车轮轮胎 |
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| 申请号 | CN201380049539.X | 申请日 | 2013-09-24 | 公开(公告)号 | CN104918798B | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 倍耐力轮胎股份公司; | 发明人 | L·吉亚尼尼; A·罗斯特利托; M·马里亚尼; | ||||
| 摘要 | 车轮 轮胎(100)，包含具有至少一个 胎体 层(101)的胎体结构，该胎体层具有相对侧边缘，与相关环形增强结构(102)连接，一个带束结构，位于相对于胎体结构径向外部的 位置 ， 胎面 胶，位于相对于带束结构径向外部的位置；一对胎 侧壁 ，侧向位于相对于所述胎体结构的相对两侧上；至少一个弹性材料的耐磨带(105)，位于相对于每个所述环形增强结构的外部的位置；其中，所述至少一个耐磨带包含由可交联弹性组合物交联形成的交联弹性材料，可交联弹性组合物包含纳米尺寸的 硅 酸镁和/或 硅酸 铝 无机 纤维 ，其中在70℃和 频率 为10HZ下，所述交联弹性材料具有大于8MPa的动态模量值E′。 | ||||||
| 权利要求 | 1.车轮轮胎(100)，包括： |
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| 说明书全文 | 车轮轮胎技术领域[0001] 本发明涉及一种车轮轮胎。 [0002] 特别是，本发明涉及一种用于需要高行驶速度和/或极端驱动条件的两轮或四轮车辆的车轮的高性能轮胎，通常，但不唯一，该轮胎能维持至少约210km/h的最大速度或者承载得起至少210kg的最大负载或者两者均有。本发明也涉及一种重型货车的车轮的轮胎。 背景技术发明内容[0004] 车轮的高性能轮胎或重型货车车轮轮胎可能在其各种操作中受到相当大小的周向、横向及其组合的应力。 [0006] 为了保护胎圈结构不受到与轮辋接触而带来的持续的变形和摩擦应力，一个弹性材料层，通常是作为耐磨带在相对于胎圈结构的外面设置，从而一旦轮胎安装在轮辋上，该耐磨带就变为定位在胎圈结构和轮辋之间。 [0007] 考虑到其位置和功能，该耐磨带典型地包括一种混合物，该混合物具有的耐磨值和抗疲劳值使它们能够有效地实现上述保护功能。 [0009] 从上述观察出发，本申请人假定通过增加耐磨带的刚度可能得到在高速和/或极端行车条件下和/或高负载情况下轮胎在结构和功能特性上的改进。 [0010] 本申请人首先研究了增加耐磨带弹性材料中的硫的百分比的可能性。结果是，虽然其有效地引起更大的刚度，但是，作为一个负面影响，这一方案弹性 材料的脆性增加，抗撕裂强度减少。 [0011] 因此，本申请人将注意力集中到这些结果上，并致力在不损坏其它结构特性的情况下得到耐磨带弹性材料的更大刚度。 [0013] 本申请人发现，将纳米尺寸的无机纤维添加到制造耐磨带的弹性材料中，会使轮胎在极端工作条件下的性能明显提升，特别是关于稳定性和操控性，而不会引起任何轮胎变脆或者迅速退化的问题。 [0014] 考虑到这个事实是令人惊讶的，就是本申请人注意到，当动态应变增加时，用上述纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维增强弹性材料的动态剪切模量会大辐减少，也就是说，具有高的佩恩效应，其由此被认为该材料不适合用于高性能的轮胎。 [0015] 高的佩恩效应典型地包括在应变增加时的强度损失，其导致轮胎性能的降低。 [0016] 然而，申请人在具有用上述纤维增强的弹性材料制成的耐磨带的轮胎上做测试，惊讶地发现最优稳定性和操控性而没有轮胎在胎圈区域变脆的问题。 [0017] 因此，根据第一方面，本发明涉及一种车轮轮胎，包括 [0018] -胎体结构，包括至少一个胎体层，具有对置侧边缘，与相对环形增强结构连接； [0019] -胎面胶，施加于相对所述胎体结构径向靠外的位置； [0020] -一对侧壁，侧向施加于所述胎体结构的两侧上；和 [0021] -至少一个耐磨带，施加于各个所述环形增强结构靠外的位置； [0022] 其中，所述至少一个耐磨带包括由可交联弹性体组合物交联形成的交联弹性材料，可交联弹性体组合物包括纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维，其中在70℃和频率为10HZ下，所述交联弹性材料具有大于8MPa的动态弹性模量值E’。 [0023] 典型地，轮胎包括位于胎体结构径向外侧位置的带束层结构。 [0024] 优选地，在23℃和10HZ频率时测量，所述交联弹性材料具有大于9.00Mpa的动态弹性模量值E'。 [0025] 有利地，所述交联弹性材料在23℃的抗撕裂强度大于或等于53N/mm，优选地，大于58N/mm。 [0026] 更特别地，所述交联弹性材料的断裂伸长率大于或等于250％，优选大于280％。 [0027] 尤其特别的是，所述交联弹性材料在100％伸长率(CA1)处的静态负载值大于或等于5MPa。 [0028] 申请人相信，通过可交联弹性体组合物的组合计量，如硫化剂、促进剂、取代其它增强填充剂或除其它增强填充剂外的纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维，可获得包括在耐磨带中的交联弹性材料的刚性和抗撕裂强度增加。 [0030] 根据一个优选实施方案，所述交联弹性材料由交联可交联弹性组合物得到，该可交联弹性体组合物包括(a)二烯弹性聚合物和(b)直径小于100nm的无机纤维。 [0031] 有利地，所述无机纤维的直径在1到100nm之间，更优选地，在约5到约50nm之间。 [0032] 优选地，所述无机纤维的长度小于约10μm，更优选在0.2和10μm之间，最优选，在0.2和5μm之间。 [0033] 有利地，用于本发明的无机纤维从由硅酸镁和/或硅酸铝纤维组成的组中选择，例如海泡石纤维、坡缕石(也称做绿坡缕石)纤维或者它们的混合物。海泡石无机纤维是特别优选的。 [0034] 根据一个优选实施方案，在所述可交联弹性体组合物中的所述无机纤维的含量在1phr到20phr之间，优选地，从3phr到15phr之间。 [0035] 有利地，所述可交联弹性体组合物包括硫化剂。优选地，所述硫化剂包括硫基硫化体系，包括硫或者含硫分子(硫供体)和硫化促进剂和/或活化剂。有利地，所述可交联弹性体组合物包括大量硫化剂，用phr表示的话，硫的含量大于1.5phr，优选地，大于2.5phr。优选地，硫化剂的含量，用phr表示的话，小于或等于5phr。 [0037] 根据一个优选实施方案，所述弹性体组合物还包括(d)硅烷偶联剂。 [0039] 有利地，无机纤维用增容剂处理。 [0040] 根据一个优选实施方案，所述增容剂可以选自，例如具有通式(1)的季铵或季鏻盐： [0041] [0042] 其中： [0043] Y代表N或P； [0044] R1、R2、R3和R4，其可以是相同的或不同的，表示线性的或者支化的C1-C20的烷基或羟烷基；线性或支化的C1-C20的烯基或羟基烯基；基团-R5-SH或者-R5-NH2，其中R5表示线性的或支化的C1-C20的亚烷基；C6-C18芳基；C7-C20的芳基烷基或烷基芳基；C5-C18的环烷基，所述环烷基任选包括杂原子，如氧、氮或硫； [0046] n表示1、2或3。 [0047] 用增容剂处理无机纤维，以得到硅酸盐在弹性材料基体中高的分散。该硅酸盐，典型的是亲水的，被制成亲有机性的，例如，用相对长链的烷基季铵盐阳离子与碱性阳离子交换，使硅酸盐的表面极性改性。如，在专利US4136103、US5747560或US5952093中有更详细的描述。根据本发明可用的无机纤维的商业可用的一个例子是已知的由Tolsa集团(http://www.tolsa.com/)提供的名为Pangel B5的产品。 [0048] 根据一个优选实施方案，可以在本发明中使用的二烯弹性聚合物(a)可以 选自通常用于硫化可交联弹性材料的那些，特别是适于制造轮胎的，也就是具有不饱和链的弹性聚合物或共聚物，玻璃化温度(Tg)通常小于20℃，优选是在0℃到-110℃之间。这些聚合物或共聚物可以是天然来源的或者可以由一种或多种共轭二烯的溶液聚合、乳液聚合或气相聚合、任选与至少一种共聚用单体混合，共聚用单体从单乙烯基芳烃和/或极性共聚单体中选择。 [0049] 共轭二烯通常包含4到12个碳原子，优选的是4到8个碳原子，例如，其可以从包括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、3-丁基-1、3-辛二烯、2-苯基-1,3-丁二烯或它们的混合物的组中选择。1,3-丁二烯和异戊二烯是特别优选的。 [0050] 单乙烯基芳烃，其可以任选用作共聚用单体，通常包含8到20个碳原子，优选地8到12个碳原子，例如可以从苯乙烯；1-乙烯基萘；2-乙烯基萘；苯乙烯的各种烷基、环烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基衍生物，例如，α-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-丙基苯乙酸、4-环乙基苯乙烯、4-十二烷基苯乙烯、2-乙基-4-苯甲基苯乙烯、4-对-甲苯基苯乙烯、4-(4-苯基丁基)苯乙烯或者它们的混合物中选择。苯乙烯是特别优选的。 [0051] 极性共聚单体，其可以任选使用，例如可以从乙烯基吡啶、乙烯基喹啉、丙烯酸和烷基丙烯酸的酯、腈类或者它们的混合物，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈或它们的混合物中选择。 [0052] 优选地，可以在本发明中使用的二烯弹性聚合物(a)，例如，可以从顺-1,4-聚异戊二烯(天然的或者合成的，优选是天然橡胶)、3,4-聚异戊二烯、聚丁二烯(特别是具有高含量1,4-顺式的聚丁二烯)、任选地卤化异戊二烯/异丁烯共聚物、1,3-丁二烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物、苯乙烯/异戊二烯/1,3-丁二烯共聚物、苯乙烯/1,3-丁二烯/丙烯腈共聚物或者它们的混合物中选择。 [0053] 根据一个优选实施方案，所述弹性体组合物包括至少10％重量、优选是20％重量到100％重量的天然橡胶，相对于所述至少一种二烯弹性聚合物(a)的总重量。 [0054] 上述弹性体组合物可任选包含至少一种一种或多种单烯烃与一种烯属的共聚单体或者其衍生物的弹性聚合物(a')。单烯烃可以从以下选择：乙烯和通常包括3到12个碳原子的α-烯烃，例如，丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、 1-辛烯或者它们的混合物。下面这些是优选的：乙烯和α-烯烃，可任选与二烯的共聚物；异丁烯的均聚物或者其与少量二烯的共聚物，其可任选至少部分卤化。通常可任选存在的二烯包含4到20个碳原子，优选地选自1,3-丁二烯、异戊二烯、1,4-己二烯、1,4-环己二烯、5-亚乙基-2-降冰片烯、5-亚甲基-2-降冰片烯、乙烯基降冰片烯或者它们的混合物。其中，下面这些是特别优选的：乙烯/丙烯共聚物(EPR)或者乙烯/丙烯/二烯共聚物(EPDM)；聚异丁烯；丁基橡胶；卤化丁基橡胶，特别是氯化丁基橡胶或者溴化丁基橡胶；或者它们的混合物。 [0055] 也可以由通过与适当的终止剂或偶联剂反应而官能化的二烯弹性聚合物(a)或者弹性聚合物(a')来付诸使用。特别是，在有机金属引发剂(特别是有机锂引发剂)存在下通过阴离子聚合得到的二烯弹性聚合物可以用合适终止剂或偶联剂使引发剂中产生的有机金属残基反应来官能化，例如亚胺、二亚胺碳、卤化烷基锡、取代的二苯甲酮、烷氧基硅烷或者芳氧基硅烷等。 [0056] 如前所述，优选地，所述弹性体组合物还包括至少一种炭黑增强填充剂(c)。 [0057] 根据一个优选实施方案，可以用于本发明的该炭黑增强填充剂(c)可以从具有至少20m2/g(根据ISO18852：2005测定的STSA-统计厚度表面积测定)的表面积的那些中选择。 [0058] 根据一个优选实施方案，存在于弹性体组合物中的所述炭黑增强填充剂(c)的含量在0.1phr到120phr之间，优选地在大约20phr到大约90phr之间。 [0059] 如前所述，所述弹性体组合物最好还包括至少一种硅烷偶联剂(d)。 [0061] (R)3Si-CnH2n-X (II) [0062] 其中基团R，其可以是相同的或者不同的，选自：烷基、烷氧基或芳氧基或者卤素原子，条件是基团R中至少一个是烷氧基或芳氧基；n是1到6之间的整数(包含端值)；X选自基团：亚硝基、巯基、氨基、环氧化物、乙烯基、酰亚氨、氯代、-(S)mCnH2n-Si(R)3或者-S-COR，其中m和n是1到6之间的整数(包含端值)，基团R定义如上。 [0063] 在硅烷偶联剂中，特别优选的那些是双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物和双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物。 [0064] 所述偶联剂可以以未经改性的形式或者作为与惰性填充剂(如炭黑)适当的混合物使用以促使它们在弹性体组合物中引入。 [0065] 根据一个优选实施方案，弹性体组合物中的所述硅烷偶联剂(d)的含量在0.01phr到大约10phr之间，优选地在大约0.5phr到大约5phr之间。 [0066] 有利地，可以将至少一种附加的增强填充剂添加到上述弹性体组合物中，其含量通常在0.1phr到120phr之间，优选地在大约20phr到大约90phr之间。该增强填充剂可以选自交联产品特别是轮胎常用的那些，如二氧化硅、氧化铝、硅铝酸盐、碳酸钙、高岭土或它们的混合物。 [0067] 可以用于本发明的二氧化硅通常可以是气相法白炭黑或者优选沉淀法白炭黑，其BET表面积(根据标准ISO5794/1测量)在大约50m2/g到大约500m2/g之间，优选地，在大约70m2/g到大约200m2/g之间。 [0068] 所述弹性体组合物可有利地引入硅烷偶联剂(d)，以便于与任选存在的作为增强填充剂的二氧化硅和/或硅酸盐相互作用，并且在硫化期间将它们结合至二烯弹性聚合物上。可以使用的硅烷偶联剂(d)的例子是前面所述的那些。 [0069] 可交联弹性体组合物可以按照已知技术进行硫化，特别是使用常用于二烯弹性聚合物的硫基硫化体系。为此，经过一个或多个热处理阶段后，将硫基硫化剂与硫化促进剂一起结合到材料中。在最终处理阶段，温度通常保持在120℃以下，优选在100℃以下，以避免任何不需要的预交联。 [0070] 连同本领域技术人员已知的促进剂和活化剂，最有利使用的硫化剂是硫，或者含硫分子(硫供体)。 [0071] 特别有效的活化剂是锌化合物，特别是ZnO、ZnCO3、含有8-18个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸的锌盐，例如硬脂酸锌，优选在弹性体组合物中由ZnO和脂肪酸原位预形成，并且类似地为BiO、PbO、Pb3O4、PbO2或它们的混合物。 [0072] 常用的促进剂可以选自：二硫代氨基甲酸盐、胍、硫脲、噻唑、次磺酰胺、秋兰姆、胺、黄原酸盐或它们的混合物。 [0073] 所述弹性体组合物可以包含其它其在特定的该组合物所倾向的应用的基础上选择常用的添加剂。例如，下面这些可以加到所述材料中：抗氧化剂、抗老化剂、增塑剂、粘结剂、抗臭氧剂、改性树脂或者它们的混合物。 [0074] 特别是，为了改进加工性能的目的，所述弹性体组合物中可以加入增塑剂，增塑剂通常选自：无机油、植物油、合成油或它们的混合物，例如芳香油、环 烷油、邻苯二甲酸盐、大豆油或者它们的混合物。增塑剂的含量通常在0phr到大约70phr之间，优选地，在大约5phr到大约30phr之间。 [0075] 通过将聚合物组分与增强填充剂以及与本领域已知技术任选存在的其它添加剂一起混合来制备该弹性组合物。例如，通过使用“开炼机”型敞开式混炼机或者切向转子型或联锁式转子(intermixTM)型的密炼机，或者Ko-KneaderTM型或具有双螺杆或多螺杆类型的连续混炼机进行混合操作。 [0077] -图1示出了车轮轮胎的径向横截面； [0078] -图2示意性地示出了汽车轮胎的径向截面； [0080] 在图1中，"a"表示轴向方向，"r"表示径向方向。为简化起见，图1仅示出了轮胎的一部分，未示出的其余部分是相同的并且相对于径向“r”对称设置。 [0081] 四轮车辆的轮胎100包括至少一个胎体结构，其包括至少一个胎体层101，该胎体层具有各相对的端固定到各环形锚定结构102，称为胎圈金属丝上，任选地与胎边芯104相结合。包括胎圈金属丝102和胎边芯104的轮胎区域形成环形增强结构103，“胎圈”(为了将轮胎锚定到相应的安装轮辋，未示出)。 [0082] 胎体结构只是径向型的，即，至少一个胎体层101的增强部件施加于包括轮胎转轴和基本上垂直于轮胎的赤道面的平面。所述增强部件通常由纺织品帘线组成，如帘线由人造丝、尼龙或聚酯(如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))制成。通过将至少一个胎体层101的相对侧边缘绕着环形锚定结构102向后折叠，将各环形增强结构连接到胎体结构上，从而形成如图1所示的胎体折回101a。 [0083] 在一个实施方案中，胎体结构和环形增强结构之间的配合可以由施加于相对于第一胎体层轴向外部位置的第二胎体层(图1未示出)提供。 [0084] 用含纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维的弹性材料制成的耐磨带105施加于相对于各环形增强结构103外部的位置。 [0085] 优选，各耐磨带105至少施加于相对环形增强结构103轴向外部的位置，至少在胎侧壁108和相对于环形增强结构103的径向下部之间延伸。 [0086] 优选将该耐磨带105放置以沿着环形增强结构103的轴向内部和外部和径 向下部区域包裹环形增强结构103，从而当轮胎100安装在轮辋上时，将其定位在环形增强结构和轮辋之间。 [0087] 胎体结构与包含一个或多个相对于胎体层径向一个叠加到另一个上的带束层106a、106b的带束结构106连接，其具有通常由金属制成的增强帘线。这些增强帘线可以相对于轮胎100的圆周发展方向交叉取向。术语“圆周”方向的含义通常是指在轮胎转动方向上旋转的方向。 [0088] 至少一个零度增强层106c，通常称为“0°带束”，可以施加于相对于带束层106a、106b的径向最外的位置，其中该增强层通常引入多个增强帘线，典型的是纺织品帘线，基本上在圆周方向上取向，从而相对于轮胎的赤道面形成几度的角(例如0°到6°之间的角)，并且其上涂有弹性材料。 [0089] 由弹性混合物制成的胎面胶109可以施加于带束结构106径向外部的位置，作为轮胎100的另一个半加工的组成部件。 [0090] 由弹性混合物制成的各胎侧壁108也施加于胎体结构胎侧表面上的轴向外部的位置，各从胎面胶109的侧缘之一一直延伸到相关的环形增强结构103。 [0091] 在径向外部的位置，胎面胶109具有滚动表面109a，拟用来与地面接触。周向槽通常在表面109a中制成，为了简单起见，在图1中表面109a是平滑的，周向槽连接到横切口(图1未示出)以形成分布在滚动表面109a上的多个不同形状和大小的楔形。 [0092] 底层111施加于带束结构106和胎面胶109之间。 [0093] 由弹性材料组成的带束110，通常称做“微型胎侧壁”，可任选地在胎侧壁108和胎面胶109之间的连接区域内存在，该微型胎侧壁通常通过与胎面胶109共挤出而得到，并且允许改进胎面胶109和胎侧壁108之间的机械相互作用。优选地，胎侧壁108的端部直接覆盖胎面胶109的侧边缘。 [0094] 在轮胎无内胎的情况下，也可以相对于胎体层101的径向内部的位置提供橡胶层112，通常称作“气密层”，该气密层为轮胎的充气提供必要的不可渗透性。 [0096] 优选该轮胎是适于安装到直径大于或等于17.5英寸的方向轮或拖车的轮辋上。重型货车是，例如，根据“关于车辆结构的ECE统一决定(R.E.3)，附加 条款7，动力驱动车辆和拖车的分类及定义”的M2、M3、N2、N3、O2、O3和O4类或者根据“ETRTO发动机设计信息”(2010年编)、“一般信息”一节，G15和G16页、“根据UN/ECE和2003/37指令的有轮车辆分类的国际代码”这一章的M3、N2、N3、O3和O4类的车辆。重型货车种类包括卡车、牵引拖车、货车、巴士以及类似的车辆。 [0097] 重型货车的车轮轮胎包括至少一个其相对两侧均与相关的环形增强结构连接的胎体帘布层，包括称做胎圈金属丝的环形锚定结构的“胎圈”和至少一个胎边芯。所述至少一个胎体帘布层和所述环形增强结构之间的连接典型地由此得到：绕着所述环形锚定结构和所述至少一个胎边芯向后折叠所述至少一个胎体帘布层的相对两侧边缘从而形成胎体折回。 [0098] 用包含纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维的弹性材料制成的耐磨带施加于相对于各环形增强结构外部的位置。 [0099] 所述至少一个胎体帘布层通常包括多个基本互相平行排列且至少部分地涂有一层弹性材料的胎体帘布层增强元件。这些胎体帘布层增强元件，特别是对于卡车轮胎的情况下，通常包含金属帘线，优选由钢制成。 [0100] 所述至少一个胎体帘布层通常是径向型的，即，其引入在基本垂直于圆周方向的方向上设置的增强部件。 [0101] 带束结构施加于相对于所述至少一个胎体帘布层的径向外部的位置。 [0102] 带束结构包括至少两个径向叠加支撑的带束层，其结合有多个增强带束元件，这些带束元件典型地是金属帘线，优选地由钢制成。带束结构也可以包括一个例如施加于相对于第二支撑带束层径向外部位置的零度增强层。 [0103] 用于带束结构层的金属帘线，特别是那些用于支撑带束层的金属帘线包括多个长丝。 [0104] 优选地，用于带束结构(并且典型地也用于轮胎的其它增强层)的金属帘线的长丝是NT(正常拉伸)、HT(高拉伸)、SHT(特高拉伸)或者UHT(超高拉伸)钢长丝。典型地，这些钢长丝的碳含量小于大约1％。优选地，碳含量大于或等于大约0.7％。该长丝典型地涂有一层介质或者其它的防腐涂层(如Zn/Mn)。 [0105] 胎面胶圆周地设置相对于所述带束结构的径向外部的位置。在外形上，胎面胶有一个滚动表面，适于与地面接触。 [0106] 可通过横向切口(未示出)连接的圆周空腔限定了包括多个肋和/或各种形状和大小的楔形的胎面图案，分布在滚动表面上。 [0107] 将胎侧壁在外部在胎体帘布层上设置。胎侧壁在轴向外部位置从环形增强结构延伸到胎面胶。 [0108] 底层设置于其中胎面胶的侧边缘与胎侧壁连接的区域。 [0109] 弹性层，通常称做气密层，可以提供于相对于胎体帘布层的径向内部的位置，该气密层为轮胎充气提供必要的不可渗透性。 [0110] 图2用100表示完整的汽车车轮轮胎。 [0111] 在轮胎100中定义了赤道面X-X和转轴Z(图中未示出)。还定义了圆周方向(在图中用轮胎转动方向上取向的箭头f表示)和垂直于赤道面X-X的轴向。 [0112] 轮胎100包括一个胎体结构2，其包括至少一个胎体帘布层3，由弹性材料制成并且包括多个互相平行设置的增强元件。 [0113] 胎体帘布层3通过它的相对的两个圆周边缘固定到至少一个环形增强结构9上。 [0114] 特别是，胎体帘布层3的相对的两侧边缘3a绕着环形锚定结构4(被称做胎圈金属丝)向后折叠。 [0115] 锥形弹性纬线5设置于胎圈金属丝4的轴向外部的圆周上，用来占据胎体帘布层3和对应的胎体帘布层3的后折侧边3a之间的空间。 [0116] 包含胎圈金属丝4和纬线5的轮胎的区域形成环形增强结构9，该“胎圈”，为拟将轮胎锚定到相应的安装轮辋上，未示出。 [0117] 将由含纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维的弹性材料制成的耐磨带15设置于相对于各环形增强结构9外部的位置。 [0118] 优选地，各耐磨带15至少位于相对于环形增强结构9的轴向外部的位置，至少在胎侧壁和环形增强结构9的径向内部的部分之间延伸。 [0119] 优选布置耐磨带15以沿着环形增强结构9的轴向内部和外部和径向下部区域包裹环形增强结构9，从而当轮胎安装到轮辋上时，其被定位到环形增强结构和车轮轮辋之间。 [0120] 包括在胎体帘布层3中的增强元件优选包括纺织品帘线，其选自轮胎胎体制造中常用的那些，如由尼龙、人造丝、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯，主要的纱线直径在0.35mm和1.5mm之间。 [0121] 在一个实施方案中，未示出，胎体结构，在没有向后折叠到提供有两个环形插入件的特定的环形增强结构上的情况下具有与其连接的对侧边缘。由弹性材料制成的纬线可相对位于第一环形插入件轴向外部的位置上排列。但是，相对于胎体帘布层端部，在轴向外部的位置上排列第二环形插入件。最后，可相对于所述第二环形插入件在轴向外部的位置上且不必然与之接触地提供完成生产环形增强结构的进一步的纬线。 [0122] 典型地，在径向外部的位置上，在胎体结构2上周向采用带束结构6，胎面胶8周向叠加在所述带束结构上，在同时进行压制操作与轮胎硫化之后，在胎面胶8上典型地制造纵向和/或横向的空腔，排列所述空腔以定义所需的胎面花纹。 [0123] 轮胎100可包括在所述胎体结构2的相对边上侧面采用的一对胎侧壁。 [0124] 优选地，轮胎100具有通过高的横向曲率区分的截面。 [0125] 特别是，轮胎100具有在赤道面上，在胎面胶的冠顶和键控直径(keying diameter)之间测量的截面高度H，这通过穿过轮胎的胎圈的参考气密层a鉴定。 [0126] 轮胎100还具有通过它的胎面侧面相对端E之间的距离限定的宽度C，和曲率，所述曲率由胎面的冠顶部离在轮胎的赤道面上测量的穿过其胎面的端部E的线的距离f与所述宽度C之间的特定比值限定。可采用边角形成胎面的端部E。 [0127] 在本说明书中以及随后的权利要求中，术语“具有高曲率的轮胎”的含意是，曲率比f/c至少是0.2，优选f/c≥0.25，例如是0.28。优选曲率f/c小于0.8，优选地f/c≤0.5。 [0128] 优选地，轮胎具有特别低的胎侧壁。换句话说，术语“具有低胎侧壁的轮胎或低轮廓轮胎”的含意是，轮胎的胎侧壁高度比(H-f)/H小于0.7，更优选地，小于0.65，如0.6的轮胎。 [0129] 在一个优选实施方案中，汽车轮胎准备安装在帘线尺寸基本上在100到260mm之间的后轮上。 [0130] 在一个优选实施方案中，轮胎准备安装到帘线尺寸基本上在80到140mm之间的汽车前轮上。 [0131] 优选地，胎面径向外部的点到穿过前胎的胎面的侧面相对端的线之间的距离(f)可以基本上在45到65mm之间。优选地，横向曲率/帘线比(f/C)可以基本上是0.35和0.70之间，甚至更优选地在0.35到0.60之间。优选地，(总 高度)/帘线比(H/C)基本上是0.6和0.9之间。 [0132] 当在无内胎的轮胎情况下，胎体结构2典型地在其内壁上涂一层密封层或“气密层”，所述密封层或气密层基本上由气密弹性材料层组成，其能够确保一旦轮胎充气，则真空密封轮胎。 [0133] 优选地，带束结构6由具有轴向并排设置的多个周向绕组7a的层7组成，所述周向绕组通过相对于轮胎赤道面X-X以基本零角度(典型地，0度到5度之间)螺旋缠绕的橡胶帘线或通过含许多(优选从两个到五个)橡胶帘线的带状物形成。 [0134] 优选地，带束结构基本上在轮胎整个顶部部分上拉伸。 [0135] 在一个优选实施方案中，带束结构6可以由至少两个径向叠加层组成，其中各自由互相平行设置的帘线增强的弹性材料组成。排列各层，使第一带束层的帘线相对于轮胎的赤道面倾斜取向，而第二层的帘线也倾斜取向，但是相对于第一层的帘线对称交叉(被称作“交叉带束”)。 [0136] 在这两种情况下，通常，带束结构的帘线是纺织品或金属帘线。 [0137] 优选地，轮胎100可以包括置于所述胎体结构2和所述带束结构6之间的弹性材料层10。 [0138] 如上所述的轮胎100的制造可以借助至少一个组装装置，通过在未示出的模制转鼓上组装各半成品来进行。 [0139] 准备形成轮胎胎体结构的至少一些组件可以在模制转鼓上构造和/或组装。更特别地，模制转鼓适于首先接收任选的气密层，然后胎体结构和耐磨带。接下来，未示出的装置绕着每一端部共轴紧固环形锚定结构之一，在共轴绕圆柱形胎体帘布筒为中心的位置内定位含带束结构和胎面胶的外部帘布筒，并根据螺旋形结构，借助胎体结构的径向膨胀形成胎体帘布筒，以将其应用到外部帘布筒的径向内表面上。 [0140] 在制造原始轮胎之后，进行压制和硫化处理，以借助弹性混合物的交联，使轮胎结构稳定，同时将所需胎面花纹印制到胎面胶上，并在胎侧壁上印制任选的与众不同的图案。 [0141] 本文下面将通过多个制备例进一步描述本发明，其只是为了给出指导，和不是限制本发明。 [0142] 实施例1 [0143] 在表1中所示的弹性材料用下面的方式制备(各组分的含量用phr表示)。 [0144] 所有的组分，除了硫，用密炼机(Pomini PL 1.6型)将促进剂(TBBS)和缓聚剂(PVI)混合在一起大约5分钟(第一阶段)。一旦温度达到145±5℃，将该弹性组合物出料。添加硫、促进剂(TBBS)和缓聚剂(PVI)，用开放式辊磨机进行混炼(第二阶段)。 [0145] 表1 [0146]样品 1(*) 2(**) 3(***) 第一阶段 NR 70.00 70.00 70.00 BR 30.00 30.00 30.00 CB 58.00 58.00 45.00 Pangel B5 - - 16.00 硅烷 1.00 1.00 1.00 硬脂酸 2.00 2.00 2.00 氧化锌 3.00 3.00 3.00 6PPD 2.40 2.40 2.40 第二阶段 TBBS 1.40 1.40 1.40 PVI 0.30 0.30 0.30 硫化剂 2.00 2.76 2.76 [0147] (*)：参考混合物 [0148] (**)：对比混合物 [0149] (***)本发明使用的混合物 [0150] NR 天然橡胶，SMR-GP，Lee Rubber， [0151] BR 丁二烯橡胶，Europrene Polimeri Europa [0152] CB 炭黑,N375,Cabot [0153] 硅烷 双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]四硫化物，Evonik-Degussa [0154] 硬脂酸 Sogis [0155] 氧化锌 Zincol Ossidi [0156] Pangel B5 用大约20％重量的季铵盐改性的海泡石(16phr的Pangel B5对应于13phr的无机填充剂)，长度在0.2μm-到2μm之间、直径在5nm到30nm之间的Tolsa Group纤维； [0157] 6PPD N-(1，3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺，Chemtura Corporation[0158] TBBS N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺， NZ/EGC,Lanxess [0159] PVI 环己基硫代邻苯二甲酰亚胺，Santogard PVI，Flexsys [0160] 硫化剂 硫，Redball Superfine,international Sulphur Inc. [0162] 根据标准UNI6065测试在170℃硫化10分钟的上述弹性材料的样品在不同的伸长率(50％、100％)时的静态机械性能(伸长率50％时负载CA05和伸长率100％时负载CA1)。表2中给出了结果。 [0163] 使用MDR Monsanto电流计进行MDR电流计分析。该测试在170℃下进行10分钟，振动频率为1.66HZ(每分钟振动100次)，振幅±0.5度。测量最小扭矩(ML)和最大扭矩(MH)。 [0164] 动态机械性能E'和Tanδ用Instron型号1341动态装置，按照下述方法以牵引-压缩模式下进行测试。将圆柱形(长度＝25mm，直径＝14mm)交联材料(170℃、10分钟)的测试样品预加载压缩至纵向变形最多为初始长度的25％，并在整个试验期间保持预设的温度(23℃或者70℃)，使测试样品进行频率为10HZ、振幅相对于预加载长度的±3.5％的动态正弦应力。动态机械性能用动态弹性模量(E')和Tanδ(损耗因子)表示。Tanδ是以粘性动态模量(E”)和弹性动态模量(E')之间的比值计算的。根据在两个参考温度上测试的弹性动态模量值之间的差ΔE'评估热塑性行为，这两个参考温度是基于弹性组合物类型及其在轮胎上的应用选择的。 [0165] 动态机械性能G'和Tanδ也使用RPA Alpha技术装置在剪切模式下测试。以圆盘状(体积＝5立方厘米)的交联弹性组合物(170℃10分钟)的样品进行70℃、频率为10HZ、变形从0.4％到10％的动态弹性剪切模量(G')的测试。动态机械性能用动态弹性剪切模量(G')和Tanδ(损耗因子)表示Tanδ的值是以粘性动态剪切模量(G”)和弹性动态剪切模量(G')之间的比值计算的。 [0166] 根据在0.5％和10％的变形情况下测量的模量(G')的差值来评估佩恩效应。 [0167] 根据标准UNI4914的流程在23℃测量抗撕强度。对具有一条缝的特定形状的样品进行牵引力，测量传递给缝的必要的力。根据样品厚度上的力(N/mm)表示该结果。 [0168] 根据标准ISO48：2007在170℃硫化10分钟的上述弹性材料样品上测试IRHD程度的刚度(在23℃和100℃)。 [0169] 表2 [0170] [0171] (*)：参考混合物 [0172] (**)：对比混合物 [0173] (***)：本发明可使用的混合物 [0174] 表2中给出的样品1和样品2的数据表明，硫百分含量的增加，虽然导致静态和动态增强值的增加，但是也有对断裂性能的负面影响，以至脆性增加和抗撕裂强度的降低。 [0175] 表2中给出了样品2和样品3的数据，表明在等效硫化体系中用海泡石部分代替炭黑，虽然使所有的静态机械性能值(模量和断裂)都得到改进，并且提高了抗撕裂强度，但是仍然具有负面效应，即明显增加了滞后现象和佩恩效应。 [0176] 实施例2 [0177] 制备汽车轮胎，其包括由根据样品1(参考)、样品2(对比的)和样品3(本发明)的弹性材料制成的耐磨带。 [0178] 把该耐磨带放在适当的位置，其位置以使其沿着胎圈结构的轴向内部、外部和径向下部的区域绕着环形增强结构(胎圈)包裹，成品轮胎中的耐磨带的最大高度为60mm(从图1中的轴线限定的环形锚定结构的基线开始)，最大厚度为4mm。 [0179] 295/30 R20尺寸的轮胎安装在Porsche 9X1 C2的后轮上并且在赛道上进行测试。表3中给出了结果。 [0180] 为了评估轮胎的特性，测试驾驶员模拟了大量典型情形(如，变道、入弯、退弯)。接下来，测试驾驶员评估轮胎的特性并且根据该情形下的性能给出分数。 [0181] 在极限行驶条件下进行该测试，该行驶条件规定了轮胎在抓地极限下的表现。然后，测试驾驶员执行对普通驾驶员来说在未预见到以及危险环境时会被迫执行的情形：高速时突然转向、突然变道以避让障碍物、突然刹车等。 [0182] 测试驾驶员评估各种行为，例如当突然转变时方向盘上的力；响应转角，即，当以限制速度进入弯道时轮胎的行为；平衡，即车辆过转向或转向不足的程度；效率，即在没有过多变形时吸收由于突然变道而带来的快速强大的负载传递的能力，从而车辆的稳定性或操控性不会打折；弯道释放，即，在采用限制速度下在弯道上期间减弱由于突然松开油门而产生的不稳定效应的轮胎的能力；操控性，即，失控后轮胎保持和/或纠正车辆轨道的能力。 [0183] 表3总结了测试驾驶员对轮胎控制的分数。用评估分级的方式表达这些测试的结果，这些评估分级表达的是测试驾驶员通过积分系统表达的主观意见。表中的数值是多次测试(如5-6次测试)后的平均值。应当注意：数值级别从最小的4到最大的8。 [0184] 表3 [0185]轮胎样品 1(*) 2(**) 3(***) 转向测试 响应 7 7 7.5 转角 7 7.5 7 精度 7 7.5 7.5 信息 7.5 7.5 7.5 重心 7 7 7 力 7.5 7.5 7.5 方向控制 后转向 7 7.5 7 后碰撞 7 7 7.5 转向不足 7 7.5 7.5 过度转向 7 7.5 7.5 负载传递 7 7 7 释放 7 7.5 7.5 稳定性 制动线性 7.5 7.5 7.5 弯道加速 7 7.5 7.5 [0186] (**)：对比轮胎 [0187] (***)：本发明的轮胎 [0188] 表3中的结果证明，用具有高佩恩效应值的按照本发明样品3获得的弹性材料制成的轮胎所示出的行为与样品2的对比轮胎的行为一致，更优于样品1 的参考轮胎的行为，其被认为是最佳的。 [0189] 为了评估耐磨带中的胎圈阻力，对轮胎进行用具有500mm(20英尺)Heyco杆的Cemb SM941换胎机在标准8.8x20的轮辋上进行十次安装/拆卸的循环。各循环均包括安装到轮辋上和充气到4巴，然后放气，去掉胎圈，然后在同一个点用胎圈移除杆将其从轮辋上拆下来。 [0190] 图3中的a)和b)描述了测试结果。包括用根据样品2(a)的弹性材料制成的耐磨带的轮胎在胎圈移除杆所在位置的胎圈区域表示出了清晰的损害迹象，这样，由于耐磨带使用的弹性材料变脆以及抗撕裂强度降低，就导致其不能使用。相反地，包括用根据样品3(b)的弹性材料制成的耐磨带的轮胎则没有表现出任何劣化的迹象。 [0191] 实施例3 [0192] 制备包括根据样品1(参考)和根据样品3(本发明)的弹性材料制成的耐磨带的汽车后轮胎。 [0193] 该测试的目的是证实，包括根据样品3得到的耐磨带的轮胎表现出相对于被认为是最优的参考轮胎的改良的性能，该测试不包括耐磨带区域内的轮胎的劣化。 [0194] 把该耐磨带放在适当的位置，该位置以使其沿着胎圈结构的轴向内部、外部和径向下部的区域绕着环形增强结构(胎圈)包裹，完成的轮胎中的耐磨带的最大高度为55mm(从图2中的轴线限定的环形锚定结构的基线开始)，最大厚度为约1mm。 [0195] 这样制备的120/70 ZR17尺寸的轮胎被安装在Yamaha YZF 1000R1摩托车上，并在赛道上测试。表4中给出了结果。 [0196] 为了评估轮胎的特性，测试骑手模拟了大量典型情形(如，变道、入弯、退弯)。接下来测试骑手评估轮胎的动作并根据所述情形下轮胎的性能作用给出分数。 [0197] 在极限骑行条件下进行该测试，该行驶条件规定了控制受限时的轮胎的表现。然后，该测试骑手执行对普通骑手来说在未预见到以及危险环境时会被迫执行的情形：高速时突然转向、突然变道以避让障碍物、突然刹车等。 [0198] 测试骑手评估种种行为，特别是表示后轮胎的性能的，例如在各种条件下的稳定性、转向精确度和推力。 [0199] 表4总结了测试骑手对轮胎控制的分数。用评估分级的方式表达这些测试的结果，这些评估分级表达的是测试骑手通过积分系统表达的主观意见。表中的数值是多次测试(如5-6次测试)后的平均值。应当注意：数值分级从最小的1到最大的5。 [0200] 表4 [0201]轮胎样品 1(*) 3(***) 加速稳定性 4 3.85 直线稳定性 4 4 弯道稳定性 4 4 Pudding(1) 4 4 前推力 3.85 4 后推力 4 4 推力一致性 3.85 4 响应 3.85 4 减速时的灵活性 3.75 3.85 加速时的灵活性 3.75 3.85 瞬时性(2) 4 4.15 Flip flop(3) 3.75 3.85 弯道制动推力 3.75 3.75 转向精度 3.75 4 前控制 3.75 3.85 [0202] (*)：对比轮胎 [0203] (***)：本发明的轮胎 [0204] (1)：轮胎致密性和固体性的感觉； [0205] (2)：在转换情形(如加速/刹车或右/左转)下转向的流畅性 [0206] (3)：在S弯中的稳定性的感觉(侧偏和反侧偏) [0207] 表4中给定的结果证明，相对于对比轮胎(样品1)，根据本发明(样品3)的轮胎表现出改良的性能，特别是在后稳定性，更常见的是在汽车的转向稳定性的所有指示的分值上均表现出了改善的性能。 [0208] 这就是令人惊讶的，本申请人发现添加纳米尺寸的无机纤维会使弹性材料的佩恩效应(其结果是变形幅度的动态模量)明显增加，这种增加通常不会认为是有利的，因为典型地其将引起关于车辆稳定性的轮胎性能的下降。 [0209] 在动态机械测试中观察佩恩效应，并且动态剪切机模量的结果是动态变形增加使其效应被显现。 [0210] 就这点而言，尽管佩恩效应不被提倡(discourage)进一步在弹性材料上做实验，但是本申请人还是决定继续，以在轮胎稳定性和性能上得到优化的结果。 [0212] 该结果证明，在样品3的轮胎的情况下，已得到的提升的性能不会引起耐磨带区域的轮胎抗撕裂强度的损失。 |
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