[发明专利]轮胎冬季条件下使用的耐磨表面

说明书

本发明涉及一种复合材料，也可用作冬季条件下橡胶轮胎的耐磨表面。

有几个因素影响汽车轮胎在冰雪条件下的防滑性，如轮胎设计，防滑图案以及耐磨表面的材料组成。

过去几年里，为了开发具有改进性能，尤其是适合在冬季冰雪和滑溜路面上行驶的轮胎，已经进行了许多研究工作并花费了许多钱。特别是由于使用大齿轮胎导致路面材料的严重磨损并产生环境问题，人们已经做出努力来开发不带大齿的具有改进性能的轮胎。已经尝试对防滑图案设计进行了许多改变，以及用于耐磨表面的各种橡胶混合物，它可带有或不带有所谓的摩擦增强材料，如嵌埋的颗粒状或颗粒形成物质。

通过研究下面的专利公开号可发现该技术现在已经进展的水平：US2582701，US2672910，US2675047，US2766800，US3062255，GB1578077，EP442155，FR2317109，WO85/05329，DE2101224，DE3220603，US1578121，以及NO申请903245和903259。

本申请人已经进行了许多实验，包括在耐磨表面使用不同的橡胶混合物以及不同的橡胶和颗粒的比例。通过这些工作，申请人得出这一结论，即类似如下参数：—颗粒的硬度范围—颗粒的粒度及分布—颗粒混入耐磨表面材料中的百分数对轮胎与冰雪和滑溜路面之间的摩擦是重要的。根据待混入材料的硬度大小，本申请人已经发现通过降低粒度，可以明显增加混入耐磨表面材料中的颗粒的百分数。一般来说，根据本发明用来混入耐磨表面橡胶混合物的摩擦材料，其特征为它是一种结晶贵橄榄石(橄榄石)和一种金属粉末的混合物，金属粉末可以例如是一种钢粉和/或一种铝合金粉末，如果需要，还包括与橡胶混合物有好的结合力的附加的辅助摩擦材料。

建议用于摩擦材料的混合物占总的耐磨表面组合物的20-60％(重量)，优选约45％(重量)。

至于建议的摩擦材料的组成，经过实验以后，发现使用约含5-20％钢，30-60％结晶橄榄石以及附加的(如果需要)某些粉料的粉末可以获得最好的结果。

至于粒度，经过实验以后发现，应在可能的范围以内尽可能将材料磨细。所用的橄榄石粉以及其它材料应该保持例如0.001-0.1mm的粒度，大部分的颗粒应优选在0.0015-0.022mm的区域内。

通过使用上述的混合物，因为组合物的性质和颗粒级配，在橡胶和摩擦材料之间出现了特别稳定的关系。

至于附加材料的混合物，该部分可以例如包括焦炭粉。该焦炭粉还可以部分或全部地被碳化硅粉末代替。在摩擦材料中使用焦炭粉可获得特别好的摩擦性质，但是焦炭粉本身会降低橡胶混合物的耐磨性质。除了发现颗粒形状对与橡胶的结合有积极作用以外，还证实橄榄石粉末可以形成具有极好摩擦性质的耐磨表面。还发现可以获得橄榄石和钢粉的非常良好且均匀的混合物，而且钢在硫化过程中可以明显增加混合物的导热性，导致由外胎面到帘子线的更好和更平滑的硫化。钢粉还有助于提高外胎面的耐磨性和稳定性。

首先将摩擦组合物的原料在干燥条件下于转鼓混合机或类似设备中混合大约10分钟。在这个干燥的混合过程中，橄榄石粉末表现出特别好的质量，因为它有助于从钢的颗粒中除去可能的氧化物和其它的表面覆盖层。这点是很重要的，因为在钢颗粒的表面上存在的任何覆盖层都将降低其与橡胶混合物最终的结合。接着，加入一种所谓的“底漆”(已知类型并已制备好的)，然后连续搅拌例如大约30分钟，直至原来具有液态稠度的底漆已经与固体物质完全混合并干燥。用底漆进行的处理最好分两步进行，其间有一个干燥时间。适合应用的底漆是以产品名Chemosil 211和Chemosil 220出售的产品。在摩擦组合物被底漆涂覆并完全干燥以后，它再混入轮胎的常规耐磨表面橡胶中。

根据本发明的制备耐磨表面的一种优选方式是将摩擦组合物装入混合机中与橡胶混合。从混合机中出来的最终混合物是碎块或条状的，其尺寸适合于装入常规的挤压机中，使该组合物进一步挤压形成适用于在轮胎上形成外胎花纹的条。在将厚度适合于形成外胎花纹的条施加到轮胎上之后，使用齿轮(rowel)将外胎花纹接合处刮下，然后将轮胎送至一个加压和加热的硫化室，以普通和众所周知的方式在轮胎上压制外胎花纹并硫化外胎面。

至于使用的钢料，最好是不锈钢。考虑到不锈钢的成本较高，也可以考虑使用某些其它的高等级的钢，例如以产品名称FLEX-GRAIN或FERROGENT出售的钢粉。钢粉可以部分或全部被颗粒状或粉状轻金属合金，例如铝合金AlMg5(NS17552)所代替。