[发明专利]赋予机械偶联的基于定向正交纤维混合物的复合材料

说明书

本发明涉及材料，所述材料为弹性体组合物赋予机械偶联并且可以特别用于制造充气轮胎的胎面。本发明特别涉及轮胎胎面，所述轮胎胎面包括基于弹性体基质、交联体系、增强填料和定向短纤维的复合材料。

技术领域

本发明涉及能够在特别用于制造轮胎胎面的弹性体组合物中产生机械偶联的材料。

背景技术

特别出于轮胎成本的原因，改进轮胎的耐磨性是非常重要的问题。该问题涉及所有类型的轮胎，但是出于与更换磨损轮胎时车辆停工相关的经济影响的原因，对于重型车辆和土木工程车辆的轮胎而言该问题更为重要。

特别是在土木工程领域(特别是矿业)，轮胎基本上在采矿场或采煤场以及采石场使用。简而言之，使用包括：

‐负载向外循环，对于矿石和煤通常为上坡，对于采石场通常为下坡，从而将矿石或弃土运送至卸载区(对于矿石为“粉碎机”，对于弃土为“倾倒区”)；

‐空车返回循环，对于采矿应用通常为下坡，对于采石场应用通常为上坡，从而返回至负载区。

装配至所讨论的采矿倾卸车的轮胎通常在其前三分之一寿命中装配至车辆前轴，然后在剩下三分之二寿命中更换并且成对地装配至后轴。驱动转矩通过后轴传递，并且制动转矩同样几乎完全通过后轴传递，使用发动机制动(在这种传递情况下为热制动或电制动)。

从矿场管理者的角度来看，矿石和弃土的运送占据矿场操作成本的较大份额，在该贡献之内，轮胎所占份额明显。因此限制磨损速度是降低操作成本的关键因素。从轮胎制造商的角度来看，开发能够降低磨损速度的技术方案因此是重要策略。

由于离开露天矿场的道路的坡度通常为约8.5至10％，刚性倾卸车的后轴的采矿轮胎经受较大的力(传递驱动转矩和制动转矩)。该坡度值使得能够优化具有当前有效功率的车辆的生产力。这些应力反映为相对迅速的轮胎磨损。因此问题是提出一种技术方案使得能够改进该轴上的轮胎在负载驱动转矩和空车制动转矩下的磨损性能。

已经研发各种方案来增加耐磨性从而尽可能多地延长其使用寿命，因此降低操作成本。

在土木工程车辆的轮胎领域中，已知在越野车辆的胎面中使用天然橡胶、炭黑型增强填料和这些轮胎常用的添加剂。通常通过优化其成分的性质或其胎面花纹来改进这种轮胎的耐磨性。例如，为了改进越野轮胎的耐磨性，申请WO 2013/041400提出将具有较高乙烯基含量的一定量的聚丁二烯引入胎面组合物的异戊二烯基体中。

在沥青表面上行驶的车辆(例如客运车辆或大部分重型车辆)的轮胎领域中，专利US 8,272,412中提出了改进耐磨性的方案，其中在弹性体胎面组合物中引入玻璃纤维，所述玻璃纤维在周向平面中相对于行驶方向以45度定向。

但是仍然需要提供一种改进的方案来改进一般轮胎(特别是重型车辆或土木工程车辆的轮胎)的耐久性。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于轮胎的能够显著改进轮胎耐磨性的新颖配方。

本发明的主题特别是胎面，所述胎面包括胎面花纹，所述胎面花纹包括基于弹性体基质、交联体系、增强填料和短纤维的复合材料，

所述短纤维：

-具有在5至40μm范围内的厚度，0.5至10mm范围内的长度和0.5至800GPa范围内的杨氏模量值，

-以5至30重量份/一百重量份弹性体phr范围内的浓度存在于弹性体基质中，并且

-在周向平面中相对于径向平面以单位为度的相同角度α定向，角度α定义为式α＝45+/-x，其中x在10至30的范围内。

根据本发明的胎面可以处于未固化态(交联或硫化之前)或固化态(交联或硫化之后)。所述胎面可以是能够用于轮胎或翻新胎面或者准备安装在轮胎或外胎上的半成品的形式。