包括由经浸渍的纤维组件覆盖的胎面花纹元件的胎面的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种轮胎胎面，其包括：多个胎面花纹元件，所述多个胎面花纹元件包括侧表面和接触表面，在设置有所述胎面的轮胎旋转期间，所述接触表面旨在与所述道路接触，所述接触表面与地面之间的接触的界限形成至少一个边缘；以及为凹槽和/或沟槽形式的多个切口(3)，所述切口(3)由相对的侧表面定界；并且每个胎面花纹元件由至少一种第一橡胶混合物(称为“基本混合物”)形成。所述胎面的特征在于，当在与所述轮胎的旋转轴线正交，且经过胎面花纹元件的至少一个接触表面的平面中以横截面观察时，与所述接触表面相邻的切口中的至少一个用覆盖层至少部分覆盖，且特征在于，所述覆盖层含有织造或非织造纤维组件。
【专利说明】包括由经浸渍的纤维组件覆盖的胎面花纹元件的胎面
【技术领域】
[0001]本发明涉及轮胎，更特别地涉及这种轮胎的胎面。
【背景技术】
[0002]为了获得令人满意的驾驶性能，特别是在湿滑道路表面上，已知的惯例是提供具有胎面花纹的轮胎胎面，所述胎面花纹由彼此由切口(平均宽度大于或等于2mm的凹槽和/或平均宽度小于2mm的沟槽)间隔的胎面花纹元件形成，这些切口例如通过模制而获得。由此形成的胎面花纹元件包括旨在在驾驶过程中与道路表面接触的接触面和也限定所述切口的侧面，每个侧面与接触面的相交形成边缘拐角，所述边缘拐角促进轮胎与道路表面之间的接触，特别是当道路表面湿滑时。更通常地，边缘拐角限定为在驾驶过程中胎面花纹元件与路面的接触的几何界限。
[0003]使用胎面花纹元件，从而区分并不一直围绕轮胎的元件(花纹块)与一直围绕轮胎的元件(肋)。此外，胎面花纹元件可包括一个或多个沟槽以形成另外的边缘拐角，每个沟槽可能在胎面花纹元件的至少一个侧面上开放或不开放。通过定义，沟槽为由两个相对的主表面限定的空间，所述两个相对的主表面彼此距离小于2mm的宽度。
[0004]为了改进轮胎在湿滑道路表面上的抓地力，已知的是制备胎面的橡胶混合物(也称为橡胶组合物)的特有性质具有可观的影响。因此，由在湿滑地面上具有更好的抓地力的橡胶混合物制得的轮胎胎面在湿滑条件下驾驶时，有可能获得改进的性能。然而，湿滑抓地力性能的所述改进通常伴随着在干燥道路表面上的磨损性能的下降，从而导致更短的磨损寿命且需要更经常地更换车辆上的轮胎。
[0005]本 申请人:的公司的文献WO 03/089257公开了一种用于充气轮胎的胎面，其包括:
[0006].多个胎面花纹元件，所述多个胎面花纹元件包括侧面和接触面，当设置有所述胎面的轮胎在道路表面上驾驶时，所述接触面旨在与所述道路表面接触，所述接触面与地面之间的接触的界限形成至少一个边缘拐角；
[0007].凹槽和/或沟槽形式的多个切口，所述切口由相对的侧面定界；
[0008].每个胎面花纹元件由至少一种称为基本混合物的第一橡胶混合物形成；
[0009]当在含有所述胎面的厚度的平面中以横截面观察时，所述胎面具有至少一个面，所述至少一个面将至少部分由覆盖层覆盖的至少一个切口定界。所述胎面为使得所述基本混合物在相同地面上具有次于覆盖层的材料的抓地力的湿滑抓地力。
[0010]所述胎面提供装配其的充气轮胎的湿滑天气性能的可观改进。
[0011]制造所述胎面的一种方式显著公开于文献WO 2006/069912中。根据该制造方法，在第一步骤中，提供覆盖材料，使用注射喷嘴将所述覆盖材料以一个或多个插入物的形式注射至胎坯中。随后在第二步骤中，通过硫化模具的棒使所述一个或多个插入物成形，从而覆盖由这些棒模制的凹槽的全部壁或部分壁。
[0012]该制造方法具有多个局限性，特别是就获得精确模制而言。具体地，当插入物成型时，插入物经受来自棒的显著剪切力，所述棒力图将该插入物转化为厚度更薄的层。该剪切力可在插入物内产生裂纹，从而更难以控制制备插入物的材料的移动。因此，由此形成的覆盖材料的层的形状和厚度可随机变化。由所述另外的层提供给轮胎操作的优点则降低。
[0013]另外，在该实施方案中，必要的是使插入物与棒对齐。这则使得胎面的制造更加复杂。
[0014]因此，需要改进覆盖材料的层在轮胎胎面中的切口的壁上的设置。
[0015]定义
[0016]“轮胎”或“充气轮胎”意指所有类型的弹性轮胎，无论其是否经受内压。
[0017]“胎坯”意指以条或片的形式存在的多个橡胶半成品的叠置，其可被增强或未被增强。胎坯旨在在模具中硫化以获得轮胎。
[0018]轮胎的“胎面”意指由侧面和两个主表面定界的一些橡胶材料，所述两个主表面中的一个旨在在轮胎在道路表面上驾驶时与道路表面接触。
[0019]“胎面表面”意指由当轮胎在道路表面上驾驶时与道路表面接触的轮胎胎面的那些点所形成的表面。
[0020]“胎面花纹元件”意指由切口(即凹槽和/或沟槽)定界的胎面的元件。在胎面花纹元件中，区分一直围绕轮胎的肋和并不一直围绕轮胎的花纹块。
[0021]“模具”意指一批分开的模具元件，当将所述模具元件更近集合在一起时，其定界环形模制空间。
[0022]模具的“模制表面”意指旨在模制轮胎的胎面表面的模具表面。
[0023]模制元件的“刀片”意指从模制表面突出的突出部。在刀片中，区分宽度小于2mm的沟槽刀片和宽度大于或等于2mm的棒。沟槽刀片旨在在轮胎胎面中模制沟槽，即在接触斑块(其中轮胎与地面接触)中闭合的切口。棒旨在在胎面中模制凹槽，即在接触斑块(其中轮胎与地面接触)中不闭合的切口。
[0024]“模制步骤”意指在刀片与覆盖胎坯的材料接触之时开始的操作。该操作在所述刀片离开其模制的切口之时结束。
【发明内容】
[0025]本发明的主题为一种与文献WO 03/089257的胎面类似的胎面，其中当在与充气轮胎的旋转轴线正交，且经过胎面花纹元件的至少一个接触面的平面中以横截面观察时，与所述接触面相邻的切口中的至少一个用覆盖层至少部分覆盖，且其中所述覆盖层含有织造或非织造纤维组件。
[0026]所述织造或非织造纤维组件的存在由于其本征刚性而使得覆盖材料的层可能容易地且大大精确地设置于胎面的胎面花纹的切口中。
[0027]由此覆盖的这些切口优选与充气轮胎的周向方向正交，或具有如下取向:所述取向具有与充气轮胎的周向方向正交的分量。
[0028]具有切口的这种取向的覆盖层的存在有可能改进充气轮胎的抓地力，特别是在雪地上。
[0029]优选地，在覆盖层含有弹性体材料的情况下，纤维组件用所述覆盖层的弹性体材料浸溃。
[0030]“用弹性体材料浸溃的织造或非织造纤维组件”意指在二维或三维纤维组件形成之后，用弹性体材料浸溃的任何二维或三维纤维组件。特别地，从所述定义中排除通过捏合并随后成形组合物的所有成分而制得的含有纤维的橡胶组合物。
[0031]优选地，纤维组件使用通过编织而聚集的长纤维或使用非织造物。长纤维意指最长尺寸大于50mm的纤维。
[0032]用覆盖层的弹性体材料浸溃的这种纤维组件的存在有可能在胎坯硫化之前获得覆盖层的优良结合，并因此使得该覆盖层更易于在模制充气轮胎之时设置。
[0033]根据第一实施方案，所述纤维组件为二维纤维组件，如织造物或非织造物。
[0034]根据另一实施方案，所述纤维组件为三维纤维组件，如毡。
[0035]所述纤维组件的纤维可选自纺织纤维、矿物纤维和它们的共混物。
[0036]可使用许多类型的纤维以提供纤维组件，因此提供具有足够拉伸刚性的覆盖层，以使得在模制胎坯时该覆盖层的设置更容易。
[0037]优选地，在用弹性体材料浸溃之前，所述纤维组件的表观密度小于0.4，且优选小于 0.25。
[0038]纤维组件的所述低初始密度有可能获得使用弹性体材料的优良浸溃，所述浸溃例如通过在压机中压延或模制例如热地和在压力下进行。
[0039]根据一个有利的实施方案，所述覆盖层的弹性体材料为基于至少一种二烯弹性体的组合物。
[0040]根据一个特定实施方案，基于二烯弹性体的组合物用硫高度填充。优选地，硫含量高于20份/100份橡胶。
[0041]覆盖层的这种材料有可能获得具有极高刚性的覆盖层，其促进在雪地上的抓地力。
[0042]根据另一实施方案，所述覆盖层的弹性体材料基于至少一种热塑性弹性体，所述热塑性弹性体为包含至少一个弹性体嵌段和至少一个热塑性嵌段的嵌段共聚物。
[0043]热塑性弹性体的使用意味着可通过在压机中在纤维组件上模制弹性体材料，或通过在热塑性弹性体的熔点或软化温度以上再次在热状态下注射模制，从而在优良条件下浸溃。
[0044]根据一个优选实施方案，在IOHz的频率和-10°C的温度下经受0.7MPa的交变最大应力的覆盖层的弹性体材料的动态剪切模量G*大于lOOMPa，优选大于200MPa。
[0045]在低温下具有极高模量的所述材料有可能产生促进雪上抓地力的具有高刚性的
復盖层。
[0046]优选地，所述覆盖层的厚度为0.1至3.5mm之间。
[0047]根据一个特定实施方案，该厚度为0.4至1.0mm之间，因为这有可能在雪地上保持优良的表现，且同时限制不利于在冰地上的抓地力的程度。
[0048]根据另一特定实施方案，该厚度为2.0至3.0mm之间。该厚度高度有利于改进湿抓地力与雪地抓地力之间的折中。
[0049]优选地,所述覆盖材料从切口的底部延伸至少等于4mm的高度Hr。
[0050]当高度Hr接近4mm时,这有可能通过极刚性的覆盖层的作用而改进在雪地上的表现。实际上，已知的是当胎面花纹元件的残余厚度变得接近4mm和以下时，专注于雪地上的抓地力的轮胎出现性能的下降。对于这种轮胎，即使使用低的胎面花纹元件高度，该实施方案也延长它们的本征品质。
[0051]根据另一有利的实施方案，覆盖层在新的条件下延伸直至边缘拐角，所述边缘拐角由胎面花纹元件的接触面与侧面之间的边界形成。
[0052]在该实施方案中，从行驶的最初数公里一开始就利用覆盖层的性质。
[0053]上文描述的用于充气轮胎的所有胎面可特别地使用文献EP 0510550中提出的方法制得。
[0054]然而，所述组的胎面特别好地适于使用现在描述的方法制得。
[0055]所述制造方法涉及制备胎坯的步骤、将包括织造或非织造纤维组件的覆盖层设置于胎坯的全部或部分外表面上的步骤、将胎坯设置于包括刀片的模具中的步骤、使用所述刀片模制胎面花纹元件的侧面的步骤，以及硫化胎坯以获得最终轮胎的步骤。所述制造方法也涉及将覆盖层切割成多个具有相同厚度的部件的步骤，以及在通过刀片模制胎面花纹元件的侧面的过程中，所述刀片将覆盖层的部件中的一个或多个压入胎坯的步骤。优选地，在模制胎面花纹元件的侧面的过程中进行切割覆盖层的所述步骤。
[0056]使用本发明的制造方法，覆盖层设置于刀片下方，且在模制之时刀片与所述层的接触面积大。因此，在所述模制过程中，覆盖层被刀片压入胎坯的厚度，且覆盖层不像在现有技术中那样被模具的尖锐拐角变形。由于纤维组件的本征拉伸刚性，在模制胎坯中的所述压入步骤过程中，覆盖层仅极小变形。
[0057]本发明特别地涉及旨在安装在如下车辆上的充气轮胎:客车、SUV(“运动型多用途车”)、两轮车辆(特别是摩托车)和航空器型的机动车辆，以及选自货车、重型车辆(即地铁、公共汽车、道路运输车辆(卡车、拖拉机、拖车)、越野车辆(如农业或土木工程机械))的工业车辆，和其他运输或搬运车辆。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]通过参照所附附图通过非限制性的例子的方式给出的如下描述，本发明的其他特征和优点将变得明显，在附图中:
[0059]-图1显示了胎面的花纹块花纹的部分平面图；
[0060]-图2显示了在截面线I1-1I上的横截面中的图1的花纹块；
[0061]-图3显示了用于雪地上的摩擦测试的试样的平面图；
[0062]-图4显示了图3的试样的侧视图；
[0063]-图5示意性地显示了根据用于模制本发明的胎面的方法的模制元件；
[0064]-图6a示出了通过图5的模制元件进行的第一模制步骤，在所述步骤中，切割装置以它们的端部与覆盖未处理形式的胎面的覆盖层接触；
[0065]-图6b示出了第二模制步骤，在所述步骤中，刀片与覆盖胎坯的覆盖层接触；
[0066]-图6c示出了第三模制步骤，在所述步骤中，切割装置和刀片完全设置于胎坯中；且
[0067]-图6d示意性地显示了在图6a_6c的模制步骤结束时，根据本发明的胎面的部分。【具体实施方式】
[0068]在本说明书中，除非另外明确指出，所述的所有百分比)均为wt%。[0069]此外，由表述“a和b之间”表示的任何值的范围代表从大于a到小于b的值的范围(即不包括端点a和b)，而由表述“从a至b”表示的任何值的范围意指从a直至b的值的范围(即包括绝对端点a和b)。
[0070]1.测丨试
[0071 ] A.在试样上测得的摩擦系数
[0072]根据在由Sam Ella、Pierre-Yves Formagne> Vasileios Koutsos 和 JaneR.Blackford (38th LEEDS-Lyons Symposium on tribology, Lyons, 2011 年 9 月 6-9 日)成文的题为 “Investigation of rubber friction on snow for tyres” 的文章中描述的方法，使用线性摩擦计进行摩擦测试。
[0073]测试的参数为等于0.5ms^的速度和0.82kN的负载。以5ms_2的加速度达到稳定速度。
[0074]所用的试样30在附图3(从上方观察)和4(从侧面观察)中显示。该试样由在平行六面体橡胶载体34上模制的橡胶混合物的四个花纹块31组成(长度L = 60mm,宽度
I= 56mm,且厚度 2mm)。
[0075]宽度L1等于25mm且长度L2等于27mm的花纹块由纵向凹槽3和横向凹槽4分隔，所述纵向凹槽3和横 向凹槽4均为大约6mm宽。每个花纹块31包括四个沟槽33，所述四个沟槽33具有在花纹块的每一侧上开放的轴向取向Y，和0.6mm的厚度，每个沟槽33将花纹块31分成五个相等的部分32。花纹块的高度为9mm。试样在与沟槽的轴向取向Y正交的纵向方向X上移动。
[0076]测试在覆盖有-10°C的温度下的压实人工雪的长度为IlOmm的轨道上进行。
[0077]当胎面的部分水平移动时，记录负载和切向力。然后计算摩擦系数，这通过切向力的平均值除以施加至行驶的最初30毫米的负载而获得。
[0078]B.动态机械测暈
[0079]在本文中，“弹性模量G’ ”和“粘性模量G””表示本领域技术人员公知的动态性质。这些性质在由未硫化的组合物模制的试样上在Metravib VA4000型粘度分析仪上测得。使用诸如在标准ASTM D5992 - 96(在1996年最初认可的在2006年9月公布的版本)中的图X2.1(圆形实施方案)中所描述的那些的试样。试样的直径“d”为IOmm(因此其具有78.5mm2的圆形横截面)，橡胶组合物的每一个部分的厚度“L”为2_，从而给出“d/L”比为5 (不同于在ASTM标准第X2.4段提及的IS02856标准，其推荐d/L值为2)。
[0080]记录在IOHz的频率下经受简单交变的正弦剪切应力的经硫化的橡胶组合物的试样的响应。使用施加应力(0.7MPa)，在IOHz下围绕试样的平衡位置对称地正弦剪切加载试样。
[0081]在测量之前，试样进行适应循环。然后在环境温度下，在100%变形峰对峰下，在IOHz下正弦剪切加载试样。
[0082]当温度从低于材料的玻璃化转变温度(Tg)的温度Tmin直至可对应于材料的橡胶平台的温度Tmax以1.50C /分钟的梯度增加时进行测量。在开始扫描之前，试样在温度Tmin下稳定20分钟，以在试样内具有均匀的温度。所用的结果为在选定温度下(在此情况中，在0°、5°和20°C下)的动态弹性剪切模量(G’)和粘性剪切模量(G")。
[0083]“复数模量”G*定义为弹性模量G’和粘性模量G"的复数和的绝对值:[0084]
【权利要求】
1.用于充气轮胎的胎面，其包括: ?多个胎面花纹元件，所述多个胎面花纹元件包括侧面和接触面，当设置有所述胎面的轮胎在道路表面上驾驶时，所述接触面旨在与所述道路表面接触，所述接触面与地面之间的接触的界限形成至少一个边缘拐角； ?凹槽和/或沟槽形式的多个切口，所述切口由相对的侧面定界； ?每个胎面花纹元件由至少一种称为基本混合物的第一橡胶混合物形成； 所述胎面的特征在于，当在与所述充气轮胎的旋转轴线正交，且经过胎面花纹元件的至少一个接触面的平面中以横截面观察时，与所述接触面相邻的切口中的至少一个用覆盖层至少部分覆盖，且特征在于，所述覆盖层含有织造或非织造纤维组件。
2.根据权利要求1所述的胎面，其中通过使用含有弹性体材料的覆盖层，所述纤维组件用所述弹性体材料浸溃。
3.根据前述权利要求中任一项所述的胎面，其中所述纤维组件的纤维为长度超过50mm的长纤维。
4.根据前述权利要求中任一项所述的胎面，其中所述纤维组件为所述纤维的二维组件。
5.根据权利要求4所述的胎面，其中所述双向组件为非织造物。
6.根据权利要求4所述的胎面，其中所述双向组件为织造物。
7.根据权利要求1和2中任一项所述的胎面，其中所述纤维组件为长纤维的三向组件。
8.根据权利要求7所述的胎面，其中所述三向组件为毡。
9.根据前述权利要求中任一项所述的胎面，其中所述纤维组件的纤维选自纺织纤维、矿物纤维和它们的共混物。
10.根据权利要求9所述的胎面，其中所述纤维含有选自丝纤维、棉纤维和毛纤维的纤维。
11.根据权利要求9和10中的一项所述的胎面，其中所述长纤维含有选自如下的纤维:纤维素纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰亚胺纤维、聚砜纤维、聚醚砜纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维和聚氯乙烯纤维。
12.根据权利要求11所述的胎面，其中所述聚酯纤维含有选自如下的纤维:聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维和聚萘二甲酸乙二酯纤维。
13.根据前述权利要求中任一项所述的胎面，其中所述长纤维含有选自玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维的矿物纤维。
14.根据权利要求2至13中任一项所述的胎面，其中所述纤维组件在用弹性体材料浸溃之前的表观密度小于0.4,且优选小于0.25。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的胎面，其中所述弹性体材料为基于至少一种二烯弹性体的组合物。
16.根据权利要求15所述的胎面，其中所述二烯弹性体选自聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这种弹性体的共混物。
17.根据权利要求15和16中任一项所述的胎面，其中所述组合物高度填充硫。
18.根据权利要求17所述的胎面，其中所述组合物含有超过20份/100份橡胶的硫。
19.根据权利要求2至14中任一项所述的胎面，其中所述弹性体材料基于至少一种热塑性弹性体，所述热塑性弹性体为包含至少一个弹性体嵌段和至少一个热塑性嵌段的嵌段共聚物。
20.根据权利要求19所述的胎面，其中所述嵌段共聚物的一个或多个弹性体嵌段选自玻璃化转变温度为25°C以下的弹性体。
21.根据权利要求19和20中任一项所述的胎面，其中所述嵌段共聚物的一个或多个弹性体嵌段选自乙烯弹性体、二烯弹性体和它们的共混物。
22.根据权利要求21所述的胎面，其中所述嵌段共聚物的一个或多个弹性体嵌段为衍生自异戊二烯、丁二烯或它们的共混物的二烯弹性体。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的胎面，其中所述嵌段共聚物的一个或多个热塑性嵌段选自玻璃化转变温度高于80°C的聚合物，且在半结晶热塑性嵌段的情况中选自熔点高于80°C的聚合物。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的胎面，其中所述嵌段共聚物的一个或多个热塑性嵌段选自聚烯烃、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚缩醛、聚醚、聚苯硫醚、聚氟化物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酰亚胺、热塑性共聚物和它们的共混物。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的胎面，其中所述嵌段共聚物的一个或多个热塑性嵌段选自聚苯乙烯。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的胎面，其中所述一个或多个热塑性弹性体选自苯乙烯/ 丁二烯(SB)、苯乙烯/异戊二烯(SI)、苯乙烯/ 丁二烯/异戊二烯(SBI)、苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯(SBS) 、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯(SIS)、苯乙烯/ 丁二烯/异戊二烯/苯乙烯(SBIS)热塑性弹性体和这些共聚物的共混物。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的胎面，其中所述纤维组件用另外含有至少一种增塑剂的材料浸溃。
28.根据权利要求2至27中任一项所述的胎面，其中在IOHz的频率和_10°C的温度下经受0.7MPa的交变最大应力的弹性体材料的动态剪切模量G*大于lOOMPa，且优选大于200MPa。
29.根据前述权利要求中任一项所述的胎面，其中所述覆盖层的厚度为0.4至3.5mm之间。
30.根据权利要求29所述的胎面，其中所述覆盖层的厚度为0.4至1.0mm之间。
31.根据权利要求29所述的胎面，其中所述覆盖层的厚度为2.0至3.0mm之间。
32.根据前述权利要求中任一项所述的胎面，其中所述覆盖层从所述切口的底部在所述侧面的高度H的至少等于4mm的高度Hr上延伸。
33.根据权利要求32所述的胎面，其中所述覆盖层在新的条件下延伸直至边缘拐角，所述边缘拐角由所述胎面花纹元件的接触面与侧面之间的边界形成。
【文档编号】B60C11/14GK103998251SQ201280061829
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月16日
【发明者】V·阿巴德, A·埃尔-哈拉克, F·佩兰, 前阪将之 申请人:米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司