CN110088192B - 包括胎面的轮胎 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明的领域为用于具有特定胎面花纹设计的轮胎的橡胶组合物,更确切地为用于轮胎胎面的橡胶组合物,所述轮胎胎面适用于能够在覆盖有雪的地面表面上滚动的雪地轮胎或冬季轮胎。
背景技术
用于冬季驾驶的轮胎(称为雪地轮胎),必须以已知的方式满足大量经常相互矛盾的技术要求,包括低滚动阻力,高耐磨性以及在干地面,湿地面和雪地上的良好抓地力。
众所周知,雪地轮胎(其以使用范畴“雪地”归类,通过在其胎侧上标记的高山符号(“具有雪花的3-峰-山”)刻印来识别)意味着轮胎的胎面花纹,胎面配合物和/或结构主要设计成在雪地条件下实现比用于正常道路使用的普通轮胎在启动,维持或停止车辆运动方面的性能更好的性能。
称为白色地面的雪地具有低摩擦系数的特征,这导致具有特定橡胶组合物的雪地轮胎的发展。在某些使用条件下,这些轮胎在干地面上的抓地性能可能低于夏季轮胎。
因此,为了在干地面上的抓地力和雪地上的抓地力之间找到最佳折衷,胎面的优化仍然是轮胎设计者一直关注的问题。
发明内容
技术问题
在他们的研究期间,目前本发明人已经发现用于轮胎胎面的特定橡胶组合物和特定花纹设计使得可以出乎意料地改进轮胎在雪地上的抓地性能而不会降低在干地面上的抓地性能。
在本说明书中,除非另外明确说明,否则示出的所有百分比(%)均为重量百分比(wt%)。
表述“弹性体基质”理解为在给定的组合物中,存在于所述橡胶组合物中的所有弹性体。
缩写“phr”表示在所考虑的橡胶组合物中每百重量份弹性体基质的重量份。
在本说明书中,除非另外明确指明,否则每个TgDSC(玻璃化转变温度)根据标准ASTM D3418-08通过DSC(差示扫描量热法)以已知的方式测得。
由表述“在a和b之间”标记的值的任何间隔表示大于“a”并且小于“b”的值的范围(即不包括极限a和b),而由表述“从a至b”标记的值的任何间隔表示从“a”至“b”的值的范围(即包括严格的极限a和b)。
表述“基于”在本申请中应该理解为是指包括所用的各种组分的混合物和/或反应产物的组合物,这些组分中的一些能够或意图在组合物的各个制备阶段期间,特别是在硫化(固化)过程中至少部分地一起反应。
“轮胎”是指所有类型的弹性轮胎,无论轮胎在行驶时是否受到内部压力。
由于轮胎具有围绕旋转轴线的旋转几何形状,因此轮胎的几何形状通常在包含轮胎的旋转轴线的子午面中描述,并且在本申请中轮胎方向的以下定义理解为:
-径向方向为垂直于轮胎的旋转轴线的方向;
-轴向方向为平行于轮胎的旋转轴线的方向;
-周向方向为垂直于子午面的方向。
垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过轮胎的胎面表面中央的平面称为轮胎的赤道平面。
在下文中,表述“在径向上”、“在轴向上”和“在周向上”分别表示“沿径向方向”、“沿轴向方向”和“沿周向方向”。表述“在径向上位于内侧(径向内侧或径向内部)或在径向上位于外侧(径向外侧或径向外部)”分别表示“沿径向方向分别更接近或更远离轮胎的旋转轴线”。表述“在轴向上位于内侧(径向内侧或径向内部)或在轴向上位于外侧(径向外侧或径向外部)”分别表示“沿轴向方向分别更接近或更远离轮胎赤道平面”。在径向、轴向和周向方向上给定元件的相应尺寸也将表示该元件的“径向厚度或高度”、“轴向宽度”和“周向长度”。表述“横向”表示“沿周向方向或轴向方向”。
“轮胎胎面”是指由侧表面和两个主表面界定的橡胶组合物的量,其中一个主表面旨在在轮胎行驶时与地面接触。
“胎面表面”是指在轮胎行驶时由轮胎胎面与地面接触的点而形成的表面。
“基础花纹”是指特别的凸起元件组。胎面的基础花纹来自同一个基本花纹,但可以是不同的尺度。
“基础花纹的间距”是指所述基础花纹在周向方向X上的长度。
“凹槽”是指在正常行驶条件下材料表面不接触的“切口”。通常,凹槽的宽度大于或等于1mm。
“沟槽”是指在正常行驶条件下材料表面接触的切口。通常,沟槽的宽度小于1mm并且胎面中的沟槽的深度大于或等于3mm。
问题的解决方案
本发明的第一方面为具有胎面(2)的轮胎(1),所述胎面(2)包括基于以下的橡胶组合物:
弹性体基质;
增强填料,其包含在80和200phr之间的增强无机填料;
增塑剂;和
在1和150phr之间的颗粒,所述颗粒具有的粒径在100和10目之间;
其中所述胎面(2)包括:
胎面表面(3),其旨在在轮胎(1)行驶时与地面接触;
周向布置的一系列基础花纹(4),其中每个基础花纹(4)具有在胎面(2)宽度(W)的至少80%上轴向延伸的宽度(Wm),每个基础花纹具有周向延伸的间距(P),并且每个基础花纹(4)包括多个凸起元件(5),其中一个或多个凸起元件(5)设置有在胎面表面(3)上开口的沟槽(6),其中每个沟槽(6)具有小于1mm的宽度和至少3mm的深度;
其中胎面(2)具有的沟槽密度(SD)定义为
[数学式1]
沟槽密度(SD)小于60μm/mm2;
其中i为花纹中沟槽(6)的数目,li为胎面表面(3)上第i个沟槽的长度,P为基础花纹的间距,Wm为基础花纹(4)的宽度。
本发明的有利效果
轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物使得可以改进轮胎(1)在雪地上的抓地性能而不会降低在干地面上的抓地性能。
具体实施方式
本发明的轮胎(1)特别地旨在装备乘用机动车辆,包括4×4(四轮驱动)车辆和SUV(运动型多用途车辆)车辆,以及特别地选自货车和重型车辆(即大客车或重型道路运输车辆(卡车、拖拉机、拖车))的工业车辆。
除非另有明确说明,否则包括每个优选范围和/或物质的以下方面,实施方案和变体中的每一个可以应用于本发明的任何一个或其它方面,其它实施例和其它变体。
“二烯”类型的弹性体(或松散的“橡胶”,两个术语被视为同义词)以已知的方式理解为至少部分(即均聚物或共聚物)得自二烯单体(带有两个共轭或非共轭碳-碳双键的单体)的(意味着一种或多种)弹性体。
这些二烯弹性体可以分为两类:“基本上不饱和的”或“基本上饱和的”。通常地,表述“基本上不饱和的”理解为意指至少部分地由共轭二烯单体产生的二烯弹性体,所述二烯单体具有大于15%(摩尔%)的二烯源(共轭二烯)单元含量;因此例如丁基橡胶或EPDM型二烯/α-烯烃的共聚物的二烯弹性体不包括在前述定义中,而可以特别地描述为“基本上饱和的”二烯弹性体(低或极低的二烯源单元含量,始终小于15%)。在“基本上不饱和的”二烯弹性体的类别中,表述“高度不饱和的”二烯弹性体理解为特别意指具有大于50%的二烯源(共轭二烯)单元含量的二烯弹性体。
尽管适用于任何类型的二烯弹性体,本领域技术人员将理解本发明优选使用基本上不饱和的二烯弹性体。
根据这些定义,能够用于根据本发明的组合物中的表述二烯弹性体应理解为特别意指:
(a)-通过聚合优选具有4至12个碳原子的共轭二烯单体而获得的任何均聚物;
(b)-通过使一种或多种共轭二烯彼此共聚或者使一种或多种共轭二烯与一种或多种优选具有8至20个碳原子的乙烯基芳族化合物共聚而获得的任何共聚物。
如下特别适合作为共轭二烯:1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二(C1-C5-烷基)-1,3-丁二烯(如,例如2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2,3-二乙基-1,3-丁二烯、2-甲基-3-乙基-1,3-丁二烯或2-甲基-3-异丙基-1,3-丁二烯)、芳基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯或2,4-己二烯。例如如下适合作为乙烯基芳族化合物:苯乙烯、邻-,间-或对-甲基苯乙烯、“乙烯基甲苯”商用混合物、对-(叔丁基)苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基均三甲基苯、二乙烯基苯或乙烯基萘。
本发明的第二方面为根据第一方面所述的轮胎(1),其中弹性体基质包含至少一种二烯弹性体,所述二烯弹性体选自聚丁二烯(BR)、合成聚异戊二烯(IR)、天然橡胶(NR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物,以及它们的混合物。
本发明的第三方面为根据第一方面所述的轮胎(1),其中弹性体基质包含20至100phr的第一二烯弹性体,和任选地,0至80phr的第二二烯弹性体,所述第一二烯弹性体带有至少一个SiOR官能团,R为氢原子或烃基,所述第二二烯弹性体不同于所述第一二烯弹性体。
根据第三方面的优选实施方案,第一二烯弹性体可选自聚丁二烯(BR)、合成聚异戊二烯(IR)、天然橡胶(NR)、丁二烯共聚物,以及它们的混合物;这些共聚物更优选选自丁二烯-苯乙烯共聚物(SBR)及其混合物。
根据该实施方案或第三方面的优选实施方案,第一二烯弹性体可以具有任何微结构,所述微结构取决于所用的聚合条件,特别是取决于改性剂和/或无规化试剂的存在或不存在以及取决于所用的改性剂和/或无规化试剂的量。该弹性体可以例如为嵌段、无规、序列或微序列弹性体,并且可以在分散体或溶液中制备。
通常地,由弹性体,特别是二烯弹性体带有的官能团可以位于弹性体链端上,或者可以不位于弹性体链端处,即,可以远离链端。第一种情况例如在使用带有该官能团的聚合引发剂或使用官能化试剂制备二烯弹性体时发生。第二种情况例如在通过使用带有该官能团的偶联剂或星形支化剂改性二烯弹性体时发生。
表述“烃基”是指基本上由碳原子和氢原子组成的一价基团。这样的基团可以包含至少一个杂原子,并且已知由碳原子和氢原子形成的组合代表烃基的主要部分,例如烷基或烷氧基烷基;优选地,由碳原子和氢原子形成的组合代表全部的烃基,例如烷基。这种SiOR(R为烷基或烷氧基烷基)称为“烷氧基硅烷”官能团。而SiOH(R为氢原子)称为“硅烷醇”官能团。
本发明的第四方面为根据第三方面所述的轮胎(1),其中第一二烯弹性体为苯乙烯-丁二烯共聚物,优选为在溶液中制备的溶液苯乙烯-丁二烯共聚物(其为丁二烯和苯乙烯的共聚物)。
本发明的第五方面为根据第三方面或第四方面所述的轮胎(1),其中SiOR官能团位于第一二烯弹性体的链端处。
根据第五方面的优选实施方案,带有位于链端的SiOR官能团的第一二烯弹性体可以根据专利EP 0 778 311B1中描述的方法进行制备,例如,通过活性弹性链末端的碳阴离子与六甲基环三硅氧烷反应,然后与质子供体反应进行制备。
本发明的第六方面为根据第三方面至第五方面中任一方面所述的轮胎(1),其中SiOR官能团中的R为氢原子。
本发明的第七方面为根据第三方面至第六方面中任一方面所述的轮胎(1),其中第一二烯弹性体的玻璃化转变温度(TgDSC)小于-40℃(特别是在-100℃和-40℃之间),有利地小于-45℃(特别是在-90℃和-45℃之间)。
本发明的第八方面为根据第三方面至第七方面中任一方面所述的轮胎(1),其中弹性体基质包含40至100phr,优选50至100phr,更优选50至90phr的第一二烯弹性体和任选地0至60phr,优选0至50phr,更优选10至50phr的第二二烯弹性体。
根据第三方面至第七方面中任一方面所述的优选实施方案,弹性体基质包含20至90phr,优选20至80phr,更优选40至80phr的第一二烯弹性体和任选地10至80phr,优选20至80phr,更优选20至60phr的第二二烯弹性体。
本发明的第九方面为根据第八方面所述的轮胎(1),其中弹性体基质包含60至80phr的第一二烯弹性体,和任选地20至40phr的第二二烯弹性体。
本发明的第十方面为根据第三方面至第九方面中任一方面所述所述的轮胎(1),其中第二二烯弹性体选自聚丁二烯(BR)、合成聚异戊二烯(IR)、天然橡胶(NR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物,以及它们的混合物。
本发明的第十一方面为根据第十方面所述的轮胎(1),其中第二二烯弹性体为丁二烯橡胶。
根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物基于增强填料。
增强填料可包括增强无机填料(例如,二氧化硅),炭黑或它们的混合物,优选地,增强填料可主要包括增强无机填料,即,每100重量%的总增强填料,增强填料可包括大于50重量%的增强无机填料。更优选地,每100重量%的总增强填料,增强无机填料的含量大于60重量%,还更优选大于70重量%,特别地大于80重量%,更特别地大于90重量%。
根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物中的增强填料包含在80和200phr之间的增强无机填料。
本发明的第十二方面为根据第一方面至第十一方面中任一方面所述的轮胎(1),其中增强填料包含在90和190phr之间,优选在100和180phr之间,更优选110至170phr的增强无机填料。
表述“增强无机填料”在本文中应被理解为意指任何无机或矿物填料,无论其颜色及其来源(天然的或合成的),其相对于炭黑也称作“白填料”、“透明填料”或甚至“非黑填料”,其能够单独增强旨在用于制造轮胎的橡胶组合物而无需除了中间偶联剂之外的方法,换言之,其在增强作用上能够代替常规轮胎级炭黑;这种填料通常以已知的方式特征在于其表面上存在羟基(-OH)基团。
该填料以何种物理状态存在无关紧要,无论其为粉末、微珠、颗粒、珠粒的形式或任何其它合适的致密化形式。当然,下文描述各种增强无机填料的混合物的增强无机填料,优选高度可分散的硅质和/或铝质填料。
硅质类型的矿物填料,优选二氧化硅(SiO2)和/或铝质类型的矿物填料,优选氧化铝(Al2O3)特别适合作为增强无机填料。
本发明的第十三方面为根据第一方面至第十二方面中任一方面所述的轮胎(1),其中增强无机填料为二氧化硅。增强无机填料可包括一种二氧化硅或几种二氧化硅的共混物。所用的二氧化硅可为本领域技术人员已知的任何增强二氧化硅,特别是BET表面积和CTAB比表面积均为450m2/g以下,优选为20至400m2/g的任何沉淀二氧化硅或热解二氧化硅。这种二氧化硅可以被覆盖或不被覆盖。作为低比表面二氧化硅,将提及来自Elkem SiliconMaterials的Sidistar R300。作为高度可分散的沉淀二氧化硅(“HDS”),将提及例如来自Evonik的“Ultrasil 7000”和“Ultrasil 7005”,来自Rhodia的“Zeosil 1165 MP”、“Zeosil1135 MP”和“Zeosil 1115 MP”,来自PPG的“Hi-Sil EZ150G”,来自Huber的“Zeopol 8715”、“Zeopol 8745”和“Zeopol 8755”或具有高比表面积的二氧化硅,如专利申请WO 03/016387中所描述的。作为热解二氧化硅,将提及例如来自Cabot的“CAB-O-SIL S-17D”,来自Wacker的“HDK T40”,来自Evonik的“Aeroperl 300/30”、“Aerosil 380”、“Aerosil 150”或“Aerosil 90”。这种二氧化硅可以被覆盖,例如,覆盖有六甲基二硅烷的“CAB-O-SIL TS-530”或覆盖有来自Cabot的二甲基二氯硅烷的“CAB-O-SIL TS-622”。
所使用的增强无机填料,特别是在其为二氧化硅的情况下,具有的BET表面积和CTAB比表面积,有利地为50至350m2/g,更有利地为100至300m2/g,还更优选在150和250m2/g之间。
BET表面积根据已知方法测量,即通过使用Brunauer-Emmett-Teller方法的气体吸附测量,该方法描述于“The Journal of the American Chemical Society”,第60卷,第309页,1938年2月,更具体地,根据1996年12月的法国标准NF ISO 9277(多点体积法(5个点);其中气体:氮气,脱气:在160℃下1小时,相对压力范围p/po:0.05至0.17)加以确定。CTAB比表面积根据1987年11月的法国标准NF T 45-007(方法B)确定。
本领域技术人员将理解,可使用另一性质(特别是有机性质)的增强填料(例如炭黑)作为等同于本部分中描述的增强无机填料的填料,前提是该增强填料覆盖有诸如二氧化硅的无机层,或者在其表面包含需要使用偶联剂从而在填料与弹性体之间形成连接的官能位点,特别是羟基位点。例如,可以提及用于轮胎的炭黑,如专利文献WO 96/37547和WO99/28380中所描述的。
本发明的第十四方面为根据第一方面至第十三方面中任一方面所述的轮胎(1),其中增强填料还包括小于40phr(例如,在0.5和40phr之间),优选小于30phr(例如,在1和30phr之间),更优选小于20phr(例如,在1.5和20phr之间),还更优选小于10phr(例如,在2和10phr之间)的炭黑。
在所示的范围内,具有炭黑的着色性能(黑色着色剂)和抗UV性能的益处,而不会进一步不利地影响增强无机填料提供的典型性能,即低滞后性(降低的滚动阻力)和在湿、积雪或冰地面上的高抓地力。
为了将增强无机填料偶联至弹性体基质(例如,二烯弹性体),以已知的方式可以使用旨在在无机填料(其颗粒表面)和弹性体基质(例如,二烯弹性体)之间提供令人满意的化学和/或物理性质的连接的偶联剂(或结合剂)。该偶联剂为至少双官能的。特别地可以使用至少双官能的有机硅烷或聚有机硅氧烷。
特别地可以使用硅烷多硫化物,根据它们的特定结构称为“对称的”或“不对称的”,如例如申请WO 03/002648,WO 03/002649和WO 2004/033548中所描述的。
特别合适的硅烷多硫化物对应于以下通式(I):
Z-A-Sx-A-Z,其中:
-x为2至8(优选2至5)的整数;
-A为二价烃基基团(优选为C1-C18亚烷基或C6-C12亚芳基,更特别为C1-C10,特别是C1-C4亚烷基,尤其是亚丙基);
-Z对应于下式之一:
[化学式1]
其中:
-R1基团为未取代的或取代的且彼此相同或不同,表示C1-C18烷基、C5-C18环烷基或C6-C18芳基(优选为C1-C6烷基、环己基或苯基,特别为C1-C4烷基,更特别为甲基和/或乙基),
-特别适合的R2基团为未取代的或取代的且彼此相同或不同,表示C1-C18烷氧基或C5-C18环烷氧基(优选为选自C1-C8烷氧基和C5-C8环烷氧基的基团,更优选为选自C1-C4烷氧基,特别是甲氧基和乙氧基的基团),但不限于上述定义。
在对应于上述通式(I)的烷氧基硅烷多硫化物的混合物,特别是可商购得到的常见混合物的情况下,“x”指数的平均值为优选在2和5之间,更优选为接近4的分数。然而,本发明也可以例如用烷氧基硅烷二硫化物(x=2)有利地实施。
作为硅烷多硫化物的实例,将更特别地提及双((C1-C4)烷氧基(C1-C4)烷基甲硅烷基(C1-C4)烷基)多硫化物(特别是二硫化物、三硫化物或四硫化物),例如双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)或双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物。在这些化合物中,特别使用具有式[(C2H5O)3Si(CH2)3S2]2的缩写为TESPT的双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物,或具有式[(C2HSO)3Si(CH2)3S]2的缩写为TESPD的双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物。作为优选的例子,也可提及双(单(C1-C4)烷氧基二(C1-C4)烷基甲硅烷基丙基)多硫化物(特别是二硫化物、三硫化物或四硫化物),更特别地是专利申请WO 02/083782(或US 7 217751)中描述的双(单乙氧基二甲基甲硅烷基丙基)四硫化物。
作为不同于烷氧基硅烷多硫化物的偶联剂,可特别提及双官能POS(聚有机硅氧烷)或羟基硅烷多硫化物(在上式(I)中R2=OH),如专利申请WO 02/30939(或US 6 774255)和WO 02/31041(或US 2004/051210)中所描述的,或者带有偶氮二甲酰基官能团的硅烷或POS,例如在专利申请WO 2006/125532、WO 2006/125533和WO 2006/125534中所描述的。
作为其他硅烷硫化物的例子,将提及例如带有至少一个巯基(-SH)官能团(称作巯基硅烷)和/或至少一个掩蔽巯基官能团的硅烷,例如在专利或专利申请US 6 849 754、WO99/09036、WO 2006/023815、WO 2007/098080、WO 2008/055986和WO 2010/072685中所描述的。
当然,还可以使用上述偶联剂的混合物,如特别在上述专利申请WO 2006/125534中所描述的。
根据本发明的一个优选实施方案,以增强无机填料(特别是二氧化硅)的量计,偶联剂的含量可以为0.5至15重量%。
根据本发明的一个优选实施方案,根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物可以基于小于30phr(例如,在0.1和30phr之间),优选小于25phr(例如,在0.5和25phr之间),更优选小于20phr(例如,在1和20phr之间),还更优选小于15phr(例如,在1.5和15phr之间)的偶联剂。
根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物基于增塑剂。
增塑剂可包括液体增塑剂,烃类树脂或它们的混合物。
本发明的第十五方面为根据第一方面至第十四方面中任一方面所述的轮胎(1),其中增塑剂包含0至100phr,优选0至90phr,更优选0至80phr,还更优选0至70phr,特别地0至60phr,更特别地10至60phr的液体增塑剂,和5至100phr,优选5至90phr,更优选5至80phr,还更优选5至70phr,特别地10至60phr的烃类树脂,所述烃类树脂的玻璃化转变温度(TgDSC)大于20℃,优选大于30℃,更优选大于40℃。
本发明的第十六方面为根据第十五方面所述的轮胎(1),其中液体增塑剂和烃类树脂的总含量大于50phr,优选大于60phr。
任何增量油(无论是芳族或非芳族性质的),任何已知其相对弹性体基质(例如,二烯弹性体)具有塑化性能的液体增塑剂,都可用作液体增塑剂以通过稀释弹性体和增强填料而软化基质。在环境温度(20℃)大气压力下,这些增塑剂或这些油(或多或少地为粘性的)为液体(在此提醒,即具有最终采取它们的容器的形状的能力的物质),这与在环境温(20℃)大气压力下为天生固体的增塑烃类树脂相反。
本发明的第十七方面为根据第十五方面所述的轮胎(1),其中液体增塑剂选自液体二烯聚合物、聚烯烃油、环烷油、石蜡油、蒸馏芳族提取物(DAE)油、介质提取溶剂化物(MES)油、经处理的蒸馏芳族提取物(TDAE)油、残余芳族提取物(RAE)油、经处理的残余芳族提取物(TRAE)油、安全残余芳族提取物(SRAE)油、矿物油、植物油、醚增塑剂、酯增塑剂、磺酸酯增塑剂以及它们的混合物,优选地选自MES油、TDAE油、环烷油、植物油以及它们的混合物,优选选自MES油、植物油以及它们的混合物,更优选地选自MES油、植物油以及它们的混合物,还更优选地选在植物油以及它们的混合物。植物油可以由选自以下的油制得:亚麻籽、红花、大豆、玉米、棉籽、萝卜籽、蓖麻、桐、松、向日葵、棕榈、橄榄、椰子、花生和葡萄籽油以及它们的混合物,特别是向日葵油,更特别是含有超过60重量%,还更特别超过70重量%,有利地超过80重量%,更有利地超过90重量%,还更有利地为100重量%油酸的向日葵油。
烃类树脂是本领域技术人员公知的聚合物,其基本上基于碳和氢,因此在橡胶组合物(例如二烯弹性体组合物)中性质上可混溶。它们可为脂族或芳族或脂族/芳族型,即基于脂族和/或芳族单体。它们可为天然的或合成的,并可为或不可为石油基的(若为石油基的情况,其也称为石油树脂)。它们优选仅为烃类,即它们仅包含碳原子和氢原子。
优选地,“增塑”烃类树脂显示以下特征中的至少一者,更优选全部:
-TgDSC大于20℃(例如在20℃和100℃之间),优选大于30℃(例如在30℃和100℃之间),更优选大于40℃(例如在40℃和100℃之间);
-在400和2000克/摩尔之间(更优选在500和1500克/摩尔之间)的数均分子量(Mn);
-多分散指数(PI)小于3,更优选的小于(2)(提醒:PI=Mw/Mn其中Mw为重量平均分子量)。
烃类树脂的宏观结构(Mw、Mn和PI)通过空间排阻色谱法(SEC)确定:溶剂四氢呋喃;温度35℃;浓度1g/l;流速1ml/min;在注入前通过具有0.45μm的孔隙率的过滤器过滤溶液;使用聚苯乙烯标准进行Moore校准;一组三根串联的“Waters”柱(“Styragel”HR4E、HR1和HR0.5);通过差示折光计(“Waters 2410”)及其相关的操作软件(“Waters Empower”)检测。
本发明的第十八方面为根据第十五方面所述的轮胎(1),其中烃类树脂选自环戊二烯(缩写为CPD)均聚物或共聚物树脂、二环戊二烯(缩写为DCPD)均聚物或共聚物树脂、萜烯均聚物或共聚物树脂、C5馏分均聚物或共聚物树脂、C9馏分均聚物或共聚物树脂、α-甲基苯乙烯均聚物或共聚物树脂以及它们的混合物。在如上共聚物树脂中,更优选使用选自(D)CPD/乙烯基芳族共聚物树脂、(D)CPD/萜烯共聚物树脂、(D)CPD/C5馏分共聚物树脂、(D)CPD/C9馏分共聚物树脂、萜烯/乙烯基芳族共聚物树脂、萜烯/苯酚共聚物树脂、C5馏分/乙烯基芳族共聚物树脂、C9馏分/乙烯基芳族共聚物树脂以及它们的混合物的那些。
术语“萜烯”在文中以已知的方式结合了α-蒎烯、β-蒎烯和苧烯单体;优选使用苧烯单体,该化合物以已知的方式以三种可能的异构体形式存在:L-苧烯(左旋对映体)、D-苧烯(右旋对映体)或二戊烯(右旋和左旋对映体的外消旋物)。例如,苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、间-甲基苯乙烯或对-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对-(叔丁基)苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯苯乙烯、羟基苯乙烯、乙烯基均三甲基苯、二乙烯基苯、乙烯基萘、或任何得自C9馏分(或者更通常地得自C8至C10馏分)的乙烯基芳族单体适合作为乙烯基芳族单体。优选地,乙烯基芳族化合物为苯乙烯或得自C9馏分(或更通常得自C8至C10馏分)的乙烯基芳族单体。优选地,乙烯基芳族化合物在所考虑的共聚物中为次要单体(以摩尔分数表示)。
如上优选的树脂是本领域技术人员公知的并可商业购得,例如:
-聚柠檬烯树脂:DRT的名称为“Dercolyte L120”(Mn=625g/mol;Mw=1010g/mol;PI=1.6;TgDSC=72℃)或Arizona Chemical Company的名称为“Sylvagum TR7125C”(Mn=630g/mol;Mw=950g/mol;PI=1.5;TgDSC=70℃);
-C5馏分/乙烯基芳族共聚物树脂,特别是C5馏分/苯乙烯或C5馏分/C9馏分共聚物树脂:Neville Chemical Company的名称为“Super Nevtac 78”、“Super Nevtac 85”或“Super Nevtac 99”,Goodyear Chemicals的名称为“Wingtack Extra”,Kolon的名称为“Hikorez T1095”和“Hikorez T1100”,或者Exxon的名称为“Escorez 2101”和“ECR 373”;
苧烯/苯乙烯共聚物树脂:DRT的名称为“Dercolyte TS 105”,或者ArizonaChemical Company的名称为“ZT115LT”和“ZT5100”。
作为其他优选的树脂的例子,也可提及苯酚改性的α-甲基苯乙烯树脂。应记住,为了表征这些酚改性树脂,以已知的方式使用称为“羟基数”的数字(根据标准ISO 4326测量并以mg KOH/g表示)。α-甲基苯乙烯树脂,特别是用苯酚改性的那些,是本领域技术人员公知的并可商购获得,例如由Arizona Chemical Company以名称“Sylvares SA 100”(Mn=660g/mol;PI=1.5;TgDSC=53℃);“Sylvares SA 120”(Mn=1030g/mol;PI=1.9;TgDSC=64℃);“Sylvares 540”(Mn=620g/mol;PI=1.3;TgDSC=36℃;羟基数=56mg KOH/g);和“Sylvares 600”(Mn=850g/mol;PI=1.4;TgDSC=50℃;羟基数=31mg KOH/g)销售的。
根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物基于在1和150phr之间的颗粒,所述颗粒具有的粒径在100和10目之间。
关于颗粒的含量,低于指定的最小值,则目标技术效果不足。其中在指定的最大值的情况下,存在轮胎(1)的可加工性和/或磨损性能恶化的风险。
本发明的第十九方面为根据第一方面至第十八方面中任一方面所述的轮胎(1),其中橡胶组合物基于在5和100phr之间,优选在10和50phr之间,更优选在15和45phr之间的颗粒,还更优选在20和40phr之间的颗粒。
如本领域技术人员所公知的,“目”定义为用于将颗粒分选成不同尺寸的筛网每平方英寸的孔数。筛网上的孔数越多,孔尺寸越小。粒径在100和10目之间的颗粒可以通过每平方英寸筛网具有10个孔的筛网,但是不能通过每平方英寸筛网具有100个孔的筛网。
使用可以简单且优选地通过机械筛分来分析粒径;该操作包括根据ASTM E-10在具有不同目的筛分直径的振动台上筛分规定量的样品(例如200g)30分钟。
关于粒径,低于指定的最小值,则目标技术效果(通过在本发明的轮胎行驶和/或轮胎的胎面磨损时颗粒从橡胶组合物中释放的空腔来改进在具有有效粗糙度的雪地上的抓地力)不足。然而,高于所示的最大值,出现各种缺点,特别是当橡胶组合物用作胎面时:除了可能的美学损失和在胎面花纹相对大的元件的滚动期间的内聚力损失的风险之外,发现在雪地和/或干地上的抓地性能可能损坏。
本发明的第二十方面为根据第一方面至第十九方面中任一方面所述的轮胎(1),其中所述颗粒具有的粒径在50和12目之间,优选在40和14目之间,更优选在30和16目之间,还更优选在35至18目之间。
本发明的第二十一方面为根据第一方面至第二十方面中任一方面所述的轮胎(1),其中所述颗粒由选自四硼酸钾、四硼酸钠、四硼酸钙、氯化钾、氯化钠、氧化锆珠、碱性长石、吴羽(kureha)微球、二氧化硅砂、多孔二氧化硅珠、纤维素粉、多孔纤维素珠、核桃壳、杏仁、桃仁、玉米穗芯、牡蛎壳、甲壳质、聚乙烯醇粉末、聚乙烯树脂、废胶末以及它们的混合物的颗粒制得,优选由选自氯化钠,多孔纤维素珠、废胶末以及它们的混合物的颗粒制得。
本发明的第二十二方面为根据第二十一方面所述的轮胎(1),其中所述颗粒为废胶末颗粒。
本发明的第二十三方面为根据第二十二方面所述的轮胎(1),其中所述废胶末颗粒为机械加工的。
本发明的第二十四方面为根据第二十二方面或第二十三方面所述的轮胎(1),其中所述废胶末颗粒由废旧轮胎产生。
废胶末颗粒定义为通过将废旧轮胎或其他橡胶减少成颗粒而获得的颗粒,其中增强材料(如钢或纤维)与任何其他污染物(如灰尘,玻璃,或岩石)一起被除去。“RubberChemistry and Technology”公开了许多将硫化或交联橡胶研磨成废胶末颗粒的方法。例如,可以使用机械研磨工艺或低温工艺研磨废胶末颗粒。在两种方法中,使用磁力分离器除去钢组分,并且通过空气分级器或其他分离设备分离纤维组分。机械研磨工艺使用各种研磨技术(例如破碎机,制粒机等)以将橡胶机械分解成小颗粒。在低温工艺中,切碎的橡胶在极低的温度下冷冻,然后粉碎成小颗粒。本发明的特别实施方案使用通过机械研磨工艺生产的废胶末颗粒。其他实施方案使用用低温工艺生产的废胶末颗粒。许多废胶末是可商购的,例如,用于本发明的合适的废胶末可从Global公司以商品名Cut研磨橡胶碎片(粒径:在35目和18目之间)获得。来自Global公司的Cut橡胶碎片采用机械研磨工艺生产。
根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物可以基于通常用于旨在制造轮胎(特别是雪地轮胎或冬季轮胎)胎面的弹性体组合物中的常见添加剂的所有或部分,例如,保护剂(如抗臭氧蜡、化学抗臭氧剂、抗氧化剂)、增强树脂、亚甲基受体(例如酚醛树脂)或亚甲基给体(例如HMT或H3M)、基于硫或硫和/或过氧化物和/或双马来酰亚胺的给体的交联体系、硫化促进剂或硫化活化剂。
当使用偶联剂时,这些组合物也可基于偶联活化剂,用于覆盖增强无机填料的试剂或更通常地加工助剂,所述加工助剂能够以已知的方式通过改进填料在橡胶基质中的分散和降低组合物的粘度而改进未加工态的加工性质;这些试剂例如可水解硅烷,如烷基烷氧基硅烷、多元醇、聚醚、胺或羟基化或可水解的聚有机硅氧烷。
根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物可以使用本领域技术人员公知的两个连续制备阶段在适当的混合器中制备:在直至110℃和190℃之间,优选130℃和180℃之间的最大温度的高温下进行热机械操作或捏合的第一阶段(称为“非制备”阶段),接着在通常为110℃以下,例如40℃和100℃之间的较低温度下进行机械操作的第二阶段(称为“制备”阶段),在此结束阶段过程中掺入交联或硫化体系。
可用于制造这种组合物的方法包括,例如优选如下步骤:
-在第一阶段(“非制备”阶段)向混合器中的弹性体基质(例如,二烯弹性体)掺入增强填料、增塑剂,热机械捏合所有物质(例如以一步或多步),直至达到在110℃和190℃之间的最大温度;
-将组合的混合物冷却至小于100℃的温度;
-随后在第二阶段(称为“制备”阶段)的过程中掺入交联体系;
-捏合所有物质直至小于110℃的最大温度;
-挤出或压延由此获得的橡胶组合物,特别是以轮胎胎面的形式。
举例而言,第一(非制备)阶段在单个热机械阶段中进行,在此过程中,将所有必需的成分引入适当的混合器(如标准密闭式混合器)中,接着在第二步骤中,例如在捏合1至2分钟之后,引入除了交联体系之外的其他添加剂、任选的另外的填料-覆盖剂或加工助剂。在该非制备阶段中的总捏合时间优选在1和15分钟之间。
在由此获得的混合物冷却之后,接着通常在外部混合器(例如开炼机)中在低温下(例如40℃和100℃之间)掺入硫化体系;然后混合(第二(制备)阶段)结合的混合物数分钟,例如在2和15分钟之间。
合适的交联体系优选基于硫和主要的硫化促进剂,特别是基于亚磺酰胺型促进剂。加入该硫化体系的是各种已知的第二促进剂或硫化活化剂,如氧化锌、硬脂酸、胍衍生物(特别是二苯胍)等,其在第一非制备阶段过程中和/或在制备阶段过程中掺入。硫的含量优选在0.5和3.0phr之间,主要促进剂的含量优选在0.5和5.0phr之间。
作为促进剂(主或次),可使用在硫的存在下能够充当弹性体基质(例如,二烯弹性体)的硫化促进剂的任何化合物,特别是噻唑型促进剂和它们的衍生物、秋兰姆型促进剂或二硫代氨基甲酸锌。这些促进剂更优选地选自2-巯基苯并噻唑二硫化物(缩写为“MBTS”)、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(缩写为“CBS”)、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(“DCBS”)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(“TBBS”)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰亚胺(“TBSI”)、二苄基二硫代氨基甲酸锌(“ZBEC”)、二苄基秋兰姆二硫化物(“TBZTD”)以及它们的混合物
由此获得的最终组合物随后例如以片或板的形式进行压延,特别是用于实验室表征,或者以可直接用作雪地轮胎胎面或冬季轮胎胎面的橡胶成型元件的形式挤出。
硫化(或固化)以已知的方式在通常110℃和190℃之间的温度下进行足够时间,所述时间可例如在5和90分钟之间变化,这特别地取决于固化温度、采用的硫化体系和所考虑的组合物的硫化动力学。
在由几种具有不同配方的橡胶组合物形成复合类型的胎面的情况中,根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的橡胶组合物可构成根据本发明的轮胎胎面的全部或仅一部分。
本发明涉及未加工态(即在固化之前)和固化态(即在交联或硫化之后)的上述橡胶组合物和胎面(2)。
根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)具有限定的沟槽密度(SD),所述沟槽密度(SD)对应于
[数学式1]
沟槽密度小于60μm/mm2。
关于沟槽密度,高于指定的最大值,则轮胎(1)在干地面上的抓地性能可能较低。
根据第一方面至第二十四方面中任一方面的优选实施方案,沟槽密度可小于55μm/mm2,优选小于50μm/mm2,更优选小于45μm/mm2,还更优选小于40μm/mm2,特别地小于35μm/mm2,更特别地小于30μm/mm2。
本发明的第二十五方面为根据第一方面至第二十四方面中任一方面所述的轮胎(1),其中沟槽密度(SD)在0和60μm/mm2之间,以获得轮胎(1)在干地面上的良好抓地性能,并通过组合根据本发明的轮胎(1)的胎面的沟槽和橡胶组合物来改进雪地上的抓地性能。
根据第二十五方面的优选实施方案,沟槽密度可以在10和60μm/mm2之间,优选在15和60μm/mm2之间,更优选在20和60μm/mm2之间,还更优选在25和60μm/mm2之间。
根据第二十五方面的另一优选实施方案,沟槽密度可以在0和55μm/mm2之间,优选在10和55μm/mm2之间,更优选在15和55μm/mm2之间,还优选在20和55μm/mm2之间,特别地在25和55μm/mm2之间。
根据第二十五方面的另一优选实施方案,沟槽密度可以在0和50μm/mm2之间,优选在10和50μm/mm2之间,更优选在15和50μm/mm2之间,还优选在20和50μm/mm2之间,特别地在25和50μm/mm2之间。
根据第二十五方面的另一优选实施方案,沟槽密度可以在0和45μm/mm2之间,优选在10和45μm/mm2之间,更优选在15和45μm/mm2之间,还优选在20和45μm/mm2之间,特别地在25和45μm/mm2之间。
根据第二十五方面的另一优选实施方案,沟槽密度可以在0和40μm/mm2之间,优选在10和40μm/mm2之间,更优选在15和40μm/mm2之间,还优选在20和40μm/mm2之间,特别地在25和40μm/mm2之间。
根据第二十五方面的另一优选实施方案,沟槽密度可以在0和35μm/mm2之间,优选在10和35μm/mm2之间,更优选在15和35μm/mm2之间,还优选在20和35μm/mm2之间,特别地在25和35μm/mm2之间。
根据第二十五方面的另一优选实施方案,沟槽密度可以在0和30μm/mm2之间,优选在10和30μm/mm2之间,更优选在15和30μm/mm2之间,还优选在20和30μm/mm2之间,特别地在25和30μm/mm2之间。
附图说明
通过以非限制性实施例的方式给出的以下描述并参考所附附图(特别地没有按照特定的规模),本发明的其他特征和优点将变得显而易见,在附图中:
[图1]
图1示意性地表示根据本发明的轮胎(1)的胎面(2)的局部视图;
[图2]
图2示出了如何根据第一确定方法确定胎面(2)的轴向边缘;
[图3]
图3示出了如何根据第二确定方法确定胎面(2)的轴向边缘;
在下面的描述中,相同或相似的元件将由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1部分地描绘了尺寸为205/55R16的轮胎(1)的胎面(2)的胎面表面(3)。
胎面(2)包括沿周向方向X布置的一系列n个基础花纹(41、42),其中n是大于或等于1的自然整数。为了使图1更容易地理解,仅表示了第一基础花纹(41)和第二基础花纹(42)。
每个基础花纹(41、42)以确定的间距P在周向方向X上延伸。
此处第一基础花纹(41)的间距与第二基础花纹(42)的间距相同。作为替代方案,基础花纹的间距可以不同。第一基础花纹的间距可以在15.0和50.0mm之间,优选地在20.0到45.0mm之间。
每个基础花纹(41、42)在胎面(2)的宽度W的至少80%上延伸。在图1的实施例中,此处基础花纹(41、42)的宽度Wm基本上等同于胎面(2)的宽度W的约93%,并且此处其中特别地,Wm=190.0mm,W=205.0mm。
此处每个基础花纹(41、42)包括多个凸起元件(5i),并且设置有在胎面表面(3)上开口的i个沟槽(6i),其中i为较大的自然整数,并且其中特别地,i=11~16和21~26。
i个沟槽(6i)沿着不同的凸起元件(5i)分布。
对于每个i沟槽(6i),可以确定与胎面表面(3)上的沟槽线的长度相对应的沟槽长度li。
对于每个i沟槽还确定角度αi(阿尔法i),其中|αi|≤45°,其中此处特别地,|αi|=20°。角度αi对应于第i个沟槽(6i)与轴向Y形成的角度。
本发明的第二十六方面为根据第一方面至第二十五方面中任一方面所述的轮胎(1),其中角度αi(阿尔法i)是由第i个沟槽(6)在胎面表面(3)上与轴向方向形成的正角或负角,其中|αi|≤45°(度),优选|αi|≤35°(度),更优选|αi|≤25°(度)。
对于每个i沟槽,还确定角度αi(阿尔法i),在图1中|αi|=20°。角度αi对应于第i个沟槽(6i)与轴向Y形成的角度。
稍后在说明书中解释限定沟槽角度的方式。
如果将所述轴向方向Y带到胎面表面(3)上的沟槽线上的旋转是逆时针方向,则认为沟槽角度相对于轴向方向Y是正的。
相反地,如果将所述轴向方向Y带到胎面表面(3)上的沟槽线上的旋转是顺时针方向,则认为沟槽角度相对于轴向方向Y是负的。
对于i=11、13、15、21、23和25,元件(5i)具有与轴方向Y形成负角的沟槽(6i)。
对于i=12、14、16、22、24和26,元件(5i)具有与轴方向Y形成正角的沟槽(6i)。
属于同一个凸起元件的沟槽此处以相同的角度定向。
作为变体,可以在同一个凸起元件中具有不同取向的沟槽。
对于基础花纹(41)还定义了沟槽(SD)。
沟槽密度(SD)对应于等式。
[数学式1]
在该等式中,提醒i为基础花纹(41)中的沟槽(6i)的数目,li为胎面表面(3)上的第i个沟槽(6i)的长度,P为基础花纹的间距,Wm为基础花纹的宽度,并且其中此处特别地,其中特别地,i=11~16,每个li=26.6mm,P=30.0mm,Wm=190.0mm,SD=28μm/mm2。
在图1中,凸起元件(51i、52i)由凹槽(7i、8i)界定,并且沟槽(61i、62i)都是侧开口沟槽,其沿着凸起元件(51i、52i)分布,其中特别地,i=1~6,凸起元件(51i、52i)的周向长度:27.0mm,轴向凸起元件(51i、52i):25.0mm,凹槽(7i)在轮胎轴向方向上的宽度:8.0mm,凹槽(8i)在轮胎周向方向上的宽度:3.0mm,凹槽(7i、8i)在轮胎径向方向上的深度:9.0mm,沟槽(61i、62i)的宽度:0.6mm,即沟槽(61i、62i)在轮胎周向方向上的宽度:0.6mm/cos(|αi|=20°),沟槽(61i、62i)在轮胎径向方向上的深度:9.0mm。
胎面(2)的宽度W对应于胎面(2)的第一轴向边缘(91)和第二轴向边缘(92)之间的距离。
确定胎面(2)的宽度W的方式在图2和图3中示出,每个图示出胎面(2)的部分轮廓和与其相邻的部分胎侧(101)。在轮胎的某些设计中,从胎面(2)至胎侧的过渡是非常清晰的切割,如图2中所示的情况,可以直观地确定第一轴向边缘(91)和第二轴向边缘(未示出)。
然而,存在轮胎设计,其中胎面(2)和胎侧之间的过渡是连续的。图3中示出的例子。
在该图3中,胎面(2)的第一轴向边缘(91)和第二轴向边缘如下确定。在穿过轮胎(1)的径向截面上,绘制了在朝向胎侧的过渡区域中在所述胎面表面(3)上的每个点处的胎面表面(3)的切线。第一轴向边缘(91)是所述切线与轴向方向之间的角度β(贝塔)等于30°的点。当存在所述切线与轴向方向之间的角度β等于30°的多个点时,采用的点为径向最外侧的点。遵循相同的程序以确定胎面(2)的第二轴向边缘。
本发明的第二十七方面为根据第一方面至第二十六方面中任一方面所述的轮胎(1),其中所述轮胎(1)为雪地轮胎。
通过以下非限制性实施例进一步说明本发明。
[实施例]
在测试中,对比两种橡胶组合物(C-1和C-2)。这两种橡胶组合物基于二烯弹性体(带有SiOR官能团的SBR)和增塑剂,所述二烯弹性体由二氧化硅(作为无机填料)和炭黑的共混物增强,所述增塑剂具有/不具有废胶末颗粒(作为颗粒)。三种橡胶组合物的配方在表1中给出,不同产品的含量以phr表示。
C-1:不具有颗粒;
C-2:具有颗粒。
每种橡胶组合物按照如下制备:除硫化体系之外,将增强填料、其相关的偶联剂、增塑剂、颗粒、弹性体基质和各种其它成分依次引入初始容器温度约为60℃的密闭式混合器中;因此,混合器大约70%满(体积%)。然后在一个阶段中进行热机械操作(非制备阶段),其持续总共大约3至4分钟,直至达到165℃的最大“出料”温度。回收并冷却由此获得的混合物,然后将硫和次磺酰胺型促进剂掺入在20至30℃下的外部混合器(同质精整机)中,混合所有物质(制备阶段)适当的时间(例如在5和12分钟之间)。
接着,将由此获得的橡胶组合物压延成片材(厚度为2至3毫米)形式或者橡胶的薄片材形式,以测量它们的物理或机械性能,或者压延成在切割和/或组装成所需的尺寸后,可直接使用的成型件形式,例如作为轮胎半成品,特别是作为轮胎胎面。
为了证实本发明的效果,六种轮胎(T-1和T-2表示为参考),T-3(对比实施例),T-4,T-5(根据本发明的实施例)和具有包含上述橡胶组合物(C-1和C-2)的胎面的T-6(另一对比实施例)。T-1和T-4具有图1中所示的胎面,胎面中的每个凸起元件具有一个沟槽,沟槽密度为28μm/mm2。其它(T-2、T-3、T-5和T-6)中的每个凸起元件比T-1和T-4具有多一个或两个沟槽,沟槽密度为56或84μm/mm2;
T-1:橡胶组合物C-1,沟槽密度:28μm/mm2(参考);
T-2:橡胶组合物C-1,沟槽密度:56μm/mm2(另一参考);
T-3:橡胶组合物C-1,沟槽密度:84μm/mm2(对比实施例);
T-4:橡胶组合物C-2,沟槽密度:28μm/mm2(根据本发明的实施例)。
T-5:橡胶组合物C-2,沟槽密度:56μm/mm2(根据本发明的实施例);
T-6:橡胶组合物C-2,沟槽密度:84μm/mm2(另一对比实施例)。
附加沟槽以相等的间隔布置在轮胎胎面(T-2、T-3、T-5和T-6)的每个凸起元件上,并且由附加沟槽与轴向方向Y形成的角度为20°或-20°。
这些用于径向胎体乘用车辆冬季轮胎的轮胎(尺寸为205/55R16),常规制造并且除了胎面的橡胶组合物之外,在所有方面都是相同的。
将所有轮胎在标称轮胎充气压力下安装至机动车辆的前部和后部,并且所有轮胎首先经受在干地面上在环道上的滚动(大约100千米)以行驶和开始磨损。
在6.5Jx16轮辋上安装的,在220kPa轮胎充气压力下,在所有四个车轮上设置有相同类型的测试轮胎的1,400cc乘用车,在-10℃的温度下在积雪路面上行驶,在突然纵向制动期间测得减速从50到5km/h,同时激活防抱死制动***(ABS)。上述雪地测试是在硬包雪上进行的,其中根据标准ASTM F1805,CTI针入度计读数约为90。
此外,安装在上述轮辋上的,在上述轮胎充气压力下,具有上述测试轮胎的上述乘用车在25℃环境温度下的干路面上行驶,并且在突然纵向制动期间测得制动距离从100到0km/h,同时激活防抱死制动***(ABS)。
在雪地和干路面上行驶测试的结果以相对单位记录于表2中,选择基数100用于参考轮胎T-1(应记得大于100的值表示改进的性能)。
在表2中注意到,根据本发明的轮胎(T-4)的雪地制动性能明显优于具有相同沟槽密度(28μm/mm2)的参考轮胎(T-1)的雪地制动性能,而T-4在干地上的制动具有与T-1相当的行为。
类似地,表2表明,与具有相同沟槽密度(56μm/mm2)的其它参考轮胎(T-2)相比,根据本发明的另一轮胎(T-5)改进了雪地上的抓地性能,而T-5保持与T-2相当的干地制动性能。
此外,如该表2所示,根据本发明的轮胎(T-4、T-5)的这些抓地性能的平均值优于其他轮胎(T-1、T-2、T-3和T-6)的抓地性能的平均值。
总之,根据本发明的轮胎的胎面允许改进在雪地上的制动性能而不会降低在干地面上的抓地性能。
[表1]
(1)BR:具有0.3%的1,2-乙烯基;2.7%的反式;97%的顺式-1,4的BR(TgDSC=-105℃);
(2)SBR1:具有27%的苯乙烯单元和24%的丁二烯部分的1,2单元、带有SiOR官能团的SBR(TgDSC=-48℃),R为氢,SiOR为弹性体链端处的二甲基硅烷醇官能团,SBR根据专利EP 0 778 311B1中描述的方法制备;
(3)炭黑:炭黑(来自Cabot的ASTM级N234);
(4)二氧化硅:二氧化硅(来自Rhodia的“Zeosil 1165MP”(CTAB,BET:约160m2/g));
(5)偶联剂TESPT(来自Evonik的“Si69”);
(6)油酸向日葵油(来自Cargill的“Agripure 80”,油酸重量%:100%);
(7)烃类树脂C5/C9类型(来自Exxon的“Escorez ECR-373”,TgDSC=44℃);
(8)废胶末颗粒:Cut研磨橡胶碎片,粒径:在35目和18目之间,来自Global公司;
(9)N-(1,3-二甲基丁基)-N-苯基-对-苯二胺(来自Flexsys的“Santoflex 6-PPD”);
(10)二苯胍(来自Flexsys的“Perkacit DPG”);
(11)N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(来自Flexsys的“Santocure CBS”)。
[表2]
T-1 | T-2 | T-3 | T-4 | T-5 | T-6 | |
橡胶组合物 | C-1 | C-1 | C-1 | C-2 | C-2 | C-2 |
沟槽比例(μm/mm<sup>2</sup>) | 28 | 56 | 84 | 28 | 56 | 84 |
雪地制动 | 100 | 119 | 128 | 124 | 125 | 126 |
干地制动 | 100 | 95 | 90 | 100 | 95 | 90 |
平均 | 100 | 107 | 109 | 112 | 110 | 108 |
Claims (8)
1.具有胎面(2)的轮胎(1),所述胎面(2)包括橡胶组合物,所述橡胶组合物基于至少:
-弹性体基质;
-增强填料,其包含在80和200phr之间的增强无机填料;
-增塑剂;和
-在1和150phr之间的颗粒,所述颗粒具有的粒径在100和10目之间,其中,所述颗粒为废胶末颗粒;
其中所述胎面(2)包括:
胎面表面(3),其旨在在轮胎(1)行驶时与地面接触;
周向布置的一系列基础花纹(4),其中每个基础花纹(4)具有在胎面(2)宽度W的至少80%上轴向延伸的宽度Wm,每个基础花纹具有周向延伸的间距P,并且每个基础花纹(4)包括多个凸起元件(5),其中一个或多个凸起元件(5)设置有在胎面表面(3)上开口的沟槽(6),其中每个沟槽(6)具有小于1mm的宽度和至少3mm的深度;
其中胎面(2)具有的沟槽密度SD定义为
[数学式1]
沟槽密度SD小于60μm/mm2;
其中i为花纹中沟槽(6)的数目,li为胎面表面(3)上第i个沟槽的长度,P为基础花纹的间距,Wm为基础花纹(4)的宽度。
2.根据权利要求1所述的轮胎(1),其中,弹性体基质包含至少一种二烯弹性体,所述二烯弹性体选自聚丁二烯、合成聚异戊二烯、天然橡胶、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物,以及它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的轮胎(1),其中,弹性体基质包含20至100phr的第一二烯弹性体,和任选地,0至80phr的第二二烯弹性体,所述第一二烯弹性体带有至少一个SiOR官能团,R为氢原子或烃基,所述第二二烯弹性体不同于所述第一二烯弹性体。
4.根据权利要求1所述的轮胎(1),其中,增强无机填料为二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的轮胎(1),其中,增强填料还包含小于40phr的炭黑。
6.根据权利要求1所述的轮胎(1),其中,增塑剂包含0至100phr的液体增塑剂和5至100phr的烃类树脂,烃类树脂的玻璃化转变温度大于20℃。
7.根据权利要求1所述的轮胎(1),其中,废胶末颗粒为机械加工的。
8.根据权利要求7所述的轮胎(1),其中,废胶末颗粒由废旧轮胎产生。
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