专利名称：轮胎冬季条件下使用的耐磨表面的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料，也可用作冬季条件下橡胶轮胎的耐磨表面。
有几个因素影响汽车轮胎在冰雪条件下的防滑性，如轮胎设计，防滑图案以及耐磨表面的材料组成。
过去几年里，为了开发具有改进性能，尤其是适合在冬季冰雪和滑溜路面上行驶的轮胎，已经进行了许多研究工作并花费了许多钱。特别是由于使用大齿轮胎导致路面材料的严重磨损并产生环境问题，人们已经做出努力来开发不带大齿的具有改进性能的轮胎。已经尝试对防滑图案设计进行了许多改变，以及用于耐磨表面的各种橡胶混合物，它可带有或不带有所谓的摩擦增强材料，如嵌埋的颗粒状或颗粒形成物质。
通过研究下面的专利公开号可发现该技术现在已经进展的水平US2582701，US2672910，US2675047，US2766800，US3062255，GB1578077，EP442155，FR2317109，WO85/05329，DE2101224，DE3220603，US1578121，以及NO申请903245和903259。
本申请人已经进行了许多实验，包括在耐磨表面使用不同的橡胶混合物以及不同的橡胶和颗粒的比例。通过这些工作，申请人得出这一结论，即类似如下参数—颗粒的硬度范围—颗粒的粒度及分布—颗粒混入耐磨表面材料中的百分数对轮胎与冰雪和滑溜路面之间的摩擦是重要的。根据待混入材料的硬度大小，本申请人已经发现通过降低粒度，可以明显增加混入耐磨表面材料中的颗粒的百分数。
一般来说，根据本发明用来混入耐磨表面橡胶混合物的摩擦材料，其特征为它是一种结晶贵橄榄石(橄榄石)和一种金属粉末的混合物，金属粉末可以例如是一种钢粉和/或一种铝合金粉末，如果需要，还包括与橡胶混合物有好的结合力的附加的辅助摩擦材料。
建议用于摩擦材料的混合物占总的耐磨表面组合物的20—60％(重量)，优选约45％(重量)。
至于建议的摩擦材料的组成，经过实验以后，发现使用约含5—20％钢，30—60％结晶橄榄石以及附加的(如果需要)某些粉料的粉末可以获得最好的结果。
至于粒度，经过实验以后发现，应在可能的范围以内尽可能将材料磨细。所用的橄榄石粉以及其它材料应该保持例如0.001—0.1mm的粒度，大部分的颗粒应优选在0.0015—0.022mm的区域内。
通过使用上述的混合物，因为组合物的性质和颗粒级配，在橡胶和摩擦材料之间出现了特别稳定的关系。
至于附加材料的混合物，该部分可以例如包括焦炭粉。该焦炭粉还可以部分或全部地被碳化硅粉末代替。在摩擦材料中使用焦炭粉可获得特别好的摩擦性质，但是焦炭粉本身会降低橡胶混合物的耐磨性质。除了发现颗粒形状对与橡胶的结合有积极作用以外，还证实橄榄石粉末可以形成具有极好摩擦性质的耐磨表面。还发现可以获得橄榄石和钢粉的非常良好且均匀的混合物，而且钢在硫化过程中可以明显增加混合物的导热性，导致由外胎面到帘子线的更好和更平滑的硫化。钢粉还有助于提高外胎面的耐磨性和稳定性。
首先将摩擦组合物的原料在干燥条件下于转鼓混合机或类似设备中混合大约10分钟。在这个干燥的混合过程中，橄榄石粉末表现出特别好的质量，因为它有助于从钢的颗粒中除去可能的氧化物和其它的表面覆盖层。这点是很重要的，因为在钢颗粒的表面上存在的任何覆盖层都将降低其与橡胶混合物最终的结合。接着，加入一种所谓的“底漆”(已知类型并已制备好的)，然后连续搅拌例如大约30分钟，直至原来具有液态稠度的底漆已经与固体物质完全混合并干燥。用底漆进行的处理最好分两步进行，其间有一个干燥时间。适合应用的底漆是以产品名Chemosil 211和Chemosil 220出售的产品。在摩擦组合物被底漆涂覆并完全干燥以后，它再混入轮胎的常规耐磨表面橡胶中。
根据本发明的制备耐磨表面的一种优选方式是将摩擦组合物装入混合机中与橡胶混合。从混合机中出来的最终混合物是碎块或条状的，其尺寸适合于装入常规的挤压机中，使该组合物进一步挤压形成适用于在轮胎上形成外胎花纹的条。在将厚度适合于形成外胎花纹的条施加到轮胎上之后，使用齿轮(rowel)将外胎花纹接合处刮下，然后将轮胎送至一个加压和加热的硫化室，以普通和众所周知的方式在轮胎上压制外胎花纹并硫化外胎面。
至于使用的钢料，最好是不锈钢。考虑到不锈钢的成本较高，也可以考虑使用某些其它的高等级的钢，例如以产品名称FLEX-GRAIN或FERROGENT出售的钢粉。钢粉可以部分或全部被颗粒状或粉状轻金属合金，例如铝合金AlMg5(NS17552)所代替。
可以以不同方式将摩擦材料混合物混入橡胶中。在制造橡胶时，摩擦材料可以例如在橡胶仍然处于流动状态时混入橡胶中。任选地，摩擦材料可在橡胶混合物或多或少处于流动状态时滚入橡胶混合物。如前面所述，可以使用占待混入摩擦材料的最终橡胶混合物的20—60％(重量)的摩擦材料，优选的百分比为45％左右。
本发明的一个重要特征在于使用的钢粉的粒度与构成摩擦组合物的其它物质相类似。优选地，该混合物的重量比例应该是1份钢粉比7份其余的摩擦组合物。这意味着，一个钢颗粒周围有7个摩擦组合物的其它颗粒包围，导致整个摩擦组合物更好地硫化至橡胶混合物中，因为钢的导热性比其它物质的要好。因此，在硫化过程中，橡胶或多或少地熔在摩擦材料的颗粒上。
实验表明，通过使用铝合金形成的金属粉末，可以改进由轮胎的热传导。结果，可以期望会产生较少的因轮胎变热而产生的问题以及降低磨损。
至于现在关心的外胎花纹，本申请人得到了这一结论，即当使用本发明的组合物于耐磨表面上时，外胎花纹可以设计成较少的槽，不管是斜纹的还是径向的，从而增加了轮胎与路面的接触面积。这是因为与迄今为止所用的组合物相比，新组合物增大了与冰的粘着力。经过实验，本申请人得出这一结论特别有利的外胎花纹可包括与地面有平的接触面的材料的近似小方块，并被相互成直角的槽相互隔开，一组平行槽没经线方向延伸(斜纹槽)，而另一组沿横切轮胎耐磨表面的方向延伸(径向槽)。
槽宽应该向着槽的底部变小，例如槽的顶部7mm宽，而槽的底部大约5mm宽。由此，可以避免切伤以及冰或雪塞满这些槽。
本发明人认为较好的外胎花纹包括尺寸大约为20×20mm的方块，它们由大约5mm宽的槽隔开，以便于快速排水。
具有本发明耐磨表面组合物的汽车轮胎可以象常规新轮胎那样制备，或者对旧轮胎进行翻新处理。
用附图来说明使用本发明组合物通过翻新来制造汽车轮胎的方法，其中
图1画出了汽车轮胎的截面图，它使用与本发明类似的组合物按层施加了耐磨表面。
图2说明了图1中轮胎局部放大部分；而图3示出了本发明人所述轮胎的一个部分，它是由上俯视耐磨表面的图。
图1说明了一种用于翻新轮胎的常规方法，缠绕期望层数的(本例中为5层)耐磨表面材料2的无缝环带。当根据本发明制备轮胎时，可以使用已经带有期望的粒状或粉末状混合物的耐磨表面材料(在制条阶段就获得的)。
如前面所述的，新的耐磨表面在典型温度150—165℃和7—25巴的压力的硫化室被硫化到轮胎上。由本发明人从通过施加多层薄条而翻新的轮胎中切下的试样表明，摩擦组合物是以这种方式分散在耐磨表面的相邻层上的，即使整个耐磨表面得到一种几乎均匀的材料结构，也在图2中示意地说明。因此，适宜地是在硫化过程中以常规的公知方式压出外胎花纹，而不以任何方式对组合物产生破坏。
如前所述，实验表明耐磨表面含有本发明组合物的轮胎也可以有相对较大的花纹接触面积。由本发明人提出的一种优选的外胎花纹设计是具有图3所示，带有纵向和横向间隔槽(以便具有好的排水性)的方块6的格状图案。在翻新轮胎时用于形成耐磨表面橡胶的条或带通常为2至3—4mm范围内的不同厚度。通常的厚度范围是3—4mm。当施加厚度为2—4mm的层时可获得耐磨表面组合物的好的混合。
在使用条带形成足够厚的耐磨表面之后，将轮胎耐磨表面平滑，并将轮胎送至用于硫化过程的硫化室。
权利要求
1.一种用于轮胎，尤其是适合冰雪覆盖的道路上使用的轮胎的耐磨表面，其中橡胶或橡胶混合物中带有摩擦增强材料的混合物，其特征在于，摩擦增强材料占橡胶混合物的大约20—60％(重量)，并含有结晶贵橄榄石(橄榄石)粉末和一种金属粉末的混合物，金属粉末例如可以是钢粉和/或铝合金粉，如果需要，还可包括与橡胶混合物具有好的结合力的附加的辅助摩擦材料。
2.权利要求1所述的用于轮胎的耐磨表面，其特征在于，摩擦增强材料构成一种摩擦组合物，它包括大约5—20％粉末状或颗粒状的钢料，大约30—60％结晶贵橄榄石粉，以及如果需要，某些其它材料。
3.权利要求1所述的用于轮胎的耐磨表面，其特征在于，金属粉末全部由铝合金粉末构成。
4.权利要求1—3中任一项所述的用于轮胎的耐磨表面，其特征在于，附加材料包括焦炭粉。
5.权利要求1，2或4中所述的用于轮胎的耐磨表面，其特征在于，所述钢料为不锈钢。
6.权利要求1—5中任一项所述的用于轮胎的耐磨表面，其特征在于，摩擦组合物还包括一部分碳化硅，如果需要，代替例如3—40％在其它情况下使用的焦炭粉末。
7.权利要求1—6中任一项所述的用于轮胎的耐磨表面，其特征在于，贵橄榄石以及优选地用于摩擦组合物中的附加材料的粒度在0.001—0.1mm范围内，而这些材料的主要部分的粒度优选在0.0015—0.022mm范围内。
全文摘要
一种用于轮胎，尤其是适合冰雪覆盖的道路上使用的轮胎的耐磨表面，其中橡胶或橡胶混合物中带有摩擦增强材料的组合物，其特征在于摩擦增强材料占橡胶混合物的大约20-60％(重量)，并含有结晶贵橄榄石(橄榄石)粉末和一种金属粉末的混合物，金属粉末可以是例如钢粉和/或铝合金粉，如果需要，还可以包括与橡胶混合物具有好的结合力的附加的辅助摩擦材料。
文档编号B60C11/14GK1124481SQ94192247
公开日1996年6月12日 申请日期1994年3月25日 优先权日1993年4月26日
发明者E·查里斯特森 申请人:E·查里斯特森