CN102639335A - 包括经绑扎的胎体增强件缆线的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，所述径向胎体增强件由至少一层金属增强元件构成，所述轮胎包括顶部增强件，所述顶部增强件由胎面径向覆盖，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈。根据本发明，至少一个胎体增强件层的增强元件为金属缆线，所述金属缆线在所谓的渗透性测试中的流速为20立方厘米/分钟以下，并且用由复丝纺织纤维构成的线股绑扎至少10%的所述金属缆线。

Description

包括经绑扎的胎体增强件缆线的轮胎

技术领域

本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，更特别地涉及将要装备以持续速度行驶的重型载货车辆（例如卡车、拖车、牵引车或公共汽车）的轮胎。

背景技术

通常而言，在重型载货车辆轮胎中，胎体增强件在每一侧上被锚固在胎圈区域中，并且被胎冠增强件径向覆盖，所述胎冠增强件由丝线或帘线形成的至少两个叠置层构成，这些丝线或帘线在每一层中平行，并且在层与层之间交叉而与周向方向形成介于10°和45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层还可以覆盖有至少一个保护层，所述保护层有利地由被称为弹性元件的可延展金属增强元件形成。其还可以包括一层与周向方向形成介于45°和90°之间的角度的低延展性金属丝线或帘线，该帘布层被称为三角帘布层，其在径向上位于胎体增强件和被称为工作帘布层的第一胎冠帘布层之间，其由绝对值至多等于45°的角度的平行丝线或帘线形成。该三角帘布层与至少所述工作帘布层形成三角增强件，该三角增强件在承受不同应力时产生较小变形，三角帘布层的关键作用是吸收轮胎的胎冠区域中所有增强元件都要承受的横向压缩力。

在重型车辆轮胎的情况下，通常存在单一保护层，并且在多数情况下，其保护元件以与工作层的增强元件相同的方向和绝对值相同的角度取向，所述工作层位于径向最外侧并因此是径向邻近的。在将要行驶在相对崎岖路面上的土木工程车辆的轮胎的情况下，存在两个保护层是有利的，增强元件在层与层之间交叉，并且位于径向内侧的保护层的增强元件与邻近所述径向内侧的保护层的径向外侧的工作层的不可延展的增强元件交叉。

轮胎的周向方向，或者纵向方向，是对应于轮胎的周边并由轮胎的运行方向所限定的方向。

轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。

径向方向是与轮胎的旋转轴线相交并垂直的方向。

轮胎的旋转轴线是轮胎在正常使用时绕其旋转的轴线。

径向平面或子午平面是包括轮胎的旋转轴线的平面。

周向中平面或赤道平面是垂直于轮胎旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。

某些目前的“公路”轮胎用于在不断加长的距离下高速行驶，这是因为整个世界的公路网得到了提升，高速公路网得到了扩张。这样的轮胎要行使的所有条件毫无疑问地能使轮胎行驶更长的里程，这是因为轮胎的磨损降低了。然而，该轮胎的耐久性不足。为了容许在这样的轮胎上进行一次甚至两次胎面翻新操作从而延长其寿命，必须保持足以承受所述胎面翻新操作的耐久属性的结构特别是胎体增强件。

由此构建的轮胎在特别严酷条件下延长的行驶在这些轮胎耐久性方面有效地引入限制。

胎体增强件的元件在行驶过程中特别承受弯曲应力和压缩应力，这对其耐久性具有消极影响。构成胎体层的增强元件的帘线在轮胎行驶时事实上承受大的应力，特别是承受反复的弯曲应力或曲率变化，从而在帘线之间产生摩擦，并由此产生磨损和疲劳：该现象被称为“疲劳磨蚀”。

为了起到其增强轮胎胎体增强件的作用，所述帘线必须首先具有良好的挠性并且在挠性上具有高耐久性，这特别意指其丝线必须具有相对小的直径，优选为在0.28毫米以下，更优选为在0.25毫米以下，通常小于在用于轮胎胎冠增强件的常规帘线中所用的丝线的直径。

由于帘线的特有性质（其促进如氧气和湿气的腐蚀剂通过，或者甚至排出所述腐蚀剂），胎体增强件的帘线还承受“疲劳-腐蚀”现象。特别地，渗透轮胎的空气或水可通过在帘线内形成的沟槽（由于其特有结构）而被传送，所述渗透轮胎的空气或水例如源自切割后的降解或者更简单地由于轮胎内表面的渗透性（尽管较低）。

所有这些疲劳现象（其通常归于上位概念“疲劳-磨蚀-腐蚀”之下）是帘线的机械性质在最严苛的行驶条件下逐渐降解的原因，影响所述帘线的寿命。

为了改进胎体增强件中的这些帘线的耐久性，特别地公知的是，增加形成轮胎胎腔内壁的橡胶层的厚度，从而使所述层的渗透性降到最低。该层通常部分地由丁基橡胶构成，从而更好地对轮胎进行密封。该帘线的材料的缺点是提高了轮胎的成本。

同样公知的是，改变所述帘线的结构以便特别地增大其橡胶的渗透性，并由此限制甚至消除氧化剂经由帘线之内形成沟槽而通过。以该方法制得的轮胎已显露出在轮胎制造过程中出现气穴的问题。

这是因为各个制造步骤导致形成封留的气穴。在轮胎包括由帘线（其结构形成能传导空气的沟槽）形成的胎体增强件的情况下，这些气穴由于空气扩散至材料中（尤其是通过存在于帘线内的所述沟槽）而消失。在轮胎包括由帘线（其结构被橡胶高度渗透）形成的胎体增强件的情况下，这些气穴在制造步骤后仍然存在。所发生的仅仅是这些气穴在轮胎固化步骤的过程中发生位移，所述气穴朝施加较低压力的区域位移。空气的位移沿着增强元件之间存在的通道而沿着胎体增强件进行，在固化轮胎的步骤之前，覆盖增强元件的橡胶混配物层形成平行于增强元件的凹进区域。这些凹进区域由此容许空气根据施加在气穴所在区域上的压力而轻微移动。压力或压力变化特别发生在轮胎固化步骤的过程中，或者发生在构象步骤（如果存在的话）的过程中。

根据其位置，这些气穴的出现通常是不可接受的，并且可能需要将轮胎废弃掉，因为这些气穴会变成轮胎的脆弱区域。因此，只是因为生产率低下，制造成本就会变得不可接受。

发明内容

因此，本发明人的任务是为重型载货车辆提供如下的轮胎：无论行驶条件，所述轮胎的磨损性能得以维持以用于道路使用，并且特别地所述轮胎的耐久性能得以改进，尤其是针对“疲劳-腐蚀”或“疲劳-磨蚀-腐蚀”现象，特别是在充气方面更是如此，所述轮胎的制造成本仍是可接受的。

根据本发明，此目的已经通过具有径向胎体增强件的轮胎而得以实现，所述径向胎体增强件由至少一层增强元件构成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身由胎面径向覆盖，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，所述胎体增强件的至少一层的增强元件为在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的金属帘线，并且至少10%的所述金属帘线包裹有由纺织复丝纱线构成的线股。

所述帘线为成股帘线或分层帘线，或者分层帘线的成股帘线，或者包括多股的分层帘线。

成股帘线为由捻合在一起的多个线股或多根丝线构成的帘线。

分层帘线或多层帘线为由中央芯部以及一个或多个围绕该中央芯部设置的实际上同心的线股层或丝线层构成的帘线。

根据本发明，至少10%的胎体增强件帘线包裹有螺旋缠绕所述帘线的外部包裹丝线或线股。

在所谓的渗透性测试中，可以通过在给定时间下在恒定压力下测量穿过试样的空气体积来确定空气对于受试帘线的纵向渗透性。本领域技术人员众所周知的是，这种测试的原理是证明为了使其不透气而进行的帘线处理的有效性。例如，该测试已经在标准ASTM D2692-98中得以描述。

该测试在通过从帘线所增强的硫化橡胶帘布层剥离而直接抽取的帘线上进行，并由此在已经被固化橡胶渗透的帘线上进行。在帘线被包裹的情况下，在已经去除用作包裹线股的已捻合的或未捻合的纱线之后再进行测试。

测试是在2厘米长的帘线上进行的，因此其周围以如下方式涂覆有固化状态的橡胶组合物（或涂覆橡胶）：在1巴压力下的空气送入到帘线内，并且使用流量计对离开其的空气体积进行测量（例如，从0至500立方厘米/分钟进行校准）。在测量过程中，帘线样本在压缩的密封件（例如，致密泡沫或橡胶制成的密封件）中被阻滞，从而仅考虑对沿着其纵向轴线在端部与端部之间穿过帘线的空气的量进行测量。使用固体橡胶试样（也就是说没有帘线的样本），对密封件本身所提供的密封提前进行检查。

测量得到的平均空气流速（10个试样的平均值）越低，帘线的纵向不透气性就越高。由于测量的精确度达±0.2立方厘米/分钟，等于或小于0.2立方厘米/分钟的测量值都认为是零，并且对应于沿着其轴线（即在其纵向方向上）称为气密（完全气密）的帘线。

该渗透性测试还构成间接测量橡胶组合物对帘线的渗透程度的简易方法。所测得的流速越低，橡胶对帘线的渗透程度越高。

在所谓的渗透性测试中，流速在20立方厘米/分钟以下的帘线的渗透程度在66%以上。

在所谓的渗透性测试中，流速在20立方厘米/分钟以下的帘线的渗透程度在90%以上。

帘线的渗透程度还可以利用下述方法来进行估计。在分层帘线的情况下，该方法首先在于：除去样本上的长度介于2和4厘米之间的外部层，然后沿着纵向方向并沿着给定轴线测量由样本长度分开的橡胶混配物的长度之和。这些橡胶混配物长度测量量不包括并未沿着该纵向轴线穿入的间距。沿着在样本周边上分布的三根纵向轴线重复这些测量，并且在五个帘线样本上重复这些测量。

当该帘线包括数层时，对于新的外部层重复第一移除步骤，并且沿着纵向轴线测量橡胶混配物的长度。

然后，对由此确定的橡胶混配物长度与样本长度的所有比值取平均值，从而确定帘线的渗透程度。

本发明人已经证明，以这种根据本发明方法制得的轮胎在耐久性和制造成本之间的折中方面带来非常有利的改进。确实，该轮胎的耐久性质与上文提及的解决方案的耐久性质相等。在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的胎体增强件帘线的存在使得有可能限制由于腐蚀造成的风险。另外，存在至少10%的包括由纺织复丝纱线构成的包裹物的这些缆线使得有可能在轮胎制造过程中排出封留的空气，并由此得到比上文提及的生产率更高的生产率，并由此使成本更低。本发明人确实已经证明，包括至少一根线股（由10%以上的纺织复丝纱线构成）的大量帘线使得有可能使封留的空气遇到“排出口”，如前文所提及的，该过程要么正好发生在气穴的形成后，要么发生在所述气穴在轮胎制造步骤的过程中沿着平行于胎体增强件层的增强元件的方向发生位移时。所进行的测试已经确认，用包括包裹线股（由这些量下的纺织复丝纱线构成）的帘线所获得的结果与用仅包括在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的未包裹金属帘线的胎体增强件层所获得的那些结果全然不同。这是因为，至少5%的包括至少一个由纺织复丝纱线构成的线股的帘线的存在使得有可能实际上维持由此制得的所有轮胎，并由此使单位制造成本降回至可接受的数值。

根据本发明的一个有利实施方案，所述线股由直径为0.15毫米以下的纺织复丝纱线构成。对于轮胎的使用所施加的放置胎体增强件层的增强元件的步长值，盘绕包裹物的这种直径使得有可能维持存在于胎体增强件层的增强元件之间的聚合物共混物的令人满意的耐久性。这是因为所述聚合物共混物（当轮胎在常规运行条件下行驶时，该聚合物共混物、尤其是在轮胎胎侧中的聚合物共混物会经受剪切应力）所具有的耐久性特别地取决于相邻增强元件之间的距离。

根据本发明的优选实施方案，包裹物的纺织复丝纱线由尼龙或聚对苯二甲酸乙二酯（PET）制得。

包裹物的纺织复丝纱线还可由人造纤维、棉、芳香族聚酰胺等制得。

根据本发明的其他实施方案，纺织包裹线股为混合类型，并组合上文提及的一种或多种类型的单丝纱线。

有利地，根据本发明，所述至少10%的包括由纺织复丝纱线构成的包裹线股的帘线的直径为未包裹金属帘线的直径的1.25倍以下。

仍然有利地，所述至少10%的包括由纺织复丝纱线构成的包裹线股的帘线的直径为未包裹金属帘线的直径的1.1倍以下。

根据本发明的优选实施方案，至少一个胎体增强件层的所有增强元件为在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的金属帘线，这些帘线包裹有由纺织复丝纱线构成的线股。此时，与可能在轮胎制造过程中存在的空气和湿气的量相比，排出能力留有设计余量。然而，根据此具体实施方案，从工业视角来看，胎体增强件层的制备得以简化，因为仅需要一个类型的帘线来制备该胎体增强件层：不再需要不得不处理两种不同类型的帘线。

在胎体增强件包括数层增强元件的情况下，每个所述层均可与本发明一致。有利地，至少径向靠外的层包括在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的金属帘线，并且至少10%的所述金属帘线包裹有由纺织复丝纱线构成的线股。对于确保完全排出轮胎制造过程中形成的气穴而言，该选择是特别有利的，在制造过程中，这些气穴基本上出现在胎体增强件的轴向和/或径向外表面上。

根据本发明的一个有利实施方案，所述胎体增强件的至少一层的在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的所述金属增强元件是具有至少两层的帘线，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物如可交联的或已交联的橡胶组合物，优选基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物。

根据本发明，同样优选地，在所谓的渗透性测试中，胎体增强件的帘线的流速在10立方厘米/分钟以下，更优选地在2立方厘米/分钟以下。

本发明还提供了一种具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件的轮胎，所述轮胎包括本身由胎面径向覆盖的胎冠增强件，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，所述胎体增强件的至少一层的增强元件为具有至少两层的金属帘线，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物如可交联的或已交联的橡胶组合物，优选基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物，并且至少10%的所述金属帘线包裹有由纺织复丝纱线构成的线股。

如公知的，表述“基于至少一种二烯弹性体的组合物”理解为意指主要（即，其中质量分数为50%以上）包含这种或这些二烯弹性体的组合物。

应注意的是，根据本发明的包覆物在其覆盖的层周围连续延伸（换言之，该包覆物在帘线的“正交”方向上是连续的，所述方向垂直于其半径），从而形成连续的套筒，所述套筒有利地具有几乎为圆形的横截面。

还应注意的是，该包覆物的橡胶组合物为可交联的或已交联的，换言之，根据定义，该橡胶组合物包含合适的交联体系，从而允许该组合物在其发生固化时交联（即，其固化而不熔融）。因此，该橡胶组合物可被称作“非熔融的”，因为该橡胶组合物无法通过将其加热至任何温度而熔融。

如公知的，术语“二烯”弹性体或橡胶理解为意指至少部分地（即均聚物或共聚物）源自二烯单体（带有两个碳-碳双键的单体，无论是否共轭）的弹性体。

以公知方式，二烯弹性体可分成两类：那些被称作“基本不饱和”的二烯弹性体和那些被称作“基本饱和”的二烯弹性体。通常，“基本不饱和”的二烯弹性体在本文中理解为意指至少部分地源自共轭二烯单体的二烯弹性体，所述共轭二烯单体的二烯单元（共轭二烯）初始含量为15%（摩尔%）以上。因此，例如，如丁基橡胶或EPDM类型的二烯与α-烯烃的共聚物的二烯弹性体并不属于上述限定，而是可特别地被称作“基本饱和”的二烯弹性体（具有低或极低的二烯单元初始含量，并且总是在15%以下）。在“基本不饱和”的二烯弹性体类别中，术语“高度不饱和”的二烯弹性体理解为特别地意指具有50%以上的二烯单元（共轭二烯）初始含量的二烯弹性体。

给出这些定义后，可用于根据本发明的帘线中的二烯弹性体理解为更具体地意指：

（a）通过具有4至12个碳原子的共轭二烯单体聚合而获得的任何均聚物；

（b）通过一种或多种共轭二烯相互共聚、或者通过一种或多种共轭二烯与一种或多种具有8至20个碳原子的芳香族乙烯基化合物共聚而获得的任何共聚物；

（c）通过乙烯、具有3至6个碳原子的α-烯烃与具有6至12个碳原子的非共轭二烯单体共聚而获得的三元共聚物，例如由乙烯、丙烯与上述类型的非共轭二烯单体（例如1,4-己二烯、亚乙基降冰片烯或二环戊二烯）获得的弹性体；

（d）异丁烯/异戊二烯共聚物（丁基橡胶）以及该类型的共聚物经卤化的变体，特别是经氯化或经溴化的变体。

虽然适用任何类型的二烯弹性体，本发明主要用基本不饱和的二烯弹性体来实施，特别是以上（a）或（b）类型。

因此，二烯弹性体优选地选自聚丁二烯（BR）、天然橡胶（NR）、合成聚异戊二烯（IR）、各种丁二烯共聚物、各种异戊二烯共聚物和这些弹性体的共混物。更优选地，这些共聚物选自苯乙烯-丁二烯共聚物（SBR）、丁二烯-异戊二烯共聚物（BIR）、苯乙烯-异戊二烯共聚物（SIR）和苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚物（SBIR）。

更优选地，根据本发明，所选择的二烯弹性体主要（即，就50phr以上而言）由异戊二烯弹性体构成。如公知的，术语“异戊二烯弹性体”理解为意指异戊二烯的均聚物或共聚物，换言之，选自天然橡胶（NR）、合成聚异戊二烯（IR）、各种异戊二烯共聚物和这些弹性体的共混物的二烯弹性体。

根据本发明的一个有利实施方案，所选择的二烯弹性体排他地（即，100phr）由天然橡胶、合成聚异戊二烯或这些弹性体的共混物构成，所述合成聚异戊二烯具有优选90%以上、甚至更优选98%以上的1,4-顺式键含量（以摩尔%计）。

根据本发明的一个具体实施方案，还有可能使用该天然橡胶和/或这些合成聚异戊二烯与其他高度不饱和二烯弹性体（尤其是如上文提及的SBR或BR弹性体）的馏分（共混物）。

本发明的帘线的橡胶包覆物可包含一种或多种二烯弹性体，这些二烯弹性体有可能与除了二烯类型的弹性体以外的任何类型的合成弹性体组合使用，或者甚至与除了弹性体以外的聚合物（例如热塑性聚合物）组合使用，这些除了弹性体以外的聚合物此时作为少量聚合物而存在。

虽然所述包覆物的橡胶组合物优选不含任何塑性体，并且仅含二烯弹性体（或二烯弹性体的共混物）作为聚合基，但是所述组合物也可包含至少一种塑性体，所述塑性体的质量分数x_p比弹性体的质量分数x_e少。在该情况下，优选适用以下关系：0＜x_p＜0.5x_e，且更优选适用以下关系：0＜x_p＜0.1x_e。

优选地，橡胶包覆物的交联体系为被称作硫化体系的体系，换言之，基于硫（或基于硫给体）和主硫化促进剂的一种体系。可向该基础硫化体系加入各种公知的次硫化促进剂或硫化活化剂。以介于0.5和10phr之间的优选量使用硫，更优选介于1和8phr之间，而以介于0.5和10phr之间的优选量使用主硫化促进剂（例如次磺酰胺），更优选介于0.5和5.0phr之间。

除了所述交联体系以外，根据本发明的包覆物的橡胶组合物还包含可用于轮胎橡胶组合物中的所有常用成分，如基于炭黑和/或无机增强填料（如二氧化硅）的增强填料、抗老化剂（例如抗氧化剂）、增量油、增塑剂或加工助剂（其使得未固化状态下的组合物更容易加工）、亚甲基给体和受体、树脂、双马来酰亚胺、公知的RFS（间苯二酚-甲醛-二氧化硅）类型的粘合促进体系或金属盐（尤其是钴盐）。

优选地，在已交联状态下，橡胶包覆物的组合物在10%伸长率（记作M10）下的正割伸长模量（根据ASTM D 412（1998）标准测得）为20MPa以下，且更优选为12MPa以下，特别地介于4和11MPa之间。

优选地，该包覆物的组合物被选择成与根据本发明的帘线所旨在增强的橡胶基质所用的组合物相同。因此，不存在包覆物的相关材料与橡胶基质之间的任何相容性问题。

优选地，所述组合物基于天然橡胶并包含炭黑作为增强填料，例如ASTM 300、600或700等级的炭黑（例如N326、N330、N347、N375、N683或N772）。

根据本发明的变型，胎体增强件的至少一层的在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的增强元件为[L＋M]或[L＋M＋N]结构的分层金属帘线，所述分层金属帘线包括被至少一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有直径为d₁的L根丝线，其中L的范围为从1至4，所述中间层C2具有以捻距p₂螺旋缠绕在一起的直径为d₂的M根丝线，其中M的范围为从3至12，所述层C2可选地被外部层C3环绕，所述外部层C3为以捻距p₃螺旋缠绕在一起的直径为d₃的N根丝线，其中N的范围为从8至20，由基于至少一种二烯弹性体的可交联的或已交联的橡胶组合物构成的包覆物在[L＋M]结构中覆盖所述第一层C1，并且在[L＋M＋N]结构中至少覆盖所述层C2。

优选地，内部层（C1）的第一层的丝线的直径介于0.10和0.5毫米之间，而外部层（C2、C3）的丝线的直径介于0.10和0.5毫米之间。

更优选地，缠绕所述外部层（C3）的丝线的螺旋捻距介于8和25毫米之间。

在本发明的含义之内，捻距表示平行于帘线轴线测得的长度，在其端部处，具有该捻距的丝线围绕帘线轴线经过一整圈；因此，如果该轴线被沿着两个平面切开，所述两个平面垂直于所述轴线并且相隔长度等于帘线构成层的丝线捻距的长度，则在这两个平面中的该丝线的轴线在对应于所述丝线层的两个圆上的位置相同。

有利地，帘线满足以下特征中的一个，并且还更优选满足全部以下特征，所述特征为：

-层C3为饱和层，换言之，在该层中不存在向其加入至少第（N＋1）根直径为d₃的丝线的足够空间，此时N代表可缠绕成围绕层C2的层的丝线的最大数量；

-另外，橡胶包覆物覆盖内部层C1和/或使中间层C2的两两相邻的丝线分离；

-橡胶包覆物实际上覆盖层C3的每根丝线的径向内侧的半圆周，从而使该层C3的两两相邻的丝线分离。

在根据本发明的L＋M＋N结构中，中间层C2优选包括6根或7根丝线，而根据本发明的帘线此时具有以下优选特征（d₁、d₂、d₃、p₂和p₃以毫米计）：

（i）0.10＜d₁＜0.28；

（ii）0.10＜d₂＜0.25；

（iii）0.10＜d₃＜0.25；

（iv）M＝6或M＝7；

（v）5π（d₁＋d₂）＜p₂≤p₃＜5π（d₁＋2d₂＋d₃）；

（vi）所述层C2、C3的丝线以相同的捻合方向缠绕（S/S或Z/Z）。

优选地，特征（v）使得p₂＝p₃，在该方式下，再考虑到特征（vi）（层C2和C3的丝线以相同方向缠绕），该帘线被称为是“紧凑的”。

根据特征（vi），层C2和C3的所有的丝线均以相同的捻合方向缠绕，换言之，以S方向（“S/S”布置）或者以Z方向（“Z/Z”布置）。通过以相同方向缠绕C2和C3层，有利地有可能在根据本发明的帘线中使C2和C3这两层之间的摩擦降到最低，并由此使构成它们的丝线的磨损降到最低（因为不在存在丝线之间的交叉接触）。

优选地，胎体增强件的至少一层的在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的所述金属帘线为1＋M＋N结构的分层帘线，换言之，内部层C1由单根丝线构成。

仍然有利地，根据层C2中的丝线的数量M（6或7），（d₁/d₂）比值优选地设为如下给定的限制之内：

对于M＝6：0.9＜（d₁/d₂）＜1.3；

对于M＝7：1.3＜（d₁/d₂）＜1.6。

比值d₁/d₂的值过低可能不利于内部层和层C2的丝线之间的磨损。对于过高的值，这可能损害帘线的紧凑性，对于几乎不会改变的最终强度水平，这也可能损害其柔韧性。另外，内部层C1的刚度越大，则由于直径d₁过高，还可能不利于帘线在绞合成缆操作过程中的特有可行性。

层C2和C3的丝线可具有相同的直径，或者一层的直径可与另一层不同。优选地，使用相同直径（d₂＝d₃）的丝线，尤其是为了简化绞合成缆过程并减低成本。

当然，可作为单一的饱和层C3而缠绕层C2的丝线的最大数量N_max取决于许多因素（内部层的直径d₁、层C2的丝线的数量M和直径d₂以及层C3的丝线的直径d₃）。

胎体增强件的至少一层的在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的所述金属帘线优选地选自1＋6＋10、1＋6＋11、1＋6＋12、1＋7＋11、1＋7＋12或1＋7＋13结构的帘线。

为了一方面的帘线强度、柔韧性和挠曲耐久性和另一方面的对橡胶的渗透性之间更好折中，层C2和C3的丝线的直径优选为介于0.12毫米和0.22毫米之间（无论相等与否）。

在该情况下，优选满足以下关系：

0.14＜d₁＜0.22；

0.12＜d₂≤d₃＜0.20；

5＜p₂≤p₃＜12（以毫米计的小捻距）或者20＜p₂≤p₃＜30（以毫米计的大捻距）。

0.19毫米以下的直径有助于降低丝线在帘线曲率大幅变化的过程中所受的应力水平，同时，特别地为了丝线强度和工业成本的原因，优选选择0.16毫米以上的直径。

例如，一个有利实施方案在于，介于8和12毫米之间来选择p₂和p₃，有利地使用1＋6＋12结构的帘线。

优选地，橡胶包覆物具有范围从0.010毫米至0.040毫米的平均厚度。

通常而言，根据本发明，胎体增强件的至少一层的在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的所述金属帘线可用任何类型的金属丝线来实施，尤其是由钢丝线（例如碳钢丝线和/或不锈钢丝线）来实施。优选使用碳钢，但当然有可能使用其他的钢或其他合金。

当使用碳钢时，其碳含量（钢的重量%）优选介于0.1%和1.2%之间，更优选介于0.4%和1.0%。这些含量代表所需要的轮胎机械性质和丝线的可行性之间的良好折中。应注意的是，介于0.5%和0.6%之间的碳含量使得这些钢终究较便宜，因为这些钢较容易拉制。根据预期应用，本发明的另一个有利实施方案还可在于使用低碳钢（例如碳含量介于0.2％和0.5％之间），这特别是因为其成本更低且更易于拉制。

根据本发明，胎体增强件的至少一层的在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的所述金属帘线可通过本领域技术人员公知的各种技术而获得，例如以两个步骤获得：首先是经由挤出头对L＋M中间结构或芯部（层C1＋C2）进行包覆的步骤，然后在该步骤之后，进行围绕由此包覆的层C2使剩余的N根丝线绞合成缆或进行捻合（层C3）的最终操作。在可能的中间缠绕和解绕操作的过程中，由橡胶包覆物造成的非固化状态的粘合的问题可以按照本领域技术人员公知的方式来解决，例如通过利用中间塑料膜来解决。

对于至少10%的包裹有由纺织复丝纱线构成的线股的金属帘线，所述线股在制造所述帘线的最终步骤中围绕所述帘线螺旋缠绕。

根据本发明的优选实施方案，包裹线股围绕帘线的外部层而形成的螺旋捻距为5毫米以上，并且优选15毫米以上。尤其是对于帘线的耐久性而言，这些捻距值使得有可能使由于存在包裹物而造成的风险降至最低。

更优选地，包裹线股的编织方向与帘线的外部层的编织方向相同。

根据本发明的一个实施方案，轮胎的胎冠增强件由不可延展增强元件的至少两个工作胎冠层形成，这些增强元件在层与层之间交叉并与周向方向形成介于10°和45°之间的角度。

根据本发明的其他实施方案，胎冠增强件还包括至少一层周向增强元件。

本发明的优选实施方案还提出由至少一个补充保护层在径向外侧对胎冠增强件进行补充，所述补充保护层由弹性增强元件构成，这些弹性增强元件取向为与周向方向形成介于10°和45°之间的角度，并且该角度与由与其径向相邻的工作层的不可延展元件形成的角度方向相同（même sens）。

保护层的轴向宽度可以小于最窄工作层的轴向宽度。所述保护层的轴向宽度还可以大于最窄工作层的轴向宽度，从而使其覆盖最窄工作层的边缘，并且在径向上层作为最窄工作层的情况下，使其在附加增强件的轴向延伸部分中在轴向宽度上接合到最宽工作胎冠层，之后在轴向外侧通过厚度至少为2毫米的轮廓元件而与所述最宽工作层脱离接合。在上述情况下，由弹性增强元件形成的保护层一方面可通过轮廓元件而与所述最窄的工作层的边缘脱离，所述轮廓元件的厚度基本小于分离所述两个工作层的边缘的轮廓元件的厚度，并且在另一方面，所述保护层的轴向宽度小于或大于最宽胎冠层的轴向宽度。

根据本发明的前述任意具体实施方案，利用由钢制成的不可延展金属增强元件的三角层，胎冠增强件还可以在胎体增强件和最接近所述胎体增强件的径向内侧工作层之间的径向内侧得到补充，所述不可延展金属增强元件与周向方向形成60°以上的角度，并且与胎体增强件的径向最近层的增强元件形成的角度方向相同。

附图说明

本发明的其他细节和有利特征将会从以下具体参考图1至图7的本发明的一些示例性具体实施方案的描述中变得显而易见，这些附图显示了：

-图1为显示根据本发明的一个实施方案的轮胎的图的子午线视图；

-图2为根据本发明的一个实施方案的图1所示轮胎的胎体增强件层的示意性横截面图；

-图3为图1所示的轮胎胎体增强件的至少一层的金属帘线的第一实施例的示意性横截面视图；

-图4为图1所示的轮胎胎体增强件的至少一层的金属帘线的第二实施例的示意性横截面视图；

-图5为图1所示的轮胎胎体增强件的至少一层的金属帘线的第三实施例的示意性横截面视图；

-图6为包括由纺织复丝纱线构成的包裹线股的分层帘线的示意图；和

-图7为根据本发明的替代实施方案的图1的轮胎的胎体增强件层的示意性横截面图。

这些附图并未按比例绘制，从而使得更便于对其进行理解。

具体实施方式

在图1中，315/70R 22.5类型的轮胎1包括围绕胎圈钢丝4锚固在两个胎圈3中的径向胎体增强件2。胎体增强件2由单层金属帘线构成。胎体增强件2包裹有本身覆盖有胎面6的胎冠增强件5。胎冠增强件5在径向上从内侧到外侧由如下部件形成：

-第一工作层，其在帘布层的整个宽度上由连续、未包裹、不可延展的金属帘线11.35形成，所述帘线以18°的角度取向；

-第二工作层，其在帘布层的整个宽度上由连续、未包裹、不可延展的金属帘线11.35形成，所述帘线以18°的角度取向并且与第一工作层的金属帘线交叉；以及

-保护层，其由弹性金属帘线6×35形成。

构成胎冠增强件5的所有层在附图中均未具体显示。

图2显示了根据本发明的胎体增强件层2的横截面示意图，该横截面处于垂直于增强元件取向方向的平面中。该层由一组帘线7a、7b制成，这些帘线7a、7b取向为彼此平行，并且被保持在被称为压延层的两个橡胶混配物层8、9之间。

如图2中的实心圆所示的增强元件7a表示在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的未包裹金属帘线，并且在此情况下，未包裹帘线具有至少两层，至少内部层包覆有由聚合物组合物（例如可交联的或已交联的橡胶组合物）构成的层。如图2中的交叉阴影线圆所示的元件7b表示至少10%的包括由纺织复丝纱线构成的至少一个包裹线股的帘线。

图3显示了穿过图1所示轮胎1的胎体增强件帘线7a的横截面的示意图。该帘线7a为1＋6＋12结构的未包裹分层帘线，其由中央芯部（由一根丝线32形成）、中间层（由六根丝线33形成）和外部层（由十二根丝线35形成）构成。

该帘线具有如下特征（d和p以毫米计）：

-1＋6＋12结构；

-d₁＝0.20；

-d₂＝0.18；

-p₂＝10；

-d₃＝0.18；

-p₃＝10；

-（d₂/d₃）＝1；

其中d₂和p₂分别是中间层的直径和螺旋捻距，并且d₃和p₃分别是外部层的丝线的直径和螺旋捻距。

通过由丝线32形成的中央芯部和由六根丝线33形成的中间层构成的帘线的芯部由基于未硫化二烯弹性体（处于未固化状态）的橡胶组合物34包覆。通过由六根丝线33环绕的丝线32构成的芯部的包覆利用挤出头来进行，随后进行围绕由此包覆的芯部使十二根丝线35进行捻合或绞合成缆的最终操作。

帘线7a在如上所述的所谓的渗透性测试中的流速等于0立方厘米/分钟（因此在2立方厘米/分钟以下）。其对橡胶组合物的渗透程度等于95%。

帘线7a具有0.95毫米的直径。

构成橡胶包覆物34的弹性体组合物由上述组合物制成，并且在此情况下具有与帘线旨在增强的胎体增强件的压延层8、9的配方相同的配方（基于天然橡胶和炭黑）。

图4图示说明了穿过另一个胎体增强件帘线41的横截面的示意图，所述胎体增强件帘线41可作为图3的帘线的替代品而用于根据本发明的轮胎。该帘线41为由中央芯部和外部层构成的3＋9结构的未包裹分层帘线，所述中央芯部由捻合在一起的三根丝线42构成的帘线形成，所述外部层由九根丝线43形成。

该帘线具有如下特征（d和p以毫米计）：

-3＋9结构；

-d₁＝0.18；

-p₁＝5；

-（d₁/d₂）＝1；

-d₂＝0.18；

-p₂＝10，

其中d₁和p₁分别是中央芯部的丝线的直径和螺旋捻距，而d₂和p₂分别是外部层的丝线的直径和螺旋捻距。

由三根丝线42所形成的帘线构成的中央芯部包覆有基于未硫化的二烯弹性体（处于未固化状态）的橡胶组合物44。在通过挤出头进行对帘线42的包覆之后，围绕由此包覆的芯部进行将九根丝线43绞合成缆的最终操作。

帘线41在如上所述的所谓的渗透性测试中的流速等于0立方厘米/分钟，因此在2立方厘米/分钟以下。橡胶组合物对该帘线41的渗透度等于95%。

帘线41的直径为1.0毫米。

图5图示说明了穿过另一个胎体增强件帘线51的横截面的示意图，所述胎体增强件帘线51可作为图3的帘线的替代品而用于根据本发明的轮胎。该帘线51为由中央芯部和外部层构成的1＋6结构的未包裹分层帘线，中央芯部由一根丝线52形成，外部层由六根丝线53形成。

该帘线具有如下特征（d和p以毫米计）：

-1＋6结构；

-d₁＝0.200；

-（d₁/d₂）＝1.14；

-d₂＝0.175；

-p₂＝10，

其中d₁是芯部的直径，并且d₂和p₂分别是外部层丝线的直径和螺旋捻距。

由丝线52构成的中央芯部包覆有基于未硫化二烯弹性体（处于未固化状态）的橡胶组合物54。在通过挤出头进行对丝线52的包覆之后，围绕由此包覆的芯部进行将六根丝线53绞合成缆的最终操作。

帘线51在如上所述的所谓的渗透性测试中的流速等于0立方厘米/分钟，因此在2立方厘米/分钟以下。橡胶组合物对该帘线51的渗透度等于95%。

帘线51的直径为0.75毫米。

图6显示了图1所示轮胎1的胎体增强件帘线7b的横截面的示意图。该帘线7b为1＋6＋12结构的分层金属帘线，其由中央芯部（由一根金属丝线61形成）、中间层（由六根金属丝线63形成）和外部层（由十二根金属丝线65形成）构成。

该帘线具有如下特征（d和p以毫米计）：

-1＋6＋12结构；

-d₁＝0.20；

-d₂＝0.18；

-p₂＝10；

-d₃＝0.18；

-p₃＝10；

-（d₂/d₃）＝1，

其中d₂和p₂分别是中间层的直径和螺旋捻距，并且d₃和p₃分别是外部层的丝线的直径和螺旋捻距。

通过由芳香族聚酰胺丝线62形成的中央芯部和由六根丝线63形成的中间层构成的缆线的中央构件包覆有基于未硫化二烯弹性体（处于未固化状态）的橡胶组合物64。用挤出头来对由被六根丝线63环绕的丝线62构成的芯部进行包覆，并且随后进行使十二根丝线65围绕由此包覆的芯部进行捻合或绞合成缆的最终操作。

其进一步包括由尼龙复丝纱线构成的包裹线股66，所述包裹线股66围绕由十二根丝线65构成的层形成螺旋。由包裹线股66形成的螺旋的捻距为20毫米。

因此，帘线7b与图3的帘线7a相似，但与其不同之处在于存在由尼龙复丝纱线构成的包裹物。

帘线7b的直径为1.17毫米。

根据本发明的其他实施方案（图中未显示），其中胎体增强件帘线由图4或图5中图示说明的帘线构成，帘线7b可与这些帘线相似，并且与其不同之处在于存在由尼龙复丝纱线构成的包裹线股。

根据图1、2、3和6生产的轮胎1的胎体增强件层包括90%的增强元件7a和10%的增强元件7b。

图7图示说明了根据本发明的一个实施方案的胎体增强件层72的横截面示意图，该横截面处于垂直于增强元件取向方向的平面中。该胎体增强件层72由一组帘线77构成，所述帘线77的取向彼此平行，并且在两层橡胶混配物（称作压延橡胶）78、79之间保持在位。

图7所示的图示与图2的图示的不同之处在于，胎体增强件层的全部增强元件为具有由尼龙复丝纱线构成的包裹线股的金属帘线77，如图6所示的那些。

在如图1、2、3和6所示的根据本发明生产的轮胎上进行试验，而在所谓的对照轮胎上进行其他试验。

对照轮胎与根据本发明的轮胎的不同之处在于胎体增强件，所述胎体增强件的增强元件是如图3所示帘线的帘线，但其不包括包覆层。因此，胎体增强件并不包括根据本发明的包裹有由纺织复丝纱线构成的线股的帘线。

由此生产的轮胎均未显示归因于空气或湿气存在的任何可见缺陷，无论其是根据本发明的轮胎还是对照轮胎。

在测试机上进行滚筒耐久性试验，该测试机将4415daN的载荷施加在轮胎上，轮胎以40千米/小时的速度行驶，并且掺杂氧气对轮胎进行充气。在与施加于对照轮胎的条件等同的条件下在根据本发明的轮胎上进行试验。在轮胎的胎体增强件一旦显示降解即停止行驶测试。

由此进行的试验显示了在这些测试的每一个的过程中行驶的距离对于根据本发明的轮胎是有利的，其行驶超过300000千米，而对照轮胎仅行驶250000千米。

通过在轮胎上施加3680daN的负载来在车辆驱动轴上进行其他滚动耐久性试验，轮胎以40千米/小时的速度行驶，其中轮胎压力为0.2巴。在与施加于对照轮胎的条件等同的条件下在根据本发明的轮胎上进行试验。行驶测试在12000千米的距离上进行，或者在轮胎的胎体增强件一旦显示降解即停止。

由此进行的试验显示，在这些测试的每一个的过程中根据本发明的轮胎行驶的距离总是达到大约12000千米的距离，而对照轮胎至多仅行驶10000千米。

还制造了其他类型的轮胎。这些轮胎与根据本发明的轮胎的不同之处在于，胎体增强件仅包括如图3所示的帘线7a。

这些轮胎大多都显示了由于气穴存在而在胎侧上形成的可见缺陷，其使得轮胎无法售卖。与胎体增强件仅包括如图3所示帘线的轮胎相比，通过生产根据本发明的轮胎，可以极大地降低轮胎由于该类缺陷而无法售卖的数量。

Claims (10)

1.一种轮胎，具有径向胎体增强件，所述径向胎体增强件由至少一层增强元件构成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身由胎面径向覆盖，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，其特征在于，所述胎体增强件的至少一层的增强元件为在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的金属帘线，并且至少10%的所述金属帘线包裹有由纺织复丝纱线构成的线股。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述线股由直径为0.15毫米以下的纺织复丝纱线构成。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述胎体增强件的至少一层的在所谓的渗透性测试中流速为20立方厘米/分钟以下的所述金属增强元件是具有至少两层的帘线，并且至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物如可交联的或已交联的橡胶组合物，优选基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物。

4.根据权利要求1或3所述的轮胎，其特征在于，在所谓的渗透性测试中，所述帘线的流速在10立方厘米/分钟以下，并且优选在2立方厘米/分钟以下。

5.一种轮胎，具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件，所述轮胎包括本身由胎面径向覆盖的胎冠增强件，所述胎面经由两个胎侧接合到两个胎圈，其特征在于，所述胎体增强件的至少一层的增强元件为具有至少两层的金属帘线，至少一个内部层包覆有由聚合物组合物构成的层，该聚合物组合物如可交联的或已交联的橡胶组合物，优选基于至少一种二烯弹性体的橡胶组合物，并且至少10%的所述金属帘线包裹有由纺织复丝纱线构成的线股。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的轮胎，其特征在于，所述胎体增强件的至少一层的所述增强元件为[L＋M]或[L＋M＋N]结构的分层金属帘线，所述分层金属帘线包括被至少一个中间层C2环绕的第一层C1，所述第一层C1具有直径为d₁的L根丝线，其中L的范围为从1至4，所述中间层C2具有以捻距p₂螺旋缠绕在一起的直径为d₂的M根丝线，其中M的范围为从3至12，所述层C2可选地被外部层C3环绕，所述外部层C3为以捻距p₃螺旋缠绕在一起的直径为d₃的N根丝线，其中N的范围为从8至20，并且由基于至少一种二烯弹性体的可交联的或已交联的橡胶组合物构成的包覆物在[L＋M]结构中覆盖所述第一层C1，并且在[L＋M＋N]结构中至少覆盖所述层C2。

7.根据权利要求6所述的轮胎，其特征在于，所述第一层C1的丝线的直径介于0.10和0.5毫米之间，并且层C2、C3的丝线的直径介于0.10和0.5毫米之间。

8.根据权利要求6或7所述的轮胎，其特征在于，所述外部层C3的所述丝线以介于8和25毫米之间的螺旋捻距而螺旋缠绕。

9.根据权利要求3至8中的一项所述的轮胎，其特征在于，所述二烯弹性体选自聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这些弹性体的共混物。

10.根据权利要求3至9中一项所述的轮胎，其特征在于，所述基于至少一种二烯弹性体的可交联的或已交联的橡胶组合物在交联状态下的正割伸长模量在20MPa以下，并且优选在12MPa以下。

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