用于汽车车轮的自支撑轮胎的制作方法

本发明涉及一种用于车辆车轮的自支撑轮胎。近年来，轮胎制造商已经寻求消除对车辆中的笨重备用车轮的需要，同时确保车辆在一个或多个轮胎的显著或完全压力损失的情况下继续行驶的能力。现在，备用车轮通常由减小截面的车轮或修理/充气套件代替，然而，修理/充气套件需要在通常可能严重的条件下停止和执行操作。自支撑轮胎是能够在相当大的或完全的压力损失下支撑车辆负载的轮胎，从而允许驾驶员行驶一定距离以到达车库，而不必停止等待路边援助或在潜在危险的情况下更换/重新充气轮胎。当充气压力显著低于操作压力或甚至为零时(这称为“漏气保用(run-f lat)”模式)，轮胎必须能够以一定速度行进一定距离，例如80km至80km/h。这种性能，称为“em”(扩展移动性)性能，是立法或车辆制造商所要求的以使制造商能够将轮胎呈现为适合于漏气保用。当充气压力接近操作压力时(在这种情况下，人们称“正常驾驶”模式)，希望轮胎具有最高可能的性能，例如，尤其是可操纵性、低重量、低滚动阻力和足够的舒适性。理想地，自支撑轮胎的结构应该具有足够的强度，以防止当轮胎在放气状态下使用时侧壁结构和内表面塌缩或折回在自身上，另一方面，当轮胎处于正常充气操作状态时，其应该表现出有利的舒适品质和滚动阻力。已经使用几种技术来实现上述支撑效果而不损害正常运行条件。因此，例如，为了赋予轮胎自支撑特征，即在减小的或基本为零的充气压力下(例如在刺穿之后)保证短/中等距离行进的上述能力，已知将一个或多个弹性体材料的侧壁增强插入件集成到轮胎的侧壁结构中，所述侧壁增强插入件在不透气弹性体材料层的轴向外部位置中并且在每个侧壁的轴向内部，通常具有透镜状和/或基本上半圆形的轮廓。当轮胎的正常充气压力降低时，例如在刺穿之后，这些弹性体材料的侧壁增强插入件具有充分支撑车辆载荷的目的。因此，如此构造的用于车辆车轮的自支撑轮胎包括：-胎体结构，所述胎体结构包括至少一个胎体层，所述至少一个胎体层具有与相应环形锚固结构相关联的相对的侧向边缘；-在胎体结构的径向外部的位置中施加的带束结构；-在带束结构的径向外部的位置中施加的胎冠；-一对侧壁结构，每个侧壁结构包括在胎体结构的轴向外部的位置中延伸并且在环形锚固结构中的一个和胎冠的轴向外部部分之间径向延伸的侧壁；-在胎体结构的径向内部位置中施加的不透气弹性体材料层，称为衬里；和-至少一对侧壁增强插入件，每个侧壁增强插入件在不透气弹性体材料层的轴向外部和每个侧壁的轴向内部的位置中掺入到轮胎的相应侧壁结构内。通常在乘用车中，车轮以一定的外倾角安装，以允许轮胎与道路具有最大的接触表面，特别是在转弯时，以便具有最佳的抓地力。当车轮的顶部朝向车辆的外部时，外倾角为正，而如果车轮的顶部朝向车辆的内部倾斜，则外倾角为负。众所周知，轮胎的抓地力随着与道路的接触表面的增加而增加，因此，理想的情况是，车轮恒定地垂直于路面，且轮胎不会由于高横向载荷而变形。然而，实际上人们必须考虑轮胎的变形和在行驶期间经受载荷传递的悬架的偏移。在现代汽车上，外倾角几乎总是负的或为零，以在转弯时有利于道路抓地力。特别地，在前轴上，其为0°或略负(1°-1.5°)，以便使不规则的轮胎磨损最小化。另一方面，更明显的负外倾角对于后部是优选的，既为了在汽车倾斜时转弯时获得最大的抓地力，又为了改善转弯并减少转向不足行为。在负外倾角轮胎的情况下，轮胎故障基本上发生在轮胎的面向车辆内部的一侧上。因此，安装在车辆后轮上的自支撑轮胎在漏气保用状态下甚至更容易在轮胎内部产生大载荷和损坏。

背景技术：

0、现有技术

1、在自支撑轮胎领域中，已经提出了各种实施方案，这些实施方案旨在赋予自支撑能力的所需特征，而不会过度损害正常充气压力下的乘坐舒适性和消耗。

2、根据现有技术提出的方法，通过在衬里的轴向外部和每个侧壁的轴向内部的位置中，用至少一个特定橡胶的插入件加强侧壁结构来确保自支撑能力。

3、通常，侧壁增强插入件通过支撑扁平轮胎来工作。根据现有技术，认为插入件应该由具有高模量的材料制成，以确保提升，低滞后以最小化滚动阻力和良好的断裂伸长率，主要是为了允许轮胎在轮辋上的安装/拆卸。但是当在正常的充气条件下驾驶时，具有高模量的侧壁增强插入件的存在施加了强应力并且不期望地降低了乘坐舒适性。

4、通常，为了改善自支撑轮胎的提升性能，使用侧面增强插入件，即使是大体积的侧面增强插入件，然而，由于它们的较大质量侧面增强插入件使乘坐舒适性和燃料消耗变差。

5、通常，为了确定最佳的折衷，增强插入件由高模量胶料制成，由于高滚动阻力和差的舒适性，该高模量胶料是不理想的，并且厚度逐渐减小，直到确定保证所需的漏气保用距离的最小值。但由于仍然高的滚动阻力值和有限的漏气保用性能，最终的性能并不完全令人满意。

6、事实上，现有技术教导了以不同的方式向增强插入件的弹性体胶料赋予高模量，例如通过向它们加入大量增强材料和/或通过包含具有高模量的弹性体和/或通过增加交联密度、使用大量硫化剂或另外的交联体系来增强它们。

7、此外，为了考虑轮胎在行驶期间所承受的应力的不对称性，特别是在高的负外倾角的情况下，在现有技术中已经提出了不同的解决方案，其中两个侧壁增强插入件的性能通常不同，目的是总是在受应力最大的一侧上，例如通过使用更刚性的材料和/或通过增加增强插入件或插入件和相关侧壁的厚度，来增强受应力最大的侧壁。在下面的描述中，性能和弹性体组成和/或尺寸不同的轮胎的侧壁增强插入件通常被称为“不对称”增强插入件。

8、例如，文献ep2735455a1描述了具有不对称插入件的自支撑轮胎，其中一个侧壁(9a)上的侧面增强插入件的厚度b1大于另一侧壁(9b)上的侧壁增强插入件的厚度b2，同时第一侧(10a)的侧壁厚度a1小于另一侧的侧壁厚度a2。该文献教导了侧壁材料必须具有不小于3mpa的复数弹性模量e*1(第31段)，并且增强插入件材料(9)的模量e*2必须甚至更高(第39段)。实施例(表1-1和1-2)显示e*2值为6或8mpa。该说明书没有详细公开任何弹性体组合物。

9、文献wo2019086785a1描述了自支撑轮胎，其包括由高模量，特别是复数剪切动态模量g*至少等于1.0mpa(权利要求1)，优选地至少等于1.9mpa(权利要求3)并且有利地为1.9mpa至3.3mpa(第25段)的材料制成的侧壁增强插入件。实施例的轮胎具有由复数模量g*等于3.15mpa的弹性体材料制成的增强插入件。

10、本文所述的侧壁增强插入件可以是不对称的。事实上，由于材料的刚性，内侧壁的增强插入件与外侧面的插入件相比，厚度可以减小，其结果是在极限速度测试中质量和应力减小。该说明书没有详细公开任何弹性体组合物。

11、文献wo2005072992a1描述了包括不对称增强插入件的自支撑轮胎，其中内侧壁增强插入件具有比外侧壁增强插入件显著更高的模量，优选地正割模量为5至13mpa(第4页，第三段和表1)。增强插入件的优选弹性体组合物具有高含量的聚丁二烯(50phr至80phr，第4页，倒数第二段)。本文所示的用于侧壁插入件的组合物(第16页)具有65phr的填料含量(炭黑)。

12、文献jp3703922b2描述了不对称自支撑轮胎，其具有更受应力的侧面的侧壁增强插入件-在这种情况下，外部轮胎，恰好在负载以及因此损坏倾向集中于在前轮上安装的自支撑轮胎的地方-与内部轮胎相比。该说明书没有详细示出任何弹性体组合物，也没有提及材料的模量值。

13、总之，在现有技术中似乎得到强化的是在这种类型的轮胎中，必须具有刚性侧壁增强插入件，以便确保足够的自支撑能力，并且通常在轮胎的受应力最大侧上更刚性和/或更厚。

技术实现思路

0、发明概述

1、根据现有技术，申请人已经进行了研究以改善自支撑轮胎的性能，特别是进一步降低滚动阻力，并因此降低燃料消耗，同时改善在漏气保用条件下的舒适性和性能。

2、申请人已经发现，可以协调赋予轮胎甚至更降低的滚动阻力和舒适性的需要，从而确保所需的自支撑特征远远超过汽车制造商所需的最小里程。

3、令人惊讶地并且与现有技术所教导的相反，采用比(位于轮胎的较小应力侧上的)其他增强插入件的模量更低模量的胶料，通过降低侧壁增强插入件的刚度，更特别地在轮胎受应力最大侧面上布置的侧壁增强插入件的刚度，获得这一结果。在该说明书中，“a侧”优选表示在行驶期间受应力较小的轮胎一侧，和“b侧”表示受应力最大的一侧。

4、此外，申请人惊奇地发现，如果在本发明的自支撑轮胎的特定内层(称为底衬)中也使用具有较低模量的相同胶料，则上述性能进一步改善。

5、以这种方式，可以实现滚动阻力、舒适性以及在漏气保用驾驶条件下行驶的总体结果，与现有技术的特征在于更刚性的不对称插入件的自支撑轮胎相比，这出乎意料地得到改善，在现有技术的自支撑轮胎中通常向轮胎的受应力最大侧提供更大的支撑。

6、因此，本发明的目的是一种用于汽车车轮的自支撑轮胎，其包括：

7、-胎体结构，所述胎体结构包括至少一个胎体层，所述至少一个胎体层具有与相应环形锚固结构相关联的相对的侧向边缘；

8、-在胎体结构的径向外部的位置中施加的带束结构；

9、-在所述带束结构的径向外部的位置中施加的胎冠；

10、-一对侧壁结构，每个侧壁结构包括在胎体结构的轴向外部的位置中延伸并且在环形锚固结构中的一个和胎冠的轴向外部部分之间径向延伸的侧壁；

11、-单个第一侧壁增强插入件和单个第二侧壁增强插入件，所述第一插入件和所述第二插入件各自在相应侧壁的轴向内部的位置处掺入到轮胎的相应侧壁结构内，

12、其特征在于

13、所述第一侧壁增强插入件由剪切模量值g′为至少1.25mpa的弹性体胶料(a)组成，和

14、所述第二侧壁增强插入件由剪切模量值g′小于1.25mpa的弹性体胶料(b)组成，所述模量g′根据本说明书中公开的方法在70℃、10hz下测量，9％应变下测量。

15、优选地，通过混合和硫化弹性体组合物来制备所述弹性体胶料(b)，所述弹性体组合物至少包含：

16、-100phr的至少一种二烯弹性体聚合物，

17、-相对于所述组合物的总重量，总量小于30重量％的至少一种增强填料，和

18、-至少0.1phr的至少一种硫化剂。

19、优选地，所述第一侧壁增强插入件布置在轮胎的a侧中。

20、优选地，所述第二侧壁增强插入件布置在轮胎的b侧中。

21、定义

22、在本说明书和所附权利要求书中，适用以下定义。

23、术语“弹性体组合物”是指包含至少一种二烯弹性体聚合物和一种或多种添加剂的组合物，其通过混合和可能的加热而提供适用于轮胎及其部件的弹性体胶料。

24、弹性体组合物的组分通常不同时引入混合器中，而是通常依次加入。特别地，硫化添加剂，例如硫化剂和可能的促进剂和延迟剂，通常在相对于所有其它组分的掺入和加工的下游步骤中加入。

25、在最终的可硫化或更甚至进一步硫化弹性体胶料中，弹性体组合物的各个组分由于与其它组分的相互作用、热和/或机械加工导致可能完全或部分地改变或不再单独追踪为改性的。

26、术语“弹性体胶料”表示可通过将至少一种弹性体聚合物与通常用于制备轮胎胶料的添加剂中的至少一种混合并可能加热而获得的胶料。

27、术语“可硫化弹性体胶料”表示准备用于硫化的弹性体胶料，其可通过将所有添加剂(包括硫化添加剂)掺入弹性体胶料中而获得。

28、术语“硫化弹性体胶料”是指可通过可硫化弹性体胶料的硫化获得的材料。

29、术语“生(green)”表示尚未硫化的材料、化合物、组合物、部件或轮胎。

30、术语“硫化”是指由基于硫和/或基于过氧化物的硫化剂诱导的天然或合成橡胶中的交联反应。

31、术语“硫化剂”表示由于形成稳定的分子间和分子内键的三维网络而能够将天然或合成橡胶转化为弹性和抗性材料的产品。通常，硫化剂是基于硫的化合物，例如元素硫、聚合硫、硫化剂如双[(三烷氧基甲硅烷基)丙基]多硫化物、秋兰姆、二硫代二吗啉和己内酰胺-二硫化物。或者，硫化剂是含有o-o键并且可以通过加热产生反应性自由基的过氧化物。

32、术语“硫化促进剂”是指能够减少硫化过程的持续时间和/或操作温度的化合物，例如tbbs、一般地次磺酰胺、噻唑、二硫代磷酸盐、二硫代氨基甲酸盐、胍以及硫给体如秋兰姆。

33、术语“硫化活化剂”表示能够进一步促进硫化，使其在较短时间内并且可能在较低温度下发生的产品。活化剂的实例是硬脂酸-氧化锌体系。在过氧化物硫化剂的情况下，活化剂的实例是聚甲基丙烯酸酯，例如乙二醇二甲基丙烯酸酯。

34、术语“硫化延迟剂”表示能够延迟硫化反应开始和/或抑制不希望的次级反应的产物，例如n-(环己基硫代)邻苯二甲酰亚胺(ctp)。

35、术语“硫化包”是指硫化剂和一种或多种选自硫化活化剂、促进剂和延迟剂中的硫化添加剂。

36、术语“弹性体聚合物”或“弹性体”或“橡胶”表示天然或合成聚合物，其在硫化后可以在室温下重复拉伸至其原始长度的至少两倍，并且在移除拉伸载荷后基本上立即用力返回至大约其原始长度(根据与橡胶有关的astm d1566-11标准术语的定义)。

37、术语“二烯弹性体聚合物”表示衍生自一种或多种单体的聚合的弹性体聚合物，其中至少一种是共轭二烯。

38、术语“增强填料”是指通常在该领域中用于改善轮胎橡胶的机械性能的增强材料，优选选自炭黑、常规二氧化硅，例如用强酸沉淀来自砂的二氧化硅，优选无定形、硅藻土、碳酸钙、二氧化钛、滑石、氧化铝、铝硅酸盐、高岭土、硅酸盐纤维、其衍生物及其混合物。

39、术语“白色填料”是指在该领域中使用的常规增强材料，其选自常规二氧化硅和硅酸盐，例如海泡石、坡缕石(也称为绿坡缕石)、蒙脱石、埃洛石等，其可能通过酸处理改性和/或衍生化。通常，白色填料具有可能部分衍生化的表面羟基。

40、术语“混合步骤(1)或第一步骤”表示弹性体胶料的制备方法的步骤，其中除了在步骤(2)中进料的硫化剂和硫化包之外，可以通过混合和可能地加热而掺入一种或多种添加剂。混合步骤(1)也称为“非生产性步骤”。在胶料的制备中，可能存在几个“非生产性”混合步骤，其可以用1a、1b等表示。

41、术语“混合步骤(2)或第二步骤”表示弹性体胶料的制备方法的下一步骤，其中将硫化剂和可能地其它添加剂(其中硫化包的那些)引入由步骤(1)获得的弹性体胶料中，并在受控温度下，通常在低于120℃的胶料温度下混合在材料中，以得到可硫化弹性体胶料。混合步骤(2)也称为“生产性步骤”。在胶料的制备中，可以有几个“生产性”混合步骤，其可以用2a、2b等表示。

42、术语复数模量、弹性模量和粘性模量表示本领域技术人员熟知的动态性质。

43、术语“动态剪切模量”或“滑动模量”g′是指施加到硫化弹性体胶料试样上的剪切应力与所得变形之间的比率。在本说明书中报告了实验测量方法的细节。

44、术语“动态弹性压缩或伸长模量e′”是指施加到硫化弹性体胶料试样上的单轴压缩或牵引应力与所得变形之间的比率。在本说明书中报告了实验测量方法的细节。术语侧壁增强插入件的“轴向延伸”或“厚度”(li，插入件宽度)是指垂直于与增强插入件的外表面相切的平面测量的这些元件的延伸。

45、术语轮胎的“赤道面”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分成两个对称相等的部分的平面。

46、术语“径向”和“轴向”以及表述“径向内部/外部”和“轴向内部/外部”分别参考垂直于轮胎的旋转轴线的方向和平行于轮胎的旋转轴线的方向使用。

47、术语“周向的”和“周向地”参考轮胎的环形延伸的方向(即轮胎的滚动方向)使用，轮胎的滚动方向对应于位于与轮胎的赤道面重合或平行的平面上的方向。

48、术语“帘线”或“增强帘线”是指由在弹性体材料基质中掺入的一个或多个线状元件(下文中也称为“线”)组成的元件。根据情况和具体应用，上述线状元件可以由织物和/或金属材料制成。

49、“沿基本上周向方向取向的增强元件”是指它们相对于轮胎的赤道面形成几度的角度(例如，约0°至6°之间的角度)。

50、术语“外倾角”或“外倾角度”是指当观察车辆的前部时，车轮中心线相对于地面的垂直线的倾斜度。

51、“内侧或外侧上的侧壁增强插入件”是指轮胎的一侧上的侧壁增强插入件，其一旦安装在车轮上和车辆上，就分别位于车辆的内侧或外侧上。

52、轮胎的“a侧”或“b侧”在本文中是指，一旦安装在车辆上，将分别经受最小或最大应力的轮胎一侧。

53、术语“phr”(“每百份橡胶的份数”的首字母缩略词)表示相对于每100重量份总弹性体基料的重量份数。在计算100份总弹性体基料时，不考虑任何添加剂(例如任何弹性体树脂或增量油)。

54、除非另有说明，否则所有百分比均以重量百分比表示。