CN1780743A - 包括多个不渗透层的高机动性轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高机动性轮胎。本发明的轮胎包括胎体型加强结构(10)，其固定在轮胎任何一侧的胎缘(1)上，每个所述胎缘包括用于支撑加强结构的固定区域。此外，每个胎壁通过由橡胶混合物形成的胎壁插入件(30)加强，以便在轮胎气压显著减少或为零时，其能够支撑车辆相应的部分重量。本发明的轮胎进一步包括由橡胶混合物形成的内层(40)，该橡胶混合物基本上不受填充气体的影响并且事实上从一个胎壁到另一个胎壁覆盖轮胎内部的全部。连接层(50)布置在胎壁插入件和内层之间。内层优选由基于丁基橡胶的橡胶混合物形成，而连接层优选由基于天然橡胶或合成聚异戊二烯与高顺式－1，4链锁速率的合橡胶混合物形成。

Description

包括多个不渗透层的高机动性轮胎
本发明涉及自支撑胎壁类型的高机动性轮胎，其具有最佳的不渗透性。
多年来，轮胎制造商付出大量努力以发展解决问题的创新方法，该问题也就是尽管一个或以上轮胎的气压大量或完全失去，如何允许车辆继续行进，该问题可以追溯到装备有充气型轮胎的轮子的第一次使用。几十年来，备用轮胎被认为是唯一，通用的方法。然而，近年来，与能将其消除相关的大量益处开始显现。“高机动性”的概念正在形成。在泄气或气压下降之后在一定的限度内，相关的技术允许用相同轮胎继续行进。例如这就允许驾驶者行驶到修理点，从而不需要在常常危险的环境下不得不停下以安装备用轮胎。
在汽车市场上现在使用的主要是两类高机动性技术。一方面，存在自支撑型轮胎(经常以其英文缩写ZP为人知晓，ZP象征“零气压(zeropressure)”)。自支撑轮胎能够在减压，或者甚至没有气压的情况下，承载载荷，而这归功于加强的胎壁，最通常的情况是通过插入橡胶材料在胎壁内提供加强。
另一方面，可以获得装备有支撑的车轮，如果气压下降之后胎壁塌陷，该支撑可以支持轮胎胎面的内部。该方法结合这样的轮胎是有利的，该轮胎包括能够使轮胎滑脱轮辋风险最小化的底层。该方法是有利的，这是因为其基本上能够保持在正常情况下行进的完整特性。另一方面，其具有需要附加构件的缺陷，该附加构件也就是用以车辆的每个车轮的支撑。
为了生产具有高品质和高可靠性水准的自支撑胎壁的轮胎，能够提供高水准不渗透性是理想的，而这首先是为了伴随时间流逝能够使压力损失最小化，其次是为了产生抗氧阻挡层从而能够保护轮胎的多种组成元件。在前一种情况下，其为产品使用的舒适度的问题，其能够有利地在几周和几个月以上维持恒压。按照其它方面，轮胎许多结构元件的一个或其它氧化来源或氧化风险得以最小化。
然而，就具有自支撑胎壁的轮胎而言，胎壁内高刚性插入件的存在，其占据胎壁的相对大部分，使得不适合配置刚性实质上比插入件小的不渗透层，这是由于一方面用于生产插入件和另一方面用于生产不渗透层的混合物性质差异很大，其可以在此类材料的接触区域导致很大的非均质程度。此外，为了获得所提及的高水准的不渗透性，就不渗透层的性质或其相对于其它结构元件的位置而言，很难相信其可以兼顾。
为克服这多种缺陷，本发明提供适合高机动性行进的轮胎，其包括至少一个固定在所述轮胎每一侧的胎缘内的胎体型加强件结构，胎缘的基底被用以安装在轮辋座上，每一个所述胎缘以胎壁的形式基本上径向向外伸展，胎壁径向向外连接到胎面，胎体型加强件结构从胎缘向所述胎壁环形伸展，还包括胎冠加强件，每一个胎缘进一步包括允许容纳加强件结构的固定区域，每一个所述胎壁通过橡胶混合物形成的胎壁插入件加强，橡胶混合物形成的插入件能够承载在轮胎气压实质上减少或为零时车辆相应部分重量的载荷，所述轮胎进一步包括橡胶混合物形成的基本上对填充气体不渗透的内层，其从一个胎壁到另一个胎壁基本上覆盖所述轮胎的整个内部，还包括布置在每一个所述胎壁插入件和所述内层之间由橡胶混合物形成的粘结层。
高水准不渗透性是由于不渗透层(优选丁基橡胶)的存在而获得的。该层布置在胎壁最内部的位置，从而能够保护胎壁的所有其它层和元件例如免于氧气扩散。
对于粘结层部件，其在不渗透层和插入件之间提供渐进的刚性梯度。因而能够更好的保持该元件和获得耐久并且可靠的组件。不渗透层和胎壁插入件之间的界面最优化。机械应力，特别是在气压减少或零气压行进时极高，其将被更好的吸收和分配。
刚性比插入件小的粘结层的存在，进一步提供对插入件的额外保护，插入件抗高机械应力的能力比粘结层小。粘结层也是特别有利的，这是因为甚至在高温下例如行驶温度(即，热-氧化老化条件下)，也能组成对任何已经通过内层的氧气迁移的阻挡层，因而其具有令人满意的固定氧气的能力。
按照一个有利的实施方式，内层(优选基于丁基橡胶)沿着胎壁径向向内伸展到位于胎壁插入件径向内部和固定区域的径向外部之间接合区域的位置。基本上倚着插入件全部表面的不渗透层的存在能够提供所需的高水准的不渗透性。实质上这个层更为柔性，因此比插入件本身的脆性小，其存在对所述插入件提供有效保护。
粘结层优选首先与所述内层直接接触和然后与所述插入件直接接触。该直接接触使其能够作为插入件和不渗透层两者的界面，从而建立一个机械性能介于两者之间的区域。
按照本发明实施方式的一个实施例，所述粘结层在胎缘和胎肩区域之间伸展。这基本上对应于插入件的表面。按照本发明实施方式的另一个实施例，所述粘结层覆盖与内层基本上相同的表面。
按照一个优越的实施方式，所述内层的一个端部固定在相应胎缘上。因而获得防初始分离(incipient separation)的保护。
有利地，所述胎壁插入件相对于所述加强件结构轴向向内布置。然后加强件结构轴向向外布置，因而使其在张力带的路线最优化。就耐久性而言，这是特别有益的。
按照本发明的一个优越实施方式，中间层的橡胶混合物布置在所述插入件和所述加强件结构之间。该中间层的存在允许加强件结构的加强线(threads)在与地接触的区域更好deradialisation，从而形成更好的舒适性和耐久性。所述中间层由与所述粘结层性质类似的橡胶混合物形成是有利的。这是经济并且实施简单的方法。插入件的位置在某种程度上是“浮动的”，从而赋予增加的舒适性和最佳的耐久性。
按照本发明一个优越的实施方式，所述粘结层是由具有这样的橡胶混合物形成，该橡胶混合物按照ASTM D 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量(secant modulus)为2至4MPa。
按照本发明轮胎的一个优越实施方式，每一个所述胎壁插入件优选是由这样的橡胶混合物形成，该橡胶混合物按照ASTM D 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量(secant modulus)为5至13MPa。
另一方面，所述内层优选是由这样的橡胶混合物形成，该橡胶混合物按照ASTM D 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量(secant modulus)为1.5至3.5MPa。
有利地，所述中间层的橡胶混合物具有按照ASTM D 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量(secant modulus)为2至4MPa。
按照一个优越的实施方式，所述粘结层的橡胶混合物基于一种或以上的二烯弹性体，其来源于共轭二烯的单元摩尔比率至少等于30％。
措词“基于”应当以公知的方式被理解为表示随后的组分以大多数比例存在于混合物中。
“二烯弹性体”应当以公知的方式被理解为表示至少部分来源于二烯系单体(单体带有两个碳-碳双键，可以共轭或者也可以不是共轭)的弹性体(均聚物或共聚物)。“二烯弹性体，其来源于共轭二烯单元的摩尔比率至少等于30％”(此类二烯弹性体通常被本领域技术人员认为“基本上不饱和”)，用来排除二烯弹性体例如丁基橡胶，丁腈橡胶或二烯和EPDM型α-烯烃的的共聚物，此类二烯弹性体按照本发明在粘结层或中间层的混合物内不可用，这是由于其降低了来源于二烯的单元摩尔比率（小于15％)。
优选，所述粘结层的混合物和可能的所述中间层的混合物基于至少一种“高度不饱和的”二烯弹性体，也就是来源于共轭二烯单元的摩尔比率大于50％的二烯弹性体。
作为按照本发明粘结层和可能的中间层混合物内可用的″高度饱和″二烯弹性体，可以使用天然橡胶和/或；
-通过含4至12个碳原子的共轭二烯单体聚合获得的均聚物，或
-通过一种或以上共轭二烯彼此或与一种或以上含8至20个碳原子的乙烯基-芳族化合物共聚获得的共聚物。
适宜的共轭二烯特别是1，3-丁二烯，2-甲基-1，3-丁二烯，2，3-二(C1至C5烷基)-1，3-丁二烯，例如2，3-二甲基-1，3-丁二烯，2，3-二乙基-1，3-丁二烯，2-甲基-3-乙基-1，3-丁二烯，2-甲基-3-异丙基-1，3-丁二烯，芳基-1，3-丁二烯，1，3-戊二烯以及2，4-戊二烯。
适宜的乙烯基芳族化合物例如是苯乙烯，邻-，间-和对-甲基苯乙烯，市售混合物“乙烯基甲苯”，对-三丁基苯乙烯，甲氧基苯乙烯，氯代苯乙烯，乙烯基1，3，5-三甲基苯，二乙烯基苯和乙烯萘。
共聚物可以包含99％至20％重量比之间的二烯单元和1％至80％重量比之间的乙烯基-芳族单元。
更优选，按照本发明粘结层混合物和可能的中间层混合物的二烯弹性体选自由天然橡胶，聚丁二烯(BR)，含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯(IR)，丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)，丁二烯/异戊二烯共聚物(BIR)，异戊二烯/苯乙烯共聚物(SIR)，丁二烯/苯乙烯/异戊二烯共聚物(SBIR)或这些化合物的两种或以上的混合物等等组成的“高度不饱和”丁二烯弹性体的群组。
更优选，所述粘结层的橡胶混合物包含(phr：相对于每一百重量份弹性体的重量份数)：
-天然橡胶或含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯40至100phr，和
-聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物60至0phr。
此外，有利地，所述粘结层的橡胶混合物包含：
-55至100phr的所述天然橡胶或所述合成聚异戊二烯，和
-45至0phr的所述聚丁二烯和/或所述丁二烯共聚物。
优选，所述粘结层的橡胶混合物包含加强填料，该加强填料包括炭黑或炭黑和加强无机填料例如二氧化硅的混合物。
适宜的炭黑都是通常用于轮胎的炭黑，有利地其为等级6，例如炭黑N660。
″加强无机填料″，应当以公知的方式理解为表示无机或矿物填料，而不论其颜色和来源(天然或合成)，和炭黑相比其也被称为″白色″填料或有时称为″清洁″填料，这些无机填料凭其自身除了中间偶合剂外不需要任何其它方法，就能够加强用于制造轮胎的橡胶混合物，换句话说其能够以加强功能的方式代替传统的轮胎-等级炭黑填充剂。
有利地，所述加强无机填料的全部或至少大部分是二氧化硅(SiO2)。所用的二氧化硅可以是任何本领域技术人员公知的加强二氧化硅，尤其是具有BET表面积和CTAB比表面积两者都小于450m2/g的沉淀或煅制二氧化硅，即便是高可分散的沉淀二氧化硅也是优选的。
在本说明书中，BET比表面积以公知方式测定，即按照，Brunauer，Emmet和Teller在″The Journal of the American Chemical Society″，vol.60，309页，1938年2月，所阐述的方法，其相当于Standard AFNOR-NFT-45007(1987年11月)；CTAB比表面积是按照相同的1987年11月的Standard AFNOR-NFT-45007测定的外表面面积。
“高可分散的二氧化硅”应当理解为表示任何具有在弹性体基体内非聚集并分散的实质能力的二氧化硅，其可以通过电子或光学显微法在薄片上以公知方法观察到。作为此类优选高可分散二氧化硅的非限制性例子，可以提出的二氧化硅是来自Degussa的Ultrasil 7000和Ultrasil 7005，来自Rhodia的二氧化硅Zeosil 1165MP，1135MP和1115MP，来自PPG的二氧化硅Hi-Sil EZiSOG，来自Huber的二氧化硅Zeopol 8715，8745和8755，以及处理过的沉淀二氧化硅例如在欧洲专利申请EP-A-735088内所阐述的铝-“掺入”(doped)二氧化硅。
例如，炭黑/二氧化硅混合物或者是部分或全部为二氧化硅所覆盖的炭黑适合于形成加强填料。包含二氧化硅改性的炭黑的加强无机填料也是适宜的，例如(然而这并非限定)由CABOT以商品名“CRX 2000”出售的填料，而这已经在国际专利说明书WO-A-96/37547中描述。
作为加强无机填料，也可以使用(然而并非限定与此)氧化铝(分子式Al2O3)，例如在欧洲专利说明书EP-A-810258内描述的高-分散能力的氧化铝，或者氢氧化铝，例如以国际专利说明书WO-A-9928376内描述的那些。
如果其中加强无机填料，例如二氧化硅，用于粘结层和如果可能的中间层的橡胶混合物内，按照本发明这些混合物可以进一步包含加强无机填料/弹性体基体粘结剂(也称为偶合剂)，其功能是为了在所述无机填料和基体之间确保足够的化学和/或物理结合(或偶合)，同时促进无机填料在所述基体内分散。
“偶合剂”更确切地说应当理解为表示在上述填料和弹性体之间能够建立足够的化学和/或物理连接的试剂，同时促进弹性体基体内的填料分散。此类偶合剂，其至少是双官能性的，其具有例如简化的通式″Y-T-X″，其中：
-Y代表能够与无机填料物理和/或化学结合的官能团，此类结合例如能够在偶合剂的硅原子和无机填料表面羟基(surfacehydroxyl)(OH)官能团(例如，就二氧化硅来说，表面硅烷醇)建立；
-X代表能够物理和/或化学与弹性体结合的官能团(“X”官能)，例如通过硫原子；
-T代表能够连接Y和X的基团。
按照本发明的橡胶混合物除二烯弹性体和加强填料(如果加强无机填料使用例如二氧化硅，能够包括所述粘结剂)之外，包含抗氧化剂，抗臭氧蜡，交联体系，该交联体系例如基于硫和如包含锌的一氧化物和硬脂酸的交联活化剂。
有利地，所述粘结层的橡胶混合物包含等于或大于2phr(phr：相对于每一百重量份弹性体的重量份数)数量的硫。
所述粘结层的橡胶混合物优选包含用于通过捕获氧从而在混合物内触发氧化作用的金属盐。有利地，所述盐是归属下组的铁(III)盐，该组由四乙酮基丙烯氧基铁(III)，分子式Fe(CnH2nO2)3(其中n介于2至23之间)的羧酸类铁(III)盐，和含一个或以上芳环的芳族单羧酸铁(III)盐组成。存在于所述粘结层的橡胶混合物内所述铁(III)盐优选数量为0.01phr至0.03phr。
按照另一种变异，所述盐是钴盐，例如环烷酸钴。所述粘结层的橡胶混合物内存在的所述钴盐数量为0.1phr至0.3phr。
每个所述插入件的橡胶混合物优选包含(phr：相对于每一百重量份的弹性体的重量份数)：
-20至100phr的天然橡胶或含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和
-80至0phr的聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
有利地，每一个所述插入件的橡胶混合物包含：
-20至50phr的天然橡胶或含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和
-80至0phr的聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
优选，所述内层的橡胶混合物包含：
-40至100phr的至少一种弹性体，该弹性体属于由丁基橡胶，卤化丁基橡胶和对甲基苯乙烯/异丁二烯共聚物组成的组，和
-从60至0phr的天然橡胶或具有高顺式1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物，例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
优选所述中间层的橡胶混合物基于一种或以上的二烯弹性体，其来自共轭二烯单元的摩尔比率至少等于30％。此外每一个所述中间层的橡胶混合物优选包含(phr：相对于每一百重量份的弹性体的重量份数)：
-40至100phr的天然橡胶或含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和
-60至0phr的聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
按照本发明一个特别的实施方式，所述中间层的橡胶混合物包含这样地加强填料，该填料包含炭黑或炭黑和加强无机填料例如二氧化硅的混合物。
本发明此外涉及如前所述的轮胎，其指安装在客车类机动车辆上，其中所述粘结层具有0.4mm至2mm的厚度，优选0.6mm至1.2mm。
优选，每一个所述胎壁插入件具有3mm至20mm的厚度，优选5mm至14mm。
按照一个优越的实施方式，所述内层具有0.5mm至1.2mm的厚度。
实施方式的所有细节如下所述，并通过附图1-5补充，其中：
图1显示按照本发明实施方式实施例的第一种轮胎的径向切面，其基本上显示了胎缘，胎壁，和半胎冠，还包括位于胎壁内的粘结混合物层，其位于不渗透层和胎壁插入件之间；
图2显示按照本发明实施方式实施例的第二种轮胎的径向切面，其基本上显示了胎缘，胎壁，和半胎冠，还包括位于从一个胎壁到另一个胎壁的粘结混合物层，其位于不渗透层和胎壁插入件之间；
图3显示按照本发明实施方式实施例的另一轮胎的径向切面，其基本上显示了胎缘，胎壁，和半胎冠，还包括位于胎壁内的粘结混合物层，其位于不渗透层和胎壁插入件之间，还有中间层，其位于插入件和胎体型加强件结构之间；
图4显示按照本发明实施方式实施例的另一轮胎的径向切面，其基本上显示了胎缘，胎壁，和半胎冠，还包括位于从一个胎壁到另一个胎壁的粘结混合物层，其位于不渗透层和胎壁插入件之间，还有中间层，其位于插入件和胎体型加强件结构之间；
图5显示按照本发明实施方式实施例的第二种轮胎的径向切面，其基本上显示了胎缘，胎壁，和半胎冠，一方面包括位于从一个胎壁到另一个胎壁的粘结混合物层，其位于不渗透层和胎壁插入件之间，另一方面还还包括常规型轮胎胎缘钢丝圈。
轮胎的骨架或加强件最通常地堆叠一层或以上的帘布层组成，这样的帘布层也称为″胎体帘布层″，″胎冠帘布层″，等等。这种命名加强件骨架的方法源于制造方法，其包括生产一系列帘布层形式的半成品，并配有经常纵向的绳(cord)加强线，为了制造轮胎坯件(tyre blank)然后组装或堆叠该半成品。所生产的帘布层平坦并大尺寸，然后就按照既定产品的尺寸切割。帘布层也可以以初相方式基本上平坦的组装。因而所生产的坯件接着采用轮胎典型的环状轮廓成型。称为“最终”产品的半成品然后贴合到坯件，以便获得将要用以硫化的产品。
特别是在制造轮胎坯件的阶段，这种“传统的”方法包括使用固定元件(通常轮胎胎缘钢丝圈)，该元件用来固定或保持轮胎胎缘区域的胎体加强件。因而，在此类方法中，所有帘布层的一部分构成胎体加强件(或仅仅其中一部分)，其沿布置在胎缘内的轮胎胎缘钢丝圈向上卷起。用这样的方式，胎体加强件固定在胎缘内。
尽管有许多不同的方式生产帘布层和组件，工业上通常采用的这类常规方法引导本领域技术人员使用体现该方法的词汇；因此公认的术语包括“帘布层”，“胎体”，“轮胎胎缘钢丝圈”，用以指明从平坦型面到环状型面变化的“成型”，等等。
然而，按照前面的定义，严格地说来，现今有不包括“帘布层”或“轮胎胎缘钢丝圈”的轮胎。例如，文献EP0582196描述不需要以帘布层形式的半成品而直接制造的轮胎。例如，不同的加强件结构的绳直接贴合到橡胶混合物的相邻层，相继各层整体贴合到圆环芯层上，该圆环芯层具有能够直接获得类似所要制造的轮胎最后型面的型面。因而在此情况下，不再有任何“半成品”，也没有“帘布层”，也没有“轮胎胎缘钢丝圈”。基体产品，例如橡胶混合物和加强线以帘线或细丝的形式被直接贴合到芯层上。当该芯层是环状时，坯件不再需要为了从平坦型面变形为环形型面的成型。
此外，在这个文献中描述的轮胎实施方式的大部分实施例并没有“传统的”沿轮胎胎缘钢丝圈翻转胎体帘布层。在这些实施例中，此类固定通过这样的布置更替，即在其中环形细丝邻近于所述胎壁加强件结构排布，整体嵌入固定或粘结于橡胶混合物中。
也有在圆环芯层上使用半成品组装的方法，其特别适合于快速，有效和简单的在中心芯层上敷设。最后，也能够两者结合使用，即，既包括生产某种结构方面(例如帘布层，轮胎胎缘钢丝圈，等等)的某种半成品，然而还包括从混合物和/或以细丝或长条形式的加强线直接贴合制造。
在本文中，为了考虑当前产品制造和设计方面的技术发展，常用术语例如“帘布层”，“轮胎胎缘钢丝圈”等，由中性术语或与所用这类方法无关的术语替换是有利的。因而，按照本发明的不需要半成品所制造轮胎，术语“胎体型加强线”或“胎壁加强线”在常规方法内用以命名胎体帘布层的加强件绳是有效的，而相应的绳通常直接贴合在胎壁。术语“固定区域”，就其而言，同样可以指“传统的”沿常规方法的轮胎胎缘钢丝圈翻转胎体帘布层或者由环形细丝，橡胶混合物和用贴合至圆环芯层方法所生产底层的邻近的胎壁加强件部分形成的组件。
在本说明书中，术语″绳″通常既指单丝和复丝或组合例如缆，合股线或者任何同等类型的组件，而不论绳的材料和加工。这例如可以包括表面处理，为促进对橡胶的粘合而贴胶或预施胶。措词“单一绳”指单个元件形成没有组装的元件。相反术语“复丝”指至少两个单一元件装配形成的缆，合股线等。
“绳的特征”应当理解为表示例如其尺寸，组成，特征和机械性能(尤其是模量)，化学特征和性质等。
在说明书中，绳和粘结橡胶层之间的“接触”应当理解为表示绳外圆周长的至少一部分与组成胶结橡胶的橡胶混合物密切接触。
众所周知，通常胎体帘布层(carcass ply)或帘布层沿轮胎胎缘钢丝圈卷起。轮胎胎缘钢丝圈然后施行胎体固定功能。因而，特别是其要经受胎体帘布内例如充气压力作用下形成的张力。在本文件内描述的布置能够提供类似的固定功能。众所周知，使用常规型轮胎胎缘钢丝圈可以执行将胎缘夹紧在轮辋上的功能。在本文件内描述的布置也能够提供类似的夹紧功能。
“胎壁”是指位于胎冠和胎缘之间的轮胎部分，通常其大多数是低抗弯强度的。“胎壁混合物”指这样的橡胶混合物，其轴向位于相对于胎体加强件结构帘布和其粘结橡胶的外部。这些橡胶混合物通常具有低弹性模量。
“胎缘”指径向向内邻近胎壁的轮胎部分。
橡胶混合物的“伸长ME10模量”应当理解为表示按照标准ASTM D412在23℃下单轴伸长形变为大约10％而获得的伸长表观割线模量。
作为一种提示，“径向朝上”(radially upwards)或“径向向上”(radially upper)或“径向向外”表示朝向最大半径。
当其绳以90度布置时，胎体型加强件或加强结构被认为是径向的，但是按照所使用术语在接近90度的角度也被认为是径向。
图1显示底层，特别是按照本发明轮胎实施方式的第一种形式的胎缘1。胎缘1包括轴向外部分2，将其配备并成型从而便于倚着轮辋凸缘放置。部分2的上部，或径向外部，成型为适合于轮辋钩部分5。如图1所显示的那样，这个部分经常轴向向外部弯曲。部分2径向和轴向向内终止于适合于倚着轮辋座放置的胎缘座4内。胎缘也包括轴向内部3，其基本上从座4向胎壁6径向伸展。
轮胎也包括配有加强线的胎体型加强件或加强结构10，其基本上以径向布置的方式成型是有利的。这个结构可以这样布置，连续从一个胎缘到另外一个胎缘，通过轮胎的胎壁和胎冠，或者其也可以包括两个或以上的部分，例如沿着胎壁布置，而不覆盖全部的胎冠。
为了尽可能精确地定位加强件帘布，在刚性支撑上制造轮胎是非常有利的，刚性支撑例如中央芯层其赋予轮胎内腔的形状。按照最后制造所需要的顺序，将轮胎的所有构成部分贴合到芯层，以其最终位置直接将这些构成部分排列，而不需要在制造过程中不得不修改的轮胎的型面。
胎体型加强件结构固定的两种主要类型是可行的。典型地，如图5所显示，所述结构10沿轮胎胎缘钢丝圈7在胎缘1的水平位置翻转从而固定胎缘内的胎体型加强件结构。
另外，如图1-4之一内所显示，由于布置环形绳也可以提供固定功能。在每一个胎缘内配备的环形绳21，优选以垛22的形式布置，从而形成固定绳的布置。这些绳优选是金属的，并且如果可以是镀黄铜的。可以提供用于绳的多种变异，其性质是某种织物，例如芳族聚酰胺，尼龙，PET，PEN，或混合的织物，或者也可以是另一性质，例如玻璃纤维。在每一个垛内，绳基本上是同心并且重叠是有利的。
为了确保理想的固定加强件结构，生产出层积复合胎缘。在胎缘1内，在加强件结构的绳队列之间，布置有环形取向的绳21。在附图中以垛22布置，或者以大多数接近垛的形式或任何适宜的布置，而这取决于轮胎类型和/或所需特征。
加强件结构10的径向内端部与绳的卷绕相匹配。在所述胎缘内固定这些部分因而是有效的。为了促进这种固定，环形绳和加强件结构之间的空间由粘结或固定橡胶混合物60占据。也能够考虑使用多种具有不同特性的混合物，从而确定多个区域，而混合物的组合和最终布置事实上是无限多的。作为非限制性的例子，这种混合物的伸长模量可以达到或超过10至15MPa，并且甚至有时达到乃至超过40MPa。
绳的布置可以用不同的方法排列和加工。例如，垛可以有利地由螺旋环绕(基本上以0度)数圈的单根绳构成，优选从最小直径向最大直径缠绕。垛也可以由多层同心绳逐层叠置形成，以便逐渐增加环的直径而重叠。没有必要为浸渍加强绳或环向缠绕绳而添加橡胶混合物。
图1和2显示按照本发明的两个第一优选实施方式。基本上由坚韧橡胶混合物形成的胎壁插入件30，大体上在胎壁基体区域和轮胎的胎肩区域之间径向伸展。当在低气压乃至零气压下使用时，该插入件的主要功能能够使轮胎支撑一定的载荷。
尽管附图显示大尺寸的插入件，可以通过一个或以上大体上不同的插入件提供类似的功能，特别是较小尺寸的插入件。
在大部分胎壁内，插入件30占据的宽度大于胎壁壁厚的50％。
相对于插入件30轴向向内，基本上不渗透的橡胶混合物层40大体上在轮胎全部的内部有利地伸展。因为不渗透层是在最里面，所有其它层受益于因而产生的障碍效应(barrier effect)。混合物30有利地基于丁基橡胶。表格1给出该混合物主要构成元件的更多细节。我们将进一步指出该混合物相对低的伸长模量。
如以实施方式的多种实施例所显示的那样，层40优选轴向固定于胎缘的内部。该最终固定部件41提供对任何初期裂缝或分离等的有效保护。
粘结混合物层50布置在不渗透层40和插入件30之间。该层由这样的橡胶混合物形成，该橡胶混合物的伸长模量和围绕其的两类材料相比基本上处于中间值：即一方面不渗透层40低伸长模量，和插入件30基本上高伸长模量。在图1和3的实施例中，该层基本上在每一个胎壁上的插入件30的全部高度上伸展，并且中断于胎冠区域。相反地，在图2，4和5的实施例中层50从一个胎缘伸展到另一个胎缘，包括胎冠区域。在图5中，该相同层包括比其它实施例所阐明的更大的厚度。
胎体型加强件结构10沿优选的接近所述插入件30的路线沿胎壁行进。因而，在图1和2中，所述结构10相对于插入件30轴向向外放置，并与插入件直接接触地、有利地行进，该接触超过胎壁路线的大部分。在胎壁基体处，在插入件变窄的区域内，结构10的路线离开插入件。有利地，在固定区域和胎壁之间的界面内，加强件结构10按照尽可能直的路线。在所阐明的实施例中，固定区域的倾斜特别是垛22，能够使位于该区域内的结构部分10的全部固定区域与插入件30在其基体处位于狭窄区域31外面部分内的轴向外边界基本上匹配。这类布置通过固定区域能够有效吸收胎体型加强件结构的力，从而不会产生应力集中区域。
在加强件结构和插入件之间直接接触能够使胎壁的刚性和机械强度特性最优化。
图3和4的变异包括中间层70，其由比插入件30的混合物伸长模量低的橡胶混合物形成，并布置在插入件30和加强件结构10之间。结构10的绳与插入件30不直接接触，赋予一定的机械柔性而这特别是有助于舒适度和耐久性/耐久度处于良好水平。如图5中所显示的，插入件30的轴向外型面通过中间层70将其有利地完全覆盖。按照多种变异，层70既可以基本上径向在胎缘和胎冠基体之间伸展，或者也可以从一个胎缘通过胎冠伸展到另一个胎缘。有利地，中间层70的橡胶混合物与粘结混合物50相同。
表1显示用于轮胎不同元件的橡胶混合物的实施例，优选厚度范围，和代表这些材料的几个性质。
表1(phr：相对于每一百重量份的弹性体的重量份数)
  内层   粘结层   胎壁插入件   中间层
  成分A   丁基橡胶(IIR)40-100phr   (NR或IR)*40-100phr(优选＞55％)   (NR或IR)*20-100phr   (NR或IR)*40-100phr
  成分B   (NR或IR)*0-60phr   SBR0-60phr   SBR0-50phr   SBR0-60phr
  成分C   SBR 0-60phr   BR 0-60phr   BR 0-80phr   BR 0-60phr
  模量(MPa)   1.5-3.5   2-4   5-13   2-4
  优选厚度(mm)   0.5-1.2   0.4-2优选0.6-1.2   3-20优选5-14   0.5-1.5**
* 天然橡胶或具有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯
** 从结构10(不在绳之间)绳的外部(或后部)测定的厚度
最后，这里多种混合物的配方的非限定性的例子：
形式每个胎壁插入件的橡胶混合物：
下列混合物配方，以相对于每100重量份的弹性体的重量份数形
式(phr)：
天然橡胶：35phr
聚丁二烯：65phr
炭黑N660：65phr
“6PPD”：3phr
硫：      2.5phr
“CBS”： 3.5phr
氧化锌：  3phr
硬脂酸：  3phr
其中
“6PPD”是N-(1，3-二甲基丁基)-N′-苯基-对-苯二胺，一种既可以作抗氧化剂也可以作抗臭氧剂的试剂，和″CBS″是N-环己基-苯并噻唑基-亚磺酰胺，一种硫化促进剂。
形成粘结层的橡胶混合物：
下列混合物的配方，以相对于每100重量份的弹性体的重量份数形式(phr)表示：
天然橡胶：           75phr
苯乙烯/丁二烯共聚物：25phr
炭黑N660：           45phr
芳香油：             5phr
“6PPD”：           1phr
硫：                 2phr
“CBS”：            1phr
氧化锌：             3phr
硬脂酸：             1phr
改善氧固定的粘结层：
下列混合物配方，以相对于每100重量份的弹性体的重量份数形式(phr)表示：
天然橡胶：           75phr
苯乙烯/丁二烯共聚物：25phr
炭黑N660：           45phr
芳香油：             5phr
“6PPD”                            1phr
硫：                 3.5phr
“CBS”                              1phr
氧化锌：             7phr
硬脂酸：             1phr
钴盐                 0.2phr
或
天然橡胶：           75phr
苯乙烯/丁二烯共聚物：25phr
炭黑N660：           45phr
芳香油：             5phr
“6PPD”：           1phr
硫：                 3.5phr
“CBS”：            1phr
氧化锌：             7phr
硬脂酸：             1phr
铁盐：               0.02phr
其中″phr″指相对于弹性体的重量百分比。
将会注意到按照本发明的不渗透层可以由基于除了丁基橡胶(IIR)的弹性体形成，例如卤丁基橡胶(XIIR)或对甲基苯乙烯/异丁烯共聚物。。
图5显示变异的实施方式，其中固定区域包括轮胎胎缘钢丝圈7，由多线排列形成，加强件结构10可以绕其缠绕，优选从轴向内侧开始，在相对于轮胎胎缘钢丝圈径向向内通过后，接着向轴向外侧移动。加强件结构10的自由端110然后径向向外再上升。这类固定，通常是公知的并被广泛使用，而且制造简单，经济和耐久。
按照本发明轮胎的工业制造可以使用几类方法进行。有利地，首选在中央芯层上铺设，既能够单独的铺设组成元件例如橡胶混合物和加强线(绳)或者也能够铺设半成品例如加强橡胶薄片。

Claims (32)

1.适合高机动性行进的轮胎，其包括至少一个固定在所述轮胎每一侧的胎缘内的胎体型加强件结构，胎缘的基底被用以安装在轮辋座上，每一个所述胎缘以胎壁的形式基本上径向向外伸展，胎壁径向向外连接到胎面，胎体型加强件结构从胎缘向所述胎壁环形伸展，还包括胎冠加强件，每一个胎缘进一步包括允许容纳加强件结构的固定区域，每一个所述胎壁通过橡胶混合物形成的胎壁插入件加强，橡胶混合物形成的插入件能够承载在轮胎气压实质上减少或为零时车辆相应部分重量的载荷，所述轮胎进一步包括橡胶混合物形成的基本上对填充气体不渗透的内层，其从一个胎壁到另一个胎壁基本上覆盖所述轮胎的整个内部，还包括布置在每一个所述胎壁插入件和所述内层之间由橡胶混合物形成的粘结层。
2.如权利要求1所述的轮胎，其中所述内层沿着胎壁径向向内伸展到位于胎壁插入件径向内部和固定区域的径向外部之间接合区域的位置。
3.如权利要求1或2所述的轮胎，其中所述粘结层一方面与所述内层直接接触，和另一方面与所述插入件直接接触。
4.如权利要求1-3之一所述的轮胎，其中所述粘结层在胎缘和胎肩区域之间伸展。
5.如权利要求1-3之一所述的轮胎，其中所述粘结层覆盖与内层基本上相同的表面。
6.如前述之一权利要求所述的轮胎，其中所述内层的一个端部固定在相应胎缘上。
7.如前述之一权利要求所述的轮胎，其中所述胎壁插入件相对于所述加强件结构轴向向内布置。
8.如前述之一权利要求所述的轮胎，其中中间层的橡胶混合物件布置在胎壁插入件和所述加强件结构之间。
9.如前述权利要求之一所述的轮胎，其中所述粘结层是由橡胶混合物形成，该橡胶混合物按照ASTM D 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量为2至4MPa。
10.如前述权利要求之一所述的轮胎，其中每一个所述胎壁插入件是由橡胶混合物形成，该橡胶混合物按照ASTM D 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量为5至13MPa，并且，其中每一个所述胎壁插入件是由橡胶混合物形成，该橡胶混合物按照ASTMD 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量为1.5至3.5MPa，。
11.如权利要求8所述的轮胎，其中所述中间层的橡胶混合物具有按照ASTM D 412标准在23℃测定在10％形变下伸长ME10的割线模量为2至4MPa。
12.如前述权利要求之一所述的轮胎，其中所述粘结层的橡胶混合物基于一种或以上的二烯弹性体，其来源于共轭二烯的单元摩尔比率至少等于30％。
13.如权利要求12所述的轮胎，其中所述粘结层的橡胶混合物包含(phr：相对于每一百重量份的弹性体的重量份数)：
-40至100phr的天然橡胶或含有高顺式-1，4键含量的合成聚异戊二烯，和
-60至0phr的聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
14.如权利要求13所述的轮胎，其中所述粘结层的橡胶混合物包含：
-55至100phr的所述天然橡胶或所述合成聚异戊二烯，和
-从45到0phr的所述聚丁二烯和/或所述丁二烯共聚物。
15.如权利要求12至14之一所述的轮胎，其中所述粘结层的橡胶混合物包含加强填料，该填料包含炭黑或炭黑和诸如二氧化硅的加强无机填料的混合物。
16.如权利要求12-15之一所述的轮胎，其中所述粘结层的橡胶混合物包含等于或大于2phr(phr：相对于每一百重量份弹性体的重量份数)的硫。
17.如权利要求12-16之一所述的轮胎，其中所述粘结层的橡胶混合物进一步包含提供用以通过捕获氧在该混合物内触发氧化作用的金属盐。
18.如权利要求17所述的轮胎，其中所述盐是归属下组的铁(III)盐，该组由四乙酮基丙烯氧基铁(III)，配方Fe(CnH2nO2)3的羧酸类铁(III)盐，其中n介于2至23之间，和含一个或以上芳环的芳族单羧酸铁(III)盐组成。
19.如权利要求18所述的轮胎，其中所述粘结层的橡胶混合物内存在的所述铁(III)盐的数量为0.01phr至0.03phr。
20.如权利要求17所述的轮胎，其中所述盐是钴盐，例如环烷酸钴。
21.如权利要求20所述的轮胎，其中存在于所述粘结层的橡胶混合物内的所述钴盐其数量为0.1phr至0.3phr。
22.如权利要求12至21之一所述的轮胎，其中每个所述插入件的橡胶混合物包含(phr：相对于每一百重量份的弹性体的重量份数)：
-20至100phr的天然橡胶或含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和
-80至0phr的聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
23.如权利要求22所述的轮胎，其中每个所述插入件的橡胶混合物包含：
-20至50phr的天然橡胶或含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和
-80至50phr的聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
24.如权利要求22或23所述的轮胎，其中所述内层的橡胶混合物包含：
-40至100phr的至少一种弹性体，该弹性体属于由丁基橡胶，卤化丁基橡胶和对甲基苯乙烯/异丁二烯共聚物组成的组，和
-从60至0phr的天然橡胶或具有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物，例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
25.如前述权利要求8和12-24之一所述的轮胎，其中所述中间层的橡胶混合物基于一种或以上的二烯弹性体，其来源于共轭二烯的单元的摩尔比率至少等于30％。
26.如权利要求25所述的轮胎，其中所述中间层的橡胶混合物包含(phr：相对于每一百重量份的弹性体的重量份数)：
-40至100phr的天然橡胶或含有高顺式-1，4键合含量的合成聚异戊二烯，和
-60至0phr的聚丁二烯和/或丁二烯和乙烯基-芳族单体的共聚物例如苯乙烯/丁二烯共聚物。
27.如权利要求25或26所述的轮胎，其中所述中间层的橡胶混合物包含加强填料，该填料包含炭黑或炭黑和加强无机填料例如二氧化硅的混合物。
28.如前述权利要求之一所述的轮胎，其用于安装在客车型机动车辆上，其中所述粘结层具有0.4mm至2mm的厚度。
29.如权利要求28所述的轮胎，其中所述粘结层具有0.6mm至1.2mm的厚度。
30.如权利要求28或29所述的轮胎，其中每个所述胎壁插入件具有3mm至20mm的厚度。
31.如权利要求30所述的轮胎，其中每个所述胎壁插入件具有5mm至14mm的厚度。
32.如权利要求28-31之一所述的轮胎，其中所述内层具有0.5mm至1.2mm的厚度。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Shanghai Michelin tire Limited by Share Ltd

Assignor: Michelin Research & Technology Co., Ltd.|Michelin Co., Ltd.

Contract fulfillment period: The duration of the contract is from 2007.01.31 to 2026.12.13

Contract record no.: Contract filing No. 2007990000027

Denomination of invention: The invention includes a high mobility tire comprising a plurality of impermeable layers

Granted publication date: Unauthorized authorization day

License type: License type general permission

Record date: 20070813

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: COMMON LICENCE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2007.1.31 TO 2026.12.13

Name of requester: SHANGHAI MIQILIN BOOST TYRE CO., LTD.

Effective date: 20070813

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication