[发明专利]由单纤型拉伸复合元件增强的轮胎及这种元件

说明书

本发明涉及一种由增强弹性体制备的充气轮胎或非充气轮胎。本发明特别是以一种新型增强弹性体元件直接代替，尤其是用于增强轮胎的钢丝帘线或芳族聚酰胺合股线。

广泛用于增强充气轮胎的所选择元件，是钢丝帘线。已知合股线成型技术能使增强元件达到相当低的曲率半径，而使它能承受高应力。大量小截面初级线段组装在一起，不考虑堆积部分，其足够大以达到所希望的抗压性能，各个独立部分保持足够小，以使小曲率半径不出现永久塑性变形。

使用小截面元件组件，在钢丝情况下也可限制弯曲刚度。弯曲刚度是该截面的杨氏模量和转动惯量的产物。

可以使用许多其它材料，尤其是织物材料。其可以由人造丝、尼龙或更现代的材料，聚酰胺制备。然而大部分应用不能避免组装大量小截面长丝从而不能实现所需要的传导力性能和变形能力。可惜的是，需要使用组件的事实，在最频繁地折叠织物的情况下，限制了拉伸模量性能，使组件不产生，或仅产生很小的弯曲刚度。另一方面，形成织物长丝纱的初级长丝的微观尺寸可使其具有相当小的曲率半径。虽然在子午线轮胎的带束层中，织物帘布层纱在重量方面有所节省，这在滚动阻力和消除侵蚀问题的某些方面是有利的，但是它们弯曲刚度不足，在拉伸模量的某些情况下，不能保证极佳的导布稳定性和钢丝带束层的耐磨性。

除了钢丝增强元件，已经有人建议，例如在EP0475745专利申请中，使用具有如下特性的织物拉伸复合元件：该拉伸元件必须是椭圆形或矩形的，它含有选自芳族聚酰胺、玻璃、PVA和碳的纤维，所用浸渍树脂的初始拉伸模量必须不超过1.5GPa。对这些纤维所建议的选择标准是高韧度(特种断裂负荷)，大于15g/旦尼耳(或136g/特克斯)。然而，芳族聚酰胺、PVA和特别是碳与玻璃不同，在压缩强度方面具有公知的特性弱点。此缺点特别在这些纤维应用于增强轮胎方面是明显的，导致其在压缩强度方面成为公知的弱点。为了加倍努力克服此缺点，已经建议将这些纤维与低刚度树脂结合，得到增强曲率的拉伸复合元件，所说元件的应力减小。然而这种选择引起一些问题，因为不能充分保证，在轮胎的整个寿命之后，带束层增强元件的充分压缩强度，在强大的弯曲应力作用下，特别是在三角区边缘在带束层中绞合。

为了增强弯曲刚度，可以使用单丝形式的高杨氏模量的聚合物织物产品，例如芳族聚酰胺单丝，其直径为一毫米的1/10或一毫米的十分之几的数量级，其可以钢丝的形式合股，为了说明起见，我们提及专利WO92/12018。然而，这种产品的特性临界压缩门坎值特别低，其由结构塌陷之前压缩中的最大变形限定，使得组件相对于压缩应力非常脆弱。因此造成组件在受压时快速、不可逆降解，因而对于轮胎带束层中的三角帘线层很难使用钢以外的任何其它材料，因为轮胎的滑移后效造成设置在胎面下面的带束层边缘弯曲，这使得增强元件的某些部分受压。

使用高模量和高韧度织物纤维(芳族聚酰胺纤维、芳族聚酯纤维—，例如Vectran-，聚苯并双噁唑)的另一方式包括生产所用的单方向拉伸复合物而不并捻或等同操作。根据增强元件的体积含量可以得到比织物合股纱更高的杨氏模量。其弯曲模量非常接近拉伸模量且存在真实弯曲刚度，其可以根据选择尺寸和截面形式来调制。然而这种产品在压力下具有其固有的缺点，也就是说在压力下低的断裂应力与使用织物纤维相关联，其本身在压力下具有低的，或甚至很低的变形临界值。现在，已经知道用于子午胎的带束层增强体需要增强元件具有充分的抗压能力。

本发明的目的是使用拉伸复合元件，提出一种重量较低，具有极佳导向和耐用性能的轮胎。尤其是，本发明提出单纤外部特征的代用拉伸复合元件，也就是说，用于带束层钢芯的，非合股线元件。

因此本发明涉及一种含有增强元件的弹性体轮胎，其中至少一种增强元件是单纤外部特征的拉伸复合元件，其含有基本上对称的工业纤维，所说的纤维具有高强度，所说的纤维在热固性树脂(具有至少2.3GPa初始拉伸模量)中浸渍，其中所说的纤维都相互平行，所说的拉伸复合元件在受压时弹性变形至少等于2％，受压时弯曲断裂应力大于拉伸断裂应力。

结果是玻璃纤维特别适用。某些低杨氏模量的碳纤维也适用。还可以使用含有玻璃纤维的混合组件。优选的是热固性树脂具有高于130℃的玻璃化转变温度Tg。有利的是，热固性树脂的初始拉伸模量至少是3GPa。优选的是，所说的拉伸复合元件在受压时弹性变形至少等于3％。

“轮胎”表示在一定速率膨胀压力下运行的轮胎和非充气轮胎。

例如本发明可以在带束层中通常存在的两层重叠帘线层中用拉伸复合元件代替钢芯。

附图1显示本发明所提出的增强轮胎。