[0001] 本发明涉及充气轮胎，更具体地涉及具有胎圈包布的充气轮胎。

[0002] 充气橡胶轮胎通常具有两个间隔开的相对不可伸展的胎圈，通常由绞在一起、或拧在一起的金属线组成，其被橡胶组件环绕。通常置于环绕部分胎圈位置处的重要组件是胎圈包布。胎圈包布是通常设计为与刚性轮辋接触的橡胶组合物，并且因此夹在轮胎和轮辋之间。显然，胎圈包布橡胶组合物通常必须非常耐磨、坚韧、且具有相对高的模量，同时也具有可接受的弯曲和橡胶疲劳性能以及良好的耐割口增大性。

[0003] 胎圈包布橡胶组合物通常由炭黑增强的二烯基橡胶组合物组成。胎圈包布橡胶组合物可任选含有用于尺寸稳定性的纺织物增强物，其中当轮胎装备在这种轮辋上并且充气后，胎圈包布的纺织物部分通常与轮胎的胎圈部分相邻，留下胎圈包布的橡胶部分与刚性轮辋接触。

[0004] 充气轮胎的胎圈包布，其意在夹在轮胎胎圈和刚性轮辋之间，及其相当多的所需物理性能在这里被视为是本领域技术人员公知的。

[0005] 其橡胶组合物通常由例如顺式1，4-聚异戊二烯和顺式1，4-聚丁二烯橡胶组成，以使其具有良好的耐磨性和耐久性。

[0006] 本发明涉及充气轮胎，其具有一对间隔开的胎圈组件，在所述胎圈组件之间的连接胎体，和置于环绕在每个所述胎圈组件至少一部分上且意在接触刚性轮辋的橡胶胎圈包布，其中所述胎圈包布包括意在与刚性轮辋接触的外皮层和在皮层内部放射状放置的内芯层。附图说明

[0007] 图1显示了现有技术的轮胎。

[0008] 图2显示了根据本发明的轮胎。

[0009] 图3显示了滚动阻力等级图。

[0010] 本发明涉及充气轮胎，其具有一对间隔开的胎圈组件，在所述胎圈组件之间的连接胎体，和置于环绕在每个所述胎圈组件至一少部分上且意在接触刚性轮辋的橡胶胎圈包布，其中所述胎圈包布包括意在与刚性轮辋接触的外皮层和在皮层内部放射状放置的内芯层。

[0011] 为举例说明本发明的一个实施方案，参考图1，其中描绘了带束子午线轮胎1的剖视图。

[0012] 在图1中，现有技术轮胎1的组件如下显示为：胎面2、侧壁5、桥接胎面2和侧壁5的胎肩区域4，具有三角胶芯8的间隔“束状”钢丝胎圈6和支撑织物增强胎体3。

[0013] 轮胎的胎圈包布组件9置于其轮圈区域6中，基本上在胎圈6和安装轮胎的刚性轮辋之间。

[0014] 图2描述了本发明的轮胎。和图1中现有技术的轮胎相反，胎圈包布9包括外皮10和如图所示从外皮10内部放射排列的内芯11。外皮10用于与轮辋(未显示)接触，并且由高耐磨性橡胶组合物构建以提供保护轮辋免受磨损。相反内芯11不与轮辋接触，并且由低滚动阻力橡胶组合物构建以减少轮胎的总滚动阻力。

[0015] 外皮10的厚度足以提供在轮辋赋予的压力下足够的抗撕裂性。在一个实施方案中，外皮厚度在1mm到3mm的范围内。内芯11不太受限制；内芯的尺寸由胎圈区域的整体设计决定。在一个实施方案中，外皮厚度与外皮和内芯的总厚度的比可以在0.1到0.5的范围内。在一个实施方案中，外皮厚度与外皮和内芯的总厚度的比可以在0.15到0.25的范围内。

[0016] 正如所指出的，外皮由高耐磨橡胶组合物构建。这种高耐磨橡胶组合物可使用对本领域技术人员来说显而易见的技术来配混。在一个实施方案中，该高耐磨橡胶组合物如US 5,885,389所公开的，其中该耐磨橡胶组合物包括聚丁二烯、天然或合成聚异戊二烯和苯乙烯-丁二烯橡胶的共混物以及50到75phr增强炭黑。

[0017] 如进一步所指出的，内芯由低滚动阻力橡胶组合物构建。这种低滚动阻力橡胶组合物可使用对本领域技术人员来说显而易见的技术来配混。在一个实施方案中，该低滚动阻力橡胶组合物包括聚丁二烯、天然或合成聚异戊二烯和苯乙烯-丁二烯橡胶的共混物、30-65phr的增强炭黑、或者30到40phr的增强碳黑以及5到20phr的超高分子量聚乙烯。
碳黑的量还可以部分地用10到35phr的二氧化硅取代。增强炭黑量的减少或二氧化硅的使用用于降低橡胶胶料的滞后性，但是其牺牲了撕裂性能，以及超高分子量的聚乙烯用来保持劲度。

[0018] 在多个实施方案中，橡胶组合物可以包含具有烯烃不饱和性的橡胶。术语“具有烯烃不饱和性的橡胶或弹性体”意为既包括天然橡胶及其多种原料和再生物形式，也包括多种合成橡胶。在本发明的说明书中，术语“橡胶”和“弹性体”可以相互交换使用，除非另有说明。术语“橡胶组合物”、“配混的橡胶”和“橡胶胶料”可相互交换使用，其指的是已与多种成分和材料共混或混合的橡胶，并且这些术语是橡胶混合或橡胶配混领域的本领域技术人员公知的。代表性的合成聚合物是丁二烯及其同系物和衍生物，例如甲基丁二烯、二甲基丁二烯和戊二烯的均聚产物；以及例如那些由丁二烯或其同系物或衍生物与其它不饱和单体形成的共聚物。在后者中有乙炔，例如乙烯基乙炔；烯烃，例如异丁烯，其与异戊二烯共聚形成丁基橡胶；乙烯基化合物，例如丙烯酸、丙烯腈(其与丁二烯聚合形成NBR)、甲基丙烯酸和苯乙烯，后者化合物与丁二烯聚合形成SBR，以及乙烯基酯和多种不饱和醛、酮和醚，例如丙烯醛、甲基异丙烯基酮和乙烯基乙基醚。合成橡胶的具体例子包括氯丁橡胶(聚氯丁二烯)、聚丁二烯(包括顺式1，4-聚丁二烯)、聚异戊二烯(包括顺式1，4-聚异戊二烯)、丁基橡胶、卤丁基橡胶如氯丁橡胶或溴丁基橡胶、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶、1，3-丁二烯或异戊二烯与单体如苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。可以使用的橡胶的其它例子包括羧基橡胶、硅偶联橡胶和锡偶联星形支化聚合物。在一个实施方案中橡胶或弹性体为聚丁二烯、SBR和合成与天然聚异戊二烯。

[0019] 在一个实施方案中，橡胶可以是至少两种二烯基橡胶的共混物。在一个实施方案中，可以使用两种或更多种橡胶的共混物，如顺式1，4-聚异戊二烯橡胶(天然的或合成的)、乳液和溶液聚合制备的苯乙烯丁二烯橡胶以及顺式1，4-聚丁二烯橡胶。

[0020] 乳液聚合制备的E-SBR是指苯乙烯和1，3-丁二烯作为水性乳液共聚。这些是本领域技术人员公知的。结合苯乙烯含量范围可以变化，例如从约5到约50％。在一个方面，E-SBR还可以包括丙烯腈以形成三元共聚物橡胶，作为E-SBAR，以例如约2到约30重量％结合丙烯腈的量存在于三元共聚物中。

[0021] 溶液聚合制备的SBR(S-SBR)通常具有范围在约5到约50％，或者约9-约36％的结合苯乙烯含量。S-SBR可以用传统方式制备，例如，通过在有机烃溶剂存在下的有机锂催化反应。

[0022] 顺式1，4-聚丁二烯橡胶(BR)被认为对增强轮胎磨损性的目的是有益的。这种BR可以例如通过1，3-丁二烯的有机溶液聚合制备。BR通常的特征可以在于例如具有至少90％的顺式1，4-含量。

[0023] 这里使用的术语“phr”，根据常规实践，是指“每100重量份橡胶或弹性体相应材料的重量份”。

[0024] 此外，还可以存在常规的填料。这种常规填料的量可以在10到250phr范围内。在一个实施方案中，填料存在的量在20到100phr范围内。

[0025] 可用在橡胶胶料中的常用含硅颜料包括传统的火成的或沉淀的含硅颜料(二氧化硅)。在一个实施方案中采用了沉淀二氧化硅。可用于本发明的常规含硅颜料在一个实施方案中是沉淀二氧化硅，例如由可溶性硅酸盐例如硅酸钠酸化得到的那些。

[0026] 这种常规二氧化硅的特征可以在于例如具有用氮气测量的BET表面积，在一个实2
施方案中其在约40到600，以及在另一个实施方案中其在约50到约300m/g的范围内。测量表面积的BET方法在Journal of the American ChemicalSociety，第60卷，304页(1930)中有述。

[0027] 常规二氧化硅的典型特征还可以在于具有在约100到约400范围内，且更常用为约150到约300的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值。

[0028] 可以期望常规二氧化硅具有平均的极限粒度，例如通过电子显微镜测定其在0.01到0.05微米的范围内，然而二氧化硅粒子的尺寸可以更小，或者可能更大些。

[0029] 可以使用多种可商购获得的二氧化硅，如，这里仅作为例子而非限制性的，以Hi-Sil商标和牌号210、243等可商购自PPG Industries的二氧化硅；以例如牌号Z1165MP和Z165GR可商购自Rhone-Poulenc的二氧化硅；以及以例如牌号VN2和VN3等可商购自Degessa AG的二氧化硅。

[0030] 常用的炭黑可用作常规填料。最终炭黑的代表性例子包括N110、N115、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、3
N908、N990和N991。这些炭黑具有在9到170g/kg范围内的碘吸收值，以及在34到150cm/g范围内的DBP。

[0031] 在一个实施方案中，用于轮胎组件的橡胶组合物可以另外包括含硫的有机硅化合物。合适的含流有机硅化合物的例子具有下式：

[0032] Z--Alk-Sn-Alk-Z

[0033] 其中Z选自：

[0034]

[0035] 其中R1为1到4个碳原子的烷基基团、环己基或苯基；R2为1到8个碳原子的烷氧基，或5到8个碳原子的环烷氧基；Alk为1到18个碳原子的二价烃基，以及n为2到8的整数。

[0036] 根据本发明，可以使用的含硫有机硅化合物的具体例子包括：3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、2，2’-双(三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，3’-双(三丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)六硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3，3’-双(三辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(三-2”-乙基己氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，3’-双(三异辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三叔丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、2，2’-双(甲氧基二乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、2，
2’-双(三丙氧基甲硅烷基乙基)五硫化物、3，3’-双(三环己氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三环戊氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、2，2’-双(三-2”-甲基环己氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(三甲氧基甲硅烷基甲基)四硫化物、3-甲氧基乙氧基丙氧基甲硅烷基3’-二乙氧基丁氧基甲硅烷基丙基四硫化物、2，2’-双(二甲基甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、2，2’-双(二甲基仲丁氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3，3’-双(甲基丁基乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、
2，2’-双(苯基甲基甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3，3’-双(二苯基异丙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(二苯基环己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(二甲基乙基巯基甲硅烷基丙基)四硫化物、2，2’-双(甲基二甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、
2，2’-双(甲基乙氧基丙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3，3’-双(二乙基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(乙基二仲丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(丙基二乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(丁基二甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，
3’-双(苯基二甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3-苯基乙氧基丁氧基甲硅烷基烷3’-三甲氧基甲硅烷基丙基四硫化物、4，4’-双(三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、6，6’-双(三乙氧基甲硅烷基己基)四硫化物、12，12’-双(三异丙氧基甲硅烷基十二烷基)二硫化物、18，18’-双(三甲氧基甲硅烷基十八烷基)四硫化物、18，18’-双(三丙氧基甲硅烷基十八烯基)四硫化物、4，4’-双(三甲氧基甲硅烷基-丁烯-2-基)四硫化物、4，4’-双(三甲氧基甲硅烷基亚环己基)四硫化物、5，5’-双(二甲氧基甲基甲硅烷基戊基)三硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙基)四硫化物、3，3’-双(二甲氧基苯基甲硅烷基-2-甲基丙基)二硫化物。

[0037] 在一个实施方案中含硫有机硅化合物为3，3’-双(三甲氧基或三乙氧基甲硅烷基丙基)硫化物。在一个实施方案中该化合物为3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物和3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。因此，如上式I所示，在一个实施方案中Z为

[0038]

[0039] 其中R2为2到4个碳原子的烷氧基，其中在一个实施方案中采用2个碳原子；alk为2到4个碳原子的二价烃基，其中在一个实施方案中采用3个碳原子；以及n为2到5的整数，其中在一个实施方案中采用2和4。

[0040] 上式的含硫有机硅化合物在橡胶组合物中的量根据使用的其它添加剂的水平而变化。一般来说，上式化合物的量在0.5到20phr的范围内。在一个实施方案中，该量在1到10phr范围内。

[0041] 本领域技术人员易于理解，橡胶组合物可以通过橡胶配混领域已知的方法配混，如将多种可用硫硫化的组分橡胶与多种常用添加材料混合，例如给硫体，固化助剂，如活性剂和延迟剂以及加工添加剂，如油，树脂包括增粘树脂和增塑剂、填料、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡、抗氧剂和抗臭氧剂以及塑解剂。如本领域技术人员所知，取决于可硫硫化或已用硫硫化的材料(橡胶)的预期用途，选择上述添加剂并通常以常规的量使用。给硫体的代表性例子包括元素硫(游离硫)、二硫化胺、聚合的聚硫化物和硫烯烃加合物。在一个实施方案中，硫硫化剂是元素硫。硫硫化剂的使用量可以在0.5到8phr的范围内，在一个实施方案中其在1.5到6phr的范围内。如果使用，增粘树脂的典型量为约0.5到约10phr，通常为约1到约5phr。加工助剂的典型量为约1到约50phr。这种加工助剂可以包括例如芳族、环烷烃和/或石蜡加工油。抗氧剂的典型量为约1到约5phr。代表性的抗氧剂可以是例如二苯基-对-苯二胺及其它，例如些在The VanderbiltRubber Handbook(1978)，344-346页中公开的那些。抗臭氧剂的典型量为约1到5phr。如果使用，脂肪酸(可以包括硬脂酸)的典型量为约0.5到约3phr。氧化锌的典型量为约2到约5phr。蜡的典型量为约1到约5phr。经常使用微晶蜡。塑解剂的典型量为约0.1到约1phr。典型的塑解剂可以是例如五氯硫酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物。

[0042] 促进剂用来控制硫化所需时间和/或温度，并改进硫化性能。在一个实施方案中，可以使用单一促进剂体系，即第一促进剂。第一促进剂可以约0.5到约4phr范围内的总量使用，在另一个实施方案中为约0.8到约1.5phr。在另一个实施方案中，可以使用第一促进剂和第二促进剂的组合，其中第二促进剂以较小的量使用，如从约0.05到约3phr，以活化并促进硫化的性能。可以预期这些促进剂的组合对最终性能产生协同作用，并在一定程度上好于那些单独使用任一种促进剂所产生的性能。此外，可以使用滞后作用促进剂，其不受通常的加工温度影响而在普通硫化温度下发生满意的固化。还可以使用硫化延迟剂。本发明可以使用的合适类型的促进剂为胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆、亚磺酰胺、二硫代氨基甲酸酯和黄原酸酯。在一个实施方案中，第一促进剂为亚磺酰胺。如果使用第二促进剂，则在一个实施方案中第二促进剂为胍、二硫代氨基甲酸酯或秋兰姆化合物。

[0043] 橡胶组合物的混合可以通过橡胶混合领域技术人员已知的方法进行。例如成分通常在至少两个阶段中混合，即至少一个非生产性阶段、接着是生产性混合阶段。包括硫硫化剂的最终固化物通常在最终阶段内混合，通常称其为“生产性”混合阶段，在其中混合通常发生在低于之前非生产性混合阶段的温度的温度或最终温度下。橡胶和胶料在一个或多个非生产性混合阶段混合。术语“非生产性”和“生产性”混合阶段是橡胶混合领域技术人员熟知的。如果橡胶组合物包括含硫有机硅化合物，则可向橡胶组合物施加热机械混合步骤。热机械混合步骤通常包括在混合器或挤出机中在140℃和190℃之间的温度下一段适合制备橡胶的时间段内的机械作用。合适的热机械作用持续时间随着操作条件和体积以及组分的性质而变化。例如，热机械作用可以是1到20分钟。

[0044] 胎圈包布可以是多种类型充气轮胎的组件，包括但不限于客车轮胎、货车轮胎、飞机轮胎和越野车轮胎。胎圈包布应用于这些轮胎中的例子在US4,898,223、5,885,389、6,442,280、6,648,041和6,719,029中公开。

[0045] 在一个实施方案中，胎圈包布可用于漏气保用客车轮胎。这种漏气保用轮胎，不同于上述飞机和越野车工业的高压和高扭矩轮胎，可以与传统客车轮胎相似地运行，除了这些轮胎一般具有加强侧壁，以当轮胎在几乎没气或没气下运行时，必须承受车辆的重量。在这种情况下，高的变形和负荷可以传递给轮胎的胎圈区域。迅速地，这些未充气的轮胎可能积累大量的热，其能阻止轮胎的漏气保用能力。在这些情况下，漏气保用客车轮胎会变得压力过大和过负荷，与较大型飞机和越野车轮胎的高压、高负荷和高扭矩应用的情况类似。因此，漏气保用轮胎的设计也可以装备有胎圈包布以适应这些情况。

[0046] 胎圈包布可以通过任何本领域已知的多种橡胶加工方法构造，包括但不限于压延和挤出。具有胎圈包布的轮胎可以用本领域已知的方法构造。

[0047] 轮胎的硫化一般在通常从约100℃到200℃范围内的温度下进行。在一个实施方案中，硫化在从约110℃到180℃范围内的温度下进行。可以使用任何常用的硫化过程如在压机或模具中加热，采用过热蒸汽或热空气加热。

[0048] 本发明通过下面的非限制性实施例进一步举例说明。

[0049] 实施例1

[0050] 在本实施例中，举例说明了现有技术胎圈包布的轮胎和根据本发明的胎圈包布的轮胎对总滚动阻力的贡献。多种轮胎组件对轮胎总滚动阻力的贡献的有限元分析(FEA)预测在图3中示出。如图3所示，与现有技术的轮胎相比，根据本发明的胎圈包布对具有本发明胎圈包布的轮胎来说得到了2.3％的总滚动阻力的减少。因此，在一个实施方案中，轮胎的滚动阻力可以比具有单一橡胶胶料的胎圈包布的其它方面相同的轮胎低1到5％。

[0051] 虽然为了举例说明本发明的目的，已经示出了一些代表性的实施方案和细节，但对本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的主旨或范围的情况下可以对此作出各种变化和修改。