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具有改進(jìn)干式/雪地牽引的輪胎胎面的制作方法

文檔序號:11779590閱讀:261來源:國知局
具有改進(jìn)干式/雪地牽引的輪胎胎面的制作方法與工藝
本發(fā)明大體上涉及用于車輛的輪胎,并且更具體地說涉及胎面刻紋及胎面材料。
背景技術(shù)
:在行業(yè)中已知輪胎設(shè)計者常常必須對他們設(shè)計的輪胎的某些特性進(jìn)行折衷。改變輪胎設(shè)計以改善輪胎的一個特性將通常導(dǎo)致折衷,即,另一個輪胎特性的抵消衰退。在雪地牽引與干式制動之間存在一個此類折衷??赏ㄟ^降低胎面混合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度及/或通過增大胎面中胎紋溝槽的數(shù)目而改善雪地牽引。然而,這些移動通常導(dǎo)致已知通過提高胎面混合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度及/或通過減小胎面中胎紋溝槽的數(shù)目改善的干式制動性能的降低。輪胎設(shè)計者和在輪胎行業(yè)中進(jìn)行研究的那些人探索可打破一些已知折衷的材料和輪胎結(jié)構(gòu)。期望的是提供打破干式制動與雪地牽引之間的折衷的新型輪胎設(shè)計。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:一種由具有官能化sbr及br的橡膠組合物形成的輪胎胎面,所述橡膠組合物通過在95phr與125phr之間的二氧化硅填充劑增強(qiáng)及包含用以將玻璃轉(zhuǎn)變溫度調(diào)節(jié)為-30℃與-15℃之間及將60℃下的動態(tài)模量g*調(diào)節(jié)為0.9mpa與1.15mpa之間的塑化系統(tǒng)。所述胎面包含具有在6.5mm與10mm之間的平均中心胎面花紋塊長度的中心胎面花紋塊及具有在10mm與20mm之間的平均肩部胎面花紋塊長度的肩部胎面花紋塊。此外,所述胎面的厚度被限于6.5mm與7.7mm之間。附圖說明圖1為示范性輪胎的透視部分剖視圖。圖2為根據(jù)本文所公開的胎面距示范性輪胎的間距的平面視圖。圖3為圖2中所展示的間距的局部視圖。圖4a及4b為具有與橫軸成角度地安置的橫向胎紋溝槽的胎面花紋塊的平面視圖。圖5為根據(jù)本文所公開的胎面的示范性輪胎的橫截面圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的特定實(shí)施例包含具有改進(jìn)雪地牽引性質(zhì)同時出乎意料地維持良好干式牽引性質(zhì)的輪胎及輪胎胎面。此類輪胎具體地可用作用于客車和/或輕型卡車的全天候輪胎和/或冬季輪胎。經(jīng)由材料與刻紋設(shè)計的獨(dú)特組合打破干式牽引與雪地牽引之間的折衷。本文所公開的胎面由包含官能化苯乙烯丁二烯橡膠(sbr)的橡膠組合物組成并且進(jìn)一步屬于薄設(shè)計。通過使用已知提供改進(jìn)耐久性的官能化sbr,這些胎面的發(fā)明人能夠調(diào)節(jié)刻紋及橡膠性質(zhì)以在無干式牽引的顯著損耗的情況下以組合形式提供改進(jìn)雪地牽引的胎面特性,由此打破所述折衷。如本文中所使用,“縱向”方向在輪胎周向方向上且垂直于輪胎旋轉(zhuǎn)軸。如本文中所使用,“橫向”方向沿著輪胎寬度且大體上平行于旋轉(zhuǎn)軸。然而,除非另外指示,否則“橫向凹槽或輪胎溝槽”為大體上與完全橫向方向以小于45度的角度定向的任何凹槽或輪胎溝槽,而“縱向凹槽或輪胎溝槽”為大體上與完全橫向方向以大于或等于45度的角度定向的任何凹槽。如本文中所使用,“胎面厚度”為與胎面的頂部地面嚙合側(cè)及底側(cè)接合的胎面深度。如本文中所使用,“凹槽”具有0.6mm或大于0.6mm的朝向輪胎觸地面的寬度開口,而“輪胎溝槽”為經(jīng)模制或以其它方式形成在胎面花紋塊或花紋條中的小狹縫及具有小于0.6mm的朝向輪胎觸地面的寬度開口。凹槽為形成于胎面內(nèi)的槽以尤其用于輪胎所碰到的水及其它物質(zhì)的取道,而胎紋溝槽通常提供表面邊緣以供牽引及常??山档吞ッ嬖偠?。如本文中所使用,“胎面元件”為胎面中所發(fā)現(xiàn)的接觸地面的任何類型或形狀的結(jié)構(gòu)特征。胎面元件的實(shí)例包含胎面花紋塊及胎面花紋條。如本文中所使用,“胎面花紋塊”為具有由一個或多個凹槽及/或胎紋溝槽界定的周邊,從而在胎面中形成隔離結(jié)構(gòu)的胎面元件。如本文中所使用,“花紋條”為大體上在輪胎的縱向方向上延行及并不間雜有大體上在橫向方向上延行的任何凹槽或向其傾斜的任何其它凹槽的胎面元件。如本文所用,“phr”是以重量計“每百份橡膠中的份數(shù)”并且是本領(lǐng)域中的常見量度,其中相對于組合物中橡膠的總重量測量橡膠組合物的組分,即,組合物中每100重量份的總橡膠中組分的重量份。如本文所用,橡膠和彈性體是同義術(shù)語。如本文所用,“基于”是認(rèn)識到本發(fā)明的實(shí)施例是由在其組裝時未固化的經(jīng)硫化或固化橡膠組合物制成的術(shù)語。固化橡膠組合物因此“基于”未固化橡膠組合物。換句話說,交聯(lián)橡膠組合物是基于或包括可交聯(lián)橡膠組合物的成分。眾所周知,輪胎胎面是圍繞輪胎周向延伸的車輛輪胎的道路接觸部分。其被設(shè)計成提供車輛所需的操縱特征;例如牽引、干式制動、濕式制動、轉(zhuǎn)彎等,全部都優(yōu)選地考慮到產(chǎn)生最少量的噪聲并且在低滾動阻力下?,F(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例,本發(fā)明實(shí)施例中的一個或多個實(shí)例在附圖中說明。每一個實(shí)例以解釋本發(fā)明的方式提供。舉例來說,說明或描述為一個實(shí)施例的一部分的特征可與另一個實(shí)施例一起使用以還產(chǎn)生第三個實(shí)施例。本發(fā)明意圖包含這些和其它修改以及變化。圖1為示范性輪胎的透視部分剖視圖。輪胎20包含胎冠區(qū)段21、胎圈區(qū)段23及從輪胎的旋轉(zhuǎn)軸a及胎圈區(qū)段23徑向延伸到胎冠區(qū)段21的側(cè)壁區(qū)段25。所述輪胎具有用于接觸道路表面的胎面10,胎面10具有在輪胎的徑向方向上(相對于旋轉(zhuǎn)軸a)從胎面的外部地面嚙合面24延伸到與胎冠區(qū)段21接合的底側(cè)25的胎面厚度t10。由于如所已知,肩部區(qū)段可具有在輪胎的各側(cè)附近逐漸減小的胎面厚度,因此本文中測量在胎面的中心部分32中的胎面厚度t10。胎面10包含通過肩部縱向或周向凹槽33彼此分離的肩部部分31與中心部分32。中心部分32可包含一個或多個中心縱向或周向凹槽34。因此,中心部分32定位于兩個肩部部分31之間及通過兩個肩部縱向凹槽33定界。在胎面10中還包含通過延伸于中心縱向凹槽34中的兩個之間或中心縱向凹槽34與肩部縱向凹槽33之間的橫向中心胎紋溝槽37形成的多個中心胎面花紋塊35。多個肩部胎面花紋塊36通過從肩部縱向凹槽33朝向胎面10的側(cè)壁側(cè)25延伸的橫向肩部胎紋溝槽38形成在胎面10的肩部部分31中。胎面10由位于胎面10徑向內(nèi)部的胎冠區(qū)段21支撐,胎冠21具有加固殼體并提供改進(jìn)的耐久性和操縱反應(yīng)的帶束層包裝件(未展示)。如所熟知,帶束層包裝件可包含內(nèi)嵌于薄橡膠層中及通常圍繞輪胎周向布置的一層或多層簾線,通常為鋼簾線。所述對胎圈區(qū)段23被布置成在輪胎寬度或軸向方向上面向彼此。胎圈區(qū)段23包含胎圈(未展示),如所熟知,胎圈為錨定簾布層及將輪胎鎖定在輪子組合件上的不可延伸胎圈芯。胎體簾布層(未展示)在胎圈區(qū)段23之間延伸,從一個胎圈延伸穿過一個側(cè)壁區(qū)段25、延伸穿過胎冠區(qū)段21、通常在帶束層包裝件下方延伸及延伸穿過另一側(cè)壁區(qū)段25到達(dá)另一胎圈。典型地,胎體簾布層由內(nèi)嵌于如橡膠組合物薄層的彈性體基質(zhì)中的多個相互平行的織物或金屬簾布構(gòu)造。如本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員已知,典型地使用壓延工藝形成胎體簾布層,其中簾布彼此平行放置并且包覆在彈性體基質(zhì)中。隨后以使簾布典型地沿輪胎20的側(cè)壁25在徑向方向上定向的方式布置胎體簾布層。更確切地說,沿輪胎20的側(cè)壁25,胎體簾布層的簾布大體上垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸。圖2為根據(jù)本文所公開的胎面距示范性輪胎胎面的間距的平面視圖。間距為沿著胎面的圓周重復(fù)及跨越胎面的橫向?qū)挾妊由斓膸缀螆D案。輪胎可具有一個或多個重復(fù)間距。圖2中所展示的胎面10的間距圍繞輪胎周向重復(fù)以布滿輪胎胎面。胎面10包含給肩部部分31及中心部分32定界的肩部縱向凹槽33。中心部分32包含中心縱向凹槽34及多個中心胎面花紋塊35。在本文所公開的胎面的特定實(shí)施例中,胎面厚度在6.5mm與7.7mm之間。由于胎面的肩部面積朝向橫向端典型地將逐漸減小,因此測量胎面的中心部分中的胎面厚度。替代地,胎面厚度可為6.5mm與7.3mm之間或6.5mm與7mm之間的厚。如先前所提到,胎面的薄度結(jié)合胎面的官能化sbr及胎面元件打破了干式牽引與雪地牽引之間的折衷。圖3為圖2中所展示的間距的局部視圖且最佳地展示肩部部分及中心部分兩者中胎面花紋塊的長度。如圖3中所示,此示范性圖式中所展示的中心胎面花紋塊35中的每一者均通過肩部縱向凹槽33、中心縱向凹槽34、及橫向中心胎紋溝槽37中的兩個形成。每一中心胎面花紋塊35的中心胎面花紋塊長度dcb為形成胎面花紋塊的兩個橫向中心胎紋溝槽37之間的胎面花紋塊邊緣的縱向長度。同樣,每一肩部胎面花紋塊36的肩部胎面花紋塊長度dsb為形成胎面花紋塊的兩個橫向肩部胎紋溝槽38之間的胎面花紋塊邊緣的縱向長度。對于胎面花紋塊的相對橫向邊緣上的縱向長度并不相等的胎面的那些實(shí)施例,如當(dāng)胎紋溝槽并不平行時,接著胎面花紋塊長度為兩個邊緣的長度的平均值。在本文所公開的胎面的特定實(shí)施例中,形成塊的胎紋溝槽基本上平行。應(yīng)注意,對于本文所公開的胎面的特定實(shí)施例,中心胎面花紋塊始終通過橫向中心胎紋溝槽形成,在胎面的中心部分中不存在橫向凹槽。如定義中所提到,輪胎溝槽為經(jīng)模制或以其它方式形成在胎面花紋塊或花紋條中的小狹縫及具有小于0.6mm的朝向輪胎觸地面的開口。凹槽被定義為具有0.6mm或大于0.6mm的輪胎觸地面上的開口。任選地,特定實(shí)施例在中心部分中可包含有限數(shù)目的橫向凹槽,例如不超過橫向凹槽及胎紋溝槽的總數(shù)目的10%,或替代地,不超過5%、不超過3%或不超過1%。同樣,應(yīng)注意,對于本文所公開的胎面的特定實(shí)施例,肩部胎面花紋塊始終通過橫向肩部胎紋溝槽形成,在胎面的肩部部分中不存在橫向凹槽。任選地,特定實(shí)施例在肩部部分中可包含有限數(shù)目的橫向凹槽,例如不超過橫向凹槽及胎紋溝槽的總數(shù)目的35%,或替代地,不超過30%、不超過25%、不超過20%、不超過10%、不超過5%、不超過3%或不超過1%。橫向胎紋溝槽而非橫向凹槽在胎面的肩部及中心部分中的使用通過提供必要結(jié)構(gòu)改進(jìn)胎面的性能,且如果太多胎紋溝槽被橫向凹槽替換,那么輪胎的期望性能將丟失。在中心部分及/或肩部部分中包含有限數(shù)目的橫向凹槽的那些實(shí)施例中,出于測量胎面花紋塊長度的目的,通過就像橫向凹槽為胎紋溝槽一樣地處理有限數(shù)目的橫向凹槽來測量胎面花紋塊長度。此外,在本文所公開的胎面的特定實(shí)施例中,此類有限數(shù)目的橫向凹槽基本上圍繞輪胎的圓周均勻地分布。對于本文所公開的胎面的中心部分,存在平均中心胎面花紋塊長度。平均中心胎面花紋塊長度為中心部分中所有中心胎面花紋塊長度dcb除以中心胎面花紋塊的數(shù)目的計算出的平均值。為了獲得平均中心胎面花紋塊長度,測量每一中心胎面花紋塊的中心胎面花紋塊長度dcb且將其相加在一起且接著將此總和除以中心胎面花紋塊的數(shù)目提供平均中心胎面花紋塊長度。本文所公開的胎面的特定實(shí)施例可被表征為具有在6.5mm與10mm之間或替代地在6.8mm與9mm之間或7mm與8mm之間的平均中心胎面花紋塊長度。對于本文所公開的胎面的肩部部分,存在平均肩部胎面花紋塊長度。平均肩部胎面花紋塊長度為肩部部分中所有的肩部胎面花紋塊長度dsb除以肩部部分中肩部胎面花紋塊的數(shù)目的計算出的平均值。為了獲得平均肩部胎面花紋塊長度,測量每一肩部胎面花紋塊的肩部胎面花紋塊長度dsb且將其相加在一起且接著將此總和除以肩部胎面花紋塊的數(shù)目以提供肩部部分中的平均肩部胎面花紋塊長度。本文所公開的胎面的特定實(shí)施例可被表征為具有在10mm與20mm之間或替代地在11mm與19mm之間、12mm與18mm之間或14mm與17mm之間的平均肩部胎面花紋塊長度??勺⒁獾?,任選地,橫向胎紋溝槽的一部分可具有到輪胎觸地面上的倒角開口。如圖3中可見,在胎面的肩部部分中存在倒角肩部橫向胎紋溝槽38c。此類倒角胎紋溝槽可包含在肩部部分中或中心部分中或兩者中。在具有倒角胎紋溝槽的那些實(shí)施例中,倒角胎紋溝槽與非倒角胎紋溝槽的比率可為1:1或替代地1:2、1:3或1:4,通常其中倒角胎紋溝槽與非倒角胎紋溝槽相間。舉例來說,如果比率為1:3,那么胎紋溝槽通常將周向地交替為cuuucuuu以此類推。在特定實(shí)施例中,斜面可與輪胎觸地面形成高達(dá)45度的角度或替代地25度與45度之間的角度。圖4a及4b為具有與橫軸成角度地安置的橫向胎紋溝槽的胎面花紋塊的平面視圖。橫軸平行于旋轉(zhuǎn)軸a。在特定實(shí)施例中,任選地,中心部分、肩部部分或兩者中的橫向胎紋溝槽可與橫軸以α的角度安置及α可高達(dá)45度或替代地在30度與45度之間、35度與45度之間、40度與45度之間或35度與40度之間。已發(fā)現(xiàn),對于特定實(shí)施例,與橫軸成角度地放置胎紋溝槽提供改進(jìn)胎面性能。圖5為根據(jù)本文所公開的胎面的示范性輪胎的橫截面圖。圖5中所展示的輪胎20具有包含帶束層包裝件46的胎冠區(qū)段21及延伸于兩個胎圈44之間的胎體簾布層45。胎面10通過包含肩部胎面花紋塊36、中心胎面花紋塊35、使肩部及中心部分分離的肩部縱向凹槽33、及中心縱向凹槽34的胎冠區(qū)段21支撐。縱向凹槽33及34從其胎面10的面上的開口延伸到凹槽底部43。凹槽底部43與輪胎觸地面之間的距離為凹槽的深度。由于凹槽的目的包含在下雨時來自道路的水的取道,因此輪胎胎面具備圍繞凹槽間歇性地出現(xiàn)的耐磨棒42,以使得在胎面磨損到耐磨棒時,用戶知道需要停止使用所述輪胎。耐磨棒深度常常由政府規(guī)章設(shè)定及標(biāo)記最小胎面深度以供道路上的輪胎操作。耐磨棒深度為從輪胎觸地面到耐磨棒的頂面的距離。同樣,輪胎溝槽底部與輪胎觸地面之間的距離為輪胎溝槽的深度。本文所公開的胎面的特定實(shí)施例提供形成中心及肩部部分中的胎面花紋塊的橫向中心胎紋溝槽及/或橫向肩部胎紋溝槽可被表征為跨越其整個長度(從胎面花紋塊的一個橫向邊緣到胎面花紋塊的另一橫向邊緣)延伸到耐磨棒的深度的至少90%或耐磨棒的深度的至少100%的深度。舉例來說,延伸到耐磨棒的深度的100%的橫向輪胎溝槽將延伸以使得輪胎溝槽的底部與耐磨棒的頂部齊平。在其它實(shí)施例中,形成中心及肩部部分中的胎面花紋塊的橫向中心胎紋溝槽及/或橫向肩部胎紋溝槽可被表征為跨越其整個長度延伸到定界輪胎溝槽的胎面花紋塊的凹槽深度的至少90%或此深度的至少100%的深度。舉例來說,延伸到凹槽深度的深度的100%的橫向輪胎溝槽將延伸以使得輪胎溝槽的底部與凹槽的底部齊平。雖然此類胎面的特定實(shí)施例提供所有此類胎紋溝槽均具有跨越其整個長度延伸的這些深度,但應(yīng)認(rèn)識到,替代地,在特定實(shí)施例中,全部胎紋溝槽的至少80%可被表征為跨越其整個長度延伸到此類深度或替代地延伸到至少90%或至少95%。在不同的特定實(shí)施例中,此類替代方案可僅應(yīng)用于肩部橫向胎紋溝槽或僅應(yīng)用于中心橫向胎紋溝槽或應(yīng)用于橫向肩部及中心胎紋溝槽兩者。如上文所描述的胎面均至少部分地由包含官能化sbr及聚丁二烯橡膠(br)兩者或替代地對于特定實(shí)施例僅包含官能化sbr的橡膠組合物形成。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到,雖然本文所公開的胎面可完全由下文描述的橡膠組合物形成,但存在將使用此類橡膠組合物以僅形成胎面的一部分的胎面設(shè)計。應(yīng)認(rèn)識到,胎面可以僅由一種橡膠組合物形成或可以不同橡膠組合物的兩個或多于兩個層形式形成,例如蓋構(gòu)造和基底構(gòu)造。在蓋構(gòu)造和基底構(gòu)造中,胎面的蓋部分由一種橡膠組合物制成,其經(jīng)設(shè)計以與道路接觸。蓋由胎面的基底部分支撐,基底部分由不同橡膠組合物制成。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中,整個胎面可由本文中所公開的橡膠組合物制成,而在其它實(shí)施例中,僅胎面的蓋部分可由所述橡膠組合物制成。在其它實(shí)施例中,應(yīng)認(rèn)識到,胎面元件的接觸表面,即,接觸道路的胎面元件的部分,可完全和/或僅部分地由本文所公開的橡膠組合物形成。在特定實(shí)施例中,胎面花紋塊例如可形成為橫向分層的橡膠組合物的復(fù)合材料,使得胎面花紋塊的至少一個橫向?qū)泳哂斜疚乃_的橡膠組合物并且胎面花紋塊的另一個橫向?qū)泳哂刑娲鹉z組合物。在胎面構(gòu)造的特定實(shí)施例中,胎面的總接觸表面面積的至少80%僅由本文所公開的橡膠組合物形成。胎面的總接觸表面面積為適用于與道路接觸的胎面元件的全部徑向最外面的總表面積。br為用于包含輪胎的許多橡膠制品中的共用橡膠組分,及為共軛1,3-丁二烯的均聚物。sbr為苯乙烯和1,3-丁二烯的共聚物并且為最常使用的合成橡膠之一。sbr的微觀結(jié)構(gòu)通常就鍵結(jié)苯乙烯的量和聚合物的丁二烯部分的形式方面來描述。常常適合用于輪胎中的典型sbr為約25wt%鍵結(jié)苯乙烯。具有極高含量的鍵結(jié)苯乙烯(例如,約80wt%)的材料經(jīng)識別為高苯乙烯樹脂且并不適用作用于制造胎面的彈性體。本發(fā)明的特定實(shí)施例可利用具有在3wt%與40wt%之間或替代地在10wt%與35wt%之間、15wt%與28wt%之間、或30wt%與40wt%之間的鍵結(jié)苯乙烯的鍵結(jié)苯乙烯含量的sbr。由于存在于sbr的丁二烯部分中的雙鍵,丁二烯部分由三種形式組成:順式-1,4、反式-1,4和乙烯基-1,2。任選地,適合用于本文所公開的橡膠組合物中的官能化sbr材料為具有至少30wt%或替代地在30wt%與70wt%之間、35wt%與55wt%之間、或35wt%與45wt%之間的高反式-1,4含量的材料。用于確定sbr材料的丁二烯部分的微觀結(jié)構(gòu)的方法為所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員熟知的并且包含例如nmr方法和紅外光譜分析方法。在一種合適的nmr光譜分析方法中,可使用例如布魯克(bruker)am250光譜儀執(zhí)行碳-13nmr分析。碳-13的標(biāo)稱頻率為62.9mhz并且在沒有“核奧氏效應(yīng)(nuclearoverhausereffect)”(noe)的情況下記錄光譜以確保定量結(jié)果。光譜寬度為240ppm。使用的角度脈沖為90°脈沖,其持續(xù)時間為5μs。帶有寬質(zhì)子帶的低功率去耦用于在碳-13采集期間消除標(biāo)量1h-碳-13耦合。序列重復(fù)時間為4秒。經(jīng)累積以增大信號/噪音比率的瞬變的數(shù)目為8192。對照cdcl3譜帶在77ppm下校準(zhǔn)光譜。官能化橡膠,即,附有活性部分的那些橡膠,在行業(yè)中是熟知的。彈性體可通過將這些活性部分沿聚合物的分支或在聚合物的分支端部附接到聚合物主鏈來官能化。官能化彈性體的實(shí)例包含硅烷醇或聚硅氧烷官能化彈性體,其實(shí)例可發(fā)現(xiàn)于美國專利第6,013,718號中,所述美國專利在此以引用的方式全文并入。官能化彈性體的其它實(shí)例包含具有如在us5,977,238中所述的烷氧基硅烷基、如在us6,815,473中所述的羧酸基、如在us6,503973中所述的聚醚基或如在us6,800,582中所述的胺基的那些官能化彈性體,并且所有專利以引用的方式并入本文中。將官能團(tuán)附接到彈性體以提供彈性體與增強(qiáng)填充劑之間的相互作用。在本文所公開的胎面的特定實(shí)施例中,sbr為具有附接到總數(shù)分支端部的至少一部分或沿聚合物的丁二烯部分的分支附接的官能部分的官能化彈性體。此類官能部分可包含例如胺基、硅烷醇基、烷氧基硅烷基、羧酸基或聚醚基。在特定實(shí)施例中,官能部分可選自胺基、硅烷醇基或烷氧基硅烷基。在特定實(shí)施例中,官能化sbr可包含兩種或多于兩種不同此類官能化sbr的混合物或限于官能化sbr中的一種。本文所公開的橡膠組合物可包含在50phr和85phr之間,或替代地在60phr和85phr之間、在70phr和85phr之間或在70phr和80phr之間的官能化sbr。同樣地,橡膠組合物可包含在15phr和50phr之間,或替代地在15phr和40phr之間、在15phr和30phr之間或在20phr和30phr之間的聚丁二烯橡膠。如上文所示,特定實(shí)施例可僅包含官能化sbr。特定實(shí)施例在橡膠組合物中僅包含官能化sbr及br。除二烯彈性體之外,適用于本文所公開的胎面的橡膠組合物的特定實(shí)施例進(jìn)一步包含塑化系統(tǒng)。塑化系統(tǒng)可提供橡膠混合物的可加工性的改善以及用于調(diào)節(jié)橡膠組合物的動態(tài)模量和玻璃轉(zhuǎn)變溫度的方式兩者。合適的塑化系統(tǒng)包含塑化液體和塑化樹脂兩者以實(shí)現(xiàn)胎面的期望制動和耐磨特性。合適的塑化液體可包含已知其與二烯彈性體的塑化性質(zhì)的任何液體。在室溫(23℃)下,具有不同粘度的這些液體塑化劑或這些油是液體,與為固體的樹脂相反。實(shí)例包含來源于石油原料的那些液體、具有植物堿的那些液體和其組合。基于石油的油的實(shí)例包含行業(yè)中已知的芳香族油、鏈烷烴油、環(huán)烷烴油、mes油、tdae油等。還已知液體二烯聚合物、聚烯烴油、醚塑化劑、酯塑化劑、磷酸酯塑化劑、磺酸酯塑化劑和液體塑化劑的組合。合適的植物油的實(shí)例包含葵花油、大豆油、紅花油、玉米油、亞麻籽油以及棉籽油。這些油和其它此類植物油可單獨(dú)使用或組合使用。在一些實(shí)施例中,具有高油酸含量(至少70重量%,或替代地,至少80重量%)的葵花油是可用的,其實(shí)例是agri-pure80,可購自嘉吉公司位于明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市的辦事處(cargillwithofficesminneapolis,mn)。在本文所公開的適用橡膠組合物的特定實(shí)施例中,合適的塑化油的選擇限于具有高油酸含量的植物油??捎糜诒景l(fā)明的任何特定實(shí)施例的塑化液體的量取決于特定情形和期望結(jié)果。一般來說,例如,塑化液體可以在5phr和50phr之間,或替代地在10phr和50phr之間、在10phr和45phr之間或在15phr和45phr之間的量存在于橡膠組合物中。由于塑化液體和塑化烴樹脂均包含于塑化系統(tǒng)中,所以如下所述調(diào)節(jié)兩種類型的塑化劑的量以獲得胎面的期望物理特性。塑化烴樹脂為在環(huán)境溫度下(例如23℃)為固體的烴類化合物,與如塑化油的液體塑化化合物相反。另外,塑化烴樹脂與橡膠組合物為相容的,即,可混溶的,樹脂與其以允許樹脂充當(dāng)真實(shí)塑化劑的濃度(例如以通常為至少5phr的濃度)混合。塑化烴樹脂是可為脂族的、芳香族的或這些類型的組合的聚合物/寡聚物,意指樹脂的聚合物基體可由脂族和/或芳香族單體形成。這些樹脂可是天然或合成材料并且可基于石油,在此情況下樹脂可被稱為石油塑化樹脂,或基于植物材料。在特定實(shí)施例中,盡管不限制本發(fā)明,但這些樹脂可基本上僅含有氫和碳原子??捎糜诒景l(fā)明的特定實(shí)施例的塑化烴樹脂包含是環(huán)戊二烯(cpd)或二環(huán)戊二烯(dcpd)的均聚物或共聚物、萜烯的均聚物或共聚物、c5餾分的均聚物或共聚物和其混合物的塑化烴樹脂。如上通常論述的此類共聚物塑化烴樹脂可包含例如由以下單體的共聚物制成的樹脂:(d)cpd/乙烯基-芳香族物、(d)cpd/萜烯、(d)cpd/c5餾分、萜烯/乙烯基-芳香族物、c5餾分/乙烯基-芳香族物以及其組合??捎糜谳葡┚畚锖凸簿畚飿渲妮葡﹩误w包含α-蒎烯、β-蒎烯以及檸檬烯。特定實(shí)施例包含檸檬烯單體的聚合物,所述檸檬烯單體包含三種異構(gòu)體:l-檸檬烯(左旋對映異構(gòu)體)、d-檸檬烯(右旋對映異構(gòu)體)或甚至二戊烯,即右旋與左旋對映異構(gòu)體的外消旋混合物。乙烯基芳香族單體的實(shí)例包含苯乙烯、α-甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、乙烯基-甲苯、對叔丁基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯-苯乙烯、乙烯基-均三甲苯、二乙烯基苯、乙烯基萘、來自c9餾分(或更一般地說,來自c8到c10餾分)的任何乙烯基-芳香族單體。包含乙烯基-芳香族共聚物的特定實(shí)施例在共聚物中包含少數(shù)乙烯基-芳香族單體,其以摩爾分?jǐn)?shù)表示。特定實(shí)施例包含(d)cpd均聚物樹脂、(d)cpd/苯乙烯共聚物樹脂、聚檸檬烯樹脂、檸檬烯/苯乙烯共聚物樹脂、檸檬烯/d(cpd)共聚物樹脂、c5餾分/苯乙烯共聚物樹脂、c5餾分/c9餾分共聚物樹脂以及其混合物作為塑化烴樹脂。包含適用于本發(fā)明的萜烯樹脂的市售塑化樹脂包含由特拉華州威明頓市的赫克力士公司(herculesinc.ofwilmington,de)以名稱resinr2495出售的聚α蒎烯樹脂。樹脂r2495的分子量為約932,軟化點(diǎn)為約135℃,并且玻璃轉(zhuǎn)變溫度為約91℃。可用于本發(fā)明的另一種市售產(chǎn)品包含由法國drt公司出售的dercolytel120。dercolytel120多萜-檸檬烯樹脂的數(shù)均分子量為約625,重均分子量為約1010,ip為約1.6,軟化點(diǎn)為約119℃,并且玻璃轉(zhuǎn)變溫度為約72℃。可用于本發(fā)明的再另一種市售萜烯樹脂包含由佛羅里達(dá)州杰克遜維爾市的亞利桑那化學(xué)公司(arizonachemicalcompanyofjacksonville,fl)出售的sylvarestr7125和/或sylvarestr5147聚檸檬烯樹脂。sylvares7125聚檸檬烯樹脂的分子量為約1090,軟化點(diǎn)為約125℃,并且玻璃轉(zhuǎn)變溫度為約73℃,而sylvarestr5147的分子量為約945,軟化點(diǎn)為約120℃,并且玻璃轉(zhuǎn)變溫度為約71℃。其它合適的市售塑化烴樹脂包含c5餾分/乙烯基-芳香族苯乙烯共聚物,尤其以名稱supernevtac78、supernevtac85和supernevtac99來自內(nèi)維爾化學(xué)公司(nevillechemicalcompany);以名稱wingtackextra來自固特異化學(xué)公司(goodyearchemicals);以名稱hikorezt1095和hikorezt1100來自科隆公司(kolon);以及以名稱escorez2101和ecr373來自??松?exxon)的c5餾分/苯乙烯或c5餾分/c9餾分。為市售檸檬烯/苯乙烯共聚物樹脂的又其它合適的塑化烴樹脂包含來自法國drt公司的dercolytets105;和以名稱zt115lt和zt5100來自亞利桑那化學(xué)公司的產(chǎn)品??勺⒁獾?,塑化樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度可通過差示掃描熱量測定(dcs)根據(jù)astmd3418(1999)測量。在特定實(shí)施例中,可用的樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度可為至少25℃,或替代地至少40℃,或至少60℃,或在25℃與95℃之間,在40℃與85℃之間或在60℃與80℃之間??捎糜诒景l(fā)明的任何特定實(shí)施例的塑化烴樹脂的量取決于特定情形及期望結(jié)果且可以在15phr與60phr之間或替代地20phr與50phr之間或20phr與45phr之間的量存在。如上所指出,由于塑化液體和塑化烴樹脂兩者均包含于塑化系統(tǒng)中,所以如下所述調(diào)節(jié)兩種類型的塑化劑的量以獲得胎面的期望物理特性以改善耐久性和制動性質(zhì)兩者。調(diào)節(jié)塑化系統(tǒng)的量以提供玻璃轉(zhuǎn)變溫度在-30℃與-15℃之間或替代地在-25℃與-15℃之間及在60℃下的動態(tài)模量g*在0.9mpa與1.15mpa之間或替代地在0.95mpa與1.15mpa之間或0.95mpa與1.07mpa之間的橡膠組合物,兩者均根據(jù)astmd5992-96測量。同樣,可調(diào)節(jié)液體塑化劑的量與塑化樹脂的量的比率以實(shí)現(xiàn)橡膠組合物的期望物理性質(zhì),使得在將官能化sbr在如本文中所公開的橡膠組合物中用作大部分彈性體時,實(shí)現(xiàn)干式牽引-雪地牽引折衷的出人意料的打破。舉例來說,此類比率可在0.2與2.2之間或替代地0.2與2之間的范圍內(nèi)。本文所公開的橡膠組合物進(jìn)一步包含二氧化硅的增強(qiáng)填充劑。所屬領(lǐng)域中已知的適用二氧化硅增強(qiáng)填充劑包含煙霧狀、沉淀和/或高度可分散的二氧化硅(稱為“hd”型二氧化硅)。高度可分散二氧化硅的實(shí)例包含例如來自德固賽(degussa)的超硅(ultrasil)7000和超硅7005;來自羅地亞(rhodia)的二氧化硅zeosil1165mp、1135mp和1115mp;來自ppg公司的二氧化硅hi-silez150g;以及來自胡貝爾公司(huber)的二氧化硅zeopol8715、8745和8755。在特定實(shí)施例中,二氧化硅的bet表面積可以在例如60m2/g與250m2/g之間,或替代地在80m2/g與230m2/g之間。二氧化硅填充劑可以60phr與125phr之間或替代地70phr與120phr之間、80phr與110phr之間或85phr與110phr之間的數(shù)量添加到橡膠組合物。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中,排除其它增強(qiáng)填充劑以使得例如不使用或幾乎不使用碳黑(<10phr或<5phr)。為使二氧化硅填充劑與二烯彈性體偶合,至少雙官能性的偶合劑在無機(jī)增強(qiáng)填充劑與二烯彈性體之間提供足夠化學(xué)和/或物理連接。所述偶合劑的實(shí)例包含雙官能有機(jī)硅烷或聚有機(jī)硅氧烷。所述偶合劑和其用途在所屬領(lǐng)域中是眾所周知的。如所已知,偶合劑可以任選地預(yù)先接枝到二烯彈性體上或無機(jī)增強(qiáng)填充劑上。否則,其可以其游離或非接枝狀態(tài)混合到橡膠組合物中。一種適用的偶合劑是x50-s,即si69(活性成分)和n330碳黑以重量計的50-50摻合物(可購自贏創(chuàng)德固賽公司(evonikdegussa))。在本文所公開的橡膠組合物中,偶合劑的含量可例如在2phr與15phr之間或替代地6phr與12phr之間的范圍內(nèi)。本文中所公開的橡膠組合物可用任何合適的固化系統(tǒng)固化,包含過氧化物固化系統(tǒng)或硫固化系統(tǒng)。特定實(shí)施例用硫固化系統(tǒng)固化,所述硫固化系統(tǒng)包含游離硫,并且可以進(jìn)一步包含例如促進(jìn)劑、硬脂酸以及氧化鋅中的一種或多種。合適的游離硫包含例如經(jīng)粉碎的硫、橡膠制造商的硫、市售硫以及不溶性硫。在本文所公開的橡膠組合物的特定實(shí)施例中,包含在橡膠組合物中的游離硫的量可例如在0.5phr與6phr之間的范圍內(nèi)。特定實(shí)施例可以不包含添加在固化系統(tǒng)中的游離硫,而是包含硫供體。促進(jìn)劑用于控制硫化所需的時間和/或溫度并改善固化橡膠組合物的性質(zhì)。本發(fā)明的特定實(shí)施例包含一種或多種促進(jìn)劑。適用于本發(fā)明的合適的第一促進(jìn)劑的一個實(shí)例是亞磺酰胺。合適的亞磺酰胺促進(jìn)劑的實(shí)例包含正環(huán)己基-2-苯并噻唑亞磺酰胺(cbs)、n-叔丁基-2-苯并噻唑亞磺酰胺(tbbs)、n-氧基二乙基-2-苯并噻唑亞磺酰胺(mbs)以及n'-二環(huán)己基-2-苯并噻唑亞磺酰胺(dcbs)。促進(jìn)劑的組合通常適用于改善固化橡膠組合物的性質(zhì),并且特定實(shí)施例包含添加第二促進(jìn)劑。特定實(shí)施例可以包含使用中速促進(jìn)劑作為第二促進(jìn)劑,例如二苯基胍(dpg)、三苯基胍(tpg)、二鄰甲苯基胍(dotg)、鄰甲苯基雙胍(otbg)或六亞甲基四胺(hmta)。所述促進(jìn)劑可以例如至多4phr、在0.5phr與4phr之間、在0.5phr與3phr之間或在1phr與2phr之間的量添加。特定實(shí)施例可以不包含使用快速促進(jìn)劑和/或超快速促進(jìn)劑,例如快速促進(jìn)劑:二硫化物和苯并噻唑;以及超促進(jìn)劑:福美雙(thiuram)、黃原酸酯、二硫代胺基甲酸酯以及二硫代磷酸酯。如所屬領(lǐng)域中已知,其它添加劑可添加到本文所公開的橡膠組合物中。此類添加劑可包含例如以下添加劑中的一些或全部:抗降解劑、抗氧化劑、脂肪酸、蠟、硬脂酸以及氧化鋅??菇到鈩┖涂寡趸瘎┑膶?shí)例包含6ppd、77pd、ippd和tmq,并且可以例如0.5phr到5phr的量添加到橡膠組合物中。氧化鋅可以例如1phr與6phr之間,或替代地1.5phr與4phr之間的量添加。蠟可以例如1phr和5phr之間的量添加。作為本發(fā)明實(shí)施例的橡膠組合物可在合適的混合器中以所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員已知的方式通常使用兩個連續(xù)制備階段生產(chǎn),第一階段是在高溫下的熱機(jī)械操作,接著第二階段是在較低溫度下的機(jī)械操作。第一階段熱機(jī)械操作(有時稱為“非生產(chǎn)”階段)旨在通過捏合充分混合組合物的各種成分,但硫化系統(tǒng)除外。在例如內(nèi)部混合器或擠壓機(jī)的合適捏合裝置中進(jìn)行所述操作,直到在機(jī)械操作與施加于混合物的高剪切的作用下達(dá)到通常在120℃與190℃之間的最高溫度為止。在冷卻混合物之后,在較低溫度下實(shí)施第二階段機(jī)械操作。有時被稱作“生產(chǎn)”階段,這種精加工階段由通過在合適的裝置(例如敞開式研磨機(jī))中混合硫化(或交聯(lián))系統(tǒng)(硫或其它硫化劑和促進(jìn)劑)來并入組成。其執(zhí)行持續(xù)適當(dāng)時間(通常例如在1分鐘與30分鐘之間)并且在低于混合物硫化溫度的足夠低的溫度下執(zhí)行,以防止過早硫化。所述橡膠組合物可形成為適用于客車及/或輕型卡車的輪胎的胎面。胎面可以胎面帶形式形成,接著隨后制造輪胎的一部分,或其直接在輪胎胎體上通過例如擠壓接著在模具中固化形成。因此,胎面帶可在置于輪胎胎體上之前固化,或其在置于輪胎胎體上之后固化。通常,輪胎胎面以已知方式在模具中固化,即將胎面要素模制成胎面,包含例如將凹槽、花紋條和/或花紋塊模制成胎面。本發(fā)明由以下實(shí)例進(jìn)一步說明,所述實(shí)例僅被視為說明性的,并且不以任何方式對本發(fā)明進(jìn)行限定。下文為對在以下實(shí)例中所使用的測試工序的描述。伸長模量(mpa)是基于astm標(biāo)準(zhǔn)d412在10%(ma10)下在23℃的溫度下對啞鈴測試片進(jìn)行測量。測量在第二伸長中;即,在調(diào)節(jié)周期之后進(jìn)行?;跍y試片的原始橫截面,這些測量值是以mpa為單位的正割模量。通過根據(jù)astmf1805測試方法測量雪地中單驅(qū)動測試輪胎上的力來評估雪所覆蓋的地面上的雪地抓地力(%)。車輛以恒定的5mph速度行進(jìn)并且在單一測試輪胎上在目標(biāo)滑度下測量力。大于標(biāo)準(zhǔn)參考測試輪胎(srtt)值(其任意地設(shè)定成100)的值指示改善的結(jié)果,即,改善的雪地上抓地力。安裝在裝配有abs制動系統(tǒng)的機(jī)動車上的輪胎的干式抓地力性能(%)是通過測定在干燥瀝青表面上突然制動時從60mph到完全停止所必需的距離來測量。大于對照值(其任意地設(shè)定成100)的值指示改善的結(jié)果,即,較短制動距離和改善的干式抓地力。在23℃下在麥特韋伯公司(metravib)va400型粘彈分析儀測試系統(tǒng)上根據(jù)astmd5992-96測量橡膠組合物的最大tanδ動態(tài)性質(zhì)。硫化材料的樣品(雙剪切力幾何結(jié)構(gòu),其中兩個10mm直徑圓柱形樣品中的每一者厚度為2mm)的反應(yīng)記錄為使其在10hz的頻率下在23℃的控制溫度下經(jīng)受交替單一正弦剪切應(yīng)力。以0.05到50%(向外循環(huán))接著50%到0.05%(返回循環(huán))的變形振幅進(jìn)行掃描。在返回循環(huán)期間測定損耗角tanδ的正切的最大值(最大tanδ)。在麥特韋伯(metravib)公司va400型粘彈分析儀測試系統(tǒng)上根據(jù)astmd5992-96測量橡膠組合物的動態(tài)性質(zhì)(tg和g*)。將硫化材料的樣品的響應(yīng)(雙剪切幾何形狀,其中兩個10mm直徑圓柱形樣品中的每一者均為2mm厚)記錄為在溫度以1.5℃/min的速率提高的情況下在從-60℃到100℃的溫度掃描內(nèi)在10hz的頻率下其經(jīng)受恒定0.7mpa的交替單個正弦剪切應(yīng)力。在60℃下捕獲剪切模量g*且將出現(xiàn)最大tanδ時的溫度記錄為玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg。實(shí)例1使用表1中所示的組分制備橡膠組合物。表1中所示的組成橡膠組合物的每種組分的量以按重量計每百份橡膠中的份數(shù)(phr)為單位提供。通過胺基官能化fsbr及樹脂為c5c9樹脂;硅烷偶合劑為si69,塑化油為agri-pure80;碳黑為n234及二氧化硅為zeosil1165。橡膠配制物通過在25與65rpm之間操作的班伯里混合器(banburymixer)中混合表1中除硫和促進(jìn)劑以外的所給組分,直到達(dá)到130℃與170℃之間的溫度為止來制備。在第二階段中將促進(jìn)劑及硫添加到研磨機(jī)上且接著實(shí)現(xiàn)硫化。接著測試所述配制物以測量其物理性質(zhì),所述物理性質(zhì)也在表1中報告。表1-橡膠配制物和物理性質(zhì)配制物w1f1f2f3f4f5f6br36202525252546sbr64fsbr807575757554二氧化硅100100120117120106100碳黑106.566.566.566.566.566.56塑化油27.415.428.943.138.829.58.3樹脂2141.341.322.52930.947硅烷偶合劑7.68.510.210.010.29.08添加劑3.64.35.85.75.85.74.3固化包9.18.68.78.78.78.78.5物理性質(zhì)在23℃下的ma10(mpa)6.15.56.25.86.45.46.4在60℃下的模量g*1.141.050.980.981.051.041.15在23℃下的最大tanδ0.380.360.390.350.380.350.42tg,℃-20.9-16.9-20.8-29.5-27.4-26.4-16.8實(shí)例2使用橡膠組合物w1及f6構(gòu)建輪胎。具有由w1形成的胎面的一個比較輪胎c1具有8.2mm的胎面厚度及具有9mm的平均肩部胎面花紋塊長度及平均中心胎面花紋塊長度。由f6形成的創(chuàng)造性的輪胎t1具有7mm的胎面厚度及具有16mm的平均肩部胎面花紋塊長度及8.2mm的平均中心胎面花紋塊長度。不存在橫向凹槽及胎紋溝槽是完整深度,即,達(dá)到耐磨棒的深度。構(gòu)建結(jié)構(gòu)上具創(chuàng)造性但由參考材料制成的第二比較輪胎t2。根據(jù)上文提供的工序安裝及測試輪胎。在表2中提供結(jié)果。表2-輪胎結(jié)果c1t1c2雪地牽引100109104干式牽引100106103可以看出,本文中經(jīng)構(gòu)建具有根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及材料兩者的輪胎t1具有優(yōu)于比較輪胎的明顯改進(jìn)的雪地及干式牽引。如在本文的權(quán)利要求書和說明書中所使用的術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”應(yīng)被視為指示可以包含未指定的其它要素的開放群組。如在本文的權(quán)利要求書和說明書中所用,術(shù)語“基本上由……組成”應(yīng)被視為指示可包含未指定的其它要素的部分開放群組,只要那些其它要素并不顯著地更改所要求的發(fā)明的基本和新穎特征。術(shù)語“一”和詞的單數(shù)形式應(yīng)理解為包含相同詞的復(fù)數(shù)形式,以使得所述術(shù)語意味著提供一個或多個某物。術(shù)語“至少一個”和“一個或多個”可互換使用。術(shù)語“一個”或“單個”應(yīng)用于指示預(yù)期為一個并且僅一個某物。類似地,其它具體整數(shù)值(如“兩個”)在預(yù)期具體數(shù)目的事物時使用。術(shù)語“優(yōu)選地”、“優(yōu)選”、“偏好”、“任選地”、“可”以及類似術(shù)語用于指示所提及的事項(xiàng)、條件或步驟是本發(fā)明的任選(非必需)特征。描述為“在a與b之間”的范圍包含“a”和“b”的值。由前述描述應(yīng)理解,可在不脫離本發(fā)明真正精神的情況下對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化。僅出于說明的目的提供前述描述,并且不應(yīng)以限制意義對其加以解釋。僅應(yīng)由以下權(quán)利要求書的語言限制本發(fā)明的范圍。當(dāng)前第1頁12
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