具有超低滞后橡胶的剪切带制造技术

提供一种可用于例如非充气轮胎中的剪切带。所述剪切带使用定位在弹性材料的剪切层内的交错增强元件。可使用多种配置来产生所述增强元件的交错定位，包含例如水平菱形或垂直菱形配置。所述剪切层由具有极低滞后的橡胶组合物形成，所述橡胶组合物用二氧化硅增强。

Shear band with ultra-low hysteresis rubber

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有超低滞后橡胶的剪切带
本专利技术大体上涉及一种适用于非充气轮胎的增强剪切带，且更具体地说涉及形成所述剪切带的橡胶组合物，所述橡胶组合物用二氧化硅增强。
技术介绍
非充气轮胎构造的细节和权益描述于例如第6,769,465；6,994,134；7,013,939；和7,201,194号美国专利中。某些非充气轮胎构造提出并入有剪切带，其实施例描述于例如第6,769,465和7,201,194号美国专利中，所述美国专利以引入的方式并入本文中。此类非充气轮胎提供无需依赖于气体充气压力以支撑施加到轮胎的负载的轮胎性能优势。作为背景，图1提供了并有剪切带110的非充气轮胎100的示例性实施例的横截面图。轮胎100还包含多个张力传递元件，示出为腹板轮辐150，其横向地跨越剪切带110并从剪切带110向内延伸。安装带160安置在腹板轮辐的径向内端处。安装带160将轮胎100锚定到轮毂10。胎面部分105形成于剪切带110的外周并且上面可包含例如凹槽或肋状物。轮胎100的剪切带110包含剪切层以及粘附到剪切层的径向最内延伸部的最内增强层和粘附到剪切层的径向最外延伸部的最外增强层。增强层的拉伸刚度大于剪切层的剪切刚度，使得剪切带在垂直负载下经历剪切变形。更具体地，如第7,201,194号美国专利中所阐述，当增强层的弹性模量与剪切层的剪切模量(E'膜/G)的比率(如第7,201,194号美国专利中所表示)相对较低时，剪切带110在负载下的变形近似于均匀带的负载并产生不均一的地面接触压力。或者，当时此比率足够高，剪切带110在负载下的变形基本上是剪切层的剪切变形，而增强层的纵向延伸或压缩很小。如图1所指示，放置在轮胎旋转轴线X上的负载L通过腹板轮辐150中的张力传递到环形带110。环形剪切带110以类似于拱形的方式起作用，并且在轮胎赤道平面中提供足够高的周向压缩刚度和纵向抗弯刚度，以充当负载支撑构件。在负载下，剪切带110通过包含剪切带110的剪切变形的机制在与地面接触的区域CA中变形。利用剪切变形的能力提供了柔性的地面接触区域CA，其起到类似于充气轮胎的作用，且具有类似的有利结果。除了第7,201,194号美国专利所示的实施例之外，存在可并入有剪切带的若干非充气轮胎构造。例如，第6,769,465号美国专利涉及一种结构支撑弹性轮胎，其在没有内部气压的情况下支撑负载。在示例性实施例中，此非充气轮胎包含地面接触部分和侧壁部分，所述地面接触部分和侧壁部分从胎面部分径向朝内延伸且锚定在胎圈部分中，所述胎圈部分适于在轮胎滚动期间保持固定到车轮。增强环形带安置在胎面部分的径向内侧。此剪切带包含至少一个均匀剪切层、粘附到剪切层的径向朝内延伸部的第一膜和粘附到剪切层的径向朝外延伸部的第二膜。膜中的每一个具有足够大于剪切层的动态剪切模量的纵向拉伸模量，使得当在负载下时，轮胎的地面接触部分通过剪切层中的剪切应变变形为平坦的接触区，同时保持膜的恒定长度。膜的相对位移基本上通过剪切层中的剪切应变发生。第6,769,465号美国专利的专利技术提供了若干优势，包含例如在没有充气压力的情况下操作的能力以及在一定程度上独立于地面接触压力的情况下灵活地调整轮胎的竖直刚度。在充气和非充气轮胎的情况下，需要改善轮胎的燃料效率。这种改善可以通过例如减小轮胎的整体尺寸或质量和/或使用轮胎中的较低损耗材料来实现。对于采用具有均匀剪切层的剪切带的非充气轮胎，在进行这种减少时会遇到挑战。举例来说，由于这些材料的剪切模量通常较低，因此使用具有低能量耗散的剪切层材料可能导致所需材料质量的不可接受的偏移增加。这种改进的实例是2011年12月22日提交的国际申请PCT/US1166793中公开的专利技术，所述国际申请公开了一种剪切带，其具有定位在整个环形剪切层中的离散增强元件。因此，可通过例如降低质量和/或滚动阻力和/或改进形成剪切带的材料来改善燃料效率的剪切带将是有益的。可并入到多种非充气轮胎构造中的此剪切带将尤其有用。
技术实现思路
本专利技术的特定实施例包含一种环形剪切带和具有环形剪切带的制品，包含非充气轮胎。此类环形剪切带可包含环形剪切层，其由橡胶组合物和沿着多个轴向定向行定位在整个环形剪切层中的多个离散环形增强元件构成。增强元件可以彼此分离预定距离，每个增强元件具有中心点，其中增强元件沿着剪切带的轴向或径向方向交错，使得邻近的轴向定向行的增强元件的中心点被布置成形成斜方形，斜方形的侧边之间具有非正交角度。环形剪切层的橡胶组合物是基于可交联橡胶组合物，所述可交联橡胶组合物包括以重量份为单位每100重量份橡胶(phr)在50phr与100phr之间的天然橡胶和在0phr与50phr之间的第二橡胶组分。第二橡胶组分可选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物组成的组，其中共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯及其组合。此类橡胶组合物可进一步包含15phr与40phr之间的二氧化硅增强填充剂，其限于占总二氧化硅的35wt％到70wt％并且具有在25m2/g与39m2/g之间的目标表面积的第一部分，以及占总二氧化硅的30wt％到65wt％并且具有在125m2/g与145m2/g之间的目标表面积的第二部分。还包含硫固化系统。本文公开的橡胶组合物可包含具有低滞后的物理特性。因此，本文公开的橡胶组合物的特定实施例具有在23℃和80％应变下测量的在0.013与0.025之间的tanδ。从如附图中所说明的本专利技术的特定实施例的以下更详细的描述中将显而易见本专利技术的前述和其它目标、特征和优点，在附图中，相似的参考标号表示本专利技术的相似部分。附图说明图1提供了并入有剪切带的轮胎的示例性实施例的示意性侧视图。图2提供了并入有本专利技术的剪切带的轮胎的示例性实施例的透视图。图3提供了沿着图2中的线3-3截取的图2的轮胎的横截面图。图4是可与例如图1和2所示的非充气轮胎一起使用的剪切带的示例性实施例的一部分的横截面图(沿着图2的线3-3截取)。图5是可用于例如图4的剪切带中的本专利技术的增强元件的例示性定位(例如，交错)的示意性图示。图6和7提供非交错增强元件的示意性图示。图8是可与例如图1和2所示的非充气轮胎一起使用的剪切带的示例性实施例的一部分的横截面图。图9是可用于例如图8的剪切带中的本专利技术的增强元件的例示性定位(例如，交错)的示意性图示。具体实施方式本专利技术的实施例包含一种适用于非充气轮胎的剪切带，且更确切地说，涉及形成环形剪切带的剪切层的橡胶组合物。如上文所提及，剪切带概念已经用于非充气轮胎的许多不同实施例中，并且在工业中是众所周知的。对本文所提供的剪切带的改进提供了明显改善的滚动阻力，且因此在包含在非充气轮胎中时提供改善的燃料经济性。应注意，非充气轮胎包含被设计为缺气保用轮胎(run-flattire)的轮胎，即，被设计成在失去充气压力之后行驶一段距离的轮胎。已知具有定位在自身的环形剪切层中的增强元件的交错布置的剪切带，并且其描述在2011年12月22日提交的国际专利申请PCT/US1166793中。本专利技术人已确定，本文公开的剪切带是在例如大于70％应变或甚至大于80％的高应变状态下操作。这些剪切带包含环形剪切层，其具有沿着多个轴向定向行定位在整个环形剪切层中的多个离散环形增强元件，如下文更详细地描述。剪切带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形剪切带，其限定轴向、径向和周向方向，所述环形剪切带包括：环形剪切层，其由橡胶组合物构成；多个离散环形增强元件，其沿着多个轴向定向行定位在整个所述环形剪切层中，所述增强元件彼此分离预定距离，每个增强元件具有中心点，其中所述增强元件沿着所述剪切带的所述轴向或径向方向交错，使得邻近的轴向定向行的增强元件的中心点被布置成形成斜方形，所述斜方形的侧边之间具有非正交角度，其中所述橡胶组合物是基于可交联橡胶组合物，所述可交联橡胶组合物包括以重量份为单位每100重量份橡胶(phr)：在50phr与100phr之间的天然橡胶；在0phr与50phr之间的第二橡胶组分，所述第二橡胶组分选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物组成的组，其中所述共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯及其组合；在15phr与40phr之间的二氧化硅增强填充剂，其限于占总二氧化硅的35wt％到70wt％并且具有在25m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.30 US PCT/US2016/0642521.一种环形剪切带，其限定轴向、径向和周向方向，所述环形剪切带包括：环形剪切层，其由橡胶组合物构成；多个离散环形增强元件，其沿着多个轴向定向行定位在整个所述环形剪切层中，所述增强元件彼此分离预定距离，每个增强元件具有中心点，其中所述增强元件沿着所述剪切带的所述轴向或径向方向交错，使得邻近的轴向定向行的增强元件的中心点被布置成形成斜方形，所述斜方形的侧边之间具有非正交角度，其中所述橡胶组合物是基于可交联橡胶组合物，所述可交联橡胶组合物包括以重量份为单位每100重量份橡胶(phr)：在50phr与100phr之间的天然橡胶；在0phr与50phr之间的第二橡胶组分，所述第二橡胶组分选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物组成的组，其中所述共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯及其组合；在15phr与40phr之间的二氧化硅增强填充剂，其限于占总二氧化硅的35wt％到70wt％并且具有在25m2/g与39m2/g之间的目标表面积的第一部分，以及占总二氧化硅的30wt％到65wt％并且具有在125m2/g与145m2/g之间的目标表面积的第二部分；和硫固化系统。2.根据权利要求1所述的环形剪切带，其中所述二氧化硅增强填充剂在20phr与40phr之间。3.根据权利要求1或2所述的环形剪切带，其中所述可交联橡胶组合物包括不超过6phr的炭黑。4.根据前述权利要求中任一项所述的环形剪切带，其中所述二氧化硅的所述第一部分的所述目标表面积在29m2/g与39m2/g之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的环形剪切带，其中所述二氧化硅的所述第二部分的所述目标表面积在130m2/g与140m2/g之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的环形剪切带，其中所述橡胶组合物包含100phr的天然橡胶。7.根据前述权利要求中任一项所述的环形剪切带，其中所述可交联橡胶组合物进一步包括在0phr与20phr之间的第三橡胶组分，所述第三橡胶组分是具有在1mol％与35mol％之间的苯乙烯的官能化苯乙烯-丁二烯共聚物，其中所述苯乙烯-丁二烯共聚物用能够与二氧化硅增强填充剂结合的部分官能化。8.根据前述权利要求中任一项所述的环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·威尔逊，C·博恩，T·B·赖恩，S·M·克龙，
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