专利名称：有分级物理性能周向区域的橡胶胎面的轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有包含胎冠/胎面基部构造的橡胶胎面的轮胎，其中该胎冠层提供该胎面的行驶表面，而该胎面基部层就在该胎冠层下面，从而提供该胎冠层与该胎体之间的过渡。对于本发明来说，该胎冠层包含多个橡胶组合物个体周向负荷区，这些负荷区显示出分级物理性能并且从该胎冠层的外行驶表面沿径向向里延伸到所述胎面基部层。一方面，该分区的橡胶面层和橡胶胎面基部层是一起共挤塑的，以形成一个作为整体胎面橡胶复合材料的单元。
背景技术：
充气轮胎的胎面典型地有单一橡胶组成的行驶表面和意图接地的胎面的整个面上一致的物理性能。
通常，胎面可以有胎冠/胎面基部构造，其组成为提供该轮胎的行驶表面的外胎冠层和作为该胎冠层与该胎体之间的过渡的底下胎面基部层。该胎冠层本身可以有花纹块和花纹沟构型，且该花纹块包括条形花纹块的外表面本身提供该胎面的行驶表面。这样的总体轮胎胎冠/胎面基部构造是业内技术人员众所周知的。
例如，全天候轮胎胎冠层可以有旨在提供胎面行驶表面的单一橡胶组成，以平衡湿路面牵引力、寒冷天气冬季牵引力(雪和/或冰)、干路面操纵性能、和耐胎面磨损性能的组合。
然而，优化一种或多种单一胎面性能例如湿路面牵引力、寒冷天气冬季牵引力、干路面操纵性能和耐胎面磨损性能典型地要求一种或多种物理性能的折衷。
因此，对于本发明来说，希望的是提供一种有行驶表面的外胎冠层，该层包含多个个体周向负荷区，这些区域显示出一种或多种分级物理性能，且这些区域从该胎冠层的外行驶表面沿径向向里延伸到所述胎面基部层。
实际上，提供了至少一个且较好两个主胎冠区，这些区域构成意图接地的胎面运行表面的至少一半。这样的胎面行驶表面的剩余部分包含至少一个且较好至少两个辅助胎冠区。这些辅助胎冠区包含所述初级胎冠区和/或中心胎冠区的一个或两个分别沿轴向朝外配置的侧面胎冠区，这样的中心胎冠区将所述主胎冠区分成两个主胎冠区。
对于对称的轮胎胎冠来说，该胎冠可以包含主胎冠区和作为两个有实质上相等宽度的侧面胎冠区的辅助胎冠区和/或中心胎冠区。
对于不对称轮胎胎面来说，在有两个侧面胎冠区的情况下可以提供宽度不等的、所述辅助侧面胎冠区中至少一种，和/或在有两个主胎冠区及两者之间的一个辅助中心胎冠区的情况下可以提供宽度不等的所述主胎冠区中至少一种。因此，在这样的情况下，该中心胎冠区可以不以中心线(赤道平面)为中心，因此可以在一个偏心位置上。
该胎冠层的战略位置橡胶胎冠区的橡胶组成，在+60℃的动态贮能模量(G’)、-25℃的G’、和0℃的动态损耗模量(G”)的意义上，为各个胎冠区橡胶组成提供了整个轮胎行驶表面上分级物理性能的合作性组合。
具体地说，该任选辅助中心胎面区在-25℃的动态贮能模量(G’)小于所述主胎冠区在-25℃的贮能模量(G’)。从而提供一种轮胎胎冠运行表面，其中该任选中心胎冠区提供一种在较低温度下劲度相对小于(例如稍软一点)相关主胎面区的胎冠行驶表面，以促进胎面对冬季(雪和/或冰)驾驶状况的容纳。
该辅助侧面胎冠区在60℃的贮能模量(G’)大于所述主胎冠区在60℃的贮能模量(G’)。从而提供一种包含如下区域的轮胎胎冠行驶表面，其中，侧面胎冠区在60℃的劲度相对大于相关的主胎面区，以促进该胎面对非冬季驾驶状况的容纳。
实际上，侧面胎冠区的0℃损耗模量(G”)性能大于所述主胎冠区的此类0℃损耗模量(G”)性能，以促进湿路面牵引力和湿处置。
因此，本文中认为，本轮胎胎冠层发明的一个显著方面包含所述主胎冠区和至少一个辅助胎冠区(例如中心和/或侧面胎冠区)，而且认为，与所述胎冠层区域有关的上述贮能模量G’(-25℃)和G’(60℃)及损耗模量G”(0℃)物理性能是以一种合作方式组合的，从而给总体胎面行驶表面提供与上述湿路面牵引力、寒冷天气冬季牵引力和/或非冬季处置有关的适用物理性能级别。
历史上，此前已经有人提出了有由三个纵向部分组成的运行表面的轮胎胎面，即两个黑色侧面部分和一个位于这两个黑色部分之间的非黑色中心部分，其中该侧面黑色部分有实际上与中心彩色部分相同的耐磨损性能(EP 0 993 381 A3，FR 2765525和WO 99/01299专利公报)。本文中认为，这样的揭示并没有教导或建议本发明以战略性配置和物理性能分级的基础的轮胎胎冠区。
在美国专利No.5,225,011中，提出了一种轮胎，其胎面组成为一种中心橡胶组合物和直接配置到胎体带束上而无胎面基部过渡层的侧面橡胶(其图1)。要求该中心橡胶局限于要么天然橡胶要么天然橡胶/苯乙烯-丁二烯橡胶共混物。该中心橡胶含有至少100mg/g的大碘吸收值的炭黑、硅石和甲硅烷偶合剂，并要求该侧面橡胶具有不同的橡胶组成。本文中认为，这样的揭示并没有教导或建议本发明以战略上配置和物理性能分级为基础的轮胎胎冠区。
在欧洲专利公报No.EP 864,446 A1中，提出了一种轮胎，其胎面(其图2)有一个中心部分(B)和直接配置到胎体带束上而无胎面基部过渡层的侧面部分(A)。该侧面部分是富含炭黑的而该中心部分是富含硅石的，其中该中心部分(B)的硅石含量比侧面部分(A)中高至少20％。本文中认为，这样的揭示并没有教导或建议本发明以战略性配置和物理性能分级为基础的轮胎胎冠区。
对于本发明的分区胎冠层来说，所谓要求各该胎冠区能承载负荷，系指各异的胎面行驶表面胎冠区中每一个都从该胎冠层的外表面沿径向向里延伸到底下胎面基部层橡胶组合物，使得该轮胎上的负荷可以由这些胎冠层区域传递到该过渡胎面基部层，而不是直接传递到轮胎胎体本身的其余部分。
本发明的一个方面，所述任选辅助中心区和所述主胎冠区的行驶表面通常是接地的，且所述任选辅助的一个或两个、较好两个胎冠区的行驶表面较好可以配置得只有在转弯状况期间才是接地的，而且尽管继续成为该轮胎的总行驶表面的一部分，但在这样的情况下，本文中会认为该胎冠层是间歇接地的。
该胎冠层的“行驶表面”(running surface)或“总行驶表面”(totalrunning surface)，除非另有指出，否则系指这样的胎冠层中意图接地的总外表面，包括该胎冠层中意图间歇接地的这样的外表面和该行驶表面水平上这样的胎冠层中含有的任何胎面花纹沟的空隙上包括的空间。当本文中提到一个胎冠区涵盖该胎冠的总行驶表面的百分率时，除非另有指出，否则这样的涵盖是在这样的行驶表面上沿轴向或侧向延伸的(例如，基本上在实质上垂直于该轮胎的赤道平面的方向上)。
在本发明的说明书中，这里的“橡胶”和“弹性体”这些术语是可互换使用的，除非另有提供。这里使用的“橡胶组合物”、“混炼胶”和“胶料”可互换地用来指“已经与各种成分和材料共混或混合的橡胶”，而且这样的术语是橡胶混合或橡胶混炼业内技术人员众所周知的。“固化”和“硫化”这些术语可以互换地使用，除非另有提供。在本发明的说明书中，“phr”这一术语系指每100重量份橡胶或弹性体的各材料份额。
固化橡胶或胎面样品的动态贮能模量(G’)和动态损耗模量(G”)粘弹性能是使用一台TA仪器公司(美国特拉华州纽卡斯尔)的ARESTM-LS2流变仪得到的，该仪器配备一个液氮冷却装置和一台强制对流烘箱，使得能在常温以下和以上的广阔温度范围内测试橡胶样品。使用一种圆柱状固化橡胶样品，其直径大约8mm、高度大约2mm，用胶粘在两个直径大约8mm的黄铜圆柱之间。这样的胶可以是诸如氰基丙烯酸酯系胶。使用OrchestratorTM软件来控制该ARESTM-LS2流变仪。利用所述软件，设定5℃的升温速率。使用3％扭转应变、10赫芝频率、从诸如约-30℃～约+60℃的温度扫描，其中，可以在所述温度范围内同时测定动态贮能模量(G’)和动态损耗模量(G”)值。从所述测定的动态贮能模量(G’)进行-25℃和+60℃的观察，并从所述测定的损耗模量(G”)进行0℃的观察。使用动态贮能模量(G’)和动态损耗模量(G”)粘弹性能来表征固化橡胶组合物的各种形态是这一行业内技术人员众所周知的。
发明内容
按照本发明，提供一种轮胎，其胎冠/胎面基部构造的橡胶胎面包含一个含有外行驶表面的外橡胶胎冠层和一个底下橡胶胎面基部层，其中所述胎冠层包含多个有分级物理性能的圆周纵向橡胶胎冠区，其中所述各胎冠区各自从所述胎冠行驶表面沿轴向朝里延伸到所述胎面基部层其中所述胎冠区包含
(A)一个主胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述侧面胎冠区有实质上相等的宽度，其中所述主胎冠区涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述两个侧面胎冠区合计涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％而且各自从所述主胎冠区朝外沿轴向配置，或(B)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少5％，其中所述主胎冠区有实质上相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述侧面胎冠区有实质上相等的宽度、涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少5％、且各自从所述主胎冠区朝外沿轴向配置，或(C)一个主胎冠区和一个侧面胎冠区；其中所述主胎冠区涵盖所述胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述侧面胎冠区涵盖所述胎冠层的总行驶表面的至少5％而且是从所述主胎冠区朝外沿轴向配置的，或(D)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述主胎冠区有不相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％，且其中所述两个侧面胎冠区有实质上相等的宽度、合计涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％且各自从所述主胎冠区沿轴向朝外配置，或(E)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述主胎冠区有实质上相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间且涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少5％，且其中所述两个侧面胎冠区有不相等的宽度、合计涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％且各自从所述主胎冠区沿轴向朝外配置，或(F)两个主胎冠区和一个中心胎冠区；其中所述主胎冠区有实质上相等的宽度且涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖所述轮胎胎面的总行驶表面的至少5％，或(G)两个主胎冠区、和一个中心胎冠区；其中所述主胎冠区有不相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖所述轮胎胎冠的总行驶表面的至少5％，或(H)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和一个侧面胎冠区；其中主胎冠区有不相等的宽度且合计涵盖该轮胎胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠之间并涵盖所述胎冠层的总行驶表面的5％，且其中所述侧面胎冠区涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％并从所述主胎冠区之一沿轴向朝外配置；其中，所述各个胎冠区的粘弹性能包含(1)包含下列的粘弹性能(a)所述侧面胎冠侧区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)比所述主胎冠区在60℃的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区在60℃的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区在60℃的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；和(b)所述中心胎冠在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)比所述主胎冠区在-25℃的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述侧面胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)比所述主胎冠区在0℃的此类损耗模量(G”)大至少1MPa；或(2)包含下列的粘弹性能(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约0.5～约5MPa的范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约1～约6MPa的范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约1～约6MPa的范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区和所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大于所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)；和(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约10～约300MPa的范围内，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约2～约295MPa的范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约10～约350MPa的范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小于所述主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在约0.5～约20MPa的范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约0.5～约20MPa的范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约1.5～约30MPa的范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区的橡胶组合物(在0℃)的此类损耗模量(G”)大于所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)；或(3)包含下列的粘弹性能(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约0.5～约2MPa范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约1～约3MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约1～约3MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比该主胎冠区和中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比该主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约10～约30MPa范围内，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约2～约25MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约10～约50MPa范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区的橡胶组合物(在-25℃)的此类贮能模量(G’)比主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在约0.5～约3MPa范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约0.5～约3MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约1.5～约4MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)比所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗能模量(G”)小至少1MPa，或(4)包含下列的粘弹性能(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约1.5～约4MPa范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约2～约5MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约2～约5MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约20～约50MPa范围内，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约5～约45MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约20～约100MPa范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在约1～约4MPa范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约1～约4MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约2～约15MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)比所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)大至少1MPa，或(5)包含下列的粘弹性(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约2～约5MPa范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约2.5～约6MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在约2.5～约6MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区的橡胶组合物(在60℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在约35～约300MPa，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约30～约295MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在约35～约350MPa范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在约2～约20MPa范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约2～约20MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在约3～约30MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)比所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)大至少1MPa。
在实施中，所述分区胎冠层的各个区的各种橡胶组合物，连同所述胎面基部橡胶层一起，较好是一起共挤塑的，以提供该轮胎的整体挤塑胎面组分。这样的整体挤塑分区胎面组分可以诸如呈3或4种单一橡胶组合物的形式，其中包含多种3～6个、较好5～6个挤塑胎面组分，即所述任选中心胎冠区的橡胶组合物，所述主胎冠区的橡胶组合物，所述任选一个或两个侧面胎冠区的橡胶组合物，和所述胎面基部层的橡胶组合物。
要知道的是，所述圆周纵向胎冠区中的一个或多个还可以细分成其所述贮能模量(G’)和损耗模量(G”)在所述各胎冠区的所述范围内变化的橡胶组合物亚区，尽管这样的亚区不是本发明的较好方面。
在本发明的一个方面，所述中心胎冠区和主胎冠区的结合部配置在位于所述区域之间的圆周花纹沟内。
在本发明的一个方面，所述主胎冠区和侧面胎冠区的结合部沿轴向配置在该轮胎的自由轧痕(free rolling footprint)以外。
在本发明的一个方面，其中所述侧面胎冠区的一个或多个没有沿轴向配置在该轮胎的自由轧痕以外，所述主胎冠区和所述侧面胎冠区的结合部配置在位于所述区域之间的圆周花纹沟内。
其橡胶组合物有所指出的-25℃贮能模量(G’)值、兼备其0℃损耗模量(G”)低于所述主胎冠区的橡胶组合物的该数值的中心胎冠区，意在促进冬季行驶条件(例如雪和/或冰)下胎面行驶表面的牵引力，同时由于其相关的60℃动态贮能模量，它仍然适用于除冬季行驶条件外的范围广泛的道路表面上的胎面行驶表面。
其橡胶组合物有所指出的60℃动态贮能模量(G’)和0℃动态损耗模量(G”)值的侧面胎冠区，意在促进该轮胎在范围广泛的路况下尤其当转弯时提高的操纵性能。
因此，本发明提供一种包含多个周向胎冠区的轮胎胎面，这些胎冠区有因所述60℃和-25℃动态贮能模量(G’)和0℃动态损耗模量(G”)的所述粘弹性能组合而异的物理性能战略上配置分级组合。
如同前面所讨论的，本发明涉及一种胎冠/胎面基部结构构型的合作性组合的轮胎胎面，其中外胎冠层提供与一种轮胎行驶表面，该表面分成多个个体且战略性配置的区域，这些区域提供各异和分级的物理性能。
这与提供一种有单一胎面行驶表面的轮胎胎面、尤其有胎冠/胎面基部构造的胎面的胎冠成显著对照。如本文中前面所讨论的，提供这样一种单一胎面行驶表面的显著困难涉及在提供这样一种有适用于在范围广泛的行驶条件下的牵引力和/或操纵的物理性能的胎面表面方面的折衷。通过在轮胎胎面的行驶表面的整个面上有分级物理性能的选择性胎冠区的战略性配置的本发明的实施，使这样的折衷都降到最低限度，而且胎面行驶表面的所选择区域的本来折衷物理限制，作为该轮胎在范围相对广泛的条件下的牵引和操纵特征，得到迄今为止有利地强调。
在本发明的一个方面，所述侧面胎冠区的行驶表面，可以任选地且较好地沿轴向配置在该轮胎在充气并在其额定负荷的75％以下行驶时的正常自由轧痕以外，因而意图通常只在转弯状况下才接地。因此，这样配置的侧面胎冠区只是间歇性地成为恰当充气和负荷轮胎的轮胎胎面的主动行驶表面(active running surface)。轮胎的正常自由轧痕是本行业业内技术人员众所周知的一种形态，并涉及该轮胎在该轮胎碾轧的表面(地面、路面或其它表面)上的轧痕。当轮胎开始转弯时，即使在轻度转弯条件下例如当车辆以低速转过一个拐角时其前胎可能经历过的那样，期待的是，这样配置的侧面胎冠区的行驶表面的至少一部分接触到路面，从而增强该轮胎在该路面上的转弯抓地力。各轮胎的额定负荷可以参阅诸如The Tire and Rim Association，Inc.(轮胎与轮辋协会)的年监，该协会的当前地址是175 Montrose West，Ave.，Suite 150，Copley，Ohio 44321，U.S.A.，此时使用的是各车辆制造商为其车辆上的轮胎推荐的轮胎充气压力。例如，对于车辆制造商为该轮胎推荐35psi(241kPa)的轮胎充气压力的P225/60R16号轮胎来说，轮胎与轮辋协会的2002年鉴在其第1-18页上提到该轮胎的标准负荷为1,609磅(730kg)。因此，该车辆上该轮胎的这一标准负荷的75％会是1207磅(548kg)。提到各轮胎的标准负荷的其它出版物是“ETRTO”组织(欧洲)和“JATMA”组织(日本)出版的那些。对于本发明来说，如果在各车辆用各轮胎的规定标准负荷值上出现差异，则应当以该轮胎与轮辋协会提供的标准负荷值为准。
在本发明的一个方面，以每100重量份橡胶的重量份额(phr)为基准，所述主胎冠区、中心胎冠区和所述侧面胎冠区的橡胶组合物，在这样的橡胶组合物有各胎冠区的所述-25℃和60℃两者的动态贮能模量(G’)和0℃动态损耗模量(G”)粘弹物理性能的先决条件下，含有(A)100phr至少一种、或至少两种共轭双烯系弹性体；(B)约40～约100、替而代之约40～约90phr炭黑和沉淀二氧化硅增强剂，包含(1)约0～约100、替而代之约5～约80phr橡胶增强炭黑，和(2)约0～约80、替而代之约10～约85phr沉淀二氧化硅；和(C)所述二氧化硅的偶合剂，有一个能与所述沉淀二氧化硅表面上所含羟基(如甲硅醇基)反应的片段，和另一个能与双烯系弹性体相互作用的片段。
本文中认为，此类有所述粘弹性能的橡胶组合物可以由橡胶配混业内技术人员的常规开发得到而无需过多实验。
在本发明的一个替代方面，所述个体胎冠区橡胶组合物中的一种或多种、尤其所述任选中心胎冠区橡胶组合物，可以含有约1～约15、替而代之约2～约10phr选自诸如下列中至少一种的短纤维玻璃纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、嫘萦纤维和棉纤维，较好玻璃纤维。这样的短纤维可以有诸如约10～约50μm范围内的直径和诸如约0.5～约5mm范围内的平均长度。
在本发明的一个替代方面，所述个体胎冠区橡胶组合物中的一种或多种、尤其所述任选中心胎冠区橡胶组合物，除所述橡胶增强炭黑和所述沉淀二氧化碳外，还可以含有约1～约5、替而代之约1～约4phr粒状无机或有机颗粒，其平均直径颇大于所述橡胶增强炭黑和沉淀二氧化硅的典型平均直径，在诸如约50～约200μm范围内。这样的粒状颗粒的代表是例如且无意限于粒状无机矿物质、粒状农业植物衍生物微粒、加工(制造)有机和无机聚合物微粒。这样的粒状矿物质可以是例如且无意限于研磨坚果壳，中空玻璃球，磨碎的尼龙，芳族聚酰胺和聚酯聚合物，以及磨碎的无机矿物复合材料例如硅酸铝(浮石)。
在实施中，所述胎面基部橡胶层典型地具有一种单一橡胶组合物，其中包含至少一种共轭双烯系弹性体。例如，该胎面基部橡胶层可以包含至少一种共轭双烯系弹性体和约30～约70phr橡胶增强填料，该填料选自炭黑或沉淀二氧化硅与炭黑的组合，后者包含约30～约70、替而代之约25～约65phr炭黑和0～25、替而代之约5～约20phr沉淀二氧化硅(因而，在一个方面，该橡胶增强填料可以是且一般较好是全部为橡胶增强炭黑)。
所述胎面基部橡胶层用共轭双烯系弹性体的代表性实例是诸如顺-1，4-聚异戊二烯橡胶(通常较好天然橡胶)，后者当希望时可以与另一种双烯系弹性体例如顺-1，4-聚丁二烯橡胶和/或异戊二烯/丁二烯橡胶组合使用。
在实施中，所述中心胎冠区、主胎冠区和侧面胎冠区的所述橡胶组合物用共轭双烯系弹性体的代表性实例，在这样的橡胶组合物提供所要求的-25℃和60℃动态贮能模量(G’)以及0℃动态损耗模量(G”)的先决条件下，以每100重量份橡胶的重量份额(phr)为基准，是例如(A)0～约100、替而代之约25～约100、且替而代之约50～约75phr苯乙烯/丁二烯共聚物弹性体，其Tg在约-80℃～约-10℃范围内(在某种程度上取决于其结合的苯乙烯含量及其丁二烯成分的乙烯基含量，以及是用苯乙烯和1，3-丁二烯单体的有机溶剂溶液聚合还是用这些单体的水性乳液聚合生产的)；(B)0～约80、替而代之约0～约75、且替而代之约25～约50phr顺-1，4-聚丁二烯橡胶，其Tg在约-95℃～约-110℃范围内，较好其顺-1，4-含量的至少95％；和(C)0～约40、替而代之约0～约25phr至少一种另外的双烯系弹性体，其Tg在约-10℃～约-100℃范围内。
所述另外的双烯系橡胶可以包含诸如下列中至少一种顺-1，4-聚戊二烯橡胶、异戊二烯/丁二烯橡胶、反-1，4-聚丁二烯、乙烯基含量在5～约20％范围内的低乙烯基聚丁二烯、乙烯基含量在约20～约90％范围内的高乙烯基聚丁二烯、3，4-聚异戊二烯、和苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶。
在实施中，对于相对对称分区的胎冠来说，所述主胎冠区可以有相等的宽度、或至少实质上相等的宽度，而对于相对非对称分区的胎冠来说，所述主胎冠区可以有显著不相等的宽度且一个主胎冠区的宽度在诸如另一个主胎冠区的宽度的105～约150％范围内。
在实施中，所述任选中心胎冠区一般是以该胎冠层的行驶表面为中心(例如以该轮胎的赤道平面为中心)的，对于对称分区的胎冠来说尤其如此。对于不对称分区的胎冠来说，所述中心胎冠区可以配置在某种程度上偏离该胎冠层的行驶表面中心的位置，在所述主胎冠区有显著不同宽度的情况下尤其如此。
如同本文中此前所讨论的，本发明的一个方面是将各胎冠区纳入该橡胶胎冠层本身内，且底下的共挤塑橡胶胎面基部有单一橡胶组合物且不包含多个个体区域。因此，各个周向负荷承载胎冠区从胎冠行驶表面沿径向朝里延伸到底下的、支撑的、过渡性胎面基部层，与直接延伸到轮胎胎体成鲜明对照。
为了进一步理解本发明，提供了附图。具体地说，图1(FIG 1)以及FIG 1-A、FIG 1-B和FIG 1-C用来说明一种充气轮胎的胎冠/胎面基部构型胎面部分的部分剖视图。
图2用来说明图1的轮胎胎面的轮胎胎面印痕，旨在说明通常会意在由轮胎行驶表面的接地部分发生的自由碾轧印痕、连同可以是轮胎转弯条件下间歇性接地的自由碾轧印痕的轴向延伸的组合。
图3是动态贮能模量(G’)值的温度扫描表述，图4用来说明损耗模量(G”)值的温度扫描。
更详细说，图1是作为一种有胎冠/胎面基部构造的胎面的轮胎的部分剖视图的说明而提供的，其中外胎冠层有两个主胎冠区以及侧面胎冠区和一个任选的中心辅助胎冠区，这些区域有分级物理性能。
图1代表一种轮胎(1)的部分剖视图，该轮胎有一个胎面(2)，后者包含一个有旨在接地的行驶表面(4)的外胎冠层(3)，和底下胎面基部层(5)作为所述胎冠层(3)与轮胎胎体(6)之间的过渡区，该胎体可以包括一个橡胶包膜带层(7)；两个分隔开的相对不可延伸的胎圈(未显示)使得能将该轮胎安装在一个刚性轮辋(未显示)上，作为在所述胎圈之间经由轮胎(1)的胎冠区延伸的橡胶包膜织物增强层(8)的胎体帘布层，一对分别在所述胎圈与所述胎面(2)的外周沿之间延伸的部分显示胎侧(9)，和一个橡胶内衬层(10)。
所述胎冠层(3)包含5个分级物理性能的橡胶组合物的圆周纵向区域。所述胎冠区从该胎冠(3)的外行驶表面(4)沿径向朝里延伸到底下的橡胶胎面基部层(5)，后者不含该胎冠区的上述各区域。
所述胎冠层(3)的所述区域包含一个以该轮胎中心线或赤道平面(EP)为中心并在两个个体主胎冠区(12)之间配置的辅助中心区(11)，和两个分别从一个主胎冠区(12)沿轴向朝外配置的辅助侧面胎冠区(13)。
中心胎冠区(11)涵盖轮胎胎冠层(3)的总行驶表面(4)的约16％，包括任何所包括花纹沟(包括周向花纹沟(15))的开口所包含的空间(14)。主胎冠(12)每一个都有实质上相同的宽度且合计涵盖该轮胎胎冠层(3)的所述总行驶表面(4)的约66％。侧面胎冠区(13)每一个都有实质上相同的宽度且合计涵盖该胎冠层(3)的所述总行驶表面(4)的约18％。
在辅助中心胎冠区(11)与主胎冠区(12)之间提供了位于圆周花纹沟内的拼接部(16)。主胎冠区(12)在拼接部(17)结合侧面胎冠区，该拼接部沿轴向位于图2中所示自由碾轧轮胎印痕(18)范围以外。因此，侧面胎冠区(和主胎冠区的一部)意在主要只在轮胎转弯条件下而不是在轮胎自由碾轧条件下接地的。这样的形态之所以是合意的，是因为这样的侧面胎冠区在物理上提供了该轮胎胎面行驶表面在转弯条件下改进的抓地力的效益，且意在由于其相对于所述邻接主胎冠区而言潜在不同的胎面耐磨损性能而只间歇性地接地。
对于该图来说，所提供的橡胶胎冠中心区(11)、橡胶主胎冠区(12)和橡胶侧面胎冠区(13)在-25℃、3％应变和10赫芝的分级动态贮能模量(G’)分别是21.9MPa、29.2MPa和42.6MPa。
对于该图来说，所提供的橡胶胎冠中心区(11)、橡胶主胎冠区(12)和橡胶侧面胎冠区(13)在60℃、3％应变和10赫芝的各异动态贮能模量(G’)分别是3.6MPa、2.9MPa和3.7MPa。
对于该图来说，所提供的橡胶胎冠中心区(11)、橡胶主胎冠区(12)和橡胶侧面胎冠区(13)在0℃、3％应变和10赫芝的分级动态损耗模量(G”)分别是2.8MPa、2.9MPa和5.2MPa。
图1A是图1的复制件，所不同的是，胎冠(3)是作为一种不对称分区胎冠构型提供的。具体地说，图1A中胎冠右侧提供的主胎冠区(12)的宽度增加到该胎冠的总行驶表面的约38％，因而有比该胎冠左侧的对应主胎冠区(12)更大的宽度。从而使中心胎冠区(11)的宽度减少到该胎冠的总行驶表面的约11％。
图1B是图1的复制件，所不同的是，该胎冠是作为一种不对称分区胎冠构型提供的。具体地说，图1的胎冠(3)右侧的侧面胎冠区(13)已经消除，使得主胎冠区(12)的宽度增大得将所消除的侧面胎冠区以前占有的胎冠的部分包括在内，从而分别涵盖该胎冠的总行驶表面的约42％。
图1C是图1的复制件，所不同的是，侧面胎冠区(13)已经消除且中心胎冠区(11)保留，因而主胎冠区(12)的宽度已经增大得将所消除的胎冠区以前占有的胎冠的部分包括在内。
图2是图1的轮胎胎面(1)的部分纵向印痕(20)的一种表述。自由碾轧印痕(20)的涵盖范围(18)代表无延伸部分(21)的自由碾轧印痕轴向宽度，且涵盖范围(19)包括延伸部分(21)。延伸部分(21)意在代表在轮胎转弯条件下胎冠的总行驶表面的轴向外延部分所产生的接触面积。自由碾轧印痕意在代表轮胎在其标准负荷的75％之下运行的碾轧印痕，其中图1的胎冠(1)的侧面胎冠区(13)的行驶表面没有接地，因而不是自由碾轧印痕的一部分。在转弯条件下，意图是，侧面胎冠区(13)之一的行驶表面的至少一部分与地面接触，从而提供对路面的轴向延伸印痕(21)的至少一部分，因而提供增大的轮胎胎面抓地力。
图3是在-30℃～+60℃温度范围内动态贮能模量(G’)的温度扫描的图示表述，所报告的相对G’值是相对于辅助侧面胎冠区橡胶组合物在-30℃的G’值为100的归一化值而言的。G’温度扫描是按照本文中此前讨论的ARESTM-LS2流变仪方法学进行的。对于图示表述来说，为主胎冠区以及辅助的中心胎冠区和侧面胎冠区的橡胶组合物提供了G’对温度曲线。观察点是在-25℃和+60℃为所显示温度扫描图上这些温度的各自相对G’值指出的。
在图3中，可以看到，虽然辅助的中心胎冠区的橡胶组合物在-25℃的归一化代表性贮能模量(G’)低于主胎冠区的橡胶组合物的比较代表性归一化G’，但该中心胎冠区的代表性橡胶组合物的所提供归一化贮能模量G’在60℃大于主胎冠区的橡胶组合物的G’。这种现象可以在图3中看到，例如在所观察温度扫描范围内，所观察的代表性-25℃ G’和60℃ G’曲线彼此交叉而不继续呈彼此平行构型。因此，重要的是认识到，在一个方面，对于代表性中心胎冠区和主胎冠区橡胶组合物(实施例I中说明的组合物)的G’曲线观察到的交叉点显著低于60℃的温度扫描温度而大大高于-25℃的温度扫描温度。
图4是在-20℃～+20℃温度范围内动态损耗模量(G”)的温度扫描的图示表述，所报告的相对G”值是相对于侧面胎冠区橡胶组合物在-30℃(即在图4曲线的尺度以外)的G”值为100的归一化值而言的。G”温度扫描是按照以上讨论的ARESTM-LS2流变计方法学进行的。为了该图示表述，提供了主胎冠区以及辅助的中心胎冠区和侧面胎冠区的橡胶组合物(实施例I中显示的橡胶组合物)的G”对温度曲线。在0℃指出了所显示温度扫描图上该温度的各相对G”值的观察点。
在图4中，可以看到，辅助侧面胎冠区的橡胶组合物在0℃的归一化代表性损耗模量(G”)显著大于该主胎冠区的橡胶组合物的比较代表性归一化G”。
具体实施例方式
本发明的实施中，合成的无定形二氧化硅(例如沉淀二氧化硅)可以由沉淀二氧化硅附聚物组成，这意在包括作为共沉淀二氧化硅和铝的沉淀硅铝酸盐。
这样的沉淀二氧化硅一般是本行业内技术人员众所周知的。例如，这样的沉淀二氧化硅可以通过向硅酸盐例如硅酸钠的碱性溶液(例如氢氧化钠)中，通常在一种电解质例如硫酸钠的存在下，受控添加一种酸例如盐酸或硫酸来沉淀。初级胶体状二氧化硅微粒典型地在这样的过程期间形成，它们迅速组合形成这样的初级微粒的附聚物，然后通过过滤、用水或水溶液洗涤所得到的滤饼作为沉淀物回收，使所回收的沉淀二氧化硅干燥。这样的沉淀二氧化硅制备方法及其变异是这一行业内的技术人员众所周知的。
本发明中较好采用的沉淀二氧化硅附聚物是通过一种可溶硅酸盐例如硅酸钠的酸化得到的那种沉淀二氧化硅，而且可以包括共沉淀二氧化硅和少量铝。
这样的二氧化硅通常可以表征为诸如用氮气测定的BET表面积较好在约40～约600m2/g范围内，更好在约50～约300m2/g范围内。该BET表面积测定方法详见Journal of the American ChemicalSociety，Vol.60，p304(1930)。
该二氧化硅也可以典型地表征为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值在约50～400cm3/100g、更好约100～约300cm3/100g范围内。
可以考虑将各种商业上可得的沉淀二氧化硅用于本发明中，例如，这里可列举但不限于PPG工业公司制造、商标为Hi-Sil、商品名为Hi-Sil 210、Hi-Sil 243等的二氧化硅；Rhodia公司制造、商品名Zeosil 1165MP和Zeosil 165GR等的二氧化硅；J.M.Huber公司制造、商品名Zeopol 8745和Zeopol 8715等的二氧化硅；Degussa AG公司制造、商品名VN2、VN3和Ultrasil 7005等的二氧化硅，以及可以用于弹性体增强的、其它等级的二氧化硅、尤其沉淀二氧化硅。
与该二氧化硅一起利用一种偶合剂，以有助于其对含有该二氧化硅的橡胶组合物的增强。这样的偶合剂惯常含有一种能与该二氧化硅(例如沉淀二氧化硅)上的羟基反应的片段和另一种不同的、能与双烯烃系弹性体相互作用的片段。
在实施中，所述偶合剂可以是，例如，(A)二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物，其多硫桥上有平均2～约4、更好平均2～约2.6或约3.4～约4个连结硫原子，或(B)二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物，其多硫桥上有平均约2～约2.6个连结硫原子，和二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物，其多硫桥上有平均约3.4～约4个连结硫原子，其中所述其多硫桥上有平均2～约2.6个连结硫原子的多硫化物(不包括其多硫桥上有平均3～4个连结硫原子的此类多硫化物)是在硫磺和硫磺硫化促进剂不存在下与所述橡胶组合物共混的，且其中所述其多硫桥上有平均约3.4～约4个连结硫原子的多硫化物随后在硫磺和至少一种硫磺硫化促进剂的存在下与所述橡胶组合物共混，或(C)如下所示通式(I)的有机烷氧基巯基甲硅烷组合物(I)(X)n(R7O)3-n-Si-R8-SH式中X是一个选自卤素即氯或溴较好氯以及选自有1～16、较好1～4个碳原子的烷基基团、较好选自甲基、乙基、丙基(例如正丙基)和丁基(例如正丁基)基团的基团；式中R7是一个有1～18、替而代之1～4个碳原子的烷基基团，较好选自甲基和乙基、更好乙基基团；式中R8是一个有1～16、较好1～4个碳原子的亚烷基、较好亚丙基；且n是一个0～3、较好0的平均值，且式中在n是0或1的情况下，对于该组合物中每个(R7O)片段来说，R7可以相同或不同，和(D)以一种片段封端的所述通式(I)有机烷氧基巯基甲硅烷，该片段能在加热到高温时使该有机烷氧基巯基甲硅烷解封端。
各种有机烷氧基巯基甲硅烷的代表性实例是，例如，三乙氧基巯丙基甲硅烷、三甲氧基巯丙基甲硅烷、甲基二甲氧基巯丙基甲硅烷、甲基二乙氧基巯丙基甲硅烷、二甲基甲氧基巯丙基甲硅烷、三乙氧基巯乙基甲硅烷、三丙氧基巯丙基甲硅烷、乙氧基二甲氧基巯丙基甲硅烷、乙氧基二丙氧基巯丙基甲硅烷、乙氧基二(十二烷氧基)巯丙基甲硅烷和乙氧基二(十六烷氧基)巯丙基甲硅烷。
这样的有机烷氧基巯基甲硅烷可以用如上所述各种片段封端。
可用于本发明的封端有机烷氧基巯基甲硅烷偶合剂是GESilicones公司制造、商品名NXTTMSilane的液体3-辛酰硫-1-丙基三乙氧基甲硅烷。
该偶合剂可以诸如直接添加到弹性体混合物中，也可以作为沉淀二氧化硅与这样的偶合剂的复合体添加，该复合体是通过用其处理沉淀二氧化硅或通过用其处理胶体二氧化硅并使所得到的复合体沉淀形成的。
例如，所述二氧化硅(如沉淀二氧化硅)，或所述二氧化硅的至少一种，可以在添加到所述弹性体中之前用下列物质预处理(A)通式(II)的烷基甲硅烷，或(B)在其多硫桥上有平均约2～约4个连结硫原子的所述二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物，或(C)通式(I)的所述有机巯基甲硅烷，或(D)通式(I)的所述烷基甲硅烷基与其多硫桥上有平均约2～约4个连结硫原于的所述二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物的组合，或(E)通式(II)的所述烷基甲硅烷与通式(I)的所述有机巯基甲硅烷的组合；其中，通式(II)的所述烷基甲硅烷表示为(II)Xn-Si-R6(4-n)式中R6是一个有1～18个碳原子、较好1～4个碳原子的烷基基团；n是1～3的值；X是一个选自下列组成的一组的基团卤素、较好氯，和烷氧基基团，选自甲氧基和乙氧基基团、较好乙氧基基团。
所述二氧化硅的所述预处理的重要考虑是要减少或消除在该二氧化硅与所述弹性体混合期间该橡胶组合物内部醇的原位释放，例如，由于该弹性体组合物内所含的此类偶合剂与该二氧化硅表面上所含的羟基(例如硅烷醇基)的反应而可能引起的该释放。
在实施中，所述胎冠区的所述橡胶组合物的所述橡胶增强炭黑较好是碘吸收值(ASTM D-1510)在约110～约140g/kg范围内且DBP吸收值(ASTM D-2414)在约100～约150cc/100g范围内的相对高增强的橡胶增强炭黑。可在在The Vanderbilt Rubber Handbook，13rdEdition(1990)，p416～417中找到的、按照其ASTM名称的、此类炭黑的代表性实例是例如N110、N120、N121、N134、N220、N231、N234和N299。
在本发明的实施中，该橡胶组合物可以诸如用至少两个单独且个体预备性密闭橡胶混合步骤或阶段的顺序系列来制备，其中该双烯系弹性体先与处方的炭黑和/或二氧化硅在一个随后的单独混合步骤中混合，紧接着一个最终混合步骤，其中硫化剂在较低的温度共混一段实质上较短的时间。
在每一个混合步骤之后，惯常的要求是，实际上将橡胶混合物从该橡胶混炼机中取出并冷却到低于40℃、例如在约40℃～约20℃范围内的温度，然后添加回到密闭式炼胶机中进行下一个顺序的混合步骤或阶段。
一个轮胎组分的形成可望用惯常手段进行，例如将橡胶组合物挤塑以提供一种成形的未硫化橡胶组分例如轮胎胎面。轮胎胎面的如此形成是本行业内技术人员众所周知的。
要理解的是，作为一种制品的轮胎是通过使其各组分的组件在一种适用模型中在高温(例如140℃～180℃)和高压下成形和硫磺硫化制备的。这样的实施是本行业内技术人员众所周知的。
业内技术人员容易理解的是，该橡胶组合物应当用橡胶配混业内普遍知道的方法配混，例如使各种可硫磺硫化成分橡胶与本文中以上讨论的各种常用添加剂材料混合，例如硫化助剂如硫磺、活化剂、阻滞剂和促进剂，加工添加剂如橡胶加工油，树脂包括增粘树脂，二氧化硅，和增塑剂，填料，颜料，脂肪酸，氧化锌，蜡，抗氧剂和抗臭氧剂，塑解剂，和增强材料如炭黑。如同业内技术人员所知，因该可硫磺硫化的和硫磺硫化的材料(橡胶)的意向用途而异，选择且通常以惯常数量使用以上提到的添加剂。
脂肪酸可以包括硬脂酸，当使用时其典型数量包含约0.5～约3phr。氧化锌的典型数量包含约1-约5phr。蜡的典型数量包含约1～约5phr。通常使用微晶蜡。塑解剂的典型数量包含约0.1～约1phr。典型的塑解剂可以是诸如五氯苯硫酚和二硫化二苯甲酰胺基二苯基。
硫化是在硫磺硫化剂的存在下进行的。适用硫磺硫化剂的实例包括元素硫(游离硫)或硫磺给予性硫化剂例如二硫化胺、聚合的多硫化物或硫磺烯烃加合物。较好，该硫磺硫化剂是元素硫。如同业内技术人员所知，硫磺硫化剂的使用量范围是约0.5～约4phr，或在某些情况下甚至可多达8phr，较好的范围是约1.5～约2.5、有时是约2～约2.5phr。
促进剂用来控制硫化所需的时间和/或温度和改善该硫化橡胶的性能。在一种实施方案中，可以使用一种单一促进剂体系，即主促进剂。主促进剂的使用量范围可以是约0.5～约5、替而代之约0.8～约4phr。在另一种实施方案中，可以使用主促进剂与第二促进剂的组合，第二促进剂可以以较少数量(约0.05～约3phr)使用，以期活化和改进该硫化橡胶的性能。这些促进剂的组合可望对最终性能产生协同效应，且略优于任意一种促进剂单独使用所产生的性能。此外，还可以使用不受正常加工温度影响但在通常硫化温度下能产生令人满意的硫化的延迟作用促进剂。也可以使用硫化阻滞剂。本发明中可以使用的促进剂的适用类型是胺类、二硫化物类、胍类、硫脲类、噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、二硫代氨基甲酸酯类和黄原酸酯类。较好，主促进剂是一种次磺酰胺。当使用第二促进剂时，它可以是，例如，一种胍、二硫代氨基甲酸酯或秋兰姆化合物。
该橡胶组合物的混合可以诸如用上述顺序混合工艺进行。例如，可以将各成分在至少一个顺序非生产性(预备)混合阶段、随后一个生产性(最终)混合阶段中混合。最终硫化剂典型地在最终阶段混合，该阶段惯常称为“生产性”或“最终”混合阶段，其中该混合典型地在一个比前面非生产性混合阶段的混合温度低的温度或最终温度进行。“非生产性”和“生产性”混合阶段这些术语是橡胶混炼业内技术人员众所周知的。
实施例I
制备一种有胎冠/胎面基部构造的轮胎胎面的周向分区胎冠层的中心胎冠区、主胎冠区和侧面胎冠区的橡胶组合物样品。
这些橡胶样品在本实施例中称为样品A(辅助中心胎冠区的橡胶组合物)、样品B(主胎冠区的橡胶组合物)和样品C(辅助侧面胎冠区的橡胶组合物)。
这些橡胶组合物是在一台密闭橡胶混炼机中使用若干混合阶段即三个单一顺序非生产性混合阶段制备的，其中将除硫磺硫化剂和硫化促进剂外的各组分，在某种程度上因混合阶段和所混合的橡胶混合物而异，混炼掺合约5～6分钟而达到约150～170℃的温度，从该混炼机中出料、压片并使之在两个非生产性混合阶段之间和在最后非生产性混合阶段之后冷却到40℃以下。
然后，所得到的橡胶组合物在一个生产性混合阶段中用一台密闭橡胶混炼机混合，其中添加硫磺硫化剂和促进剂，并在某种程度上因所混合的橡胶混合物而异混合约1～3分钟之间达到约100～约120℃的温度。
用一系列单一顺序非生产性和生产性混合阶段混合橡胶组合物是本行业内技术人员所众所周知的。
这些橡胶样品中使用的成分列于以下表1中。
表1中心胎冠区 主胎冠区 侧面胎冠区材料样品A样品B样品C非生产性混合阶段苯乙烯/丁二烯橡胶1586870聚丁二烯橡胶2423230炭黑(N120)3102560二氧化硅4756030偶合剂56.5 5.2 2.6橡胶芳香族加工油626.8 28.5 36.3氧化锌 2.5 2.5 2.5脂肪酸72 2 2抗降解剂82 2 2粒状硅酸铝(浮石) 2 0 0短玻璃纤维 6 0 0生产性混合阶段硫磺 1 1 1促进剂95 4 41苯乙烯/丁二烯共聚物弹性体，是用有机溶剂溶液聚合制备的，含有约13％结合苯乙烯，以总弹性体为基准有约22％乙烯基含量，且Tg为约-36℃，购自固特异轮胎与橡胶公司，含有约37.5重量份填充油/100重量份弹性体，且在表1中以干重计(无填充油)报告。
2顺-1，4-聚丁二烯橡胶，是用有机溶剂溶液聚合制备的，有95％以上的顺-1，4-含量，Tg为约-105℃，以Budene 1208商品名购自固特异轮胎与橡胶公司。
3N-120炭黑，ASTM名称。
4合成、无定形、沉淀的二氧化硅，商品名Zeosil 1165MP，购自Rhodia公司。
5溶液3-辛酰硫-1-丙基三乙氧基甲硅烷，商品名NXTTMSilane，购自GE Silicone公司。
6芳香族橡胶加工油(游离油)十油填充苯乙烯/丁二烯弹性体中所含的油。
7主要是硬脂酸。
8对苯二胺类型。
9N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺和二苯胍。
表1的橡胶样品的各种物理性能报告于以下表2中。这些样品在约160℃的温度硫化约14分钟。
表2中心胎冠 主胎冠区 侧面胎冠区 区样品A样品B样品C300％模量(环)(MPa) 8.1 8.0 8.5极限拉伸强度(MPa) 14.616.716.5极限伸长率(％) 473 528 535邵尔A硬度(23℃)70 67 70Zwick回弹(23℃)39 36 28T90(分钟)(在160℃)15.4 5.7 5.7动态贮能模量(G’)2，(-25℃)， 21.929.242.6MPa动态贮能模量(G’)2，(60℃)，MPa 3.6 2.9 3.7动态损耗模量(G”)2，(0℃)，MPa2.8 2.9 5.21由α-技术公司的MDR-2000TM型移动模头流变计使用约160℃的固化温度测定。
2从如此前所述用以3％扭应变和10赫芝频率运行的所述ARESTM-LS2流变计得到的温度对粘弹性能扫描曲线进行的观察，其方法论是此前所讨论的。
从表2可以看出，为这些样品提供的-25℃分级贮能模量(G’)范围为从样品A的低达21.9MPa到样品C的42.6MPa的较高值。
具体地说，样品A(中心胎冠区的橡胶样品)在-25℃的贮能模量(G’)显著低于样品B(主胎冠区的橡胶组合物)在-25℃的G’。
从表2可以看到，为这些样品提供了不同的60℃贮能模量，即样品A、B、C分别为3.6、2.9和3.7MPa的值。
具体地说，样品A(中心胎冠区的橡胶组合物)和样品C(侧面胎冠区的橡胶组合物)两者在60℃的贮能模量(G’)均高于样品B(主胎冠区的橡胶组合物)在60℃的贮能模量(G’)。
从表2可以看到，为这些样品提供了各异的0℃损耗模量(G”)，其范围为样品A的低达2.8MPa到样品C的5.2MPa的较高值。
具体地说，样品C(侧面胎冠区的橡胶组合物)在60℃的动态损耗模量(G”)高于样品B(主胎冠区的橡胶组合物)的此类损耗模量(G”)。
实施例II制备一种P225/60R16号轮胎，使其胎面有胎冠/胎面基部构造，且胎冠层提供该轮胎的行驶表面并以类似于图1的方式包含多个圆周纵向区域。
该辅助中心胎冠区以该轮胎的中心线为中心并配置在两个主胎冠区之间，其中该中心胎冠区与主胎冠区结合于配置在所述中心胎冠区与主胎冠区之间的圆周纵向花纹沟中。每个主胎冠区沿轴向朝外配置一个辅助侧面胎冠区。
这样，在位于所述辅助中心胎冠区与所述辅助侧面胎冠区之间的中间位置的意义上，该主胎冠区是中间胎冠区。
该主胎冠区在该轮胎胎面的自由碾轧印痕以外沿轴向连接侧面胎冠区。该自由碾轧印痕是为该轮胎在它充气到约35psi的压力并在前述轮胎与轮辋协会手册中报告的其标准负荷的75％的负荷时提供的。
因此，该侧面胎冠区的行驶表面因而在该胎面的自由碾轧印痕以外轴向上，且因而设计得能在该轮胎转弯时间歇式地接地，从而在转弯的状况下为该轮胎提供额外的抓地力。
该中心胎冠宽度涵盖该轮胎胎面的总行驶表面的约16％。
该主(中间)胎冠区有相等的宽度，且合计涵盖该轮胎胎面的总行驶表面的约66％。
该侧面胎冠区有相等的宽度，且合计涵盖该轮胎胎面的总行驶表面的约18％。
该中心胎冠区、主胎冠区和侧面胎冠区橡胶组合物分别是实施例I的样品A、B和C所示的橡胶组合物。
虽然为了说明本发明已经显示了某些代表性实施方案和细节，但对于业内技术人员来说显而易见的是，只要不背离本发明的精神或范围，可以在此做各种改变和修饰。
权利要求
1.一种有胎冠/胎面基部构造的橡胶胎面的轮胎，其特征在于包含一个含有外行驶表面的外橡胶胎冠层和一个底下橡胶胎面基部层，其中所述胎冠层包含多个有分级物理性能的圆周纵向橡胶胎冠区，其中所述各胎冠区各自从所述胎冠行驶表面沿径向朝里延伸到所述胎面基部层其中所述胎冠区包含(A)一个主胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述侧面胎冠区有实质上相等的宽度，其中所述主胎冠区涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述两个侧面胎冠区合计涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％而且各自从所述主胎冠区朝外沿轴向配置，或(B)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少5％，其中所述主胎冠区有实质上相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述侧面胎冠区有实质上相等的宽度、涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少5％、且各自从所述主胎冠区朝外沿轴向配置，或(C)一个主胎冠区和一个侧面胎冠区；其中所述主胎冠区涵盖所述胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述侧面胎冠区涵盖所述胎冠层的总行驶表面的至少5％而且是从所述主胎冠区朝外沿轴向配置的，或(D)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述主胎冠区有不相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％，且其中所述两个侧面胎冠区有实质上相等的宽度、合计涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％且各自从所述主胎冠区沿轴向朝外配置，或(E)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和两个侧面胎冠区；其中所述主胎冠区有实质上相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间且涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少5％，且其中所述两个侧面胎冠区有不相等的宽度、合计涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％且各自从所述主胎冠区沿轴向朝外配置，或(F)两个主胎冠区和一个中心胎冠区；其中所述主胎冠区有实质上相等的宽度且涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖所述轮胎胎面的总行驶表面的至少5％，或(G)两个主胎冠区、和一个中心胎冠区；其中所述主胎冠区有不相等的宽度且合计涵盖该胎冠层的总行驶表面的至少50％，且其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠区之间并涵盖所述轮胎胎冠的总行驶表面的至少5％，或(H)两个主胎冠区、一个中心胎冠区和一个侧面胎冠区；其中主胎冠区有不相等的宽度且合计涵盖该轮胎胎冠层的总行驶表面的至少50％，其中所述中心胎冠区配置在所述主胎冠之间并涵盖所述胎冠层的总行驶表面的5％，且其中所述侧面胎冠区涵盖所述轮胎胎冠层的总行驶表面的至少5％并从所述主胎冠区之一沿轴向朝外配置；其中，所述各个橡胶胎冠区进一步表征为(1)包含下列的粘弹性能(a)所述侧面胎冠侧区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)比所述主胎冠区在60℃的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区在60℃的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区在60℃的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；和(b)所述中心胎冠在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)比所述主胎冠区在-25℃的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述侧面胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)比所述主胎冠区在0℃的此类损耗模量(G”)大至少1MPa；或(2)包含下列的粘弹性能(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在0.5～5MPa的范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在1～6MPa的范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在1～6MPa的范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区和所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大于所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)；和(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在10～300MPa的范围内，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在2～295MPa的范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在10～350MPa的范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小于所述主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在0.5～20MPa的范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在0.5～20MPa的范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在1.5～30MPa的范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区的橡胶组合物(在0℃)的此类损耗模量(G”)大于所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)；或(3)包含下列的粘弹性能(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在0.5～2MPa范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在1～3MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在1～3MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比该主胎冠区和中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比该主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在10～30MPa范围内，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在2～25MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在10-50MPa范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区的橡胶组合物(在-25℃)的此类贮能模量(G’)比主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在0.5～3MPa范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在0.5～3MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在1.5～4MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)比所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗能模量(G”)小至少1MPa，或(4)包含下列的粘弹性能(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在1.5～4MPa范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在2～5MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在2～5MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在20～50MPa范围内，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在5～45MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在20～100MPa范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在1～4MPa范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在1～4MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在2～15MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)比所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)大至少1MPa，或(5)包含下列的粘弹性(a)所述主胎冠区在60℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在2～5MPa范围内，所述中心胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在2.5～6MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)在2.5～6MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在60℃)的贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa，且所述中心胎冠区的橡胶组合物(在60℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在60℃)的此类贮能模量(G’)大至少0.5MPa；(b)所述主胎冠区在-25℃、3％应变和10赫芝的动态贮能模量(G’)在35～300MPa，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在30～295MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)在35～350MPa范围内；但先决条件是，所述中心胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)比所述主胎冠区(在-25℃)的此类贮能模量(G’)小至少5MPa；和(c)所述主胎冠区在0℃、3％应变和10赫芝的动态损耗模量(G”)在2～20MPa范围内，所述中心胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在2～20MPa范围内，且所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)在3～30MPa范围内；但先决条件是，所述侧面胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)比所述主胎冠区(在0℃)的此类损耗模量(G”)大至少1MPa。
2.权利要求1的轮胎，其中所述分区胎冠层的各区域的各橡胶组合物连同所述胎面基部橡胶层一起共挤塑，提供该轮胎的一种整体挤塑胎面部件。
3.以上权利要求中任意一项的轮胎，其中所述主胎冠区有不相等的宽度，其中一个主胎冠区的宽度是另一个主胎冠区的宽度的105～150％。
4.以上权利要求中任何一项的轮胎，其中所述侧面胎冠区的行驶表面沿轴向配置在该轮胎当充气并在其额定负荷的75％下行驶时的自由碾轧印痕以外.
5.以上权利要求中任何一项的轮胎，其中所述中心胎冠区与主胎冠区的结合部配置在位于所述中心胎冠区与主胎冠区之间的圆周纵向花纹沟内。
6.以上权利要求中任何一项的轮胎，其中所述胎冠区橡胶组合物中至少一种含有1～15phr短纤维，该短纤维选自玻璃纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、螺萦纤维和棉纤维中的至少一种。
7.权利要求6的轮胎，其中所述胎冠区是所述中心胎冠区，其中所述中心胎冠区的所述橡胶组合物含有所述短纤维中的至少一种，且其中所述短纤维有10～50μm范围内的平均直径和0.5～5mm范围内的平均长度。
8.以上权利要求中任何一项的轮胎，其中所述胎冠区橡胶组合物中至少一种，除含有橡胶增强炭黑和沉淀二氧化硅外，还含有1～5phr作为粒状无机颗粒和/或有机颗粒的粒状材料中至少一种，其平均直径在约50～200μm范围内。
9.权利要求8的轮胎，其中所述胎冠区是所述中心胎冠区且所述粒状颗粒选自下列中至少一种粒状无机矿物质，粒状农业植物衍生微粒，和工程加工的有机和无机聚合物微粒。
10.权利要求9的轮胎，其中所述粒状材料选自下列中至少一种研磨的坚果壳，中空玻璃球，尼龙聚合物微粒，芳族聚酰胺聚合物微粒，聚酯聚合物微粒，无机矿物质复合体和硅酸铝微粒。
11.权利要求1的轮胎，其中所述胎冠区橡胶组合物中至少一种，除含有所述橡胶增强炭黑和所述沉淀二氧化硅外，还含有1～15phr选自玻璃纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、嫘萦纤维和棉纤维中至少一种的短纤维，并含有1～5phr粒状无机颗粒和/或有机颗粒中至少一种，其平均直径在50～200μm范围内。
12.以上权利要求中任何一项的轮胎，其中以每100重量份橡胶的重量份额(phr)为基准，所述主胎冠区、中心胎冠区和所述侧面胎冠区的橡胶组合物，在这样的橡胶组合物有各胎冠区的所述-25℃和60℃两者的动态贮能模量(G’)和0℃动态损耗模量(G”)粘弹物理性能的先决条件下，含有(A)100phr至少一种、或至少两种共轭双烯系弹性体；(B)40～100phr炭黑和沉淀二氧化硅增强剂，包含(1)0～100phr橡胶增强炭黑，和(2)0～80phr沉淀二氧化硅；和(C)所述二氧化硅的偶合剂，有一个能与所述沉淀二氧化硅表面上所含羟基反应的片段，和另一个能与双烯系弹性体相互作用的片段。
13.权利要求12的轮胎，其中所述共轭双烯系弹性体，以每100重量份橡胶的重量份额(phr)为基准，是(A)0～100phr苯乙烯/丁二烯共聚物弹性体，其Tg在-80℃～-10℃范围内；(B)0～80phr顺-1，4-聚丁二烯橡胶，其Tg在约-95℃～-110℃范围内；和(C)0～25phr至少一种有-10℃～-100℃范围内的Tg的另外的双烯系弹性体，其包含下列中至少一种顺-1，4-聚戊二烯橡胶、异戊二烯/丁二烯橡胶、反-1，4-聚丁二烯、乙烯基含量在5～20％范围内的低乙烯基聚丁二烯、乙烯基含量在20～90％范围内的高乙烯基聚丁二烯、3，4-聚异戊二烯、和苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶。
全文摘要
本发明涉及一种有包含胎冠/胎面基部构造的橡胶胎面的轮胎，其中该胎冠层提供该胎面的行驶表面，而该胎面基部层就在该胎冠层下面，从而提供该胎冠层与该胎体之间的过渡。对于本发明来说，该胎冠层包含多个橡胶组合物个体周向负荷区，这些负荷区显示出分级物理性能并且从该胎冠层的外行驶表面沿径向向里延伸到所述胎面基部层。一方面，该分区的橡胶面层和橡胶胎面基部层是一起共挤塑的，以形成一个作为整体胎面橡胶复合材料的单元。
文档编号B60C1/00GK1651272SQ20051000647
公开日2005年8月10日 申请日期2005年2月3日 优先权日2004年2月3日
发明者A·S·普哈拉, M·J·克劳福德, L·J·赖特, J·E·米拉克尔, M·P·科亨, S·P·兰德尔斯, D·C·波林, R·A·罗西, B·M·小贝兹拉, D·A·阿博特 申请人:固特异轮胎和橡胶公司