專利名稱：輪胎冬季條件下使用的耐磨表面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，也可用作冬季條件下橡膠輪胎的耐磨表面。
有幾個(gè)因素影響汽車輪胎在冰雪條件下的防滑性，如輪胎設(shè)計(jì)，防滑圖案以及耐磨表面的材料組成。
過去幾年里，為了開發(fā)具有改進(jìn)性能，尤其是適合在冬季冰雪和滑溜路面上行駛的輪胎，已經(jīng)進(jìn)行了許多研究工作并花費(fèi)了許多錢。特別是由于使用大齒輪胎導(dǎo)致路面材料的嚴(yán)重磨損并產(chǎn)生環(huán)境問題，人們已經(jīng)做出努力來開發(fā)不帶大齒的具有改進(jìn)性能的輪胎。已經(jīng)嘗試對防滑圖案設(shè)計(jì)進(jìn)行了許多改變，以及用于耐磨表面的各種橡膠混合物，它可帶有或不帶有所謂的摩擦增強(qiáng)材料，如嵌埋的顆粒狀或顆粒形成物質(zhì)。
通過研究下面的專利公開號可發(fā)現(xiàn)該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)展的水平US2582701，US2672910，US2675047，US2766800，US3062255，GB1578077，EP442155，F(xiàn)R2317109，WO85/05329，DE2101224，DE3220603，US1578121，以及NO申請903245和903259。
本申請人已經(jīng)進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)，包括在耐磨表面使用不同的橡膠混合物以及不同的橡膠和顆粒的比例。通過這些工作，申請人得出這一結(jié)論，即類似如下參數(shù)—顆粒的硬度范圍—顆粒的粒度及分布—顆粒混入耐磨表面材料中的百分?jǐn)?shù)對輪胎與冰雪和滑溜路面之間的摩擦是重要的。根據(jù)待混入材料的硬度大小，本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過降低粒度，可以明顯增加混入耐磨表面材料中的顆粒的百分?jǐn)?shù)。
一般來說，根據(jù)本發(fā)明用來混入耐磨表面橡膠混合物的摩擦材料，其特征為它是一種結(jié)晶貴橄欖石(橄欖石)和一種金屬粉末的混合物，金屬粉末可以例如是一種鋼粉和/或一種鋁合金粉末，如果需要，還包括與橡膠混合物有好的結(jié)合力的附加的輔助摩擦材料。
建議用于摩擦材料的混合物占總的耐磨表面組合物的20—60％(重量)，優(yōu)選約45％(重量)。
至于建議的摩擦材料的組成，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)以后，發(fā)現(xiàn)使用約含5—20％鋼，30—60％結(jié)晶橄欖石以及附加的(如果需要)某些粉料的粉末可以獲得最好的結(jié)果。
至于粒度，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)以后發(fā)現(xiàn)，應(yīng)在可能的范圍以內(nèi)盡可能將材料磨細(xì)。所用的橄欖石粉以及其它材料應(yīng)該保持例如0.001—0.1mm的粒度，大部分的顆粒應(yīng)優(yōu)選在0.0015—0.022mm的區(qū)域內(nèi)。
通過使用上述的混合物，因?yàn)榻M合物的性質(zhì)和顆粒級配，在橡膠和摩擦材料之間出現(xiàn)了特別穩(wěn)定的關(guān)系。
至于附加材料的混合物，該部分可以例如包括焦炭粉。該焦炭粉還可以部分或全部地被碳化硅粉末代替。在摩擦材料中使用焦炭粉可獲得特別好的摩擦性質(zhì)，但是焦炭粉本身會(huì)降低橡膠混合物的耐磨性質(zhì)。除了發(fā)現(xiàn)顆粒形狀對與橡膠的結(jié)合有積極作用以外，還證實(shí)橄欖石粉末可以形成具有極好摩擦性質(zhì)的耐磨表面。還發(fā)現(xiàn)可以獲得橄欖石和鋼粉的非常良好且均勻的混合物，而且鋼在硫化過程中可以明顯增加混合物的導(dǎo)熱性，導(dǎo)致由外胎面到簾子線的更好和更平滑的硫化。鋼粉還有助于提高外胎面的耐磨性和穩(wěn)定性。
首先將摩擦組合物的原料在干燥條件下于轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)或類似設(shè)備中混合大約10分鐘。在這個(gè)干燥的混合過程中，橄欖石粉末表現(xiàn)出特別好的質(zhì)量，因?yàn)樗兄趶匿摰念w粒中除去可能的氧化物和其它的表面覆蓋層。這點(diǎn)是很重要的，因?yàn)樵阡擃w粒的表面上存在的任何覆蓋層都將降低其與橡膠混合物最終的結(jié)合。接著，加入一種所謂的“底漆”(已知類型并已制備好的)，然后連續(xù)攪拌例如大約30分鐘，直至原來具有液態(tài)稠度的底漆已經(jīng)與固體物質(zhì)完全混合并干燥。用底漆進(jìn)行的處理最好分兩步進(jìn)行，其間有一個(gè)干燥時(shí)間。適合應(yīng)用的底漆是以產(chǎn)品名Chemosil 211和Chemosil 220出售的產(chǎn)品。在摩擦組合物被底漆涂覆并完全干燥以后，它再混入輪胎的常規(guī)耐磨表面橡膠中。
根據(jù)本發(fā)明的制備耐磨表面的一種優(yōu)選方式是將摩擦組合物裝入混合機(jī)中與橡膠混合。從混合機(jī)中出來的最終混合物是碎塊或條狀的，其尺寸適合于裝入常規(guī)的擠壓機(jī)中，使該組合物進(jìn)一步擠壓形成適用于在輪胎上形成外胎花紋的條。在將厚度適合于形成外胎花紋的條施加到輪胎上之后，使用齒輪(rowel)將外胎花紋接合處刮下，然后將輪胎送至一個(gè)加壓和加熱的硫化室，以普通和眾所周知的方式在輪胎上壓制外胎花紋并硫化外胎面。
至于使用的鋼料，最好是不銹鋼?？紤]到不銹鋼的成本較高，也可以考慮使用某些其它的高等級的鋼，例如以產(chǎn)品名稱FLEX-GRAIN或FERROGENT出售的鋼粉。鋼粉可以部分或全部被顆粒狀或粉狀輕金屬合金，例如鋁合金AlMg5(NS17552)所代替。
可以以不同方式將摩擦材料混合物混入橡膠中。在制造橡膠時(shí)，摩擦材料可以例如在橡膠仍然處于流動(dòng)狀態(tài)時(shí)混入橡膠中。任選地，摩擦材料可在橡膠混合物或多或少處于流動(dòng)狀態(tài)時(shí)滾入橡膠混合物。如前面所述，可以使用占待混入摩擦材料的最終橡膠混合物的20—60％(重量)的摩擦材料，優(yōu)選的百分比為45％左右。
本發(fā)明的一個(gè)重要特征在于使用的鋼粉的粒度與構(gòu)成摩擦組合物的其它物質(zhì)相類似。優(yōu)選地，該混合物的重量比例應(yīng)該是1份鋼粉比7份其余的摩擦組合物。這意味著，一個(gè)鋼顆粒周圍有7個(gè)摩擦組合物的其它顆粒包圍，導(dǎo)致整個(gè)摩擦組合物更好地硫化至橡膠混合物中，因?yàn)殇摰膶?dǎo)熱性比其它物質(zhì)的要好。因此，在硫化過程中，橡膠或多或少地熔在摩擦材料的顆粒上。
實(shí)驗(yàn)表明，通過使用鋁合金形成的金屬粉末，可以改進(jìn)由輪胎的熱傳導(dǎo)。結(jié)果，可以期望會(huì)產(chǎn)生較少的因輪胎變熱而產(chǎn)生的問題以及降低磨損。
至于現(xiàn)在關(guān)心的外胎花紋，本申請人得到了這一結(jié)論，即當(dāng)使用本發(fā)明的組合物于耐磨表面上時(shí)，外胎花紋可以設(shè)計(jì)成較少的槽，不管是斜紋的還是徑向的，從而增加了輪胎與路面的接觸面積。這是因?yàn)榕c迄今為止所用的組合物相比，新組合物增大了與冰的粘著力。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，本申請人得出這一結(jié)論特別有利的外胎花紋可包括與地面有平的接觸面的材料的近似小方塊，并被相互成直角的槽相互隔開，一組平行槽沒經(jīng)線方向延伸(斜紋槽)，而另一組沿橫切輪胎耐磨表面的方向延伸(徑向槽)。
槽寬應(yīng)該向著槽的底部變小，例如槽的頂部7mm寬，而槽的底部大約5mm寬。由此，可以避免切傷以及冰或雪塞滿這些槽。
本發(fā)明人認(rèn)為較好的外胎花紋包括尺寸大約為20×20mm的方塊，它們由大約5mm寬的槽隔開，以便于快速排水。
具有本發(fā)明耐磨表面組合物的汽車輪胎可以象常規(guī)新輪胎那樣制備，或者對舊輪胎進(jìn)行翻新處理。
用附圖來說明使用本發(fā)明組合物通過翻新來制造汽車輪胎的方法，其中

圖1畫出了汽車輪胎的截面圖，它使用與本發(fā)明類似的組合物按層施加了耐磨表面。
圖2說明了圖1中輪胎局部放大部分；而圖3示出了本發(fā)明人所述輪胎的一個(gè)部分，它是由上俯視耐磨表面的圖。
圖1說明了一種用于翻新輪胎的常規(guī)方法，纏繞期望層數(shù)的(本例中為5層)耐磨表面材料2的無縫環(huán)帶。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明制備輪胎時(shí)，可以使用已經(jīng)帶有期望的粒狀或粉末狀混合物的耐磨表面材料(在制條階段就獲得的)。
如前面所述的，新的耐磨表面在典型溫度150—165℃和7—25巴的壓力的硫化室被硫化到輪胎上。由本發(fā)明人從通過施加多層薄條而翻新的輪胎中切下的試樣表明，摩擦組合物是以這種方式分散在耐磨表面的相鄰層上的，即使整個(gè)耐磨表面得到一種幾乎均勻的材料結(jié)構(gòu)，也在圖2中示意地說明。因此，適宜地是在硫化過程中以常規(guī)的公知方式壓出外胎花紋，而不以任何方式對組合物產(chǎn)生破壞。
如前所述，實(shí)驗(yàn)表明耐磨表面含有本發(fā)明組合物的輪胎也可以有相對較大的花紋接觸面積。由本發(fā)明人提出的一種優(yōu)選的外胎花紋設(shè)計(jì)是具有圖3所示，帶有縱向和橫向間隔槽(以便具有好的排水性)的方塊6的格狀圖案。在翻新輪胎時(shí)用于形成耐磨表面橡膠的條或帶通常為2至3—4mm范圍內(nèi)的不同厚度。通常的厚度范圍是3—4mm。當(dāng)施加厚度為2—4mm的層時(shí)可獲得耐磨表面組合物的好的混合。
在使用條帶形成足夠厚的耐磨表面之后，將輪胎耐磨表面平滑，并將輪胎送至用于硫化過程的硫化室。
權(quán)利要求
1.一種用于輪胎，尤其是適合冰雪覆蓋的道路上使用的輪胎的耐磨表面，其中橡膠或橡膠混合物中帶有摩擦增強(qiáng)材料的混合物，其特征在于，摩擦增強(qiáng)材料占橡膠混合物的大約20—60％(重量)，并含有結(jié)晶貴橄欖石(橄欖石)粉末和一種金屬粉末的混合物，金屬粉末例如可以是鋼粉和/或鋁合金粉，如果需要，還可包括與橡膠混合物具有好的結(jié)合力的附加的輔助摩擦材料。
2.權(quán)利要求1所述的用于輪胎的耐磨表面，其特征在于，摩擦增強(qiáng)材料構(gòu)成一種摩擦組合物，它包括大約5—20％粉末狀或顆粒狀的鋼料，大約30—60％結(jié)晶貴橄欖石粉，以及如果需要，某些其它材料。
3.權(quán)利要求1所述的用于輪胎的耐磨表面，其特征在于，金屬粉末全部由鋁合金粉末構(gòu)成。
4.權(quán)利要求1—3中任一項(xiàng)所述的用于輪胎的耐磨表面，其特征在于，附加材料包括焦炭粉。
5.權(quán)利要求1，2或4中所述的用于輪胎的耐磨表面，其特征在于，所述鋼料為不銹鋼。
6.權(quán)利要求1—5中任一項(xiàng)所述的用于輪胎的耐磨表面，其特征在于，摩擦組合物還包括一部分碳化硅，如果需要，代替例如3—40％在其它情況下使用的焦炭粉末。
7.權(quán)利要求1—6中任一項(xiàng)所述的用于輪胎的耐磨表面，其特征在于，貴橄欖石以及優(yōu)選地用于摩擦組合物中的附加材料的粒度在0.001—0.1mm范圍內(nèi)，而這些材料的主要部分的粒度優(yōu)選在0.0015—0.022mm范圍內(nèi)。
全文摘要
一種用于輪胎，尤其是適合冰雪覆蓋的道路上使用的輪胎的耐磨表面，其中橡膠或橡膠混合物中帶有摩擦增強(qiáng)材料的組合物，其特征在于摩擦增強(qiáng)材料占橡膠混合物的大約20-60％(重量)，并含有結(jié)晶貴橄欖石(橄欖石)粉末和一種金屬粉末的混合物，金屬粉末可以是例如鋼粉和/或鋁合金粉，如果需要，還可以包括與橡膠混合物具有好的結(jié)合力的附加的輔助摩擦材料。
文檔編號B60C11/14GK1124481SQ94192247
公開日1996年6月12日 申請日期1994年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月26日
發(fā)明者E·查里斯特森 申請人:E·查里斯特森