本发明的主题是一种旨在装配至土木工程类型的重型车辆(更特别是用于地下矿井的重型车辆)的子午线轮胎，并且更具体地涉及这种轮胎的胎面。
背景技术：
1、在欧洲轮胎和轮辋技术组织或etrto标准的含义内，旨在装配至用于地下矿井的土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎被指定为此种轮胎。
2、例如，在欧洲轮胎和轮辋技术组织或etrto标准的含义内，用于土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎旨在安装到直径至少等于25英寸的轮辋上，并且标称载荷至少等于8000kg。
3、由于轮胎的几何形状呈现出围绕转动轴线的旋转对称性，因此通常在包含轮胎的转动轴线的子午平面中描述轮胎的几何形状。对于给定的子午平面，径向方向、轴向方向和周向方向分别表示垂直于轮胎的转动轴线的方向、平行于轮胎的转动轴线的方向和垂直于子午平面的方向。周向方向与圆周相切。
4、在下文中，表述“径向内”或“径向内侧”和“径向外”或“径向外侧”分别意指“更靠近轮胎的转动轴线”和“更远离轮胎的转动轴线”。“轴向内”或“轴向内侧”和“轴向外”或“轴向外侧”分别意指“更靠近轮胎的赤道平面”和“更远离轮胎的赤道平面”，轮胎的赤道平面为穿过胎面表面的中间并垂直于转动轴线的平面。
5、通常，轮胎包括胎面，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触，所述胎面的两个轴向端部通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述两个胎圈提供轮胎和旨在安装所述轮胎的轮辋之间的机械连接。
6、子午线轮胎另外包括由沿径向位于胎面内侧的胎冠增强件和沿径向位于胎冠增强件内侧的胎体增强件构成的增强件。
7、用于土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎的胎体增强件通常包括至少一个胎体层，所述胎体层通常包括金属增强体，所述金属增强体涂覆有通过共混获得并称为涂覆配混物的弹性体类型或弹性类型的聚合物材料。胎体层包括主要部分，所述主要部分将两个胎圈连接在一起，并通常在每个胎圈中从轮胎的内侧至外侧围绕通常称为胎圈线的金属周向增强元件缠绕，从而形成卷边。胎体层的金属增强体基本上彼此平行，并且与周向方向形成在80°至90°之间的角度。
8、用于土木工程类型的车辆的子午线轮胎的胎冠增强件包括沿径向位于胎体增强件外侧的沿周向延伸的胎冠层的叠加。每个胎冠层通常由金属增强体构成，所述金属增强体彼此平行，并涂覆有弹性体类型或涂覆配混物类型的聚合物材料。
9、用于地下矿井的轮胎的胎面具有非常特殊的使用条件。将轮胎向下行驶到矿井的底部并更换轮胎是昂贵且复杂的操作，必须对其加以限制。因此，对于胎面，需要向使用者提供构造为与地面接触的最大体积的橡胶或者最大体积的可磨损橡胶，以限制这些操作。当在地下矿井中使用的轮胎经受严重且重复的攻击时，情况尤其如此。此外，出于安全原因，地下矿井中的速度受到限制，并且用于排水或提高抓地力的胎面花纹的存在是不利的。因此，对于这种极端用途，轮胎制造商使用光滑且相对于外胎的直径非常厚的胎面。
10、从磨损角度来看，具有最大体积的可磨损橡胶不足以优化轮胎的使用时间。一些橡胶配混物在这种用途中已经证明了良好的耐攻击性性能。因此，在胎面中使用合成配混物能够显著提高耐攻击性。所有这些技术方案都会导致胎面的温度升高，并促进在胎面内部形成凹陷。根据其大小，这些凹陷可能会导致部分胎面损失，从而导致轮胎失效。表述“橡胶配混物”或“橡胶组合物”表示至少包含弹性体和填料的橡胶的组合物。
11、一种解决方案是降低车辆的运行速度，但这会对采矿能力产生不利影响。为了提高这种生产率，制造商提出组合两种橡胶配混物，一种具有低滞后性，沿径向位于可磨损橡胶配混物的内侧，和用于冷却这种厚胎面的刀槽胎面(wo2019/058084)。该解决方案能够有效地改善性能，但是还不够，因此这些轮胎在矿井安全允许的速度下会出现部分胎面崩花的问题。
技术实现思路
1、发明人为其自身设定的目标是提高用于采矿土木工程类型的车辆的子午线轮胎的部分胎面的耐崩花性。
2、该目标已通过用于采矿车辆的子午线轮胎实现，所述子午线轮胎旨在安装到轮辋直径至少等于24英寸的轮辋上，并旨在承载至少等于8000kg的标称载荷，所述子午线轮胎包括：
3、·胎面，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触，并通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述胎圈旨在与轮辋接触，
4、·胎冠增强件，所述胎冠增强件沿径向位于胎面的内侧，并包括胎冠层，所述胎冠层包括金属增强体，
5、·正中平面，所述正中平面垂直于轮胎的转动轴线，穿过胎面的中间，并且与胎面表面具有交点，所述交点距轮胎转动轴线的平均距离等于rm，
6、·胎面具有轴向宽度，并且在正中平面中具有径向厚度，所述径向厚度定义为从径向最外胎冠层的径向最外点至胎面表面的径向距离，胎面的径向厚度e至少等于0.04*rm，
7、·胎面至少包含第一橡胶组合物和第二橡胶组合物，所述第一橡胶组合物和第二橡胶组合物构成胎面厚度的至少90％，
8、·第一橡胶组合物沿径向位于第二橡胶组合物的内侧，
9、·第二橡胶组合物在10％应变和23℃的温度下测得的割线拉伸模量e10_2至少等于5.2mpa，
10、·第一橡胶组合物构成胎面厚度的至少40％且至多66％，优选地构成胎面厚度的至少45％且至多60％，
11、·第一橡胶组合物在100℃下的断裂伸长至少等于500％，并且所述第一橡胶组合物在100℃的温度和10hz的频率下测得的最大动态损耗tanδ至多等于0.13，
12、·第一橡胶组合物包含的增强填料的重量比例至少等于30phr(相对于100份弹性体的填料份数)且至多等于80phr，
13、·第二橡胶组合物包含的炭黑的重量比例至少等于30phr且至多等于75phr，
14、·第二橡胶组合物的增强填料的总重量比例大于第一橡胶组合物的增强填料的总重量比例。
15、所讨论的采矿轮胎的特定特征为当轮胎全新时具有较厚胎面，当轮胎全新或者轮胎磨损时具有非常低的空隙率。由于胎面具有轴向宽度w，并且在正中平面中具有径向厚度e，所述径向厚度e等于从径向最外胎冠层的径向最外点至胎面表面的径向距离，所述胎面的径向厚度e至少等于0.04*rm，对于目标尺寸，这对应于当轮胎全新时胎面的径向厚度大于55mm，并且对于某些尺寸，高达120mm。通过评估轮胎全新时的胎面表面中存在的空隙、沟槽、刀槽的表面积来计算相对于胎面的总表面积(其对应于胎面的轴向宽度乘以轮胎的周长)表示的面积空隙率。对于胎面的轴向宽度沿周向可变的轮胎，可采用平均轴向宽度来计算胎面表面积，并且对于周长沿轴向可变的轮胎，将采用平均周长来计算胎面表面积。这种轮胎的空隙率通常为零。这种面积空隙率能够降低胎面内的温度，而不会不利地影响可磨损橡胶的体积。
16、胎面基本上包含两种橡胶配混物或橡胶组合物，其构成胎面厚度的至少90％。“构成胎面厚度的至少90％”理解为意指在子午截面上，第二组合物在轴向方向上的平均径向厚度加上第一橡胶组合物在轴向方向上的平均径向厚度大于胎面在轴向方向上的平均径向厚度的90％。在子午截面上，在介于胎冠增强件的增强体的径向最外层的轴向端部之间的距正中平面给定轴向距离处，从胎冠增强件的径向最外增强层的径向最外点至胎面表面的点来测量胎面的径向厚度。相对于胎面的厚度，径向最外增强体的涂覆橡胶的厚度可忽略不计。对于距正中点的轴向距离大于增强体的径向最外层的轴向半宽度的点，胎面的厚度计算为胎面表面在距正中平面该轴向距离处的半径减去胎冠增强件的径向最外增强层的径向最外点的轴向最外点的半径。
17、胎面中可以存在其它橡胶组合物，例如使得第一橡胶组合物能够粘附至胎冠增强件的径向最外层的涂覆配混物的精细橡胶组合物，或者使得共同占胎面厚度的至少90％，优选99％的胎面的两种主要橡胶组合物之间更好结合的橡胶组合物的层。
18、对于良好的耐磨性，沿径向位于第一橡胶组合物外侧的第二橡胶组合物在取自固化轮胎的试样上在23℃下测得的在10％应变下的割线拉伸模量e10_2需要至少等于5.2mpa。通常根据astm d 412标准在针对测试制造的试样上测量橡胶组合物的拉伸模量。本领域技术人员将知晓在从轮胎中取出试样以进行该测量和材料的所有测量的情况下，如何根据配混物可使用和可获取的量来选择和调节试样的尺寸。
19、为了改善轮胎的操作，还需要在第二橡胶组合物和第一橡胶组合物之间保持特定的平衡，因为经验表明，在这些范围之外，解决方案在胎面的橡胶组合物的开裂方面的性能或者磨损方面的性能不是最佳的。为了最佳地平衡性能性质，第一橡胶组合物构成胎面厚度的至少40％且至多66％，优选地构成胎面厚度的至少45％且至多60％。
20、为了达到最佳平衡，还需要第一橡胶组合物在轮胎行驶时产生较小的温度升高，因此在100℃的温度和10hz的频率下的最大动态损耗tanδ至多等于0.13。通常根据astm d5992-96标准在针对测试制造的试样上测量橡胶组合物的动态损耗。本领域技术人员将知晓在从轮胎中取出试样以进行该测量和材料的所有测量的情况下，如何根据配混物可使用和可获取的量来选择和调节试样的尺寸。还需要其耐开裂性较高，更具体地，胎面的第一橡胶组合物在100℃下的断裂伸长至少等于500％，优选地至少等于575％。通常根据nf t 460002标准在针对测试制造的试样上测量橡胶组合物的断裂伸长。本领域技术人员将知晓在从轮胎中取出试样以进行该测量和材料的所有测量的情况下，如何根据配混物可使用和可获取的量来选择和调节试样的尺寸。
21、为了实现本发明的目标，必须在第二橡胶组合物能够特别与外部进一步交换热能(因为其通过胎面表面与外部空气接触)和在磨损方面(沿径向位于第一橡胶组合物的外侧)具有更好性能之间找到平衡。这是因为，第二橡胶组合物更容易与外部交换热能，因为其通过胎面表面与外部接触，而不是像第一橡胶组合物仅通过胎面的轴向边缘与外部接触。此外，由于其沿径向位于第一橡胶组合物的外侧，对于通过胎面表面施加到轮胎上的相同力，第二橡胶组合物会进一步位移，因此在接地面的末端，其会滑动更长的长度，因此倾向于更大程度的磨损，即使其组合物旨在避免这一问题。出于该原因，第二组合物以phr表示的总增强填料的重量比例大于第一组合物以phr(相对于100份弹性体的填料份数)表示的填料的重量比例。增强填料理解为意指炭黑或二氧化硅。
22、考虑到第一组合物的胎面径向厚度的百分比，明显的是在第二橡胶组合物磨损之后，该橡胶组合物必须配置为在行驶方面具有良好的性能。为此，重要的是其填料比例与第二橡胶组合物的填料比例一致。因此，必要的是，第一组合物包含的增强填料的比例至少等于30phr(相对于100份弹性体的填料份数)且至多等于80phr。此外，为了使两种橡胶组合物的填料比例彼此一致，必要的是，第二组合物至少包含炭黑作为增强填料，所述炭黑的比例至少等于30phr(相对于100份弹性体的填料份数)且至多等于75phr，优选地至少等于40phr。因此，有利的是，第二橡胶组合物(222)包含的增强填料的总重量比例至少等于40phr。
23、为了避免产生热，不仅需要第一橡胶组合物具有低动态损耗，而且优选的是，其包含二氧化硅和炭黑作为增强填料。这是因为，对于相同比例的填料，二氧化硅产生较少的热。这一特征使其更具隔热性，但是考虑到第一橡胶组合物的几何位置，第二橡胶组合物已经与外部的最大交换区域(特别是胎面表面)隔热，因此这几乎没有影响。
24、为了获得目标平衡，优选的解决方案是第一橡胶组合物为基于二烯弹性体的橡胶组合物，其包含至少一种增强填料，所述增强填料主要包括炭黑，所述炭黑的stsa比表面积(stsa表示统计厚度表面积，或者通过统计厚度法测定的表面积)大于100m2/g。stsa比表面积大于100m2/g的炭黑为“精细”炭黑，提供更好的耐裂纹扩展性。
25、为了获得目标平衡，优选的解决方案是第二橡胶组合物为基于二烯弹性体的橡胶组合物，其包含至少一种增强填料，所述增强填料主要包括炭黑，所述炭黑具有在70m2/g至140m2/g之间的stsa比表面积和在85ml/100g至105ml/100g之间的coan(压缩吸油值)值，所述组合物包含比例至多等于20phr的油和比例至多等于10phr的增粘树脂(或特定烃类树脂)。这种配混物具有更好的耐攻击性，并且更均匀地分散的相当精细的炭黑能够改善热传导，从而改善热能的释放，并因此降低轮胎使用时胎面的温度。
26、stsa比表面积或炭黑的精细度的测量是轮胎领域的技术人员公知的。其是取自轮胎的作为样品的配混物，试样适用于astm d-6556标准中提出的测量。炭黑的压缩试样吸油值(coan)是炭黑吸收液体能力的度量。该性质本身随炭黑的结构变化。coan值是根据iso4656/2012标准通过使用从取自轮胎的试样中取下的炭黑的压缩试样使用吸收仪来确定的。
27、用于本发明目的的增粘树脂可以选自天然树脂或合成树脂。在合成树脂中，其可以优选地选自脂族或芳族或者脂族/芳族类型的热塑性烃类树脂，即根据本发明的烃类树脂包含脂族单元或芳族单元或者脂族单元和芳族单元。适合的芳族单体例如为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-、间-或对-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对-(叔丁基)苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基均三甲苯、二乙烯基苯、乙烯基萘或者得自c9馏分(或更通常地得自c8至c10馏分)的任何乙烯基芳族单体。优选地，乙烯基芳族单体为苯乙烯或者得自c9馏分(或更通常地得自c8至c10馏分)的乙烯基芳族单体。优选地，乙烯基芳族单体在所考虑的共聚物中为次要单体(以摩尔分数表示)。
28、如果胎面的空隙率不为零，则具有改善的导电性的第二橡胶组合物将更加有效。重要的是其保持较低，具体地胎面表面的面积空隙率小于1％，以便不会显著降低可磨损橡胶的体积。最佳的空隙分布是在正中平面的两侧具有环绕轮胎的两个窄沟槽，以不减少可磨损橡胶的体积，同时从胎面的轴向外侧朝向正中平面呈现之字形，从而从胎面的所有区域(特别是中心和轴向端部)释放热能。更具体地，优选的解决方案是胎面包括环绕轮胎的至少两个窄沟槽，每个窄沟槽具有波长l和波幅a的之字形整体形状，波长l的范围在胎面的轴向宽度w的10％至120％之间，波幅a的范围在该同一轴向宽度w的10％至40％之间，胎面表面的面积空隙率小于1％。窄沟槽理解为意指平均宽度小于10mm的沟槽。
29、根据期望的性能和针对第二橡胶组合物和第一橡胶组合物的径向厚度选择的几何形状，优选的解决方案是每个之字形窄沟槽的最大深度至少等于胎面的厚度e的20％且至多等于胎面的厚度e的90％，优选范围在厚度e的40％至70％之间。
30、沟槽的缺点在于增加了胎面某些部分的柔性，因为这可能导致胎面的不规则磨损。限制这种现象的一种解决方案是在这些沟槽中放置桥，特别是在纵向部分或横向部分中。因此，优选的解决方案是在之字形窄沟槽中形成多个桥，每个桥从窄沟槽的底部形成，并将这些窄沟槽的深度局部减小这些窄沟槽的最大深度的至少20％。
1.用于采矿车辆的子午线轮胎(1)，所述子午线轮胎(1)旨在安装到轮辋直径至少等于24英寸的轮辋上，并旨在承载至少等于8000kg的标称载荷，所述子午线轮胎(1)包括：
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述第一橡胶组合物(221)构成胎面(22)的厚度(e)的至少45％且至多60％。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的轮胎，其中，所述第一橡胶组合物(221)包含二氧化硅和炭黑作为增强填料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所述第一橡胶组合物(221)在100℃下的断裂伸长至少等于575％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所述第一橡胶组合物(221)为基于二烯弹性体的橡胶组合物，其包含至少一种增强填料，所述增强填料主要包括炭黑，所述炭黑的stsa比表面积大于100m2/g。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所述第二橡胶组合物(222)为基于二烯弹性体的橡胶组合物，其包含至少一种增强填料，所述增强填料主要包括炭黑，所述炭黑具有在70m2/g至140m2/g之间的stsa比表面积和在85ml/100g至105ml/100g之间的coan值，所述第二橡胶组合物包含比例至多等于20phr的油和比例至多等于10phr的增粘树脂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所述第二橡胶组合物(222)包含的增强填料的总重量比例至少等于40phr。
8.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所述胎面(22)包括环绕轮胎的至少两个窄沟槽(4、5)，每个窄沟槽(4、5)具有波长l和波幅a的之字形整体形状，所述波长l的范围在胎面(22)的轴向宽度(w)的10％至120％之间，所述波幅a的范围在该同一轴向宽度(w)的10％至40％之间，所述胎面表面(10)的面积空隙率小于1％。
9.根据权利要求8所述的轮胎，其中，每个之字形窄沟槽(4、5)的最大深度(p)至少等于胎面(22)的厚度(e)的20％且至多等于胎面(22)的厚度(e)的90％，优选地范围在厚度(e)的40％至70％之间。
10.根据权利要求8或9所述的轮胎，其中，在之字形窄沟槽(4、5)中形成多个桥，每个桥从窄沟槽的底部形成，并将这些窄沟槽(4、5)的深度局部减小这些窄沟槽(4、5)的最大深度的至少20％。
