CN1239333C - 车用低滚动阻力轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种车用低滚动阻力轮胎(1)，该车用轮胎至少包括一个带层(7)，其同轴围绕在至少一个胎体帘布层(3)上，一个复合轮胎面(10)，其同轴围绕在带层(7)上，并包括一个适合与地面接触的放射状外层(12)以及一个放射状内层(11)，其中，在70℃时放射状内层(11)的弹性模量E’相对于放射状外层(12)的比值在1.1和3之间，在70℃时的放射状内层(11)的切向δ值相对于放射状外层(12)的比值度低于0.8。在同样的使用条件下，与已知的轮胎相比，轮胎(1)可以更好地兼顾到滚动阻力性能、加工性能以及舒适性之间的平衡。

Description

车用低滚动阻力轮胎
技术领域
总体来讲，本发明涉及带有低滚动阻力轮胎面的车用轮胎。
具体来说，本发明涉及一种车用轮胎，该车用轮胎至少包括一个带层，其同轴围绕在至少一个胎体帘布层上，一个复合轮胎面，其同轴围绕在带层上，并包括一个适宜与地面接触的放射状外层以及一个位于放射状外层和带层之间的放射状内层。
背景技术
在轮胎制造领域，研究上越来越大部分的主要目的是在两方面之间寻求最佳点，一方面是轮胎的滚动阻力—应降低到最小，另一方面是轮胎的加工(handling)和舒适特性。
这个目的对于带有复合形式轮胎面，实施例如对于包括机械和滞后特性完全不同的放射状外层以及放射状内层的轮胎面的车胎而言很难实现。
事实上，为了达到上述目的，这种特殊的轮胎面结构特别受到两种相对的滞后特性之间存在的冲突的影响。为了降低轮胎的滚动阻力，事实上需要轮胎面的放射状内层的滞后值(该值通常与70℃时的切向δ值有关)较低，这样就适于在滚动时消耗有限的能量，但是这样做会恶化轮胎的加工以及舒适特性，因为这些特性是通过使用高滞后值的橡胶组合物获得的，因而为了确保轮胎面和地面之间有较高的附着力就会消耗一定量的能量。
为了限制这种缺陷，如美国专利US4319619所述，其中提出使用一种包括一个放射状内层的复合式轮胎面，通过对包括天然橡胶和/或二烯烃橡胶的橡胶组合物进行硫化加工得到，它在40℃时的切向δ值不大于0.2，弹性模量值E′不低于120kg/cm2。在这里和本申请说明书以下部分中，所用的切向ε值具有本领域中的通常含义，即指损耗模量E″和弹性模量E′之间的比值，这对于技术人员通常是已知的。
在上述专利中，由于使用橡胶组合物的轮胎面放射状内层的切向δ值较低而弹性模量较高，从而可以在降低轮胎的滚动阻力的同时而不恶化轮胎在高速情况下或在干燥路面上行使的性能。
但是，申请人发现，这种轮胎面加剧恶化了轮胎的舒适特性，使得在不平坦路面上的减震能力较小。
为了提高轮胎的加工特性，现有技术还提出，实施例如在加拿大专利CA1228282中使用了一种复合轮胎面，该轮胎面包括一个放射状内层，其在25℃时的弹性模量值E′在100和250kg/cm2之间，一个放射状外层，其在25℃时的弹性模量值E′在70和150kg/cm2之间，切向δ值不低于0.25，其中放射状内层和外层(在25℃时测得)的弹性模量的比值不低于1.15。
但是，申请人发现根据该加拿大专利制得的轮胎在达到该目的的同时，滞后值较高，因而滚动阻力也较高。
发明内容
本发明因而要解决的技术问题是提供一种带有复合轮胎面的车用轮胎，该轮胎面相对于现有技术的轮胎而言更好的兼顾了两方面，一方面是轮胎的滚动阻力，另一方面是轮胎的加工和舒适特性。
根据本发明，上述的技术问题通过权利要求1限定的轮胎得以解决。
意外的是，申请人发现为了在轮胎的滚动阻力，加工和舒适特性之间更好的折衷，广义上而言是不可能在轮胎面的放射状内层或放射状外层的滞后或弹性模量特性之间进行充分的优化的，但是必需将轮胎面的放射状内层的弹性模量值和切向δ值—在一个特定的与轮胎通常使用条件下的温度(70℃)基本相等的温度下测得—相对于放射状外层设定在一个具体的范围之内。
特别的，申请人发现，为了在轮胎的滚动阻力，加工和舒适特性之间达到更好的折衷，必须：
i)在70℃时的放射状内层的弹性模量相对于放射状外层的比值在1.1和3之间，并且
ii)在70℃时的放射状内层的切向δ值相对于放射状外层的比值低于0.8。
研究在70℃时复合轮胎面的两层的弹性模量和切向δ之间的比值发现，其不但可以降低轮胎的滚动阻力，同时—十分意外地发现—还能在相同的使用条件下与已知的轮胎相比获得更好的加工和舒适性能。
优选70℃时的放射状内层的弹性模量E’相对于70℃时的放射状外层的弹性模量E’的比值在1.2和2.5之间，更优选的是在1.5和2之间。
另外，优选在70℃时的放射状内层的切向δ值相对于70℃时的放射状外层的切向δ值的比值低于0.7，更优选的是在0.2和0.5之间。
通过这种方式就可以更好的兼顾轮胎的滚动阻力，加工和舒适特性。
为了获得上述的比值，优选70℃时的轮胎面放射状内层的弹性模量E’在5和14Mpa之间，而70℃时的轮胎面放射状外层的弹性模量E’在4和8Mpa之间。
更优选70℃时的轮胎面放射状内层的弹性模量E’在6和12Mpa之间，再优选的是在6.5和9Mpa之间，而70℃时的轮胎面放射状外层的弹性模量E’在5和7Mpa之间。
通过满足在70℃时放射状内层的弹性模量E′的上述值，已发现也可以逐渐改善轮胎的加工和舒适性能，同时保持同样低的滚动阻力。
优选在70℃时的轮胎面放射状内层的切向δ值低于0.120，更优选的是在0.03和0.06之间。
通过这种方式可以在确保所有优点的前提下获得最低的滚动阻力，同时不会影响轮胎的加工和舒适特性。
优选轮胎面的放射状内层具有均匀的厚度；优选其厚度大于1mm，更优选其厚度在1.5和2.5mm之间。
相反，轮胎面的放射状外层的厚度至少要等于，最好要大于形成在其上的凹槽的深度(通常机动车上的为7-8mm)，这样当放射状外层磨损完之后放射状内层不会与地面接触。
最好是对轮胎面放射状外层的厚度进行选择，使得放射状内层的厚度(在上述取值范围之内)与整个轮胎面的厚度的比值在0.01和0.7之间，优选在0.015和0.5之间。
如果厚度比值小于0.01时，70℃时的放射状内层的弹性模量相对于放射状外层的弹性模量较高的效果不明显，结果会降低轮胎的加工特性。相反，如果厚度比值高于0.7，放射状外层的效果不明显，同样会降低轮胎的加工特性。
为了达到本发明的目的，轮胎面的放射状内层和外层可以通过对适当的橡胶组合物(该组合物对本发明而言并不是决定性的)进行硫化获得，从而获得上述的所需的E’值和切向δ值。
优选形成和硫化包括下列物质的橡胶组合物而获得轮胎面的放射状内层：
a)一种可交联的不饱和链聚合物基料，
b)10到60phr至少一种炭黑基的增强填料，
c)有效量的至少一种硫基的硫化剂。
在随后的说明以及权利要求书中，术语“phr”用于表示每100份重量的聚合物基料中橡胶组合物组分的重量份数。
优选，聚合物基料包括天然橡胶和至少一种弹性二烯烃聚合物，是通过将一种或多种共轭二烯烃单体和可能在其中混合一种芳族乙烯基烃聚合而得到，后者在聚合物中所占的重量比一般不多于50％，基于聚合物总重计。
优选基于聚合物总重，弹性体二烯烃聚合物包含30到70％重量的1，2结构的二烯烃单元。
为了达到本发明的目的，优选使用的共轭二烯烃单体选自以下组：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，及其混合物，而芳族乙烯基烃优选选自以下组：苯乙烯，α-甲基-苯乙烯，对-甲基-苯乙烯，乙烯基-甲苯，乙烯基-萘，乙烯基-吡啶及其混合物。
在随后说明书以及权利要求书中，术语：具有1，2结构的二烯烃单元，用以表示由共轭二烯烃单体的1，2-聚合获得的单元部分。如果共轭二烯烃单体为1，3-丁二烯，所述具有1，2结构的二烯烃单元的结构式如下：
优选弹性体二烯烃聚合物选自如下组，包括苯乙烯/1，3-丁二烯共聚物(SBR)，聚-1，3-丁二烯(BR)，苯乙烯/异戊二烯共聚物等或其混合物。
另外，弹性体二烯烃聚合物还可以是变形形式，实施例如“封端”和/或“偶联”形式。
术语“封端”共聚物在本说明书中指的是，通过将共轭二烯烃与乙烯基芳香烃在金属有机引发剂存在的情况下聚合反应，然后使用一种合适的链终止化合物对中间体聚合物进行反应后获得的共聚物，该终止化合物选自如下组：取代亚胺，卤化锡化合物，至少一种具有如下结构式的二苯酮化合物：
其中R1和R2为氢，卤素，烷基，链烯基，烷氧基，氨基，烷基氨基或二烷基氨基，m和n为从1到10的整数，上述化合物可以单独使用也可以混合使用。
术语“偶联”共聚物在本说明书中指的是，通过将共轭二烯烃与乙烯基芳香烃在金属有机引发剂存在的情况下聚合反应，然后使用一种合适的链偶联剂将聚合链偶联后获得的共聚物，该偶联剂包括，实施例如卤化锡化合物，其主要目的是增加所得共聚物的分子量。
为了使以本发明橡胶组合物得到的轮胎面具有足够的滞后特性，聚合物基料优选含有30～80phr，更优选40～70phr的天然橡胶和20～70phr，更优选30～60phr的如上定义的至少一种弹性体二烯烃聚合物。
优选，在制造轮胎面放射状内层的橡胶组合物中只使用炭黑作为增强填料，用量优选10～60phr，更优选30～50phr。
在橡胶组合物中使用的炭黑基的增强填料为现有技术中制造轮胎面通常采用的类型，实施例如 根据ASTM标准有如下牌号的那些：N110，N121，N134，N220，N231，N234，N299，N330，N339，N347，N351，N358以及N375。
为实现本发明的目的，使用硫分子或含硫分子(硫给体)的硫化剂更好，其中的促进剂和催化剂都是本领域所公知的。
优选以硫或硫给体为基的硫化剂的量在1～4.5phr之间，更优选在2～4.1phr之间。
优选，轮胎面的放射状内层的橡胶组合物包括有效量的用于增加70℃时的硫化橡胶组合物的弹性模量的合适成份，同时不会显著增加切向δ值。
为了实现本发明，此成份选自如下组，包括一种或多种热固性树脂，增强纤维，实施例如适宜材料的短原纤化纤维，实施例如，玻璃，碳，纤维素，聚乙烯醇，聚酰胺或聚酯，或上述混合物。
为了实现本发明，优选上述热固性树脂选自如下组：间苯二酚/亚甲基-给体化合物树脂，环氧树脂，醇酸树脂及其混合物。
亚甲基给体化合物优选选自如下组，包括胺类型的给体，实施例如六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)，六亚甲基四胺(HMT)及其混合物。
优选环氧树脂选自包括环氧/多元醇，环氧/二胺或环氧/二羧基类型的树脂的组。
有利的是，这样的热固性树脂进一步增加了70℃时轮胎面的放射状内层的弹性模量，并且所使用的硫磺量不会引发橡胶组合物的硫化返原现象。
实质上，这种现象在于橡胶组合物的聚合物链之间的硫基交联键的部分断裂和/或环化作用，这基本上是由于在硫化操作中和/或轮胎作用中达到的高温引起的。通常这会降低70℃时轮胎层的弹性模量E’，从而恶化轮胎的加工特性。
为了实现本发明的目的，在橡胶组合物中的热固性树脂的适宜量是达到所需的70℃时的弹性模量E’，这取决于起始树脂中的交联基团的数目和/或其性质(无论是双组分树脂还是预缩合树脂)。
优选，热固性树脂的量为0.5～15phr之间，更优选在2～10phr之间，再优选在3～7phr之间。
上述的增强纤维优选包括所谓的芳族聚酰胺浆料(聚-对亚苯基-对苯二甲酰胺短原纤化纤维)，商业上称做“Kevlar浆料”或“Twaron浆料”(Kevlar和Twaron分别是DuPont公司和Akzo公司的注册商标)，如美国专利US4871004号中所述，此处引用作为参考。
为了实现本发明，上述的增强纤维可以直接使用或采用预分散在作为载体的合适聚合物基质中的形式，实施例如，该基质由天然橡胶，丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯醋酸乙烯酯共聚物或类似物质构成。
为了实现本发明，在橡胶组合物中的所述增强纤维的适宜量根据纤维的化学特性、长度/直径比率以及采用的聚合物基料的类型使之达到所需的70℃时的弹性模量E’。
优选，增强纤维的量(去除可能的聚合物载体)为1～6phr，更优选为1～4phr。
为了提高轮胎的加工特性，同样优选除了使用上述提到的组分以外，还要添加至少一种抗硫化返原剂(anti-reversion agent)，优选用量0.5～3phr，更优选1～2.5phr，再优选1～2phr。
有利的是，抗硫化返原剂的附加存在可以增加轮胎的加工性能，同时还能在硫化以及使用的时候将橡胶组合物的硫化返原现象时间降低到最小。
优选使用的抗硫化返原剂选自如下组，包括芳族酰亚胺化合物，实施例如1，3-双(顺丁烯酸酰亚胺基甲基)苯，商业上已有的名称为Perkalink900(Flexys，荷兰)。
其他的或可替代的抗硫化返原剂可以选自适宜稳定硫化晶格的含硫制剂，实施例如可选自如下组：含硫硅烷化合物，二硫代二吗啉，二硫代己内酰胺二硫化物及其混合物。
在优选实施方案中，含硫稳定剂为一种具有如下结构式的含硫硅烷化合物：
                     (R)3-Si-CnH2nX    (I)
其中R为含有1～4个碳原子的烷基或烷氧基或氯原子，n为1～6之间的整数，X为氢硫基或SmY基团，其中Y为(R)3-Si-CnH2n-，其中R和n如上面定义，或者选自具有如下官能团的基团
Figure C0013730700111
其中m为1～6之间的整数，优选等于4，R为含有1～5个碳原子的烷基或烷氧基或氯原子。
更优选，含硫硅烷化合物为硅烷基偶联剂Si69[双(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)四硫化物](DEGUSSA)，或为硅烷基偶联剂[双(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)二硫化物DEGUSSA]，以其本身或是与一种惰性填料(例如碳黑)的适宜混合物，以有利于加入到橡胶组合物中，或者使用商业名称为X50S和X-75S(DEGUSSA)(50％的炭黑，50％的硅烷基)的产品。
除了使用上述的成份外，轮胎面的放射状内层的橡胶组合物中可以加入一种或多种非交联成份，本身是已知的并且是赋予橡胶组合物所需机械和加工性能所必需的。
这些成份特别选自如下组，包括增塑剂，加工辅助剂，抗氧化剂，抗老化剂等。
每种成份的用量和比例，本领域人员都可以轻易决定。
为了实现本发明，用于生产轮胎面的放射状外层的橡胶组合物可以采用本领域所公知的常规成份构成，包括一种二氧化硅基增强填料，例如在欧洲专利申请EP0728803中描述到的填料，其描述此处作为参考。
优选，为了将轮胎的滚动阻力降低到最小，用于制造轮胎面放射状外层的硫化橡胶组合物包括：
a)至少一种第一可交联不饱和链聚合物；
b)一种第一碳黑基料增强填料；
c)至少一种第二可交联不饱和链聚合物；
d)一种第二二氧化硅基料增强填料；
e)一种合适的二氧化硅偶联剂；
f)一种硫磺基硫化剂。
优选，该第一可交联不饱和链聚合物为一改性共聚物，它的获得是在一种至少包括一种金属有机基团的引发剂存在的情况下通过至少一种共轭烯烃和至少一种芳族乙烯基烃聚合反应，然后获得的中间共聚物与包括相对共聚物上存在的并来自引发剂的金属有机基团反应的官能团的化合物反应，所述改性共聚物具有0至-80℃的玻璃态转变温度，并且基于总重而言其中的芳族乙烯基烃重量含量在5％至50％之间。
优选，第二可交联不饱和链聚合物是通过至少一种共轭烯烃和至少一种芳族乙烯基烃聚合反应获得的共聚物，所述第二聚合物具有0至-80℃的玻璃态转变温度，并且基于总重而言其中的芳族乙烯基烃重量含量在5％至50％之间。
这样的共聚物和第一炭黑基增强填料例如可如上所述并构成了轮胎面放射状内层的橡胶组合物的一部分。
优选，第二二氧化硅基增强填料的BET法测表面积为100～300m2/g，根据IS06810标准，通过CTAB(溴化十六烷基三甲胺)吸收测量得到的表面积为100～300m2/g，根据IS04656-1标准，DBP(磷酸二丁酯)吸收值为150～250ml/100g。
优选，偶联剂是二氧化硅基的并相应于上述式(I)所示的硫化晶格的稳定剂。
根据本发明的又一方面，用于车用轮胎的复合轮胎面提供如权利要求8所限定的覆盖磨损了的轮胎的预塑成型轮胎面，其在湿路面上具有优良的加工性能以及较低的滚动阻力。
根据本发明的再一方面，提供一种如权利要求9所限定的制造车用轮胎的方法。
根据本发明的还有一方面，提供一种如权利要求10所限定的用于覆盖磨损了的轮胎的方法。
最后，根据本发明的一方面，提供一种如权利要求11所限定的降低滚动阻力的方法。
附图说明
通过参照附图解释根据本发明轮胎制造以及相关的橡胶组合物的一些实施例的描述，本发明的其他特征以及优点可以更加明了，并且该说明是采用非限定性方式进行描述的，其中：
图1是本发明的轮胎的部分横截面视图，
图2是对图1所示的轮胎面的部分细节的放大横截面视图。
具体实施方式
参照所述附图，本发明制造的轮胎用附图标记1表示。
该轮胎包括一个胎体帘布层3，其相对的侧边是外表弯曲成圆的各个固定胎圈钢丝4，每个引入到沿轮胎内周边确定的胎圈5，在此处轮胎与轮圈(未显示)啮合构成了车轮的一部分。胎圈5的每个固定胎圈钢丝4可以采用任何已知的方法进行制造，例如其可采用金属线或者线绳来制造。
沿胎体帘布层3周边，加一个或者多个带层7，通常由在橡胶层中埋设的金属线或者线绳制成的织物制成，所述金属线或线绳相互平行布置在每一层并穿过相邻的层。
上述带层7上有一个所谓的0°层，其中的线绳8例如由尼龙制成，同轴卷绕在轮胎1上；缠绕角度通常相对于所述轮胎的赤道平面m-m的夹角很小。通常，线绳8埋设在橡胶层中，例如其方式是形成一条或者多条“带状”，或者采用其他本领域已知的技术。
轮胎1上还布置有轮胎面10，绕着在0°层冠状施用，具体来说，所属轮胎面为一复合的或者“底盖”式结构，并且包括一个放射状内层或底层11以及一个放射状外层12，其与地面相接触并布置由凹坑和凹槽13构成的轮胎面纹路，以形成多个肋状物和块状物。
如图所示，轮胎面10的底层11在此时厚度一致；优选其厚度大于1mm，更优选厚度在1.5～2mm之间。
在任何情况下，底层11的厚度也可以是不均匀的，但是其应在外边缘(参照图1和2的截面图)附近和/或中间区域大。
相反，轮胎面10的放射状外层12的厚度应该至少等于，优选是大于凹槽13的深度，目的是防止在放射状外层12磨损掉后，不会使底层11与地面相接触。
上述轮胎1可以采用本领域所公知的方法经过多个步骤来制造。
更具体地说，该方法的步骤包括预先分别制造一系列相应于轮胎各个部分(胎体帘布层，带层，钢丝胎圈、胎圈，填料，侧壁以及轮胎面)的半成品，然后将各个部分用特制的装配机械装配起来。
之后的硫化过程将所属的半成品相互结合起来就获得了整体部件，也就是轮胎。
显然，上述半成品的制备之前是进行相应的橡胶组合物的制备和成型步骤。
本发明的轮胎中，复合型轮胎面10是通过分别将上述的橡胶组合物制成的两个半成品在硫化过程中装配而成的，所述半成品是用于形成轮胎面10的所述放射状内层和外层的。
另外，轮胎面10的两层还可以采用传统技术中的复合挤压成形。
磨损轮胎的翻修或者覆盖可以采用本身已知的方式，按照两种不同的方法来实施，即热覆盖和冷覆盖。
在两种情况下，都要先将轮胎面从最外侧带层除下，然后在磨损了的轮胎上加上一块合适的橡胶组合物层。
在热覆盖的时候，轮胎面由在合适的硫化模具中不可逆地缔合到最外面带层上的生橡胶组合物构成，模具还有用于形成需要的轮胎面纹路的作用。
在冷覆盖的时候，轮胎面由一层已经硫化形成了轮胎面纹路的橡胶组合物构成，组合物在压热器中不可逆地缔合到最外面带层上。
下面的实施例以一种非限定方式给出了适合制造本发明的轮胎以及轮胎面的橡胶组合物的某些配方，并且还给出了本发明的轮胎和一些轮胎的对比试验。
实施例1
(发明)
A.制备轮胎面放射状外层
具有表I中组成(份以phr表示)的一种橡胶组合物利用一种已知的旋转混合器(例如班伯里混炼机)在70％的填充因子的情况下通过两步混合制备在第一步中，除硫化体系外的所有成分都装入旋转混合器中并在大约40rpm下混合4分钟。
混合的时候，传递给混合物的机械功控制在使混合物内的温度保持在150-155℃。
在第二步中，当橡胶组合物冷却到23℃后，硫化体系与其它的成分在旋转混炼器中以20rpm的转速混合4分钟，小心保持混合物的温度约等于100℃，以防止硫化过早开始。
使用到以下成分：
-S-SBR-A＝封端和偶联的丁二烯-苯乙烯共聚物，在溶剂中制备，其中的1，2结构成份量为57wt％，苯乙烯量为21wt％，市场上发售的商业名称为NS116TM(Nippon Zeon公司)；
-S-SBR-B＝市场上发售的商业名称为BUNA VSLTM5025-1(Bayer公司)的丁二烯-苯乙烯共聚物；
-聚丁二烯＝市场上发售的商业名称为EUROPRENETMNEOCIS(Enichem公司)的高-顺1，3聚丁二烯；
-SiO2＝BET 175m2/g，VN3型(Degussa公司)；
-碳黑＝Vulcan 1380TM(Cabot公司)；
-X50S＝硅烷混合物，包括50％的炭黑，50％的双(3-三乙氧基甲硅烷基)丙基四硫(Degussa公司)；
-抗氧化剂＝6PPD，另有名称为SANTOFLEXTM 13(Monsanto公司)；
-增塑剂＝通常的芳香油和蜡；
-硬脂酸；
-ZnO；
-促进剂＝二苯胍DPG(Monsanto公司)以及SANTOCURETMNS(Monsanto公司)；
-硫
B.轮胎面放射状内层的制备
具有表I中组成的一种橡胶组合物，通过参照上述的制备放射状外层的橡胶组合物的方法制备而得。
除了在所述的放射状内层的橡胶组合物中使用的成分以外，还用到了如下的成份：
-NR＝天然橡胶
-Perkalink900＝1，3-双(柠槺酰亚胺基甲基)苯；
-HMT＝六亚甲基四胺
-间苯二酚
在下述的实施例2-6中将要对本发明的轮胎面的放射状内层使用的其他的橡胶组合物进行描述。
实施例2
(发明)
根据实施例1所述的方法制得具有表I中组成的橡胶组合物。
除了在实施例1中所述的放射状内层的橡胶组合物中使用的成分以外，还用到了如下的成份：
-Kevlar浆料＝分散在天然橡胶聚合基质中的短原纤化芳族聚酰胺纤维(纤维的重量百分比＝23％)。
实施例3-6
(对比实施例)
参照实施例1所述的方法制备四种对比橡胶组合物。
除了在实施例1中所述的放射状内层的橡胶组合物中使用的组分以外，还用到了如下的成份：
-E-SBR1712＝市场上发售的商业名称为EUROPRENETM1712(Enichem公司)的乳液制的丁二烯苯乙烯共聚物。
此橡胶组合物的组成记录在表I中。
实施例7-8
(对比实施例)
根据美国专利US4319619中所述的方法，分别对照该专利中的实施例1和实施例3为轮胎面放射状内层制备两种橡胶组合物。
除了在实施例1中所述的放射状内层的橡胶组合物中使用的组分以外，还用到了如下的成份：
-E-SBR1500＝市场上发售的商业名称为EUROPRENETM1500(Enichem公司)的乳液制的丁二烯苯乙烯共聚物。
此橡胶组合物的组成记录在表II中。
实施例9
(对比实施例)
根据加拿大专利CA1228282中所述的方法，分别对照该专利中的实施例Z为轮胎面放射状内层制备一种橡胶组合物。
此橡胶组合物的组成记录在表II中。
实施例10
(测定橡胶组合物的动态特性)
将根据前面实施例1-2(发明)和实施例3-9(对比实施例)的橡胶组合物样品用本领域公知的技术和设备在151℃下硫化30’，然后经过几个试验来评估其动态特性。
具体来说，切向δ值根据下述的试验方法采用INSTRON公司市场销售的设备进行测定。
弹性模量值E’，损耗模量值E”以及切向δ值采用硫化橡胶组合物圆柱状试样进行测定，其长度为25mm，直径为14mm，保持在预定温度(23℃或70℃)下预压到其纵向变形为原长度的25％，在频率每秒100次(100Hz)，最大宽度的动态正弦周期变形为高度的±3.50％。
为了实现本发明的目的，所有提到的E’，E”以及切向δ值都已经并应当采用上述提到的方法进行测定。
另外在测定E’和E”的时候，实验误差假定在±0.5Mpa范围内，相应地放射状内层和放射状外层的弹性模量E’的比值误差为±0.1。考虑到这个误差，70℃时的放射状内层和放射状外层的弹性模量E’的比值低于1.1被认为在本发明要求之外。
试验结果记录在表III和IV中，其中分别显示的是对用于制造放射状外层(在所有实施例中都是一样的)的橡胶组合物和用于制造根据本发明(实施例1-2)的放射状内层和对比层(实施例3-9)的3次试验测得的在23℃和70℃下的弹性模量E’(MPa)和切向δ(无量纲)的平均值。
表III和IV中还给出了70℃时的各放射状内层和70℃时的放射状外层的弹性模量和切向δ值的比值。
考虑到根据试验，70℃时放射状内层的切向δ值越小滚动阻力也越小，从表III和IV中可以方便的得出，本发明(实施例1-2)的橡胶组合物的滚动阻力性能要优于对比实施例中的橡胶组合物(实施例2-6)，可比或优于现有技术中的橡胶组合物(实施例7-9)。
实施例11
(加工)
使用前面实施例1-2(发明)和实施例3-9(对比实施例)的橡胶组合物采用公知的设备拉伸制得若干轮胎面，其用于制造的轮胎型号为175/65R14。
特别用于制造下述型号的轮胎：
-参考轮胎，其中包括用以制造实施例1(部分A)的放射状外层的橡胶组合物制得的非复合型轮胎面；
-测试轮胎，包括复合型轮胎面，其中：
i)由实施例1，部分A的橡胶组合物制得放射状外层；
ii)由实施例1，部分B(发明)以及实施例2(发明)和实施例3-6(对比实施例)的橡胶组合物制得放射状内层。
这样制得的轮胎进行标准检测，用于评估轮胎的滚动阻力，加工性能以及舒适性。
A.滚动阻力评估
本评估是根据ISO8767标准测定的，特别是所谓的“扭矩法”，使用通常的实验设备根据该标准7.2.2进行记录。
在恒速80km/h下测量，附加损失根据上述ISO8767标准6.6.1报道的“skim reading”法进行记录。
为了对本发明轮胎和对比轮胎的性能比较，对参考轮胎测量的功率损失(kg/t)定为滚动指数为100。
指数增加A％是由于试验轮胎在试验的时候功率损失变小。换句话说，指数越高，被测量轮胎的滚动阻力越低。
试验结果记录在表V中(滚动阻力指数(RR Index))。
B.加工和舒适性评估
此评估在Vizzola测量导轨上进行，轮胎装在排量为1600cm3的Bravo型汽车上。
参考轮胎和被检测轮胎分别由两个独立的试验驾驶员进行检测，驾驶员对轮胎的加工和舒适性的感知率为0～10。
同样在这种情况下，对于参考轮胎的评估时的加工和舒适系数为100。
指数增加A％是由于试验轮胎在试验的时候加工和舒适性变好。换句话说，指数越高，被测量轮胎的性能越好。
试验结果记录在表V中。
实施例12
(硫化返原测量)
将根据实施例1-2(发明)和实施例3-9(对比实施例)的橡胶组合物的各个样品用流变性分析MDR(Moving Die Rheometer)根据ASTMD5289-95标准进行分析，使用Monsanto MDR型流变计在151℃下分析30分钟，振动频率为1.66Hz(等于每分钟振动100次)，振幅为±0.5°。
硫化返原程度由流变曲线决定，计算公式为：
％硫化返原＝(MH-Mfin)/(MH-ML)*100
其中：
MH＝最大扭矩值
Mfin＝最终扭转值
ML＝最小流转值
发明(实施例1-2)和对比实施例(实施例3-9)的检测结果分别记录在表III和IV中。
             ***    ***    ***
表III、IV、V的总体试验数据表明，本发明的轮胎与对比橡胶组合物和现有技术相比，更好地兼顾了滚动阻力和在加工和舒适性上的平衡关系。
带有根据实施例3和5(对比实施例)的橡胶组合物制得的轮胎面的轮胎在70℃时的内外两层放射状层之间的弹性模量E’的比值在上述的范围(1.1-3)之外，申请人发现这种轮胎与本发明的轮胎(实施例1-2)相比滚动阻力性能和/或舒适性尤其糟糕。
带有根据实施例4和6(对比实施例)的橡胶组合物制得的轮胎面的轮胎在70℃时的内外两层放射状层之间的切向δ值的比值高于上述的范围界限(0.8)，申请人发现这种轮胎与本发明的轮胎(实施例1-2)相比滚动阻力性能、舒适性和/或加工性能尤其糟糕。
根据比较实施例7-8(现有技术)的橡胶组合物制得的轮胎在70℃时的内外两层放射状层之间的弹性模量E’的比值在上述的范围(1.1-3)之外，这种轮胎与本发明的轮胎(实施例1-2)相比舒适性尤其糟糕。
根据比较实施例9(现有技术)的橡胶组合物制得的轮胎在70℃时的内外两层放射状层之间的切向δ值的比值高于上述的范围界限(0.8)，这种轮胎与本发明的轮胎(实施例1-2)相比舒适性和滚动阻力性能都很糟糕。
根据表III和IV中关于橡胶组合物对硫化返原现象的抗力的数据记录，现有技术对比实施例3和4以及尤其实施例7-9中的橡胶组合物其硫化返原值都要比本发明(实施例1-2)的橡胶组合物高，从而恶化了加工性能。
                                    表I
  组分   bts   Ex.1   Ex.2   Ex.3*   Ex.4*
  S-SBR-A   25   30   -   -   -
  S-SBR-B   50   -   -   -   -
  E-SBR1712   -   -   -   -   50
  NR   -   40   63   100   50
  聚丁二烯   25   30   30   -   -
  Kevlar-浆料   -   -   9   -   -
  二氧化硅   30   -   -   -   -
  炭黑   30   30   50   45   60
  X50S   2.4   2   2   -   -
  抗氧化剂   2.5   2   2.5   1   2
  ZnO   2   3   2.5   3.5   3.5
  硬脂酸   2   2   2   2   2
  增塑剂   8   1.5   5   -   4
  Perkalink900   -   1.5   -   -   -
  HMT   -   2   -   -   -
  间苯二酚   -   2   -   -   -
  促进剂   2.5   1.2   1.6   1.2   1.2
  硫磺   1.5   4.02   2.2   1.5   1.5
bts＝放射状外层的橡胶组合物
*＝对比实施例
                                   表II
  组分   EX.5*   Ex.6*   Ex.7*   Ex.8*   Ex.9*
  S-SBR-A   50   -   -   -   -
  S-SBR-B   -   -   -   -   -
  E-5BR1712   -   100   -   -   100
  E-SBR1500   -   -   -   30   -
  NR   50   -   100   55   -
  聚丁二烯   -   -   -   15   -
  碳黑   50   75   50   60   90
  抗氧化剂   2   2   1   1   1
  ZnO   2.5   3.5   5   5   3
  硬脂酸   2   2   3   2   1
  增塑剂   -   -   5   5   35
  促进剂   1.2   1.5   1.7   1.5   1.8
  硫磺   2   1.5   2.8   2.8   1.7
*＝对比实施例
                                   表III
  性能   bts   Ex.1   Ex.2   Ex.3*   Ex.4*
  ％硫化返原   0   2   5   25   12
  E’23℃[Mpa]   9.6   8.6   12.5   4.8   9
  E’70℃[Mpa]   6.1   7.4   9.3   3.8   6.5
  切向δ23℃   0.329   0.054   0.097   0.146   0.303
  切向δ70℃   0.17   0.043   0.06   0.106   0.154
  E’sts/E’bts70℃   1   1.21   1.53   0.63   1.07
  切向δsts/切向δbts70℃   1   0.25   0.35   0.62   0.91
bts＝放射状外层的橡胶组合物
*＝对比实施例
E’sts＝放射状内层的弹性模量
E’bts＝放射状外层的弹性模量
切向δsts＝放射状内层的切向δ
切向δbts＝放射状外层的切向δ
                                          表IV
  性能   Ex.5*   Ex.6*   Ex.7*   Ex.8*   Ex.9*
  ％硫化返原   0   0   25   10   2
  E’23℃[Mpa]   8.3   14   5.32   7.23   11.42
  E’70℃[Mpa]   5   8   4.65   6.33   7.16
  切向δ23℃   0.283   0.354   0.044   0.060   0.195
  切向δ70℃   0.126   0.234   0.028   0.049   0.188
  E’sts/E’bts70℃   0.82   1.31   0.76   1.04   1.17
  切向δsts/切向δbts70℃   0.74   1.38   0.16   0.29   1.11
bts＝放射状外层的橡胶组合物
*＝对比实施例
E’sts＝放射状内层的弹性模量
E’bts＝放射状外层的弹性模量
切向δsts＝放射状内层的切向δ
切向δbts＝放射状外层的切向δ
                            表V
  实施例   滚动阻力指数   加工指数   舒适指数
  参考   100   100   100
  Ex.1   108   120   110
  Ex.2   105   125   105
  EX.3*   92   110   104
  EX.4*   95   104   97
  EX.5*   90   112   95
  Ex.6*   90   96   85
*＝对比实施例

Claims (12)

1、一种车用低滚动阻力轮胎(1)，该车用轮胎至少包括一个带层(7)，其同轴围绕在至少一个胎体帘布层(3)上，一个复合轮胎面(10)，其同轴围绕在带层(7)上，并包括一个适合与地面接触的放射状外层(12)以及一个位于放射状外层(12)和带层(7)之间的放射状内层(11)。
其特征在于，在70℃时轮胎面(10)的放射状内层(11)的弹性模量E′相对于放射状外层(12)的比值在1.1和3之间，在70℃时的放射状内层(11)的切向δ值相对于放射状外层(12)的比值度低于0.8。
2、如权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，在70℃时的放射状内层(11)的弹性模量E′相对于放射状外层(12)的比值在1.2和2.5之间，在70℃时的放射状内层(11)的切向δ值相对于放射状外层(12)的比值度低于0.7。
3、如权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，在70℃时轮胎面(10)的放射状内层(11)的弹性模量E′为5～14Mpa。
4、如权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，在70℃时轮胎面(10)的放射状内层(11)的切向δ值低于0.12。
5、如权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，放射状内层(11)的厚度占轮胎面(10)的整体厚度的0.01～0.7之间。
6、如权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，轮胎面(10)的放射状内层(11)由橡胶组合物硫化成型而得，所述橡胶组合物中包括适合于增加所述放射状内层(11)的弹性模量值的成份。
7、如权利要求6所述的轮胎(1)，其特征在于，所述成份选自如下组合，包括一种或多种热固性树脂，增强纤维或其混合物。
8、如权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，轮胎面(10)的放射状内层(11)由橡胶组合物硫化成型而得，所述橡胶组合物中包括0.5～3phr的至少一种抗硫化返原剂。
9、一种车用轮胎的复合轮胎面(10)，包括一个放射状外层(12)和一个放射状内层(11)，其特征在于，在70℃时放射状内层(11)的弹性模量E′相对于放射状外层(12)的比值在1.1和3之间，在70℃时的放射状内层(11)的切向δ值相对于放射状外层(12)的比值度低于0.8。
10、一种制造车用轮胎(1)的方法，包括如下步骤：
(i)围绕在至少一层带层(7)周围提供一个轮胎面(10)，所述轮胎面包括一个放射状外层(12)和一个放射状内层(11)，其中在70℃时放射状内层(11)的弹性模量E′相对于放射状外层(12)的比值在1.1和3之间，在70℃时的放射状内层(11)的切向δ值相对于放射状外层(12)的比值度低于0.8，以及
(ii)借助硫化将所述轮胎面(10)缔合到在所述带层(7)上。
11、一种覆盖磨损了的车用轮胎(1)的方法，包括如下步骤：
(i)围绕至少一层带层(7)周围提供一个轮胎面(10)，所述轮胎面包括一个放射状外层(12)和一个放射状内层(11)，其中在70℃时放射状内层(11)的弹性模量E′相对于放射状外层(12)的比值在1.1和3之间，在70℃时的放射状内层(11)的切向δ值相对于放射状外层(12)的比值度低于0.8，以及
(ii)不可逆转地将所述轮胎面(10)缔合到所述带层(7)上。
12、一种提高轮胎(1)耐磨性的方法，所述轮胎(1)至少包括一个带层(7)，其同轴围绕在至少一个胎体帘布层(3)上，一个复合轮胎面(10)，其同轴围绕在带层(7)上，并包括一个适合与地面接触的放射状外层(12)以及一个位于放射状外层(12)和所述至少一个带层(7)之间的放射状内层(11)，其特征在于，轮胎(1)包括一个轮胎面(10)，所述轮胎面包括一个放射状外层(12)和一个放射状内层(11)，其中在70℃时放射状内层(11)的弹性模量E′相对于放射状外层(12)的比值在1.1和3之间，在70℃时的放射状内层(11)的切向δ值相对于放射状外层(12)的比值度低于0.8。
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