用于车辆轮胎的多层胎面的制作方法

本发明涉及一种用于车辆轮胎的多层胎面、对应的多层胎面作为车辆轮胎的胎面的用途以及一种包括对应的多层胎面的对应车辆轮胎。此外，公开了一种用于制造对应的多层胎面的方法以及一种基于该方法的车辆轮胎制造方法。本发明的主题在所附权利要求中限定。

背景技术：

1、对现代车辆充气轮胎的特性和性能特点提出了越来越高的要求，尤其是在用于高性能领域的情况下。在此，一个重要的高性能应用是用作运动型轮胎，为此，车辆轮胎必须具有特别好的滚动特性。在现代车辆充气轮胎中，胎面对行驶特性的调节做出了重要贡献。胎面是车辆轮胎的如下部分，该部分与路面接触，并且该部分的特性对车辆充气轮胎的性能有决定性影响。

2、尤其在运动型轮胎领域，过去已经开发出了高性能胎面的新方案，这些新方案基于如下胎面结构，该胎面结构由多个部分、尤其不同的橡胶材料组成(还被称为“mct”方案)。对于运动型轮胎，在此尤其存在如下方案，即，在车辆轮胎的胎肩区域中为胎面设置较硬的胎肩。这通过在为胎肩设置的胎面区域中使用具有高弹性模量的橡胶材料来实现。由此可以实现，改善胎纹的横向刚度且因此改善滚动特性。然而，在胎肩区域中使用这样的橡胶混合物通常伴随着滚动阻力的增大。这通常被视为不利的，尤其是因为对能源消耗的影响。

3、对于经济的、滚动阻力得到优化的轮胎，更期望的是：为车辆轮胎的胎肩区域中的胎面设置较软的(即，滚动阻力较低的)橡胶材料，这些橡胶材料具有较低的弹性模量。就此而言，即使使用多部件胎面，在胎纹的优化横向刚度(这对于操作特性非常重要)与胎面要实现的滚动阻力之间也存在目标冲突。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于，消除或至少减少现有技术中已知的缺点。

2、就此而言，本发明的目的尤其在于，以最佳的方式解决最佳横向刚度与尽可能低的滚动阻力之间的上述目标冲突。

3、因此，本发明的目的在于，给出一种胎面，该胎面具有优异的横向刚度且同时具有尽可能低的滚动阻力。

4、在此期望的是，要给出的胎面应尽可能易于制造，并且在理想情况下应能够使用轮胎生产中常见的材料来制造。

5、然而，要给出的胎面尤其应在转弯行驶时具有优异的特性。

6、本发明的发明人现在已经认识到：如果提供在权利要求中限定的多层胎面，则可以出人意料地实现上述目的。发明人尤其已经认识到：上述目的可以以如下方式来实现，即，设置用于与路面接触的顶层由至少三个部分区域制成，其中在侧区域(其在后续的轮胎中布置在胎肩区域中)中使用具有低弹性模量的、滚动阻力低的橡胶材料，在这些侧区域彼此之间包围胎面的顶层的中间区域，该中间区域由具有高弹性模量的橡胶混合物形成，前提在于，顶层的底侧随后通过具有高弹性模量的相对较硬且坚固的基层被稳定。

7、上述目的对应地通过本发明的在权利要求中限定的主题来实现。在从属权利要求和以下陈述中得出根据本发明的优选设计方案。

8、在特别优选的实施方式中，下文被称为优选的这样的实施方式与其他被称为优选的实施方式的特征相组合。因此，在下文中被称为特别优选的实施方式中的两个或更多个的组合是非常优选的。同样优选的是如下实施方式，其中一个实施方式的在某种程度上被称为优选的特征与其他实施方式的在某种程度上被称为优选的一个或多个另外的特征相组合。优选的用途、车辆轮胎和方法的特征从优选的多层车辆轮胎的特征中得出。

9、本发明涉及一种用于车辆轮胎的多层胎面，该多层胎面包括：

10、a)包括第一橡胶材料的基层，以及

11、b)布置在基层上且与基层相连接的顶层，

12、其中顶层包括：

13、i)包括第二橡胶材料的第一侧区域，

14、ii)包括第三橡胶材料的第二侧区域，以及

15、iii)布置在第一侧区域与第二侧区域之间的、包括第四橡胶材料的中间区域，

16、其中第一橡胶材料比第四橡胶材料具有更高的弹性模量，并且其中第四橡胶材料比第二橡胶材料和第三橡胶材料具有更高的弹性模量。

17、根据本发明的多层胎面适用于且被设置成用于车辆轮胎。根据本领域技术人员的理解，对应的多层胎面可以单独制造(例如用于轮胎翻新)或者在轮胎制造过程中与车辆轮胎的其他部件一起成形。

18、根据本发明的多层胎面包括被称为基层的第一层?；惆ǖ谝幌鸾翰牧?。在基层上布置有与基层相连接的顶层，因此得到多层复合结构。顶层包括多个不同的区域，即，两个侧区域和布置在这些侧区域之间的中间区域。中间区域包括第四橡胶材料，而第一侧区域和第二侧区域包括第二橡胶材料及第三橡胶材料。

19、在根据本发明的多层胎面中，所使用的橡胶材料的弹性模量彼此成特定比例。即，第一橡胶材料具有最高的弹性模量，而第二橡胶材料或第三橡胶材料(即用于侧区域的橡胶材料)比用于中间区域的第四橡胶材料具有更低的弹性模量。由此，得到具有多部件顶层的特定多层结构，该多层结构出人意料地实现了出色的操作特性，同时具有有利的滚动阻力。

20、本发明的发明人不希望受该理论的约束，而是认为：高模量的基层与由具有不同弹性模量的多个部分区域组成的顶层的组合促成了这种有利的效果。在此，发明人认为：顶层(其弹性模量横向于运行方向具有复杂的不稳定的走向)的特定结构以及较软的侧区域通过较硬的基层而实现的稳定促成了根据本发明的多层胎面的优异特性。

21、在本发明的范围内所使用的术语“橡胶材料”对于车辆轮胎的生产领域的技术人员而言是清楚的，并且是指可弹性变形的塑料，即，能够在拉伸负载和/或压力负载下发生弹性变形的塑料。本领域技术人员清楚的是：在此，尤其这样的橡胶材料是优选的，即，在轮胎工业中经常使用的橡胶混合物的硫化橡胶。因此，如下的根据本发明的多层胎面也是优选的，其中第一橡胶材料和/或第二橡胶材料和/或第三橡胶材料和/或第四橡胶材料、优选是所有橡胶材料能够通过对可硫化的橡胶混合物进行硫化而制成，其中可硫化的橡胶混合物优选包括至少一种二烯橡胶和至少一种填料。

22、在本发明的范围内，术语“弹性模量”是指根据din?53513:1990-03在55℃下通过动态力学测量针对橡胶材料测定的平均动态储能模量e'，其中平均动态储能模量e'是拉伸率为0.15％和拉伸率为8％的两次测量的平均值。

23、虽然原则上可以设想多层胎面的任何结构，但将多层胎面实施成带状也是有意义的，从而使该多层胎面例如可以围绕车辆充气轮胎的胎体放置。通常情况下，单独制造的带状胎面的尺寸大致与其所应用的胎体的表面相对应。替代性地，尤其当根据本发明的多层胎面在制造车辆轮胎时作为车辆轮胎的一部分成形时，根据本发明的多层胎面还可以是环形的。对应地，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中多层胎面是环状或带状的，其中带状的胎面的长度大于胎面的宽度。

24、以类似的方式，单独的部件、即基层和顶层也是带状的或是成形为环形的条。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中基层是环状或带状的，其中布置在基层上的顶层是环状或带状的，其中顶层的所有区域优选地是环状或带状的。

25、原则上可以实现的是：除了上述限定的层和区域之外，其他层被设置为多层胎面的一部分，或者顶层的其他区域例如由其他橡胶材料形成。由此，根据本发明的多层胎面的特性可以有利地与相应的要求相匹配。然而，明确优选的是：多层胎面由上述两层构成，并且顶层又由三个区域构成，如上所述。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中多层胎面由基层和顶层构成，和/或其中顶层由第一侧区域、第二侧区域和中间区域构成。

26、本发明的发明人认为，如果以上述限定的方式设定弹性模量的比例，则可以可靠地实现多层胎面的有利特性。然而，在自身的开发范围内，发明人能够确定不同橡胶材料的弹性模量的特别适合的尺寸关系，利用这些尺寸关系可以获得特别有利的特性。在此，根据本发明的多层胎面已被证实的优点在于：在此，还可以为第一侧区域和第二侧区域使用相同的橡胶材料，这对于制造所需的初始材料和制造成本而言可以被视为是特别有利的。

27、即，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中第一橡胶材料的弹性模量除以第四橡胶材料的弹性模量的商在1.01至1.2的范围内，优选地在1.02至1.15的范围内，特别优选地在1.03至1.1的范围内。此外，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中第四橡胶材料的弹性模量除以第二橡胶材料的弹性模量的商在1.1至2.3的范围内，优选地在1.3至2.0的范围内，和/或其中第四橡胶材料的弹性模量除以第三橡胶材料的弹性模量的商在1.1至2.3的范围内，优选地在1.3至2.0的范围内。如下的根据本发明的多层胎面同样是优选的，其中第二橡胶材料的弹性模量除以第三橡胶材料的弹性模量的商在0.8至1.2的范围内，优选地在0.9至1.1的范围内，特别优选地在0.95至1.15的范围内。尤其，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中第二橡胶材料和第三橡胶材料是相同的橡胶材料。

28、通过上文限定的关系，可以有利地设计根据本发明的多层胎面，其平均弹性模量(即，多层胎面的所有部件的质量加权平均弹性模量)可以与特定应用的基本要求相匹配。由此，例如可以提供本质较硬或较软的轮胎，而不必偏离根据本发明的有利理论。然而，本发明的发明人还可以确定相应的弹性模量的绝对值范围，发明人认为，通过这些绝对值范围可以获得如下多层胎面，这些多层胎面在用于车辆充气轮胎、尤其运动型轮胎的情况下促成特别好的操作特性，同时具有有利的滚动阻力。即，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中第一橡胶材料的弹性模量在12至17mpa的范围内，优选地在13至16mpa的范围内，和/或其中第二橡胶材料的弹性模量在6至11mpa的范围内，优选地在7至10mpa的范围内，和/或其中第三橡胶材料的弹性模量在6至11mpa的范围内，优选地在7至10mpa的范围内，和/或其中第四橡胶材料的弹性模量在11至16mpa的范围内，优选地在12至15mpa的范围内。

29、在此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，上述值中的一个或多个应有利地与上文限定的比例相组合?？梢员皇游浅Ｓ欣氖?，所有橡胶材料的弹性模量均处于上述范围内，这些范围在上文中针对相应的橡胶材料被指定。

30、可以被视为本发明多层胎面的一大优点是：层和区域中的橡胶材料原则上还可以与其他材料相组合，以便使特性更具体地与相应的要求相匹配。然而，对于轮胎生产领域的技术人员来说明显显而易见的是：明确优选的是，相应的层和区域(优选所有的层和区域)大体上由相应的橡胶材料构成，因此多层胎面的对应部分的特性由橡胶材料的特性所主导。对应地，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中基层中的第一橡胶材料相对于基层质量的质量分数为90％或更大、优选95％或更大、特别优选99％或更大、非常优选99.5％或更大，和/或其中第一侧区域中的第二橡胶材料相对于第一侧区域质量的质量分数为90％或更大、优选95％或更大、特别优选99％或更大、非常优选99.5％或更大，和/或其中，第二侧区域中的第三橡胶材料相对于第二侧区域质量的质量分数为90％或更大、优选95％或更大、特别优选99％或更大、非常优选99.5％或更大，和/或其中中间区域中的第四橡胶材料相对于中间区域质量的质量分数为90％或更大、优选95％或更大、特别优选99％或更大、非常优选99.5％或更大。就此而言，如果基层没有增强织物，则明确是优选的。

31、除了弹性模量之外，本发明的发明人还认识到：如果还对各种橡胶材料的硬度专门进行设定，则会促成特别有利的设计方案。在此，被证实为特别有利的是：在基层和中间区域中使用的橡胶材料明显比在侧区域中使用的橡胶材料更硬，其中发明人还可以确定适合于此的绝对硬度。即，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中第一橡胶材料和/或第四橡胶材料比第二橡胶材料和第三橡胶材料具有更大的肖氏a硬度，其中第一橡胶材料和/或第四橡胶材料的肖氏a硬度优选地在70至80的范围内，其中第二橡胶材料和/或第三橡胶材料的肖氏a硬度优选地在60至69的范围内。在此，肖氏a硬度是根据din?iso?7697-1-2018-07在室温下确定的。

32、发明人认为，原则上可以实现的是：顶层例如仅藉由中间区域与基层相连接，使得这两个侧区域在中间区域的左右两侧贴靠中间区域且本身与基层没有直接接触，例如因为中间区域的较薄部分位于其间。然而，发明人认为，这样的设计方案明确是优选的，即，其中顶层的所有区域直接与基层接触且与其对应地相连接。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中第一侧区域、第二侧区域和中间区域与基层相连接。

33、虽然原则上可以以不同的方式建立基层与顶层之间的连接，但明确优选层与层之间的材料配合连接，原因尤其在于，可以通过硫化工艺特别高效地建立这种连接。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中基层在接触区域中通过材料配合连接与顶层、优选与顶层的所有区域相连接，其中优选地通过硫化工艺来产生或促进材料配合连接。

34、被证实为特别有利的是，基层与顶层之间的过渡尽可能以无缝的方式进行，即没有一层超出另一层之外。由此，避免产生使复合结构机械分离的薄弱部位，因此可以获得特别耐用的多层胎面。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中基层和顶层(优选顶层的所有区域一起)在朝向相应另一层的一侧大体上具有相同的表面尺寸。

35、可以被视为根据本发明的多层胎面的优点的是：该多层胎面对于层与层之间的接触区域的设计是相对灵活的，并且解决目标冲突的有利特性不一定要求在两个层之间形成平坦的接触区域，虽然这对于特定应用可能是优选的。就此而言，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中顶层、优选顶层的所有区域与基层具有波状或大体上平坦的接触面，优选波状的接触面。

36、发明人认为，特别优选的是：位于下方的基层不仅仅被设计为大体上是平面的，而是具有一种“凸耳”，该凸耳作为材料凸起在朝向顶层的一侧隆起，当然，其中在规则的带状或环状的胎面中，优选的是，对应的隆起大体上沿胎面的整个长度延伸，因此在环状胎面的情况下，例如在车辆轮胎上成形该环状胎面时，形成环绕的材料凸起。在使用非导电顶层时，对应的材料凸起可以有利地用于静电放电。如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中基层在朝向顶层的一侧、优选地在胎面的整个长度上具有一个或多个材料凸起。在特别优选的实施方式中，所形成的材料凸起大体上位于基层的表面的中间。

37、鉴于上述实施方式，非常优选的是：上述材料凸起延伸穿过整个顶层，使得顶层的中间区域被材料凸起完全或部分地分成两个部分，其中中间区域于是被分成第一中间部分和第二中间部分，这些中间部分可以各自与材料凸起相连接。尤其当材料凸起由与基层相同的材料或由具有类似硬度和类似弹性模量的其他橡胶材料形成时，在多层胎面的中央区域中产生特别有利的复合材料，该复合材料具有特别高的胎纹稳定性和特别有利的操作特性。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中基层在朝向顶层的一侧具有沿胎面的整个长度延伸的材料凸起，其中中间区域被实施为两部分且包括第一中间部分和第二中间部分，其中第一中间部分和第二中间部分布置在材料凸起的不同侧，其中材料凸起在侧缘上优选以材料配合的方式与第一中间部分和第二中间部分相连接，其中顶层的厚度优选地不大于材料凸起的高度。

38、原则上可设想的是，顶层的所有部分区域仅通过与基层的连接固定在多层胎面上。然而，发明人认为，对于大多数应用而言有利的是：顶层的部分区域也相互连接，其中材料配合连接、尤其是可以通过硫化产生的连接是优选的。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中中间区域通过材料配合连接与第一侧区域和第二侧区域相连接，其中优选地通过硫化工艺来产生或促进材料配合连接。

39、发明人认为特别有利的是：顶层的部分区域被设计为非重叠的，其中在耐用性方面被证实为特别有利的是，设定相对于位于下方的基层倾斜的接触面。如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中中间区域和第一侧区域在接触区域中边缘对边缘相接，其中接触区域中的接触面特别优选地不与基层的表面正交，和/或其中中间区域和第二侧区域在接触区域中边缘对边缘相接，其中接触区域中的接触面特别优选地不与基层的表面正交。

40、发明人认为：虽然根据本发明的多层胎面原则上也可以在无胎纹的轮胎中具有良好的特性，但根据本发明的多层胎面的优点尤其在设置有胎纹表面时表现出来，从而发挥提高胎纹稳定性的优点。如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中多层胎面在顶层的那侧具有胎纹表面，其中胎纹表面优选地具有不对称的胎纹，和/或其中胎纹表面优选地具有至少三条胎纹沟纹，特别优选地具有恰好三条胎纹沟纹。

41、可以被视为本发明多层胎面的特别优点的是，多层胎面在接触区域相对于胎纹的定位方面是非常灵活的。因此，通过位于下方的基层的稳定效果尤其可以实现的是：侧区域与中间区域之间的接触区域还设置在一胎纹沟纹的区域中，尤其设置在一胎纹沟纹的底部，而不会对复合结构的整体耐用性产生负面影响。本发明的发明人认为，甚至尤其优选的是：侧区域与中间区域之间的接触区域中的至少一个接触区域位于一胎纹沟纹的底部，而另一接触区域应位于一胎纹隆起的区域中，即不设置胎纹沟纹的表面区域中。因此，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中中间区域与第一侧区域之间的接触区域位于一胎纹沟纹和/或胎纹隆起的区域中，优选地位于一胎纹沟纹的区域中，优选地位于一胎纹沟纹的底部，和/或其中中间区域与第二侧区域之间的接触区域位于一胎纹沟纹和/或胎纹隆起的区域中，优选地位于一胎纹隆起的区域中。

42、发明人认为，原则上还可以利用这样具有相对较大厚度的基层获得有利的行驶特性，尤其是因为由硬橡胶材料制成的特别厚的基层保证了特别高的稳定性。然而，应考虑到，特别厚的额外层伴随着总重量的增加，这通常被认为是不利的。就此而言，发明人认为，一特别优点在于：即使是相对较薄的基层也足以对整体操作特性产生积极影响并解决目标冲突，并且出人意料的是，还可以利用相对较薄的基层稳定相对较厚的顶层。因此，根据权利要求1至21之一所述的本发明多层胎面是优选的，其中顶层的平均厚度比基层的平均厚度大100％或更多、优选200％或更多、特别优选300％或更多、非常优选400％或更多。

43、原则上，只要设置有至少三个部分区域，就可以实现使顶层中的部分区域的比例与应用的相应要求相匹配。然而，为了获得尽可能明显的效果，发明人认为有意义的是，不将任何部分区域实施得过小，其中在中间区域被选择得大于侧区域时获得特别有利的设计方案。对应地，如下的根据本发明的多层胎面是优选的，其中中间区域与第一侧区域的体积比在1至10的范围内，优选地在1.3至8的范围内，特别优选地在1.6至6的范围内，非常优选地在1.9至4的范围内，和/或其中中间区域与第二侧区域的体积比在1至10的范围内，优选地在1.15至8的范围内，特别优选地在1.3至6的范围内，非常优选地在1.45至4的范围内，和/或其中一个侧区域的体积小于另一侧区域的体积。由于根据本发明的多层胎面是尤其可以成形为带状或环状的三维物体，因此上述关于体积比的信息符合本领域技术人员的期望。由于对应的多层胎面通常具有高度对称性且被设计成沿整个长度或沿整个轮胎圆周通常大体上是均匀的，因此上述体积比还可以被视为多层胎面的截面中的不同层与区域的面积的面积比的指标。

44、鉴于上述实施方式，本领域技术人员清楚的是，根据本发明的多层胎面的主要应用目的是用作车辆轮胎的组成部分。使用对应的多层胎面作为车辆轮胎的胎面使得这样的车辆轮胎具有优异的操作特性，其中相较于其他胎面结构，尤其改善了转弯行驶时的滚动性能。然而，有利的是，对应的多层胎面还具有相对较低的滚动阻力，这例如在燃料消耗方面是特别有利的。在此背景下清楚的是，本发明还涉及根据本发明的多层胎面在车辆轮胎中的用途以及一种对应的车辆轮胎。

45、因此，本发明还涉及根据本发明的多层胎面作为车辆轮胎、尤其车辆充气轮胎的胎面的用途，用于改善转弯行驶时的滚动性能。

46、因此，本发明还涉及一种车辆轮胎、尤其车辆充气轮胎，该车辆轮胎包括根据本发明的多层胎面来作为胎面。

47、在包括本发明多层胎面作为胎面的本发明车辆轮胎中，特别有利的是：该多层胎面被实施成，使得在生产期间例如可以在轮胎成型鼓上被翻卷处理的车辆轮胎的侧壁在根据本发明的多层胎面的边缘区域中搭接到该边缘区域上，因为根据本发明的多层胎面由此特别好地整合到车辆轮胎的整体复合结构中(所谓的“sidewall?over?tread，侧壁高于胎面”)。因此，如下的根据本发明的车辆轮胎是优选的，其中多层胎面在两侧在边缘区域中与车辆轮胎的侧壁重叠。

48、可以被视为根据本发明的多层胎面的一大优点是：可以特别高效地制造该多层胎面，并且不需要复杂的生产技术。尤其，根据本发明的多层胎面可以通过共挤出或绕成带状以及随后的硫化来制成。因此，还公开了一种用于制造根据本发明的多层胎面的方法，该方法包括以下步骤之一：

49、v1a)通过共挤出可硫化的第一橡胶混合物、可硫化的第二橡胶混合物、可硫化的第三橡胶混合物、可硫化的第四橡胶混合物以及任选的可硫化的其他橡胶混合物来使基层和顶层成形，以获得未硫化的胎面坯件，或者

50、v1b)通过将包括可硫化的第一橡胶混合物的第一带状材料、包括可硫化的第二橡胶混合物的第二带状材料、包括可硫化的第三橡胶混合物的第三带状材料、包括可硫化的第四橡胶混合物的第四带状材料以及包括相应可硫化的其他橡胶混合物的任选的其他带状材料绕成带状来使基层和顶层成形，以获得未硫化的胎面坯件。

51、以及步骤

52、v3)对未硫化的胎面坯件进行硫化。

53、基于上述公开的方法，当未硫化的胎面坯件在硫化前作为车辆轮胎坯件的一部分被加工时，同样可以实现车辆轮胎的制造。因此，最后公开了一种用于制造车辆轮胎、尤其车辆充气轮胎的方法，该方法包括所公开的用于制造多层胎面的方法的步骤以及步骤v3)之前的步骤：

54、v2)制造包括未硫化的胎面坯件的车辆轮胎坯件。