CN112118972B - 用于自行车轮的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于自行车轮的轮胎,该轮胎包括胎冠,该胎冠包含抗穿刺系统,该抗穿刺系统能够提供对外来物体的较高抗渗透性。特别地,本发明涉及用于自行车轮的轮胎(100),该轮胎包括:‑胎体结构(2);和‑相对于所述胎体结构(2)在径向外部位置内排列的胎冠(7);其中通过硫化含微米尺寸的原纤化聚合物纤维的可硫化弹性体胶料制造胎冠(7),其中在所述胎体结构(2)和所述胎冠(7)之间插入至少一层保护层(6,11),所述保护层(6,11)包括(i)相对于轮胎的赤道面以大于30°的角度取向的多根纺织品材料的增强帘线,(ii)相对于轮胎的赤道面以大于20°的角度取向的具有经向或纬向纺织品纤维的方形织物,或(iii)具有随机取向的纺织品纤维的非织造织物。

Description

用于自行车轮的轮胎
发明领域
本发明涉及具有改进的抗穿刺性能的用于自行车轮的轮胎。
特别地,本发明涉及包含抗穿刺系统的用于自行车轮的轮胎,该抗穿刺系统包括胎冠和保护层,该保护层能够提供对外来物体的较高抗渗透性。
本发明的轮胎可用于竞赛用自行车、越野自行车的车轮上,和用于城市自行车轮内。
现有技术
用于自行车轮的轮胎典型地包括围绕一对胎圈芯在胎圈处折弯(fold back)的胎体结构和相对于胎体结构在径向外部位置内排列的胎冠。
胎体结构拟耐受充气压力并支撑自行车和骑车人的重量。它包括一层或多层胎体帘布层,所述胎体帘布层各自包括多个合适地取向的增强帘线。在若干层胎体帘布层的情况下,它们相对于彼此倾斜以形成交叉的结构。
胎圈芯的任务是确保轮胎锚定到轮辋上。
在胎体结构的径向内部位置内,可提供加压空气引入其内的空气室。在山地车(MTB)部门但最近同样对于竞赛用自行车来说,称为“无内胎”,即不具有内部管道的轮胎类型愈加普遍。在这些轮胎中,加压空气直接作用在胎体结构上。使胎体结构和轮辋成型,其方式使得它们的相互锚定保证了气密性。
设计胎冠以保证轮胎抓牢到沥青或者地面(或一般地滚动表面)上。
拟用于制造胎冠和其他轮胎组件的弹性体胶料通常特征在于存在弹性体聚合物和可用于改进其机械特征,尤其劲度的基于炭黑和/或二氧化硅的一种或多种增强填料。所述弹性体胶料可包括其他常用的添加剂,所述添加剂基于胶料打算的特定应用来选择。例如,所述胶料可与抗氧化剂、防老化剂、增塑剂、粘合剂、抗臭氧剂、改性树脂、纤维(例如
Figure BDA0002776289470000021
浆料)或其混合物混合。
EP0329589,例如描述了车辆车轮用轮胎,其中至少一个组件由含增强填料的弹性体胶料制造,该增强填料芳族聚酰胺类
Figure BDA0002776289470000022
浆料纤维。
在用于自行车轮的轮胎的期望特征当中,使用者愈加要求抗穿刺性。
尤其在用于自行车轮的轮胎中,现有技术已解决了抗穿刺性的问题并对此提出了各种解决方案。
在US8474499中,例如,提出了在胎冠和胎体帘布层之间插入抗穿孔的金属层压体。
US9016341描述了同样在此情况下,在胎冠和胎体帘布层之间插入的一种缓冲层,即抗穿孔的纺织品增强件。在本领域已知的各种其他文献中提出了这一解决方案且它是轮胎制造者中最常用的一种解决方案。
US8833416描述了在穿孔之后能抗漏气的改性气室的用途。
EP1384601描述了在胎冠和胎体帘布层之间插入额外的保护层,所述额外的保护层由能改进抗穿刺性,与此同时因所引入的组件的高弹性导致改进滚动阻力的高度弹性的胶料组成。
发明概述
申请人提出了采用弹性体胶料制造胎冠的问题,所述弹性体胶料包括能赋予所有类型自行车轮轮胎(从专用于竞赛用自行车的较轻轮胎到越野自行车用的那些较重轮胎,其中包括用于城市自行车轮的那些轮胎)高的穿刺保护的材料。
申请人已发现,在拟用于生产胎冠的胶料中使用原纤化聚合物纤维赋予所述胶料增加的抗穿刺性,与标准生产的胎冠所使用的材料相比。
然而,申请人还发现由采用含原纤化聚合物纤维的所述胶料制造的胎冠赋予的保护并不完全足以避免尤其甚至非常细的尖锐元件,例如荆棘或尖片或尖锐的石头引起的穿刺。
然而,申请人令人惊奇地发现采用含原纤化聚合物纤维的胶料制造的胎冠,结合在胎体结构和胎冠之间插入的以大于30°的角度相对于轮胎的赤道面取向的由纺织品纤维制造的增强帘线所增强的径向内部保护层对于所有类型的用途来说允许获得改进且充足的抗穿刺性。
随后,接着通过进一步实验,申请人还令人惊奇地发现通过在这一组合中使用由相对于轮胎赤道面以大于20°的角度取向的具有纬纱或经纱的纺织品纤维的方形织物制造的保护层,或者使用由随机取向的纺织品纤维的非织造织物制造的保护层,也获得类似结果。
而且,申请人还验证了可通过添加另外的保护层获得甚至更好的结果,所述另外的保护层由相对于胎体结构在径向内部位置中或者在相同的胎体结构中,采用相同的纺织品材料制造,在胎体帘布层的翼部之间掺入。
尽管这一结果尚未发现确定的解释,但申请人认为在能引起穿刺的物体(废墟,荆棘,和尖片等)和含原纤化聚合物纤维的胎圈胶料之间的相互作用引起这个物体的渗透端的一类缠绕,例如引起其尖锐度下降和变圆,这会降低其渗透力到不再能穿过根据本发明制造的保护层的点。
因此,在第一方面中,本发明涉及用于自行车轮的轮胎,其包括胎体结构,和相对于胎体结构在径向外部位置中排列的胎冠,其中通过硫化含微米尺寸的原纤化聚合物纤维的可硫化弹性体胶料制造胎冠,和其中在所述胎体结构和所述胎冠之间插入至少一层保护层,所述保护层包括(i)相对于轮胎赤道面以大于30°的角度取向的多根纺织品材料的增强帘线,(ii)相对于轮胎赤道面以大于20°的角度取向的具有纬向或经向纺织品纤维的方形织物,或(iii)具有随机取向的纺织品纤维的非织造织物。
任选地,本发明用于自行车轮的轮胎包括相对于所述胎冠在径向内部位置内排列,优选在所述胎体结构内或者相对于所述胎体结构在径向内部位置内插入的至少一层另外的保护层。
发明详述
在本说明书和下述权利要求中,采用下述定义。
“竞赛用自行车”是指用于道路或田径赛的高性能自行车。这些自行车包括满足由the Union Cycliste Internationale(UCI)-Title I-General Organization ofCycling Sports-第3章:设备部分2确立的规则的那些自行车。在本发明范围内,还包括斜式自行车(recumbent bicycle),计时赛自行车和/或铁人三项自行车。还包括所谓的健身自行车(用于娱乐用途的竞赛用自行车)。
“城市自行车”是指拟用于主要城市用途用于城市旅行在道路或主要柏油路上的自行车(都市自行车,城市自行车,远足自行车和旅游自行车,以及电动或脚踏辅助的变体)。这些自行车通常装配有为改进安全和使用舒适度而设计的配件,例如为了良好可视性的良好的前和后照明,曲轴箱(或链罩)以保护衣服避免链子,用于轻便行李或前篮筐的行李支架,且通常采用既不像竞赛用自行车一样平滑,也不是像越野自行车一样具有障碍物的具有中间护罩的26″或28″轮制造。
“越野自行车”是指拟覆盖典型地不均匀或不规则地形,也就是说,彼此完全不同且不同于沥青的地面,例如泥地,砂子地面,岩石地面,压实的地面,和软地面等等的自行车。这些自行车包括满足对于各自专家来说由the Union Cycliste Internationale(UCI)确立的标准的那些自行车且尤其包括山地车(MTB)或全地形自行车(ATB),常规地细分成越野跑(XC),马拉松,小路,所有山脉,耐力赛,全能滑雪板(Freeride)和下坡路种类的自行车,以及减肥自行车(fat bike),公路越野车,和电动或脚踏辅助的变体。
轮胎的“赤道面”是指与轮胎的旋转轴垂直且将轮胎分成两个对称相等部分的平面。
术语“径向”和“轴向”以及措辞“径向内部/外部”和“轴向内部/外部”用于指代分别与轮胎的旋转轴垂直的方向和平行的方向。
术语“周向”和“圆周向”在提到轮胎的环形展开(annular development)方向,即提到轮胎的滚动方向时使用,所述方向对应于位于与轮胎的赤道面一致或平行的平面上的方向。
术语“弹性体胶料”用于表示包含至少一种弹性体聚合物和至少一种增强填料的组合物。优选地,这一组合物进一步包括添加剂,例如交联剂和/或增塑剂。由于存在交联剂,因此这一胶料可以通过加热而进行交联(硫化)。
本文中术语“弹性体聚合物”或“弹性体”是指表示可硫化的天然或合成聚合物,它在室温下在进行硫化之后,对由于力量导致的变形敏感且在消除变形力之后能快速并剧烈地恢复到基本上起始的形状与尺寸(根据涉及橡胶的ASTM D1566-11标准术语的定义)。
术语“帘线”或措辞“增强帘线”用于表示可能地用弹性体胶料基质涂布或者掺入其内的由一个或多个胶丝状元件组成的元件(下文也称为“胶丝(thread)”)。
措辞“增强的带状元件”是指表示细长制品,其具有平坦的截面轮廓且包括与制品的纵向展开平行延伸并掺入到至少一层弹性体胶料基质内或者至少部分用其涂布的一根或多根增强帘线。
帘线或胶丝的“直径”是指根据BISFA E10方法(The International Bureau ForThe Standardization Of Man-Made Fibers,Internationally Agreed Methods ForTesting Steel Tire Cords,1995版本)所描述测量的帘线或胶丝的厚度。
层或帘布层或织物的“密度”或“帘线密度”是指相对于在这一层/帘布层/织物内存在的单位长度,增强帘线的数量。密度以TPI测量(每英寸的胶丝数)。
帘线或胶丝的“线密度”或“胶丝计数”是指相对于单位长度,增强帘线的重量。线密度可以用分特(每10km长度的克数)测量。
措辞“高弹性模量纤维”是指弹性模量或劲度不小于30GPa的材料的纤维,例如芳族聚酰胺纤维和莱赛尔纤维(Lyocell fibres)。
对于芳族聚酰胺纤维(AR)来说,根据BISFA-用于对芳族聚酰胺纤维纱线的测试方法,2002年版本,测定线密度-第6章,测定拉伸性能-第7章-测试程序-第7.5段-采用具有初始预拉紧的程序评价弹性模量。
对于莱赛尔纤维来说,根据BISFA-用于人造丝,铜氨丝,乙酸酯,三乙酸酯和莱赛尔长丝纱线的测试方法-2007年版本,测定拉伸性能-第7章-拉伸测试条件:烘箱干燥测试-表7.1-测试程序-第7.5段-采用在松弛样品上的烘箱干燥测试-第7.5.2.4子段评价弹性模量。
术语轮胎的“拟合直径(fitting diameter)”是指在胎圈芯的内径处以供锚定轮胎到轮辋上测量的轮胎直径,正如在ETRTO(The European Tyre and Rim TechnicalOrganization)中所描述的。
“胎冠的轴向展开(axial development)”或其一部分是指借助含有轮胎旋转轴的平面预成形的轮胎截面中,胎冠或其一部分的径向最外轮廓的展开。
“轮胎的轴向展开”是指借助含有轮胎旋转轴的平面预成形的轮胎截面中,轮胎的径向最外轮廓的展开,这一轴向展开在轮胎胎圈的端部之间测量。
轮胎的“宽度”是指轮胎的最大轴向延伸,根据ETRTO标准-Manual Standards2018-Cycle and Motorcyle Tyres-M5的Sg宽度,这一宽度在轮胎的轴向最外部的点之间测量。
轮胎的“胎面外倾(Tread camber)”是指通过轮胎截面的一部分轮廓的外倾半径测量的外倾。
轮胎截面的一部分轮廓的“外倾半径”是指最好地接近该轮廓部分的圆周半径。
以下在本说明书和在下述权利要求中,当提到某些角度的某些值时,要理解为绝对值,也就是说,相对于参考平面的正值和负值二者。
根据本发明的一个方面,通过硫化包含微米尺寸的原纤化聚合物纤维的可硫化弹性体胶料制造胎冠。
优选地,微米尺寸的原纤化聚合物纤维是熔融温度为至少170℃,优选至少190℃的聚合物纤维。
在本发明中有用的原纤化聚合物纤维例如以下述为代表:芳族聚酰胺纤维(例如
Figure BDA0002776289470000071
Figure BDA0002776289470000072
浆料或Teijin Aramid的
Figure BDA0002776289470000073
浆料),聚酯纤维(例如Engineered Fibers Technology的
Figure BDA0002776289470000074
浆料),丙烯酸类纤维(例如EngineeredFibers Technology的
Figure BDA0002776289470000075
原纤化纤维和Sterling Fibers的
Figure BDA0002776289470000076
浆料),微原纤化纤维素纤维(例如WEIDMANN FIBER TECHNOLOGY的WMFC Q_ECO),和植物纤维(例如ECCOGleittechnik的
Figure BDA0002776289470000077
)。
术语“原纤化聚合物纤维”是指纤维本身具有不规则和支化形状,且具有磨损的纤维的较薄长丝从中岔开的主干,其为该纤维得到较大表面积以及较好锚定和粘合特征的纤维,与非-原纤化纤维相比。由非原纤化纤维通过机械、热和化学处理获得“原纤化聚合物纤维”。
提到术语“微米尺寸”是指纤维的直径或最大截面尺寸小于100μm(微米),典型地大于500nm(纳米)。
芳族聚酰胺纤维是由芳族聚酰胺获得的合成纤维,所述芳族聚酰胺即通过在芳族二胺和芳族二羧酸在溶液中缩合获得的一组特定的尼龙。芳族聚酰胺纤维及其制备方法是文献中已知的,且例如描述于专利US3006899,US3063966,US3094511,US3287323,US3322728,US3349062,US3354127,US3380969,US3671542和US3951914中。
Figure BDA0002776289470000078
是由1,4-苯二胺(对苯二胺)单体和对苯二甲酰氯为起始通过在溶液中缩合获得的一种特定的芳族聚酰胺纤维。
Figure BDA0002776289470000079
浆料是根据专门的
Figure BDA00027762894700000710
技术通过
Figure BDA00027762894700000711
纤维的原纤化所获得的材料。
Figure BDA00027762894700000712
浆料典型地具有总长度为0.5-1mm,表面积为7-11m2/g和主纤维直径为10至18微米(μm)的纤维。
聚酯纤维是由如下物质获得的合成纤维:聚酯或者通过包含至少一个羧基(-COOH)和至少一个羟基(-OH)的单体的缩合获得的聚合物。
Figure BDA00027762894700000713
是由Kuraray和Celanese生产的具有熔融结晶液体特征的全芳族-基聚酯,它通过缩合4-羟基苯甲酸与6-羟基-2-羧基萘酸获得。
Figure BDA00027762894700000714
浆料是通过原纤化,例如来自Engineered Fibers Technology的
Figure BDA0002776289470000081
纤维而获得的材料。
Figure BDA0002776289470000082
浆料典型地具有总长度为1至6mm和原纤直径为数微米的纤维。
丙烯酸类纤维是由如下物质获得的合成纤维:聚丙烯酸酯或者通过聚合,典型地自由基聚合丙烯酸类单体和尤其丙烯腈获得的聚合物。
通过原纤化Engineered Fibers Technology生产的特定聚丙烯酸酯等级的纤维获得“
Figure BDA0002776289470000083
浆料”,其具有直径为约20μm和长度最多7mm,原纤直径约1μm和表面积最多50m2/g的主纤维。
微原纤化纤维素纤维是通过纤维化例如来自WEIDMANN FIBER TECHNOLOGY的纤维素获得的天然纤维,一般地具有0.05-1mm的长度和典型地小于1μm的原纤直径。
由ECCO Gleittechnik生产的
Figure BDA0002776289470000084
原纤化天然纤维通过机械处理植物纤维获得且具有7-8mm的最大长度和约1m2/g的表面积。
本发明中优选使用的原纤化聚合物纤维由长度范围为约0.05至约8mm,优选约0.1至约2mm,直径为5至30μm和长径比大于30的主干组成,其中直径小于主干直径的多根原纤从所述主干中岔开。原纤化聚合物纤维的表面积为约0.5至约60m2/g,比相当或未原纤化的聚合物纤维的表面积高大约10至约200倍。
本发明中有用的可硫化弹性体胶料包括100phr的至少一种二烯烃弹性体聚合物。
优选地,可在本发明中使用的二烯烃弹性体聚合物可以选自在硫可交联的弹性体胶料中常用的,尤其适合于生产轮胎和轮胎组件的那些,即选自具有不饱和链的弹性体聚合物或共聚物,其特征在于玻璃化转变温度(Tg)通常低于20℃,优选范围为0℃至-110℃。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用量不超过60wt%选自单乙烯基芳烃和/或极性共聚单体中的至少一种共聚单体混合的一种或多种共轭二烯烃而获得。
共轭二烯烃通常含有4-12个,和优选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个,和优选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,及其混合物。
根据优选的实施方案,相对于所述至少一种二烯烃弹性体聚合物的总重量,所述可硫化的弹性体胶料包括至少10wt%,优选20wt%-100wt%的天然橡胶。
所述可硫化的弹性体胶料可以任选地包括一种或多种单烯烃与烯烃共聚单体或其衍生物的至少一种弹性体聚合物(a′)。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-辛烯及其混合物。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少量二烯烃的共聚物,其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-乙叉基-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(EPR)共聚物或乙烯/丙烯/二烯烃(EPDM)共聚物;聚异丁烯;丁基橡胶;卤代丁基橡胶,尤其氯丁橡胶或溴丁橡胶;或其混合物。
也可使用通过与合适的封端剂或偶联剂反应而官能化的二烯烃弹性体聚合物或弹性体聚合物。特别地,可通过使由引发剂衍生的残留有机金属基团与合适的封端剂或偶联剂,例如亚胺、碳二酰亚胺、卤化烷基锡、取代二苯甲酮、烷氧基硅烷或芳氧基硅烷反应而官能化通过阴离子聚合在有机金属引发剂(尤其有机锂引发剂)存在下获得的二烯烃弹性体聚合物。
根据本发明的一个方面,与其他组分一起将微米尺寸的原纤化聚合物纤维(例如
Figure BDA0002776289470000101
浆料)掺入到二烯烃弹性体聚合物内以得到用于自行车轮的轮胎中的胎冠用其制造的可硫化弹性体胶料。
优选地,所述原纤化聚合物纤维在弹性体胶料内的存在量为0.1phr至20phr,优选0.5phr至10phr,优选1phr至5phr。
优选地,可硫化弹性体胶料包括增强填料。
优选地,存在选自炭黑,沉淀的无定形二氧化硅,天然来源的无定形二氧化硅,优选未改性的硅酸盐纤维及其混合物中的增强填料。
优选地,增强填料在可硫化弹性体胶料内的存在量范围通常为1phr至120phr,优选20phr至90phr。
优选地,在可硫化弹性体胶料内存在的增强填料的总量为至少20phr,更优选至少30phr。
优选地,在可硫化弹性体胶料内存在的增强填料的总量范围为20phr至120phr,更优选30phr至90phr。
优选地,增强填料是或者包括表面积不小于20m2/g的炭黑(根据ISO 18852:2005由STSA-统计厚度表面积测定)。
优选地,所述炭黑增强填料在可硫化弹性体胶料内的存在量范围为1phr至120phr,优选20phr至90phr。
有利地,增强填料是或者包括选自热解法二氧化硅,或优选BET表面积(根据ISO5794/1标准测量)为50m2/g至500m2/g,优选70m2/g至200m2/g的沉淀二氧化硅中的二氧化硅。
可硫化弹性体胶料包括至少一种硫化剂。
最有利地使用的硫化剂是硫或备选地,含硫分子(硫供体),以及本领域技术人员已知的促进剂,活化剂和/或延迟剂。
硫或其衍生物可以有利地选自例如:(i)可溶硫(结晶硫);(ii)不溶硫(聚合硫);(iii)在油中分散的硫(例如,以商品名Crystex OT33已知获自Eastman的33%硫);(iv)硫供体,例如二硫化己内酰胺(CLD),多硫化双[(三烷氧基甲硅烷基)丙基],二硫代磷酸盐;及其混合物。
硫化剂在可硫化弹性体胶料中的存在量为0.1至15phr,优选0.5至10phr,甚至更优选1至7phr。
可硫化弹性体胶料可任选地进一步包括至少一种硅烷偶联剂,以与作为增强填料任选地存在的二氧化硅和/或硅酸盐相互作用并在硫化过程中将其键合到二烯烃弹性体聚合物上。
优选地,可硫化弹性体胶料包括至少一种偶联剂。
优选地,可在本发明中使用的硅烷偶联剂选自具有至少一个可水解硅烷基团的那些,它可例如通过下述通式(IV)来确定:
(R)3Si-CnH2n-X (I)
其中R基可以相同或不同,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或卤素;n是整数1至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和-S-COR,其中m和n是整数1至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便促进它们掺入到可硫化弹性体胶料内。
优选地,所述硅烷偶联剂在可硫化弹性体胶料内的存在量范围为0.1phr至20phr,优选0.5phr至10phr。
优选地,硫化剂与本领域技术人员已知的促进剂和活化剂结合使用。
常用的活化剂可以选自:二硫代氨基甲酸盐,胍,硫脲,噻唑,次磺酰胺,秋兰姆,胺类,黄原酸盐及其混合物。
优选地,硫化促进剂在可硫化弹性体胶料内的存在量为0.1至8phr,优选0.3至6phr。
尤其有效的活化剂是锌化合物,和尤其ZnO,ZnCO3,含有8至18个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸的锌盐,例如硬脂酸锌(它优选在可硫化弹性体胶料中由ZnO和脂肪酸原位形成),以及Bi2O3,PbO,Pb3O4,PbO2,或其混合物。
优选地,硫化活化剂在可硫化弹性体胶料内的存在量为0.2至15phr,优选0.5至10phr。
以上描述的可硫化弹性体胶料可包括其他常用的添加剂,其基于胶料打算的特定应用来选择。例如,所述胶料可以与抗氧化剂,抗老化剂,增塑剂,粘合剂,抗臭氧剂,改性树脂或其混合物混合。
特别地,为了进一步改进可加工性,所述可硫化弹性体胶料可与至少一种增塑剂混合,所述增塑剂通常选自矿物油,植物油、合成油、低分子量聚合物及其混合物,例如芳族油、环烷油、邻苯二甲酸酯、大豆油及其混合物。增塑剂的用量范围通常为0phr至70phr,优选5phr至30phr。
可根据本领域已知的技术,通过一起混合聚合物组分与增强填料和可能存在的任何其他添加剂制备以上描述的可硫化弹性体胶料。可例如通过“开放式炼胶机”类型的开炼机或者具有切向转子
Figure BDA0002776289470000121
或具有联锁式转子(IntermixTM)类型的密炼机,或者在Ko-KneaderTM类型
Figure BDA0002776289470000122
或者双螺杆或多螺杆类型的连续混炼机中实施混合。
根据本发明的一个方面,至少一层保护层插入所述胎体结构和所述胎冠之间,所述保护层包括(i)相对于轮胎的赤道面以大于30°的角度取向的多根纺织品材料的增强帘线,(ii)相对于轮胎的赤道面以大于20°的角度取向的具有纬向或经向纺织品纤维的方形织物,或(iii)具有随机取向的纺织品纤维的非织造织物。
在优选的实施方案中,保护层包括由相对于轮胎的赤道面以大于35°,更优选大于45°,和甚至更优选大于60°的角度取向的纺织品材料制造的增强帘线。
在一个优选的备选实施方案中,保护层包括具有相对于轮胎的赤道面以大于25°,更优选大于30°,和甚至更优选大于45°的角度取向的纬向或经向纺织品纤维的方形织物。
在一个优选的备选实施方案中,保护层包括在层内排列或者交叉的,优选用机械或热处理或者通过使用粘合剂制造的具有随机取向的纺织品纤维的非织造织物。
优选地,所述保护层具有等于或大于30%胎冠的轴向展开,优选等于或大于50%胎冠的轴向展开,优选等于或大于70%胎冠的轴向展开,和甚至更优选等于或大于90%胎冠的轴向展开的延伸。
根据一个尤其有利的实施方案,保护层具有等于或大于100%胎冠的轴向展开的延伸,也就是说,保护层的延伸等于胎冠的轴向展开,或者延伸超出胎冠的轴向展开,从而在胎圈处绕胎圈芯卷起。
有利地,保护层延伸到最多65%轮胎的轴向展开,更优选最多75%轮胎的轴向展开,甚至更优选最多85%轮胎的轴向展开。
根据进一步尤其优选的实施方案,所述保护层的宽度从胎圈到胎圈延伸到最多100%轮胎的轴向展开。
优选地,所述保护层相对于轮胎的赤道面对称延伸。
优选地,保护层包括纺织品材料,该纺织品材料选自芳族聚酰胺纤维,莱赛尔纤维,尼龙纤维,人造丝纤维,棉纤维,聚酯纤维(例如PET,PEN纤维)和乙烯基纤维(PVA)中的一种或多种。
有利地,保护层包括纺织品材料,该纺织品材料包括具有高弹性模量的纤维,例如芳族聚酰胺纤维和莱赛尔纤维。
优选地,所述保护层的密度大于或等于约20TPI,更优选大于或等于约30TPI。
优选地,所述保护层的密度小于或等于约300TPI,更优选小于或等于约250TPI。
优选地,所述保护层的增强帘线的直径小于或等于约0.6mm,更优选小于或等于约0.4mm。
优选地,所述保护层的增强帘线的直径大于或等于约0.10mm,更优选大于或等于约0.12mm。
优选地,所述保护层的增强帘线的线密度大于或等于约40分特,更优选大于或等于约100分特。
优选地,所述保护层的增强帘线的线密度小于或等于约1300分特,更优选小于或等于约940分特。
任选地,本发明用于自行车轮的轮胎包括相对于所述胎冠在径向内部位置内排列,优选在所述胎体结构内或者相对于所述胎体结构在径向内部位置内插入的至少一层另外的保护层。
优选地,以上描述的特征还应用到所述另外的保护层上。
优选地,本发明轮胎的胎体结构包括在其轴向相对的翼端处与一对环形锚定结构啮合且包括相对于轮胎的赤道面,倾斜约30°至约60°的第一角度(包括端值)的多根增强帘线的至少一层胎体帘布层。
优选地,所述至少一层胎体帘布层中的增强帘线由纺织品材料制造,以便尽可能大地限制轮胎的重量。
在轮胎的第一实施方案中,胎体结构包括单一层胎体帘布层。下文中这一轮胎也称为“单层-帘布层轮胎”。
在轮胎的第二实施方案中,胎体结构包括第一胎体帘布层和第二胎体帘布层,该第一胎体帘布层包括相对于所述赤道面倾斜所述第一角度的多根第一增强帘线,该第二胎体帘布层相对于第一胎体帘布层在径向外部位置内排列且在与所述第一多根帘线相对的侧面上,相对于所述赤道面倾斜所述第一角度的第二多根增强帘线,以便确定交叉的,优选两帘布层胎体结构。下文中这一轮胎也称为“两层-帘布层轮胎”。
在备选的实施方案中,胎体结构可包括多于两层胎体帘布层,其中排列每一胎体帘布层以便确定与以上参考第一和第二胎体帘布层所描述的完全相同的具有相邻径向内部胎体帘布层的交叉结构。
优选地,在单层-帘布层轮胎的情况下,所述第一角度优选大于约30°,更优选大于约40°,甚至更优选大于约45°。
优选地,在“两层-帘布层”轮胎的情况下,所述第一角度为约30°至约60°,包括端值。
在用于赛车或城市自行车车轮的轮胎情况下,优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在具有两层或更多层胎体帘布层的轮胎情况下)的密度大于或等于约20TPI,更优选大于或等于约30TPI,甚至更优选大于或等于约60TPI,甚至更优选大于或等于约120TPI。
在用于赛车或城市自行车车轮的轮胎情况下,优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在具有两层或多层胎体帘布层的轮胎情况下)的密度小于或等于约360TPI,更优选小于或等于约300TPI,甚至更优选小于或等于约240TPI,甚至更优选小于或等于约200TPI。
在用于越野自行车车轮的轮胎情况下,优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在具有两层或多层胎体帘布层的轮胎情况下)的密度大于或等于约20TPI,更优选大于或等于约60TPI。
在用于越野自行车车轮的轮胎情况下,优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在具有两层或多层胎体帘布层的轮胎情况下)的密度小于或等于约150TPI,更优选小于或等于约120TPI。
优选的是,在两层帘布层(或多于两层胎体帘布层)轮胎的情况下,第二胎体帘布层(或至少另一个胎体帘布层)的密度基本上等于第一胎体帘布层。
优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在两层帘布层或多于两层胎体帘布层的轮胎情况下)的直径小于或等于约0.55mm,更优选小于或等于约0.35mm。
优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在两层帘布层或多于两层胎体帘布层的轮胎情况下)的直径大于或等于约0.10mm,更优选大于或等于约0.12mm。
优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在两层帘布层或多于两层胎体帘布层的轮胎情况下)的线密度大于或等于约110分特,更优选大于或等于约200分特。
优选地,单层胎体帘布层(在单层-帘布层轮胎情况下),或者每一层胎体帘布层(在两层帘布层或多于两层胎体帘布层的轮胎情况下)的线密度小于或等于约1300分特,更优选小于或等于约940分特。
优选地,在用于竞赛用自行车车轮的轮胎情况下,轮胎的重量小于约350g,优选小于或等于约250g。
优选地,在用于越野自行车车轮的轮胎情况下,轮胎的重量大于或等于约300g,更优选大于或等于约350g。
优选地,在用于城市自行车车轮的轮胎情况下,轮胎的重量大于约250g,优选大于或等于约350g。
优选地,在用于越野或城市自行车车轮的轮胎情况下,轮胎的重量小于或等于约2kg,更优选小于或等于约1.5kg,甚至更优选小于或等于约750g,甚至更优选小于或等于约650g。
在优选的实施方案中,在用于越野自行车车轮的轮胎情况下,轮胎的重量为约300g至约2kg,更优选约350g至约1.5kg,更优选约350g至约750g,更优选约350g至约650g,包括端值。
发明实施方案的详细说明
根据本发明一些优选实施方案的下述详细说明,参考附图,本发明轮胎的进一步的特征和优点将更加清楚地显现。在这些附图中:
-图1是根据本发明的第一实施方案,用于竞赛用自行车车轮的轮胎的径向截面示意图;
-图2-8示出了根据本发明轮胎的实施方案的可能示意性结构图;
-图9示出了如实施例3中描述获得的图表,其示出了当用于实施例2中样品的材料变形增加时刺穿力的趋势。
在图1中,参考数字100表示根据本发明的用于自行车轮的轮胎。在图1中轮胎100的特征在于高的横向外倾。
可设计轮胎以安装在或者越野或者超市竞赛用自行车的轮胎上。
优选地,在用于竞赛用自行车的轮胎的冠部分2a中,轮胎100的外倾半径为10mm至18mm,更优选12mm至15mm,包括端值,而在侧面部分2b中外倾半径为15mm至30mm,更优选20mm至25mm。例如,在冠部分2a中外倾半径可以等于约13mm和在侧面部分2b中外倾半径可以等于约25mm。
优选地,在用于越野自行车的轮胎的冠部分2a中,轮胎100的外倾半径为15mm至50mm,更优选25mm至35mm,包括端值,而在侧面部分2b中外倾半径为15mm至60mm,更优选30mm至40mm。例如,在冠部分2a中外倾半径可以等于约30mm和在侧面部分2b中外倾半径可以等于约35mm。
在图1中的轮胎100包括胎体结构2,所述胎体结构包括优选相对于赤道面X-X对称排列的冠部分2a和与冠部分2a轴向相对的侧面上排列的相对侧面部分2b。
在附图所示的实施方案中,胎体结构2包括单层胎体帘布层3(单层-帘布层轮胎),但提供其中胎体结构2包括若干层胎体帘布层,优选两层(两层-帘布层轮胎)的其他实施方案(例如,在图4中所示的那些)。
以下参考附图中所示的胎体帘布层所描述的内容应用到单层-帘布层轮胎中的单层胎体帘布层和两层-帘布层轮胎中每一胎体帘布层这二者上,除非另外明确地说明。
胎体帘布层3从胎体结构2的侧面部分2b轴向延伸至相对的侧面部分2b。
在其各自轴向相对的翼端3a处,胎体帘布层3与各自的环形锚定结构4,典型地称为“胎圈芯”啮合。
胎体帘布层3的每一翼端3a绕各自的胎圈芯4折弯。
胎圈芯4优选由具有高弹性模量的纺织品纤维,例如芳族聚酰胺纤维(芳族聚酰胺酰胺的通用名)或金属线,例如钢制造。
占据胎体帘布层3和各自折弯的翼端3之间确定的空间的锥形弹性体填料可以施加到胎圈芯4的外部周界边缘上。
含胎圈芯4和可能的弹性体填料的轮胎区域形成拟借助弹性受力的配件,在相应的安装轮辋(未示出)上锚定轮胎的所谓“胎圈”,在图1中用参考数字5全局性表示。
在相对于胎体结构2的径向外部位置中提供胎冠7,于是轮胎100接触道路路面。
优选地,轮胎的胎冠的厚度可以是约0.8至约8mm,这取决于轮胎的类型。
如图2-4和6中所示,增强的带状元件10可以在每一胎圈5处,施加到胎体帘布层3的折弯的翼端3a处。当轮胎安装在这一轮辋上时在胎体帘布层3和轮辋之间插入这一增强的带状元件10。这一带状元件可以被耐磨的橡胶条替代。不同于增强的带状元件10,可以使用在增粘处理之后可能沉积的,单一增强帘线。
参考图1中的轮胎,胎体翼部3a的两个边缘各自延伸以覆盖交叠的冠部分2a以在冠部分2a内与第一径向内部胎体层一起形成三层胎体层。
若拟用于竞赛用自行车的车轮,则轮胎100典型地具有约19mm至约38mm的轴向展开,更优选约19mm至32mm,甚至更优选约23mm至约30mm,包括端值。
在设计用于越野自行车车轮的轮胎情况下,轮胎100具有优选约37mm至约120mm的轴向展开,包括端值。
拟用于城市自行车车轮的轮胎100典型地具有优选约32mm至约62mm的轴向展开,包括端值。
拟用于各类自行车的轮胎100具有优选约24英寸至约29英寸,更优选约26英寸至约29英寸的外径(根据英国命名,其以英寸表达),包括端值。相应地,根据ISO或E.T.R.T.O.公约,拟合直径优选为约559mm(这对应于用于越野自行车的外径26英寸),或者约571mm(这对应于道路竞赛用自行车的外径26英寸),或约584mm(这对应于用于越野自行车的外径27.5英寸),或约622mm(这对应于道路竞赛用自行车的外径28英寸和对应于用于越野自行车的外径29英寸)或者约630mm(这对应于道路竞赛用自行车的特定外径27英寸)。
轮胎100的胎体帘布层3优选用弹性体混合物涂布且包括基本上平行于彼此排列的多根增强帘线30。在图2-4中,参考数字30与一组增强帘线有关。
在一个或多个端部,优选1或2个端部中,增强帘线30优选由选自尼龙,人造丝,PET,PEN,莱赛尔,芳族聚酰胺,棉或Corespun(用聚酯增强的棉),优选尼龙或Corespun或其组合中的纺织品材料制造。
增强帘线30的直径优选为约0.10mm至约0.55mm,更优选约0.12mm至约0.35mm,包括端值,例如等于约0.13mm。
增强帘线30的线密度为约110分特至约1300分特,更优选约230分特至约940分特,包括端值,例如等于约470分特。
可用于前述增强帘线30的纺织品材料的具体实例是Nylon 930分特/1,Nylon 470分特/1,Nylon 230分特/1,和Aramide 470/1纤维,其中在分特后的数字1表示端部数。
然而,增强帘线30可由钢制造,在此情况下它们的直径优选为0.08mm至0.175mm,包括端值。
增强帘线30相对于轮胎100的赤道面,倾斜约30°至约60°的角度,包括端值。
用于竞赛或城市自行车车轮的轮胎100中的胎体帘布层3的绳索密度(ropedensity)优选为约15TPI至约360TPI,更优选约30TPI至约300TPI,包括端值,例如等于约240TPI。
优选地,在两层轮胎的情况下,每一胎体帘布层的帘线密度为约15TPI至约200TPI,更优选约30TPI至约180TPI,包括端值,例如等于约120TPI。
用于越野自行车车轮的轮胎100中的胎体帘布层3优选帘线密度为约15TPI至约150TPI,更优选约30TPI至约120TPI。
优选地,在两层帘布层轮胎或者具有多于两层胎体帘布层的轮胎情况下,每一胎体帘布层的帘线密度为约15TPI至约120TPI,更优选约30TPI至约90TPI。
根据本发明的一个方面,参考附图,在胎冠7和胎体结构2之间插入一层或多层保护层6和可能地11。
如图1所示,保护层6贯穿胎冠7的轴向延伸部分而延伸,而保护层11贯穿轮胎100的轴向展开从一个胎圈延伸到相对的胎圈。
图1所示的实施方案是尤其优选的实施方案,但许多变化可以在本发明的范围内。
例如,在图1中的轮胎100可以包括仅仅保护层6或者仅仅保护层11,或者如图1所示的两者。
备选地,如图2-6中所示,保护层6的延伸小于胎冠7的轴向延伸,例如等于胎冠的轴向展开的30%,35%,40%,45%,50%,55%,60%,65%,70%,75%,80%,85%,90%或95%。
备选地,保护层11具有小于轮胎100轴向展开的延伸,例如等于轮胎轴向展开的50%,55%,60%,65%,70%,75%,80%,85%,或95%。
根据任选的实施方案,可以在胎体结构2内,尤其在胎体帘布层3的翼部内部插入另外的保护层12。在这一情况下,保护层12可以仅仅延伸到各自的侧壁部分,如图6所示,但它也可延伸贯穿轮胎的轴向展开或者延伸仅仅胎面的轴向展开。
根据进一步任选的实施方案,可相对于胎体结构2在径向内部位置内放置另外的保护层12。在此情况下,保护层12可延伸贯穿轮胎的轴向展开且还绕各自胎圈5折弯,如图5所示,但它也可具有较小的延伸。
保护层12因此可以具有等于或小于轮胎100轴向展开的延伸,例如等于轮胎轴向展开的50%,55%,60%,65%,70%,75%,80%,85%,90%或95%,但它也可在比轮胎的轴向展开大的宽度上延伸,足以绕各自胎圈5折弯,如图5所示。
保护层6,11和/或12优选由选自芳族聚酰胺纤维,莱赛尔纤维,尼龙纤维,人造丝纤维,棉纤维,聚酯纤维(例如PET纤维,PEN)和乙烯基纤维(PVA)中的纺织品材料,优选采用包括具有高弹性模量的纤维的纺织品材料,例如芳族聚酰胺纤维和莱赛尔纤维制造。
保护层6,11和/或12优选显示出20TPI至300TPI的密度,包括端值,和更优选30TPI至250TPI,包括端值。
采用以上所述的含微米尺寸的原纤化聚合物纤维的可硫化弹性体胶料制造胎冠7。
胎冠7在轴向且在相对于冠结构2a的径向外部位置内延伸并且经可以小于或至少等于冠结构2a和保护层6的宽度部分延伸到保护层6。
用于竞赛用自行车车轮的轮胎100的重量小于约350g,优选小于或等于约250g。
用于城市自行车轮的轮胎100的重量大于约250g,优选大于或等于约350g。
用于越野自行车车轮的轮胎100的重量大于或等于约300g,更优选大于或等于约350g。
在拟用于越野自行车车轮的轮胎中,胎冠7包括多个块状物(blocks)。
优选地,根据本领域技术人员已知的工序进行轮胎100的建造。
图2-8阐述了不同轮胎结构示意图。
在图2的结构示意图中,胎体帘布层3的翼端3a彼此轴向隔开且在不同于胎面7和保护层6的轴向位置内。在图2的具体实例中,将增强的带状元件10施加到胎体帘布层3的折叠的翼端3a上,但它可能不存在。
图3图示了根据本发明的单层-帘布层的轮胎的备选实施方案。
这一实施方案不同于图2在于翼端3a在胎面7和保护层6处部分交叠在彼此上。
在图3的实施方案中,在胎圈5的附近,将增强的带状元件10施加到胎体帘布层3的折叠的翼端3a上,但它可能不存在。
图4图示了根据本发明的两层-帘布层轮胎的进一步备选的实施方案。
在图4的实施方案中,胎体帘布层300,301均具有绕胎圈芯4折弯、彼此轴向隔开且在不同于胎面7和保护层6的轴向位置内的各自相对的翼端300a,301a。
图5图示了根据本发明的单层-帘布层的轮胎的备选实施方案。
在图5的实施方案中,保护层12在相对于胎体结构2的径向内部位置中贯穿轮胎的轴向展开延伸且绕胎圈芯5折弯以增强胎圈5。
图6图示了根据本发明的单层-帘布层的轮胎的备选实施方案。
在图6的实施方案中,保护层12在胎体帘布层3的翼部内部离开胎圈芯,该胎体帘布层仅仅通过对应于各自侧壁的轮胎的轴向延伸部分延伸。
备选的实施方案是在图7和8中所示的管状轮胎实施方案。
管状轮胎的特征在于与图1中轮胎100类似的结构,其中在胎圈5处胎体结构2的端部借助带束层15(通常棉或Corespun)缝合或者连接在一起。胎体结构2由用胶乳或天然橡胶涂布的Corespun或与芳族聚酰胺、棉或尼龙交替的Corespun组成,以制造在内部具有内部管道14的环管。
如图7和8中所示,保护层6和胎面7在胎体结构2的径向外部的位置内制造且可与胎体2一起硫化或者随后胶合。
以下借助许多实施例,进一步阐述本发明,其中实施例纯粹以指示形式而没有任何限制本发明的形式给出。
实施例1-制备型试验
如下所述,制备用于胎冠1和2的弹性体胶料,所述弹性体胶料包括表1中所示用量的不同增强填料(各种组分的用量以phr给出)。
在密炼机(型号Pomini PL 1.6)内一起混合除了硫、延迟剂和促进剂(CBS)以外的所有组分约5分钟(第一步)。一旦温度达到145+5℃,则卸载弹性体胶料。然后添加硫、延迟剂和促进剂(CBS)并在开炼机内进行混合(第二步)。
表1
组分 1 2
天然橡胶 50.00 50.00
合成橡胶 68.75 68.75
原纤化聚合物纤维 4.00 2.50
二氧化硅 50.00 50.00
烃树脂 3.00 3.00
硬脂酸 2.00 2.00
TESPT 4.50 4.50
氧化锌 2.50 2.50
2.00 2.00
6PPD 3.00 3.00
TBBS 2.50 2.50
1.20 1.20
天然橡胶 STR 20P 93,SRI Trang Agroindustry;
合成橡胶 相对于100phr干燥的弹性体聚合物用37.5phr油填充 的S-SBR-SLR4630Styron
Figure BDA0002776289470000236
聚合物 (68.75phr的S-SBR填充的油等于50phr苯乙烯丁二烯弹性体)
原纤化聚合
Figure BDA0002776289470000231
浆料,
Figure BDA0002776289470000232
物纤维
二氧化硅
Figure BDA0002776289470000233
1165MP沉淀的合成无定形二氧化硅;
烃树脂
Figure BDA0002776289470000234
TT30;
硬脂酸 Sogis;
TESPT 四硫化双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基];
氧化锌 Zincol Ossidi;
Figure BDA0002776289470000235
654微晶蜡;
6PPD N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-苯二胺;
TBBS N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(
Figure BDA0002776289470000241
NZ);
硫 Redball Superfine,International Sulphur Inc.
实施例2-轮胎的制备
因此根据图1所示结构,制备尺寸为28-622的自行车用赛车轮胎,其包括用实施例1中描述的弹性体胶料制造的胎冠。轮胎1包括用胶料1制造的胎冠(具有高含量的
Figure BDA0002776289470000242
浆料),而轮胎2和3包括用胶料2制造的胎冠(具有低含量的
Figure BDA0002776289470000243
浆料)。对于1-3所有轮胎来说胎冠厚度为约2.2mm。
在所有情况下,向胎体结构提供在尼龙6.6中总厚度为0.4mm的橡胶化胎体帘布层,其密度为60TPI和线密度为460分特,在芳族聚酰胺胎圈芯上折弯并在边缘处提供有两种橡胶化的非磨蚀的方形织物。
采用(如图1所示,延伸贯穿胎冠7的轴向展开的)保护层6和(如图1所示,从胎圈到胎圈延伸通过轮胎100的所有轴向展开的)保护层11制造轮胎1和2,所述保护层6由相对于轮胎的赤道面以45°的角度取向的含起始模量为75GPa且线密度为200分特和密度为55TPI(经向)和80TPI(纬向)的芳族聚酰胺纤维的增强帘线的方形织物制造,所述保护层11由相对于轮胎的赤道面以45°的角度取向的含起始模量为6GPa且线密度为117分特和密度为90TPI(经向)和100TPI(纬向)的尼龙6.6纤维的增强帘线的方形织物制造。与轮胎2一样制造轮胎3,但不具有保护层6,和因此仅仅具有保护层11。
实施例3-抗穿刺试验
根据DIN EN 14477标准,采用以下所表达的试验条件,对在实施例2的轮胎1-3的胎面处获得的尺寸为约20×200mm的轮胎样品进行穿刺试验。
通过对材料经历针穿器(penetrator)(直径为约0.8mm的针)的作用,这一试验允许评价材料的抗穿刺性,所述针穿器以恒定速度穿透样品。在能记录所施加力(在不同穿透深度处以N为单位测量)和材料的弹性变形(以mm为单位测量)的测力计辅助下,进行试验。
这一施加的力因此是样品抗外来物体渗透的抵抗性指示(材料抵抗性越大力值越高),和所述弹性变形是材料吸收外来物体渗透的能力的表达(对于相同的力来说,材料的弹性越大所述变形值越高)。
在调节的环境中,在23°±2℃的受控制温度下进行试验。在试验之前调节样品48小时。
所使用的试验条件如下所述:
-试验速度=50mm/分钟;
-在针穿器的尖端和轮胎之间的起始距离=10mm;
-所施加的预负载=0.5N。
在10个样品上进行试验并在下表2中给出了所得平均值。
表2
Figure BDA0002776289470000251
图9所示的图表表明当材料的变形增加时穿刺力的趋势。根据表2所示的数据,该图表展示了对于所有样品来说非常接近的曲线。
所得结果表明在所有样品(含有高或低Kevlar含量的那些样品和含有一层或两层保护层的那些样品这二者)中发现的显著的抗穿刺性,所述保护层经历显著减少的变形,与此同时要求高的穿刺力以引起相同变形。
参考一些优选实施方案,描述了本发明。可对以上描述的实施方案做出各种改性,同时仍然保持在下述权利要求定义的本发明的保护范围内。

Claims (22)

1.用于自行车轮的轮胎(100),其包括:
-胎体结构(2);和
-相对于所述胎体结构(2)在径向外部位置内排列的胎冠(7);
其中所述轮胎具有小于或等于2kg的重量,和
其中所述轮胎的外倾半径在冠部分中为10mm至18mm,和在侧面部分中为15mm至30mm,
其特征在于通过硫化含微米尺寸的原纤化聚合物纤维的可硫化弹性体胶料制造所述胎冠(7),其中在所述胎体结构(2)和所述胎冠(7)之间插入至少一层保护层(6,11),所述保护层(6,11)包括(i)相对于轮胎的赤道面以大于30°的角度取向的多根纺织品材料的增强帘线,(ii)相对于轮胎的赤道面以大于20°的角度取向的具有经向或纬向纺织品纤维的方形织物,或(iii)具有随机取向的纺织品纤维的非织造织物,
所述保护层(6,11,12)的帘线密度大于或等于20TPI且小于或等于300TPI。
2.如权利要求1所述的轮胎(100),其特征在于所述轮胎(100)还包括相对于所述胎冠在径向内部位置内排列的至少一层另外的保护层(12)。
3.如权利要求1所述的轮胎(100),其特征在于所述轮胎(100)还包括在所述胎体结构内或者相对于所述胎体结构在径向内部位置内插入的至少一层另外的保护层(12)。
4.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)包括相对于轮胎的赤道面以大于35°的角度取向的多根纺织品材料的增强帘线。
5.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)包括相对于轮胎的赤道面以大于45°的角度取向的多根纺织品材料的增强帘线。
6.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)包括相对于轮胎的赤道面以大于25°的角度取向的具有经向或纬向纺织品纤维的方形织物。
7.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)包括相对于轮胎的赤道面以大于30°的角度取向的具有经向或纬向纺织品纤维的方形织物。
8.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)包括在层内排列或者交叉的具有随机取向的纺织品纤维的非织造织物。
9.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)具有等于或大于30%胎冠的轴向展开的延伸。
10.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)具有等于或大于100%胎冠的轴向展开的延伸。
11.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)延伸最多65%轮胎的轴向展开。
12.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)从胎圈到胎圈延伸最多100%轮胎的轴向展开。
13.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)相对于轮胎的赤道面对称延伸。
14.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)包括选自芳族聚酰胺纤维,莱赛尔纤维,尼龙纤维,人造丝纤维,棉纤维,聚酯纤维和乙烯基纤维(PVA)中一种或多种的纺织品材料。
15.如权利要求14所述的轮胎(100),其特征在于所述聚酯纤维是PET或PEN纤维。
16.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述保护层(6,11,12)包括含高模量的弹性纤维的纺织品材料。
17.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述原纤化聚合物纤维选自芳族聚酰胺纤维,聚酯纤维,丙烯酸类纤维,微原纤化纤维素纤维,和植物纤维。
18.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述原纤化聚合物纤维的直径小于100微米和长度为0.05至8毫米。
19.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述原纤化聚合物纤维显示出大于30:1的长度和直径之间的长径比。
20.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述原纤化聚合物纤维显示出范围为0.5至60m2/g的表面积。
21.如权利要求1或2或3所述的轮胎(100),其特征在于所述可硫化弹性体胶料包括:
(a)100phr所述至少一种二烯烃弹性体聚合物;
(b)0.1phr至20phr所述原纤化聚合物纤维,和
(c)1至120phr增强填料。
22.如权利要求21所述的轮胎(100),其特征在于所述原纤化聚合物纤维在所述弹性体胶料内的存在量为0.5phr至10phr。
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