增强的胎体增强件的压延层28；29、38；39和48；49相同的基于天然橡胶和炭黑的配方。
图6显示了可以用在根据本发明的轮胎中的另一个胎体增强件帘线61的横截面的示意图。该帘线41为由中央芯部和外层构成的3+9结构的非包覆分层帘线，所述中央芯部由围绕彼此捻合的三根丝线62构成的帘线形成，所述外层由九根丝线63形成。
其具有如下特征(d和p以mm表示)：
- 3+9结构；
- d1＝0.18(mm)；
- p1＝5(mm)；
- (d1/d2)＝1；
- d2＝0.18(mm)；
- p2＝10(mm)；
其中d1和p1分别是中央芯部的丝线的直径和螺旋捻距，并且d2和p2分别是外层的丝线的直径和螺旋捻距。
由三根丝线62形成的帘线构成的中央芯部，所述中央芯部通过基于未硫化二烯弹性体(未处理状态)的橡胶组合物64加护套。通过用于挤出帘线62的头获得加护套，然后是围绕这样加护套的芯部缆合9根丝线63的最终操作。
根据上述方法测得的帘线61的渗透性等于95％。
图7显示了可以用在根据本发明的轮胎中的另一个胎体增强件帘线71的横截面的示意图。该帘线71为由中心核和外层构成的1+6结构的非包覆分层帘线，所述中心核由一根丝线72形成，所述外层由六根丝线73形成。
其具有如下特征(d和p以mm表示)：
- 1+6结构；
- d1＝0.200(mm)；
- (d1/d2)＝1.14；
- d2＝0.175(mm)；
- p2＝10(mm)；
其中d1是核的直径，并且d2和p2分别是外层的丝线的直径和螺旋捻距。
由丝线72构成的中心核通过基于未硫化二烯弹性体(未处理状态)的橡胶组合物74加护套。通过用于挤出丝线72的头获得加护套，然后是围绕这样加护套的核缆合6根丝线73的最终操作。
根据上述方法测得的帘线71的渗透性等于95％。
使用根据图1、图3和图5所示的根据本发明制备的轮胎进行测试，使用“参照”轮胎进行其它测试。
第一参照轮胎R1与根据本发明的轮胎的不同之处在于，胎体增强件的帘线51不包括加护套层54并且在胎体增强件层的表面上不包括棉丝线。
第二参照轮胎R2与根据本发明的轮胎的不同之处在于，在胎体增强件层的表面上存在从所述表面的一个端部延伸至另一个端部的连续的棉丝线。
在测试机上进行转鼓耐久性测试，该测试机在轮胎上施加4415daN的负荷和40km/h的速度，并且掺杂氧气对轮胎进行充气。在与施加至参照轮胎的条件相同的条件下对根据本发明的轮胎上进行测试。一旦轮胎的胎体增强件出现损坏，停止行驶操作。
这样进行的测试显示，参照轮胎R2和根据本发明的轮胎的行驶距离相当并且总共为300000km，而参照轮胎R1仅行驶250000km。
通过在轮胎上施加3680daN的负荷和40km/h的速度从而在车辆驱动轴上进行其它滚动耐久性测试，并且轮胎的充气为0.2bar。在与施加至参照轮胎的条件相同的条件下对根据本发明的轮胎上进行测试。在12000km的距离上进行行驶操作，或者一旦轮胎的胎体增强件出现损坏，就停止行驶操作。
这样进行的测试显示，参照轮胎R2和根据本发明的轮胎在这些测试的每一者的过程中行驶的距离始终有可能达到12000km，而参照轮胎R1至多仅行驶10000km。
这前两个测试(轮胎的典型使用条件)证明，存在包括加护套层54的胎体增强件的帘线51连同在胎体增强件层的表面上存在的棉丝线，造成轮胎耐久性的改进。
进行第三个测试(对应于轮胎的恶劣使用条件)。同样使用根据本发明的轮胎和参照轮胎R1和R2进行这些测试。在纯氧气氛下烘烤12周的准备阶段之后，使轮胎在比标称负荷大20％的负荷和比标称压力大20％的充气的条件下在转鼓上运转。
这样进行的测试显示，参照轮胎R2在该测试的过程中行驶的距离比根据本发明的轮胎获得的行驶的距离小30％。根据本发明的轮胎和参照轮胎R1的行驶距离基本上相同。
这些结果证实，根据本发明在胎体增强件层的表面上使用由两个部分组成的不连续的织物丝线使得能够恢复与正常轮胎相似的耐久性方面的性能，特别是在特别恶劣的行驶条件下。

Claims (18)

1.具有径向胎体增强件的轮胎(1)，所述径向胎体增强件由至少一个金属增强元件的层(2)组成，所述轮胎包括胎冠增强件(6)，所述胎冠增强件(6)本身在径向上被胎面(7)覆盖，所述胎面经由两个胎侧结合至两个胎圈(3)，每个胎圈包括胎圈线(4)，所述胎圈线(4)能够通过所述至少一个增强元件的层(2)围绕胎圈线(4)的卷边从而将胎体增强件锚固在所述胎圈中，其特征在于，胎体增强件的至少一个层(2)的金属增强元件(27、37、47)为帘线，所述帘线在“渗透性”测试中具有小于20cm3/min的流量，胎体增强件的至少一个层(2)在至少一个面上具有由两个部分组成的不连续的织物丝线(12、20、30、40)，织物丝线(12)的一个端部(17)设置在胎体增强件的所述至少一个层(2)的卷边(5)上，织物丝线(12)的另一个端部(13)在径向上位于胎肩端部(11)在胎体增强件的所述至少一个层(2)的所述至少一个面上的正交投影(9)的内部。
2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件的至少一个层(2)的金属增强元件(27、37、47)为帘线(51、61、71)，所述帘线(51、61、71)包括至少两个层，并且至少一个内层用由聚合物组合物组成的层(54、64、74)加护套，所述聚合物组合物基于至少一种二烯弹性体。
3.根据权利要求1和2任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件的至少一个层(2)的金属增强元件(27、37、47)在“渗透性”测试中具有小于10cm3/min。
4.具有径向胎体增强件的轮胎(1)，所述径向胎体增强件由至少一个增强元件的层(2)组成，所述轮胎包括胎冠增强件(6)，所述胎冠增强件(6)本身在径向上被胎面(7)覆盖，所述胎面经由两个胎侧结合至两个胎圈(3)，其特征在于，胎体增强件的至少一个层(2)的金属增强元件(27、37、47)为帘线(51、61、71)，所述帘线(51、61、71)包括至少两个层，至少一个内层用由聚合物组合物组成的层(54、64、74)加护套，所述聚合物组合物基于至少一种二烯弹性体，胎体增强件的至少一个层(2)在至少一个面上具有由两个部分组成的不连续的织物丝线(12、20、30、40)，织物丝线(12)的一个端部(17)设置在胎体增强件的所述至少一个层(2)的卷边(5)上，织物丝线(12)的另一个端部(13)在径向上位于胎肩端部(11)在胎体增强件的所述至少一个层(2)的所述至少一个面上的正交投影(9)的内部。
5.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，织物丝线(12、20、30、40)具有在0.1和0.5mm之间的直径。
6.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，织物丝线(12)的一个端部(17)设置在胎体增强件的所述至少一个层(2)的卷边(5)上，织物丝线(12)的另一个端部(13)在径向上位于胎肩端部(11)在胎体增强件的所述至少一个层(2)的所述至少一个面上的沿着径向方向的投影(16)的内部。
7.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，设置在胎体增强件的所述至少一个层(2)的卷边(5)上的织物丝线(12)的端部(17)在径向上位于分离所述胎体增强件的层(2)与其卷边(5)的聚合物混合物(8)的径向最内点(19)的内部。
8.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，由两个部分组成的不连续的织物丝线(20)彼此平行，并且沿着平行于胎体增强件的所述至少一个层(22)的金属增强元件(27)的方向定向。
9.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，由两个部分组成的不连续的织物丝线(30)主要沿着平行于胎体增强件的所述至少一个层(32)的金属增强元件(37)的方向定向，并且所述由两个部分组成的不连续的织物丝线(30)围绕该主要方向波动。
10.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，由两个部分组成的不连续的织物丝线(40)主要沿着直线方向定向，并且所述由两个部分组成的不连续的织物丝线(40)与胎体增强件的所述至少一个层(42)的金属增强元件(47)的方向形成大于10°的角度。
11.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件的至少一个层(2)的金属增强元件(27、37、47)为能够用作轮胎胎体增强件的增强元件的[L+M]构造的分层金属帘线(51、61、71)，所述分层金属帘线(51、61、71)包括由一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有L根直径d1的丝线，其中L的范围为1至4，中间层C2具有M根直径d2的以捻距p2螺旋缠绕在一起的丝线，其中M的范围为3至12，并且由基于至少一种二烯弹性体的可交联或经交联的橡胶组合物构成的护套(54、64、74)覆盖所述第一层C1。
12.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件的至少一个层(2)的金属增强元件(27、37、47)为能够用作轮胎胎体增强件的增强元件的[L+M+N]构造的分层金属帘线(51、61、71)，所述分层金属帘线(51、61、71)包括由一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有L根直径d1的丝线，其中L的范围为1至4，中间层C2具有M根直径d2的以捻距p2螺旋缠绕在一起的丝线，其中M的范围为3至12，所述层C2由外层C3环绕，所述外层C3为N根直径d3的以捻距p3螺旋缠绕在一起的丝线，其中N的范围为8至20，并且由基于至少一种二烯弹性体的可交联或经交联的橡胶组合物构成的护套(54、64、74)覆盖至少所述层C2。
13.根据权利要求11所述的轮胎(1)，其特征在于，第一层C1的丝线的直径在0.10和0.5mm之间，并且层C2的丝线的直径在0.10和0.5mm之间。
14.根据权利要求12所述的轮胎(1)，其特征在于，第一层C1的丝线的直径在0.10和0.5mm之间，并且中间层C2和外层C3的丝线的直径在0.10和0.5mm之间。
15.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，胎冠增强件(6)由不可伸展的增强元件的至少两个工作胎冠层形成，所述不可伸展的增强元件从一层至另一层交叉，与周向方向形成在10°和45°之间的角度。
16.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，胎冠增强件(6)也包括至少一个周向增强元件的层。
17.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，胎冠增强件(6)通过“弹性”增强元件的被称为保护帘布层的至少一个附加帘布层在径向上在外侧得到补充，所述“弹性”增强元件相对于周向方向以在10°和45°之间的角度定向，并且方向与由与其径向相邻的工作帘布层的不可伸展的元件形成的角度相同。
18.根据权利要求1或4所述的轮胎(1)，其特征在于，胎冠增强件(6)还包括由金属增强元件形成的三角层，所述金属增强元件与周向方向形成大于60°的角度。
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