CN110944850B - 具有改进的磨损和滚动阻力性能的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括胎冠增强件的轮胎，所述胎冠增强件由至少一个周向增强元件层组成。根据本发明，胎面由聚合物配混物层组成，所述聚合物配混物层形成行驶表面，其具有的在向外循环且在60℃下测得的表示为tan(δ)max的tan(δ)最大值与在向外循环且在25％和60℃下测得的动力学剪切复数模量G*之间的比值小于0.065；并且其中形成行驶表面的所述聚合物配混物层在向外循环且在25％和60℃下测得的动力学剪切复数模量G*乘以形成行驶表面的所述聚合物配混物层的断裂伸长应变值的乘积至少等于1280MPa.％。

Description

具有改进的磨损和滚动阻力性能的轮胎
技术领域
本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，并且更特别地涉及旨在装备承载重型负荷并以持久速度行驶的车辆(例如卡车、牵引车、拖车或大客车)的轮胎。
背景技术
在重型负荷类型的轮胎中，胎体增强件通常锚固在胎圈区域中的两侧并且在径向上被由至少两个层组成的胎冠增强件覆盖，所述至少两个层重叠并且由丝线或帘线形成，所述丝线或帘线在每个层中平行并且从一个层至下一个层交叉，与周向方向形成在10°至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被称为保护层的层，所述保护层由增强元件形成，所述增强元件有利地为金属且可伸展的并被称为弹性增强元件。其还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°至90°之间的角度，该帘布层被称为三角帘布层并且在径向上位于胎体增强件和第一胎冠帘布层之间，所述第一胎冠帘布层被称为工作帘布层并且由平行的丝线或帘线形成，所述丝线或帘线以绝对值不超过45°的角度铺设。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各种应力下具有很小的变形，该三角帘布层主要用于吸收在轮胎胎冠区域中的所有增强元件所经受的横向压缩力。
在胎冠增强件的径向外部为胎面，所述胎面通常由聚合物材料制成并且旨在在轮胎与地面接触的接触斑块中与地面接触。
当帘线在等于10％断裂力的拉伸力下显示出至多等于0.2％的相对伸长时，所述帘线被称为是不可伸展的。
当帘线在等于断裂负荷的拉伸力下显示出至少等于3％的相对伸长和小于150GPa的最大切线模量时，所述帘线被称为是弹性的。
周向增强元件为与周向方向形成在+2.5°至-2.5°(相对于0°)范围内的角度的增强元件。
轮胎的周向方向或纵向方向为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。
周向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成两半的平面。
由于公路网络的改进和全世界高速公路网络的扩张，一些当今被称为“公路”轮胎的轮胎旨在以高速行驶越来越长的路程。因轮胎上的磨损减少，所以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；然而另一方面，这种轮胎的耐久性，特别是胎冠增强件的耐久性受到不利影响。
这是因为在胎冠增强件中存在应力，更特别是在胎冠层之间存在剪切应力，加上在轴向最短胎冠层的端部处操作温度的不可忽略的升高，这样产生如下结果：导致裂纹在所述端部处的橡胶中出现并蔓延。
为了限制轮胎胎冠处的温度过度增加，将制成胎面的材料有利地选择为使滞后性损失适合于轮胎的操作条件。
此外，为了改进所考虑类型的轮胎的胎冠增强件的耐久性，已经提供了与在帘布层端部(更特别是轴向最短帘布层的端部)之间设置和/或围绕帘布层端部(更特别是轴向最短帘布层的端部)设置的橡胶配混物的层和/或成型元件的结构和品质相关的解决方案。
为了改进位于胎冠增强件边缘附近的橡胶配混物的抗劣化性，专利FR 1 389 428建议结合低滞后性胎面使用如下橡胶成型元件，所述橡胶成型元件至少覆盖胎冠增强件的侧面和边缘并且由低滞后性橡胶配混物构成。
为了避免胎冠增强件帘布层之间的分离，专利FR 2 222 232教导了将增强件的端部包覆在橡胶垫中，所述橡胶垫的肖氏A硬度与包围所述增强件的胎面的肖氏A硬度不同，并且高于位于胎冠增强件和胎体增强件帘布层的边缘之间的橡胶配混物的成型元件的肖氏A硬度。
法国申请FR 2 728 510提出，一方面，在胎体增强件与径向最接近旋转轴线的胎冠增强件工作帘布层之间设置轴向连续的帘布层，所述轴向连续的帘布层由与周向方向形成至少等于60°的角度的不可伸展的金属帘线形成并且其轴向宽度至少等于最短工作胎冠帘布层的轴向宽度，另一方面，在两个工作胎冠帘布层之间设置附加帘布层，所述附加帘布层由基本上平行于周向方向定向的金属元件形成。
法国申请WO 99/24269也提出，在赤道平面的每一侧上并且在具有基本上平行于周向方向的增强元件的附加帘布层的直接轴向延伸部分中，由从一个帘布层到下一个帘布层交叉的增强元件形成的两个工作胎冠帘布层在一定的轴向距离上联接，然后通过橡胶配混物的成型元件而至少在所述两个工作帘布层公共的剩余宽度上脱离联接。
周向增强元件层通常由至少一个缠绕成圈的金属帘线组成，所述金属帘线相对于周向方向铺设的角度小于2.5°。
这种轮胎耐久性的改进使得可以在胎面已磨损时至少考虑翻新的可能性。特别地，在胎面被磨掉之后需要翻新轮胎的情况下，为了使新胎面的使用最佳，待翻新的轮胎必须未处于太晚期的老化状态。
为了更进一步增加轮胎的寿命，通常的实践是选择具有改进的耐磨损性性能的聚合物材料来制成胎面。由于这样的材料通常对滞后性性能产生不利的影响，还已知的实践是通过两种不同材料的径向重叠来制成轮胎的胎面，从而获得对于所设想的应用而言令人满意的磨损性能-滞后性性能的折衷。
这样的轮胎例如描述于文献US 6,247,512中。所述文献描述了两个材料层的重叠来形成胎面，与地面接触的外部材料尤其是在磨损方面表现得更好，而内部材料具有的滞后性性能允许限制轮胎中在胎冠区域的温度增加。
以该方式制备的轮胎对于上述道路应用来说是完全令人满意的。但是，为确保翻新的可能性，推荐的是避免使相比于外部材料具有相对较快磨损的内部材料过度降解，以使得轮胎的增强件无受损风险。
因此，不能完全使这种轮胎的胎面的使用最佳化，因为这种最佳化会损害轮胎的可翻新性。
发明内容
因此发明人为其自身设定的目的是能够提供这样的轮胎，即其在需要考虑翻新之前可以行驶更长的距离，其中磨损性能不论用途如何均得以保持或改进，同时提供的滚动阻力性能得以改进。
根据本发明，该目的通过具有径向胎体增强件并包括胎冠增强件的轮胎来实现，所述胎冠增强件本身由胎面在径向上覆盖，所述胎面经由两个胎侧接合至两个胎圈，所述胎冠增强件包括至少一个周向增强件元件层，所述胎面包括至少一个聚合物配混物层，所述聚合物配混物层形成旨在与道路表面接触并形成接触表面的胎面表面，形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在60℃下测得的表示为tan(δ)max的tan(δ)最大值与形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*的比值小于0.065，并且形成接触表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*与形成胎面表面的所述聚合物配混物层在伸长断裂下的变形值的乘积大于或等于1280MPa％。
损耗因子tan(δ)为橡胶配混物层的动力学性能。其在粘度分析仪(MetravibVA4000)上根据标准ASTM D 5992-96进行测量。记录在60℃的温度下经受10Hz频率下的简单交变正弦剪切应力的硫化组合物样品(厚度为2mm并且横截面为78mm2的圆柱状测试试样)的响应。从0.1％至100％(正向循环)，然后从100％至1％(返回循环)进行应变振幅扫描。使用的结果为在正向循环中测得的复数动力学剪切模量(G*)和损耗因子tan(δ)。对于正向循环，显示出观察到的tan(δ)最大值，以tan(δ)max表示。
在伸长断裂下的变形值在拉伸测量中加以确定。这些拉伸测试使得可以确定弹性应力和断裂性能。这些测试根据1988年9月的法国标准NF T 46-002进行。所有这些拉伸测量在60℃下并在标准湿度条件(50±10％相对湿度)下进行。断裂伸长用百分比表示。
进行的测试表明，根据本发明的轮胎具有令人满意的磨损和耐久性性能，而不论轮胎的使用条件如何。
本发明人实际上已经能够证实，与用于获得具有低滞后性损失的胎面的更常规配混物相比，根据本发明的形成接触表面的胎面层的磨损率有很大的改进。在正向循环且在60℃下测得的表示为tan(δ)max的tan(δ)最大值与在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*的比值小于0.065，连同形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*与在伸长断裂下的变形值的乘积大于或等于1280MPa％，这些赋予了除轮胎的高滚动阻力性能和令人满意的耐久性性能之外还有也令人满意的在磨损方面的性能。与更常规的配混物相比，根据本发明的配混物特别有利于承受由滚动轮胎所遭受的攻击并且使磨损率最小化。
相反，已知的是具有这种刚度和滞后性损失性能的配混物在轮胎的使用过程中导致轮胎在磨损方面，特别是在磨损的规则性方面变差。
发明人认为通过周向增强元件层的存在可解释由根据本发明的轮胎所获得的结果，所述周向增强元件层似乎能够减小或甚至防止特别是在胎面中央与轮胎边缘之间出现的这些磨损不规则性。
非常出乎意料地，通常用以限制工作胎冠层之间的剪切效应而存在的周向增强元件层似乎可以补偿与构成胎面的配混物的刚度和滞后性损失性能有关的对所述胎面在行驶期间的磨损规则性的影响。
根据本发明有利地，形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在60℃下测得的表示为tan(δ)max的tan(δ)最大值小于或等于0.14。
聚合物配混物层的这些tan(δ)max值限制了配混物的温度升高，因此有利于轮胎的耐久性。这些值也有利于轮胎的滚动阻力性能。
根据本发明还有利地，形成接触表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*大于或等于2。这样的值表征了配混物的刚度，因此有利于胎面的磨损性能。
根据本发明的优选实施方案，形成胎面表面的所述层为基于以下物质的弹性体配混物：天然橡胶或具有大部分顺式-1,4键的合成聚异戊二烯；任选的至少一种其它二烯弹性体，在共混物的情况下相对于所使用的其它二烯弹性体的量，天然橡胶或合成聚异戊二烯以主要的量存在；以及增强填料，其主要由特定二氧化硅组成，所述特定二氧化硅以phr(重量份/百份弹性体)(法文缩写为pce)表示的含量为大于40phr，并且以phr表示的总填料含量为大于50phr，所述特定二氧化硅具有以下特征：
(a)BET比表面积在200m2/g至240m2/g之间，优选在210m2/g至230m2/g之间，
(b)CTAB比表面积在180m2/g至220m2/g之间，优选在190m2/g至210m2/g之间，
(c)表示为dw的平均粒径(以质量计)为45nm至75nm。
BET比表面积(“表面积/单位质量”)使用在The Journal of the AmericanChemical Society，第60卷，第309页，1938年2月中描述的Brunauer-Emmett-Teller方法通过气体吸附加以确定，更特别地根据1996年12月的法国标准NF ISO 9277[多点(5个点)体积法-气体：氮气-脱气：在160℃下1小时–相对压力p/po范围：0.05至0.17]加以确定。
CTAB比表面积为根据1987年11月的法国标准NF T 45-007(方法B)确定的外表面积。
表示为dw的平均粒径(以质量计)在待分析的填料通过超声解附聚在水中分散之后以常规方式进行测量。
该测量是使用XDC(X射线盘式离心机)型的X射线检测离心沉降速度计(由Brookhaven Instruments出售)根据以下程序来进行的。
通过1500W超声探头(由Bioblock出售的3/4英寸Vibracell超声发生器)在60％功率(在“输出控制”的最大位置的60％处)作用8分钟，制备3.2g待分析的二氧化硅样品在40ml水中的悬浮体；超声之后，将15ml悬浮体引入旋转的盘中；沉降120分钟后，粒径以质量计的分布通过XDC沉降速度计的软件进行计算。粒径以质量计的表示为dw的几何平均值(根据软件名称为“几何平均值(Xg)”)由软件根据以下方程式进行计算：
Figure GDA0002372180260000061
其中mi为在直径di等级中的所有目标的质量。
根据本发明的优选实施方案，特定二氧化硅还具有以下特征中的至少一个，优选两个，更优选三个：
(d)粒径分布满足dw≥(16 500/CTAB)–30，
(e)孔隙率满足标准L/IF>-0.0025CTAB+0.85，
(f)每单位面积的硅烷醇含量表示为NSiOH/nm2，满足NSiOH/nm2<-0.027CTAB+10.5。
这种特定二氧化硅例如描述于专利EP 1 423 459B1中。
表征孔径分布宽度的L/IF参数通过压汞孔隙率测定法加以确定。该测量使用ThermoFinnigan出售的PASCAL 140和PASCAL 440孔隙率测定仪进行，操作如下：将50mg至500mg之间(在本情况为140mg)的样品量引入测量单元中。该测量单元安装在PASCAL 140设备的测量站中。然后将样品在真空下脱气，进行达到0.01kPa的压力所需的时间(通常为约10分钟)。然后，测量单元中充满汞。在PASCAL 140孔隙率测定仪上确定汞注入曲线Vp＝f(P)的第一部分(压力小于400kPa)，其中Vp为汞注入体积，P为施加的压力。然后将测量单元安装在PASCAL 440孔隙率测定仪的测量站中，在PASCAL 440孔隙率测定仪上确定汞注入曲线Vp＝f(P)的第二部分(在100kPa至400MPa之间的压力)。孔隙率测定仪在“PASCAL”模式下使用，以便根据注入体积的变化来不断调整汞的注入速度。“PASCAL”模式下的速度参数设定为5。孔半径Rp通过使用以下所回顾的Washbum方程式由压力值P算出，假设孔为圆柱形，选择接触角θ等于140°，表面张力γ等于480达因/厘米。
Washbum方程式：
Figure GDA0002372180260000071
孔体积Vp与所引入的二氧化硅的质量有关，并且以cm3/g表示。通过组合对数滤波器(“平滑衰减因子”滤波器参数F＝0.96)和移动平均滤波器(“平均点数”滤波器参数f＝20)来使信号Vp＝f(Rp)平滑。通过计算平滑化的注入曲线的导数dVp/dRp来获得孔径分布。
根据定义，细度指数IF为与孔径分布dVp/dRp的最大值相对应的孔半径值(以埃表示)。孔径分布dVp/dRp的半高全宽度由L表示。于是使用L/IF参数表征样品的孔径分布宽度。
硅烷醇数量/nm2通过将甲醇接枝到二氧化硅的表面上来确定。首先，在110ml的高压釜(Top Industrie，编号：09990009)中将约1g的粗二氧化硅的量悬浮于10ml的甲醇中。
引入磁棒，并将密封和隔热的反应器在磁热板搅拌器上加热至200℃(40巴)，进行4小时。然后将高压釜在冷水浴中冷却。通过倾析回收接枝的二氧化硅，并在氮气流下蒸发掉残留的甲醇。最后，将接枝的二氧化硅在130℃下真空干燥12小时。通过元素分析(来自CEInstruments的NCS 2500分析仪)在粗二氧化硅和接枝的二氧化硅上确定碳含量。对接枝的二氧化硅的这种碳测定必须在干燥结束后3天内进行。这是因为大气中的水分或热量可导致甲醇接枝的水解。硅烷醇数量/nm2通过使用以下公式计算出：
Figure GDA0002372180260000081
NSiOH/nm2：硅烷醇数量/nm2(SiOH/nm2)
％cg：在接枝的二氧化硅上存在的碳的重量百分比
％cb：在粗二氧化硅3上存在的碳的重量百分比
Sspé：二氧化硅的BET比表面积(m2/g)。
这样的特定二氧化硅例如由Solvay以商品名Zeosil Premium 200出售。
根据本发明的后面的优选实施方案还有利地，硫含量和促进剂含量的总和大于或等于2.5重量份/100重量份弹性体(phr)。
根据本发明还有利地，以phr表示的总硫含量大于1.9。
使用Thermo Scientific Flash 2000微量分析仪通过元素分析来测量组合物中的总硫含量。该分析包括样品的燃烧阶段，然后是形成的化合物的分离阶段。
将约1mg的样品引入微量分析仪中，使其在氧下进行1000℃的闪速燃烧。然后通过过量的氧和钨酐催化剂来氧化形成的气体。随后通过穿过铜的还原阶段使得可以捕获过量的氧并还原氮氧化物以产生N2以及还原亚硫酸盐以产生二氧化硫SO2。捕获水，随后在色谱柱上分离形成的化合物N2、CO2和SO2，然后用热导计检测。在用标样校准后，通过测量SO2峰的面积来量化总硫。
根据本发明的有利的替代性实施方案，周向增强元件层具有大于0.5xW的轴向宽度。
W为当轮胎安装在其使用轮辋上并且被充气到其建议压力时该轮胎的最大轴向宽度。
增强元件层的轴向宽度在轮胎的横截面上进行测量，因此轮胎处于未充气状态。
根据本发明的一个优选实施方案，由于胎冠增强件由至少两个增强元件层组成，所以一个周向增强元件层在径向上设置在两个工作胎冠层之间。
根据本发明的该实施方案，相比于沿径向位于工作层外侧的相似层，周向增强元件层使得可以更大程度地限制胎体增强件的增强元件的压缩。其优选通过至少一个工作层与胎体增强件沿径向隔开，从而限制所述增强元件上的应力负荷并且避免增强元件过度疲劳。
根据本发明的优选实施方案，至少两个工作胎冠层具有不同的轴向宽度，轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度与轴向最窄的工作胎冠层的轴向宽度之间的差值在10mm至30mm之间。
根据本发明的优选实施方案，轴向最宽的工作胎冠层在径向上位于另外的工作胎冠层的内侧。
根据本发明还有利地，沿径向与周向增强元件层邻近的工作胎冠层的轴向宽度大于所述周向增强元件层的轴向宽度，并且优选地，在赤道平面的任一侧上以及在周向增强元件层的直接轴向连续部分中，与周向增强元件层邻近的所述工作胎冠层在轴向宽度上联接，然后通过橡胶配混物层至少在所述两个工作层公共的剩余宽度上脱离联接。
在与周向增强元件层邻近的工作胎冠层之间存在这样的联接，会降低作用在与该联接最接近的位置处的轴向最外周向元件上的拉伸应力。
根据本发明的一个有利实施方案，至少一个周向增强元件层的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件具有在10GPa至120GPa之间的0.7％伸长下的割线模量以及小于150GPa的最大切线模量。
根据优选的实施方案，增强元件在0.7％伸长下的割线模量小于100GPa且大于20GPa，优选在30GPa至90GPa之间，更优选小于80GPa。
还优选地，增强元件的最大切线模量小于130GPa，更优选地小于120GPa。
上述模量在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用20MPa的预负荷确定并且针对增强元件的金属横截面校正)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的金属横截面校正而测得的张力。
相同增强元件的模量可以在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用10MPa的预负荷确定并且针对增强元件的整个横截面校正)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的整个横截面校正而测得的张力。增强元件的整个横截面为由金属和橡胶组成的复合元件的横截面，所述橡胶已尤其在固化轮胎阶段的过程中渗入增强元件。
根据与增强元件的整个横截面相关的该构想，至少一个周向增强元件层的轴向外部部分和中间部分的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件具有在5GPa至60GPa之间的0.7％伸长下的割线模量以及小于75GPa的最大切线模量。
根据一个优选的实施方案，增强元件在0.7％伸长下的割线模量小于50GPa且大于10GPa，优选在15至45GPa之间，更优选小于40GPa。
还优选地，增强元件的最大切线模量小于65GPa，更优选地小于60GPa。
根据一个优选的实施方案，至少一个周向增强元件层的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件具有的拉伸应力随相对伸长变化的曲线对于较小伸长显示出平缓梯度，而对于较大伸长显示出基本恒定的陡峭梯度。附加帘布层的这种增强元件通常被称为“双模量”元件。
根据本发明的优选实施方案，基本恒定的陡峭梯度从0.1％至0.5％之间的相对伸长处开始出现。
上述增强元件的各个特性在取自轮胎的增强元件上测得。
根据本发明，更特别适于制备至少一个周向增强元件层的增强元件为例如规格21.23的组件，所述规格21.23的组件的结构为3x(0.26+6x0.23)4.4/6.6SS；这种成股帘线由21根基本丝线组成，所述基本丝线的规格为3x(1+6)，具有三个缠绕在一起的线股，每个线股由7根丝线组成，形成中间芯部的一根丝线的直径等于26/100mm，六根缠绕丝线的直径等于23/100mm。这种帘线具有等于45GPa的在0.7％下的割线模量以及等于98GPa的最大切线模量，这些模量在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用20MPa的预负荷确定并且针对增强元件的金属横截面校正)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的金属的横截面校正而测得的张力。在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用10MPa的预负荷确定并且针对增强元件的整个横截面校正)上(拉伸应力对应于针对增强元件的整个横截面校正而测得的张力)，规格21.23的该帘线具有等于23GPa的在0.7％下的割线模量以及等于49GPa的最大切线模量。
以同样的方式，增强元件的另一个示例为规格21.28的组件，所述规格21.28的组件的结构为3x(0.32+6x0.28)6.2/9.3SS。该帘线具有等于56GPa的在0.7％下的割线模量以及等于102GPa的最大切线模量，这些模量在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用20MPa的预负荷确定并且针对增强元件的金属横截面校正)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的金属横截面校正而测得的张力。在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用10MPa的预负荷确定并且针对增强元件的整个横截面校正)上(拉伸应力对应于针对增强元件的整个横截面校正而测得的张力)，规格21.28的该帘线具有等于27GPa的在0.7％下的割线模量以及等于49GPa的最大切线模量。
在至少一个周向增强元件层中使用这种增强元件尤其使得即使在常规制造方法中的成型和固化步骤之后仍然能够维持令人满意的层刚度。
根据本发明的第二实施方案，周向增强元件可以由不可伸展的金属元件形成，所述金属元件以一定方式切割从而形成长度远小于最短层的周长但是优选大于0.1倍的所述周长的部分，所述部分之间的切口沿轴向彼此偏移。再次优选地，附加层的每单位宽度的拉伸弹性模量小于最具伸展性的工作胎冠层的在相同条件下测得的拉伸弹性模量。这样的实施方案使得能够以简单的方式赋予周向增强元件层以下所述模量，所述模量可以容易地进行调节(通过选择同一行的部分之间的间距)，但是在所有情况下，所述模量都低于由相同但连续的金属元件组成的层的模量，附加层的模量在从轮胎移出的切割元件的硫化层上测量。
根据本发明的第三实施方案，周向增强元件为波状金属元件，波幅与波长的比值a/λ至多等于0.09。优选地，附加层的每单位宽度的拉伸弹性模量小于最具伸展性的工作胎冠层的在相同条件下测得的拉伸弹性模量。
金属元件优选为钢帘线。
根据本发明的优选实施方案，工作胎冠层的增强元件为不可伸展的金属帘线。
根据本发明有利地，胎冠增强件由增强元件的至少两个工作胎冠层形成，所述增强元件从一个层至另一个层交叉并且与周向方向形成在10°至45°之间的角度。
为了降低作用于轴向最外周向元件的拉伸应力，本发明还有利地设置使工作胎冠层的增强元件与周向方向形成的角度小于30°，优选小于25°。
本发明的一个优选的实施方案还设置使胎冠增强件沿径向在外侧由至少一个被称为保护层的附加层加以补充，所述保护层具有被称为弹性增强元件的增强元件，所述弹性增强元件相对于周向方向以在10°至45°之间的角度定向并且其方向与由保护层径向邻近的工作层的不可伸展元件形成的角度相同。
根据本发明的上述任何一个实施方案，胎冠增强件可以在胎体增强件与最接近所述胎体增强件的径向内部工作层之间沿径向在内侧由三角层进一步加以补充，所述三角层由不可伸展的金属增强元件制成，所述金属增强元件与周向方向形成大于45°的角度，并且其方向与由胎体增强件的径向最接近层的增强元件形成的角度方向相同。
附图说明
本发明的进一步细节和有利特征将在下文通过参考图1对本发明示例性实施方案的描述而变得显而易见，所述图1示出根据本发明的轮胎的设计的子午视图。
为了便于理解，图1未按比例绘制。图1仅显示了轮胎的一半视图，所述轮胎围绕轴线XX’对称地延伸，所述轴线XX’表示轮胎的周向中平面或赤道平面。
具体实施方式
在图1中，尺寸为315/70R 22.5的轮胎1具有等于0.70的纵横比H/S，H为轮胎1在其安装轮辋上的高度，S为其最大轴向宽度。所述轮胎1包括锚固在两个胎圈(图1中未示出)中的径向胎体增强件2。所述胎体增强件被胎冠增强件3环箍，所述胎冠增强件3在径向上从内向外由以下形成：
-由未包裹的不可伸展的9.28金属帘线形成的第一工作层31，所述金属帘线在帘布层的整个宽度上连续并且以等于24°的角度定向，
-周向增强元件层32，其由“双模量”类型的21x23钢金属帘线形成，
-由未包裹的不可伸展的9.28金属帘线形成的第二工作层33，所述金属帘线在帘布层的整个宽度上连续，以等于24°的角度定向并且与层31的金属帘线交叉，
-由弹性6.35金属帘线形成的保护层34。
胎冠增强件本身由胎面4覆盖，所述胎面4具有旨在与地面接触的表面5。
轮胎的最大轴向宽度W等于317mm。
第一工作层31的轴向宽度L31等于252mm。
第二工作层33的轴向宽度L33等于232mm。
周向增强元件层32的轴向宽度L32等于194mm。
被称为保护帘布层的最终胎冠帘布层34具有等于124mm的宽度L44。
用根据本发明的轮胎进行测试。
用参考轮胎进行同样的测试。
用于胎面的各种配混物列于以下：
Figure GDA0002372180260000131
Figure GDA0002372180260000141
组成成分的值用phr(重量份/百份弹性体)表示。
为每种配混物测得的性能示于下表中：
Figure GDA0002372180260000142
根据本发明用于配混物的二氧化硅具有在下表中重现的特性：
Figure GDA0002372180260000143
Figure GDA0002372180260000151
根据图1来制备根据本发明的轮胎。它们的胎面由根据本发明的配混物1或2中的一者形成。
第一参考轮胎T1和T2与本发明的轮胎类似，它们的胎冠构造的不同之处在于胎冠增强件不包括任何的周向增强元件层。此外它们用由配混物R1或R2组成的胎面制得。
制备其它参考轮胎T3。它们与本发明的轮胎类似，它们的胎冠构造的不同之处在于胎冠增强件不包括任何的周向增强元件层。它们用由配混物1组成的胎面制得。
制备最后的参考轮胎T4。它们类似于轮胎T2，但是胎冠增强件如同根据本发明轮胎包括周向增强元件层。
在测试机上进行第一耐久性测试，所述测试机使得每个轮胎以以下速度在4000kg的初始负荷下以直线行驶，所述速度等于为所述轮胎指定的最大速度等级(速度指数)，所述初始负荷逐渐增加以便减少测试的持续时间。
在测试机上进行其它耐久性测试，所述测试机向轮胎周期性施加横向负荷和动态超负荷。在与施加至参考轮胎的条件相同的条件下对根据本发明的轮胎进行测试。
以这种方式进行的测试证实，在这些测试的每一测试过程中根据本发明的轮胎所驶过的距离至少等于或甚至大于参考轮胎T1、T2、T3和T4。因此显而易见的是，根据本发明的轮胎在耐久性方面的性能至少和参考轮胎一样好。
使用根据本发明的轮胎和参考轮胎的其它测试包括这样的行驶，即其模拟轮胎在被安装至重型负荷类型车辆时的平均使用。这些测试的目的是在行驶过程中监测轮胎的状态，并鉴定出在胎面的磨损不规则性和攻击方面的任何问题。
此外，进行滚动阻力测量。这些测量值涉及参考轮胎T1、T2、T3、T4和根据本发明的轮胎(它们的胎面由配混物1或2组成)。
测试的结果示于下表中。
滚动阻力测量值以kg/t表示，值100被指定给轮胎T2。大于100的值表示更好的滚动阻力性能。
磨损以高度的损失表示，值100被指定给轮胎T1。大于100的值表示更好的磨损性能。
Figure GDA0002372180260000161
从这些测试中得出，根据本发明的轮胎可以通过改进磨损的规则性并通过表现出在滚动阻力方面改进的性能来改进磨损和/或攻击方面的性能。
在行驶过程中，参考轮胎T2和T3导致出现磨损的不规则性。在某些条件下，这样的磨损不规则性会对轮胎的抓地性能产生负面影响，因为接触斑块的表面积会因此而改变。这些磨损的不规则性还会产生用户可察觉到的振动，并因此给用户带来不适感。
关于根据本发明的轮胎，测试表明，这样的磨损不规则性推迟出现，并且以更不明显的方式出现，使得抓地性能几乎不受影响，而不论行驶条件如何。

Claims (14)

1.轮胎，其具有径向胎体增强件并包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身由胎面在径向上覆盖，所述胎面经由两个胎侧接合至两个胎圈，所述胎冠增强件包括至少一个周向增强件元件层，所述胎面包括至少一个聚合物配混物层，所述聚合物配混物层形成旨在与道路表面接触并形成接触表面的胎面表面，其特征在于，形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在60℃下测得的表示为tan(δ)max的tan(δ)最大值与形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*的比值小于0.065，并且形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*与形成胎面表面的所述聚合物配混物层在伸长断裂下的变形值的乘积大于或等于1280MPa％。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在60℃下测得的表示为tan(δ)max的tan(δ)最大值小于或等于0.14。
3.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，形成胎面表面的所述聚合物配混物层在正向循环且在25％和60℃下测得的复数动力学剪切模量G*大于或等于2。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，形成胎面表面的所述层为基于以下物质的弹性体配混物：天然橡胶或具有大部分顺式-1,4键的合成聚异戊二烯；任选的至少一种其它二烯弹性体，在共混物的情况下相对于所使用的其它二烯弹性体的量，天然橡胶或合成聚异戊二烯以主要的量存在；以及增强填料，其主要由特定二氧化硅组成，所述特定二氧化硅以phr表示的含量为大于40phr，并且以phr表示的总填料含量为大于50phr，所述特定二氧化硅具有以下特征：
(a)BET比表面积在200m2/g至240m2/g之间，
(b)CTAB比表面积在180m2/g至220m2/g之间，
(c)表示为dw的平均粒径(以质量计)为45nm至75nm。
5.根据权利要求4所述的轮胎，其特征在于，特定二氧化硅还具有以下特征中的至少一个：
(d)粒径分布满足dw≥(16500/CTAB)–30，
(e)孔隙率满足标准L/IF>-0.0025CTAB+0.85，其中L/IF表征样品的孔径分布宽度，
(f)每单位面积的硅烷醇含量表示为NSiOH/nm2，满足NSiOH/nm2<-0.027CTAB+10.5。
6.根据权利要求4或5所述的轮胎，弹性体配混物包含硫和至少一种促进剂，其特征在于，硫含量和促进剂含量的总和大于或等于2.5phr。
7.根据权利要求4或5所述的轮胎，弹性体配混物包含硫，其特征在于，以phr表示的总硫含量大于或等于1.9。
8.根据权利要求1或2所述的轮胎，胎冠增强件包括至少两个工作胎冠层，其特征在于，所述至少一个周向增强元件层沿径向设置在两个工作胎冠层之间。
9.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，在径向上邻近周向增强元件层的工作胎冠层的轴向宽度大于所述周向增强元件层的轴向宽度。
10.根据权利要求9所述的轮胎，其特征在于，在赤道平面的任一侧上以及在周向增强元件层的直接轴向延伸部分中，与周向增强元件层邻近的工作胎冠层在轴向宽度上联接，并且随后通过橡胶配混物的成型元件至少在所述两个工作胎冠层公共的剩余宽度上脱离联接。
11.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件包括至少两个具有增强元件的工作胎冠层，所述增强元件从一个层至另一个层交叉并且与周向方向形成在10°至45°之间的角度。
12.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，至少一个周向增强元件层的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件具有在10GPa至120GPa之间的0.7％伸长下的割线模量以及小于150GPa的最大切线模量。
13.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件沿径向在外侧由至少一个被称为保护帘布层的附加帘布层加以补充，所述保护帘布层具有被称为弹性增强元件的增强元件，所述弹性增强元件相对于周向方向以在10°至45°之间的角度定向并且其方向与由保护帘布层径向邻近的工作帘布层的不可伸展元件形成的角度相同。
14.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件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45°的角度。
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