具有各向异性胎面的充气轮胎制造技术

本发明专利技术涉及包括胎面的充气轮胎，该胎面包括接地橡胶组合物，所述接地橡胶组合物包括二烯烃基弹性体和短纤维，其中短纤维在轮胎的基本地轴向方向上纵向延伸。

【技术实现步骤摘要】
具有各向异性胎面的充气轮胎
技术介绍
越来越多地要求研发当变更车道、躲避道路上的障碍物和转向时具有高操控性水平、 良好稳定性和驾驶反应(Steering response)的轮胎。抓地力(road grip)改善而不损害稳定性对于高速行驶的车辆而言是关健的。但是，高速下遇到的轮胎工作温度比正常驾驶过程中所经受的更高，并且轮胎中的热橡胶变得更加柔软，这样降低了轮胎的操控稳定性， 所谓的该轮胎的“相关(borderline) ”用途。改善稳定性，特别是抓地力性能的广泛采用的方法是提高胎面胶组合物的滞后损失(hysteresis loss)。胎面变形过程中的大的滞后损失用于增大胎面和路面之间的摩擦力。但是，轮胎工作期间，随着胎面胶(tread rubber)的滞后损失变高，热量累积将发生显著升高，导致胎面胶的耐磨性迅速劣化。另一方面，据信可控性受橡胶组合物的硬度(与轮胎的转向刚性紧密相关)和断裂强度显著影响。为了增强可控性，特别是转向响应，通常必须提高轮胎胶料(tire compound)和特别是胎面的刚性，这在大多数情况下导致滞后损失较低。由传统的配混技术很难都获得这些所需的性能。因此需要具有改善的转向刚性的胎
技术实现思路
本专利技术涉及包括胎面的充气轮胎，该胎面包括接地橡胶(ground contacting rubber)组合物，所述接地橡胶组合物包括二烯烃基弹性体和短纤维，其中该短纤维在轮胎的基本轴向上纵向延伸。附图简述附图说明图1显示根据本专利技术一个实施方案的轮胎。图2显示本专利技术的轮胎的胎面原料。图3显示本专利技术的轮胎的细节。图4A、B和C显示本专利技术轮胎的胎面的三个实施方案。专利技术描述公开了包括胎面的充气轮胎，该胎面包括接地橡胶组合物，所述接地橡胶组合物包括二烯烃基弹性体和短纤维，其中该短纤维在轮胎的基本轴向上纵向延伸。现在参考图1，剖面图中的子午线轮胎50具有胎面部分52、胎侧壁(sidewall) 讨和胎体(carcass) 56，所述胎体56通常包括多个嵌入橡胶基质中的例如钢、尼龙、聚酯、人造丝、玻璃等的径向延伸增强线或帘子线(cord)。胎体56可以由一个或多个帘布层(plies)组成；这里显示一个帘布层。胎体56的末端以常规方式延伸包围胎圈钢丝(bead wire)58并向后折叠。在胎圈58附近为一对三角胶芯(apexes)60和胎圈包布 (chafers) 64。多个圆周延伸的增强橡胶带66插入胎面52和胎体56之间。胎面52由胎面原料构成，其可以通过压延或注塑包含短纤维的橡胶胶料来制造， 参见例如US 4，871，004 ；6, 106，752 ；6, 387，313 ；和6，899，782。在例如压延的情况下，包含短纤维的橡胶胶料可以压延成为薄片，其中纤维取向使得其长度尺寸基本在纵向(milldirection)，即向前传送该片经过压延机的方向上延伸。如此制造的压延片然后可以层叠， 以产生具有所需胎面厚度的胎面原料。在制造胎面原料中，可以设置压延片，使得取向纤维布置在相对于其中使用胎面原料的轮胎的轴向或沿圆周方向的所需方向。在这里，当短纤维的取向表示为在“基本地轮胎轴向”上取向时，其在此表示胎面由胎面原料构成，其中包括该短纤维的橡胶胶料以其平行于轮胎轴向的纵向取向。由于短纤维的方向性，胎面因此是各向异性的，显示物理和工作性能的方向性。现在参考图2，显示具有短纤维102的胎面原料100。在制造轮胎50期间，胎面原料100可以用来制造胎面52。在轮胎制造期间，通常根据轮胎的沿圆周方向104和轮胎的轴向106设置胎面原料100，行驶表面(running surface)108设置为能够接触例如地面或路面。图2中，短纤维102在基本地轴向上纵向延伸。图3显示在基本地轴向上纵向延伸的短纤维102的局部放大图(close up view)。 “纵向延伸”表示给定的短纤维102的最长尺寸延伸至其伸展长度110。如应理解的，分散在橡胶组合物中的短纤维102不能像棒状那样(rode-like)沿着其实际长度(physical length)充分延伸。作为替代和如图3所示，短纤维102可以沿着其伸展长度110显示一定的曲率，原因是配混和模塑过程中橡胶的流动。分散的纤维102于是可以由沿着描述其伸展的伸展角度的伸展长度110来描述。图3中以角度θ说明伸展角度，其是伸展长度110 和平行于轴向106绘制的线条112之间的角度。在图3中所示的实施方案中，对于给定的分散短纤维102，伸展长度110的方向在平行于轮胎的轴向绘制的线条112的给定角度θ 之内。对于给定的纤维102，伸展角度θ在包含伸展长度110和线条112的平面中测量。伸展长度110和伸展角度θ可以例如由最小二乘回归(squares regression)以根据合适的方向轴确定经过分散纤维的微观图像的最佳拟合线条来确定。在一个实施方案中，至少90%的短纤维的伸展长度在平行于轮胎的轴向绘制的线条的30度内，S卩θ ^30 度。<0=在一个实施方案中，至少90%的短纤维的伸展长度在平行于轮胎的轴向绘制的线条的15度内，S卩θ < 15度。短纤维102可以配置在横跨胎面52的轴向宽度的橡胶胶料中，或在胎面的一个或多个清楚划定的区域中。以这种方法，可以使用最少的纤维实现取向纤维的有利效果。现在参考图4Α、4Β和4C，分别以剖面图52a、52b和52c示出胎面的三个实施方案，为简单起见未显示例如胎面凹槽的细节。图4A中，显示胎面5 包括横跨整个胎面宽度TW的取向短纤维。图4B中，胎面52b包括相邻的第一和第二圆周胎面区域68、70。邻近胎肩(shoulder) 78设置的第一圆周区域68仅延伸胎面宽度TW的一小部分，和包括在胎面52b的基本地轴向上纵向延伸的短纤维102。第二圆周区域70不包括取向纤维。图4C中，胎面52c包括圆周中心胎面区域76和第一和第二圆周外侧胎面区域72、74，该第一和第二圆周外侧胎面区域各自距中心区域远端(distally)轴向布置并且在中心区域的相对侧上。第一和第二圆周外侧区域72、74邻近胎肩80、82布置。第一和第二圆周外侧胎面区域72、74包括在胎面 52c的基本地轴向上纵向延伸的短纤维102，并且中心圆周胎面区域76不包括取向纤维。橡胶组合物例如胎面原料100和胎面52中使用的橡胶组合物包括短纤维。合适的短纤维包括本领域中已知的任何纺织品纤维。在一个实施方案中，该短纤维选自聚芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚酮纤维、聚二嚷唑纤维、人造丝纤维和金属纤维。在一个实施方案中，该短纤维为聚芳族聚酰胺纤维。在一个实施方案中，该短纤维为原纤维化的聚芳族聚酰胺纤维。在一个实施方案中，短纤维具有0. 1至10 mm的长度。在一个实施方案中，短纤维具有1至20微米的厚度。在一个实施方案中，短纤维以0. 5至30 phr的量存在于橡胶组合物中。在一个实施方案中，短纤维以5至15 phr的量存在于橡胶组合物中。短纤维可以以粗纤维形式或者与弹性体预混合作为母料的形式使用。橡胶组合物可以用含有烯属不饱和基(imsaturation)的橡胶或弹性体制造。短语“含烯属不饱和基的橡胶或弹性体”或“二烯烃基弹性体”旨在包括天然橡胶和其各种未本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．以胎面为特征的充气轮胎，该胎面包括接地橡胶组合物，所述接地橡胶组合物包括二烯烃基弹性体和短纤维，其中该短纤维在该轮胎的基本地轴向方向上纵向延伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·S·富萨姆，A·勒赫滕贝默，C·A·威尔特，
申请(专利权)人：固特异轮胎和橡胶公司，
类型：发明
国别省市：US