CN1886273A - 用于车辆的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种充气轮胎(1)，包括：胎体结构(2)，其具有至少一个胎体帘布层(2a)、和与所述胎体帘布层(2a)相关联的至少一个环形加强结构(3)；在所述胎体结构(2)上的一对轴向相对胎侧(7、8)；带束层结构(5)，其相对于所述胎体结构(2)布置在径向外部位置处；及胎面胶(6)，其相对于所述胎体结构(5)布置在径向外部位置处，并且大体由结合至少一个部分的第一弹性体材料构成，该至少一个部分大致由第二弹性体材料构成；其中，胎面胶(6)包括在大致由第二弹性体材料构成的所述至少一个部分中限定的至少一个花纹沟(11)；其中，第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)与第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)之比不小于约1.30；及其中，按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度与按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度之比小于约1.10。

Description

用于车辆的轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于两轮或四轮车辆的充气轮胎，并且更具体地说，但不仅仅是，涉及一种用于所谓UHP(超高性能)类型的机动车的充气轮胎。
明确地说，本发明涉及一种充气轮胎，该充气轮胎包括：胎体结构，具有至少一个胎体帘布层、和与胎体帘布层相联的至少一个环形加强结构；胎面胶，在相对于胎体结构的径向外部位置处由弹性体材料制成；带束层结构，插入在胎体结构与胎面胶之间；及在胎体结构上的一对轴向相对胎侧，其中胎面胶设有包括一个或多个纵向和/或横向花纹沟的花纹。
在本说明书的框架内，这样一种类型的充气轮胎将用如下术语指示：刻花轮胎。
背景技术
在用于车辆的刻花轮胎的领域中，并且特别是在用于所谓UHP车辆的刻花轮胎的领域中，最难以满足的要求之一是限制充气轮胎的方向稳定特性、和操纵特性的退化的要求，特别是关于漂移特性的那些要求，这些要求对于轮胎本身的使用不可避免地产生。
在刻花轮胎中，这个问题大体上由如下事实产生：如果轮胎经受剪应力，如像当漂移、制动、或加速时在充气轮胎上产生的横向剪应力，则设有花纹沟的胎面花纹使充气轮胎在地面接触区域下有更大塑性变形。
带来的局部变形事实上是由于构成胎面胶的弹性材料的滞后作用以及材料的局部温度升高，该局部温度升高改变其化学-物理特性，伴随有其机械特性的不可逆退化。这种退化又招致充气轮胎性能的更大程度恶化，尤其是其漂移性能，特别是当它经受高热-机械应力时，如例如在所谓“边界”驱动的情况下，在UHP充气轮胎的情况下常常发生。
在现有技术中已经通过以下措施来满足上述要求，即：试图硬化在花纹沟之间限定的胎面胶的部分(肋或块)或者通过作用在花纹沟的几何形状上，例如通过使其壁倾斜(称作“支撑”的操作)，或者还通过采纳包括重叠层的胎面胶，称作“盖和底”，其中径向内部层包括较刚硬的弹性体材料。见例如在本申请人名义下的文献WO 01/03954。
可选择地，在用于摩托车的充气轮胎的领域中，也已经提出通过提供大体包括多个轴向相邻扇区的并且具有赤道部分的胎面胶来改进充气轮胎的有关的漂移特性，该赤道部分相对于胎面胶本身的相对肩部具有较低硬度和较大tanδ。这种类型的解决方案例如由在no.JP07-108805下公开的日本专利申请提出。
然而，这些已知的充气轮胎构造不允许完全解决与在地面接触区域下的胎面花纹的流动性有关的刻花轮胎的性能退化问题，特别是所谓的UHP型轮胎的性能退化问题。
发明内容
本发明具有提供用于两轮或四轮车辆的刻花轮胎的目的，该刻花轮胎能够实现在方向稳定性和操纵性方面的改进性能，特别是当漂移、制动或加速时与轮胎特性有关的那些性能。
根据本发明的第一面，这个目的由在附属权利要求1中限定的充气轮胎实现。
具体地说，申请人已经发现，为了实现充气轮胎的方向稳定性和操纵性(更具体地说，漂移特性)的希望改进特性，必需适当地硬化围绕花纹沟的侧壁的弹性体材料，从而使由连续花纹沟限定的胎面胶部分较不易由充气轮胎在行驶期间经受的应力(例如在转弯时的横向应力或在加速或制动时的纵向应力)产生变形。
更明确地说，申请人已经发现，上述目的可由设有一种胎面胶的充气轮胎实现，这种胎面胶大体由第一弹性体材料构成，该第一弹性体材料结合大致由第二弹性体材料构成的至少一个部分，其中：
i)胎面胶包括在大致由第二弹性体材料构成的至少一个部分中限定的至少一个花纹沟；
ii)第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′与第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′之比不小于约1.30；及
iii)按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度与按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度之比小于约1.10。
这里应该说明，在本说明书中和在以后的权利要求书中，术语“弹性体材料”用来指示包括至少一种二烯弹性体聚合物和诸如碳黑和/或氧化硅之类的至少一种增强填料的成分。优选地，这样一种成分也包括例如像交联剂和/或增塑剂之类的添加剂。由于交联剂的存在，这样一种材料可以通过加热交联，从而形成最终产品。
而且，在本说明书中和在以后的权利要求书中，压缩弹性模量E′的值、以及损耗模量E″的那些值打算借助于本身已知的传统设备测量，手段是使具有25mm长度和14mm直径的、经受预加载到其原始高度的25％的纵向变形的、及保持在100℃温度下的硫化弹性体材料的圆筒形试验件，在每秒100次循环的频率(100Hz)下，承受在预加载下高度的±3.50％的最大宽度的动态正弦变形。
本申请人尽管不希望由任何说明性理论约束，但观察到，通过在大体包括弹性体材料的胎面胶的一部分中形成胎面花纹的花纹沟，有可能实现一种提供有对于在花纹沟处的剪切变形的适当耐受度、和适当磨损特性的充气轮胎结构，该弹性体材料具有在加热下的刚度(与在100℃下的压缩弹性模量E′的值有关)，并且同时具有在加热下的硬度(与在100℃下的IRHD硬度的值有关)，该刚度大于构成胎面胶的其余部分的弹性体材料在加热下的刚度的至少30％，该硬度不超过构成胎面胶的其余部分的弹性体材料在加热下的硬度的10％。
围绕花纹沟的侧壁的、机械方面更刚硬的第二弹性体材料的部分事实上能够有效地对抗应力的变形作用，在转弯时、在加速时或在制动时，在连续花纹沟(沿轴向和沿圆周方向)之间限定的弹性体材料的部分经受该应力。
以这种方式，有利地有可能显著减小变形的存在，当车辆跟随曲线轨迹、制动或加速时，在胎面胶中形成的花纹沟的侧壁、和在连续花纹沟(沿轴向和/或圆周方向)之间限定的弹性体材料的部分经受该变形。
由于在上述第一和第二弹性体材料在加热下的硬度之间的减小的差别，也实现这种有利的技术效果，而不会显著恶化充气轮胎在磨损方面的性能，该磨损与具有相同胎面花纹的已知充气轮胎的磨损是完全可比较的。
优选地第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′与第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′之比包括在约1.30与约1.50之间。
以这种方式，有利地已经有可能实现花纹沟的侧壁的最佳机构加强作用、以及对于剪切应力的耐受力的进一步改进，在充气轮胎沿弯曲或混合路径的运动期间、或者也在加速和制动时，胎面胶的弹性体材料的部分经受该剪切应力。
优选地并且为了实现上述比率，第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′包括在约4与约8MPa之间，而所述第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′包括在约6与约12MPa之间。
通过遵守第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′的上述值，已经发现，有利地有可能实现在胎面胶中形成的花纹沟的侧壁的最佳刚度，从而显著减小在转弯时、在制动或加速时弹性体材料的变形。
在本发明的优选实施例中，按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度与按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度之比包括在约1与约1.05之间。
以这种方式，有利地有可能实现与在胎面胶中形成的花纹沟的侧壁的适当刚度有关的在充气轮胎的方向稳定性和操纵性方面的性能、与充气轮胎在磨损方面的性能之间的最佳平衡。
通过把两种弹性体材料在加热下的硬度之差保持在适当窄的限度内，事实上，有利地有可能把胎面胶的不规则磨损现象的发生减小到最小，特别是在其中形成花纹沟的第二弹性体材料与另一方面构成胎面胶的剩余部分的第一弹性体材料之间的界面处。
优选地和为了实现上述比值，按照标准ISO 48测得的、第一和第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度包括在约50与约70之间。
有利地，这个优选特征允许实现避免不规则磨损现象的胎面胶的最佳耐磨损特性。
在本发明的优选实施例中，按照标准ASTM D5289测得的、第二未硫化弹性体材料在100℃下的门尼(Mooney)粘度ML(1+4)与按照标准ASTM D5289测得的、第一未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)之比包括在约1与约1.10之间。
以这种方式，未硫化弹性体材料在流变性方面彼此相容，为此原因有利地有可能通过挤压得到胎面胶，使在由第一和第二弹性体材料制成的胎面胶的部分之间大体上不存在不希望的脱开现象。
更优选地，按照标准ASTM D5289测得的、第二未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)与按照标准ASTM D5289测得的、第一未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)之比包括在约1与约1.02之间。
优选地和为了实现上述比值，按照标准ASTM D5289测得的、第一和第二未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)包括在约50与约60之间。
在本发明的框架内，通过用对于本领域的技术人员本身已知的方法适当地构成这些材料的成分，可实现第一和特别是第二弹性体材料在加热下的希望机械特性和硬度。
在本发明的优选实施例中，通过用特定加强材料加强这样一种材料，可实现第二弹性体材料在加热下的希望机械特性和硬度特性，该特定加强材料优选地具有能够增大压缩弹性模量E′而不显著增大硬度的特性。
在这个优选实施例的框架内，第二弹性体材料因而包括至少一种二烯弹性体聚合物，该二烯弹性体聚合物用分散在其中的并且选自于分层无机材料、聚酰胺材料的短原纤化纤维、及它们的混合物的至少一种加强材料加强。
本申请人事实上已经发现，通过使用这些加强材料，有利地有可能增大围绕在胎面胶中形成的花纹沟的第二弹性体材料的刚度特性，而不显著改变弹性体材料的机械特性，特别是硬度。
在特别优选的实施例中，第一和第二弹性体材料包括相应二烯弹性体聚合物，并且由于通过上述加强材料实现的第二弹性体材料的加强，在加热下拥有上述不同的刚度和硬度特性，该二烯弹性体聚合物大体具有相同的机械特性，并且更优选地，大体具有相同的成分。
根据第一优选实施例，上述分层无机材料包括能够在弹性体材料中就地形成纳米颗粒的分层无机材料，通过如下术语知道：纳米成分。关于这些无机材料的形态和特性的更多信息可例如在“聚合体-硅酸盐超微合成物：用于封闭聚合物和聚合物刷的标准系统(Polymer-Silicate Nanocomposites：Model Systems for ConfinedPolymers and Polymer Brushes)”，E.P.Giannelis，R.Krishnamoorti，E.Manias，聚合物科学的进步(Advances in Polymer Science)(1999)，第138卷，Springer-Verlag，Berlin，Heidelberg，第107-147页中找到。
优选地，所述至少一种分层无机材料具有包括在0.01nm与30nm之间的单层厚度。
分层无机材料的结构可通过使用X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜(TEM)确定。
在优选实施例中，所述分层无机材料在第二弹性体材料中，相对于在把分层无机材料分散到二烯弹性体中之前的同一分层无机材料的d间隔值，显示高至少10％(优选地高至少20％)的X射线衍射分析的d间隔值。
为了本发明的目的，在X射线衍射分析中的d间隔值的变化(％)按如下计算。通过把试验样品插入在Philips Xpert衍射仪中、采用CuKα型的分析辐射进行分析。对于在0.04°2θ的台阶和在范围1.4°2θ-32.0°2θ中的6秒每台阶的计数得到数据。使用如下公式计算d间隔值：
d间隔＝λ/2senθ
其中，λ是Cu的kα辐射的波长(kα1和kα2的平均值)，等于1.54178。
d间隔值与在第二弹性体材料中的分层无机材料的晶体平面之间的距离值相对应；具体地说，所述值是在分层无机材料的连续层的对应表面之间的平均距离。通过从d间隔值减去单个层的厚度得到在连续层之间的有效距离。
在优选实施例中，第二弹性体材料按重量每100份的二烯弹性体聚合物，包括按重量1至80份，更优选地按重量5至40份，的所述至少一种分层无机材料。
在本发明的框架内和在以后权利要求书中，这样一种材料的按重量每100份二烯弹性体聚合物的一定弹性体材料的给定成分的按重量份数也用术语phr指示。
在这个优选实施例的框架内，可例如在页硅酸盐(如：蒙皂石，例如蒙脱石、绿脱石、贝得石、铬岭石、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石；蛭石；多水高岭石；绢云母；或其混合物)中选择分层无机材料。蒙皂石是特别优选的。
为了使分层无机材料与二烯弹性体聚合物更相容，这样一种分层无机材料可以用相容剂表面处理。
优选地，这种相容剂可以例如从具有通式(I)的季铵或膦盐中选择：
其中：
-Y代表N或P；
-可相同或不同的R1、R2、R3及R4代表具有1至20个碳原子的直线或分支烷基或羟烷基；具有1至20个碳原子的直线或分支链烯或羟烷基；R5-SH或R5-NH基，其中R5代表直线或分支链烯基，具有1至20个碳原子；芳基具有6至18个碳原子；芳基烷基(arylalky)或芳基烷基团具有7至20个碳原子；环芳基具有5至18个碳原子，所述环芳基可能包含诸如氧、氮或硫之类的杂原子；
-Xn-是诸如氯离子、硫酸盐离子或磷酸盐离子之类的阴离子；
-n是1、2或3。
根据本发明可使用的分层无机材料的例子是在市场上以名称Dellite67G从Laviosa Chimica Mineraria S.p.A可得到的产品。
根据第二实施例，包括聚酰胺材料的短原纤化纤维的上述加强材料的代表例如是商业称作“Kevlar-pulp”或“Twaron-pulp”(Kevlar和Twaron分别是DuPont和Akzo的注册商标)类型的所谓芳香族膏(聚对苯-对苯芳香族的短原纤化纤维)。
优选地，这样的短原纤化纤维以包括在约1与约80phr之间(更优选地在约5与40phr之间)的量结合在二烯弹性体材料中，优选地具有包括在0.1mm与2.5mm之间的长度。
第二弹性体材料也能以一般在5与80phr之间(优选地在10与50phr之间)的量包括在用于充气轮胎的橡胶混合物中通常使用的至少一种附加的加强填料，如碳黑和/或氧化硅。
在本发明的优选实施例中，胎面胶设有多个横向和/或纵向花纹沟，该花纹沟限定在大体包括第二弹性体材料的胎面胶的相应部分中。
横向和/或纵向花纹沟的、和大体包括其中形成它们的第二弹性体材料的部分的排列和数量，可容易地由本领域的技术人员根据具体应用要求确定。因而，例如，根据希望给胎面花纹的特性，横向和/或纵向花纹沟在它们之间可以圆周向地或轴向地以恒定间距间隔开或者不间隔开。
在本发明的优选实施例中，大致由第二弹性体材料构成的胎面胶的上述至少一个部分以这样一种方式成形，从而形成围绕所述至少一个花纹沟的衬层。
以这种方式，有利地有可能使用减少量的第二弹性体材料，得到增大花纹沟的侧壁的刚硬特性的希望技术效果，在胎面胶的制备期间和在充气轮胎的模压和硫化步骤中形成花纹沟之前，该第二弹性体材料能以较薄层的形式与构成胎面胶的其余部分的第一弹性体材料同时挤压。
优选地，这样一个衬层具有包括在1与10mm之间的厚度。
在本发明的优选实施例中，胎面胶是设有轴向相邻扇区类型的，并且包括：
i)至少一个第一扇区，径向延伸，并且大体包括第二弹性体材料；
ii)多个第二扇区，径向延伸，并且定位在所述至少一个第一扇区的轴向相对侧处，所述第二扇区大体包括第一弹性体材料；并且
其中，所述至少一个花纹沟形成在所述至少一个第一扇区中。
以这种方式，有利地有可能使用轴向相邻扇区得到增大花纹沟的侧壁的刚度特性的希望技术效果，该轴向相邻扇区可通过第一和第二弹性体材料的同时挤压而得到，并且在加热下具有不同的刚度和硬度特性。
在这个实施例中，所述至少一个花纹沟优选地是大体延续胎面胶的整个圆周段的纵向花纹沟。
在具有轴向相邻扇区的胎面胶的实施例中，上述至少一个纵向花纹沟因此形成在包括第二弹性体材料的上述至少一个第一扇区中。
更优选地，胎面胶设有多个纵向花纹沟，该纵向花纹沟形成在包括第二弹性体材料的胎面胶的相应第一扇区中，径向延伸，及彼此轴向间隔开。
以这种方式，有可能通过布置适当数量的彼此轴向间隔开的纵向花纹沟，提供一种能够由充气轮胎的地面接触区域显示希望排水特性的胎面胶。
在本发明的优选实施例中，上述至少一个第一扇区径向大体延续胎面胶的整个厚度，从而实现大体在充气轮胎的整个使用寿命中保持花纹沟的横向刚硬特性的希望技术效果。
在本发明的优选可选择实施例中，充气轮胎可以另外设有插入在胎面胶与带束层结构之间的适当弹性体材料层。
以这种方式，如果希望，有利地可以优化充气轮胎的特定特性，如横向刚度或滚动阻力。
在本发明这个实施例的框架内，这个层优选地大体包括第二弹性体材料。
以这种方式，由于由这个附加层执行的支撑作用，有利地有可能进一步增大刚度特性和对于在连续花纹沟之间限定的胎面胶部分的变形抵抗特性。
优选地，插入在胎面胶与带束层结构之间的层具有包括在1与5mm之间的厚度，从而充分实现上述技术效果。
在优选实施例中，至少一个第一径向延伸扇区的宽度至少等于在其中形成的纵向花纹沟的宽度。以这种方式，有利地有可能实现尽可能大地限制在轴向连续花纹沟之间限定的胎面胶部分(肋或块)的变形的希望技术效果。
优选地，所述至少一个第一径向扇区的宽度与所述至少一个纵向花纹沟的宽度之差包括在4与10mm之间。以这种方式，有利地有可能，在花纹沟的两侧上具有比一个量大的第二弹性体材料，这个量对避免当充气轮胎经受漂移应力时花纹沟的侧壁的不希望变形是足够的。
在优选实施例中，在胎面胶的第一扇区中形成的纵向花纹沟的轴向相对侧壁，沿径向内部方向变细，并且大体是直线的。
而且优选地，上述至少一个纵向花纹沟为了对称的原因跨过相应径向延伸第一扇区的中间平面定位，从而大体实现花纹沟本身的轴向相对侧壁的相同刚度特性。
附图说明
参照附图，由借助于非限制性指示进行的、根据本发明的充气轮胎的某些优选实施例的如下描述，将更好地明白本发明的另外特征和优点，在附图中：
-图1表示根据本发明的一种充气轮胎的第一实施例的横断面视图；
-图2表示图1的充气轮胎的某些细节的放大比例横断面视图；
-图3表示根据本发明的、设有多个轴向相邻扇区的一种充气轮胎的第二实施例的横断面视图；
-图4表示图3的充气轮胎的某些细节的放大比例横断面视图；
-图5表示根据本发明的、设有多个轴向相邻扇区的一种充气轮胎的第三实施例的横断面视图；
-图6表示图5的充气轮胎的某些细节的放大比例横断面视图；
-图6A表示图5的充气轮胎的径向延伸扇区的、和在其中形成纵向花纹沟的进一步放大比例横断面视图。
具体实施方式
参照图1-2，根据本发明第一优选实施例制成的充气轮胎整体指示为1，该充气轮胎在特定例子中是打算装备机动车辆的所谓UHP型的轮胎。
充气轮胎1包括胎体结构2，该胎体结构2设有至少一个胎体帘布层2a，该胎体帘布层2a的相对侧边缘绕相应环形加强结构3外部折叠，该环形加强结构3通常称作“胎圈芯”，每个封闭在胎圈4中，该胎圈4沿充气轮胎1的内部圆周边缘限定，并且在该处充气轮胎本身接合在车轮的轮辋(未表明)形成部分上。
充气轮胎1也包括：胎面胶6，在相对于胎体结构2的径向外部位置处由弹性体材料制成；带束层结构5，插入在胎体结构2与胎面胶6之间；及一对胎侧7、8，在胎体结构2上的轴向相对位置处。
优选地，带束层结构5包括例如用金属帘线或丝的织物、和用一条或多条所谓0°帘线制成的一个或多个带束层，该金属帘线或丝嵌在橡胶板中，在每个层中彼此平行地排列，及相对于相邻层的那些交叉，该0°帘线在相对于交叉帘线织物的径向外部位置处螺旋地并同轴地缠绕在充气轮胎1上。
绕带束层结构5圆周施加的胎面胶6一般包括第一弹性体材料，该第一弹性体材料并入至少一个部分9，优选地多个部分9，该部分9大体包括第二弹性体材料。
根据在图1中表明的实施例，如此制成的胎面胶6设有适于与地面滚动接触的径向外表面6a，并且也设有胎面花纹，该胎面花纹包括多个纵向花纹沟11，该花纹沟11用来从充气轮胎1的地面接触区域排出水或泥。
纵向花纹沟11以在图1中以15示意指示的肋和/或块的形式限定胎面胶6的多个部分。
每个纵向花纹沟11又设有沿径向内部方向优选地变细的一对轴向相对侧壁11a、11b。
优选地，纵向花纹沟11的侧壁11a、11b也大体是直线的。
根据在图1中表明的实施例中，纵向花纹沟11限定在大体包括第二弹性体材料的胎面胶6的部分9中。
根据本发明的多个特征，第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′与第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′之比不小于约1.30；而按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度与按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度之比小于约1.10。
以这种方式，有利地有可能以特定和局部的方式硬化花纹沟11的侧壁11a、11b，从而允许它们以及在连续花纹沟之间限定的胎面胶6的部分15以显著减小的方式在横向应力下变形，当充气轮胎1漂移时部分15经受该横向应力，该应力在图1和2中由箭头f示意地指示。
包括第二弹性体材料的部分9事实上能够有效地抵抗剪切应力的变形作用，该部分9围绕花纹沟11的侧壁11a、11b，在机械方面更刚硬，在转弯时，在沿轴向方向的连续花纹沟(为肋和/或块形式)之间限定的弹性体材料的部分15经受该剪切应力。它带来充气轮胎1的方向稳定和操纵特性的有利增加。
根据在图1中表明的实施例，大体包括第二弹性体材料的上述部分9以这样一种方式成形，从而形成围绕纵向花纹沟11的衬层13。
优选地，衬层13具有包括在1与10mm之间的厚度。
应该注意，在充气轮胎1的这个优选实施例中，在纵向花纹沟11之间限定的胎面胶6的部分15是合成类型的，即它们包括两种不同的弹性体材料，这两种不同的弹性体材料一起限定适于与地面接触的胎面胶6的径向外表面6a。
优选地，在第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′与第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′之比包括在约1.30与约1.50之间。
为了实现在加热下弹性模量的上述比率，所述第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′优选地包括在约4与约8MPa之间，而所述第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量E′优选地包括在约6与约12MPa之间。
优选地，按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度与按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度之比包括在约1与约1.05之间。
以这种方式，有利地有可能实现充气轮胎1的方向稳定性的上述改进特性，而不显著恶化胎面胶6的磨损特性。
为了实现在加热下的硬度的上述比值，按照标准ISO 48测得的、第一和第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度优选地包括在约50与约70之间。
优选地，按照标准ASTM D5289测得的、第二未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)与按照标准ASTM D5289测得的、第一未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)之比包括在约1与约1.10之间。
以这种方式，有利地有可能共挤构成胎面胶6的两种弹性体材料，而没有流变问题。
为了实现在加热下的上述粘度比值，按照标准ASTM D5289测得的、第一和第二未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)包括在约50与约60之间。
优选地，构成花纹沟11的衬层13的第二弹性体材料包括至少一种二烯弹性体聚合物，该二烯弹性体聚合物用在二烯弹性体聚合物中分散的选自于分层无机材料、聚酰胺材料的短原纤化纤维及它们的混合物的至少一种加强材料加强。
在特别优选的实施例中，第一和第二弹性体材料包括具有大体相同机械特性的二烯弹性体聚合物，并且更优选地，包括相同的二烯弹性体聚合物。
在这种情况下，单种二烯弹性体聚合物可有利地用来制造构成胎面胶6的两种弹性体材料，由于在第二弹性体材料中并入从分层无机材料、聚酰胺材料的短原纤化纤维及它们的混合物中选择的上述加强材料，而以希望方式使两种弹性体材料的机械特性不同。
每当至少一种分层无机材料用作加强材料时，优选和有利的是，这种材料具有包括在0.01nm与30nm之间的单层厚度，并且这种材料以按重量每100份的二烯弹性体聚合物，按重量在约1与约80份之间，优选地按重量在约5与约40份之间，的量并入在第二弹性体材料中。
每当聚酰胺材料的短原纤化纤维用作加强材料时，优选和有利的是，这种材料以按重量每100份的二烯弹性体聚合物按重量在约1与约80份之间，优选地按重量每100份的二烯弹性体聚合物按重量在约5与约40份之间，的量并入在第二弹性体材料中。
第二弹性体材料也能以一般在5与80phr之间，优选地在10与50phr之间，的量包括通常用在用于充气轮胎的橡胶混合物中的至少一种附加的加强填料，如碳黑和/或氧化硅。
在图3-6A中，表示本发明的充气轮胎1的两个另外优选实施例。
在如下描述和在这样的附图中，在结构或功能上与参照在图1和2中表示的实施例以前表明的那些相等效的充气轮胎1的元件，用相同的附图标记指示，并且不进一步描述。
在图3-6A中表明的实施例中，大体包括上述第二弹性体材料的胎面胶6的部分9，形成多个彼此轴向间隔开的并且在胎面胶中径向延伸的多个第一扇区。
在这个实施例中，胎面胶6也包括彼此轴向间隔开的并且从第一扇区9的轴向相对侧径向延伸的多个第二扇区10。第二扇区10大体包括上述的第一弹性体材料。
在这个优选实施例中，花纹沟11是纵向花纹沟，并且大体在胎面胶6的整个圆周段内形成在第一扇区9中。
优选地，胎面胶6的第一和第二扇区9、10径向大体延伸在胎面胶本身的整个厚度上，而且也在这种情况下，大体实现与在图1和2中表明的充气轮胎1的相同整体技术效果。
优选地纵向花纹沟11跨过第一扇区9的中间平面定位。
优选地，第一径向扇区9的宽度与纵向花纹沟11的宽度之差包括在4与10mm之间，从而在花纹沟11的两侧上具有比一个量大的第二弹性体材料，这个量对避免当胎面胶6经受剪切应力时在充气轮胎1的地面接触区域下的纵向花纹沟11的侧壁11a、11b的不希望变形是足够的。
以这种方式，胎面胶6的第一和第二轴向相邻扇区9、10，由于它们不同的机械特性，当胎面胶6沿弯路或在混合路径中沿按照箭头f的横向方向受到应力时，有利地允许把沿在纵向花纹沟11之间限定的胎面胶6的部分15(为肋和/或块的形式)的横向方向上的变形减小到最小。
有利地，这种特征因而允许相对于用设有已知类型的胎面胶的充气轮胎可能实现的那些特性，实现充气轮胎1在漂移时的方向稳定性和操纵性的改进特性。
为了本发明的目的，胎面胶6的第一和第二扇区9、10的形状不是关键的，并且可有利地由本领域的技术人员根据特定应用要求选择。因而，例如，这样的扇区可具有大体矩形、或可选择地大体梯形横截面。
为了本发明的目的同样不关键的是胎面胶6的第一和第二扇区9、10的轴向相对侧壁9a、9b和10a、10b的形状。这样的壁例如可大体是直线的，或者可选择地，可设有至少一个大体曲线部分。
而且在这些不同的可能构造中，本领域的技术人员可容易地根据适于制造胎面胶6的生产方法选择最适当的或最有利的构造。
第一和第二扇区9、10也根据具有节距p的纵向花纹沟11的定位要求可选择地轴向分布，该节距p沿胎面胶6的横向段能是可变的或恒定的。
尽管这个优选实施例的充气轮胎1已经表明成仅具有包括第一和第二轴向相邻扇区9、10的一层，但这不排除胎面胶6可包括两个或多个径向重叠层，以便满足特定和临时应用要求。
而且，胎面胶6的第一和第二扇区9、10的横向段的数量和尺寸可与对于在图3和4中为说明性和非限制性目的举例说明的那些不同，并且可容易地由本领域的技术人员根据充气轮胎1的特定应用要求而确定。
在图5、6及6A中表明的优选实施例中，胎面胶6的第一扇区9从层12开始沿外部方向径向延伸，该层12插入在胎面胶6与带束层结构5之间。
优选地，层12具有包括在1与5mm之间的厚度。
更优选地，层12大体包括第二弹性体材料，第一扇区9从这样一个层沿径向外部方向整体地延伸。以这种方式，层12执行第一扇区9的有利支撑作用，进一步增加刚度和变形耐受特性。
而且在这种情况下，大体实现在图1-4中表明的充气轮胎1的相同整体技术效果。
尽管在图1-6中表明的优选实施例中表明的花纹沟11是纵向花纹沟，但本发明的充气轮胎1可同样地设有在基本包括第二弹性体材料的胎面胶6的相应部分处形成的一条或多条横向花纹沟。
在这样一种情况下，充气轮胎1即使在加速和制动期间，即当施加给胎面胶的应力大体沿圆周方向取向时，也实现方向稳定性和构成胎面胶6的弹性体材料的减少退化的改进特性。
在如下例子中，纯粹为了指示和非限制性目的，现在指示优选弹性体材料的某些构成，这些材料可用来制造根据本发明的充气轮胎的胎面胶6。
例1
已经制备在如下表1中分别用A和B指示的弹性体材料，该弹性体材料可用来制造胎面胶6的第一和第二弹性体材料。在表1中，所有量以phr表示。
表1
  成分   材料A(第一弹性体材料)   材料B(第二弹性体材料)
  S-SBR   100   100
  碳黑N234   45   45
  SiO2   25   25
  SiO2粘结剂   2   2
  加强材料   -   10
  芳香油   9   9
  微晶蜡   1   1
  硬脂酸   1.5   1.5
  ZnO   2   2
  抗氧化剂   2.5   2.5
  TBBS   2.4   2.4
  可溶性硫   1   1
使用的成分如下：
-S-SBR＝以商标名JSR可买到的在溶液中制备的丁二烯-苯乙烯共聚物；
-碳黑N234＝在市场上以VULCAN7H(CABOT公司)的商标名可得到的产品；
-SiO2＝在市场上以ULTRASILVN3(DEGUSSA)的商标名可得到的氧化硅；
-SiO2粘结剂＝以X50S(DEGUSSA)的商标名可买到的固体合成物，包括50％的碳黑(N330)、50％的双(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)四硫化物；
-加强材料＝以Dellite67G(Laviosa Chimica Mineraria S.p.A.)的商标名可买到的用铵盐改性的蒙皂石；
-微晶蜡；
-芳香油＝在市场上以MOBILOIL90(MOBIL)的商标名可得到的产品；
-硬脂酸＝在市场上以STEARINATP8(MIRACHEM)的商标名可得到的产品；
-ZnO＝在市场上以ZINKOXYD AKTIV(BAYER)的商标名可得到的产品；
-抗氧化剂＝以VULKACITD(BAYER)的商标名可买到的二苯胍或DPG；
-TBBS＝在市场上以VULKACITNZ(BAYER)的商标名可得到的N-t-丁基-2-苯并噻唑基-亚磺酰胺；
-可溶性硫＝在市场上以RUBERSUL400(REPSOL DERIVADOS)的商标名可得到的产品。
根据在现有技术中已知的传统工艺，上述弹性体材料经受硫化，并且然后在硫化之前和之后经受一系列具有测量材料的某些典型参数的目的的试验。考虑的参数如下：
E′100℃＝根据以上指出的过程在100℃下测得的压缩弹性模量；
Tanδ100℃＝根据以上指出的过程在100℃下测得的在损耗弹性模量E″与弹性模量E′之比；
IRHD硬度＝按照标准ISO 48在100℃下测得；
ML(1+4)＝按照标准ASTM D5289在100℃下测得的未硫化弹性体材料的门尼粘度。
执行试验的结果表示在如下表2中。
表2
  参数  材料A(第一弹性体材料)  材料B(第二弹性体材料)
  IRHD硬度  60  61
  E′100℃[MPa]  5.5  7.4
  Tanδ100℃  0.14  0.15
  ML(1+4)  55  55.4
例2
(道路性能)
使用根据以前例1得到的弹性体材料，通过在本身已知的传统设备中拉制来生产一系列胎面胶，该胎面胶然后用来制造根据在图1和2中表明的形状成形的尺寸225/40ZR18和265/35ZR18的充气轮胎。
如此得到的充气轮胎然后通过把充气轮胎安装在Porsche model911上经受一系列标准试验，以便在位于Imola中的测试轨道处估计其道路性能。
在进行的试验中，把从以前例1的混合物得到的充气轮胎的性能与由传统比较充气轮胎给出的那些相比较，该传统比较充气轮胎是相同尺寸的，并且具有相同的胎面花纹。
充气轮胎由一对独立驾驶员对于尽可能快地完成的预定圈数而试验。在试验期间，每个驾驶员估计完成的、而没有感觉到方向稳定和操纵性能退化的最大圈数。
下面的表5显示所获得的结果，该结果表示成由两个不同驾驶员表示的估计的五次试验中得到的值的平均值，并且以指数100标准化在传统充气轮胎的情况下完成的而没有感觉到方向稳定性能退化的最大圈数。
表5
  参数   比较充气轮胎   根据本发明的充气轮胎
  操纵性   100   200
由完成的试验，实现本发明的充气轮胎，由于其胎面胶的较大热-机械稳定性，性能是比较充气轮胎(没有花纹沟的衬层)的性能的两倍。
本发明的充气轮胎因而允许实现如下有利的技术效果：
1.胎面花纹的变形状态的减小；
2.构成胎面胶的弹性体材料的热和机械稳定性；
3.根据花纹沟的排列(纵向而不是横向)的充气轮胎的较好操纵性能，特别是当漂移、加速或制动时；
4.上述性能的操作稳定性。

Claims (34)

1.一种充气轮胎(1)，包括：
-胎体结构(2)，其具有至少一个胎体帘布层(2a)和与所述胎体帘布层(2a)相关联的至少一个环形加强结构(3)，
-位于所述胎体结构(2)上的一对轴向相对的胎侧(7、8)，
-带束层结构(5)，其相对于所述胎体结构(2)布置在一径向外部位置，及
-胎面胶(6)，其相对于所述带束层结构(5)布置在一径向外部位置，并且大体由结合至少一个部分(9)的第一弹性体材料构成，该至少一个部分(9)大致由第二弹性体材料构成；
其中，所述胎面胶(6)包括至少一个花纹沟(11)，所述至少一个花纹沟(11)限定在大致由第二弹性体材料构成的所述至少一个部分(9)中；
其中，第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)与第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)之比不小于约1.30；及
其中，按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度与按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度之比小于约1.10。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)与第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)之比包括在约1.30和约1.50之间。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，所述第一弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)包括在约4和约8MPa之间。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，所述第二弹性体材料在100℃下的压缩弹性模量(E′)包括在约6和约12MPa之间。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度与按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度之比包括在约1和约1.05之间。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，按照标准ISO 48测得的、第一弹性体材料在100℃下的IRHD硬度包括在约50和约70之间。
7.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，按照标准ISO 48测得的、第二弹性体材料在100℃下的IRHD硬度包括在约50和约70之间。
8.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，按照标准ASTMD5289测得的、第二未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)与按照标准ASTM D5289测得的、第一未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)之比包括在约1和约1.10之间。
9.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，按照标准ASTMD5289测得的、第一未硫化弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)包括在约50和约60之间。
10.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，按照标准ASTMD5289测得的、第二弹性体材料在100℃下的门尼粘度ML(1+4)包括在约50和约60之间。
11.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，所述第二弹性体材料包括至少一种二烯弹性体聚合物，该二烯弹性体聚合物用至少一种加强材料加强，所述至少一种加强材料从分层无机材料、聚酰胺材料的短原纤化纤维、及它们的混合物中选择，所述至少一种加强材料分散在所述二烯弹性体聚合物中。
12.根据权利要求11所述的充气轮胎(1)，其中，所述第一和第二弹性体材料包括相应的二烯弹性体聚合物，该二烯弹性体聚合物具有大致相同的机械特性。
13.根据权利要求11或12所述的充气轮胎(1)，其中，至少一种分层无机材料具有包括在0.01nm与30nm之间的单层厚度。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的充气轮胎(1)，其中，所述第二弹性体材料按重量每100份的二烯弹性体聚合物包括按重量1至80份的所述至少一种分层无机材料。
15.根据权利要求14所述的充气轮胎(1)，其中，所述第二弹性体材料按重量每100份的二烯弹性体聚合物，包括按重量5至40份的所述至少一种分层无机材料。
16.根据权利要求11-13中任一项所述的充气轮胎(1)，其中，所述第二弹性体材料按重量每100份的二烯弹性体聚合物包括按重量1至80份的所述短原纤化纤维。
17.根据权利要求16所述的充气轮胎(1)，其中，所述第二弹性体材料按重量每100份的二烯弹性体聚合物包括按重量5至40份的所述短原纤化纤维。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的充气轮胎(1)，其中，所述第二弹性体材料以包括在约5和约80phr之间的量包括至少一种附加的加强填料。
19.根据权利要求18所述的充气轮胎(1)，其中，所述附加的加强填料的量包括在约10和约50phr之间。
20.根据权利要求18所述的充气轮胎(1)，其中，所述附加的加强填料是碳黑。
21.根据权利要求18所述的充气轮胎(1)，其中，所述附加的加强填料是氧化硅。
22.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，所述胎面胶(6)设有多个横向和/或纵向花纹沟(11)，该花纹沟(11)限定在大致由第二弹性体材料构成的胎面胶(6)的相应部分(9)处。
23.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，大致由第二弹性体材料构成的胎面胶(6)的所述至少一个部分(9)被成形为形成围绕所述至少一个花纹沟(11)的衬层(13)。
24.根据权利要求23所述的充气轮胎(1)，其中，所述衬层(13)具有包括在1和10mm之间的厚度。
25.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中，所述胎面胶(6)包括：
i)至少一个第一扇区(9)，其径向延伸并大致由所述第二弹性体材料构成；
ii)多个第二扇区(10)，其径向延伸并定位在所述至少一个扇区(9)的轴向相对侧，所述第二扇区(10)大致由所述第一弹性体材料构成；并且
其中，所述至少一个花纹沟(11)形成在所述至少一个第一扇区(9)中。
26.根据权利要求1或25所述的充气轮胎(1)，其中，所述至少一个花纹沟(11)是大致延伸在胎面胶(6)的整个圆周段的纵向花纹沟(11)。
27.根据权利要求26所述的充气轮胎(1)，其中，胎面胶(6)设有多个纵向花纹沟(11)，所述花纹沟(11)形成在胎面胶(6)的相应第一扇区(9)中、径向延伸并彼此轴向间隔开。
28.根据权利要求25所述的充气轮胎(1)，其中，所述至少一个第一扇区(9)大致径向延伸在胎面胶(6)的整个厚度。
29.根据权利要求1或25所述的充气轮胎(1)，其中，弹性体材料的附加层(12)插入在胎面胶(6)和带束层结构(5)之间。
30.根据权利要求29所述的充气轮胎(1)，其中，所述层(12)大致由所述第二弹性体材料构成。
31.根据权利要求29所述的充气轮胎(1)，其中，所述层(12)具有包括在1和5mm之间的厚度。
32.根据权利要求25或26所述的充气轮胎(1)，其中，所述至少一个第一扇区(9)的宽度至少等于所述至少一个花纹沟(11)的宽度。
33.根据权利要求32所述的充气轮胎(1)，其中，所述至少一个第一扇区(9)的宽度和所述至少一个花纹沟(11)的宽度之差包括在4和10mm之间。
34.根据权利要求25或26所述的充气轮胎(1)，其中，所述至少一个花纹沟(11)跨过所述至少一个第一扇区(9)的中间平面(m)定位。
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