用于胎面溝槽增強件的橡膠組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于胎面溝槽增強件的橡膠組合物，其包含至少一種橡膠組分，約50phr至120phr的填料，其中至少20phr的所述填料為高表面積炭黑。另外，所述組合物還包含10phr至30phr的酚樹脂。本發(fā)明還涉及包含所述組合物的輪胎胎面或輪胎。
【專利說明】用于胎面溝槽增強件的橡膠組合物
發(fā)明領域
[0001]本發(fā)明涉及用于胎面溝槽增強件(groove reinforcement)的橡膠組合物。此外，本發(fā)明涉及包含所述組合物的輪胎胎面和輪胎。
[0002]發(fā)明背景
充氣輪胎典型地包括對輪胎滾動阻力有很大貢獻的胎面。胎面溝槽變形可能會導致隨后在輪胎作業(yè)期間胎面化合物中熱量累積，反之亦然，由此增加了滾動阻力。此外，溝槽變形還可能會對輪胎性能產(chǎn)生負面影響。特別是，溝槽變形可能會導致不令人滿意的輪胎硬度以及輪胎與地面的不利的接觸。
[0003]美國專利申請公開US 2010/0154948 Al公開了具有溝槽增強件的輪胎胎面。具體地，所描述的輪胎具有至少一個分隔周向肋的周向溝槽，其中每個周向溝槽具有兩個側(cè)面和位于其間的底部。包含具有相對于胎面的周向方向呈-20度至+20度取向的增強短纖維的化合物的層的增強結(jié)構(gòu)被固定于每個周向溝槽側(cè)面。
[0004]美國專利US 6，213，181 BI公開了具有包含周向溝槽的胎面的輪胎。所述溝槽具有用于減少導致主觀的用戶不滿的異?，F(xiàn)象形成的溝槽壁襯里。所述襯里在各個溝槽的整個高度上延伸，并且由不同于其余胎面化合物的化合物制成。特別地，所述溝槽襯里所使用的化合物比其余胎面所使用的胎面化合物更軟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明優(yōu)選的目的在于局部減少輪胎胎面、特別是與胎面溝槽相鄰的區(qū)域的變形。
[0006]本發(fā)明另一個優(yōu)選的目的在于局部增強、支撐或者加強所述溝槽。特別是，應當減少或者避免承受橫向力的溝槽的旋轉(zhuǎn)或者傾斜。
[0007]本發(fā)明的又一個優(yōu)選的目的在于更好地穩(wěn)定在橫向和縱向機械應力下的輪胎的胎冠結(jié)構(gòu)并總體上改善輪胎的性能。
[0008]本發(fā)明另一個優(yōu)選的目的為改善輪胎的側(cè)偏剛度。
[0009]本發(fā)明因此涉及橡膠組合物，特別是用于溝槽增強件的，所述橡膠組合物包含至少一種橡膠組分，約50phr至120phr的填料,其中至少20phr的所述填料為高表面積炭黑；和IOphr至30phr的酹樹脂(phenolic resin)。所述組合物可以包含100份的至少一種橡膠組分，特別是天然橡膠和/或聚丁二烯和/或聚合物和/或苯乙烯-丁二烯共聚物。
[0010]在本發(fā)明的一個方面中，所述高表面積炭黑具有至少100g/kg或者至少200g/kg的碘吸收值。
[0011]在本發(fā)明的另一個方面中，至少IOphr的所述填料為具有至少150 m2/g或者至少200 m2/g的BET表面積的高表面積二氧化硅。不過，所述填料可以基本上完全由炭黑組成。
[0012]在本發(fā)明的又一個方面中，所述橡膠組合物包含至少15phr的酚樹脂。
[0013]在本發(fā)明的又一個方面中，所述樹脂為酚醛(Novolac)型樹脂。
[0014]在本發(fā)明的又 一個方面中，每個增強件的所述橡膠組合物進一步包含由多個簾線(cord)和/或長絲(filament)形成的條帶。所述長絲在一個或兩個方向上取向。例如，這樣的條帶可以基本上平行于溝槽的周向方向布置。
[0015]此外，本發(fā)明還涉及包含前述組合物的輪胎胎面。
[0016]在本發(fā)明一個方面中，所述輪胎胎面包含多個周向溝槽，其中所述組合物作為增強件提供在與每個周向溝槽相鄰的區(qū)域(橫向不同)，使得所述組合物構(gòu)成每個溝槽的至少底部。
[0017]在本發(fā)明的又一個方面中，上述條帶可以布置在如下的一個或多個位置:與溝槽底部相鄰、與胎面的徑向內(nèi)表面相鄰、和與增強件的徑向中心相鄰。
[0018]在本發(fā)明的又一個方面中，所述組合物構(gòu)成每個溝槽的底部，和每個溝槽側(cè)壁的至少徑向內(nèi)部的四分之一，但最多徑向內(nèi)部的三分之二(而其余側(cè)壁部分可以由另一種胎面化合物構(gòu)成，例如專用于在行駛時與路面接觸的化合物)。
[0019]在本發(fā)明的又一個方面，每個區(qū)域，或所述組合物，分別從胎面的徑向內(nèi)表面在外徑向方向上延伸。
[0020]在本發(fā)明的又一個方面，每個區(qū)域橫向延伸的寬度是相鄰溝槽的橫向?qū)挾鹊拇蠹s1.1倍至約4.0倍，或約1.5倍至約3.5倍。
[0021]在本發(fā)明的又一個方面，每個區(qū)域從徑向內(nèi)基部向徑向外頂部逐漸變小。
[0022]在本發(fā)明的又一個方面中，在所述區(qū)域之外，胎面(或其余胎面)包含或由硬度比增強件的橡膠組合物低的一種或多種橡膠化合物構(gòu)成。
[0023]另外，本發(fā)明還涉及包含根據(jù)本發(fā)明的胎面或組合物的輪胎。
[0024]在一個方面，所述輪胎包含如下的一個或多個構(gòu)件:具有一個或多個帶束層的帶，覆蓋層，或底胎面。每個區(qū)域可以從這些構(gòu)件之一在外徑向方向上延伸。
[0025]具體地，本發(fā)明涉及以下方面:
1、用于溝槽增強件的橡膠組合物，包含:
至少一種橡膠組分；
約50phr至120phr的填料,其中至少20phr的所述填料為高表面積炭黑；和 IOphr至30phr的填料為酹樹脂。
[0026]2、根據(jù)方面I的橡膠組合物，其中所述高表面積炭黑具有至少100g/kg的碘吸收值。
[0027]3、根據(jù)方面I的橡膠組合物，其中所述高表面積炭黑具有至少200g/kg的碘吸收值。
[0028]4、根據(jù)方面I的橡膠組合物，其中至少IOphr的所述填料為具有至少100 m2 /g的
BET表面積的高表面積二氧化硅。
[0029]5、根據(jù)方面4的橡膠組合物，其中所述高表面積二氧化硅具有的BET表面積為至少 200 m2/go
[0030]6、根據(jù)方面I的橡膠組合物，其中所述橡膠組合物包含至少15phr的所述酚樹脂。
[0031]7、一種胎面，包含根據(jù)方面I的組合物。
[0032]8、根據(jù)方面7的胎面，包含多個周向溝槽，其中所述組合物作為與每個周向溝槽相鄰的增強區(qū)域提供，使得所述組合物構(gòu)成每個溝槽的至少底部。
[0033]9、根據(jù)方面8的胎面，其中所述橡膠組合物進一步包含由多個長絲或簾線制成的條帶，所述條帶基本上平行于所述溝槽的周向方向布置。
[0034]10、根據(jù)方面9的胎面，其中所述條帶可以布置在如下的一個或多個位置:與溝槽底部相鄰、與胎面的徑向內(nèi)表面相鄰、和與增強件的徑向中心相鄰。
[0035]11、根據(jù)方面8的胎面，其中所述組合物構(gòu)成每個溝槽的底部，和每個溝槽側(cè)壁的至少徑向內(nèi)部的四分之一，但最多徑向內(nèi)部的三分之二。
[0036]12、根據(jù)方面8的胎面，其中在每個區(qū)域，所述組合物從胎面的徑向內(nèi)表面在外徑向方向上延伸。
[0037]13、根據(jù)方面8的胎面，其中每個區(qū)域橫向延伸的寬度是相鄰溝槽的橫向?qū)挾鹊拇蠹s1.1倍至約4.0倍。
[0038]14、、根據(jù)方面8的胎面，其中每個區(qū)域從徑向內(nèi)基部向徑向外頂部逐漸變小。
[0039]15、根據(jù)方面8的胎面，其中在所述區(qū)域之外，胎面由硬度比所述增強件的所述橡膠組合物低的一種或多種橡膠化合物構(gòu)成。
[0040]16、一種輪胎，包含根據(jù)方面8的胎面。
[0041]17、根據(jù)方面16的輪胎，其包含如下的一個或多個構(gòu)件:具有一個或多個帶束層的帶，覆蓋層，或底胎面；其中每個區(qū)域可以從這些構(gòu)件之一在外徑向方向上延伸。
[0042]本發(fā)明公開的所有上述的方面和特征相互之間可以組合。
[0043]定義
“三角膠”或者“芯三角膠條(Bead Filler Apex) ”是指徑向地位于胎圈芯之上以及簾布層和反包簾布層之間的彈性填充物。
[0044]“軸向的”和“軸向地”是指平行于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的線或者方向。
[0045]“胎圈”或者“胎圈芯”通常是指包含與將輪胎保持至輪箍相關的徑向內(nèi)胎圈的環(huán)形抗拉構(gòu)件的輪胎部分；所述胎圈被簾線所纏繞并成型，具有或者不具有其它的增強構(gòu)件，如外包布、簾布線增強層(chipper)、三角膠或填充物、胎趾護層和胎圈包布。
[0046]“帶束層結(jié)構(gòu)”或者“增強帶束層”或者“帶束層”是指至少兩個環(huán)形層或者簾布層，其是織造的或者非織造的，位于胎面之下。
[0047]“外胎”是指胎體、帶束層結(jié)構(gòu)、胎圈、偵彳壁以及除了胎面和底胎面之外的所有其它輪胎部件，即整個輪胎。
[0048]“周向”通常是指垂直于軸向方向沿著環(huán)形胎面的表面的周界延伸的線或者方向；其也可以是指在橫截面中所看到的一系列的相鄰環(huán)形曲線的方向，這些曲線的半徑定義了胎面的軸向曲率。
[0049]“簾線”是指增強束(strands)中的一個，包括纖維，簾布層或者帶束層利用其增強。
[0050]“赤道面”是指垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線并穿過其胎面中心的平面；或包含胎面的周向中心線的平面。
[0051]“橫向”是指平行于軸向方向的方向。
[0052]“標準負載”是指對于輪胎的服務條件來說由合適的標準組織所設計的指定設計充氣壓力和負載。
[0053]“覆蓋層”是指徑向設置在帶或者帶束層之上的簾布層(ply)。這樣的覆蓋層通常被用于高速輪胎的增強。[0054]“徑向的”和“徑向地”是指徑向朝向或遠離輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的方法。
[0055]“側(cè)壁”是指胎面和胎圈之間的輪胎部分，或者特別是在本公開的上下文中還指胎面溝槽的側(cè)邊界。
[0056]“胎面”是指模制的、擠出的或者成型的橡膠部件，當被結(jié)合至輪胎外胎的時候，其包括當輪胎被正常充氣并處于標準負載下的時候與路面相接觸的輪胎部分。
[0057]“胎面寬度”是指胎面表面在包括輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)的弧長。
[0058]“底胎面”是指被放置在擠出胎面之下以在輪胎組裝過程中促進胎面至帶束層(stabilizer plies)的粘著并優(yōu)選地覆蓋切斷的帶的末端的橡膠層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、實施和優(yōu)點將在結(jié)合附圖考慮以下說明的基礎上而變得更加明顯,其中:
圖1示出穿過包含由根據(jù)本發(fā)明第一方面的組合物構(gòu)成的溝槽增強件的輪胎的示意性橫截面；
圖2示出穿過包含由根據(jù)本發(fā)明第二方面的組合物構(gòu)成的溝槽增強件的輪胎的示意性橫截面；
圖3示出穿過包含由根據(jù)本發(fā)明第三方面的組合物構(gòu)成的溝槽增強件的輪胎的示意性橫截面；
圖4示出穿過包含由根據(jù)本發(fā)明第四方 面的組合物構(gòu)成的溝槽增強件的輪胎的示意性橫截面。
【具體實施方式】
[0060]圖1示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的輪胎I的示意性橫截面。輪胎I具有胎面10、內(nèi)襯層13、包含四個帶束層的帶束層結(jié)構(gòu)11、胎體簾布層9、兩個側(cè)壁2以及包含三角膠條5和胎圈4的兩個胎圈區(qū)域3。該示例性輪胎I例如適用于安裝在機動車，例如卡車或者客車，的輪箍上。胎體簾布層9包括一對軸向相對的末端部分6，其中的每一個均固定在各自的一個胎圈4上。胎體簾布層9的每個軸向末端部分6均被卷起并包圍各自的胎圈4至足以固定每個軸向末端部分6的位置。胎體簾布層9可以是具有多個基本上平行的胎體增強構(gòu)件的浸橡膠的簾布層，所述胎體增強構(gòu)件例如由諸如聚酯、人造絲或者類似的合適有機聚合化合物的材料制成。所述胎體簾布層9的卷起部分6可以與兩個外包布8的軸向外表面和兩個簾布線增強層7的軸向內(nèi)表面接合。如在圖1中所示的，示例性的胎圈10可以具有四個周向溝槽20，其基本上定義了胎面10中的U形開口的。胎面10的主要部分可以由胎面化合物形成，其可以是任何合適的一種或多種胎面化合物。每個周向溝槽20均由橫向分隔一對徑向延伸的壁22、23的底部21或基部來限定。
[0061]與每個溝槽20相鄰的區(qū)域包含溝槽增強件30，所述溝槽增強件30由根據(jù)本發(fā)明的組合物構(gòu)成或制成。這種化合物的非限制性的例子在下文中給出。如在圖1中所示的，溝槽增強件30或者增強區(qū)域30構(gòu)成溝槽20的側(cè)壁22、23和溝槽20的基部或者底部21的至少一部分。特別是，每個描繪的增強件30包括兩個徑向延伸的部分，至少部分地構(gòu)成相鄰溝槽20的相對側(cè)壁22、23。此外，在所描繪的例子中，每個增強件30具有徑向內(nèi)部基部，其與設置在胎面10徑向下方的支撐結(jié)構(gòu)(直接)接觸。這樣的結(jié)構(gòu)例如可以是如在圖1中所示的覆蓋層12?；蛘?，這樣的結(jié)構(gòu)例如可以是徑向最外側(cè)的帶束層或者是底胎面。如在圖1中所描繪的，每個溝槽20具有其自身的增強區(qū)域30，其中，與不同的溝槽20相鄰的增強件30就橫向方向來說是不同的。如上文已經(jīng)提及的，其余胎面10可以由任意合適的或者常用的一種或多種胎面化合物來形成。增強件30在其徑向內(nèi)部基部的橫向?qū)挾葍?yōu)選為相鄰溝槽的底部21的橫向?qū)挾鹊?.5倍至3.5倍。這樣的相對寬度可以為相鄰的溝槽20提供進一步的剛度和/或支撐。優(yōu)選地，增強件30的形狀在外徑方向上逐漸變小。由此，溝槽增強件30具有改善溝槽20底部21穩(wěn)定性而不在可能與地面接觸和可能對滾動阻力具有不期望的影響的胎面花紋塊或肋中提供大量增強組合物的能力。然而，總的來說，增強件也可以在相反方向上逐漸變小或者在徑向方向上側(cè)面平行地延伸，即不逐漸變小。增強件30的高度優(yōu)選地由徑向內(nèi)部基部(由胎面10的徑向內(nèi)表面處)延伸至相鄰溝槽20的約一半深度。或者，所述增強件可以在徑向方向上延伸至側(cè)壁22、23的至少內(nèi)側(cè)四分之一和延伸至側(cè)壁22、23的最多內(nèi)側(cè)三分之二以構(gòu)成該區(qū)域內(nèi)的側(cè)壁。優(yōu)選地，增強件30不會延伸至胎面(未磨損的)的表面。
[0062]總的來說，溝槽增強件也可能在溝槽20的一個側(cè)面上比在溝槽20的另一個側(cè)面上在徑向方向上延伸地長。例如，輪胎的橫向外部溝槽20 (例如具有非對稱胎面花紋)可以在其橫向外側(cè)上具有比在其橫向內(nèi)側(cè)上在徑向方向上更高的溝槽增強件。這例如有助于避免或者抗衡在這樣的溝槽20處尤其可能發(fā)生的變形。優(yōu)選地，各自溝槽增強件的橫向外側(cè)可以具有凸的形狀，而橫向內(nèi)側(cè)可以具有直的形狀。
[0063]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的輪胎I和胎面10的另一種實施方案，其中橫向不同的增強件31在徑向方向上由覆蓋層12延伸至溝槽的側(cè)壁22、23。與其余胎面或者胎面化合物接觸的由所述增強材料制成的側(cè)壁22、23具有凸的形狀。該形狀構(gòu)成溝槽增強件的優(yōu)選的形狀。然而，應當注意增強材料的側(cè)壁還可以具有直的形狀(例如如在圖1中所描繪的)或者凹的形狀(未示出)。凹的或者凸的形狀可以是優(yōu)選的，因為它們提高了增強件30、31和周圍的胎面化合物之間的接觸表面。
[0064]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的輪胎I和胎面10的另一種實施方案。在所示出的橫截面中，每個溝槽增強件32具有基本上呈梯形的形狀，其具有構(gòu)成溝槽21的底部的(窄的)頂部和由覆蓋層12支撐或布置在覆蓋層12上的(寬的)基部。根據(jù)本實施方式，溝槽的側(cè)壁22,23由一種或多種一般的胎面化合物制成并且僅溝槽20的底部21由根據(jù)本發(fā)明的增強組合物制成。
[0065]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的輪胎I和胎面10的又一種實施方案。所示出的溝槽增強件33再次具有逐漸變小的形狀，由徑向下方的基部在外徑向方向上延伸至更窄的頂部。在本實施方案中，增強件33由胎面10的徑向內(nèi)表面延伸至胎面10的徑向外表面。由此，每個溝槽20的兩個側(cè)壁22、23以及底部21均由增強件33形成或提供。
[0066]根據(jù)上述實施方案的輪胎I已經(jīng)用四種周向溝槽20來顯示。然而，輪胎10可以具有更多或者更少這樣的溝槽20。此外，所描述的輪胎具有四個帶束層和覆蓋層12。覆蓋層12僅為任選的特征。而且，帶束層的數(shù)量可以更高或者更低。例如，輪胎可以僅具有兩個帶束層。
[0067]總的來說， 還可以為橫向溝槽提供這里所描述的增強件。然而，如果向周向溝槽20應用了增強件30、31、32、33，那么可以將溝槽增強件30、31、32、33與其余胎面10或者胎面化合物一起擠出。由此，可以容易地、低成本地并且快速地制造包含根據(jù)本發(fā)明的增強件30、31、32 或 33 的胎面 10。
[0068]下表1給出橡膠組合物的非限制性例子，其例如可用作上述增強件30、31、32和33的材料。
[0069]復
【權(quán)利要求】
1.用于溝槽增強件的橡膠組合物，包含: 至少一種橡膠組分； 約50phr至120phr的填料,其中至少20phr的所述填料為高表面積炭黑；和 IOphr至30phr的填料為酹樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的橡膠組合物，其中所述高表面積炭黑具有至少100g/kg的碘吸收值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的橡膠組合物，其中所述高表面積炭黑具有至少200g/kg的碘吸收值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的橡膠組合物，其中至少IOphr的所述填料為具有至少100m2/g的BET表面積的高表面積二氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的橡膠組合物，其中所述高表面積二氧化硅具有的BET表面積為至少 200 m2/go
6.根據(jù)權(quán)利要求1的橡膠組合物，其中所述橡膠組合物包含至少15phr的所述酚樹脂。
7.—種胎面，包含根據(jù)權(quán)利要求1的組合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的胎面，包含多個周向溝槽，其中所述組合物作為與每個周向溝槽相鄰的增強區(qū)域提供，使得所述組合物構(gòu)成每個溝槽的至少底部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的胎面，其中所述橡膠組合物進一步包含由多個長絲或簾線制成的條帶，所述條帶基本上平行于所述溝槽的周向方向布置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的胎面，其中所述條帶可以布置在如下的一個或多個位置:與溝槽底部相鄰、與胎面的徑向內(nèi)表面相鄰、和與增強件的徑向中心相鄰。
【文檔編號】C08K3/04GK103665450SQ201310414673
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】C.施維策爾, J-L.M.F.托馬斯, F.P.德普洪, C.A.威爾特, P.穆蒂吉 申請人:固特異輪胎和橡膠公司