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CN105163955A - 乘用车用充气子午线轮胎 - Google Patents

乘用车用充气子午线轮胎 Download PDF

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CN105163955A
CN105163955A CN201480024462.5A CN201480024462A CN105163955A CN 105163955 A CN105163955 A CN 105163955A CN 201480024462 A CN201480024462 A CN 201480024462A CN 105163955 A CN105163955 A CN 105163955A
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tire
rubber
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pneumatic radial
parts
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Abstract

一种乘用车用充气子午线轮胎，其具有胎体和胎面橡胶，胎体包括由环状地跨设在一对胎圈部之间的子午线排列帘线制成的胎体帘布层，胎面橡胶设置在该胎体的轮胎径向外侧，该充气子午线轮胎的特征在于：在轮胎组装到轮辋之后充填250kPa以上的内压的条件下，当轮胎的截面宽度(SW)小于165(mm)时，轮胎的截面宽度(SW)与外径(OD)的比(SW/OD)为0.26以下；当轮胎的截面宽度(SW)为165(mm)以上时，轮胎的截面宽度(SW)和外径(OD(mm))满足如下的关系式：2.135×SW+282.3≤OD；以及胎面橡胶在30℃时的动态储能弹性模量(E＇)在6.0MPa至12.0MPa的范围。

Description

乘用车用充气子午线轮胎
技术领域
本发明涉及一种乘用车用充气子午线轮胎。
背景技术
直到1960年左右，在车辆中主流使用具有相对窄的截面宽度的斜交轮胎，这是因为那时的车辆重量相对地轻，车辆所要求的巡航速度低，结果轮胎的负担轻。然而，目前，伴随着车辆的重量化和高速化，子午线轮胎成为主流并且特别要求这些子午线轮胎具有较大宽度。(例如，专利文献1)。
然而，轮胎的宽度变大减少了车辆内的自由空间并且使车辆内的舒适性下降。此外，大宽度的轮胎增加了空气阻力并且导致了燃料消耗率差的另一问题。
随着人们越来越关心环境问题，对于低燃料消耗率的要求不断增加。这种低燃料消耗率可以通过轮胎的滚动阻力(RR)来评价，并且已知滚动阻力越小，车辆的燃料消耗率越低。
从减小轮胎的滚动阻力值来实现车辆的低燃料消耗率的观点出发，已知增大轮胎的直径和/或宽度是有效的。然而，增大轮胎的直径和/或宽度也会增加轮胎重量和空气阻力，由此导致了车辆遭受更大的阻力和施加于轮胎过大负荷的问题。
鉴于上述问题，本申请的申请人已经提出了一种与具有窄轮胎宽度和大轮胎外径的乘用车用充气子午线轮胎相关的技术，其中轮胎的内压、轮胎的截面宽度(SW)及轮胎的外径(OD)满足特定的关系(例如，专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-40706号公报。
专利文献2：国际公开第2012/176476号。
发明内容
发明要解决的问题
然而，具有这种如上所述的窄宽度和大直径的子午线轮胎在提高其湿路面性能上存在改善的空间，该性能是与在湿路面上的制动性能有关的指标。相应地，在具有这种如上所述的窄宽度和大直径的子午线轮胎中提高其湿路面性能是重要的。
本发明的目的是提供一种如下的乘用车用充气子午线轮胎：该轮胎具有窄宽度和大直径，并且展现提高了的湿路面性能。
用于解决问题的方案
根据本发明的乘用车用充气子午线轮胎是如下的乘用车用充气子午线轮胎，其具有胎体和胎面橡胶，所述胎体包括由环状地跨设在一对胎圈部之间的子午线排列帘线制成的胎体帘布层，所述胎面橡胶设置在该胎体的轮胎径向外侧，其中，在所述轮胎组装到轮辋、充填250kPa以上的内压的条件下，当所述轮胎的截面宽度SW小于165mm时，所述轮胎的截面宽度SW与外径OD的比SW/OD为0.26以下，其中所述外径OD的单位为mm；当所述轮胎的截面宽度SW为165mm以上时，所述轮胎的截面宽度SW和外径OD满足如下的关系式：2.135×SW+282.3≤OD，其中所述外径OD的单位为mm；以及所述胎面橡胶在30℃时的动态储能弹性模量E＇在6.0MPa至12.0MPa的范围。
在胎面橡胶在30℃时的动态储能弹性模量(dynamicstorageelasticmodulus)E＇在上述范围的情况下，具有窄宽度和大直径的子午线轮胎能够显著地提高其湿路面性能。
在本发明中，在轮胎组装到轮辋、充填250kPa以上的内压的条件下，轮胎的截面宽度SW和外径OD分别表示根据JISD4202-1944规定的截面宽度和外径。
在本发明中，动态储能弹性模量E＇(MPa)和损耗角正切tanδ(E″/E＇，动态损耗弹性模量(E″)与动态储能弹性模量(E＇)的比)均与硫化橡胶有关，并且对厚度为2mm、宽度为5mm且长度为20mm的试验片施加160g初始负荷、在初始应变为1％、频率为50Hz的条件下测量动态储能弹性模量E＇和损耗角正切tanδ所表示的值。除非另有说明，否则动态储能弹性模量E＇表示在30℃时测量的值(下文中，在30℃时的动态储能弹性模量E＇有时可以简称为E＇)。除非另有说明，否则损耗角正切tanδ表示在60℃时测量的值(下文中，在60℃时的损耗角正切tanδ有时可以简称为tanδ)。
在本发明中，胎面橡胶表示不包含可选地包括在胎面部中的诸如带束等的构件的橡胶。
在本发明中，轮辋表示具有与轮胎的胎圈宽度相对应的宽度的轮辋。
在本说明书中，符号“phr”表示组分相对于橡胶组分的100质量份的含量(质量份)。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种如下的乘用车用充气子午线轮胎：该轮胎具有窄宽度和大直径，并且展现出提高了的湿路面性能。
附图说明
图1是示出了根据本发明的一实施方式的乘用车用充气子午线轮胎的轮胎宽度方向的左半部的截面的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地例示说明根据本发明的一实施方式的乘用车用充气子午线轮胎(下文中，有时可以将简称为“轮胎”)。应当注意的是，以下与本发明的轮胎的一示例相关的说明和附图，仅以说明为目的，而不以任何方式限制本发明。
根据本发明的轮胎例如如图1的轮胎宽度方向的左半部的截面的示意图所示地包括胎体4和胎面橡胶8，该胎体4包括由环状地跨设在一对胎圈部3之间的子午线排列帘线制成的胎体帘布层，该胎面橡胶8设置在胎体4的轮胎径向外侧。
更具体地，轮胎包括胎面部1、一对胎侧部2、胎圈部3和胎体4，该对胎侧部2分别与胎面部1的各侧部连续且向轮胎径向内侧延伸，该胎圈部3与各胎侧部2的轮胎径向的内侧端连续，该胎体4由至少一层胎体帘布层构成且从一个胎圈部3环状地延伸到另一个胎圈部3，用于增强上述各部分。在各胎圈部3中均埋设胎圈芯5。轮胎还包括：橡胶胎圈包布6，其在各胎圈部3的外侧面作为胎圈部3的加强构件；以及带束7，其由在胎体4的胎冠部上的至少一层带束层构成。胎面橡胶8设置在胎体4的胎冠部的轮胎径向外侧。
根据本发明乘用车用充气子午线轮胎是如下的乘用车用充气子午线轮胎，该轮胎具有胎体和胎面橡胶，该胎体包括由环状地跨设在一对胎圈部之间的子午线排列帘线制成的胎体帘布层，该胎面橡胶设置在胎体的轮胎径向外侧，其中：假定SW和OD分别表示轮胎的截面宽度和外径，在轮胎组装到轮辋、充填250kPa以上的内压的条件下，当SW小于165(mm)时，SW/OD(轮胎的截面宽度SW(mm)与外径OD(mm)的比)为0.26以下；
当SW为165(mm)以上时，SW和OD满足如下的关系式：2.135×SW+282.3≤OD；以及
胎面橡胶在30℃时的动态储能弹性模量E＇在6.0MPa至12.0MPa的范围。
因为胎面橡胶在30℃时的动态储能弹性模量E＇在上述指定范围，所以具有窄宽度和大直径的子午线轮胎可以显著地提高轮胎的湿路面性能。
在本发明的轮胎中，在该轮胎组装到轮辋且充填250kPa以上的内压的条件下，当SW小于165(mm)时，SW/OD(轮胎的截面宽度SW(mm)与外径OD(mm)的比)为0.26以下，而当SW为165(mm)以上时，SW和OD满足关系式：2.135×SW+282.3≤OD。满足截面宽度SW和外径OD之间的上述关系的轮胎可以减小该轮胎的滚动阻力值和重量两者。
在本发明中，轮胎的内压优选为250kPa以上，更优选在250kPa至350kPa的范围。
在本发明中，当轮胎的内压为250kPa以上时，从良好地减小轮胎的滚动阻力值和重量两者的观点出发，截面宽度SW和外径OD优选地满足如下的关系式：
-0.0187×SW2+9.15×SW-380≤OD。
(胎面橡胶的橡胶组合物)
根据本发明的胎面橡胶可以通过如下方法形成：制备包括传统公知的橡胶组分和诸如充填剂、抗氧化剂、硫化剂、硫化促进剂、加工油、防焦剂、锌白、硬脂酸等传统公知的可选添加剂的橡胶组合物；根据传统方法使橡胶组合物混合、捏合及硫化。
混合和捏合的条件没有特别的限制，而可以通过使用班伯里混合机(Banburymixer)、辊、密闭式混合机(internalmixer)等，根据配合处方、待装入混合和捏合装置(mixingandkneadingapparatus)的橡胶组合物的体积等以适当的方式调整转子的转速、进气冲压压力(rampressure)、混合和捏合温度以及混合和捏合时间。
关于橡胶组合物硫化过程的条件，例如，硫化温度可以设定在100℃至190℃的范围，例如硫化时间可以设定在5分钟至80分钟的范围。
<橡胶组分>
橡胶组分的示例包括：诸如苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、异丁烯-异戊二烯橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶、苯乙烯-异戊二烯共聚物橡胶(SIR)、氯丁橡胶(CR)等的改性/非改性合成橡胶；天然橡胶(NR)等。
用于使诸如SBR、BR等的共轭二烯烃聚合物改性的方法没有特别的限制，而可以采用传统公知的方法。例如，可以使用在WO2008/050845号中公开的方法(将共轭二烯烃类聚合物的活性末端与改性剂反应，并且在存在钛类缩合促进剂的条件下通过改性剂的帮助进行缩合反应的方法)等。
共轭二烯烃类聚合物的示例优选地包括1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚物。
改性剂的示例优选地包括N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨丙基甲基二乙氧基硅烷、和1-三甲基甲硅烷基-2-乙氧基-2-甲基-1-氮杂-2-硅环戊烷。
钛类缩合促进剂的示例优选地包括四(2-乙基-1,3-己二醇)钛、四(2-乙基己氧基)钛、和二正丁氧基化钛(双-2,4-戊二酸酯)(titaniumdi-n-butoxide(bis-2,4-pentadionate))。
上述橡胶组分的示例可以单独使用或者以两个或者更多个组合的方式使用。
<充填剂>
充填剂的示例包括传统公知的炭黑、二氧化硅、碳酸钙、滑石、粘土等。上述充填剂的示例可以单独一种使用或者以两种或者更多种组合的方式使用。
在本发明的轮胎中，优选的是，形成胎面橡胶的橡胶组合物以如下方式至少包含橡胶组分和充填剂：使得相对于100质量份的橡胶组分，充填剂的含量是在50质量份至100质量份的范围。从展现良好的磨耗性和加工性的观点出发，这种橡胶组合物是有利的。从橡胶组合物的磨耗性和加工性的观点出发，相对于100质量份的橡胶组分，充填剂的含量更优选地在55质量份至85质量份的范围，进一步更优选地在75质量份至85质量份的范围。另外，特别优选的是，相对于100质量份的二烯烃类聚合物(二烯烃类橡胶)，充填剂的含量在50质量份至90质量份的范围。
在本发明的轮胎中优选的是，充填剂包含二氧化硅，使得相对于100质量份的橡胶组分，二氧化硅的含量在25质量份至100质量份的范围。从实现轮胎的良好的湿路面性能的观点出发，这种充填剂组合物是有利的。从实现轮胎的良好的湿路面性能的观点出发，相对于100质量份的橡胶组分，二氧化硅的含量更优选地在50质量份至75质量份的范围，进一步更优选地在60质量份至75质量份的范围。
在二氧化硅用作充填剂的情况下，二氧化硅可以由硅烷偶联剂处理。
上述胎面橡胶的E＇将在6.0MPa至12.0MPa的范围。当E＇不在上述范围时，满足上述截面宽度SW和外径OD之间的指定关系的轮胎不能以令人满意的方式获得提高轮胎的湿路面性能的效果。上述E＇优选地在7.9MPa至12.0MPa的范围，更优选地在8.5MPa至11.0MPa的范围。当E＇在这些优选的范围时可以进一步地提高轮胎的湿路面性能。
通过将改性S-SBR相对于二烯烃类聚合物(100phr)的含量适当地改变至20phr至70phr的范围并且将二氧化硅相对于充填剂(50phr至80phr)的含量适当地改变至30phr至80phr的范围，可以使上述E＇处于6.0MPa至12.0MPa的范围。
在本发明的轮胎中优选的是，胎面橡胶在60℃的损耗角正切tanδ在0.05至0.18的范围，因为这进一步减小了轮胎的滚动阻力。通过分别将NR相对于二烯烃类聚合物(100phr)的含量适当地改变至0phr至20phr的范围、将改性(modified)SBR相对于二烯烃类聚合物(100phr)的含量适当地改变至20phr至70phr的范围以及将二氧化硅相对于充填剂(50phr至80phr)的含量适当地改变至30phr至80phr的范围，可以使上述tanδ处于0.05至0.18的范围。
实施例
将通过如下实施例进一步详细地说明本发明，而以下实施例不通过任何方式限制本发明。
实施例1至实施例9以及比较例1至比较例12
制备均具有窄宽度和大直径的实施例子午线轮胎，并且该轮胎具有根据表1示出的配合处方的橡胶组合物制成的胎面橡胶，还制备比较例子午线轮胎，该轮胎均具有传统的轮胎尺寸、与实施例轮胎相同的构轮胎造以及与实施例轮胎相同的胎面橡胶。具有窄宽度和大直径的一组实施例子午线轮胎的截面宽度SW为155mm且外径OD为653.1mm(将该形状称为表2中的“本发明形状1”)，而具有窄宽度和大直径的另一组实施例子午线轮胎的截面宽度SW为165mm且外径OD为697.1mm(将该形状称为表2中的“本发明形状2”)。传统的例子午线轮胎的截面宽度SW为195mm且外径OD为634.5mm(将该形状称为表2中的“传统形状”)。表2中还示出了各试验轮胎的内压值。
在此基础上，如下所述地评价各试验轮胎的胎面橡胶在30°时的动态储能弹性模量E′、在0°时的损耗角正切tanδ、在60°时的损耗角正切tanδ、湿路面性能以及滚动阻力。表2中示出了所得的结果。
[表1]
橡胶1 橡胶2 橡胶3 橡胶4 橡胶5 橡胶6 橡胶7 橡胶8 橡胶9 橡胶10
NR 20.0 20.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
E-SBR(低Tg) 20.0 20.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
E-SBR(高Tg) 0.0 0.0 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0 50.0 50.0
改性S-SBR 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 50.0 50.0
炭黑 5.0 5.0 10.0 10.0 10.0 15.0 20.0 20.0 10.0 10.0
二氧化硅 45.0 50.0 60.0 65.0 75.0 65.0 60.0 60.0 75.0 80.0
油 10.0 10.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 20.0 15.0 10.0
防老化剂 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
锌白 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
硫化促进剂 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
硫磺 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
(动态储能弹性模量E′和损耗角正切tanδ)
使用株式会社东洋精机制作所制造的光谱仪对厚度为2mm、宽度为5mm且长度为20mm的试验片施加160g初始负荷、在初始应变为1％、频率为50Hz的条件下测量动态储能弹性模量E＇和损耗角正切tanδ。在这点上，分别测量在30℃时的动态储能弹性模量E＇、在0℃时的损耗角正切tanδ以及在60℃时的损耗角正切tanδ。
(湿路面性能)
根据EU规定“轮胎湿抓地力分级的试验方法(TESTMETHODFORTYREWETGRIPGRANDING)(C1轮胎)”评价各试验轮胎的湿路面性能，以比较例2轮胎的湿路面性能为100的指数来表示各试验轮胎的湿路面性能。指数值越大表示轮胎的湿路面性能越好。
(滚动阻力值(RR值))
通过如下方法来测量各试验轮胎的滚动阻力：将轮胎和具有与轮胎的胎圈宽度对应的宽度的轮辋组装以获得轮胎-轮辋组件；将该轮胎-轮辋组件设定在转鼓上，然后施加安装了该轮胎的各车辆所规定的最大负荷；在转鼓转速为100千米/小时的条件下使该轮胎-轮辋组件在转鼓上进行转动。以比较例2轮胎的滚动阻力为100的指数来表示所得的滚动阻力值。指数值越大表示轮胎的滚动阻力性能越好。
[表2]
从表2的所得结果中可知，与均具有传统形状的比较例1至比较例9的轮胎相比，均具有本发明形状1且在6.0至12.0(30℃、MPa)的范围以外的E＇的比较例10至比较例12的轮胎一致表现出较差的湿路面性能。相反，均具有在6.0至12.0(30℃、MPa)的范围内的E＇的实施例1至实施例8的轮胎能够一致表现出与均具有传统形状的比较例1至比较例9的轮胎至少等同的湿路面性能或者比均具有传统形状的比较例1至比较例9的轮胎好的湿路面性能。特别是，均具有在7.9至12.0(30℃、MPa)的范围内的E＇的实施例3至实施例7的轮胎能够一致显著地表现出比均具有传统形状的对应比较例4至比较例8的轮胎好的湿路面性能。在这点上，具有超过7.9的E＇的实施例轮胎(诸如实施例4的轮胎)还能够提高湿路面性能，而E＇为7.9的对应比较例轮胎(比较例4的轮胎)达到了湿路面性能的峰值，并且E＇值越大(比较例5至比较例8)，轮胎的湿路面性能越劣化。
附图标记说明
1胎面部
2胎侧部
3胎圈部
4胎体
5胎圈芯
6橡胶胎圈包布
7带束
8胎面橡胶

Claims (6)

1.一种乘用车用充气子午线轮胎，其具有胎体和胎面橡胶，所述胎体包括由环状地跨设在一对胎圈部之间的子午线排列帘线制成的胎体帘布层，所述胎面橡胶设置在该胎体的轮胎径向外侧，其中，
在所述轮胎组装到轮辋、充填250kPa以上的内压的条件下，
当所述轮胎的截面宽度SW小于165mm时，所述轮胎的截面宽度SW与外径OD的比SW/OD为0.26以下，其中所述外径OD的单位为mm；
当所述轮胎的截面宽度SW为165mm以上时，所述轮胎的截面宽度SW和外径OD满足如下的关系式：2.135×SW+282.3≤OD，其中所述外径OD的单位为mm；以及
所述胎面橡胶在30℃时的动态储能弹性模量E＇在6.0MPa至12.0MPa的范围。
2.根据权利要求1所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述胎面橡胶在60℃时的损耗角正切tanδ在0.05至0.18的范围。
3.根据权利要求1所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，用于形成所述胎面橡胶的橡胶组合物至少包含橡胶组分和充填剂，使得相对于100质量份的所述橡胶组分，所述充填剂的含量是在50质量份至100质量份的范围。
4.根据权利要求3所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述充填剂包含二氧化硅，使得相对于100质量份的所述橡胶组分，该二氧化硅的含量在25质量份至100质量份的范围。
5.根据权利要求1所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述胎面橡胶在30℃时的动态储能弹性模量E＇在8.5MPa至11.0MPa的范围。
6.根据权利要求1所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述胎面橡胶在0℃时的损耗角正切tanδ在0.50至0.80的范围。
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