车轮轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种车轮轮胎。
[0002] 特别是，本发明涉及一种用于需要高行驶速度和/或极端驱动条件的两轮或四轮 车辆的车轮的高性能轮胎，通常，但不唯一，该轮胎能维持至少约210km/h的最大速度或者 承载得起至少210kg的最大负载或者两者均有。本发明也涉及一种重型货车的车轮的轮 胎。
【背景技术】
[0003] 车轮轮胎还在以申请人的名义的专利申请EP1262338、US2007/0006958和专利申 请 TO2001/060643 和 TO2002/096673 中公开。
【发明内容】
[0004] 车轮的高性能轮胎或重型货车车轮轮胎可能在其各种操作中受到相当大小的周 向、横向及其组合的应力。
[0005] 这样的应力通过轮胎胎圈结构在轮辋和轮胎之间传递，引起变形和摩擦；反之亦 然。
[0006] 为了保护胎圈结构不受到与轮辋接触而带来的持续的变形和摩擦应力，一个弹性 材料层，通常是作为耐磨带在相对于胎圈结构的外面设置，从而一旦轮胎安装在轮辋上，该 耐磨带就变为定位在胎圈结构和轮辋之间。
[0007] 考虑到其位置和功能，该耐磨带典型地包括一种混合物，该混合物具有的耐磨值 和抗疲劳值使它们能够有效地实现上述保护功能。
[0008] 本申请人考虑到耐磨带可以是轮辋和胎圈结构之间的过渡元件，轮辋是具有典型 高刚度的金属材料（如钢、铝或铝合金、或镁），，胎圈结构则如已知的具有相对非常低的刚 度。
[0009] 从上述观察出发，本申请人假定通过增加耐磨带的刚度可能得到在高速和/或极 端行车条件下和/或高负载情况下轮胎在结构和功能特性上的改进。
[0010] 本申请人首先研宄了增加耐磨带弹性材料中的硫的百分比的可能性。结果是，虽 然其有效地引起更大的刚度，但是，作为一个负面影响，这一方案弹性材料的脆性增加，抗 撕裂强度减少。
[0011] 因此，本申请人将注意力集中到这些结果上，并致力在不损坏其它结构特性的情 况下得到耐磨带弹性材料的更大刚度。
[0012] 本申请人发现，通过用含有纳米尺寸的无机纤维，优选由硅酸镁和/或硅酸铝组 成的无机纤维弹性材料制成耐磨带，有可能得到在极端工作条件下使用时具有改进性能的 轮胎。
[0013] 本申请人发现，将纳米尺寸的无机纤维添加到制造耐磨带的弹性材料中，会使轮 胎在极端工作条件下的性能明显提升，特别是关于稳定性和操控性，而不会引起任何轮胎 变脆或者迅速退化的问题。
[0014] 考虑到这个事实是令人惊讶的，就是本申请人注意到，当动态应变增加时，用上述 纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维增强弹性材料的动态剪切模量会大辐减少，也就 是说，具有高的佩恩效应，其由此被认为该材料不适合用于高性能的轮胎。
[0015] 高的佩恩效应典型地包括在应变增加时的强度损失，其导致轮胎性能的降低。
[0016] 然而，申请人在具有用上述纤维增强的弹性材料制成的耐磨带的轮胎上做测试， 惊讶地发现最优稳定性和操控性而没有轮胎在胎圈区域变脆的问题。
[0017] 因此，根据第一方面，本发明涉及一种车轮轮胎，包括
[0018] -胎体结构，包括至少一个胎体层，具有对置侧边缘，与相对环形增强结构连接；
[0019] -胎面胶，施加于相对所述胎体结构径向靠外的位置；
[0020] -一对侧壁，侧向施加于所述胎体结构的两侧上；和
[0021] -至少一个耐磨带，施加于各个所述环形增强结构靠外的位置；
[0022] 其中，所述至少一个耐磨带包括由可交联弹性体组合物交联形成的交联弹性材 料，可交联弹性体组合物包括纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维，其中在70°C和频 率为10HZ下，所述交联弹性材料具有大于8MPa的动态弹性模量值E'。
[0023] 典型地，轮胎包括位于胎体结构径向外侧位置的带束层结构。
[0024] 优选地，在23°C和10HZ频率时测量，所述交联弹性材料具有大于9. OOMpa的动态 弹性模量值E'。
[0025] 有利地，所述交联弹性材料在23°C的抗撕裂强度大于或等于53N/mm，优选地，大 于 58N/mm〇
[0026] 更特别地，所述交联弹性材料的断裂伸长率大于或等于250%，优选大于280%。
[0027] 尤其特别的是，所述交联弹性材料在100%伸长率（CA1)处的静态负载值大于或 等于5MPa。
[0028] 申请人相信，通过可交联弹性体组合物的组合计量，如硫化剂、促进剂、取代其它 增强填充剂或除其它增强填充剂外的纳米尺寸的硅酸镁和/或硅酸铝无机纤维，可获得包 括在耐磨带中的交联弹性材料的刚性和抗撕裂强度增加。
[0029] 在本说明书中，术语"纤维"的含意是，尺寸（长度）远大于横截面直径的细长部 件，关于无机钎维的术语"纳米尺寸"的含意是，无机钎维的直径小于500nm。
[0030] 根据一个优选实施方案，所述交联弹性材料由交联可交联弹性组合物得到，该可 交联弹性体组合物包括（a)二烯弹性聚合物和（b)直径小于100nm的无机纤维。
[0031 ] 有利地，所述无机纤维的直径在1到100nm之间，更优选地，在约5到约50nm之间。
[0032] 优选地，所述无机纤维的长度小于约10 ym，更优选在大约0. 2和大约10 ym之间， 最优选，在大约〇. 2和大约5 y m之间。
[0033] 有利地，用于本发明的无机纤维从由硅酸镁和/或硅酸铝纤维组成的组中选择， 例如海泡石纤维、坡缕石（也称做绿坡缕石）纤维或者它们的混合物。海泡石无机纤维是 特别优选的。
[0034] 根据一个优选实施方案，在所述可交联弹性体组合物中的所述无机纤维的含量在 大约lphr到大约20phr之间，优选地，从大约3phr到大约15phr之间。
[0035] 有利地，所述可交联弹性体组合物包括硫化剂。优选地，所述硫化剂包括硫基硫化 体系，包括硫或者含硫分子（硫供体）和硫化促进剂和/或活化剂。有利地，所述可交联弹 性体组合物包括大量硫化剂，用phr表示的话，硫的含量大于1. 5phr，优选地，大于2. 5phr。 优选地，硫化剂的含量，用phr表示的话，小于或等于5phr。
[0036] 根据一个优选实施方案，所述弹性体组合物也包括（c)碳黑增强填充剂。
[0037] 根据一个优选实施方案，所述弹性体组合物还包括（d)硅烷偶联剂。
[0038] 为了本说明书和接下来的权利要求的目的，术语"phr"的含意是，每100份重量的 二烯弹性聚合体中给定的弹性材料组分的重量份数。
[0039] 有利地，无机纤维用增容剂处理。
[0040] 根据一个优选实施方案，所述增容剂可以选自，例如具有通式（1)的季铵或季鱗 盐：
[0042]其中：
[0043] Y代表N或P ;
[0044] R1、R2、R3和R4,其可以是相同的或不同的，表示线性的或者支化的C1-C20的烷基 或羟烷基；线性或支化的C1-C20的烯基或羟基烯基；基团-R5-SH或者-R5-NH 2，其中R5表 示线性的或支化的C1-C20的亚烷基；C6-C18芳基；C7-C20的芳基烷基或烷基芳基；C5-C18 的环烷基，所述环烷基任选包括杂原子，如氧、氮或硫；
[0045] X-表示阴离子，如氯离子、硫酸根离子或磷酸根离子；
[0046] n表示1、2或 3。
[0047] 用增容剂处理无机纤维，以得到硅酸盐在弹性材料基体中高的分散。该硅酸盐，典 型的是亲水的，被制成亲有机性的，例如，用相对长链的烷基季铵盐阳离子与碱性阳离子交 换，使硅酸盐的表面极性改性。如，在专利US4136103、US5747560或US5952093中有更详细 的描述。根据本发明可用的无机纤维的商业可用的一个例子是已知的由Tolsa集团（http : //www. to Isa. com/)提供的名为 Pangel B5 的产品。
[0048] 根据一个优选实施方案，可以在本发明中使用的二烯弹性聚合物（a)可以选自通 常用于硫化可交联弹性材料的那些，特别是适于制造轮胎的，也就是具有不饱和链的弹性 聚合物或共聚物，玻璃化温度（Tg)通常小于20°C，优选是在0°C到-110°C之间。这些聚合 物或共聚物可以是天然来源的或者可以由一种或多种共轭二烯的溶液聚合、乳液聚合或气 相聚合、任选与至少一种共聚用单体混合，共聚用单体从单乙烯基芳烃和/或极性共聚单 体中选择。
[0049] 共轭二烯通常包含4到12个碳原子，优选的是4到8个碳原子，例如，其可以从包 括 1，3-丁二烯、异戊二烯、2, 3-二甲基-1、3-丁二烯、1，3-戊二烯、1，3-己二烯、3-丁基-1、 3- 辛二烯、2-苯基-1，3-丁二烯或它们的混合物的组中选择。1，3-丁二烯和异戊二烯是特 别优选的。
[0050] 单乙烯基芳烃，其可以任选用作共聚用单体，通常包含8到20个碳原子，优选地 8到12个碳原子，例如可以从苯乙條；I -乙條基奈；2-乙條基奈；苯乙條的各种烷基、环烧 基、芳基、烷基芳基或芳基烷基衍生物，例如，a