在轮胎胎面的制备中用于机械耦合的由定向堆叠的硬-软混合物组成的复合材料制造技术

本发明专利技术涉及用于在弹性体组合物中产生机械耦合的材料，可特别用于制备轮胎胎面(1)。特别地，本发明专利技术涉及包括具有高和低刚度模量的堆叠层(c1、c2)的胎面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在轮胎胎面的制备中用于机械耦合的由定向堆叠的硬-软混合物组成的复合材料
本专利技术涉及使得能够在弹性体组合物中产生机械耦合的材料，其尤其用于制备轮胎胎面的用途。
技术介绍
改进轮胎的耐磨性是一个非常重要的议题，这尤其是归因于轮胎的成本。该议题涉及所有类型的轮胎，而对于用于重型车辆和土木工程车辆的轮胎而言甚至更为重要，这是因为在更换磨损的轮胎时使车辆不能调动而关联有经济影响。特别是在土木工程领域，尤其是在采矿领域，轮胎基本上用于矿石或煤开采现场以及采石场。以简化的方式，该使用由以下组成：-负载向外循环，对于矿石和煤通常是上坡，对于采石场通常是下坡，将矿石或弃土运输到卸载区(对于矿石是“破碎机”，对于弃土是“倾卸区”)；-空的返回循环，对于采矿用途通常是下坡，对于采石场用途通常是上坡，用以返回到装载区。将安装至上述采矿倾卸车的轮胎通常在其使用期的前三分之一安装在车辆的前轴上，然后在其使用期的剩余三分之二进行转换并作为双联对的一部分安装到后轴。驱动转矩通过后轴得以传递，而制动转矩实际上也仅通过后轴得以传递，其使用发动机制动(在这种传递的情况下为热或电)。从矿长的角度来看，矿石和弃土的运输占矿山运行成本的很大份额，在这一分摊中，轮胎所占的份额很大。因此，限制磨损率是降低运行成本的关键贡献因素。从轮胎制造商的角度来看，开发使得能够降低磨损率的技术解决方案因此是重要的战略性组成部分。由于退出露天矿山的轨道的坡度一般约为8.5％至10％，因此刚性倾卸车后轴的采矿轮胎受到较大的力(从驱动转矩到制动转矩的过程)。该坡度值使得能够通过当前可获得的功率使车辆的生产率最佳。这些应力反映在相对较快的轮胎磨损中。因此，其是提出以下技术解决方案的问题，所述技术解决方案使得在负载驱动转矩和空制动转矩下均能够改进在该轴上的轮胎磨损性能。已经寻求许多解决方案来增加耐磨性以便尽可能延长其使用期并由此降低运行成本。在用于土木工程车辆的轮胎领域中，已知在用于越野车辆的胎面中使用天然橡胶、炭黑类型的增强填料以及通常用于这些轮胎的添加剂。该类轮胎的耐磨性通常通过使其组分或其胎面花纹的性质最佳化而得以改进。例如，为了改进越野轮胎的耐磨性，申请WO2013/041400提出将一定量的具有高乙烯基含量的聚丁二烯引入胎面组合物的异戊二烯基质中。在用于行驶于沥青表面上的车辆如乘用车辆或大多数重型车辆的轮胎领域中，在专利US8,272,412中提出了一种用于改进耐磨性的解决方案，其通过将玻璃纤维引入弹性体胎面组合物中，其中所述玻璃纤维在周向平面中相对于行驶方向以45度定向。然而，仍然有必要提供改进的解决方案用以改进通常的轮胎的耐磨性，特别是用于重型车辆或土木工程车辆的轮胎的耐磨性。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及用于轮胎的新型配方，使得能够显著改进它们的耐磨性。其主题尤其为包括至少一种胎面花纹的胎面，所述胎面花纹由彼此邻近的多个平行层组成，这些层在胎面花纹内定向为平行于以下的平面，所述平面(i)垂直于赤道平面且(ii)相对于径向平面以由度表示的角度α定向，角度α由公式α＝45+/-x定义，其中x在10至30的范围内；多个层包括由具有低刚度模量的且在5％变形下的延伸模量在2至8MPa的范围内的组合物形成的层、以及由具有高刚度模量的且在5％变形下的延伸模量在30MPa至50GPa的范围内的组合物形成的层。根据本专利技术的胎面可以处于未固化状态(在交联或硫化之前)或处于固化状态(在交联或硫化之后)。它可以为可用于轮胎或翻新的胎体中的半成品形式，或者已经被设置在轮胎或轮胎胎体上。定义基于本专利技术的目的，表述“重量份/100重量份弹性体”(或phr)应理解为意指重量份额/100重量份弹性体或橡胶。在本文中，除非另外明确指明，示出的所有百分比(％)均为重量百分比(％)。此外，由表述“在a和b之间”表示的任何数值范围代表从大于a延伸至小于b的数值范围(即不包括端值a和b)，而由表述“a至b”表示的任何数值范围意指从a延伸直至b的数值范围(即包括严格端值a和b)。在本文中，当数值范围表示为表述“a至b”时，还优选表示由表述“在a和b之间”代表的范围。在本文中，表述组合物“基于”理解为意指组合物包含所用的各种组分的混合物和/或反应产物，在制备组合物的各个阶段的过程中，特别是在其交联或硫化的过程中，这些基本组分中的一些能够或旨在至少部分地与彼此反应。举例而言，基于弹性体基质和硫的组合物在固化之前包含弹性体基质和硫，而在固化之后，不再能够检测到硫，因为硫通过二硫化物桥的形成已与弹性体基质反应。在本文中，表述“主要包含”理解为意指包含大于50％。其可例如为大于60％、70％、80％、90％、甚或100％。在轮胎上的给定点处，周向方向(也被称为纵向方向)为与以轮胎的旋转轴线为中心的圆相切的方向。其平行于轮胎的行驶方向。轮胎的旋转轴线为轮胎在正常使用时围绕其转动的轴线。在轮胎上的给定点处，横向方向(也被称为侧向方向)平行于轮胎的旋转轴线。在轮胎上的给定点处，径向方向为与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。“X”为与周向方向平行的方向，“Y”为与横向方向平行的方向，“Z”为与径向方向平行的方向。方向XYZ形成正交参考系(图1)。“Fx”旨在意指在轮胎的行驶方向上的轮胎上地面力的水平分量。在施加正向力Fx时涉及驱动转矩，而在施加负向力Fx时涉及制动转矩。“Fy”旨在意指在轮胎的横向方向上的轮胎上地面力的水平分量。“Fz”为垂直分量。“耦合水平”旨在意指轮胎上地面力(或试样上地面力)的水平分量Fx与轮胎上地面力(或试样上地面力)的垂直分量Fz的比率。径向平面“YZ”(也被称为子午平面)为包含轮胎的旋转轴线的平面。周向平面“XZ”为垂直于轮胎的旋转轴线的平面。周向正中平面(也被称为赤道平面)为垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。在本文中，“胎面花纹”旨在意指通过切口使彼此分离的或多或少复杂的浮凸元件体系。胎面花纹的浮凸元件可以为肋部或胎面花纹块。“肋部”旨在意指形成在胎面上并基本上沿着周向方向延伸的浮凸元件，该元件由两个切口界定或由切口和胎面的边缘界定。肋部包括两个侧壁、以及接触面，所述接触面旨在在行驶期间与路面接触。该元件在周向方向上延伸并环绕着轮胎(图1的符号(2))。“胎面花纹块”旨在意指形成在胎面上的浮凸元件，该元件由一个或多个直线的、弯曲的或圆形的切口以及任选的胎面边缘界定。胎面花纹块也包括接触面，所述接触面旨在在行驶期间与路面接触(图1的符号(3))。切口可以为凹槽或沟槽，这取决于它们的厚度(亦即在界定它们的材料壁之间的距离)以及它们在行驶期间的功能。凹槽的厚度通常至少等于1mm，而沟槽的厚度通常至多等于1mm。当轮胎行驶时，凹槽的材料壁不会彼此接触，而沟槽的材料壁至少部分彼此接触。在本文中，“切口”表示凹槽，而且对应于由彼此面对且彼此间隔非零距离的材料壁界定的空间，优选地所述距离大于1mm，例如大于2、3、4或5mm(图1的符号(4)和(5))。在本专利技术的上下文内，说明书中提及的碳基产品可以是化石或生物基来源的。在后一种情况中，它们可以部分或全部由生物质产生，或者由生物质产生的可再生原材料获得。具有低刚度模量的组合物根据本专利技术，胎面由多个层组成，所述层包括由具有低刚度模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胎面，所述胎面包括至少一种胎面花纹，所述胎面花纹由彼此邻近的多个平行层组成，这些层在胎面花纹内定向为平行于以下的平面，所述平面(i)垂直于赤道平面且(ii)相对于径向平面以由度表示的角度α定向，角度α由公式α＝45+/‑x定义，其中x在10至30的范围内；多个层包括由具有低刚度模量的且在5％变形下的延伸模量在2MPa至8MPa的范围内的组合物形成的层，以及由具有高刚度模量的且在5％变形下的延伸模量在30MPa至50GPa的范围内的组合物形成的层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 FR 15/630411.一种胎面，所述胎面包括至少一种胎面花纹，所述胎面花纹由彼此邻近的多个平行层组成，这些层在胎面花纹内定向为平行于以下的平面，所述平面(i)垂直于赤道平面且(ii)相对于径向平面以由度表示的角度α定向，角度α由公式α＝45+/-x定义，其中x在10至30的范围内；多个层包括由具有低刚度模量的且在5％变形下的延伸模量在2MPa至8MPa的范围内的组合物形成的层，以及由具有高刚度模量的且在5％变形下的延伸模量在30MPa至50GPa的范围内的组合物形成的层。2.根据权利要求1所述的胎面，其中，具有低刚度模量的组合物是基于弹性体基质、至少一种增强填料和至少一种交联体系的弹性体组合物。3.根据权利要求2所述的胎面，其中，具有低刚度模量的组合物的弹性体基质包含二烯弹性体，优选选自异戊二烯弹性体、丁二烯和苯乙烯共聚物、聚丁二烯以及它们的混合物的弹性体。4.根据权利要求2或3所述的胎面，其中，具有低刚度模量的组合物的增强填料选自炭黑和/或无机填料。5.根据权利要求2至4中任一项所述的胎面，其中，具有低刚度模量的组合物的交联体系包含选自如下的交联剂：硫、硫供体、过氧化物、双马来酰亚胺以及这些交联剂中的至少两种的混合物。6.根据权利要求2至5中任一项所述的胎面，其中，具有低刚度模量的组合物不包含增强树脂。7.根据权利要求2至6中任一项所述的胎面，其中，具有低刚度模量的组合物的增强填料以10至160重量份/100份弹性体，即phr，优选10phr至90phr的浓度存在于具有低刚度模量的组合物中。8.根据权利要求2至7中任一项所述的胎面，其中，具有低刚度模量的组合物的交联体系以0.1phr至5phr，优选0.1phr至2phr的浓度存在于具有低刚度模量的组合物中。9.根据权利要求1至8中任一项所述的胎面，其中，具有高刚度模量的组合物是基于弹性体基质、至少一种增强填料和至少一种交联体系的弹性体组合物。10.根据权利要求9所述的胎面，其中，具有高刚度模量的组合物的弹性体基质包含二烯弹性体，优选选自异戊二烯弹性体、丁二烯和苯乙烯共聚物、聚丁二烯以及它们的混合物的弹性体。11.根据权利要求9或10所述的胎面，其中，具有高刚度模量的组合物的增强填料主要包含炭黑。12.根据权利要求9至11中任一项所述的胎面，其中，具有高刚度模量的组合物的交联体系包含选自硫、硫供体、过氧化物、双马来酰亚胺以及这些交联剂中的至少两种的混合物的交联剂。13.根据权利要求9至12中任一项所述的胎面，具有高刚度模量的组合物包含至少一种增强树脂。14.根据权利要求13所述的胎面，其中，具有高刚度模量的组合物的增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC·阿劳约达席尔瓦，前阪将之，P·芒叙，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR