CN111344158A - 胎体增强件层具有改进耐久性的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及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金属增强元件层组成，所述金属增强元件插入弹性体配混物的两个压延层之间，所述弹性体配混物包含至少由炭黑组成的增强填料。根据本发明，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层在10％伸长下的弹性拉伸模量小于8.5MPa，并且至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的所述压延层的宏观分散系数Z大于85。

Description

胎体增强件层具有改进耐久性的轮胎
技术领域
本发明涉及一种具有径向胎体增强件的轮胎，更具体地涉及一种旨在装配至承载重型负载并且以持续速度行驶的车辆(例如卡车、拖拉机、拖车或大客车)的轮胎。
背景技术
在重载型轮胎中，胎体增强件通常锚固在胎圈区域的两侧，并且在径向上被胎冠增强件覆盖，所述胎冠增强件由至少两个重叠并由丝线或帘线形成的层制成，所述丝线或帘线在每个层中平行并从一个层至另一个层交叉，并且与周向方向形成10°和45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层还可以被至少一个被称为保护层并由增强元件形成的层覆盖，所述增强元件有利地为可伸展的金属，并且被称为弹性增强元件。其还可以包括金属丝线或帘线的层，所述金属丝线或帘线具有较低的伸展性并与周向方向形成45°和90°之间的角度，被称为三角帘布层的该帘布层沿径向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，并且由以绝对值不超过45°角度铺设的平行的丝线或帘线形成。三角帘布层至少与所述工作帘布层形成三角增强件，该增强件在其所经受的各种应力下几乎没有形变，三角帘布层基本上用于吸收轮胎胎冠区域中的所有增强元件所经受的横向压缩力。
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为包含轮胎旋转轴线的平面。
周向正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。
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在越来越长的旅途中行驶。由于轮胎磨损更低，因此这种轮胎行驶的条件组合确实能够增加行驶的公里数；然而，轮胎的耐久性会受到不利影响。为了使这种轮胎能够翻修一次或甚至两次以延长其寿命，需要保持结构，特别是其胎体增强件具有足以承受所述翻修的耐久性。
如此构造的轮胎在特别恶劣的条件下的长时间行驶实际上会导致这些轮胎在耐久性方面的限制。
胎体增强件的元件在行驶时特别经受弯曲应力和压缩应力，这会对其耐久性产生不利影响。特别地，形成胎体层增强元件的帘线在轮胎行驶过程中经受较高的应力，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，并因此造成磨损和疲劳；这种现象被称为“疲劳磨蚀”。
为了实现其增强轮胎胎体增强件的作用，所述帘线首先必须具有良好的挠性和高耐挠曲性，这特别表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，通常小于在轮胎胎冠增强件的常规帘线中使用的丝线的直径。
由于帘线有助于使腐蚀剂(例如氧气和水分)通过(甚至排出)的本性，胎体增强件的帘线还经受“疲劳腐蚀”现象。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渗透性(尽管较低)，由于轮胎的结构，渗透进入轮胎的空气或水可以通过在帘线内形成的通道传送。
通常归于上位术语“疲劳磨蚀腐蚀”的所有这些疲劳现象造成帘线机械性质的逐渐恶化，并且在最为恶劣的行驶条件下可能影响这些帘线的寿命。
为了提高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空腔内壁的橡胶层的厚度，从而尽可能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。这种类型的材料的缺点是增加了轮胎成本。
还已知的是改变所述帘线的构造，从而特别地增加帘线对橡胶的渗透性，以限制氧化剂通道的尺寸。
因此，本发明人为其自身设定的任务是提供用于“重载”型重型车辆的轮胎，特别是从“疲劳-腐蚀”或“疲劳-磨蚀-腐蚀”现象的观点来看，无论行驶条件如何，所述轮胎均具有改进的性能(特别是耐久性)，并且其制造成本是可接受的。
发明内容
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层制成，所述增强元件插入弹性体配混物的两个压延层之间，所述弹性体配混物包含至少由炭黑组成的增强填料，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身沿径向被胎面覆盖，所述胎面通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述轮胎形成旨在容纳充气气体的内腔，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层在10％伸长下在拉伸下的弹性模量小于8.5MP，并且至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的所述压延层的宏观分散值Z大于85。
经填充的弹性体配混物的大于85的宏观分散值Z表示填料以大于或等于85的分散值Z分散在组合物的弹性体基质中。
在本说明书中，通过在交联之后根据S.Otto等人在Kautschuk GummiKunststoffe，58Jahrgang，NR 7-8/2005中描述的方法根据标准ISO 11345测量的Z值来表征填料在弹性体基质中的分散。
基于通过Dynisco提供的带有操作程序和“disperDATA”操作软件的“disperGRADER+”设备测量的未分散填料的表面积百分比(“％未分散表面积”)根据以下等式来计算Z值：
Z＝100-(％未分散表面积)/0.35。
就其本身而言，未分散表面积百分比通过使用摄像机在30°的入射光下观察样品表面测量。亮点与填料和附聚物相关，而暗点与橡胶基质相关；使用数字处理将图像转化成黑白图像，其能够以S.Otto在上述文献中描述的方法测定未分散表面积百分比。
Z值越高，填料在橡胶基质中的分散越好(100的Z值对应于完全分散，而0的Z值对应于普通分散)。大于或等于80的Z值将被认为是对应于在弹性体基质中具有非常好的分散的填料的表面积。
根据已知的方法制备至少构成至少一个保护层的所述径向最外压延层的弹性体配混物。
为了实现大于85的宏观分散值Z，可以有利地通过形成二烯弹性体和增强填料的母料来制备弹性体配混物。
对于本发明的目的，“母料”理解为表示已经引入填料的基于弹性体的复合材料。
存在获得二烯弹性体和增强填料的母料的各种方法。特别地，为了改善填料在弹性体基质中的分散，一种类型的解决方案包括在“液”相中混合弹性体和填料。为此，使用以胶乳形式(弹性体颗粒分散在水中的形式)的弹性体和填料的水分散体(即填料分散在水中，并且通常被称为“浆料”)。
因此，根据本发明的一个变体，通过从包含天然橡胶的二烯弹性体胶乳和包含炭黑的填料的水分散体开始的液相混合获得母料。
还更优选地，根据以下方法步骤获得根据本发明的母料，所述方法步骤能够使得填料在弹性体基质中获得非常好的分散：
-将二烯弹性体胶乳的第一连续流进给至凝固反应器的混合区域，所述凝固反应器限定了在混合区域和出口之间延伸的细长的凝固区域，
-在压力下将包括填料的流体的第二连续流进给至凝固反应器的所述混合区域，通过在混合区域中足够剧烈地混合第一流体和第二流体从而与弹性体胶乳形成混合物，以使弹性体胶乳与填料在出口之前凝固，所述混合物以连续流的方式流向出口区域，所述填料能够使弹性体胶乳凝固，
-在反应器出口处回收先前获得的连续流的形式的凝结物并干燥，从而回收母料。
例如在文献WO 97/36724中描述了这种在液相中制备母料的方法。
有利地，根据本发明，聚合物配混物的第一层S的弹性体-填料结合的特征在于在交联之前测量的“结合橡胶”含量大于35％。
被称为“结合橡胶”试验的试验能够确定未硫化组合物中与增强填料密切关联的弹性体的比例，该比例的弹性体不溶于标准有机溶剂。已知在混合过程中通过增强填料固定的该不可溶比例的橡胶定量地表明了填料在橡胶组合物中的增强活性。例如在标准NF-T-45-114(1989年6月)中描述了这种方法，该方法适用于确定结合至炭黑的弹性体的含量。
本领域技术人员公知该试验用于表征增强填料提供的增强质量，该试验例如描述于Plastics,Rubber and Composites Processing and Applications，第25卷，第7期，第327页(1996年)；Rubber Chemistry and Technology，第69卷，第325页(1996年)。
在这种情况下，不能用甲苯提取的弹性体的含量以如下方式测量：在将橡胶组合物样品(通常300-350mg)放置15天以在该溶剂(例如80-100cm3的甲苯)中溶胀之后，进行在100℃下真空干燥24小时的步骤，随后称重由此处理的橡胶组合物样品。优选地，上述溶胀步骤在环境温度(约20℃)且远离光线的条件下进行，并且例如在溶胀五天之后更换一次溶剂(甲苯)。在计算中考虑并消除橡胶组合物中初始存在的除了弹性体之外的不溶性质的组分份数之后，“结合橡胶”含量(重量％)以已知方式通过橡胶组合物样品的初始重量和最终重量之间的差值计算。
本发明人已经能够证明，根据本发明制备的轮胎高度有利地改进了耐久性和制造成本之间的折中。具体地，这种轮胎的耐久性至少与上文提到的最佳解决方案一样好(无论行驶条件如何)，并且不会以任何方式增加制造成本。
进行的试验表明，使用根据本发明的弹性体配混物(所述弹性体配混物包括至少由炭黑组成的增强填料，在10％伸长下的拉伸弹性模量小于8.5MPa，宏观分布值Z大于85)制备最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层，能够改善轮胎耐久性方面的性质。
本发明人认为，其已特别证明，与更常规的配混物相比，选择根据本发明的配混物制备至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的所述压延层，特别导致压延层具有较弱的导电性，限制了最靠近内腔的所述胎体增强件层的增强元件的腐蚀现象。
对胎体增强件层的增强元件的腐蚀风险的这种限制能够特别限制所述胎体增强件层的增强元件和轮胎内腔之间的弹性体配混物的厚度，从而限制轮胎的制造成本。
所述胎体增强件层的增强元件和轮胎内腔之间的弹性体配混物的厚度的这种减小也有助于减少所述配混物的发热，特别是在行驶时承受较高应力的轮胎胎圈区域中。
此外，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量有利于行驶时的耐久性方面的性能，甚至有助于减少承受最高应力的轮胎区域的发热。通常，胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量大于8.5MPa，最通常地大于10MPa，以限制胎体增强件层剥落的风险。本发明人还认为，减少在行驶时承受最高应力的轮胎区域(特别是胎圈区域)的发热有助于限制胎体增强件层剥落的风险。
有利地，根据本发明，胎体增强件的所有压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量小于8.5MPa，宏观分散值Z大于85。
根据本发明的一个优选的实施方案，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的所述压延层的每单位体积的电阻率ρ满足log(ρ)大于8。
根据标准ASTM D 257静态测量每单位体积的电阻率ρ，ρ以ohm.cm表示。
还优选地，胎体增强件层的所有压延层的每单位体积的电阻率ρ满足log(ρ)大于8。
根据本发明的优选的实施方案，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层的tan(δ)的最大值(表示为tan(δ)max)小于0.080，优选小于0.070。
优选地，胎体增强件的所有压延层的tan(δ)的最大值(表示为tan(δ)max)小于0.080，优选小于0.070。
损耗因数tan(δ)为橡胶配混物层的动态性质。根据标准ASTM D 5992-96在粘度分析仪(Metravib VA4000)上测量损耗因数tan(δ)。记录硫化组合物样品(厚度为2mm，横截面为78mm2的圆柱状试样)在10Hz的频率下在100℃的温度下经受简单交替剪切应力的正弦荷载的响应。以0.1％至50％(向外周期)然后50％至1％(返回周期)的形变振幅进行扫描。使用的结果为在返回周期中测量的复数动态剪切模量(G*)和损耗因数tan(δ)。对于返回周期，标记观察到的tan(δ)的最大值，记为tan(δ)max。
滚动阻力为轮胎滚动时出现的阻力。滚动阻力通过与轮胎旋转时的变形相关的滞后性损失表示。与轮胎旋转相关的频率值对应于在30和100℃之间测量的tan(δ)值。因此，100℃下的tan(δ)值对应于轮胎在滚动时的滚动阻力指标。
本发明人还能够证明，由于相对较低的tan(δ)的最大值(表示为tan(δ)max)，因此选择根据本发明的该优选实施方案的配混物制备至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层能够改进轮胎滚动阻力方面的性质。
根据本发明的优选的实施方案，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层为基于如下的弹性体配混物：天然橡胶或主要具有顺式-1,4-键的合成聚异戊二烯、任选至少一种其它二烯弹性体，和增强填料，在共混物的情况下，相对于所使用的其它二烯弹性体的含量，所述天然橡胶或合成聚异戊二烯以主要含量存在，所述增强填料由如下组成：
a)炭黑，其以20和80phr之间的含量使用，
b)或炭黑和白填料的共混物，其中总填料含量在20和80phr之间，优选在40和60phr之间，所述白填料为包括SiOH和/或AlOH表面官能团的二氧化硅和/或氧化铝类型，并选自沉淀二氧化硅或气相二氧化硅、氧化铝或硅酸铝，或在合成过程中或合成之后改性的炭黑，其BET比表面积在50和350m2/g之间和/或CTAB比表面积在50和250m2/g之间。
根据“The Journal of the American Chemical Society”(第60卷，第309页，1938年2月)中描述的Brunauer，Emmet和Teller方法(对应于标准D6556-10)在炭黑上进行BET比表面积测量。
以已知的方式使用在“The Journal of the American Chemical Society”(第60卷，第309页，1938年2月)中描述的Brunauer-Emmett-Teller方法通过气体吸附测定二氧化硅的BET比表面积，更具体地根据1996年12月的法国标准NF ISO 9277进行测定。
根据1987年11月的NF T 45007中的方法(方法B)测定CTAB比表面积。
如果使用透明填料或白填料，则需要使用偶联剂和/或覆盖剂，所述偶联剂和/或覆盖剂选自本领域技术人员已知的试剂。作为优选的偶联剂的示例，可提及双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)多硫化物类型的烷氧基硅烷硫化物，其中特别是由Degussa以名称Si69(纯液体产品)和名称X50S(固体产品(以50重量/50重量与N330炭黑共混))出售的双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。作为覆盖剂的示例，可提及脂肪醇、烷基烷氧基硅烷(例如由Degussa分别以名称Si116和Si216出售的十六烷基三甲氧基硅烷或十六烷基三乙氧基硅烷)、二苯胍、聚乙二醇或任选通过OH或烷氧基官能团改性的硅油。相对于填料，覆盖剂和/或偶联剂以≥1/100且≤20/100的重量比例使用，当透明填料代表所有增强填料时，其优选在2/100和15/100之间，当增强填料由炭黑和透明填料的共混物组成时，其在1/100和20/100之间。
作为具有上述二氧化硅和/或氧化铝类型的材料的形态和SiOH和/或AlOH表面官能团并且根据本发明可以用作这些材料的部分或全部替代品的增强填料的其它示例，可提及这样的炭黑，所述炭黑在合成过程中通过向进给至炉的油中加入硅和/或铝化合物，或者在合成之后通过将酸加入炭黑在硅酸钠和/或铝酸钠溶液中的水悬浮液而改性，从而用SiOH和/或AlOH官能团至少部分地覆盖炭黑的表面。作为具有SiOH和/或AlOH表面官能团的这种类型的炭基填料的非限制性示例，可提及在橡胶专题ACS会议(阿纳海姆，加利福尼亚，1997年5月6-9日)第24号会议中描述的CSDP型填料，和专利申请EP-A-0799854中的填料。
在可以与天然橡胶或主要具有顺式-1,4-键的合成聚异戊二烯共混使用的二烯弹性体中，可提及聚丁二烯(BR)(优选主要具有顺式-1,4-键)、溶液或乳液苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)、丁二烯-异戊二烯共聚物(BIR)或还可替选地，苯乙烯-丁二烯-异戊二烯三元聚合物(SBIR)。这些弹性体可以是在聚合过程中或在聚合之后通过支化剂(例如二乙烯基苯)或星形支化剂(例如碳酸酯、卤化锡或卤化硅)改性或通过官能化剂改性的弹性体，例如通过二甲氨基苯甲酮或二乙氨基苯甲酮的作用导致含氧羰基或羧基官能团或胺官能团接枝到链或链端部上。在天然橡胶或主要具有顺式-1,4-键的合成聚异戊二烯与一种或多种上述二烯弹性体的共混物的情况下，天然橡胶或合成聚异戊二烯优选以主要含量使用，更优选以大于70phr的含量使用。
有利地，根据本发明的变体实施方案，至少最靠近内腔的胎体增强件层的金属增强元件是非缠绕帘线，所述非缠绕帘线在“渗透性”试验中的流速小于20cm3/min。
称为渗透性试验的试验能够通过在恒定压力下在给定的时间范围内测量穿过试样的空气的体积来确定所试验的帘线对空气的纵向渗透性。本领域技术人员公知该试验的原理是证明对帘线处理以使其不透气的有效性；其例如描述于标准ASTM D2692-98中。
在通过剥离直接从经硫化橡胶帘布层中取出的帘线上进行试验，所述帘线增强所述经硫化橡胶帘布层，因此被固化橡胶渗透。
在2cm长且周围涂覆有固化态橡胶配混物(或涂层橡胶)的帘线上以如下方式进行试验：在1bar的压力下将空气注入帘线的入口，使用流量计测量出口处的空气体积(例如从0至500cm3/min校准)。在测量过程中，将帘线样品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，使得在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；使用固体橡胶试样(即不含帘线的试样)预先检查气密性密封件本身的气密性。
测量的平均空气流速(10个试样的平均值)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，因此小于或等于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)可被称为气密(完全气密)的帘线。
该渗透性试验还构成间接测量橡胶组合物对帘线的渗透度的简单手段。所测量的流速越低，橡胶对帘线的渗透度越大。
在“渗透性”试验中具有小于20cm3/min的流速的帘线的渗透度大于66％。
在“渗透性”试验中具有小于2cm3/min的流速的帘线的渗透度大于90％。
根据本发明的该变体，可以通过流动性比常用配混物更大的压延层配混物获得至少最靠近内腔的胎体增强件层的金属增强元件在“渗透性”试验中的所述值。
“渗透性”试验中的这些值似乎也可以改进轮胎的耐久性。实际上，压延配混物对至少最靠近内腔的胎体增强件层的金属增强元件的更大的渗透有利于减少氧化剂在增强元件内的扩散。在氧化剂能够进入增强元件的攻击的情况下，增强元件的这种渗透限制了氧化剂与金属增强元件之间的直接接触。因此，实际上由于氧化剂能够直达压延层，增强元件的氧化继续发生，通过选择至少构成至少最靠近内腔的胎体增强件层的最靠近内腔的压延层且具有较弱电导率的配混物来降低氧化程度。
还有利地，根据本发明，在称为渗透性试验的试验中，胎体增强件的帘线的流速小于10cm3/min，更优选小于2cm3/min。
根据一个优选的实施方案，根据本发明的该变体，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件是具有至少两个层的帘线，至少一个内层包覆有由不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物组成的层，所述橡胶组合物优选基于至少一种二烯弹性体。
表述“组合物基于至少一种二烯弹性体”以已知的方式表示组合物主要包含(即超过50％的质量分数)这种或这些二烯弹性体。
应当注意到，根据本发明的包覆物围绕其覆盖的层连续延伸(也就是说该包覆物在帘线的“正交”方向(垂直于半径的方向)上是连续的)，从而形成横截面实际上有利地为圆形的连续套筒。
还应该注意到，该包覆物的橡胶组合物可以是可交联或经交联的，即根据定义，其包括在固化(即硬化而非熔融)时适于使组合物交联的交联体系；因此，该橡胶组合物可称为不可熔融的橡胶组合物，因为无论加热至多高的温度，其都不能熔融。
术语“二烯”弹性体或橡胶以已知的方式理解为表示至少部分(即均聚物或共聚物)基于二烯单体(带有两个共轭或非共轭碳-碳双键的单体)的弹性体。
例如在专利申请WO 2005/071157中描述了这种增强元件。
根据本发明的一个优选的实施方案，由不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物组成的所述层至少包覆至少最靠近轮胎内腔的胎体增强件层的帘线的内层并且优选基于至少一种二烯弹性体并且为基于如下的弹性体配混物：天然橡胶或主要具有顺式-1,4-键的合成聚异戊二烯、任选至少一种其它二烯弹性体，和增强填料，在共混物的情况下，相对于所使用的其它二烯弹性体的含量，所述天然橡胶或合成聚异戊二烯以主要含量存在，所述增强填料由如下组成：
a)炭黑，其以20和80phr之间的含量使用，
b)或炭黑和白填料的共混物，其中总填料含量在20和80phr之间，优选在40和60phr之间，所述白填料为包括SiOH和/或AlOH表面官能团的二氧化硅和/或氧化铝型，并选自沉淀二氧化硅或气相二氧化硅、氧化铝或硅酸铝，或在合成过程中或合成之后改性的炭黑，其BET比表面积在50和350m2/g之间和/或CTAB比表面积在50和250m2/g之间。
优选地，所述层的组合物选择为与至少用于至少最靠近内腔的胎体增强件层的最靠近内腔的压延层的组合物相同。因此，在所述层和压延层各自的材料之间不存在潜在不相容性问题。
根据本发明的一个变体，至少最靠近内腔的胎体增强件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]构造的层状金属帘线，其包括由至少一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有L根直径为d1的丝线，其中L的范围为1至4，所述中间层C2具有M根直径为d2且以节距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任选被外层C3环绕，所述外层C3具有N根直径为d3且以节距p3螺旋缠绕在一起的丝线，其中N的范围为8至20，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组成的包覆物在[L+M]构造中覆盖所述第一层C1，在[L+M+N]构造中至少覆盖所述层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，外层(C2，C3)的丝线的直径在0.10和0.5mm之间。
还优选地，外层(C3)的所述丝线所缠绕的螺旋节距在8和25mm之间。
在本发明的含义内，节距表示平行于帘线轴线测量的长度，在所述长度的端部处，具有该节距的丝线围绕帘线轴线完成一整圈；因此，如果轴线被垂直于所述轴线的两个平面(所述两个平面隔开的长度等于形成帘线的层的丝线的节距)截开，则该丝线的轴线在这两个平面中在对应于所考虑的丝线层的两个圆上的位置相同。
当根据本发明的帘线包括至少一个包覆有由不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物(所述橡胶组合物优选基于至少一种二烯弹性体)组成的层的内层时，则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步骤中获得，首先通过挤出头包覆芯部或中间L+M结构(层C1+C2)，在该步骤之后在第二步骤中，围绕由此包覆的层C2进行缆合或捻合剩余的N根丝线(层C3)的最终操作。在可能的中间缠绕和解绕操作的过程中，由橡胶包覆物造成的未加工态下的粘合问题可以用本领域技术人员已知的方法解决，例如通过使用插入的塑料薄膜来解决。
根据本发明的变体实施方案，轮胎的胎冠增强件由至少两个具有不可伸展的增强元件的工作胎冠层形成，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10°和45°之间的角度。
根据本发明的其它变体实施方案，胎冠增强件还具有至少一个周向增强元件层。
本发明的一个优选的实施方案还使胎冠增强件通过具有增强元件(称为弹性增强元件)的至少一个附加层(称为保护层)在径向上在外部得到补充，所述弹性增强元件相对于周向方向以10°和45°之间的角度定向，且方向和与其径向相邻的工作层的不可伸展的元件所形成的角度相同。
胎冠增强件可以在胎体增强件和最靠近所述胎体增强件的径向内部工作层之间在径向内部被三角层进一步补充，所述三角层由不可伸展的钢金属增强元件制成，所述不可伸展的钢金属增强元件与周向方向形成大于60°的角度，且方向与胎体增强件的径向最靠近层的增强元件所形成的角度相同。
附图说明
根据以下参考附图给出的本发明的一些示例性实施方案的描述，本发明的其它细节和有利特征将变得显而易见，所述附图示出了根据本发明的一个实施方案的轮胎的设计的子午视图。
为了便于理解，附图未按比例描绘。
具体实施方式
在图1中，尺寸为315/70R 22.5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。胎体增强件2由单个金属帘线层形成，所述金属帘线插入两个压延层之间。胎体增强件2被胎冠增强件5环箍，所述胎冠增强件5本身被胎面6覆盖。附图还显示了轮胎空腔7，所述轮胎空腔7旨在容纳充气气体。
根据本发明，胎体增强件层2的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量小于8.5MPa，宏观分散值Z大于85。
log(ρ)(表示胎体增强件层2的压延层的电阻率)的值大于8Ohm.cm。
胎体增强件层2的压延层的tan(δ)的最大值(表示为tan(δ)max)小于0.070。
用根据本发明制造的不同轮胎进行试验，并与参比轮胎进行比较。
通过改变胎体增强件层2的压延层配混物的特性(特别是其在10％伸长下的拉伸弹性模量和Z值)来进行试验。
下表列出了所使用的各种配混物。
Figure BDA0002487833490000131
Figure BDA0002487833490000141
根据本发明的轮胎I1和I2制造成具有胎体增强件层，所述胎体增强件层的压延件由选自配混物1和2的配混物组成制造。
胎体增强件层的帘线是1+6+12结构的非缠绕层状帘线，其包括由一根丝线形成的中心核、由六根丝线形成的中间层以及由十二根丝线形成的外层。
其具有以下特征(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)；
-p2＝10(mm)；
-(d2/d3)＝1；
其中d2和p2分别是中间层的直径和螺旋节距，d3和p3分别是外层的丝线的直径和螺旋节距。
根据本发明的轮胎I1的帘线的根据上文描述的方法测量的渗透能力小于10％。
根据本发明的轮胎I2的帘线的芯部包覆有橡胶组合物，所述芯部包括由丝线形成的中心核和由六根丝线形成的中间层。通过芯部的挤出头获得包覆物，随后是围绕由此包覆的芯部捻合或缆合12根丝线的最终操作。
制成橡胶包覆物的弹性体组合物由配混物1和2制造，并且在该特定情况下，其具有与胎体增强件层的压延层相同的配方。
根据本发明的轮胎I2的帘线的根据上述方法测量的渗透能力等于95％。
参比轮胎T制造成具有胎体增强件层，所述胎体增强件层的压延件由配混物R1制成。
参比轮胎T的胎体增强件层的帘线与根据本发明的轮胎I1的帘线相同。
在对轮胎施加公称使用条件的测试机上进行在滚动道路上进行的滚动耐久性试验，轮胎充气中掺有氧气并且包含水。在与应用于参比轮胎的条件相同的条件下，对根据本发明的轮胎进行试验。
在充分行驶(导致参比轮胎T的胎体增强件层明显退化)之后，分析胎体增强件层的增强元件。进行的测量对应于增强元件的腐蚀长度和所述增强元件的破损数量。
在相同条件下行驶与轮胎T所行驶的距离相同的距离之后，对根据本发明制造的轮胎I1和I2进行相同的测量。
参考为参比轮胎T固定的基数100，下表中表示了结果。一方面，为增强元件的腐蚀长度固定一个基数100，为增强元件的破损数量固定另一个基数100。
轮胎T 轮胎I1 轮胎I2
腐蚀长度 100 80 70
破损数量 100 70 60
这些试验特别地表明，根据本发明的轮胎的设计能够延缓保护层的增强元件的腐蚀，因此有利于轮胎耐久性方面的性能。
此外，进行了滚动阻力测量。这些测量与参比轮胎T(胎体增强件层的压延层使用化合物R1)和上述根据本发明的轮胎I1(胎体增强件层的压延层使用化合物2)有关。
下表给出了测量结果；其以kg/t表示，为轮胎T指定100的值。
轮胎T 轮胎I1
100 98

Claims (15)

1.一种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金属增强元件层制成，所述金属增强元件插入弹性体配混物的两个压延层之间，所述弹性体配混物包含至少由炭黑组成的增强填料，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身沿径向被胎面覆盖，所述胎面通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述轮胎形成旨在容纳充气气体的内腔，其特征在于，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量小于8.5MPa，并且至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的所述压延层的宏观分散值Z大于85。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的所述压延层的以tan(δ)max表示的tan(δ)的最大值小于0.080，优选小于0.070。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，至少最靠近内腔的胎体增强件层的至少最靠近内腔的所述压延层为基于如下的弹性体配混物：天然橡胶或主要具有顺式-1,4-键的合成聚异戊二烯、任选至少一种其它二烯弹性体，和增强填料，在共混物的情况下，相对于所使用的其它二烯弹性体的含量，所述天然橡胶或合成聚异戊二烯以主要含量存在，所述增强填料由如下组成：
a)炭黑，其以20phr和80phr之间的含量使用，
b)或炭黑和白填料的共混物，其中总填料含量在20phr和80phr之间，优选在40phr和60phr之间，所述白填料为包括SiOH和/或AlOH表面官能团的二氧化硅和/或氧化铝类型，并选自沉淀二氧化硅或气相二氧化硅、氧化铝或硅酸铝，或在合成过程中或合成之后改性的炭黑，其BET比表面积在50m2/g和350m2/g之间和/或CTAB比表面积在50m2/g和250m2/g之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，至少一个保护层的至少所述径向最外压延层的每单位体积的电阻率ρ满足log(ρ)大于8。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，至少最靠近内腔的胎体增强件层的金属增强元件为非缠绕帘线，所述非缠绕帘线在“渗透性”试验中的流速小于20cm3/min。
6.根据权利要求5所述的轮胎，其特征在于，至少最靠近内腔的胎体增强件层的金属增强元件为非缠绕帘线，所述非缠绕帘线在“渗透性”试验中的流速小于10cm3/min，优选小于2cm3/min。
7.根据权利要求6所述的轮胎，其特征在于，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件是具有至少两个层的帘线，至少一个内层用由不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物组成的层包覆，所述橡胶组合物优选基于至少一种二烯弹性体。
8.根据权利要求7所述的轮胎，其特征在于，由不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物组成的所述层至少包覆至少最靠近轮胎内腔的胎体增强件层的帘线的内层并且优选基于至少一种二烯弹性体并且为基于如下的弹性体配混物：天然橡胶或主要具有顺式-1,4-键的合成聚异戊二烯、任选至少一种其它二烯弹性体，和增强填料，在共混物的情况下，相对于所使用的其它二烯弹性体的含量，所述天然橡胶或合成聚异戊二烯以主要含量存在，所述增强填料由如下组成：
a)炭黑，其以20phr和80phr之间的含量使用，
b)或炭黑和白填料的共混物，其中总填料含量在20phr和80phr之间，优选在40phr和60phr之间，所述白填料为包括SiOH和/或AlOH表面官能团的二氧化硅和/或氧化铝类型，并选自沉淀二氧化硅或气相二氧化硅、氧化铝或硅酸铝，或在合成过程中或合成之后改性的炭黑，其BET比表面积在50m2/g和350m2/g之间和/或CTAB比表面积在50m2/g和250m2/g之间。
9.根据权利要求7或8所述的轮胎，其特征在于，至少最靠近内腔的胎体增强件层的金属增强元件为用作轮胎胎体增强件中的增强元件的[L+M]或[L+M+N]构造的层状金属帘线，其包括由至少一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有L根直径为d1的丝线，其中L的范围为1至4，所述中间层C2具有M根直径为d2且以节距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任选被外层C3环绕，所述外层C3具有N根直径为d3且以节距p3螺旋缠绕在一起的丝线，其中N的范围为8至20，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组成的包覆物在[L+M]构造中覆盖所述第一层C1，在[L+M+N]构造中至少覆盖所述层C2。
10.根据权利要求9所述的轮胎，其特征在于，第一层(C1)的丝线的直径在0.10mm和0.5mm之间，层(C2，C3)的丝线的直径在0.10mm和0.5mm之间。
11.根据权利要求9或10所述的轮胎，其特征在于，所述外层(C3)的丝线缠绕的螺旋节距在8mm和25mm之间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件由至少两个具有不可伸展的增强元件的工作胎冠层形成，所述不可伸展的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°和45°之间的角度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件还包括至少一个周向增强元件层。
14.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件通过具有“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外部得到补充，所述“弹性”增强元件相对于周向方向以10°和45°之间的角度定向，并且方向和与其径向相邻的不可伸展的工作帘布层元件所形成的角度相同。
15.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，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60°的角度。
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