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CN115916547A - 具有改进的滚动阻力性能的轮胎 - Google Patents

具有改进的滚动阻力性能的轮胎 Download PDF

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CN115916547A
CN115916547A CN202180048569.3A CN202180048569A CN115916547A CN 115916547 A CN115916547 A CN 115916547A CN 202180048569 A CN202180048569 A CN 202180048569A CN 115916547 A CN115916547 A CN 115916547A
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CN
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tire
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less
cavity
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CN202180048569.3A
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H·热哈
E·弗勒里
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Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Abstract

本发明涉及包括胎冠增强件的轮胎，所述胎冠增强件由至少一个周向增强元件层组成。根据本发明，形成轮胎胎面的聚合物混合物层的热导率严格小于0.270W/(m.K)，形成轮胎胎面的所述聚合物混合物层由基于至少一种弹性体基质的橡胶组合物形成，所述弹性体基质主要包含玻璃化转变温度Tg严格大于‑65℃且小于或等于‑30℃的苯乙烯‑丁二烯基共聚物，并且在轮胎的腔体(8)的内表面与胎体的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶混合物的厚度E小于4.5mm。

Description

具有改进的滚动阻力性能的轮胎
技术领域
本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，更具体地涉及旨在装备承载重负荷并以持久速度行驶的车辆(例如卡车、牵引车、拖车或大客车)的轮胎。
背景技术
在重载类型的轮胎中，胎体增强件通常锚固在胎圈区域中的两侧，并且在径向上被由叠置的至少两个层构成的胎冠增强件覆盖，所述至少两个层由丝线或帘线形成，所述丝线或帘线在每个层中平行并且从一个层至下一个层交叉，与周向方向形成在10°和45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层还可以覆盖有至少一个被称为保护层的层，所述保护层由有利地为金属且可伸展的增强元件(其被称为弹性增强元件)形成。其还可以包括具有低伸展性的金属丝线或帘线的层，所述金属丝线或帘线与周向方向形成在45°和90°之间的角度，该帘布层被称为三角帘布层并且在径向上位于胎体增强件与第一胎冠帘布层(被称为工作帘布层)之间，胎体增强件和第一胎冠帘布层由具有绝对值至多等于45°的角度的平行丝线或帘线形成。三角帘布层与至少所述工作帘布层形成三角增强件，所述三角增强件在其所经受的各种应力下具有很小的变形，所述三角帘布层基本上用来吸收施于轮胎胎冠区域中所有增强元件上的横向压缩力。
在胎冠增强件的径向外部为胎面，所述胎面通常由聚合物材料制成并且旨在在轮胎与地面接触的接触斑块中与地面接触。
当帘线在等于10％断裂力的拉伸力下显示出至多等于0.2％的相对伸长时，所述帘线被称为是不可伸展的。
当帘线在等于断裂负荷的拉伸力下显示出至少等于3％的相对伸长和小于150GPa的最大切线模量时，所述帘线被称为是弹性的。
周向增强元件是与周向方向形成相对于0°在+2.5°、-2.5°范围内的角度的增强元件。
轮胎的周向方向或纵向方向是与轮胎的外周相对应并由轮胎的行驶方向限定的方向。
轮胎的横向方向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。
径向方向是与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。
轮胎的旋转轴线是在正常使用时轮胎转动所围绕的轴线。
径向平面或子午平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。
周向中平面或赤道平面是垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分成两半的平面。
由于公路网络的改进和全球高速公路网络的扩张，一些当今被称为“公路”轮胎的轮胎旨在以高速行驶越来越长的路程。因轮胎上的磨损减少，所以这样的轮胎行驶所要求的组合条件无疑使得行驶的公里数增加；然而另一方面，这种轮胎的耐久性，特别是胎冠增强件的耐久性受到不利影响。
这是因为在胎冠增强件中存在应力，更具体地是在胎冠层之间存在剪切应力，加上在轴向最短胎冠层的端部处工作温度不可忽略地升高，这样产生如下结果：导致裂纹在所述端部处的橡胶中出现并蔓延。
为了限制轮胎胎冠中的温度过度增加，制成胎面的材料有利地选择为具有适合于轮胎的工作条件的滞后损失。
此外，为了改进所考虑类型的轮胎的胎冠增强件的耐久性，已经提供了与在帘布层端部(更特别是轴向最短帘布层的端部)之间设置和/或围绕帘布层端部(更特别是轴向最短帘布层的端部)设置的橡胶配混物的层和/或成型元件的结构和品质相关的解决方案。
为了改进位于胎冠增强件边缘附近的橡胶配混物的抗劣化性，专利FR 1 389 428建议结合低滞后胎面使用如下橡胶成型元件，所述橡胶成型元件至少覆盖胎冠增强件的侧面和边缘并且由低滞后橡胶配混物构成。
为了避免胎冠增强件帘布层之间的分离，专利FR 2 222 232教导了将增强件的端部包覆在橡胶垫中，所述橡胶垫的肖氏A硬度与包围所述增强件的胎面的肖氏A硬度不同，并且高于布置在胎冠增强件和胎体增强件帘布层的边缘之间的橡胶配混物的成型元件的肖氏A硬度。
法国申请FR 2 728 510提出，一方面，在胎体增强件与径向最接近旋转轴线的胎冠增强件工作帘布层之间设置轴向连续的帘布层，所述轴向连续的帘布层由与周向方向形成至少等于60°的角度的不可伸展的金属帘线形成并且其轴向宽度至少等于最短工作胎冠帘布层的轴向宽度，另一方面，在两个工作胎冠帘布层之间设置附加帘布层，所述附加帘布层由基本上平行于周向方向定向的金属元件形成。
法国申请WO 99/24269也提出，在赤道平面的任一侧上并且在具有基本上平行于周向方向的增强元件的附加帘布层的直接轴向延续部分中，由从一个帘布层到下一个帘布层交叉的增强元件形成的两个工作胎冠帘布层在一定的轴向距离上联接，然后通过橡胶配混物的成型元件而至少在所述两个工作帘布层公共的剩余宽度上脱离联接。
周向增强元件层通常由至少一个缠绕形成一组圈的金属帘线组成，所述金属帘线相对于周向方向铺设的角度小于2.5°。
为了更进一步增加轮胎的使用寿命，通常的实践是选择具有改进的耐磨损性性能的聚合物材料来制成胎面。由于这样的材料通常对滞后性能产生不利的影响，还已知的实践是通过两种不同材料的径向叠置来制成轮胎的胎面，从而获得对于所设想的应用而言令人满意的磨损性能-滞后性能的折衷。
这样的轮胎例如在文献US 6,247,512中有描述。所述文献描述了两个材料层的叠置用以形成胎面，与地面接触的外部材料尤其具有在磨损方面更好的性能，而内部材料具有的滞后性能使得可以限制轮胎在胎冠区域中的温度增加。
以该方式制备的轮胎对于上述道路应用来说是完全令人满意的。然而，这样的轮胎设计会被认为是昂贵的。
发明内容
因此发明人为其自身设定的目的是能够提供这样的轮胎，其在道路使用的磨损和耐久性方面保持相同的性能或甚至具有改进的性能，并且具有降低的制造成本，同时仍然提供令人满意的滚动阻力性能。
根据本发明，该目的通过具有径向胎体增强件的轮胎来实现，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身由胎面在径向上覆盖，所述胎面经由两个胎侧接合至两个胎圈，所述胎冠增强件具有至少一个周向增强元件层，所述胎面具有至少一个聚合物配混物层，所述聚合物配混物层形成旨在与道路接触的胎面表面，形成胎面表面的所述聚合物配混物层的热导率严格小于0.270W/(m.K)，形成胎面表面的所述聚合物配混物层由基于至少一种弹性体基质的橡胶组合物形成，所述弹性体基质主要包含基于苯乙烯和丁二烯并具有严格大于-65℃且小于或等于-30℃的玻璃化转变温度Tg的共聚物，并且在径向平面中，在轮胎的子午线轮廓的至少50％上，在轮胎的腔体的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度小于4.5mm。
聚合物配混物的热导率根据标准ISO 8302:1991(其中标题为绝热-稳态热阻和相关性能的确定-防护热板法)进行测量。在25℃下对边长为50至100毫米且厚度为2.5毫米的平行六面体样品进行测量。
术语“弹性体基质”或“弹性体的基质”意指在橡胶组合物中存在的所有弹性体。
“二烯”弹性体(或等同地橡胶)无论为天然还是合成的，均应理解为意指至少部分(亦即均聚物或共聚物)由二烯单体(即带有两个共轭或非共轭碳-碳双键的单体)组成的弹性体。
术语“基于苯乙烯和丁二烯的共聚物”在该情况下意指至少一种苯乙烯单体和至少一种丁二烯单体的具有严格大于-65℃且小于或等于-30℃的玻璃化转变温度Tg的共聚物(当然以及还有这样的共聚物的任何混合物)；换言之，基于苯乙烯和丁二烯的所述共聚物根据定义包含至少苯乙烯单元(源自苯乙烯单体)和丁二烯单元(源自丁二烯单体)并且具有严格大于-65℃且小于或等于-30℃的玻璃化转变温度Tg。
玻璃化转变温度“Tg”的值根据标准ASTM D3418(1999)通过DSC(“差示扫描量热法”)以已知的方式测得。
在本发明的意义内，轮胎的子午线轮廓由与轮胎的腔体接触的轮胎内表面的弯曲横坐标限定，所述弯曲横坐标是在该表面上的两个点之间测量的，所述两个点与穿过每个胎圈线上的径向最外点的直线相交。
轮胎内表面的弯曲横坐标的测量是在轮胎的截面上进行的，所述截面中胎圈的间距与轮胎安装到ETRTO所推荐的安装轮辋上时相同，所述轮胎因此既未被安装也未被充气。
在轮胎的腔体的内表面与增强元件的最接近所述表面的点之间的橡胶配混物的厚度等于增强元件的最接近所述表面的点的端部在轮胎的腔体的内表面上的正交投影的长度。
橡胶配混物的厚度的测量在轮胎的横截面上进行，轮胎因此处于非充气状态。
根据本发明有利地，在径向平面中，在轮胎的腔体的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度在轮胎的子午线轮廓的至少70％上，更优选在轮胎的子午线轮廓的至少80％上小于4.5mm。
根据本发明有利地，形成聚合物配混物层(其形成胎面表面)的橡胶组合物包含至少一种主要含有无机增强填料的增强填料。
在本发明的轮胎中使用的橡胶组合物包含至少一种增强填料，所述增强填料主要包含无机增强填料，亦即无机增强填料的质量占增强填料组分的总质量的至少51％。优选地，无机增强填料的质量占增强填料的总质量的大于60％，优选大于70％。
术语“无机增强填料”应在此理解为意指任何无机或矿物填料，不论其颜色和其来源(天然或合成)，其相较于炭黑也称作“白填料”、“透明填料”或“非黑填料”，该无机填料能够自身单独增强旨在用于制造充气轮胎的橡胶组合物而无需除了中间偶联剂之外的手段，换言之，该无机填料在增强作用上能够代替常规轮胎级炭黑。这样的填料以已知的方式通常以在其表面存在羟基(-OH)基团为特征，为了用作增强填料，其需要使用旨在在填料与弹性体基质之间提供稳定的化学键的偶联剂或体系。
硅质类型的矿物填料，优选二氧化硅(SiO2)，尤其适合用作无机增强填料。所用的二氧化硅可为本领域技术人员公知的任何增强二氧化硅，特别是BET比表面积和CTAB比表面积均小于450m2/g，优选为30至400m2/g，特别在60和300m2/g之间的任何沉淀二氧化硅或热解二氧化硅。可提及的高度可分散的沉淀二氧化硅(“HDS”)例如为来自Evonik的Ultrasil 7000和Ultrasil 7005二氧化硅，来自Solvay的Zeosil 1165MP、1135MP和1115MP二氧化硅以及Zeosil Premium 200二氧化硅，来自PPG的Hi-Sil EZ150G二氧化硅，来自Huber的Zeopol8715、8745和8755二氧化硅，或者如在申请WO 03/016387中所述的具有高比表面积的二氧化硅。
当然，术语“无机增强填料”也理解为意指各种无机增强填料的混合物，特别是如上所述的高度可分散的二氧化硅的混合物或者硅质类型的无机填料与非硅质无机填料的混合物。作为非硅质无机填料，可以提及铝质类型的矿物填料，特别是氧化铝(Al2O3)或铝(氧化物)氢氧化物，或者增强钛氧化物，例如在US 6 610 261和US 6 747 087中所述。当其存在时，非硅质无机填料在增强填料中占少量。
无机增强填料以何种物理状态提供并不重要，无论其是以粉末、微珠、颗粒或珠粒形式。
根据一个实施方案，在根据本发明的轮胎的橡胶组合物中增强填料的含量可以为55phr至200phr，优选55至150phr，更优选为55至80phr。这些优选的范围适用于本发明的任何一个实施方案。
本领域技术人员将理解可使用另一性质(特别是有机性质)的增强填料(例如炭黑)作为等同于本部分描述的无机增强填料的填料，前提是该增强填料覆盖有如二氧化硅的无机层，或者在其表面包含需要使用偶联剂以在填料和弹性体之间建立结合的官能位点，尤其是羟基位点。举例而言，可以提及例如用于轮胎的炭黑，如在例如专利文献WO 96/37547和WO 99/28380中所述。
进行的测试表明，根据本发明的轮胎具有令人满意的磨损和耐久性性能，而不论轮胎的使用条件如何。此外，它们在滚动阻力方面比上述更常规的轮胎表现得更好，并且能够以更低的成本制造。
由于在胎体增强件与轮胎的腔体之间的橡胶配混物层的厚度相比于常规轮胎减小并且由于该层是轮胎最昂贵的组成部分之一，所以轮胎的制造成本低于常规轮胎。
此外，发明人已经能够证实，与用于获得具有低滞后损失的胎面的更常规配混物相比，根据本发明的胎面层的磨损率有很大的改进。
这是因为如下的橡胶组合物赋予在滚动阻力和磨损方面的良好性能，所述橡胶组合物基于至少一种弹性体基质(所述弹性体基质主要包含玻璃化转变温度Tg严格大于-65℃且小于或等于-30℃的基于苯乙烯和丁二烯的共聚物)，结合了形成胎面表面的所述聚合物配混物层的热导率严格小于0.270W/(m.K)，并且形成胎面表面的所述聚合物配混物层能够包含至少一种主要由无机增强填料形成的增强填料。然而，发明人已经能够证实，形成胎面表面的所述聚合物配混物层的低热导率导致轮胎胎面的温度增加，因为在轮胎行驶时产生的热量仅非常缓慢地排出。这种温度增加突出了已经在胎冠增强件的工作层之间经受剪切应力的聚合物配混物的老化，并因此对耐久性方面的性能产生不利影响。然而，发明人已经能够表明，周向增强元件层使得可以补偿由于配混物的低热导率而引起的这种温度升高，并且使得可以保持胎冠增强件在耐久性方面的性能符合预期。
发明人在保持关注氧化的风险，特别是胎体增强件氧化的风险(这与加压轮胎内氧化剂的存在有关，氧化剂随着轮胎的使用寿命而增加)的同时已经能够证实，形成胎面的配混物的温度增加通过传导而传递至在胎体增强件与轮胎腔体(在充气期间被加压)之间形成的壁的配混物。这种温度增加，特别是与胎体增强件层接触的聚合物配混物(其旨在固定从腔体迁移的氧)的温度增加提高了所述配混物的反应性，这样能够固定更多的氧。因此，发明人想到如下说明：胎体增强件的耐久性性能以这种方式得以保持，而与更常规的轮胎相比，在轮胎的腔体的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度是减小的。
根据本发明的一个优选实施方案，在轮胎的腔体与径向最内胎体增强件层的增强元件之间的橡胶配混物由至少两个橡胶配混物层组成，在径向平面中，至少在轮胎的子午线轮廓的其中在轮胎的腔体的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度小于4.5mm的部分上，径向最内的橡胶配混物层具有小于2mm，优选小于1.8mm的厚度。如上所述，该层通常部分地由丁基橡胶构成以增加轮胎的气密性，而由于这种类型的材料具有不小的成本，因此减小该层的厚度是有益的。
根据本发明还优选地，在径向平面中，至少在轮胎的子午线轮廓的其中在轮胎的腔体的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度小于4.5mm的部分上，沿径向与径向最内的橡胶配混物层邻近的橡胶配混物层具有小于2.5mm，优选小于2mm的厚度。该层(其组分尤其使得可以固定来自空气的氧)的厚度也可以减小，从而进一步降低轮胎的成本。
这两个层的每一层的厚度等于所述层的一个表面上的点在另一个表面上的正交投影的长度。
根据本发明还有利地，形成胎面表面的所述聚合物配混物层的热导率严格小于0.265W/(m.K)。
根据本发明的一个实施方案，轮胎的形成胎面表面的所述至少一个聚合物配混物层的橡胶组合物具有增塑体系，所述增塑体系包含0至15phr，优选0至9phr的至少一种增塑树脂，所述增塑树脂具有大于或等于20℃的玻璃化转变温度Tg，并且增塑体系在组合物中的总含量为0至17phr，优选0至11phr。
缩写“phr”(每100份橡胶)意指在橡胶组合物中存在的弹性体(如果存在数种弹性体，则为弹性体的总和)或橡胶的重量份/100份。
根据本发明有利地，增塑体系可以包含2至15phr，优选2至9phr的增塑树脂，增塑体系在组合物中的总含量为2至17phr，优选2至11phr。
优选地，基于苯乙烯和丁二烯的共聚物可以通过溶液聚合而获得。
优选地，基于苯乙烯和丁二烯的共聚物具有-60℃至-40℃的玻璃化转变温度Tg。
优选地，基于苯乙烯并基于丁二烯的共聚物可以为苯乙烯-丁二烯共聚物。
在本发明的一个实施方案中，弹性体基质还可以包含至少一种第二二烯弹性体，所述第二二烯弹性体不同于基于苯乙烯和丁二烯的共聚物；特别地，所述第二二烯弹性体选自聚丁二烯、天然橡胶、合成异戊二烯、不同于丁二烯-苯乙烯共聚物的丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物以及这些聚合物和共聚物的混合物；优选所述第二二烯弹性体可以为聚丁二烯。
优选地，第二二烯弹性体的含量可以为5至49phr，优选15至35phr。
在本发明的一个实施方案中，弹性体基质还可以包含至少一种第三二烯弹性体，所述第三二烯弹性体不同于基于苯乙烯和丁二烯的共聚物以及第二二烯弹性体，特别是第三二烯弹性体可以选自天然橡胶和异戊二烯弹性体，优选其可以由天然橡胶组成。
优选地，第二二烯弹性体的含量可以为0.5至35phr并且第三二烯弹性体的含量可以为0.5至35phr，优选第二二烯弹性体的含量可以为9至31phr并且第三二烯弹性体的含量可以为4至24phr。
优选地，组合物还可以包含炭黑；特别地，炭黑的含量可以小于或等于10phr，小于或等于5phr，优选炭黑的含量可以为0.5至4phr。
优选地，增强填料的含量可以为55至200phr，优选55至150phr，更优选55至80phr。
优选地，增塑树脂可以具有大于或等于30℃，优选30至100℃的玻璃化转变温度Tg；特别地，增塑树脂可以选自环戊二烯均聚物或共聚物树脂，二环戊二烯均聚物或共聚物树脂，萜烯均聚物或共聚物树脂，C5馏分均聚物或共聚物树脂，C9馏分均聚物或共聚物树脂，均聚物树脂，特别是C5馏分均聚物或共聚物树脂与C9馏分均聚物或共聚物树脂的混合物，α-甲基苯乙烯共聚物树脂，以及这些树脂的混合物。
优选地，增塑体系可以包含0至2phr的至少一种增塑剂，所述增塑剂在环境温度(23℃)下为液体。
根据另一个实施方案，根据本发明的轮胎的橡胶组合物可以不用增塑体系。
根据本发明的有利的替代性实施方案，周向增强元件层具有大于0.5xW的轴向宽度。
W为当轮胎安装在其使用轮辋上并且被充气到其建议压力时该轮胎的最大轴向宽度。
增强元件层的轴向宽度在轮胎的横截面上进行测量，轮胎因此处于未充气状态。
根据本发明的优选实施方案，由于胎冠增强件由至少两个增强元件层组成，所以一个周向增强元件层在径向上设置在两个工作胎冠层之间。
根据本发明的该实施方案，相比于沿径向位于工作层外侧的相似层，周向增强元件层使得可以更大程度地限制胎体增强件的增强元件的压缩。其优选通过至少一个工作层与胎体增强件沿径向分离，从而限制所述增强元件上的应力并且避免增强元件过度疲劳。
根据本发明的优选实施方案，至少两个工作胎冠层具有不同的轴向宽度，轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度与轴向最窄的工作胎冠层的轴向宽度之间的差值在10和30mm之间。
根据本发明的优选实施方案，轴向最宽的工作胎冠层在径向上位于另外的工作胎冠层的内侧。
根据本发明还有利地，沿径向与周向增强元件层邻近的工作胎冠层的轴向宽度大于所述周向增强元件层的轴向宽度，并且优选地，在赤道平面的任一侧上以及在周向增强元件层的直接轴向延续部分中，与周向增强元件层邻近的所述工作胎冠层在轴向宽度上联接，然后通过橡胶配混物层至少在所述两个工作层公共的剩余宽度上脱离联接。
在与周向增强元件层邻近的工作胎冠层之间存在这样的联接，使得可以降低作用在与该联接最接近的位置处的轴向最外周向元件上的拉伸应力。
根据本发明的有利实施方案，至少一个周向增强元件层的增强元件为这样的金属增强元件，其具有在10和120GPa之间的0.7％伸长下的割线模量以及小于150GPa的最大切线模量。
根据优选的实施方案，增强元件在0.7％伸长下的割线模量小于100GPa且大于20GPa，优选在30和90GPa之间，更优选小于80GPa。
还优选地，增强元件的最大切线模量小于130GPa，更优选小于120GPa。
上述模量在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用20MPa的预负荷确定)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的金属的横截面进行校正的所测张力。在周向增强元件层的从所述层的轴向端向所述层的内部延伸50mm的轴向宽度的部分上，对从轮胎移出的帘线进行测量。
相同增强元件的模量可以在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用10MPa的预负荷确定)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的整个横截面进行校正的所测张力。增强元件的整个横截面为由金属和橡胶构成的复合元件的横截面，所述橡胶已尤其在固化轮胎阶段的过程中渗入增强元件；所讨论的增强元件的这种整个横截面大约是增强元件的金属的横截面的两倍。
根据与增强元件的整个横截面相关的该构想，至少一个周向增强元件层的轴向外部部分和中间部分的增强元件为这样的金属增强元件，其具有在5和60GPa之间的0.7％伸长下的割线模量以及小于75GPa的最大切线模量。
根据优选的实施方案，增强元件在0.7％伸长下的割线模量小于50GPa且大于10GPa，优选在15和45GPa之间，更优选小于40GPa。
还优选地，增强元件的最大切线模量小于65GPa，更优选小于60GPa。
根据优选的实施方案，至少一个周向增强元件层的增强元件为这样的金属增强元件，其具有的拉伸应力随相对伸长变化的曲线对于较小伸长显示出平缓梯度而对于较大伸长显示出基本恒定的陡峭梯度。
上述增强元件的各个特性在取自轮胎的增强元件上测得。
根据本发明，更特别适于制备至少一个周向增强元件层的增强元件为例如规格21.23的组件，所述组件的构造为3x(0.26+6x0.23)4.4/6.6SS；这种成股帘线由21根基本丝线组成且规格为3x(1+6)，其中3个线股捻合在一起，每一线股由7根丝线组成，形成中间芯部的一根丝线的直径等于26/100mm，6根缠绕丝线的直径等于23/100mm。这种帘线具有等于45GPa的在0.7％下的割线模量以及等于98GPa的最大切线模量，这些模量在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用20MPa的预负荷确定并且针对增强元件的金属的横截面进行校正)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的金属的横截面进行校正的所测张力。在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用10MPa的预负荷确定并且针对增强元件的整个横截面进行校正)上(拉伸应力对应于针对增强元件的整个横截面进行校正的所测张力)，这种规格为21.23的帘线具有等于23GPa的在0.7％下的割线模量以及等于49GPa的最大切线模量。
以同样的方式，增强元件的另一个示例为规格21.28的组件，所述组件的构造为3x(0.32+6x0.28)6.2/9.3SS。该帘线具有等于56GPa的在0.7％下的割线模量以及等于102GPa的最大切线模量，这些模量在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用20MPa的预负荷确定并且针对增强元件的金属的横截面校正)上测得，拉伸应力对应于针对增强元件的金属的横截面进行校正的所测张力。在拉伸应力随伸长变化的曲线(所述曲线使用10MPa的预负荷确定并且针对增强元件的整个横截面进行校正)上(拉伸应力对应于针对增强元件的整个横截面进行校正的所测张力)，这种规格为21.28的帘线具有等于27GPa的在0.7％下的割线模量以及等于49GPa的最大切线模量。
在至少一个周向增强元件层中使用这种增强元件特别能够维持层的令人满意的刚度，即使在常规制造方法中的成型和固化阶段之后。
根据本发明的第二实施方案，周向增强元件可以由不可伸展的金属元件形成，所述金属元件以一定方式切割从而形成长度远小于最短层的周长但是优选大于所述周长的0.1倍的部分，所述部分之间的切口轴向地彼此偏离。再次优选地，附加层的每单位宽度的拉伸弹性模量小于最可伸展的工作胎冠层在相同条件下测得的拉伸弹性模量。这样的实施方案使得能够以简单的方式赋予周向增强元件层一定的模量，所述模量可以容易地进行调节(通过选择同一排的部分之间的间距)但是在所有情况下都低于由相同但连续的金属元件组成的层的模量，附加层的模量在从轮胎移出的切割元件的硫化层上测量。
根据本发明的第三实施方案，周向增强元件为波状金属元件，波幅与波长的比值a/λ至多等于0.09。优选地，附加层的每单位宽度的拉伸弹性模量小于最可伸展的工作胎冠层在相同条件下测得的拉伸弹性模量。
金属元件优选为钢帘线。
根据本发明的优选实施方案，工作胎冠层的增强元件为不可伸展的金属帘线。
根据本发明有利地，胎冠增强件由至少两个具有如下所述增强元件的工作胎冠层形成，所述增强元件从一个层至另一个层交叉并且与周向方向形成在10°和45°之间的角度。
为了降低作用于轴向最外周向元件的拉伸应力，本发明还有利地设置使工作胎冠层的增强元件与周向方向形成的角度小于30°，优选小于25°。
本发明的一个优选的实施方案还设置使胎冠增强件沿径向在外侧由至少一个被称为保护层的附加层加以补充，所述保护层具有被称为弹性增强元件的增强元件，所述弹性增强元件相对于周向方向以在10°和45°之间的角度定向并且与径向邻近的工作层的不可伸展元件所形成的角度方向相同。
根据本发明的上述任何一个实施方案，胎冠增强件可以在胎体增强件与最接近所述胎体增强件的径向内部工作层之间沿径向在内侧由三角层进一步加以补充，所述三角层由不可伸展的金属增强元件制成，所述金属增强元件由钢制成并且与周向方向形成大于45°的角度，并且与径向最接近胎体增强件的层的增强元件所形成的角度方向相同。
附图说明
本发明的其它细节和有利特征将在下文从参考附图对本发明的示例性实施方案的描述中变得显而易见，其中：
-图1示出了根据本发明的轮胎的子午示意图，
-图2示出了图1中的部分示意图的局部放大图。
具体实施方式
为了使得容易理解，附图没有按比例显示。图1仅示出了轮胎的半视图，轮胎相对于轴线XX’对称地延伸，所述轴线XX’表示轮胎的周向中平面或赤道平面。
图1示出了尺寸为315/70 R 22.5的轮胎1。所述轮胎1包括锚固在两个胎圈(图中未示出)中的径向胎体增强件2。胎体增强件被胎冠增强件3包覆，所述胎冠增强件3在径向上从内向外由以下形成：
-由非包覆的不可伸展的金属帘线9.30形成的第一工作层31，所述金属帘线9.30在帘布层的整个宽度上是连续的并且以等于26°的角度定向，
-由“双模量”类型的钢制金属帘线21x23形成的周向增强元件层32，
-由非包覆的不可伸展的金属帘线9.30形成的第二工作层33，所述金属帘线9.30在帘布层的整个宽度上是连续的，以等于18°的角度定向并且与层31的金属帘线交叉，
-由弹性金属帘线6.35形成的保护层34。
胎冠增强件本身由胎面4覆盖，所述胎面4具有旨在与地面接触的表面5。
轮胎的最大轴向宽度W等于317mm。
第一工作层31的轴向宽度L31等于252mm。
第二工作层33的轴向宽度L33等于232mm。
周向增强元件层32的轴向宽度L32等于194mm。
被称为保护帘布层的最终胎冠帘布层34具有等于124mm的宽度L34。
图2示出了图1中区域6的放大图，其尤其显示了在轮胎的腔体7的内表面10与增强元件11的最接近所述表面10的点12之间的橡胶配混物的厚度E。该厚度E等于增强元件11的最接近所述表面10的点12在表面10上的正交投影的长度。该厚度E为胎体增强件2的所述增强元件11之间布置的各种橡胶配混物的厚度之和；其一方面对应于沿径向位于胎体增强件内侧的压延层13的厚度，另一方面对应于形成轮胎1的内壁的橡胶配混物的各个层14、15的厚度e1、e2。这些厚度e1、e2还等于所讨论的各个层14或15的一个表面上的点在另一个表面上的正交投影的长度。
在轮胎的横截面上进行厚度测量，轮胎因此未被安装或充气。
测量的E值等于3.5mm。
e1和e2的值分别等于1.5mm和1.5mm。
在如上限定的100％的子午线轮廓上测量这些值。
在根据本发明制备的依照图1和图2中所示的轮胎上进行测试，并且用称为参比轮胎的轮胎进行其它测试。
在表中所呈现的组合物的各种组分的含量以phr表示。所有组合物(T1、T2和C)包含通常在制备轮胎胎面中使用的交联体系；该交联体系尤其包含硫、ZnO、硬脂酸和促进剂。
Figure BDA0004041177320000141
Figure BDA0004041177320000151
(1)非官能且非增量的溶液法SBR，其具有相对于总的丁二烯单元为24％的1,2-丁二烯单元，26.5％的苯乙烯单元，以及Tg＝-48℃；
(2)锡官能化且非增量的溶液法SBR，其具有相对于总的丁二烯单元为24％的1,2-丁二烯单元，15.5％的苯乙烯单元，以及Tg＝-65℃；
(3)天然橡胶；
(4)钕聚丁二烯，其具有98％的顺式-1,4-丁二烯单元，以及Tg＝-108℃；
(5)来自Solvay的HDS型的Zeosil 1165MP二氧化硅；
(6)炭黑N234；
(7)炭黑N134；
(8)偶联剂：TESPT(来自Evonik-Degussa的Si69)；
(9)二苯胍(来自Flexsys的Perkacit DPG)；
(10)N-1,3-二甲基丁基-N’-苯基-对-苯二胺，由Flexsys以名称Santoflex6-PPD出售；
(11)C5/C9馏分树脂，由Cray Valley以名称THER 8644树脂出售(Tg＝44℃)。
组合物的热导率性质呈现于下表中。
Figure BDA0004041177320000152
根据图1和图2来制备根据本发明的轮胎I。这些轮胎的胎面由配混物C组成。
第一参比轮胎P1和P2具有分别由配混物T1和T2组成的胎面。此外，这些参比轮胎P1和P2与根据本发明的轮胎的不同之处在于，轮胎的腔体的内表面与增强元件的最接近所述表面的点之间的橡胶配混物的厚度E等于5mm，厚度e1和e2各自分别等于2.2mm和2.3mm。
这些参比轮胎P1和P2的制造成本比根据本发明的轮胎贵约7％。
此外，根据本发明的轮胎的优点还在于重量更小，相比于参比轮胎P1和P2而言重量减轻了6％。
制备了其它参比轮胎P3。它们与本发明的轮胎I类似，它们的胎冠构造的不同之处在于胎冠增强件没有任何的周向增强元件层。它们用由配混物C组成的胎面制得。
通过将根据本发明的轮胎I与参比轮胎P1和P2中的每一个装配到相同的车辆上，进行耐磨损性测试，并对这些轮胎进行比较。
在负荷和压力方面相同的条件下并且在代表正常使用的相同路线上进行测试。结果在于测量重量损失。
测试的结果呈现于下表中。
测量值以kg表示，值100被指定给轮胎P1。大于100的值表示更好的磨损性能。
P1 P2 I
磨损 100 105 115
后面的这些结果证实根据本发明的轮胎I具有更好的耐磨损性。
在测试机上进行第一耐久性测试，所述测试机迫使每个轮胎以一定的速度在4000kg的初始负荷下以直线行驶，所述速度等于为所述轮胎指定的最大速度等级(速度指数)，所述初始负荷逐渐增加以便减少测试的持续时间。
在测试机上进行第二耐久性测试，所述测试机向轮胎周期性施加横向负荷和动态超负荷。在与施加至参比轮胎的条件相同的条件下对根据本发明的轮胎进行测试。
由此进行的测试表明，根据本发明的轮胎I与参比轮胎P1和P2在每个测试中所覆盖的距离是相同的。因此显而易见的是，在耐久性方面，根据本发明的轮胎与参比轮胎表现得一样好。
轮胎P3本身覆盖了短得多的距离，大致等于根据本发明的轮胎I以及参比轮胎P1和P2所覆盖的距离的一半。
最后，在测试机上进行滚动道路耐久性测试，所述测试机在轮胎上施加4415daN的负荷和40km/h的速度，其中对轮胎进行了掺杂氧的充气。在与施加至参比轮胎P1和P2的条件相同的条件下对根据本发明的轮胎I进行测试。一旦轮胎表现出胎体增强件劣化，就停止行驶操作。
由此进行的测试表明，根据本发明的轮胎I与参比轮胎P1和P2在每个测试中所覆盖的距离是相同的，它们覆盖了约220000km。
此外，进行滚动阻力测量。这些测量涉及参比轮胎P1和P2以及根据本发明的轮胎I。
测试的结果呈现于下表中。
滚动阻力测量值以kg/t表示，值100被指定给轮胎P1。大于100的值表示在滚动阻力方面更好的性能。
P1 P2 I
滚动阻力 100 96 104
从这些测试中可得出，根据本发明的轮胎使得可以改进在耐久性和磨损方面的性能并且表现出在滚动阻力方面令人满意的性能。

Claims (15)

1.具有径向胎体增强件(2)的轮胎(1)，所述轮胎(1)包括胎冠增强件(3)，所述胎冠增强件(3)本身由胎面(4)在径向上覆盖，所述胎面经由两个胎侧接合至两个胎圈，所述胎冠增强件(3)具有至少一个周向增强元件层(32)，所述胎面具有至少一个聚合物配混物层，所述聚合物配混物层形成旨在与道路接触的胎面表面(5)，其特征在于，形成胎面表面的所述聚合物配混物层的热导率严格小于0.270W/(m.K)，形成胎面表面的所述聚合物配混物层由基于至少一种弹性体基质的橡胶组合物形成，所述弹性体基质主要包含基于苯乙烯和丁二烯并具有严格大于-65℃且小于或等于-30℃的玻璃化转变温度Tg的共聚物，并且在径向平面中，在轮胎的子午线轮廓的至少50％上，在轮胎的腔体(8)的内表面(10)与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度(E)小于4.5mm。
2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，在径向平面中，在轮胎的腔体(7)的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度(E)在轮胎的子午线轮廓的至少70％上，优选在轮胎的子午线轮廓的至少80％上小于4.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，轮胎的形成胎面表面的所述至少一个聚合物配混物层的橡胶组合物包含至少一种增强填料，所述增强填料主要包含无机增强填料。
4.根据权利要求3所述的轮胎(1)，其特征在于，所述无机增强填料为二氧化硅。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，在轮胎的腔体与径向最内胎体增强件层的增强元件之间的橡胶配混物由至少两个橡胶配混物层组成，其特征在于，在径向平面中，在轮胎的子午线轮廓的至少如下部分上，径向最内的橡胶配混物层(15)具有小于2mm，优选小于1.8mm的厚度(e2)，所述部分在轮胎的腔体的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度小于4.5mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，在轮胎的腔体与径向最内胎体增强件层的增强元件之间的橡胶配混物由至少两个橡胶配混物层(14、15)组成，其特征在于，在径向平面中，在轮胎的子午线轮廓的至少如下部分上，沿径向与径向最内的橡胶配混物层邻近的橡胶配混物层(14)具有小于2.5mm，优选小于2mm的厚度(e1)，所述部分在轮胎的腔体的内表面与胎体增强件的金属增强元件的最接近腔体中所述内表面的点之间的橡胶配混物的厚度小于4.5mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，形成胎面表面的所述聚合物配混物层的热导率严格小于0.265W/(m.K)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，轮胎的形成胎面表面的所述至少一个聚合物配混物层的橡胶组合物具有增塑体系，所述增塑体系包含0至15phr，优选0至9phr的至少一种增塑树脂，所述增塑树脂具有大于或等于20℃的玻璃化转变温度Tg，并且增塑体系在组合物中的总含量为0至17phr，优选0至11phr。
9.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，基于苯乙烯和丁二烯的共聚物具有-60℃至-40℃的玻璃化转变温度Tg。
10.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，基于苯乙烯和基于丁二烯的共聚物为苯乙烯-丁二烯共聚物。
11.根据权利要求10所述的轮胎(1)，其特征在于，弹性体基质进一步包含至少一种第二二烯弹性体，所述第二二烯弹性体不同于基于苯乙烯和丁二烯的共聚物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，所述胎冠增强件(3)包括至少两个工作胎冠增强元件层(31、33)，其特征在于，周向增强元件层(32)沿径向设置在两个工作胎冠增强元件层(31、33)之间。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，所述胎冠增强件(3)包括至少两个工作胎冠增强元件层(31、33)，其中增强元件优选为不可伸展的，从一个层到另一个层交叉并且与周向方向形成在10°和45°之间的角度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，至少一个周向增强元件层(32)的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件具有在10和120GPa之间的0.7％伸长下的割线模量以及小于150GPa的最大切线模量。
15.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，所述胎冠增强件(3)沿径向在外侧由至少一个被称为保护帘布层的附加层(34)加以补充，所述保护帘布层具有“弹性”增强元件，所述“弹性”增强元件相对于周向方向以在10°和45°之间的角度定向并且具有与径向邻近所述保护帘布层的工作胎冠增强元件层(33)的不可伸展元件所形成的角度相同的方向。
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