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CN107107684B - 用于车辆车轮的隔音轮胎 - Google Patents

用于车辆车轮的隔音轮胎 Download PDF

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CN107107684B
CN107107684B CN201580058085.1A CN201580058085A CN107107684B CN 107107684 B CN107107684 B CN 107107684B CN 201580058085 A CN201580058085 A CN 201580058085A CN 107107684 B CN107107684 B CN 107107684B
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tire
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P·卡拉西诺
L·詹尼尼
T·哈内尔
A·斯科蒂
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Pirelli Pneumatici SpA
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Abstract

隔音轮胎(100)以及其制造方法，其中轮胎包括特定的聚烯烃吸音泡沫，所述聚烯烃吸音泡沫显示了对于在这种轮胎的腔体中产生的噪音的减弱性能，以及耐水解性，差的吸水性和在使用条件下意想不到的热稳定性和机械稳定性，其中吸音材料(301)至少施加到轮胎的径向内表面(113)的一个部分上，优选地至少施加在不透气的弹性体材料层(112)上的径向内表面的一个部分上，其中所述吸音材料包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，该闭合大孔的特征在于根据ASTM D3576的平均尺寸为至少1.5mm，更优选地为至少3mm，进一步优选地为至少4mm。

Description

用于车辆车轮的隔音轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于车辆车轮的隔音轮胎。更具体地，本发明涉及一种用于车辆车轮的隔音轮胎，所述隔音轮胎包括特定的吸音泡沫状物，所述吸音泡沫状物由于能够衰减轮胎自身的腔体噪声而能够降低在车辆的驾驶室/乘客室内感知到的噪声。
背景技术
用于车辆车轮的轮胎通常包括胎体结构，所述胎体结构包括至少一个胎体帘布层，所述胎体帘布层具有分别与相应的环形锚固结构相接合的相对的端部折片，所述环形锚固结构集成在通常称作“胎圈”的区域中。
胎体结构与包括一个或多个带束层的带束结构相联，所述带束层相对于彼此并相对于胎体结构成径向叠置关系，所述带束层具有织物或金属增强帘线。在相对于带束结构的径向外部位置施加有胎面带，与构成轮胎的其它半成品类似，所述胎面带包括弹性体材料。
相应的侧壁也被施加在胎体结构的侧表面上的轴向外部位置处，每个侧壁均从胎面带的边缘之一延伸到相应的环形锚固结构。
在“无内胎”类型的轮胎中，通常称为“衬里”的不透气的弹性体材料层覆盖轮胎的内表面。
在通过组装相应的部件完成生轮胎的构造之后，执行模制和硫化处理，所述模制和硫化处理旨在通过弹性体组合物的交联来确定轮胎的结构稳定性，以及如果需要，将所需的胎面花纹图案和可能的图案印刻在侧壁上。
安装在其轮辋上的轮胎形成充气车轮，所述充气车轮又与车辆的轮毂相联。
在组装完轮胎和轮辋之后，轮胎的内表面和轮辋限定了内部环形腔体，所述内部环形腔体旨在使用加压流体(通常为空气)来进行填充，以用于支撑轮胎上的负载。
在轮胎在道路上滚动期间，因为存在于内部环形腔体中的空气在胎面平坦化阶段被循环地压缩，因而内部环形腔体中的空气处于振动状态，从而产生通过共振放大的声波。由腔体中共振产生的噪声(称为腔体噪声)随后经由经过轮辋、轮毂、悬架和底盘的传输而传播到车辆的驾驶室/乘客室，并且因此被乘客非常讨厌地感受到。
腔体中的空气共振的频率与轮胎周长成反比，并且此外还取决于腔体本身的形式、内部覆盖腔体的材料的性质和形状。作为示例，共振频率可以从约50Hz至约400Hz变化，对于直径为约600mm至约800mm的汽车轮胎，共振频率通常为约180Hz-约220Hz，对于直径约为750mm至1200mm的重型车辆轮胎，共振频率通常为约130Hz-约150Hz。
在汽车领域，越来越多地要求驾驶员和乘客的舒适度，特别是要求降低车辆的噪声。
汽车行业倾向于生产越来越轻的车辆、和/或装配越来越安静的电发动机(例如电动机)，相比之下，来源于道路的噪声被认为更加烦人。
因此，对于高档车(high-range vehicle)和运动型车辆而言，均越来越感受到消除腔体噪声的问题，其中，在高档车中，舒适性以及具体地隔音性能是重要的需求，而对于运动型车辆来说，其通常具有较低的姿态以及基本上不会衰减噪声的特别刚性的传动和阻尼系统，所述噪声从轮胎几乎没有变化地传递到驾驶室/乘客室。
为了降低这种类型的噪声，已知将吸音材料以自由的形式或以将吸音材料的条固定在衬里的内表面上的方式引入到轮胎的内部腔体中。
吸音材料能够消除声波，将入射的声音的能量转化为热量。
吸音材料用于建筑领域以对房间和建筑物进行隔音，或用于沿道路和铁路获得防噪声屏障从而减少声污染。
在这种应用类型中，通常在静态条件以及室温等状况下采用所述吸音材料。
相反，在作为插入轮胎的内部腔体中的吸音元件的具体应用中，吸音材料受到相当大的机械应力和热应力。
实际上，在滚动过程中，一方面吸音材料由于轮胎变形而被连续地拉伸，并且另一方面，由于胎面在道路上使用时产生的热量，吸音材料被加热到远高于环境温度。
特别地，在高速和特别是严苛的驾驶条件下，轮胎的胎面可能过热并将热量传递到内部，其中轮胎内部温度可以达到120℃或更高(参见例如在文献EP1876038A1和EP1661735A1中提到的温度)。
这两个文献都提到了吸音泡沫状物的热分解的问题，并且EP1661735特别指出“海绵状材料必须承受至少140℃的温度而不熔化”。
因此，对于在轮胎的腔体内部的具体应用来说，有利的是吸音泡沫拥有良好的热性能和机械性能，以避免由于热和应力的组合作用下而分解和/或变形。
这些性能在选取合适的材料时显得非常重要。
因此，已经开发了隔音轮胎，所述隔音轮胎包括基于耐热聚合物的泡沫状物(优选地为具有敞开孔的类型的)的吸音材料。
用于这种具体应用的优选聚合物是聚酯和聚醚类型的聚氨酯，所述聚酯和聚醚类型的聚氨酯具有通常高于150℃的高熔点，并且通常用在具有敞开孔的微孔结构中，以相对于具有闭合孔的泡沫状物提高吸声性能并且同时允许更快且更有效的热分散。
例如WO2013182477A1或EP2457748A1或上述文献中描述了包括吸音聚氨酯泡沫的隔音轮胎。
在用于轮胎的许多可能的替代吸音材料中，文献EP1661735A1、EP1876038A1和EP2457720提到了例如聚醚聚氨酯泡沫、聚酯聚氨酯泡沫、氯丁二烯橡胶泡沫、乙丙橡胶泡沫、丁腈橡胶泡沫、硅橡胶泡沫等，此外还提到了聚乙烯，但是随后他们仅给出通常是具有敞开孔的微孔结构的聚氨酯泡沫的示例。
文献EP1795377、EP2397347和EP1745947描述了用作用于轮胎的吸音材料的具有敞开孔和闭合孔的多孔材料；在多种可能的材料中，也提到了聚乙烯，但是未对孔结构进行详细描述。
文献US6209601描述了用作用于轮胎的吸音材料的具有闭合孔的泡沫状材料；在多种可能的材料中，也提到了聚乙烯，但是未对孔结构进行详细描述。
尽管联合(consolidated)使用，但是具有敞开孔的泡沫状物却也存在缺陷，所述具有敞开孔的泡沫状物的特点在于具有良好吸声性能、机械性能和热性能以及易于加工。
实际上，具有敞开孔的泡沫状物倾向于易于从环境或从用于充气的压缩空气中吸收水分，并且因此它们经受细菌和霉菌增殖，从而形成气味，甚至在聚酯基聚氨酯的情况下被水解降解。由于例如轮胎在室外的储存没有耐候剂的保护而产生的内部腔体中的水的积聚、以及吸音材料的部分降解也可能导致轮胎姿态的不平衡，这会不利地影响驾驶员和/或乘客的舒适性，并且对车辆在道路上的性能产生负面影响，最终产生安全方面的负面影响。
已经采用各种解决方案来解决聚氨酯泡沫的吸湿性问题。
例如，轮胎已经包装在特定的容器中并且备件包装在不透气带中，以便在运输和储存期间保护轮胎和备件；然而，一旦打开包装，问题就再次出现。
具有闭合孔的泡沫状物相对于具有敞开孔的泡沫具有更低的吸水倾向，但由于较低的吸声性能和较差的热分散性能而没有成功。
替代地，已经提出了使用防水性物质进行处理或使用不透气膜覆盖泡沫状物的表面。此外，对于霉菌增殖的干预措施包括将抗真菌剂布置在膜内侧或布置在膜的外表面上。
尽管如此，除了通常不能解决所述缺点之外，所提出的解决方案还涉及产生相当多的额外费用的操作。
发明内容
申请人已经研究了上述聚氨酯泡沫的问题，并且已经发现，用于常规应用(例如对建筑物隔音或抗噪声屏障)并且由于基于具有闭合孔的较低熔点的聚烯烃而明显不适合于应用在轮胎的内部腔体中的某些大孔状的聚烯烃基的吸音泡沫状物，令人惊讶地能够耐受在轮胎滚动时产生的热应力和机械应力，并且随时间推移保持其物理完整性和消除声音的能力，同时相对于传统聚氨酯泡沫，即使吸声性能没有更高也至少具有相当的吸声性能。
这些聚烯烃泡沫不受水分的影响，不吸水并且特别轻。
因此，基本上由于聚烯烃泡沫的轻量、水解稳定性和低吸水性的特点，相对于常规的聚氨酯泡沫即使吸声性能没有提高也至少具有相当的吸声性能的所述聚烯烃泡沫，在持续时间、改善的姿态平衡和较低的滚动阻力、轮胎和备件的构建和保存工序的简化的方面赋予了包括所述聚烯烃泡沫的隔音轮胎同样的优势，这些优势还转化为成本降低。
出乎意料的是，申请人已经发现，这种特定的大孔状的聚烯烃泡沫能够耐受轮胎的腔体内的使用状况，并且相对于常规的聚氨酯泡沫显示出改进的或至少相当的吸音性能。
根据第一方面，本发明涉及用于车辆车轮的隔音轮胎，所述隔音轮胎至少包括：
-吸音材料，所述吸音材料至少施加在轮胎的径向内表面的一个部分上，
其中所述吸音材料包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，所述闭合大孔特征在于根据ASTM D3576的平均孔尺寸为至少1.5mm，更优选地为至少3mm，进一步优选地为至少4mm。
根据本发明的用于车辆车轮的隔音轮胎可以至少包括：
-胎体结构；
-相对于所述胎体结构施加在径向外部位置的带束结构；
-相对于所述带束结构处于径向外部位置的胎面带；
-相对于胎体层施加在径向内部位置的不透气的弹性体材料层(衬里)；
-至少施加在不透气的弹性体材料层的径向内表面的一部分上的吸音材料，
其中所述吸音材料包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，所述闭合大孔的特征在于根据ASTM D3576的平均孔尺寸为至少1.5mm，更优选地为至少3mm，还更优选地为至少4mm。
在第二方面，本发明涉及一种用于制造用于车辆车轮的隔音轮胎的方法，所述方法包括：
i)提供经过硫化和模制的轮胎；
ii)任选地，清洁轮胎的径向内表面的至少一个部分，以及
iii)将吸音材料至少施加在所述轮胎的径向内表面的任选地被清洁的所述部分上，
其中所述吸音材料包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，所述闭合大孔的特征在于根据ASTM D3576的平均孔尺寸为至少1.5mm，更优选地为至少3mm，进一步优选地为至少4mm，并且优选地被穿孔。
定义
术语泡沫或泡沫状“大孔”材料或“具有大孔”的泡沫状物指的是根据ASTM D3576的孔的平均尺寸介于1.5mm和15mm之间的泡沫状物。
术语泡沫状“微孔”材料或“具有微孔”的泡沫状物指的是孔的平均尺寸小于1.5mm的泡沫状物。
“聚烯烃材料”指的是包括至少50重量％，优选地至少70重量％，更优选地至少90重量％、95重量％，进一步优选地至少99重量％的一种或多种聚烯烃的材料。
“聚烯烃”指的是衍生自含有乙烯或二烯官能的不饱和烃的聚合的热塑性聚合物。
特别地，术语聚烯烃包括烯烃的均聚物和共聚物及所述均聚物和共聚物的混合物。
具体的示例包括乙烯、丙烯、丁烯的均聚物、共聚物乙烯-α-烯烃共聚物、丙烯-α-烯烃共聚物、丁烯-α-烯烃共聚物、聚甲基戊烯和以上的物质的改性聚合物。
轮胎的“赤道面”指的是垂直于轮胎的旋转轴线并将轮胎分成两个对称的相等部分的平面。
术语“径向”和“轴向”以及“径向内部/外部”和“轴向内部/外部”分别通过参照垂直于轮胎的旋转轴线的方向以及参照平行于轮胎的旋转轴线的方向来使用。
相反，术语“圆周的”和“圆周地”通过参照轮胎的环形延伸的方向(即轮胎的滚动方向)来使用，所述环形延伸的方向对应于位于与轮胎的赤道面重合或平行的平面上的方向。
“内部环形腔体”指的是限定在轮胎和相关的安装轮辋之间的内部腔体。
在轮胎中，标识为胎冠部分是布置有胎面且轴向地包括在胎面的两个边缘之间的轮胎部分。
根据本发明的轮胎可以具有以下优选的特征中的至少一个，所述特征可以单独使用或与其他特征组合使用。
在本发明的轮胎中，泡沫状聚烯烃材料的特征在于其包括相对较大的闭合孔(泡沫状大孔材料)。
优选地，泡沫状大孔材料包括根据ASTM D3576的平均孔尺寸介于1.5mm至15mm之间，介于2mm至10mm之间，介于3mm至10mm之间，更优选地介于4mm至8mm之间的孔。
优选地，根据BS 4443/1Met.4方法测量，泡沫状聚烯烃材料每25mm的闭合大孔的数量小于30，优选地小于20，更优选地小于10。
优选地，根据本发明的用于车辆车轮的隔音轮胎在内部腔体中包括吸音材料，所述吸音材料包括泡沫状聚烯烃材料，所述泡沫状聚烯烃材料具有闭合大孔并且所述闭合大孔优选地被穿孔，其中孔的数量小于每线性厘米四个。
优选地，根据本发明的隔音轮胎的吸音材料包括泡沫状聚烯烃材料，所述泡沫状聚烯烃材料能够通过使聚烯烃材料膨胀来获得，所述聚烯烃材料选自丙烯、乙烯、C4-C20α-烯烃(优选为C4-C10α-烯烃)的均聚物和共聚物、以及它们的混合物，并且更优选地在乙烯的均聚物和共聚物、以及它们的混合物之间选择。
优选地，泡沫状聚烯烃材料未交联。
市售的聚烯烃的示例是聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和它们的共聚物以及所述共聚物的混合物，所述共聚物包括乙烯与α-烯烃的共聚物。
优选地，聚烯烃材料是从乙烯的均聚物、乙烯与丙烯的共聚物以及乙烯与C4-C8α-烯烃的共聚物中选取的聚乙烯。
优选地，聚乙烯是低密度聚乙烯(LDPE)，其密度等于或小于0.940g/cm3，优选介于0.910-0.940g/cm3之间。
通常，聚乙烯具有低于约120°的软化温度，所述软化温度通常介于约95℃至约115℃之间。
通常，聚乙烯的熔体指数介于每10分钟0.01g至100g之间，优选地介于每10分钟0.05g至50g之间，更优选地介于每10分钟0.1g至20g(ASTM D1238，190℃/2.16)
优选地，吸音材料由具有闭合大孔的泡沫状的聚烯烃材料构成，并且所述闭合大孔优选地被穿孔。
优选地，吸音材料由具有闭合大孔的泡沫状的聚乙烯材料构成，并且所述闭合大孔优选地被穿孔。
优选地，泡沫状聚烯烃材料根据ASTM D3575-08Suffix W测量的密度不大于40kg/m3，优选地不大于30kg/m3，更优选地不大于25kg/m3。
优选地，泡沫状聚烯烃材料的特征在于根据UNI EN 12088(RH>95％-28天后)的吸水率小于6Kg/m2，更优选地小于4Kg/m2，进一步优选地小于3Kg/m2。
优选地，根据表1，泡沫状聚烯烃材料的特征在于在压缩速率为每分钟100mm并且在第四次压缩下根据ISO 3385 1986第1部分的抗压缩性能：
表1
压缩率 最低强度(KPa) 优选地最低强度(KPa)
25％ 1 2
50％ 4 5
70％ 20 22
用作本发明的轮胎中的吸音材料的泡沫状聚烯烃材料是具有优选地被穿孔的闭合大孔的泡沫状材料。
例如，在陶氏化学的专利申请WO01/70859中描述了具有优选地被穿孔的闭合大孔的泡沫状吸音材料。
具有被穿孔的闭合孔的泡沫状材料已知用于常规应用，并且例如在专利申请WO2012/156416A1以及其引用的其它文献中描述了具有被穿孔的闭合孔的泡沫状材料。
在本发明的轮胎中用作吸音元件的具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料优选地每10cm2的表面具有至少一个穿孔，更优选地具有至少5个穿孔、具有至少10个穿孔、具有至少20个穿孔、具有至少30个穿孔。
泡沫状材料的穿孔可以是部分的、贯通的或两者的组合(即贯通穿孔和部分穿孔的组合)，即双穿孔或三穿孔(double or triple perforation)，优选地为双穿孔。
贯通穿孔指的是穿过泡沫状材料的整个厚度的穿孔。
部分穿孔指的是不穿过泡沫状材料的整个厚度的穿孔。
部分穿孔的深度小于泡沫状材料的厚度，通常所述深度介于这种厚度的约25％至约85％之间。
穿过泡沫状材料的贯通穿孔或部分穿孔的横截面通常为圆形，但是贯通穿孔或部分穿孔的横截面也可以是其他形状，例如椭圆形、正方形、三角形或椭圆的。
穿孔的平均宽度大体大于0.01mm，优选地大于0.1mm，优选地大于0.5mm。
穿孔的平均宽度优选地介于0.01mm和2mm之间，更优选地介于0.05mm和1.0mm之间。
贯通穿孔和部分穿孔可以具有彼此相同或彼此不同的形状和/或宽度。
通常，穿孔在泡沫状材料片的至少一个部分上(优选地在泡沫状材料片的整个表面上)以主要取决于所述材料片的厚度的距离均匀地分布。
在专利EP1026194B1中描述了对具有闭合孔的泡沫状材料的双穿孔的方法的一个示例。
泡沫状材料的穿孔导致闭合大孔的一部分被打开。
敞开孔的含量通常根据例如ASTM D2856-A的标准测试来确定。
优选地，穿孔后的泡沫状材料仍然包括至少40体积％，优选地至少60体积％，更优选地至少65体积％的闭合孔。
优选地，穿孔后的泡沫状材料包括至少10体积％，优选地至少20体积％、至少25体积％、至少30体积％的被穿孔打开的孔。
优选地，穿孔后的泡沫状材料包括约10体积％至50体积％，优选地约15体积％至约40体积％、20体积％至35体积％的被穿孔打开的孔。
在具有闭合孔的泡沫状材料中，打开一定数量的孔由于产生了用于声波的迂回路径而改善了吸音性能。
此外，不受任何解释性理论的束缚，申请人认为，泡沫状聚烯烃材料的大孔结构与穿孔的组合也使得能够快速且有效地移除热量，从而令人惊奇地允许这些聚烯烃材料(其本身以较差热特性为特征)替代传统的聚氨酯材料(众所周知其具有高熔点)在轮胎的腔体内部(即在相当大的热应力和机械应力的条件下)用作吸音材料。
在本发明的轮胎中，优选地采用单层的吸音材料，或者替代地采用联接在一起的两层或更多层的吸音材料，在这种情况下，所述两层或更多层的吸音材料优选通过滚压(rolling)来联接。
吸音材料的厚度大于约5mm，大体介于约5mm至约50mm之间，优选地介于7mm至40mm之间，更优选地介于10mm至30mm之间。
这里在图6示出了由具有被穿孔的闭合大孔的聚乙烯构成的商业吸音材料的特别优选地一个示例，所述商业吸音材料由Sogimi提供并且称作Stratocell WhisperTM。
通过与毫米级标尺直接比较，图6的照片允许感知Stratocell Whisper这种样品的形貌以及所述样品的大孔的实际大小。
吸音材料以片材的形式(通常为矩形)或以卷的形式出售。
通常，吸音材料的两个主表面中的一个被一层合适的粘结剂材料覆盖，所述粘结剂材料又由可移除的第一膜保护，而另一个表面可以具有或不具有第二保护膜。可移除的第一膜的去除使得能够将吸音材料粘附到轮胎的不透气的弹性体材料层的径向内表面上。
替代地，能够将粘结剂材料在期望定位吸音材料的表面部分处施加在不透气的弹性体材料(衬里)上，并因此粘合吸音材料，或将粘结剂材料施加弹性体材料以及吸音材料两者的表面上。
通常用于这些目的的粘结剂材料的示例是丙烯酸粘结剂，所述丙烯酸粘结剂例如为Tekspan Automotive以名称2C销售的压敏改性丙烯酸粘结剂或Nitto以名称5015TP或D5952销售的压敏改性丙烯酸粘结剂，或由3M公司推出的9472LE的丙烯酸粘结剂。
尽管如此，只要通常在实际应用中使用的其它类型的粘结剂适合于确保吸音材料对衬里的弹性体材料的稳定粘附，可以应用其它类型的粘结剂。通常该层由卤化丁基橡胶构成。
相对于具有较小闭合孔的常规聚氨酯材料，应用于根据本发明的轮胎中的具有优选地被穿孔的闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料出人意料地显示出对衬里的改善的粘附性。
在根据常规方法制备轮胎的情况下，在将吸音材料粘附到衬里的径向内表面之前，通常适当的是从所述径向内表面去除可能由成形步骤残留的每种污染物，所述去除例如为经由摩擦的机械去除和/或例如为利用溶剂的化学去除。
有利地，通过使用所述径向内表面基本上未被污染的轮胎，能够直接进行吸音材料的胶合，从而最小化或完全消除清洁步骤。
在根据本发明的轮胎中，吸音材料的至少一层施加在相对于不透气的弹性体材料层的径向内部位置。
在优选的实施例中，仅施加一层吸音材料。
在另一个实施例中，施加两层或更多层的吸音材料，所述两层或更多层的吸音材料彼此相同或不同的，被部分地叠置或优选地完全叠置，并且所述两层或更多层的吸音材料中的至少一层包括如上所述的具有优选地被穿孔的闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料。
在多层吸音材料的情况下，优选地例如通过胶合或通过滚压使吸音材料彼此附着。
在根据本发明的轮胎中，吸音材料至少施加在不透气的弹性体材料层的径向内表面的一个部分上。
优选地，吸音材料施加在不透气的弹性体材料的径向内表面上，所述吸音材料在轮胎的整个圆周上延伸，并且至少在轮胎的胎冠部分处轴向地延伸，所述胎冠部分优选地包括在轮胎的胎冠的10％和70％之间。
优选地，吸音材料施加在不透气的弹性体材料的径向内表面上，所述吸音材料在轮胎的整个圆周上延伸并且从一个胎圈到另一个胎圈轴向地延伸。
优选地，吸音材料施加在不透气的弹性体材料的径向内表面上，所述吸音材料延伸轮胎的圆周的一部分。
优选地，吸音材料施加在不透气的弹性体材料的径向内表面上，所述吸音材料在相对于轮胎的赤道面基本居中的位置处轴向地延伸。
在根据本发明的轮胎中，吸音材料可以作为唯一条带或多个条带施加在不透气的弹性体材料的径向内表面上，所述吸音材料优选地彼此周向平行或相对于赤道面倾斜地行进。
优选地，吸音材料以使得尽可能对称地分布载荷的方式施加在不透气的弹性体材料的径向内表面上，从而避免轮胎姿态的不平衡。
优选地，吸音材料施加在不透气的弹性体材料的径向内表面上，防止一个或多个材料条带的端部折片的叠置。
优选地，内表面的覆盖率等于或小于100％，优选地大于50％。
优选地，用可变数量的片来形成覆盖，所述数量优选地大于或等于1，优选地小于10。
优选地，本发明的轮胎是高性能(HP高性能)或超高性能轮胎，其旨在装配在用于主要运输人员的车辆上，所述车辆例如为轿车、面包车、旅行车、SUV(运动型多用途车辆)和/或CUV(混合型多功能车辆)；通常，轮胎允许高的行驶速度。
具有高性能和超高性能的轮胎具体地是允许达到大于至少160km/h，大于200km/h和高达超过300km/h的速度的轮胎。这种轮胎的示例是属于根据标准E.T.R.T.O-(EuropeanTyre and Rim Technical Organization)的类别“T”、“U”、“H”、“V”、“Z”、“W”、“Y”并且具体地用于具有大的发动机排量的四轮车辆的轮胎。通常，属于这些类别的轮胎具有等于或大于185mm，优选地不大于325mm，更优选地介于195mm和325mm之间的截面宽度。这些轮胎优选地安装在具有等于或大于15英寸，优选地不大于24英寸，更优选地介于17英寸和22英寸之间的装配直径的轮辋上。SUV和CUV指的是具有升高姿态的车辆，所述车辆通常具有发动机排量等于或大于1800cc，更优选地介于2000cc和6200cc之间的整体牵引力。优选地，这些车辆的质量大于1400Kg，更优选地介于1500Kg和3000Kg之间。
本发明的轮胎可以用作夏季轮胎、冬季轮胎或“四季”轮胎(所有季节都可使用的轮胎)。
附图说明
通过对根据本发明的隔音轮胎的优选但不排他的实施例的详细描述，本发明的其他特征和优点将更加明显。
下文参照作为非限制性示例的附图进行描述，其中：
-图1示意性地示出了根据本发明的用于车辆车轮的隔音轮胎的半剖视图；
-图2示出了根据本发明的轮胎(样品1-3)和不含吸音材料的对比轮胎C1的冲击测试中的腔体噪声的减弱性能；
-图3和图4示出了根据本发明的轮胎(样品3)、对比轮胎(C1)和对比轮胎(C2)在速度为65Km/h和80Km/h时在半消声室中的噪声测量测试中对于腔体噪声的减弱性能，对比轮胎(C1)不含吸音材料，对比轮胎(C2)包括传统的具有敞开微孔的聚氨酯泡沫。
-图5a和5b示出了与在道路测试中在速度介于40Km/h至80Km/h之间时在车辆的驾驶室/乘客室中的两个位置处测量到的具有根据本发明的轮胎或对比轮胎的车辆的内部噪声相关的图，根据本发明的轮胎包括具有被穿孔的闭合大孔的泡沫状聚乙烯材料(样品3)，对比轮胎包括具有敞开微孔的聚氨酯泡沫的对比轮胎(C2、C3)或包括具有较小的未被穿孔的闭合孔的泡沫状聚乙烯材料的对比轮胎(C4和C5)。
图6是紧挨着毫米级参考标尺的优选地用在根据本发明的隔音轮胎中的泡沫状聚烯烃材料样品的照片，所述泡沫状聚烯烃材料样品具有被穿孔的闭合大孔。
图7报告了根据本发明的轮胎(样品3)在疲劳测试之前和之后在半消声室中的噪声测量试验中对于腔体噪声的减弱性能。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的用于车辆车轮的隔音轮胎的径向半剖视图，所述隔音轮胎包括具有闭合大孔(macrocell)的泡沫状聚烯烃材料。
特别地，在图1中，“a”表示轴向方向，“X”表示径向方向，具体地示出了赤道面的线X-X。
用于四轮车辆的轮胎100包括至少一个胎体结构，所述胎体结构包括至少一个胎体层101，所述胎体层101具有相应的相对的端部折片，所述端部折片与相应的称为胎圈芯的环形锚固结构102接合，所述环形锚固结构102可以与胎圈填料104相联。轮胎的包括胎圈芯102和胎圈填料104的区域形成胎圈结构103，所述胎圈结构103用于将轮胎锚固在相应的安装轮辋(未示出)上。
胎体结构通常是子午线型的，即，至少一个胎体层101的增强元件位于包括轮胎的旋转轴线并且基本垂直于轮胎的赤道面的平面上。所述增强元件通常由织物帘线(例如，人造丝、尼龙、聚酯(例如，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))构成。每个胎圈结构均通过以下方式与胎体结构相联：将至少一个胎体层101的相对的侧向边缘围绕环形锚固结构102向后折叠，以便形成图1所示的所谓的胎体卷边101a。
在一个实施例中，能够由第二胎体层(图1中未示出)来联接胎体结构和胎圈结构，所述第二胎体层相对于第一胎体层施加在轴向外部位置。
利用弹性体材料获得的耐磨条105布置在每个胎圈结构103的外部位置。
胎体结构与带束结构106相联，所述带束结构106包括一个或多个带束层106a、106b，所述带束层106a、106b相对于彼此并且相对于胎体层径向叠置，并且通常具有结合在弹性体合成物层中的织物和/或金属增强帘线。
这种增强帘线能够相对于轮胎100的圆周延伸方向成交叉定向。“圆周”方向指的是大体根据轮胎的旋转方向指向的方向。
在带束层106a、106b的径向更靠外的位置，施加有至少一个圆周增强层106c，所述圆周增强层106c通常称作“0°带束”，并且包括至少一个圆周带束层。
增强层(圆周带束)可以包括多个通常由金属和/或织物制成的帘线。
在相对于带束结构106的径向外部位置，施加有胎面带109，所述胎面带109与构成轮胎100的其它半成品类似由弹性体材料制成。
由弹性体材料制成的相应的侧壁108也在轴向外部位置施加在胎体结构的侧表面上，每一个侧壁108均从胎面109的侧边缘110中的一个延伸到相应的胎圈结构103。包括在边缘110之间的轮胎部分标识为轮胎的胎冠C。在该胎冠C处，带束结构106因此优选地在相对于胎面的径向内部位置延伸直到边缘110。
在径向外部位置处，胎面带109具有旨在与地面接触的滚动表面109a。通常在这个滚动表面109a中形成圆周槽，所述圆周槽通过横向凹口(图1中未示出)连接以限定分布在滚动表面109a上的多个各种形状和尺寸的块，简化起见，所述滚动表面109a在图1中示出为光滑的。
衬层111能够布置在带束结构106和胎面带109之间。
通常称为“衬里”的不透气的弹性体材料层112为轮胎的充入气体提供了必要的不透气性，并且通常相对于胎体层101布置在径向内部位置。
不透气的弹性体材料层112的径向内表面113例如通过粘合而粘附到一层吸音材料301上，所述吸音材料301包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，所述闭合大孔优选地被穿孔。
所述一层吸音材料能够通过利用合适的粘结剂(例如丙烯酸粘结剂)的粘合或通过装配或通过挤压而附接到不透气的弹性体材料层的径向内表面113，其中，通过使吸音层的尺寸大于轮胎的内径来形成挤压。
参考图1，示出了轮胎100的径向截面，所述轮胎100具有吸音层301，所述吸音层301由泡沫状聚烯烃材料制成，所述泡沫状聚烯烃材料具有闭合大孔，并且所述闭合大孔优选地被穿孔。通过粘合使吸音层301在胎冠部分C处与不透气的弹性体材料层112的径向内表面113成一体，从而沿轴向延伸部占据所述胎冠部分的至少一个部分。
用于生产用于车辆车轮的隔音轮胎的方法包括：
i)提供经过硫化和模制的轮胎
ii)任选地，清洁轮胎的径向内表面的至少一个部分，以及
iii)至少在轮胎的径向内表面的被任选地清洁过的部分上施加吸音材料，
其中所述吸音材料包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，所述闭合大孔的特征在于
根据ASTM D3576的平均孔尺寸至少为1.5mm，更优选地为至少3mm，还更优选地为至少4mm，并且优选地被穿孔。
关于吸音材料，本方法优选地规定以已经结合根据本发明的隔音轮胎所描述优选的应用模式来使用所述材料。
如果在步骤i)中提供的轮胎在不透气的弹性体材料层制成的径向内表面上被在轮胎的形成期间施加的润滑剂或油或乳液和抗粘结剂溶液污染(如根据常规方法制备轮胎的情况下发生的那样)，则通常实施本方法的清洁操作ii)。
存在这些污染物通常不允许利用适于随后在使用期间抵抗应力的粘结剂将吸音材料施加到衬里的内表面上，即使使用高粘性、昂贵且难以处理的胶也是如此。
在这种情况下，为了解决这些问题，优选地至少在衬里的径向内表面的受到施加吸音材料的影响的部分上进行清洁操作。
清洁可以根据任何合适的方法进行，包括通过利用海绵、抹布或刷子的机械去除、通过利用合适的溶剂来溶解污染物，或这两种方法的组合。
有利地，通过替代地提供该表面基本上没有被污染的轮胎，能够直接进行吸音材料的粘结，从而最小化或完全避免清洁操作。
优选地通过粘结来实施将吸音材料施加在不透气的弹性体材料层的径向内表面的至少一个部分上的操作，所述至少一个部分任选地被清洁。
吸音材料的粘结通过使用适合于这种目的粘结剂或胶水来实施，并且优选地使用丙烯酸粘结剂来实施。
为了通过粘结来施加吸音材料，可以将粘结剂至少施加到吸音材料的两个主表面之一的一个部分上，施加在不透气的弹性体材料层的径向内表面的至少一个部分上，或在对应或不对应的部分处施加到吸音材料的两个主表面之一的一个部分上以及不透气的弹性体材料层的径向内表面的至少一个部分上。
优选地，由于片状或卷状形式的吸音材料是市售的，所以使用片状或卷状形式的吸音材料，所述吸音材料已经布置成在主表面的一个上具有附加的一层粘结剂材料，所粘结剂层被可移除的第一膜适当地保护。
对于施加，在可能已经将吸音材料切成适当尺寸之后，将第一保护膜从粘结剂层移除，并且手动地或利用合适的自动化系统将吸音材料在压力下施加到衬里的期望的表面部分上。
吸音材料通常以在未被粘结剂覆盖的另一个主表面上布置有可移除的另一(第二)保护膜的形式出售。主要实现对于泡沫吸音材料的保护功能的这个第二保护膜通常由热塑性膜构成。
在根据本发明的隔音轮胎中，在施加吸音材料之后，该第二膜保持附着到吸音材料，或优选地被去除。
申请人已经观察到，如果去除吸音材料的上述第二保护膜，则能够整体改善根据本发明的轮胎的吸声性能。
申请人已经发现，用于对建筑物和设备进行隔音或用于产生抗噪声道路障碍物的并且因此用于静态应用和/或在受控温度条件下的这些特定的吸音材料，在减弱共振噪声方面令人惊奇地合适且有效，即使当这些吸音材料定位在轮胎的腔体内部(即在相当大的机械应力和热应力的条件下)并且即使这些吸音材料由聚烯烃构成(众所周知，聚烯烃相对于通常用于这种应用的聚氨酯具有更低的熔点)，所述吸音材料在减弱共振噪声方面也仍是令人惊奇地合适且有效。
有利地，这些材料具有水解稳定性并且不吸水。此外，由于大孔的形态特征，这些材料特别轻，从而有助于成品轮胎的重量的整体减轻。
出于示例性且非限制性的目的，现在提供以下实施例。
示例
声强测定(phonomertrics)测试
为了评价本发明的吸音材料和对比材料在衰减腔体噪声方面的性能，根据下面详细描述的模式，通过将预先选择的材料的带施加于衬里的内表面上来制备样品轮胎。
随后，通过对安装在轮辋上的轮胎进行声强测定测试(冲击测试或锤击测试)以及对安装在汽车上的轮胎两者进行声强测定测试来测量吸声性能，并且在封闭环境中(在半消声室中测试)和在道路上(驾驶室/乘客室噪声的测量和测试者的意见)进行评估。
样品制备
Pirelli 275/45R20轮胎的由溴化丁基胶(bromobutyl)材料制成的衬里的内表面的冠部部分处已经用柔软的磨料海绵清洁，以移除在硫化步骤期间施加的抗粘结剂溶液的所有污染物。
随后，通过插置在泡沫和衬里之间的丙烯酸粘结剂层，将所选择的吸音材料作为单个条带施加在该表面上。泡沫状物的无粘结剂的另一个表面被可移除的保护膜覆盖。
吸音材料通过相对于赤道面对称地覆盖衬里的内表面的整个圆周部而被施加。
将根据本发明的包括具有被穿孔的闭合大孔的聚乙烯泡沫A的轮胎(样品1-3)的性能与不含吸音泡沫状物的基本轮胎(样品C1)的性能以及与多个对比轮胎的性能进行比较，所述对比轮胎包括具有两个不同厚度(20e 10mmm)的敞开微孔的聚氨酯泡沫B的对比轮胎(样品C2-C3)和包括具有未穿孔的闭合微孔的聚乙烯泡沫D1和D2的对比轮胎(样品C4、C5)。
泡沫A是具有双穿孔(double perforation)的闭合大孔的聚乙烯泡沫；根据ASTMD3575-08Suffix W测量的密度为25Kg/m3；根据BS 4443/1Met.4每25mm的孔<10；厚度为10或20毫米，由Sogimi以商品名Stratocell出售(图6)。该泡沫具有第一表面和第二表面，所述第一表面被粘结剂和第一保护膜覆盖，所述第二表面直接被第二保护膜覆盖。在样品1和2中，保留第二保护膜；相反，在样品3中第二保护膜被移除。
泡沫B是具有敞开微孔的聚氨酯泡沫PL38LWF(Tekspan Automotive)，密度为35-41Kg/m3(ISO 1855)，每25mm的孔的数量>40，厚度为10mm或20mm。
泡沫D1是具有闭合微孔的交联的聚烯烃泡沫，每25mm的孔的数量>40；根据ISO845-88测量的密度为33±3.5Kg/m3；由Tekspan Automotive以商品名K630销售。
泡沫D2是具有闭合微孔的交联的聚乙烯泡沫(每25mm的孔的数量>40)；根据ISO845-88测量的密度为30±5Kg/m3；由Tekspan Automotive以X105SM的商品名销售。
在下面的表2中，给出了如此制备的轮胎的样品及其结构特征：
表2
说明：A：具有双穿孔的闭合大孔的聚乙烯；B：具有敞开的未被穿孔的微孔的聚氨酯；D1：具有闭合微孔的交联的聚烯烃；D2：具有闭合微孔的交联的聚乙烯。测试密度：1(ASTM D3575-08Suffix W)，2(ISO 1855)，3(ISO 845-88)；孔的数量：4(测试：BS 4443/1Met.4)，轮胎275/45R20
冲击测试(锤击测试)
采用具有实质性定性特点的这种内部测试以基于材料对腔体噪声的减弱的有效性来对这些材料作出初步选择。
根据本发明的轮胎样品1-3(具有聚乙烯泡沫A)和对比轮胎C1(不含泡沫状物)安装在轮辋9JX20E.T.R.T.O.上并充气至2.6bar的压力。
在轮胎没有负载的情况下使用测力锤撞击每个轮胎，并且由于冲击而产生的各种频率的声音的振幅沿X轴被记录，并在图2的图表中示出。
从图表中可以看出，大致在170Hz和200Hz之间的一系列峰值显示出了腔体共振的现象。
对于所有样品1-3，不含吸音泡沫状物的基本轮胎(C1)的存在于约190Hz的共振峰值的强度被以与泡沫状物的厚度成比例的方式减弱。对于缺少两个保护膜的样品(样品3)，还观察到吸音能力的显着增加，在所有的进行测试的样品中，样品3以20mm的厚度显示出最佳减弱能力。
-在半消声室内的驾驶室/乘客室内的噪声测量结果
通过这个测试，在半消声室内，将根据本发明的轮胎(样品3)的声音减弱性能与不含吸音泡沫状物的对比轮胎(C1)或包括常规的聚氨酯泡沫的对比轮胎(C2)的声音减弱性能相比较。
经受评估的轮胎已安装在9JX20E.T.R.T.O.轮辋上并且充气至2.6bar的压力，并安装在汽车上。
对于每组轮胎，在速度在20Km/h至150Km/h之间增加时测量驾驶室/乘客室内的噪声强度。汽车制造商的官方测试在速度通常介于40Km/h和80Km/h之间的情况下评估对轮胎的腔体噪声的减弱性能，因为在速度低于或高于这个范围的情况下，存在其它噪声产生事项，导致检测没有意义。
图3和图4中分别示出了速度在65Km/h和80Km/h的情况下，针对不同的检测轮胎，在车辆的驾驶室/乘客室中，针对不同的频率测量声音的强度曲线。
如可以观察到的那样，在腔体共振峰值的频率(约190Hz)，轮胎样品3显示出与包括常规聚氨酯泡沫的轮胎(C2)相当的噪声减弱效果。因此，从这个测试可以推测出，本发明的隔音轮胎在吸声性能方面与已知的包括常规聚氨酯泡沫的隔音轮胎至少相当，本发明的隔音轮胎的优势在于吸音泡沫状物的水解稳定性和不吸湿性。
-在道路上的驾驶室/乘客室的噪声测量结果
通过这个测试，将根据本发明的轮胎样品3在道路上的声音减弱性能与不含吸音泡沫状物的对比轮胎(C1)、或与包括常规聚氨酯泡沫的对比轮胎(C2、C3)或与包括具有未被穿孔的闭合微孔的聚乙烯泡沫的对比轮胎(C4、C5)的声音减弱性能进行比较。
经受检测的轮胎安装在9.0Jx20轮辋上，充气至2.3bar至2.5bar的压力，并安装在VW Tuareg 3.0TD车上。
汽车在9-13℃的温度下在粗糙沥青跑道上速度被提升至约为80Km/h，在此之后关闭发动机，并且由测试者测量和评估驾驶室/乘客室内的噪声，直到车辆停止。
通过将麦克风布置在汽车的中心(右声道)和车窗侧(左声道)在车速介于40Km/h至80Km/h之间并且频率为从0Hz到22000Hz的情况下实施驾驶室/乘客室内的噪声的测量。
如从图5a和5b中可以推测出的那样，在驾驶室/乘客室内的两个不同位置(上图图5a为车辆中心，下图图5b为车窗侧)测量到的噪声随着速度增加而增加。
从图中可以看出，根据本发明的轮胎3相对于包括具有常规敞开微孔的聚氨酯泡沫的隔音轮胎(C2、C3)以及包括具有闭合的未被穿孔的微孔的聚乙烯泡沫的隔音轮胎(C4、C5)在降低驾驶室/乘客室中的噪声方面的有效性即使不更好，也至少相同。
在下面的表3和表4中分别给出了针对经受检测的不同轮胎，在速度分别为60Km/h和80Km/h和大约190Hz的峰值频率下，在车辆的驾驶室/乘客室内的两个位置测量到的声音强度：
表3
速度60Km/h 车辆中心(dB) 车窗侧(dB)
样品
3 61.0 62.7
C1 61.4 63.6
C2 60.8 62.9
C3 61.1 63.0
C4 61.2 63.3
C5 61.0 62.9
表4
速度80Km/h 车辆中心(dB) 车窗侧(dB)
样品
3 63.4 65.1
C1 64.0 66.0
C2 63.8 65.6
C3 63.6 65.5
C4 63.8 65.5
C5 63.6 65.3
根据上述数据可以理解，根据本发明的轮胎(样品3)的减弱噪声的有效性即使不大于传统聚氨酯泡沫(C1、C2)所示出的减弱噪声的有效性，也至少等于传统聚氨酯泡沫(C1、C2)所示出的减弱噪声的有效性。
更具体地，与在60Km/h和80Km/h的速度下的测量结果相关的数据表明在这些测试中所采用的具有被穿孔的大孔的聚乙烯泡沫的减小腔体噪声的能力甚至比传统具有未被穿孔的微孔的聚乙烯泡沫和聚氨酯泡沫更好。
-测试者对道路上的噪声的评估
在上述驾驶条件下，汽车的测试者关于在驾驶室/乘客室中感觉到的噪声给出了以下意见：
表5
噪声：+++高；++一般；+低于一般
同样，从测试人员的意见可以得出，根据本发明的轮胎显示出的吸音性能即使不大于包括常规聚氨酯泡沫的隔音轮胎的吸音性能，也与包括常规聚氨酯泡沫的隔音轮胎的吸音性能相当。
评估吸音泡沫的持续时间
充气至3.0bar的压力的根据本发明的轮胎275/45R20 110W(样品3)在封闭环境中进行疲劳测试，所述测试包括使根据本发明的轮胎在25℃的温度、1380Kg的恒定负荷的条件下在直径为2.0m的街道轮胎上以80Km/h的恒定速度旋转400小时，每隔80小时在停止和拆卸轮胎之后验证吸音材料的完整性。根据本发明的轮胎没有显示出中间劣化的迹象，并且超过预定的400小时的时间内，吸音层没有脱落或损坏。
疲劳测试后吸音泡沫的吸声性能的评估
在进行疲劳测试之前和之后，在上述半消声室中测量根据本发明的轮胎(样品3)吸声性能。
图7报告了根据本发明的轮胎在疲劳测试之前和之后在192Hz和208Hz的频率和80Km/h到60Km/h的速度范围内产生的噪声的图表，所述噪声根据更类似于人耳的加权曲线(weighing curve)“A”以单位Pa测量得到。如在重叠的曲线中所看到的那样，吸音材料在滚动400小时后令人惊奇地保持了相同的吸音能力。

Claims (14)

1.一种用于车辆车轮的隔音轮胎(100)，所述隔音轮胎至少包括：
-吸音材料(301)，所述吸音材料至少施加在轮胎的径向内表面(113)的一个部分上，其中，所述吸音材料包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，所述闭合大孔的特征在于
根据ASTM D3576的平均尺寸为至少1.5mm，
其中具有闭合大孔的所述泡沫状聚烯烃材料在材料自身的至少一个表面上每10cm2包括至少一个穿孔。
2.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中具有闭合孔的所述泡沫状聚烯烃材料在25mm中孔的数目小于30。
3.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中具有闭合孔的所述泡沫状聚烯烃材料是具有相对的两个主表面的片状形式，并且在所述两个主表面中的至少一个中，每4cm2包括至少一个穿孔。
4.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中具有闭合孔的所述泡沫状聚烯烃材料通过使聚烯烃材料膨胀来获得，所述聚烯烃材料选自乙烯、丙烯、C4-C20α-烯烃的均聚物和共聚物或所述均聚物和共聚物的混合物。
5.根据权利要求4所述的轮胎(100)，其中所述聚烯烃材料是低密度聚乙烯(LDPE)，密度等于或小于0.940g/cm3。
6.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中所述泡沫状聚烯烃材料密度不大于40Kg/m3。
7.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中所述泡沫状聚烯烃材料的至少10％的孔被穿孔打开。
8.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中所述泡沫状聚烯烃材料包括至少一个贯通穿孔和至少一个部分穿孔。
9.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中被穿孔的所述泡沫状聚烯烃材料的穿孔均匀地分布在所述泡沫状聚烯烃材料的整个表面上。
10.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中被穿孔的所述泡沫状聚烯烃材料的穿孔的平均宽度大于0.01mm。
11.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中所述泡沫状聚烯烃材料的厚度大于5mm，包括在5mm至50mm之间。
12.根据权利要求1所述的轮胎(100)，其中所述轮胎是高性能(HP高性能)或超高性能(UHP超高性能)轮胎。
13.一种用于制造用于车辆车轮的隔音轮胎(100)的方法，所述方法包括：
i)提供经过硫化和模制的轮胎；
ii)将吸音材料(301)至少施加在所述轮胎的径向内表面的至少一个部分上，
其中，所述吸音材料包括具有闭合大孔的泡沫状聚烯烃材料，所述闭合大孔的特征在于
根据ASTM D3576的平均孔尺寸为至少1.5mm，
其中具有闭合大孔的所述泡沫状聚烯烃材料在材料自身的至少一个表面上每10cm2包括至少一个穿孔。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括在施加所述吸音材料之前，清洁所述轮胎的所述径向内表面(113)的所述至少一个部分。
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