具有轻型带束层结构的轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种子午线轮胎，尤其是用于客车或货车的子午线轮胎，其具有轻型带束层结构(10)，该结构包括特定构造的多层复合层合物(10a、10b、10c)，其中第一层(10a)橡胶(C1)包括例如由尼龙或聚酯制成的较弱的可热收缩的纺织品圆周增强件(110)，该第一层沿径向(沿着方向Z)位于通过高抗张钢的单丝(120、130)增强的其它两层(10b、10c)橡胶(C2、C3)上；该多层复合层合物允许轮胎的重量和滚动阻力下降，而不损坏侧偏刚度，因此，不损坏抓地性和操控性，同时提供不更好但也至少相当的行驶耐用性。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轮胎以及涉及其胎冠增强层或带束层。更具体地说，本发明涉及尤其 用于客车或货车的轮胎的带束层中使用的多层复合层合物。 具有轻型带束层结构的轮胎
【背景技术】
[0002] 已知用于客车或货车的具有子午线胎体增强层的轮胎包括胎面、两个不可伸展的 胎圈、两个将胎圈连接至胎面的柔性的侧壁和沿周向布置在胎体增强层与胎面之间的刚性 的胎冠增强层或"带束层"。
[0003] 轮胎带束层通常由重叠和交叉的至少两个橡胶帘布层（被称作"工作帘布层"、"三 角帘布层"或甚至"工作增强层"）构成，通常通过基本彼此平行地布置并相对于中间圆周 平面倾斜的金属帘线增强，这些工作帘布层可与橡胶中的其它帘布层和/或织物关联或不 关联。这些工作帘布层的主要功能是赋予轮胎高滑移推力（drift thrust)或侧偏刚度，这 些在已知的方式中对于在机动车上实现良好的抓地性（"操控性"）是必要的。
[0004] 特别对于往往持续高速行驶的轮胎来说，以上带束层还可包括被称作"箍捆帘布 层"或"箍捆增强层"的橡胶帘布层，其通常通过被称作"圆周增强线"的增强线增强，这意 味着这些增强线实际上彼此平行地布置并且在轮胎外胎周围基本沿圆周方向延伸，以与中 间圆周平面形成优选包括在0至5°范围内的角度。应该提醒，这些圆周增强线的主要功能 是在高速下抵抗胎冠的离心作用。
[0005] 最终由包括通常为纺织品的至少一个箍捆帘布层和通常为金属的两个工作帘布 层的多层复合层合物构成的这些带束层结构是本领域技术人员熟知的，并且这里不需要更 加详细地描述。
[0006] 描述这种带束层结构的现有技术尤其通过专利文献US 4 371 025、FR 2 504 067 或 US 4 819 705、EP 738 615、EP 795 426 或 US 5 858 137、EP 1 162 086 或 US 2002/0011296、EP 1 184 203 或 US 2002/0055583 示出。
[0007] 越来越强和耐久的钢的可用性意味着轮胎制造商现在尽可能地趋于将其使用在 非常简单的结构的帘线（尤其具有仅两条线，或甚至单独的丝）的轮胎带束层中，从而一方 面简化制造和降低成本，另一方面减小增强帘布层的厚度，因此降低轮胎的拖滞，并且最终 降低安装有这种轮胎的车辆的能耗。
[0008] 集中努力以减小轮胎的质量，尤其是通过减小它们的带束层和橡胶制成的层的厚 度减小轮胎的质量，然而，非常自然地遇到可引发数个困难的物理限制。尤其是，通过箍捆 增强层提供的箍捆功能和通过工作增强层提供的硬化功能可变得不再明显地彼此区分，并 且可彼此妨碍，更不用说导致纺织品圆周线与工作帘布层的金属帘线之间直接接触的风 险。当然，所有这些均不利于轮胎胎冠的正确操作，并且不利于轮胎的性能和整体耐用性。
【发明内容】
[0009] 现在，在他们的研究过程中， 申请人:公司发现一种特定结构的多层复合层合物，其 允许轮胎的带束层略微轻型，因此降低它们的滚动阻力，同时减轻上述缺点。
[0010] 因此，本发明的第一主题涉及（根据附图1和2中的标号）一种子午线轮胎（1)， 其限定了三个主要方向，周向（X)、轴向⑴和径向（Z)，包括：胎冠（2)，其上设有胎面（3); 两个侧壁（4);两个胎圈（5)，各个侧壁（4)将各个胎圈（5)连接至胎冠（2);胎体增强层 (7)，锚固在胎圈（5)的每一个中，并沿着侧壁（4)和胎冠（2)延伸；胎冠增强层或带束层
[10] ，在周向（X)上沿着胎冠（2)延伸，并沿径向位于胎体增强层（7)与胎面（3)之间，所 述带束层（10)包括多层复合层合物（l〇a、10b、10c)，其包括增强件（110、120、130)的至少 三个重叠的层，所述增强件在各个层中为单向的，并分别嵌入橡胶（C1、C2、C3)的一定厚度 中，所述轮胎具有以下特征：
[0011] 〇在胎面侧上，第一层（l〇a)橡胶（C1)包括第一行增强件（110)它们相对于周向 (X)以-5度至+5度的角度α取向，这些增强件（110)被称作第一增强件，其由可热收缩的 纺织材料制成；
[0012] 0与第一层（10a)接触并位于第一层（10a)下方的第二层（10b)橡胶（C2)包括第 二行增强件（120)，它们相对于周向（X)以正或负的给定的角度β (包括在10度与30度之 间）取向，这些增强件（120)被称作辅助增强件，其为金属增强件；
[0013] 0与第二层（10b)接触并位于第二层（10b)下方的第三层（10c)橡胶（C3)包括第 三行增强件（130)，它们相对于周向（X)以与角度β相反的角度Y (包括在10度与30度 之间）取向，这些增强件（130)被称作第三增强件，其为金属增强件；
[0014] 一方面，该轮胎的特征在于：
[0015] 0第二增强件（120)和第三增强件（130)由钢单丝构成，它们的分别由D2和03表 示的直径被包括在〇. 20mm与0. 50mm之间；
[0016] 在中间面（M)的每一侧，在4cm的总轴向宽度上，在硫化状态的轮胎的带束层的中 心部分中测量，该轮胎还满足以下特征：
[0017] 0第一增强件（110)的平均外接圆直径D1被包括在0· 40mm与0· 70mm之间；
[0018] 〇沿着轴向（Y)测量的第一层橡胶（C1)中的第一增强件（110)的密度屯被包括 在70线/分米与130线/分米之间；
[0019] 0分别沿着轴向（Y)测量的第二层橡胶（C2)中的第二增强件（120)的密度d2和 第三层橡胶（C3)中的第三增强件（130)的密度d 3被包括在120线/分米与180线/分米 之间；
[0020] 0沿着径向⑵测量的将第一增强件（110)与最靠近其的第二增强件（120)分离 的橡胶的平均厚度E zl被包括在0. 25mm与0. 40mm之间；
[0021] 0沿着径向（Z)测量的将第二增强件（120)与最靠近其的第三增强件（130)分离 的橡胶的平均厚度E z2被包括在0· 35mm与0· 60mm之间；
[0022] 以及，另一方面，满足以下不等式：
[0023] (1)CT<7. 5%
[0024] (2) 0. 20<Ezl/ (Ezl+Dl+D2) <0. 30
[0025] (3) 0. 30<Ez2/ (Ez2+D2+D3) <0. 50
[0026] CT为在185°C下在2分钟之后由可热收缩的纺织材料制成的第一增强件（110)的 热收缩。
[0027] 通过其特定构造和以上特征的组合，经证明，该多层复合层合物通过使用不需要 任何预先组装操作的钢单丝能够以较低成本减轻轮胎的重量和它们的滚动阻力，在尤其严 酷的行驶条件下，所有这些在不损坏侧偏刚度或耐用性的情况下实现。
[0028] 与常规在客车或货车类型的轮胎的带束层中使用的层合物相比，还提供了具有非 常低的拖滞的优点。
[0029] 根据本发明的多层复合层合物可用作用于任何类型的轮胎的带束层增强元件，尤 其是用于尤其包括4x4的客车和SUV(运动型多功能车）或用于货车。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 从随后的【具体实施方式】和示例性实施例中，以及从关于这些实施例的图1和图2 中，将容易理解本发明及其优点，图1和图2(除非另外说明，否则不按照任何具体的比例绘 制）示意性地描绘了：
[0031] 图1是根据本发明的轮胎⑴的径向截面（其意指含轮胎的旋转轴线的平面中的 截面）示例，在其带束层（10)中含有根据本发明的多层复合层合物；
[0032] 图2是根据本发明的轮胎（1)中使用的多层复合层合物（10a、10b、10c)的截面。
【具体实施方式】
[0033] 定义
[0034] 本申请中的术语应该如下理解：
[0035] --"橡胶"或"弹性体"（这两个术语被认为是同义的）：任何类型的弹性体，无 论是二烯类还是非二烯类，例如热塑性类型；
[0036] --"橡胶复合物"或"橡胶状复合物":含有至少一种橡胶和一种填料的复合物；
[0037] --"层"：片材、带材或任何其它元件，其厚度相对于其的其它尺寸来说相对较 小，优选地其中厚度与其它尺寸中的最大的一个的比率小于〇. 5,更优选地小于0. 1 ;
[0038] --"轴向":基本平行于轮胎的旋转轴线的方向；
[0039] --"周向":基本垂直于轮胎的轴向和半径二者的方向（换句话说，与其中心位 于轮胎的旋转轴线上的圆相切）；
[0040] - "径向"：沿着轮胎的半径的方向，即穿过轮胎的旋转轴线并基本垂直于该方 向的任何方向，即与垂直于该方向的方向成不超过5度的角的方向；
[0041] - "沿着一轴线或沿着一定方向取向"，当说到诸如增强件的任何元件时，意指 基本平行于该轴线或该方向取向的元件，所述平行即与该轴线或该方向成不超过5度（因 此，为零或至多等于5度）的角；
[0042] --"垂直于一轴线或一定方向取向"：当说到诸如增强件的任何元件时，意指基 本垂直于该轴线或该方向取向的元件，所述垂直即与垂直于该轴线或该方向的方向成不超 过5度的角；
[0043] --"中间圆周平面"（指M):垂直于轮胎的旋转轴线Y的平面，其在两个胎圈之 间位于中间并穿过胎冠增强层或带束层的中间；
[0044] --"增强件"或"增强线":任何长和细的绳，即任何细长、丝状的绳，其长度相对 于其横截面来说很长，尤其任何单独的丝、任何多丝纤维或任何这种丝或纤维的组件，诸如 股线或帘线，该绳或线可为直线或例如绞线或卷曲线的非直线，这种绳或线能够增强橡胶 基质（即提商基质的抗拉特性）；
[0045] --"单向增强件":本质上互相平行的增强件，即沿着一根轴线或相同轴线取向 的增强件；
[0046] --"层合物"或"多层层合物":在国际专利分类提供的含义中，意指包括彼此接 触的平面或非平面形状的至少两个层的任何产品，这些层可以或可以不彼此粘合或连接； 表述"粘合"或"连接"被广泛地解释为包括粘合或组装的所有装置，尤其是通过粘合剂粘 合。
[0047] 此外，除非明确指示不是这样，否则指示的所有百分比（％)是重量％。
[0048] 通过表述"a与b之间"指示的任何值的范围表示大于a且小于b (即排除端点a 和b)的值的范围，表述"a至b"指示的任何值的范围意指从a至b的值的范围（即包括明 确的端点a和b)。
[0049] 以举例的方式，图1非常示例性地（即不按照任何具体的比例绘制）描绘了穿过 例如用于客车或货车类型的车辆的根据本发明的轮胎的径向截面，根据本发明，其带束层 包括多层复合层合物。
[0050] 根据本发明的该轮胎（1)，限定了三个垂直方向：周向（X)、轴向（Y)和径向（Z)， 该轮胎（1)包括：胎冠（2)，其顶上覆盖着胎面（3);两个侧壁（4);两个胎圈（5)，各个侧壁 ⑷将各个胎圈（5)连接至胎冠⑵；胎体增强层（7)，其锚固在胎圈（5)的每一个中，并沿 着侧壁（4)和胎冠（2)延伸；胎冠增强层或带束层（10)，沿着胎冠（2)在周向（X)上延伸， 并在径向上位于胎体增强层（7)与胎面（3)之间。按照已知的方式，胎体增强层（7)由通 过纺织品帘线增强的至少一个橡胶帘布层构成，所述帘线被称作"子午线"，其几乎彼此平 行地排列并从一个胎圈延伸至另一个，以与中间圆周平面Μ形成大致被包括在80°与90° 之间的角；在这种情况下，以举例的方式，其包裹在各个胎圈（5)中的两个胎圈线（6)周围， 该增强层（7)的反包部分（8)例如朝着轮胎（1)的外侧布置，在这种情况下，轮胎（1)示为 安装在其边缘（9)上。
[0051] 根据本发明，并且根据稍后将详细描述的图2的图示，轮胎（1)的带束层（10)包 括多层复合层合物，所述多层复合层合物包括增强件的三个重叠的层（l〇a、10b、10c)，所述 增强件在各层中为单向，并且对应地嵌入在橡胶（Cl、C2、C3)的一定厚度中，具有以下特 征：
[0052] 〇在胎面侧上，第一层橡胶（C1)包括第一行增强件（110)它们相对于周向（X) 以-5度到+5度的角度α取向，这些增强件（110)被称作第一增强件，其由可热收缩的纺 织材料制成；
[0053] 〇与第一层（C1)接触并位于第一层（C1)下方的第二层橡胶（C2)包括第二行增强 件（120)，它们相对于周向（X)以正或负的给定的角度β (包括在10度与30度之间）取 向，这些增强件（120)被称作第二增强件，其为金属增强件；
[0054] 〇与第二层（C2)接触并位于第二层（C2)下方的第三层橡胶（C3)包括第三行增强 件（130)，它们相对于周向⑴以与角度β相反的角度Υ (包括在10度与30度之间）取 向，这些增强件（130)被称作第三增强件，其为金属增强件。
[0055] 根据本发明，二者均被包括在10°与30°之间的方向相反的角度β和γ可相等 或不等，即第二增强件（120)和第三增强件（130)可在先前限定的中间圆周平面（Μ)的每 侧对称地布置或以其它方式布置。
[0056] 在图1中示意性地指示的该轮胎中，当然应该理解，胎面3、多层层合物10和胎体 增强层7可以或可以不彼此接触，但是为了简单起见和为了使附图更清楚，这些部件有意 地在图1中示意性地分离。它们可在物理上分离，至少它们中的一些例如通过本领域技术 人员熟知的粘合橡胶在物理上分离，旨在固化或交联之后优化整体的内聚性。
[0057] 在本发明的轮胎中，第二增强件（120)和第三增强件（130)在定义上由钢单丝构 成，其直径（分别由D2和D3指示）被包括在0· 20mm与0· 50mm之间，优选地大于0· 25mm 并小于0. 40mm。更优选地，尤其在严酷的行驶条件下，为了本发明的轮胎的最佳耐用性，优 选地D2和D3被包括在0· 28mm至0· 35mm的范围内。
[0058] 钢"单丝"或"单线"在这里意指任何单独的钢丝，无论其截面形状如何，其直径或 厚度D大于100 μ m，当后者非圆形时，D表示其截面的最短尺寸。因此，该定义覆盖主要圆 柱形（具有圆形截面）的单丝和不同形状的单丝，例如长方形单丝（具有扁平的形状）；在 后一种情况（非圆形截面）下，截面的最长尺寸与最短尺寸的比率优选地小于50,更优选地 小于30,并且具体地说小于20。
[0059] 在中间面（M)的每一侧，在4cm的总轴向宽度（即相对于中间面Μ的-2cm与+2cm 之间）上，在硫化状态的轮胎的带束层的中心部分中测量，本发明的该轮胎具有以下特征 (以其它基本特征的形式）：
[0060] 〇第一增强件（110)的平均外接圆直径D1被包括在0· 40mm与0· 70mm之间； [0061] 〇沿着轴向（Y)测量的第一层橡胶（C1)中的第一增强件（110)的密度dl被包括 在70线/分米（分米，即橡胶层的每100mm)与130线/分米之间；
[0062] 〇分别沿着轴向（Y)测量的第二层橡胶（C2)中的第二增强件（120)的密度d2和 第三层橡胶（C3)中的第三增强件（130)的密度d3被包括在120线/分米与180线/分米 之间；
[0063] 〇沿着径向（Z)测量的将（第一层C1的）第一增强件110与最靠近其的（第二层 C2的）第二增强件120分离的橡胶的平均厚度E zl被包括在0. 25mm与0. 40mm之间；
[0064] 〇沿着径向（Z)测量的将（第二层C2的）第二增强件120与最靠近其的（第三层 C3的）第三增强件130分离的橡胶的平均厚度E z2被包括在0. 35mm与0. 60mm之间。
[0065] 图2示意性地（并且不按照任何具体的比例绘制）在截面中描绘了用作图1的根 据本发明的轮胎（1)中的带束层（10)的多层复合层合物（10a、10b、10c)。
[0066] 如图2所示，Ezl是将第一增强件（110)与最靠近其的第二增强件（120)分离的橡 胶的厚度（E zl(1)、Ez1(2)、Ez1(3)、…、EZl⑴）的平均值，这些厚度各自沿着径向Z测量，并且在 相对于带束层的中心被包括在-2. 0cm与+2. 0cm之间的总的轴向距离上被平均（即，例 如，如果在层C1中每厘米存在十个增强件（110)，则进行总的40轮测量）。
[0067] 换种方式说，Ezl是将各个第一增强件（110) "背对背"地与最靠近其的第二增强 件（120)沿着径向Z分离的最小距离Ezl(i)的平均值，在相对于中间面Μ在-2cm与+2cm 之间延伸的轴向间隔中，在带束层的中心部分中存在的所有第一增强件（110)上计算该平 均值。
[0068] 类似地，Ez2是将第二增强件（120)与最靠近其的第三增强件（130)分离的橡胶 ^22(1)^ Εζ2(2)λ Εζ2(3)λ …、Ez2(i) )的沿径向ζ测量的厚度的平均值，在相对于带束层的中心被 包括在-2. Ocm与+2. Ocm之间的总的轴向距离上计算该平均值。换种方式说，这些厚度代 表将第二增强件（120) "背对背"地与最靠近其的第三增强件（130)沿着径向Z分离的最 小距离。
[0069] 换种方式说，Ez2是将第二增强件（120) "背对背"地与最靠近其的第三增强件 (130)沿着径向Z分离的最小距离Ez2(i)的平均值，在相对于中间面Μ在-2cm与+2cm之 间延伸的轴向间隔中，在带束层的中心部分中存在的所有第二增强件（120)上计算该平均 值。
[0070] 本发明的轮胎还满足以下不等式：
[0071] (1)CT<7. 5% ；
[0072] (2)0. 20<Ezl/(Ezl+Dl+D2)<0. 30 ；
[0073] (3)0. 30<Ez2/(Ez2+D2+D3)<0. 50,
[0074] CT为由在185°C下在2分钟以后可热收缩的纺织材料制成的第一增强件（110)的 热收缩。
[0075] 换句话说，通过定义，这些第一增强件（110)的相对收缩在下文中列出的测试条 件下小于7. 5%。CT优选地小于3. 5%，更优选地小于3%，这些值经证明是对于制造轮胎 外胎和轮胎外胎的尺寸稳定性最佳的，尤其是在固化及其冷却阶段中。
[0076] 除非另外指明，否则根据标准ASTM D1204-08测量参数CT，例如在"TESTRITE"型 设备上，已知标准预紧力为〇. 5cN/tex(因此相对于正被测试的测试样本的滴定率或线密 度进行表达）。在恒定的长度上，这次在180°C的温度和3%的伸长率下，也利用以上测试测 量最大收缩力（由F c表示）。收缩力Fc优选地高于20N(牛顿）。经证明，当轮胎在高行驶 速度下升温时，高收缩力尤其有利于由可热收缩的纺织材料制成的第一增强件（110)相对 于轮胎的胎冠增强层的箍捆能力。
[0077] 可在涂有粘合剂的初始纺织品增强件（并入层合物和轮胎中之前）上模糊地测量 以上参数CT和FC，或者一旦将它们从硫化的轮胎的中心区中提取出来并且优选地"去橡胶 化"（即除去在层C1中覆盖它们的橡胶）就可在这些增强件上测量。
[0078] 任何满足上文所述的收缩特征CT的可热收缩的纺织材料都是合适的。优选参考， 该可热收缩的纺织材料选自：聚酰胺、聚酯和聚酮。在聚酰胺中，尤其是指可由聚酰胺4-6、 6、6-6、11或12制成。在聚酯中，意指可例如由PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PEN(聚对奈 二甲酸乙二醇酯）、PBT (聚对苯二甲酸丁二醇酯）、PBN(聚对奈二甲酸丁二醇酯）、PPT (聚 对苯二甲酸丙二醇酯）、PPN(聚对奈二甲酸丙二醇酯）制成。例如，也可使用由诸如芳族聚 酰胺/尼龙、芳族聚酰胺/聚酯、芳族聚酰胺/聚酮复合帘子线帘线的两种（至少两种）不 同材料构成的复合增强件，只要它们满足所述推荐的CT特征即可。
[0079] 根据一个尤其优选的实施例，可热收缩的纺织材料是一种聚酯，尤其是PET或 PEN，更具体地说，是PET。更优选地，使用的聚酯是HMLS (高模低缩）PET。
[0080] 由可热收缩的材料制成的第一增强件可具有任何已知的形式，诚然它们可为单 丝，但是它们可更通常由以纺织品帘线的形式扭绞在一起的多丝纤维构成。按照一般的方 式，通常在这些增强件没有圆形截面（与单独丝的简单情况相对比）的情况下，外接圆直径 意指包围这种第一增强件的虚拟旋转圆柱的直径。
[0081] 根据本发明的一个优选实施例，就滚动阻力、滑移推力和行驶耐用性而言，对于本 发明的轮胎的优化的性能，满足以下特征中的至少一个以及更优选地全部：
[0082] 〇直径D1被包括在0· 45謹与0· 65謹之间；
[0083] 〇密度dl被包括在80线/分米与120线/分米之间，更优选地在90线/分米与 110线/分米之间；
[0084] 〇密度d2和d3各自被包括在130线/分米与170线/分米之间；
[0085] 〇厚度Ezl被包括在0· 25mm与0· 35mm之间，更优选地在0· 275mm与0· 325mm之间；
[0086] 〇厚度Ez2被包括在0· 35mm与0· 55mm之间，更优选地在0· 375mm与0· 525mm之间；
[0087] 〇沿着径向Z测量的多层复合层合物的总厚度，即其三个重叠的层（C1、C2、C3)的 总厚度被包括在1. 8mm与2. 7mm之间，更优选地在2. 0mm与2. 5mm之间。
[0088] 根据本发明的可以或可以不与上述优选特征中的任一个或全部组合的另一优选 实施例，下面示出的不等式中的至少一个被满足，并且更优选地下面示出的不等式的全部 均被满足：
[0089] 0. 225<Ezl/(Ezl+Dl+D2)<0. 275
[0090] 0. 325<Ez2/(Ez2+D2+D3)<0. 475
[0091] 0· 325〈（Ez1+Ez2V(Ez1+Ez2+D1+D2+D3)〈0. 425。
[0092] 由可热收缩的纺织材料制成的第一增强件（110)可采用任何已知的形状，例如， 它们可为大直径（例如等于或大于50 μ m)的单体单丝、多丝纤维（由通常小于30 μ m的小 直径的多个单体丝构成）、由多条纤维扭绞在一起形成的纺织品股线、由多条纤维或单丝绞 合或扭绞在一起形成的纺织品帘线。
[0093] 通过定义，第二增强件（120)和第三增强件（130)是钢单丝。优选参考，钢是碳钢， 诸如用于轮胎的"钢帘线"式的帘线中使用的钢；然而当然可使用其它钢，例如不锈钢，或其 它合金。
[0094] 根据一个优选实施例，当使用碳钢时，其碳含量（钢的重量％ )被包括在0. 8%至 1. 2%的范围内；根据另一优选实施例，钢的碳含量被包括在0. 6%至0. 8%的范围内。本发 明特别应用于正常抗张（NT)或高抗张（HT)的钢帘线类型的钢，因此由碳钢制成的（第二 和第三）增强件的抗张强度（Rm)优选地高于2000MPa，更优选地高于2500MPa。本发明还应 用于钢帘线类型的超高抗张（SHT)钢、特高抗张（UHT)钢或巨抗张（MT)钢，因此由碳钢制 成的（第二和第三）增强件的抗张强度（Rm)优选地高于3000MPa，更优选地高于3500MPa。 作为弹性伸长率和塑性伸长率之和的这些增强件的总断裂伸长率（At)优选地大于2.0%。 [0095] 只要考虑由钢制成的（第二和第三）增强件，就根据1984年的ISO标准6892在 张力下获得断裂时的力、Rm表示的断裂时的强度（MPa)和At (总伸长率％ )表示的断裂伸 长率的测量。
[0096] 使用的钢（无论具体是碳钢还是不锈钢）可本身涂有金属层，其用于例如提高钢 单丝的工作能力或增强件和/或轮胎本身的耐磨性，诸如附着性、耐腐蚀性或甚至抗老化 性。根据一个优选实施例，使用的钢覆盖有一层黄铜（Zn-Cu合金）或锌；应该提醒，在线制 造工艺中，用黄铜或锌涂布线使得线更容易被拉出，并促进线粘合至橡胶。然而，增强件可 覆盖有除黄铜或锌以外的一金属薄层，其具有例如提高这些线的耐腐蚀性和/或它们对橡 胶的附着力的功能，例如一薄层的Co、Ni、Al以及一薄层的Cu、Zn、Al、Ni、Co、Sn化合物中 的两种或更多种的合金。
[0097] 制成多层复合层合物的橡胶复合物（或下文中"橡胶层"）的每一层（Cl、C2、C3) 基于至少一种弹性体和一种填料。
[0098] 优选参考，所述橡胶是二烯类橡胶，应该提醒，其意指至少部分地（即均聚物或共 聚物）由二烯类单体（即具有两个碳-碳双键，无论它们是否共轭的单体）衍生的任何弹 性体（单一弹性体或弹性体的共混物）。
[0099] 这种二烯类弹性体更优选地选自：聚丁二烯（BR)、天然橡胶（NR)、合成聚异戊二 烯（IR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这些弹性体的共混物，这些共聚物尤其选自：丁 二烯-苯乙烯共聚物（SBR)、异戊二烯-丁二烯共聚物（BIR)、异戊二烯-苯乙烯共聚物 (SIR)和异戊二烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBIR)。
[0100] 一个尤其优选的实施例是使用"异戊二烯"弹性体，即异戊二烯的均聚物或共聚物 或者换句话说选自天然橡胶（NR)、合成聚异戊二烯（IR)、异戊二烯的各种共聚物和这些弹 性体的共混物的二烯类弹性体。
[0101] 异戊二烯弹性体优选地为天然橡胶或顺-1，4型合成聚异戊二烯。在这些合成聚 异戊二烯中，优选地使用顺-1，4键的含量（摩尔％ )高于90% (更优选地仍高于98%)的 聚异戊二烯。根据一个优选实施例，橡胶复合物的各层含有50至lOOphr的天然橡胶。根 据其它优选实施例，二烯类弹性体可全部或部分由另一二烯类弹性体构成，例如通过例如 BR型另一弹性体切割（cut)或不切割的SBR弹性体。
[0102] 各种橡胶复合物可含有单个或多个二烯类弹性体以及通常在旨在用于制造轮胎 的橡胶基质中采用的所有或一些添加剂，诸如（例如）增强填料（诸如炭黑或二氧化硅）、 偶联剂、抗老化剂、抗氧化剂、增塑剂或延展油（extension oil)-无论后者实质上是芳 族还是非芳族（尤其是非芳族或非常弱的芳族，例如具有高粘度或优选地低粘度的例如环 烷或石蜡类型的油、MES或TDAE油）、具有高玻璃态转变温度（高于30°C )的增塑树脂、提 高原料状态的复合物的可加工性的试剂、增粘树脂、抗硫化返原剂、诸如（例如）HMT(六亚 甲基四胺）或H3M(六甲氧基甲基三聚氰胺）的亚甲基受体和供体、增强树脂（诸如间苯二 酚或双马来酰亚胺）、金属盐（例如尤其钴、镍或镧系元素的盐）类型的已知粘合促进剂体 系、受联或硫化体系。
[0103] 优选参考，用于橡胶复合物的交联体系是一种被称作硫化体系的体系，即一种基 于硫磺（或给硫剂）和主要硫化促进剂的体系。可向该基本硫化体系添加各种已知的硫化 触媒剂或辅助促进剂。以0. 5与lOphr之间的优选比率使用硫磺，以包括在0. 5与lOphr 之间的优选比率使用例如亚磺酰胺的主要硫化促进剂。例如炭黑和/或二氧化硅的增强填 料的水平优选地高于30phr，尤其包括在30与100phr之间。
[0104] 常规用于轮胎中的所有炭黑（尤其HAF、ISAF、SAF类型的炭黑）（被称作轮胎等级 炭黑的炭黑）适于被当作炭黑。按照这种类别，更具体地说，将由（ASTM)等级300、600或 700(例如 N326、N330、N347、N375、N683、N772)的炭黑制成。BET 表面积小于 450m2/g(优 选地30至400m2/g)的沉淀或热解二氧化硅尤其适于被当作二氧化硅。
[0105] 鉴于当前描述，本领域技术人员应该知道如何调整橡胶复合物的制剂以达到期望 水平的属性（尤其弹性模量）以及修改制剂以适于预期特定应用。
[0106] 优选参考，交联状态的各种橡胶复合物在10%伸长率的延伸割线模量包括在4与 25MPa之间，更优选地在4与20MPa之间；已证明尤其包括在5与15MPa之间的值尤其适 合。在张力下进行模量测量，除非另外指明，否则根据1998年的标准ASTM D412(测试样本 "C"）：在10%伸长率时以第二伸长率（即在调节循环之后）测量"真"割线模量（意指相 对于测试样本的实际截面的模量），这里将其表示为Ms并且以MPa表达（在根据1999年的 标准ASTM D1349的标准温度和相对湿度条件下）。
[0107] 为了使得第一增强件、第二增强件和第三增强件粘附于它们的上面描述的橡胶 (Cl、C2、C3)的三个对应层，可通过任何合适的粘合剂体系使用它们，考虑到第一纺织品增 强件，使用例如"RFL"（间苯二酚甲醛乳胶）或等同类型的纺织品胶，或者考虑到由钢制成 的第二增强件和第三增强件，使用例如含有诸如黄铜或锌的粘合剂；然而，还可使用简单的 (即非涂布的）钢。
[0108] 6、本发明的示例性实施例
[0109] 随后的测试通过其特定构造论证了，根据本发明的多层复合层合物可通过使用非 线缆状钢单丝以较低成本减小轮胎的重量以及因此减小轮胎的滚动阻力，首先和首要地实 现了这些，而不用削弱这些轮胎的侧偏刚度或整体耐用性。
[0110] 在尺寸为205/55R16的客车轮胎上执行这些比较测试，所述客车轮胎按照常规方 式制造并且在除了它们的多层复合层合物的构造之外的所有方面都是相同的。
[0111] A)测试的轮胎
[0112] 在这些示例的根据本发明的轮胎中，根据图2的示意性描绘，增强件（110)是由聚 酰胺66制成的股线，各股线由以250转/米扭绞在一起（在直接并捻机上）的140tex的 2根短纤纱构成，直径D1等于大约0. 66mm ;它们的CT等于大约7%，并且它们的收缩力Fc 等于大约28N。
[0113] 覆盖纺织品增强件（110)的第一橡胶层（C1)是一种基于天然橡胶、炭黑、硫化体 系和通用添加剂的常规用于纺织品增强件的研光的橡胶复合物；例如利用"RFL"（间苯二 酚甲醛乳胶）型简单纺织品胶按照已知的方式确保聚酰胺股线与橡胶层之间的附着力。
[0114] 为了制造该第一层（C1)，按照本领域技术人员熟知的方式将纺织品股线（110)在 原料（未硫化的）状态的两层橡胶复合物之间研光，所述橡胶复合物的每层的厚度为大约 0. 25mm〇
[0115] 金属增强件（120)和（130)是强度Rm大约为3650MPa (断裂力为258N)、总伸长 率At为2. 3 %并且直径（D2、D3)为0. 30mm的UHT型的微合金化碳钢单丝（0. 9 %的碳和 0· 2%的 Cr)。
[0116] 覆盖这些钢单丝（120,130)的第二橡胶层（C2)和第三橡胶层（C3)通过附着力促 进剂由通常基于天然橡胶、炭黑、硫化体系和诸如钴盐的通用添加剂的常规用于金属轮胎 带束层帘布层的研光的复合物构成。
[0117] 为了制造这两层（C2、C3)，按照本领域技术人员熟知的方式将单丝（130)在两 层原料（未硫化的）状态的橡胶复合物之间研光，所述橡胶复合物的每层的厚度为大约 0. 32mm。
[0118] 沿着轴向（Y)测量的第一层（Cl)中的纺织品股线（110)的密度di等于大约100 线/分米，第二钢单丝（120)和第三钢单丝（130)的d 2和d3分别等于大约160线/分米。
[0119] 因此，在中间面Μ的每一侧上在-2cm与+2cm之间轴向地延伸的范围内，存在大 约40(即每一侧上20)的纺织品股线（110)和大约64(即每一侧上32)的第二钢单丝（120) 和第三钢单丝（130)。
[0120] 将这些纺织品股线（110)与钢单丝（120)分离的橡胶的测量的平均厚度Ezl为 大约0.31mm，而将钢单丝（120)与其它钢单丝（130)分离的橡胶的平均厚度E z2为大约 0. 45mm。沿径向测量的根据本发明的层合物的总平均厚度为大约2. 3mm。
[0121] 因此，在根据本发明的该示例中，应该注意，实际上满足以下三个尤其优选的不等 式：
[0122] 0. 225<Ezl/(E zl+Dl+D2)<0. 275
[0123] 0. 325<Ez2/ (Ez2+D2+D3) <0. 475
[0124] 0· 325〈（Ez1+E z2V(Ez1+Ez2+D1+D2+D3)〈0. 425。
[0125] 上面指示的所有数据（Dl、D2、D3、屯、d2、d3、E zl和Ez2)是操作员在通过带束层的 中心部分截取的轮胎的径向截面的照片上实验性地测量的平均值，如先前在中间面（Μ)的 每一侧上的2cm上指示的。
[0126] 使用的对照轮胎与本发明的轮胎具有相同结构，但是以下技术特征不同：金属增 强件（120,130)，由SHT钢（Rm等于大约3170MPa ;破坏力为450N)的常规"2. 30"设计帘线 构成，包括2根以14mm的间距在一起的直径0. 30mm的线缆状线；这些帘线的直径（外接 圆）因此为0.6mm ;它们以85线/分米左右的密度布置；将尼龙股线（110)与钢帘线（120) 分离的橡胶的测量到的平均厚度Ezl为大约0.31_，而将钢帘线（120)分离的橡胶的测量 到的平均厚度E z2为大约0. 50_。沿径向测量的层合物的总平均厚度为3. 0_左右。
[0127] 为了制造以上两个金属层，按照本领域技术人员熟知的方式将"2. 30"帘线在两 层原料（未硫化的）状态的橡胶复合物之间研光，所述橡胶复合物的每一层的厚度为大约 0. 40mm。
[0128] 在这些对照轮胎的多层复合层合物中，尤其注意，与本发明中的情况不同的是，以 下重要不等式中的任一个均不满足：
[0129] 0. 20<Ezl/(Ezl+Dl+D2)<0. 30 ；
[0130] 0. 30<Ez2/(Ez2+D2+D3) <0. 50 〇
[0131] B)比较测试的结果
[0132] 在机器上执行的第一系列的测试中，首先注意，与对照轮胎相比，本发明的轮胎具 有：
[0133] -在多层复合层合物上重量减轻11 %左右，即在轮胎本身上重量减轻2%左右；
[0134] -滚动阻力提高大约2% (表示大约0· 150kg/tonne);
[0135] -意料之外的是，尽管这种可预见的带束层的减轻，但是滑移推力却恰好相等。
[0136] 根据IS087-67 (1992)方法在测力计上测量滚动阻力。为了测量滑移推力，在合适 的自动机器（由MTS市售的"平轨"式机器）上以80km/h的恒定速度驱动各个轮胎，针对1 度的侧偏角改变"Z"表示的负载，通过利用传感器记录按照已知的方式测量"D"表示的侧 偏刚度或滑移推力（校正零滑移时的推力），车轮的横向负载为该负载Z的函数；滑移推力 是D(Z)曲线在原点的梯度。
[0137] 接着，随后在机器或车辆（大众高尔夫）上执行实际行驶测试，以在各种驱动条件 下将对照轮胎和根据本发明的轮胎的耐用性进行比较。
[0138] 首先，通过以下步骤估计针对非常高速的驱动的耐用性：使机器上的各个轮胎按 照确定的步骤经受不断增加的速度直至预设的极限速度（超过250km/h)或适用的情况，直 至在测试结束之前测试的轮胎变得损坏。
[0139] 接着，通过以下步骤评估在非常困难的侧偏的条件下的耐用性：在超载、充气不足 和根据预定速度的各种循环的情况下在非常多弯道的车道上驱动车辆，以导致非常高的横 向加速度，所有这些超过l〇〇〇km ;在这种尤其严酷的测试之后，将测试的各个轮胎剥开（通 过破坏性分析），在适用的情况下，将多层复合层合物的相对层（C2、C3)中的金属增强件 (120、130)的破坏数量计数。
[0140] 最后，还在自动行驶机器上测试在非常严酷的条件下非常长时间（40000km)的驱 动的耐用性，根据各种预定压强和超载，以恒定速度循环；然后，将各个测试的轮胎剥开，并 观察其多层复合层合物的整体条件，尤其是已知遭受最大发热的轮胎的胎肩区。
[0141] 在这种第二系列的测试的最后，发现与对照轮胎相比，令本领域技术人员惊讶的 是，根据本发明的轮胎表现出：
[0142] -针对高速行驶的相当的耐用性（在两种情况下测试的轮胎均无明显破坏）；
[0143] -在非常困难的侧偏情况下的耐用性同样相当（在两种情况下均未观察到金属增 强件的破坏）；
[0144] -最后，提高了在极其严酷的行驶条件下的非常长时间的驱动耐用性（根据本发 明的多层复合层合物的外观更佳）。
[0145] 因此，假设观察了上面解释的所有重要的技术特征，尤其假设，一方面，使用其热 收缩能力受控制的纺织品圆周增强件（110)，另一方面，在推荐的建造极限下使用小直径单 丝形式的金属增强件（120、130)，已发现，仍可减小轮胎带束层的整体厚度，而不妨碍工作 能力，并且功能进行了区分：首先第一层的圆周增强件提供箍捆，以及其次其它两层的金属 增强件提供硬化。
[0146] 意外的是，本发明允许客车或货车轮胎的重量和滚动阻力降低，而不损坏侧偏刚 度，因此，不损坏抓地性和操控性，同时甚至在特别严酷的行驶条件下，提供不更好但至少 相当的行驶耐用性。
【权利要求】
1. 一种子午线轮胎（1)，其限定了三个主要方向，周向（X)、轴向（Y)和径向（Z)，包括： 胎冠（2)，其上覆盖有胎面（3);两个侧壁（4);两个胎圈（5)，各个侧壁（4)将各个胎圈（5) 连接至胎冠（2);胎体增强层（7)，锚固在胎圈（5)的每一个中，并沿着侧壁（4)和胎冠（2) 延伸；胎冠增强层或带束层（10)，在周向（X)上沿着胎冠（2)延伸，并沿径向位于胎体增强 层（7)与胎面（3)之间，所述带束层（10)包括多层复合层合物（10a、10b、10c)，其包括增强 件（110、120、130)的至少三个重叠的层，所述增强件在各个层中为单向的，并分别嵌入橡 胶（C1、C2、C3)的一定厚度中，所述轮胎具有以下特征： 〇在胎面侧上，第一层（l〇a)橡胶（C1)包括第一行增强件（110)，它们相对于周向（X) 以-5度至+5度的角度α取向，这些增强件（110)被称作第一增强件，其由可热收缩的纺 织材料制成； 〇与第一层（l〇a)接触并位于第一层（10a)下方的第二层（10b)橡胶（C2)包括第二行 增强件（120)，它们相对于周向（X)以包括在10度与30度之间的正或负的给定的角度β 取向，这些增强件（120)被称作辅助增强件，其为金属增强件； 〇与第二层（l〇b)接触并位于第二层（10b)下方的第三层（10c)橡胶（C3)包括第三 行增强件（130)，它们相对于周向（X)以包括在10度与30度之间的与角度β相反的角度 Υ取向，这些增强件（130)被称作第三增强件，其为金属增强件； 其特征在于，一方面： 〇第二增强件（120)和第三增强件（130)由钢单丝构成，它们的分别由D2和D3表示的 直径被包括在〇. 20mm与0. 50mm之间； 在中间面（M)的每一侧，在4cm的总轴向宽度上，在硫化状态的轮胎的带束层的中心部 分中测量，该轮胎还满足以下特征： 〇第一增强件（110)的平均外接圆直径D1被包括在0. 40mm与0. 70mm之间； 〇沿着轴向（Y)测量的第一层橡胶（C1)中的第一增强件（110)的密度屯被包括在70 线/分米与130线/分米之间； 〇分别沿着轴向（Y)测量的第二层橡胶（C2)中的第二增强件（120)的密度(12和第三层 橡胶（C3)中的第三增强件（130)的密度d3被包括在120线/分米与180线/分米之间； 〇沿着径向（Z)测量的将第一增强件（110)与最靠近其的第二增强件（120)分离的橡 胶的平均厚度Ezl被包括在0· 25mm与0· 40mm之间； 〇沿着径向（Z)测量的将第二增强件（120)与最靠近其的第三增强件（130)分离的橡 胶的平均厚度Ez2被包括在0· 35mm与0· 60mm之间； 以及，另一方面，满足以下不等式： (1) CT<7. 5% (2) 0. 20<Ezl/(Ezl+Dl+D2)<0. 30 (3) 0. 30<Ez2/ (Ez2+D2+D3) <0. 50 CT为在185°C下在2分钟之后由可热收缩的纺织材料制成的第一增强件（110)的热收 缩。
2. 根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，直径D2和D3各自大于0. 25mm且小于 0. 40mm。
3. 根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，直径D1被包括在0. 45mm与0. 65mm 之间。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的轮胎，其特征在于，密度di被包括在80线/ 分米与120线/分米之间。
5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的轮胎，其特征在于，密度d2和d3各自被包括 在130线/分米与170线/分米之间。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的轮胎，其特征在于，厚度Ezl被包括在0. 25mm 与0· 35mm之间。
7. 根据权利要求1至6中的任一项所述的轮胎，其特征在于，厚度Ez2被包括在0. 35mm 与0· 55mm之间。
8. 根据权利要求1至7中的任一项所述的轮胎，其特征在于，热收缩CT小于3. 5%。
9. 根据权利要求1至8中的任一项所述的轮胎，其特征在于： 0· 225〈Ez/(Ezl+Dl+D2)〈0. 275。
10. 根据权利要求1至9中的任一项所述的轮胎，其特征在于： 0· 325〈Ez2AEz2+D2+D3)<0. 475。
11. 根据权利要求1至10中的任一项所述的轮胎，其特征在于： 0· 325〈（Ezl+Ez2) AEz1+Ez2+D1+D2+D3)〈0· 425。
12. 根据权利要求1至11中的任一项所述的轮胎，其特征在于，制成第二增强件（120) 和第三增强件（130)的钢是碳钢。
13. 根据权利要求1至12中的任一项所述的轮胎，其特征在于，可热收缩的纺织材料是 聚酯。
【文档编号】B60C9/20GK104114377SQ201380008606
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2012年2月9日
【发明者】A·拉德雅内, C·勒克莱尔, J·莫雷尔-让, A·维尔莱纳 申请人:米其林企业总公司, 米其林研究和技术股份公司