CN111295297A - 包括层压条带形式的增强元件的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轮胎，所述轮胎包括胎体帘布层，所述胎体帘布层通过两个胎侧连接两个胎圈，所述胎体帘布层被沿径向位于轮胎外部的胎冠增强区(10)覆盖，所述胎冠增强区(10)又被沿径向位于轮胎外部的胎面覆盖，所述胎冠增强区包括多个增强条带(14)，所述增强条带(14)设置在至少一个条带帘布层中。所述条带以并列的方式设置，并且相对于周向方向形成小于或等于15°的角度。每个增强条带由具有至少3个复合层的层压件制成，每个复合层包括定向纤维，所述定向纤维具有小于或等于30GPa的拉伸模量，彼此平行并且涂覆有聚合物基质(13)。

Description

包括层压条带形式的增强元件的轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎增强元件。本发明更特别地涉及轮胎胎冠结构元件。
背景技术
子午线胎体轮胎(通常称为“子午线轮胎”)已逐渐在大多数市场(特别是乘用车辆轮胎市场)建立起来。这种成功特别归因于子午线轮胎必须具备的耐久性、舒适性、轻重量以及低滚动阻力的品质。
子午线轮胎基本上由柔性胎侧和较硬的胎冠组成，所述胎侧从胎圈沿径向延伸至胎肩，所述胎肩限定胎冠，所述胎冠支撑轮胎的胎面。由于轮胎的每个部分都具有其自身的功能，因此各部分的增强件也是特定的。子午线轮胎技术的一个特征为其能够以相对独立的方式精确地调整每个部分的增强件。
众所周知，乘用车辆子午线轮胎包括径向胎体增强件和胎冠增强件，所述径向胎体增强件由连接轮胎两个胎圈的增强体(通常为织物)制成，所述胎冠增强件包括：
-两个交叉的胎冠三角层(或帘布层)，其基本上由增强体(通常为金属)组成，每个增强体与轮胎的周向方向形成约30度的角度；
-胎冠带束层，其基本上由几乎平行于轮胎周向方向的增强体组成，所述增强体通常被称为0度增强体，尽管其通常与周向方向形成非零角度，例如范围为0至10度的角度。
简而言之，胎体的主要功能为容纳轮胎的内部压力，交叉的帘布层的主要功能为赋予轮胎侧偏刚度，胎冠带束层的主要功能为抵抗高速下的胎冠离心。此外，所有这些增强元件的协作产生了所谓的“胎冠三角”。该三角赋予轮胎在各种应力下保持相对圆柱形的能力。
这些胎冠增强元件中的每一个通常通过轧光与弹性体混配物关联。随后，在轮胎硫化的过程中，这些元件的堆叠会连接在一起。
经过数十年对子午线轮胎结构的研究、发展和优化，所有这些增强元件(胎体、交叉层、带束层)的结合使得子午线轮胎实现了使其获得成功的不可否认的舒适性、寿命以及性价比。在整个发展过程中，一直在试图改善轮胎的性能，例如轮胎质量及滚动阻力方面的性能。因此，随着使用性能越来越高的增强体和越来越薄的胶清橡胶层，子午线轮胎胎冠的厚度逐渐减小，从而可以制造尽可能轻且具有更低滚动阻力的轮胎。
文献WO2010115860描述了一种乘用车辆轮胎，其胎冠增强件由3个不同的独立元件制成：径向胎体增强件、胎冠带束层和三角胎冠层，所述径向胎体增强件由连接轮胎两个胎圈的增强体制成，所述胎冠带束层基本上由平行于轮胎周向方向的增强元件制成，所述三角胎冠层基本上由与轮胎的周向形成一定角度的增强元件制成。从轮胎性能的角度来看，这种结构具有许多优点，但是涉及具有许多步骤的复杂的制造过程。最后，存在的亚层的数量限制了潜在的质量方面的节约。
文献EP 0101400描述了一种子午线轮胎，其具有多个在轮胎胎冠部分中设置的半刚性环形带。所述环形带基本上沿轮胎胎面的整个宽度设置。根据一个特别的实施方案，胎面包括具有一个中央带和两个边带的增强结构。这些带相对较宽且彼此独立，并且各自包括掺入环氧树脂基质中并形成半刚性环箍结构的纤维增强体。然后发现这种轮胎的生产非常复杂。
为了减少这些缺点(特别是生产的复杂性)，文献WO2017/013575描述了一种乘用车辆轮胎，其包括胎冠增强区，所述胎冠增强区包括两个径向叠加的层，每层由复合条带制成，所述复合条带涂覆有弹性体组合物，彼此并列设置，并且相对于周向方向形成约0°的角度，所述复合条带可以包含热塑性薄膜。
然而，仍然需要进一步优化拉伸刚度和剪切刚度方面的性能，同时最小化轮胎胎冠增强区的质量。
在研究的过程中，申请人公司已经发现，胎冠增强区的新型结构能够非常令人惊讶地改善具有该新型结构的轮胎的滚动阻力，同时继续减少常规结构的已知缺点。
发明内容
因此，本发明的一个主题为轮胎，所述轮胎包括胎体帘布层，所述胎体帘布层通过两个胎侧连接两个胎圈，所述胎体帘布层被沿径向位于轮胎外部的胎冠增强区覆盖，所述胎冠增强区本身被沿径向位于轮胎外部的胎面覆盖，所述胎冠增强区包括多个增强条带，所述增强条带设置在至少一个条带帘布层中，所述条带(14)并列设置，并且相对于周向方向形成小于或等于15°的角度，其特征在于，每个增强条带由具有至少3个复合层的层压件制成，每个复合层包含定向纤维，所述定向纤维具有小于或等于30GPa的拉伸模量，彼此平行并且涂覆有聚合物基质。
轮胎表示一种壳体，当其安装至安装支撑件(例如轮辋)之后即可限定封闭的空腔，该空腔可以用气体加压。
根据本发明，每个条带与轮胎的周向方向形成小于或等于15°的角度。具体地，根据其形状，每个条带在沿其最长长度的主方向上延伸，且该条带的主方向与轮胎的周向方向形成小于或等于15°的角度。
在第一实施方案中，定向纤维由互相平行的单纺纤维(称为“粗纱”)组成。在该实施方案中，每个复合层由涂覆有聚合物基质的定向纤维制成。
在第二实施方案中，定向纤维由织物的丝状元件组成，所述丝状元件包括基本互相平行的第一丝状元件和与第一丝状元件交错的基本互相平行的第二丝状元件，所述定向纤维为第一丝状元件或第二丝状元件。因此该第二实施方案能够产生单一复合层，所述复合层包括属于同一织物的第一定向纤维和第二定向纤维，而第一实施方案需要各自包括定向纤维的两个复合层。
在一个优选的实施方案(轮胎的胎冠在轮胎的径向外部覆盖胎体帘布层并且包括胎面和胎冠增强区)中，除了胎冠增强区之外，胎冠不含通过彼此基本平行设置并嵌入橡胶组合物基质的丝状增强元件增强的任何帘布层。轮胎胎冠中排除掉的这种经增强的帘布层的丝状增强元件包括金属丝状增强元件和织物丝状增强元件。
在一个高度优选的实施方案(轮胎的胎冠在轮胎的径向外部覆盖胎体帘布层)中，胎冠由胎冠增强区和胎面制成。
在一个甚至更优选的实施方案中，除了嵌入橡胶组合物基质中的一个或多个条带帘布层，胎冠增强区不含通过彼此基本平行设置并嵌入橡胶组合物基质的丝状增强元件增强的任何帘布层。轮胎胎冠增强区中排除掉的这种经增强的帘布层的丝状增强元件包括金属丝状增强元件和织物丝状增强元件。
在最优选的实施方案中，胎冠增强区由嵌入橡胶组合物基质中的一个或多个条带帘布层制成。
此外，高度有利地，轮胎沿径向在胎体帘布层和胎冠之间不含通过彼此基本平行设置并嵌入橡胶组合物基质的丝状增强元件增强的任何帘布层。胎体帘布层和胎冠之间排除掉的这种经增强的帘布层的丝状增强元件包括金属丝状增强元件和织物丝状增强元件。
在一个能够改进轮胎机械性质的优选的实施方案中，胎冠增强区包括至少两个条带帘布层，第一条带帘布层沿径向位于内部，第二条带帘布层沿径向位于外部，第一条带帘布层和第二条带帘布层各自的条带彼此并列设置，并且相对于周向方向形成小于或等于15°的角度。
仍然在能够改进轮胎机械性质的实施方案中，所述第二条带帘布层的条带与所述第一条带帘布层的条带重叠至少20％。根据本发明的优选变体实施方案，两个条带帘布层的条带之间的平均重叠大于或等于40％。
有利地，第一条带帘布层和第二条带帘布层的条带之间的平均重叠小于或等于80％，优选小于或等于60％。
第一条带帘布层和第二条带帘布层之间的平均重叠为第一帘布层的条带与第二帘布层的条带的每个重叠的平均值。第一帘布层的一个条带和第二帘布层的一个或多个条带之间的每个重叠为第一帘布层的条带在第二帘布层的一个或多个条带上的径向投影的轴向宽度与第一帘布层的条带的轴向宽度的百分比。
在轮胎包括至少三个条带帘布层的变体中，与沿径向位于内部的条带帘布层的条带重叠的每个条带帘布层的条带之间的平均重叠大于或等于20％，优选大于或等于40％且小于或等于80％，优选小于或等于60％。
根据本发明的另一个优选的变体实施方案，条带设置在四个条带层中，每个条带层的条带与沿径向位于其内部的条带层的条带重叠至少20％且最多80％。
优选地，所述每个条带帘布层的条带在每个帘布层内彼此并列设置，并且与周向方向形成小于12°的角度，更优选与周向方向形成小于或等于10°的角度，还更优选的，与周向方向形成小于或等于5°的角度，并且高度优选地与周向方向形成基本为0的角度。
高度有利地，每个条带帘布层嵌入橡胶组合物基质中，所述橡胶组合物基质在交联时在10％应变下的割线伸长模量大于或等于10MPa。
优选地，对于每个复合层，定向纤维与周向方向形成的角度的范围为-90°至90°。
角度的正负号由其取向(即顺时针方向或逆时针方向)定义，在该方向上必须从限定角度的参考直线(在这种情况下为轮胎的周向方向)开始旋转，从而达到限定角度的另一条直线。例如，根据约定，可以采用从参考直线(在这种情况下为周向方向)沿逆时针方向定向的角度具有正号，从参考直线(在这种情况下为周向方向)沿顺时针方向定向的角度具有负号。同样，可以采用相反的约定。
根据本发明的一个优选的实施方案，每个层压件包括：
-n个内复合层，每个内复合层具有与周向方向形成绝对值小于或等于10°的角度的纤维，n为大于或等于1的数，优选范围为1至20，在n>1的情况下，这些内复合层彼此并列，并且在两侧各有m个外复合层，
-每个外复合层具有与周向方向形成不为0°的角度的纤维，m的范围为1至8，在m>1的情况下，位于一个或多个内复合层同一侧的连续的外复合层的纤维的角度相同或不同。
在优选的实施方案中，每个内复合层的定向纤维的角度的绝对值小于或等于5°，更优选基本为0。还优选地，每个外复合层的定向纤维的角度的绝对值严格大于10°，优选地，绝对值的范围为30°至60°。绝对值的范围为30°至60°表示，当角度为负取向时，角度的范围为-30°至-60°，当角度为正取向时，角度的范围为30°至60°。
有利地，对称地位于一个或多个内复合层两侧的两个外复合层的纤维的角度相同。因此，复合层的纤维的角度互相抵消，最大化每个层压件的直线度，使其在制造轮胎的方法中更容易使用。与表现出直线度缺陷的层压件相比，其还能够获得轮胎内层压件的预期的机械性能。
根据本发明的另一个优选的实施方案(n为大于或等于3的数)，对称设置在内复合层两侧的两个外复合层的纤维的角度的绝对值相同，但符号相反。因此，通过使用大量加强了层压件的内复合层，可以弥补由复合层的纤维的角度符号相反造成的潜在的直线度不足。
测量和试验
如下文所示，在固化之前和之后表征橡胶组合物。
拉伸试验
在第二次伸长(即在用于测量本身的伸长度下的调节循环之后)中进行测量。这些拉伸试验能够确定弹性应力和断裂性质。除非另有说明，否则根据1988年9月的法国标准NFT 46-002进行这些拉伸试验。在10％伸长(表示为MA 10)下在23℃±2℃下在正常湿度条件下在第二次伸长(即在用于测量本身的伸长度下的调节循环之后)中测量公称割线拉伸模量(或表观应力，以MPa计)。
轮胎质量
使用磅秤称重轮胎。为对照轮胎的质量任意分配100的指数。与对照轮胎相比，具有小于100的指数的轮胎表示，与对照轮胎相比，所比较的轮胎具有更低的质量，这对于滚动阻力性能非常有利。
滚动阻力
根据方法ISO 87-67(1992年)在滚动道路上测量轮胎的滚动阻力。为了更易于理解，结果以相对于基数100的性能给出，为对照分配100的值。小于100的结果表示滚动阻力降低，因此表示改进的性能，相反地，大于100的结果表示轮胎的滚动阻力增加，因此表示性能下降。
本发明的具体说明
在本说明书中，除非另有明确说明，否则由表述“在a和b之间”标记的任何数值范围表示从大于“a”延伸至小于“b”的数值范围(即不包括极限a和b)，而由表述“从a至b”标记的任何数值范围表示从“a”延伸直至“b”的数值范围(即包括严格极限a和b)。
附图说明
在如下描述中给出所有实施方案的细节，并通过图1至图4进行说明，图1至图4仅以非限制性实施例的方式给出，其中：
-图1为根据现有技术的轮胎的示意性立体图；
-图2为根据本发明的轮胎的截面图；
-图3A为根据本发明的具有对齐条带的轮胎胎冠增强体的示例的示意图；
-图3B为根据本发明的具有对齐条带的轮胎胎冠增强体的另一个示例的示意图；
-图4为根据本发明的条带的一个示例性实施方案的分解图，其由具有7个复合层的层压件制成。
具体实施方式
在本申请中，表述“条带的重叠”表示径向外部帘布层的条带覆盖径向内部帘布层的条带或与径向内部帘布层的条带重叠的设置，也就是说，一个条带在更低平面的条带上的径向方向的投影不为0。重叠可以根据实施方案变化。该重叠形成了帘布层之间的连接，从而产生了整个胎冠增强区域的内聚力。这种连接特别能够在帘布层之间传递剪切力。在这种设置中不考虑橡胶组合物基质的存在。
附图中显示了参考系X，Y，Z，其分别对应于轮胎通常的轴向方向(Y方向)、径向方向(Z方向)和周向方向(X方向)。
“纵向方向”或“周向方向”表示对应于轮胎的外周并由轮胎行驶方向限定的方向。
“轴向方向”表示平行于轮胎的滚动轴线的方向。
轮胎的“胎面”表示由侧表面和两个主表面限定的一定量的弹性体混配物，其中一个主表面旨在在轮胎行驶时与路面接触。
轮胎的“胎侧”表示轮胎的侧表面，所述表面设置在轮胎的胎面和该轮胎的胎圈之间。
轮胎的“胎圈”表示旨在安装至轮辋的轮胎部分。
在本申请中，“胎体”或“胎体帘布层”表示以由弹性体材料的基质制成的层的形式的轮胎的增强结构，在弹性体材料的基质中，长丝或丝线(通常为织物)设置为基本平行且纵向对齐。胎体帘布层有利地制造为长度较长的扁平形，然后切割成适当的尺寸，以制造适用所述胎体帘布层的轮胎。
图1示出了根据现有技术的逐层部分切掉的乘用车辆轮胎的立体图。围绕胎圈线7连接至胎圈5的胎体增强件2沿胎侧3和胎冠4延伸。胎体增强件2由径向定向的增强体形成。增强体为织物帘线(例如，由尼龙、人造纤维、聚酯制成)。在轮胎的胎冠处，胎体被两个交叉的三角层20，21以及带束层22覆盖。两个交叉的胎冠三角层20，21包括在轮胎周向方向的两侧以基本在20度和40度之间的角度定向的增强体。金属帘线构成交叉层20，21的增强体。弹性体密封混配物层8覆盖轮胎的内腔。胎面6覆盖所有部分。该结构涉及多个半成品层，需要具有许多中间步骤的制造方法。大量的层使得轮胎相对较重。
图2显示了根据本发明的轮胎1，所述轮胎1包括胎侧3和胎体帘布层2，所述胎侧3被胎冠4覆盖，所述胎体帘布层2从一个胎圈5延伸至另一个胎圈，并穿过胎侧3和胎冠4。胎冠4在轮胎的径向外部覆盖胎体帘布层2，除了胎面6之外，所述胎冠4还包括胎冠增强区10，所述胎冠增强区10设置有与周向方向形成小于或等于15°的角度的条带，优选与周向方向形成小于12°的角度，更优选与周向方向形成小于10°的角度，还更优选地与周向方向形成小于或等于5°的角度，并且高度优选地为周向，即相对于周向方向基本上以0°定向。后文描述条带的各个实施方案。胎冠增强区10径向地设置在胎面6和胎体帘布层2之间。
图3A示出了根据本发明的胎冠区10的第一实施方案。根据该实施方案，多个条带(14)构成了两个条带帘布层，第一条带帘布层沿径向位于内部，第二条带帘布层沿径向位于外部，所述第二条带帘布层的条带与所述第一条带帘布层的条带重叠至少20％，所述第一条带帘布层和第二条带帘布层的所述条带(14)彼此并列设置。这些条带帘布层的每一个均嵌入橡胶组合物基质(13)中，所述橡胶组合物基质(13)在交联时在10％应变下的割线伸长模量大于或等于10MPa。
条带帘布层的每个增强条带均由具有至少3个复合层的层压件制成，每个复合层包括互相平行定向的低模量纤维(15，15’，15”)，所述低模量纤维(15，15’，15”)与周向方向形成一定角度，并涂覆有聚合物基质。
橡胶组合物基质
表述“组合物基于”应理解为表示组合物包括所使用的各种组分的混合物和/或反应产物，这些基本组分中的一些能够(或旨在)在组合物的各个制造阶段的过程中(特别是在其交联或硫化的过程中)至少部分地彼此反应。
应注意，下文提到的参与制备橡胶组合物的化合物可以为化石来源或生物来源。在生物来源的情况下，其可以部分地或完全地源自生物质或可以通过源自生物质的可再生起始材料获得。其特别适用于聚合物、增塑剂、填料等。
橡胶组合物基质基于至少一种二烯弹性体或非二烯(例如，热塑性)弹性体；其优选为经交联或可交联类型的组合物，也就是说，其包括适合于使组合物在固化时(或橡胶制品(例如加入根据本发明的胎冠区的轮胎)固化时)交联(硬化)的交联体系(特别是硫化体系)。
优选地，该橡胶组合物基质具有作为特征的刚度，即特征在于具有10％伸长下的割线拉伸模量，通过定义，每种橡胶组合物的模量MA10大于或等于10MPa，优选大于10MPa。
根据本发明的另一个优选的变体实施方案，该橡胶组合物帘布层还可以具有非常高的刚度，即模量MA 10大于或等于30MPa。
优选地，弹性体为二烯弹性体。已知二烯弹性体可以分为两类：“基本不饱和的”或“基本饱和的”。术语“基本不饱和的”应理解为表示至少部分源自共轭二烯单体且具有大于15％(摩尔％)的二烯源(共轭二烯)单元含量的二烯弹性体；因此例如丁基橡胶或二烯与α-烯烃的EPDM型共聚物的二烯弹性体不在前述定义范围内，而是可以被特别地称作“基本饱和的”二烯弹性体(低或极低的二烯源单元含量，始终小于15％)。
在“基本不饱和的”二烯弹性体的类别中，“高度不饱和的”二烯弹性体特别理解为表示具有大于50％的二烯源(共轭二烯)单元含量的二烯弹性体。
尽管本发明适用于任何类型的二烯弹性体，但本发明优选以高度不饱和类型的二烯弹性体进行。
该二烯弹性体更优选地选自聚丁二烯(BR)、天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物以及这些弹性体的混合物，此类共聚物特别选自丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)、异戊二烯/丁二烯共聚物(BIR)、异戊二烯/苯乙烯共聚物(SIR)以及异戊二烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SBIR)。
橡胶组合物可以包含单一二烯弹性体或多种二烯弹性体，所述多种二烯弹性体可以与除了二烯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组合使用。橡胶组合物还可以包括本领域技术人员已知的通常在用于制造轮胎的橡胶组合物中使用的全部或部分添加剂，例如，增强填料(例如，炭黑或二氧化硅)，偶联剂，非增强填料、增塑剂(增塑油和/或增塑树脂)、颜料、保护剂(例如，抗臭氧蜡、化学抗臭氧剂、抗氧化剂)、抗疲劳剂或增强树脂(例如在申请WO 02/10269中所述)、交联体系(例如基于硫和其它硫化剂和/或过氧化物和/或双马来酰亚胺的交联体系)。
根据本说明书，本领域技术人员将知晓如何调整橡胶组合物的配方从而实现期望的性质水平(特别是模量MA 10)，并使所述配方适合预期的特定应用。
已知通过增加例如橡胶组合物的增强填料含量、硫以及其它硫化剂的含量，或通过引入增强树脂从而增加橡胶组合物的刚度，可以组合所有这些解决方案从而获得更高的刚度。
在两个连续的条带帘布层之间的径向(或厚度)方向上且被橡胶组合物基质占据的空间优选在0.05和2mm之间，更优选在0.1和1mm之间。例如，已证明0.2至0.8mm的厚度完全适合增强轮胎。
条带帘布层
在条带帘布层中，例如通过以给定的方位开始第一次缠绕，然后以相同的节距以180度开始第二次缠绕来实现条带的交错设置。作为替选方案，通过在一个给定的轴向方向上进行第一次缠绕，然后在相反的轴向方向上进行第二次缠绕来设置条带。
在图3A的对称设置的示例性实施方案中，两个条带(14)帘布层被设置为在两个帘布层的条带的位置之间具有约半个条带节距的横向偏移。每个帘布层的主平面基本是轴向的。这种设置的作用为用构成第二帘布层的条带覆盖第一帘布层的弹性体混配物的桥。因此，在第一帘布层的条带之间的弹性体混配物的桥基本位于相邻的帘布层的条带的各自的宽度的中间。在该实施例中，径向外部帘布层少缠一圈，用以补偿横向偏移的影响。两个帘布层的条带之间的平均重叠至少为20％，优选大于40％且小于或等于80％，优选小于或等于60％。
图3A的示例性实施方案中具有两个帘布层，条带具有相同的宽度并且相对于彼此偏移。
在变体中，为了确保一定的均匀性，帘布层的起点和终点可任选地相同。
图3B示出了根据本发明的胎冠区10的另一个实施方案。根据该实施方案，多个条带(14)构成四个帘布层，每个条带帘布层的条带与沿径向位于其内部的条带帘布层的条带重叠至少20％且最多80％(在该情况下重叠最多50％)，所述每个帘布层的条带(14)彼此并列设置，并且相对于周向方向形成基本接近于0度的角度，更广泛地说，与周向方向形成小于或等于15°的角度，优选与周向方向形成小于12°的角度，更优选与周向方向形成小于或等于10°的角度，还更优选地，与周向方向形成小于或等于5°的角度。例如通过以给定的方位开始第一次缠绕，随后可以每隔90°开始缠绕以实现条带的交错设置。
复合条带
每个增强条带(14)均由具有至少3个复合层的层压件制成，每个复合层包括互相平行定向的低模量纤维，所述低模量纤维与周向方向形成一定角度，并涂覆有聚合物基质。
优选地，定向纤维与周向方向形成的角度的范围为-90°至90°。
优选地，每个层压件包括：
-n个内复合层，每个内复合层具有与周向方向形成绝对值小于或等于10°的角度的纤维(15)，n为大于或等于1的数，优选范围为1至20，更优选范围为1至12，还更优选地为1至6，在n>1的情况下，这些内复合层彼此并列，并且在两侧各有m个外复合层，
-每个外复合层具有与周向方向形成不为0°的角度的纤维(15’，15”)，m的范围为1至8，当m>1时，在内复合层同一侧铺设的连续的外复合层的纤维(15’，15”)的角度相同或不同，对称地在内复合层两侧铺设的两个外复合层的纤维(15’，15”)的角度相同。
因此，层压件中层的总数为n+2m。
在该优选的实施方案中，每个内复合层的定向纤维的角度的绝对值小于或等于5°，更优选基本为0。还优选地，每个外复合层的定向纤维的角度的绝对值严格大于10°，优选地，绝对值的范围为30°至60°。
图4示出了n等于3且m等于2的实施方案。更优选地，外复合层的纤维(15’，15”)的角度等于+45°或-45°。
根据本发明的优选实施方案，n和m均等于1。
根据本发明的另一个优选的实施方案，n等于1且m等于2。
根据本发明的另一个实施方案，每个层压件包括：
-n个内复合层，所述内复合层具有与周向方向形成0°的角度的纤维(15)，n为大于或等于3的数，优选范围为3至20，更优选范围为3至12，还更优选地为3至6，这些内复合层彼此并列，并且在两侧各有m个外复合层，
-每个外复合层具有与周向方向形成不为0°的角度的纤维(15’，15”)，m的范围为1至8，当m>1时，在内复合层同一侧铺设的连续的外复合层的纤维(15’，15”)的角度相同或不同，对称地在内复合层两侧铺设的两个外复合层的纤维(15’，15”)的角度的绝对值相同，但符号相反。
在该另一个优选实施方案中，每个内复合层的定向纤维的角度的绝对值小于或等于5°，更优选基本为0。还优选地，每个外复合层的定向纤维的角度的绝对值严格大于10°，优选地，绝对值的范围为30°至60°。
更优选地，外复合层的纤维的角度等于+45°或-45°。
复合条带可以由预浸渍的复合层NTPT 450TM或NTPT ThinPreg 402TM(其可特别通过应用文献WO 2016/198171中描述的方法获得)制成。
预浸渍的复合层以期望的层压角度在未加工或未聚合状态下铺设，并且形成尺寸大于条带宽度的幅宽。
将层压幅宽切割成期望宽度的未加工或未聚合的条带。
将未加工的条带缠绕至具有较大直径(即直径为2米)的滚筒上。使用常用固化设备(例如，脱模布、吸胶布、微孔或无孔离型膜、真空包装膜等)在真空下(-850mbar)在压力下(5bar)固化条带。
根据另一个实施方案，在较大直径的滚筒上铺设层压幅宽，并使用常用固化设备在真空下(-850mbar)在压力下(5bar)使其固化。固化之后，将幅宽切割成条带。
优选地，条带的厚度小于或等于1mm，更优选小于或等于0.7mm。
条带的组成成分
条带层压件的每个复合层的聚合物基质包括热固性聚合物本身或包括热固性聚合物与其它聚合物的共混物。
优选地，聚合物基质可以选自聚环氧化物、不饱和聚酯、乙烯基酯、氰酸酯、双马来亚酰胺、聚氨酯类型的热固性树脂以及此类树脂的共混物。在上述树脂中，特别适合的树脂为玻璃化转变温度大于或等于160℃的热固性树脂。应注意，可以将增强填料(二氧化硅、炭黑)或热塑性填料(Arkema的Orgasol)或弹性体填料(Kaneka的Kane Ace)加入上述热固性树脂中。
这些复合层优选具有约200g/m2的表面密度和约0.2mm的预固化厚度。
优选地，使用表面密度小于或等于80g/m2，更优选地该密度的范围为18g/m2至80g/m2且预固化厚度小于0.06mm的精细层。
本领域技术人员知晓如何根据这些复合层的表面密度调整复合层的数量。
层压件的每个复合层的纤维均包含低模量纤维。在本申请中，低模量表示小于或等于30GPa，优选范围为6GPa至30GPa的伸长模量(杨氏模量)。根据标准ASTM D4848-98(2012年)测量该伸长模量。
根据本发明的实施方案的优选替选形式，层压件的每个复合层的低模量纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。优选地，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维是主要的，也就是说其占任何一个层的纤维的50％以上。
还更优选地，层压件的每个复合层的纤维由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维制成。
根据本发明的实施方案的其它的优选替选形式，层压件的每个复合层的纤维包括聚酰胺纤维(例如，半芳族形式的PA66、PA46、PA6、PA10)、纤维素或人造丝纤维或低模量热塑性纤维。
每种类型的纤维能够优选地以主要的含量使用，即其占同一层纤维的50％以上，还更优选地，每种类型的纤维构成层压件的每个复合层的所有纤维。
根据本发明的一个优选变体，层压件的每个复合层中聚合物基质/纤维的体积比的范围为25/75至55/45，优选为约45/55。
实施例
以下实施例能够说明本发明；然而，本发明不仅局限于这些实施例。
这些实施例旨在证明，与包括常规结构的对照轮胎和根据现有技术的轮胎相比，根据本发明的轮胎具有改进的性质。
比较了尺寸均为245/45R18的以下轮胎：
-包括常规结构(胎冠包括两个胎冠帘布层和一个以0°定向的尼龙丝线层)的轮胎PT1，
-根据现有技术WO2017/013575(图8)的轮胎PT2，
-符合本发明的轮胎PA3。
符合的轮胎PT2和PA3均包括胎冠增强区，所述胎冠增强区包括两个帘布层，所述帘布层由宽度为15mm的增强条带制成，所述增强条带彼此并列并且相对于周向方向形成约0°的角度，两个帘布层重叠46％。
两个条带帘布层之间的橡胶组合物基质的厚度为0.2mm，橡胶组合物基质的模量MA10为12MPa。
应注意，不同于轮胎PT1，对于轮胎PA3和PA4，除了胎冠增强区10之外，胎冠4不含通过彼此基本平行设置并嵌入橡胶组合物基质的丝状增强元件增强的任何帘布层。轮胎胎冠中排除掉的这种经增强的帘布层的丝状增强元件包括金属丝状增强元件和织物丝状增强元件，例如轮胎PT1的丝状增强元件。在这种情况下，对于轮胎PA3和PA4的每一个，胎冠4由胎冠增强区10和胎面6制成。
还应注意，除了嵌入橡胶组合物基质中的条带帘布层之外，胎冠增强区10不含通过彼此基本平行设置并嵌入橡胶组合物基质的丝状增强元件增强的任何帘布层。轮胎的胎冠增强区中排除掉的这种经增强的帘布层的丝状增强元件包括金属丝状增强元件和织物丝状增强元件。在这种特定的情况下，对于轮胎PA3和PA4的每一个，胎冠增强区10由嵌入至橡胶组合物基质中的条带帘布层制成。
最后，应注意，轮胎PA3和PA4的每一个沿径向在胎体帘布层2和胎冠4之间不含通过彼此基本平行设置并嵌入橡胶组合物基质的丝状增强元件增强的任何帘布层。胎体帘布层2和胎冠4之间排除掉的这种经增强的帘布层的丝状增强元件包括金属丝状增强元件和织物丝状增强元件。
根据现有技术的轮胎PT2的条带由掺有织物帘线(芳纶，由两根167Tex的股线以0°以每米315捻的捻度捻合在一起而制成的合股纱线)的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基质制成。条带的厚度为0.5mm。
根据上述实施方案生产的轮胎PA3的条带由包括18个复合层的层压件制成，所述复合层涂覆有聚环氧化物类型的热固性聚合物基质(由NTPT公司以商品名“ThinPreg402TM”出售的复合层)：
-10个内复合层，所述内复合层具有互相平行的定向纤维，所述定向纤维与周向方向形成0°的角度(每一层单位面积的质量为35g/m2)，
-和在内复合层两侧铺设的4个连续的外复合层(-45，+45然后再-45和+45)，与内复合层相邻的两个层具有互相平行且与周向方向形成-45°的角度的定向纤维，两个最外层具有互相平行且与周向方向形成+45°的角度的定向纤维。
轮胎PA3的条带在其复合层中包括来自DuraFiberTech的参考号为755-220tex的PET纤维，其中在每个复合层中聚合物基质/纤维的体积比为50/50，所述条带的厚度为0.85mm。
在本文中使用的橡胶组合物基质为通常用于轮胎胎圈(5)的类型的常规模量的组合物(模量MA10约等于12MPa)，所述组合物基于天然橡胶、炭黑(约75phr)、抗氧化剂、具有较高硫含量(约5phr)和常用硫化添加剂的硫化体系；其进一步包括约10phr的石蜡油和8phr的粘性树脂(丁基-苯酚-乙炔树脂)。
通过RFL型粘合剂提供条带帘布层和橡胶组合物基质之间的粘合，所述RFL型粘合剂通过已知的方式沉积在条带上。
下表1比较了每个轮胎的轮胎质量和滚动阻力(常规对照轮胎PT1具有100的指数)。
与常规对照轮胎PT1相比，可以看到，根据本发明的轮胎PA3的质量和滚动阻力得到了显著的改善，并且相对于轮胎PT2也得到改善(其相对于PT1已有改善)。
表1
轮胎 轮胎质量 滚动阻力
PT1 100 100
PT2 93 92
PA3 91 87

Claims (10)

1.轮胎(1)，所述轮胎(1)包括胎体帘布层(2)，所述胎体帘布层(2)通过两个胎侧(3)连接两个胎圈(5)，所述胎体帘布层(2)被沿径向位于轮胎外部的胎冠增强区(10)覆盖，所述胎冠增强区(10)本身被沿径向位于轮胎外部的胎面(6)覆盖，所述胎冠增强区(10)包括多个增强条带(14)，所述增强条带(14)设置在至少一个条带帘布层中，所述条带(14)并列设置，并且相对于周向方向形成小于或等于15°的角度，其特征在于，每个增强条带由具有至少3个复合层的层压件制成，每个复合层包含定向纤维(15，15’，15”)，所述定向纤维(15，15’，15”)具有小于或等于30GPa的拉伸模量，彼此平行并且涂覆有聚合物基质。
2.根据前一权利要求所述的轮胎(1)，所述胎冠增强区(10)包括至少两个条带(14)帘布层(12)，第一条带帘布层沿径向位于内部，第二条带帘布层沿径向位于外部，第一条带帘布层和第二条带帘布层(12)各自的条带(14)彼此并列设置，并且相对于周向方向(Z)形成小于或等于15°的角度。
3.根据前一权利要求所述的轮胎(1)，其中，所述两个条带帘布层的条带(14)之间的平均重叠大于或等于20％，优选大于或等于40％。
4.根据权利要求2或3所述的轮胎(1)，其中，所述两个条带帘布层的条带(14)之间的平均重叠小于或等于80％，优选小于或等于60％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，每个条带(14)帘布层(12)嵌入橡胶组合物基质(13)中，所述橡胶组合物基质(13)在交联时在10％应变下的割线伸长模量大于或等于10MPa。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其中，每个层压件包括：
-n个内复合层，每个内复合层具有与周向方向形成绝对值小于或等于10°的角度的纤维(15)，n为大于或等于1的数，优选范围为1至20，在n>1的情况下，这些内复合层彼此并列，并且在两侧各有m个外复合层，
-每个外复合层具有与周向方向形成不为0°的角度的纤维(15’，15”)，m的范围为1至8，在m>1的情况下，位于一个或多个内复合层同一侧的连续的外复合层的纤维(15’，15”)的角度相同或不同。
7.根据权利要求6所述的轮胎(1)，其中，对称地位于一个或多个内复合层两侧的两个外复合层的纤维(15’，15”)的角度相同。
8.根据权利要求6或7所述的轮胎(1)，其中，数n的范围为1至12，优选为1至6。
9.根据权利要求6所述的轮胎(1)，其中，对称地位于一个或多个内复合层两侧的两个外复合层的纤维(15’，15”)的角度的绝对值相同，但符号相反。
10.根据前一权利要求所述的轮胎(1)，其中，数n大于或等于3，n的范围为3至12，优选为3至6。
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