[发明专利]具有盖／底结构胎面的轮胎

说明书

本发明涉及具有盖/底结构的橡胶胎面的轮胎，其中胎面底是由碳黑和二氧化硅增强的天然橡胶组成的；而胎面盖是由用碳黑和二氧化硅补强的弹性体的共混物组成的。

本发明特别涉及载重汽车轮胎。

充气橡胶轮胎通常是橡胶胎面的，该橡胶胎面可以是一般用碳黑补强的各种橡胶的共混物。

一方面，通常人们希望象诸如载重汽车轮胎和包括载重较大的轻型卡车轮胎在内的其它较大的轮胎能够支撑和运输较大量的车载货物，这些轮胎与载客型轮胎相比容易产生较高的内温。

载重汽车轮胎一般是盖/底结构的，胎面盖是设计用来与地面接触的，因而包含凸缘/凹槽结构，而胎面底在下面支撑胎面盖并位于胎面盖与轮胎胎体之间。我们无意使胎面底与地面接触，因而通常无需具有与胎面盖相同的性能，例如胎面盖的牵引力和胎面磨损性能。

对于这类载重较大的轮胎，热的积累或增加(从轮胎运转温度的增加可以看出)通常是不合需要的，尽管在轮胎带负荷运转时大量热的积累或温度的增加相对来说是不可避免的。

然而，人们还希望提供在一般的运行条件下产生较少热量的用于各种载重汽车和公共汽车(包括轻型到中型载重汽车和公共汽车)轮胎的橡胶轮胎胎面，特别是因为高速运转的轮胎易于使轮胎橡胶以及相关的轮胎结构过早老化，因而易于缩短轮胎(甚至轮胎胎体)的有效寿命。

另一方面，人们希望提供在运转条件下产生较少热量、又具有可接受的胎面磨损和牵引力(耐滑性)的轮胎。

可以预计，这样的胎面应当是盖/底结构的，一般来说，具有盖/底结构胎面的轮胎是轮胎胎面领域的技术人员熟知的。例如，美国专利第3157218号(作为参考文献引入本文中)便有这种胎面结构的说明。

在本发明的实践中，可以预计提供一种盖/底结构的胎面，其中胎面底是用碳黑或碳黑与二氧化硅的组合补强的天然橡胶组合物。还可以预计，在用碳黑补强的胎面盖中，至少一部分碳黑补强剂可用二氧化硅伴以二氧化硅偶联剂代替。

以二氧化硅替代部分补强碳黑填充剂的目的是提供一种与具有相等量碳黑补强填充剂而不加碳黑的胎面盖相比能够较低温度地运转、降低轮胎滚动摩擦并能增强胎面幸引力的胎面盖。可以预料，二氧化硅补强的橡胶胎面将比相当量的碳黑补强的橡胶胎面在相似的工作条件下较少温度积累，所述工作条件是指作为车辆(即载重汽车)的轮胎在加载下运行的条件。

然而，对于许多轮胎胎面应用，可以预计在轮胎胎面中用二氧化硅替代一定量的碳黑可能会以牺牲轮胎的胎面磨损为代价。

在轮胎胎面的实践中，对各种橡胶或弹性体都进行评估、选择和混合，以获得所需的轮胎胎面性能，特别是轮胎胎面特性，主要是滚动摩擦、牵引力和磨损的平衡。

对于各种使用橡胶的应用，包括诸如轮胎、特别是轮胎胎面应用，使用含有大量补强填充剂的硫磺硫化橡胶。碳黑通常被用于此目的，并且通常能够提供或增强硫磺硫化橡胶的良好的物理性能。特别是如果二氧化硅与偶联剂结合使用时，有时粒状二氧化硅也被用于此目的。在某些情况下，人们已经结合使用二氧化硅和碳黑作为补强填充剂用于各种橡胶产品，包括轮胎的胎面。

重要的是，应当知道在传统意义上碳黑被认为是比二氧化硅更有效的橡胶轮胎胎面的补强填充剂，如果二氧化硅不与偶联剂一起使用的话。

的确，至少与碳黑相比，如果二氧化硅不与偶联剂一起使用，则在二氧化硅颗粒和橡胶弹性体之间缺少使二氧化硅成为有效的用于包括轮胎胎面在内的大部分目的的橡胶补强填充剂的物理和/或化学结合，或者至少在程度上不够。结果设计了各种处理和方法来克服这样的缺陷，但还是需要能够与二氧化硅表面反应并且与橡胶弹性体分子相互作用的化合物。本领域技术人员通常将这样的化合物称为偶联剂或二氧化硅偶联剂或二氧化硅粘合剂。该偶联剂可以例如与二氧化硅颗粒预先混合或预先反应，或者在橡胶/二氧化硅加工或混炼阶段加到橡胶混合物中。如果在橡胶/二氧化硅混炼或加工阶段将偶联剂和二氧化硅分别加到橡胶混合物中，则认为偶联剂就地与二氧化硅结合了。

具体地说，这样的偶联剂可以由例如硅烷组成，该硅烷具有能够与二氧化硅表面反应的组分或部分(硅烷部分)和能够与橡胶、特别是含有碳-碳双键即不饱和键的硫磺硫化橡胶相互作用的组分或部分。这样，偶联剂起着二氧化硅和橡胶之间的连接桥的作用，从而增强了二氧化硅对橡胶的补强作用。

偶联剂的橡胶相互作用基团或部分可以是例如一种或多种下述基团：巯基、氨基、乙烯基、环氧基和硫基，优选硫基或巯基部分，更优选硫基。