用于重型土木工程车辆的轮胎胎侧转让专利
申请号 : CN201880028585.4
文献号 : CN110573354B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : C·勒马尔尚 , C·鲁塞尔 , C·贝兰 , T·鲁瓦耶
申请人 : 米其林集团总公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于工地类型的重型车辆的轮胎(10),其包括:‑胎面(30),其包括沿轴向由中间胎面部分(32)隔开的两个轴向端部或胎面翼部(31);
‑两个胎侧(20),其将所述胎面翼部(31)连接至两个胎圈(70)并且旨在通过胎圈层(71)与安装轮辋接触,所述胎圈层(71)由导电性弹性体配混物制成;
‑每个胎侧(20)沿轴向位于胎体增强件的外侧,所述胎体增强件包括至少一个胎体层(50),所述胎体层(50)由包覆在导电性弹性体涂覆配混物中的金属增强体组成;
‑每个胎侧(20)由包括至少两个胎侧层(21、22)并具有总厚度E的层压件组成,所述至少两个胎侧层(21、22)至少部分地沿轴向重叠;
‑轴向最外的第一胎侧层(21)具有厚度E1并且由第一弹性体配混物M1组成;
‑所述第一弹性体配混物M1具有粘性剪切模量G"1和热导率λ1;
‑轴向最内的第二胎侧层(22)具有厚度E2并且由第二弹性体配混物M2组成;
‑所述第二弹性体配混物M2具有粘性剪切模量G"2、热导率λ2和电阻率ρ2;
‑每个胎面翼部(31)由第三弹性体配混物M3组成,所述第三弹性体配混物M3具有弹性动力学剪切模量G'3和电阻率ρ3;
其特征在于,所述第一胎侧层(21)的厚度E1至少等于所述层压件的总厚度E的0.9倍;所述第二胎侧层(22)的厚度E2至少等于在3mm与所述层压件的总厚度E的0.1倍之间的最小值;所述第一胎侧层(21)的所述第一弹性体配混物M1具有至多等于0.165MPa的粘性剪切模量G"1和至少等于0.190W/m.K的热导率λ1;所述第二胎侧层(22)的所述第二弹性体配混物M2具有小于或等于 的电阻率ρ2和比所述第一胎侧层的第一弹性体配混物M1大的热导率λ2;以及所述第二胎侧层(22)的所述第二弹性体配混物M2和所述胎面翼部(31) 的所述第三弹性体配混物M3各自的电阻率ρ2和ρ3至多等于 从而使得当轮胎安装在轮辋上并贴在地面上时,所述胎圈层(71)、所述胎体层(50)的导电性弹性体涂覆配混物、所述第二胎侧层(22)以及所述胎面翼部(31)构成电荷在轮辋与地面之间的优等传导通路。
2.根据权利要求1所述的轮胎,所述第二胎侧层(22)经由径向外顶端(221)与所述胎面翼部(31)在长度Lh上接触,其中所述长度Lh至少等于10mm。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的轮胎,所述第二胎侧层(22)经由径向内底端(222)与所述胎体层(50)的导电性弹性体涂覆配混物在长度Lb上接触,其中所述长度Lb至少等于10mm。
4.根据权利要求1所述的轮胎,其中,所述第二胎侧层的弹性体配混物的热导率λ2大于或等于0.240W/m.K。
5.根据权利要求1所述的轮胎,其中,至少一个胎面翼部(31)的第三弹性体配混物M3为至少基于以下物质的导电性橡胶组合物:聚异戊二烯;交联体系;以及至少一种包含炭黑的2
增强填料,所述炭黑的特征在于至少等于110m/g的BET表面积和至少等于30phr且至多等于80phr的含量。
6.根据权利要求1所述的轮胎,其中,轴向最内的第二胎侧层(22)的第二弹性体配混物M2为至少基于以下物质的导电性橡胶组合物:聚异戊二烯和聚丁二烯的混合物;交联体系;
2
以及包含炭黑的增强填料,所述炭黑的特征在于至少等于80m/g的BET表面积和至少等于
40phr且至多等于60phr的含量。
7.根据权利要求1所述的轮胎,其中,轴向最外的第一胎侧层(21)的第一弹性体配混物M1具有基于以下物质的橡胶组合物:聚异戊二烯和聚丁二烯的至少一种共混物,所述聚异戊二烯为天然橡胶或合成聚异戊二烯;交联体系;以及增强填料,其总含量至多等于45phr,并且包含含量至多等于5phr的炭黑和含量至少等于20phr且至多等于40phr的主要二氧化硅。
8.根据权利要求1所述的轮胎,所述中间胎面部分(32)由第四弹性体配混物M4形成,其中所述中间胎面部分(32)的第四弹性体配混物M4为基于以下物质的橡胶组合物:至少一种二烯弹性体;交联体系;以及包含炭黑和二氧化硅的增强填料,所述炭黑的特征在于至多等2
于115m/g的BET表面积和至多等于40phr的含量,所述二氧化硅的含量至多等于20phr。
9.据权利要求1所述的轮胎,所述中间胎面部分(32)由第四弹性体配混物M4形成,其中所述中间胎面部分(32)的第四弹性体配混物M4为基于以下物质的橡胶组合物:至少一种二烯弹性体;交联体系;以及增强填料,其总含量至多等于40phr并且包含炭黑和二氧化硅。
10.根据权利要求1所述的轮胎,所述中间胎面部分由第四弹性体配混物M4形成,其中所述中间胎面部分(32)的第四弹性体配混物M4为基于以下物质的导电性橡胶组合物:至少一种二烯弹性体;交联体系;以及包含炭黑和二氧化硅的增强填料,所述炭黑的特征在于至少2
等于120m/g的BET表面积和至少等于35phr且至多等于80phr的含量,所述二氧化硅的含量至多等于20phr。
说明书 :
用于重型土木工程车辆的轮胎胎侧
技术领域
背景技术
并且在恶劣的地域(例如覆盖有石头的轨道)上行驶。
示垂直于旋转轴线、平行于旋转轴线和垂直于子午平面的方向。
和“轴向外部/沿轴向位于外侧”分别意指“更接近轮胎的赤道平面”和“更远离轮胎的赤道
平面”,轮胎的赤道平面为经过行驶表面的中间并且与旋转轴线垂直的平面。
或弹性体配混物类型的聚合物材料中。
在一起并且通常在每个胎圈中从轮胎的内侧至外侧围绕周向增强元件(其通常为金属,并
且被称为胎圈线)缠绕从而形成卷边。胎体层的金属增强体基本上彼此平行,并且与周向方
向形成85°和95°之间的角度。
胎侧沿轴向向内延伸至胎体增强件的轴向最外胎体层。
体、至少一种炭黑类型和/或二氧化硅类型的增强填料、通常基于硫的交联体系、以及保护
剂。
性能,例如:动力学剪切模量G=(G'+G”) ,其中G'为弹性剪切模量而G"为粘性剪切模
量;以及动力学损耗tgδ=G”/G'。在Metravib VA4000类型的粘度分析仪上根据标准ASTM D
*
5992‑96测量动力学剪切模量G和动力学损耗tgδ。记录硫化弹性体配混物样品(其为具有
2
4mm的厚度和400mm的横截面的圆柱状测试试样的形式)的响应,所述硫化弹性体配混物样
品在0.1%至50%(向外循环)然后50%至0.1%(返回循环)的变形幅度扫描并在例如等于
60℃的给定温度和10Hz的频率下经受简单交变正弦剪切应力。由此测得针对于频率等于
10Hz、变形等于50%的峰至峰变形幅度、温度可等于60℃或100℃而言的这些动力学性能。
胎领域中通常以欧姆.厘米(′Ω.cm)来表示电阻率的度量。用于测量电阻率的测试例如在
2 2
标准ASTM‑D257中有描述。1Ω.m或10 ′Ω.cm的电阻率对应于在长度为1m且横截面为1m的
圆柱状配混物部分中对电流流动的阻力。电导率为电阻率的倒数,用σ表示并且满足σ=1/
ρ。随后,取决于上下文,将使用电导率σ或电阻率ρ来表征配混物的电性能。
导电性材料理解为意指具有小于10 ′Ω.cm的电阻率的材料。这些材料可以是或可以不是
弹性体配混物。
体配混物具有足以释放静电荷的电阻率。
于35phr,则弹性体配混物就是电绝缘性的。
性体配混物具有约为10 ′Ω.cm的电阻率。
‑1 ‑1
热量。在国际单位制中,热导率以瓦特/米.开尔文(W·m ·K )表示。
有描述。
的以下增强填料的胎面弹性体配混物为具有低热导率的电绝缘性配混物。
黑)的弹性体配混物。
创造。举例而言,这种类型的轮胎在欧洲专利申请EP‑501227中有描述。
面。当满足某些特定条件时,如此累积在轮胎中的静电能够在车辆的乘客不得不接触车辆
的车身时引起对他或她的电击。而且,由于因放电而产生臭氧,所以这种静电能够加速轮胎
的老化。取决于地面和车辆的性质,也可能由于其产生的干扰而导致车辆中内置无线电的
不良操作。
侧(更特别是胎体层增强体的弹性体涂覆配混物、或者至少一种胎侧弹性体配混物)以及最
后的胎冠增强件和胎面,从而从与车辆连接的轮辋释放到地面。
的热导率值,轮胎在运转时产生的这种热量或快或慢地排放到环境中。对于弹性体配混物,
当其热导率太低时,热量累积并导致对其的烘烤(bakélisation)。然后轮胎损失其弹性性
能,这对于其使用是不利的。
优化导致这样一种耦合问题,即其中所涉及的物理参数为粘性剪切模量或粘弹性损耗(其
与粘弹性热源直接相连)、热导率(其控制热量在弹性体配混物中的传导)、以及电导率(其
必须处于足以释放静电荷的水平)。
间经受弯曲循环的胎侧,剪切应变也是相当大的。因此,本发明人集中于高机械应力的这两
个区域,用于确定弹性体配混物的最佳组成以满足所期望的在最小化热水平与释放静电荷
的能力之间的性能折衷。
发明内容
性体配混物M3各自的电阻率ρ2和ρ3至多等于10 ′Ω.cm,从而使得当轮胎安装在轮辋上并贴
在地面上时,所述胎圈层、所述胎体层的弹性体涂覆配混物、所述第二胎侧层以及所述胎面
翼部构成电荷在轮辋与地面之间的优等传导通路。
叠的弹性体配混物层的层压件组成。本发明涉及胎面和双层胎侧层压件的弹性体配混物的
几何形状和物理性能。
之间的最小值。
体层的弹性体涂覆配混物接触,并且具有相对小的厚度E2,该厚度E2至多等于在3mm与层压
件的总厚度E的0.1倍之间的最小值。轴向外第一胎侧层与低滞后性的弹性体配混物组合,
而对于轴向内第二胎侧层,弹性体配混物进行与其电阻率和热导率性能有关的优化。第二
胎侧层的这种第二弹性体配混物是用于释放静电荷的通路中的连接者,所述通路是从与地
面接触的胎面翼部经由胎体层的弹性体涂覆配混物直至轮胎中与轮辋接触的胎圈层。
侧。然而,本文中公开的机理以双层层压件的情况进行了描述。
有至多等于0.165MPa的值。进行两个胎侧层的各自厚度的分配使得具有最低滞后性、最大
粘性剪切模量G"1为0.165MPa且最大动力学损耗为0.150的胎侧层具有最大的厚度并位于
轮胎的外侧。相应的热导率(最小值为0.190W/m.K)使得除了热交换流动外,还可以传导性
传递到轮胎的外周,从而确保热量的排放并将第一胎侧层的温度保持为适当的温度。
值应该至多等于10 ′Ω.cm。该轴向内第二胎侧层具有相对高于轴向外第一胎侧层的滞后
性,其具有0.3MPa的粘性剪切模量G"2。但是,在厚度对应于在3mm与层压件的总厚度的十分
之一之间的最小值的情况下,其体积明显较小。考虑到其电阻率的值,其热导率至少等于
0.240W/m.K的水平有利于热量从胎体增强件传递到轴向外第一胎侧层。
自的电阻率ρ2和ρ3小于或等于10 ′Ω.cm,从而使得当轮胎安装在轮辋上并贴在地面上时,
胎圈层、胎体层的弹性体涂覆配混物、第二胎侧层以及胎面翼部构成电荷在轮辋与地面之
间的优等传导通路。
静电荷的通路的连续性将制造公差考虑在内。
将热量从轮胎内侧排放到外侧。
切应力下,所以其必须与抓地力和磨损性能要求相容。
量的排放通过在与地面接触的行驶表面中进行传导并通过在不与地面接触的轮胎外周上
进行对流来进行。
2
增强填料,所述炭黑的特征在于至少等于110m/g的BET表面积和至少等于30phr且至多等
于80phr的含量。
厚度以在轮胎的整个使用寿命中与地面接触。这种弹性体配混物的增强填料以足够的量确
2
保其电导率,其具有含量为30至80phr并且品质合适的BET表面积大于110m/g的炭黑。如已
知的那样,炭黑的BET比表面积根据标准D6556‑10[多点(至少5个点)方法‑气体:氮气‑P/P0
相对压力范围:0.1至0.3]测得。同时将热导率调节至足以确保通过传导将热量传递到轮胎
的行驶表面的水平。例如,等于0.240W/m.K的热导率值是合适的。胎面的热量的热传递还通
过在不与地面接触的轮胎外表面处的对流来进行。
的轮胎,即所述轮胎具有相对于赤道面不对称的胎面,其中胎面翼部由不同的弹性体配混
物组成。用于释放静电荷的通路存在于轮胎的单侧上在原理上是足够的。
2
体系;以及包含炭黑的增强填料,所述炭黑的特征在于至少等于80m/g的BET表面积和至少
等于40phr且至多等于60phr的含量。
过量为40至60phr的炭黑加上基于聚异戊二烯和聚丁二烯的混合物的弹性体,可获得这种
2
性能。此外,炭黑填料具有至少等于80m /g的BET表面积。同时,由此改进了热导率,并且弹
性体配混物的该层通过利于热量从轮胎的内侧排放至外侧从而参与轮胎的温度水平的控
制。
聚丁二烯的至少一种共混物;交联体系;以及增强填料,其总含量至多等于45phr,并且包含
含量至多等于5phr的炭黑和含量至少等于20phr且至多等于40phr的主要二氧化硅。
实现。实际上,工地轮胎的胎侧经受同时在弯曲应变、攻击和热应力方面非常高的应力。胎
侧的这些持久的静态或动态应力在臭氧的存在下致使明显或不明显的龟裂或裂纹出现,所
述龟裂或裂纹在应力影响下的蔓延会对所讨论的胎侧造成极大损伤。因此重要的是,构成
轮胎胎侧,特别是构成用于工地轮胎的轮胎胎侧的弹性体配混物要具有非常好的机械性
能,尤其是由高含量的增强填料所赋予的机械性能。
2
及包含炭黑和二氧化硅的增强填料,所述炭黑的特征在于至多等于115m /g的BET表面积和
至多等于40phr的含量,所述二氧化硅的含量至多等于20phr。有利地,预先通过液体途径获
得弹性体和炭黑的混合物。
使胎面(特别是在其中间部分)的这种弹性体配混物不受电阻率约束,其组成可以集中于:
通过将例如由炭黑和二氧化硅制成的增强填料用在经由液体途径获得的弹性体中来减小
滞后性。为此,使用呈分散在水中的弹性体粒子的形式的胶乳状弹性体,以及填料的水分散
体,即分散在水中的填料并且通常被称为“浆料”。因此,获得表征为tg(δmax)的约0.06的粘
弹性动力学损耗,其在100℃和10Hz的应力频率下测得。因此,中间胎面部分的弹性体配混
物具有低的滞后性,同时具有针对于磨损和抓地力性能的相容特性。
及增强填料,其总含量至多等于40phr并且包含炭黑和二氧化硅。
2
体;交联体系;以及包含炭黑和二氧化硅的增强填料,所述炭黑的特征在于至少等于120m /
g的BET表面积和至少等于35phr且至多等于80phr的含量,所述二氧化硅的含量至多等于
20phr。
的中间部分中的使用相容。主要填充有量为30至80phr且BET表面积大于或等于120m/g的
炭黑的配混物落入该类别中。
附图说明
71。胎体增强件50通常由单个胎体层形成,所述胎体层由包覆在弹性体涂覆配混物中的金
属帘线组成。本身沿径向位于胎面30内侧的胎冠增强件(未作附图标记)沿径向位于胎体增
强件50的外侧。胎面30包括在每个轴端处的沿轴向位于中间胎面部分32外侧的轴向端部或
胎面翼部31。每个胎面轴向端部31经由胎侧20连接至胎圈70。
层22具有厚度E2。
组织)手册中对用于工地车辆的轮胎的胎侧高度进行了标准化和限定。测量点对应于由轴
线80与所述胎侧层的面的交叉点所确定的位置。
10mm的长度Lb上接触。
L1处。仍在轴向方向上,胎面翼部的另一外端位于同一赤道平面的距离L2处。当轮胎安装在
该车辆上时,图2中的附图标记100表示车辆的外侧,而附图标记110表示车辆的内侧。
间部分隔开的两个胎面翼部。
考轮胎的胎侧和胎面有关的弹性体配混物对于本领域技术人员而言具有标准组成。
的热导率随增强填料以phr计的量变化的曲线。这些曲线表明,轴向外第一胎侧层的填充有
二氧化硅的弹性体配混物针对滞后性进行了优化,但是其热导率相较于轴向内第二胎侧层
的填充有炭黑的弹性体配混物(其电导率性能是有利的)而言相对较低。
具体实施方式
中间胎面部分的弹性体配混物M4设计为具有低的滞后性,其在100℃的温度和10Hz的频率
下测得的动力学粘弹性损耗为约0.06。
2
具有至多等于40phr的含量和至多等于115m/g的BET表面积,二氧化硅具有至多等于20phr
的含量。
穿过与地面接触并且总是导电性的胎面翼部。
10phr的二氧化硅,这确保了小于或等于10 ′Ω.cm的电阻率以及合适的热导率。在此涉及
的实施例中,胎面翼部的热导率等于0.240W/m.K。相同的弹性体配混物M3用于位于胎面两
端的两个胎面翼部中,但是如果使用不同的材料,本发明仍然有效。要求的条件是在胎面的
6
两个轴端的一个轴端处至少具有电阻率小于或等10 ′Ω.cm的弹性体配混物。
6
或等于10 ′Ω.cm的电导率。具有0.125MPa的粘性剪切模量的低滞后性弹性体配混物与最
4.4
厚的轴向外第一胎侧层组合。电阻率为约10 ′Ω.cm的导电性弹性体配混物对应于轴向内
第二胎侧层。
4 6
中构成用于释放静电荷的通路的弹性体配混物的电阻率水平为10 ′Ω.cm至10 ′Ω.cm。
显著改进本发明轮胎的耐久性。