制备三角胶芯/胎圈复合材料及具有该材料的轮胎制造技术

本发明专利技术公开了制备三角胶芯/胎圈复合材料及具有该材料的轮胎。本发明专利技术涉及制备三角胶芯/胎圈复合材料作为预加三角胶芯的胎圈，和包含这样的预加三角胶芯的胎圈的充气轮胎。本发明专利技术涉及这样的预加三角胶芯的胎圈，其中三角胶芯由包含间同立构-1,2-聚丁二烯聚合物的橡胶组合物组成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备三角胶芯/胎圈复合材料作为预加三角胶芯的(pre-apexed)轮胎胎圈，和包含这样的预加三角胶芯的胎圈的充气轮胎。本专利技术涉及这样的预加三角胶芯的胎圈，其中三角胶芯由包含间同立构-1,2-聚丁二烯聚合物的橡胶组合物组成。
技术介绍
充气轮胎通常由周向胎面和间隔的胎圈，从胎圈延伸至胎面的侧壁和支撑胎面和侧壁组件的胎体组成。轮胎侧壁通常在侧壁内包含橡胶三角胶芯，所述橡胶三角胶芯从轮胎胎圈径向向外延伸进入轮胎侧壁以增加轮胎侧壁的刚度，以由此提高轮胎的有益加工性能。在实践中，充气轮胎通常被成型为组件的组合件，其包括单独组合三角胶芯和胎圈组件连同其它组件以形成轮胎组合件，然后将其在合适的模具中固化以形成轮胎。对于本专利技术，期望预形成周向围绕橡胶密封的众多金属或钢丝、帘线的环形胎圈施加的未固化的三角胶芯胶条的复合材料以由此形成预加三角胶芯的胎圈。通过使包含这样的预加三角胶芯的胎圈的组件的组合件成型并随后固化该组合件以形成轮胎来制备轮胎。通过预形成围绕环形胎圈的周向三角胶芯条的复合材料提供预加三角胶芯的轮胎胎圈的预想的方法被认为是违背过去的实践的，所述方法包括挤出成型的未固化的橡胶三角胶芯条至未固化的橡胶密封的众多金属帘线的环形胎圈上并周向围绕环形胎圈。对于这样的施加未固化的三角胶芯胶条至环形胎圈上并周向围绕环形胎圈的预想的方法，容易看出未固化的橡胶三角胶芯条的外周(peripheral)外部部分必须拉伸以比围绕环形胎圈的橡胶三角胶芯条的外周内部部分延伸或经过更大的距离。因为挤出的未固化的橡胶三角胶芯的外周外部部分比它的外周内部部分被拉伸至更大长度，已经观察到因为拉伸的三角胶芯条在性质上是弹性的，它具有试图收缩并由此返回它的初始未拉伸形状的自然趋势。所以，未固化的三角胶芯条的拉伸的弹性外周外部部分趋向不期望地收缩并由此变形和朝向它的外周内部部分向内卷曲。因此，呈现出能够这样的制备预形成的三角胶芯/胎圈组合(预加三角胶芯的胎圈)的挑战，对于所述组合，当施加至环形轮胎胎圈组件上并周向围绕环形轮胎胎圈组件时，未固化的三角胶芯胶条的外部部分可以基本保持它的拉伸形状。对于这样的挑战，因此建议通过以下来评估降低三角胶芯胶条的弹性性能：通过在它的橡胶组合物中添加热塑性间同立构-1,2-聚丁二烯聚合物，以由此使得未固化的橡胶组合物在性质上稍微弹性较小，以由此允许当拉伸时，橡胶组合物显著降低或基本消除未固化的三角胶芯胶条的外部外周部分的上述收缩和卷曲。选择热塑性间同立构-1,2-聚丁二烯聚合物，因为可以将它连同在轮胎的轮胎三角胶芯组件的具有合适的弹性性能的固化橡胶组合物中存在的其它基于二烯的弹性体硫固化。间同立构-1,2-聚丁二烯聚合物被认为是结晶热塑性聚合物，并且因此处于它的未固化状态而不是弹性的。然而，当与各种基于二烯的弹性体共混以形成橡胶组合物时，它在将橡胶组合物硫固化时显示弹性橡胶状性能。历史上，已经建议将间同立构聚丁二烯用于各种用途的各种轮胎组件的各种橡胶组合物中，例如轮胎胎体、内衬和三角胶芯组件。例如参见美国专利5,307,850、6,156,143、6,202,726、6,539,996、6,956,093和8,536,262。如指出的，因为未固化的三角胶芯胶条包含热塑性间同立构聚丁二烯，它在性质上稍微弹性较小。由于弹性较小，当周向围绕环形胎圈包裹时，周向将它拉伸后，预想未固化的橡胶三角胶芯，特别是它的外部外周部分可能具有试图回到它的初始形状的降低的趋势和由此向内卷曲以呈现上述不需要的改变的三角胶芯形状的较小趋势和由此有利地能够将三角胶芯/胎圈复合材料插入用于制备充气轮胎的轮胎组合件。因此，建议评估制备用于制备充气轮胎的未固化的三角胶芯/胎圈复合材料的方法，其中三角胶芯由包含间同立构-1,2-聚丁二烯热塑性聚合物的未固化的橡胶组合物组成，所述间同立构-1,2-聚丁二烯热塑性聚合物具有约70℃至约130℃并低于用于混合包含间同立构-1,2-聚丁二烯的橡胶组合物达到的最高混合温度(例如约140℃至约170℃)的熔点，使得热塑性间同立构-1,2-聚丁二烯将容易熔入正在混合的橡胶组合物中并在其中分散。在本专利技术的说明书中，使用时，术语“phr”表示“每100重量份橡胶，材料的重量份”。除非另有说明，术语“橡胶”和“弹性体”可互换使用。除非另有说明，术语“橡胶组合物”和“混炼胶”可互换使用。引用时，聚合物的熔点(MP)可按照例如如本领域技术人员常规使用和理解的来自差示扫描量热法(DSC)曲线的最小吸热值确定。
技术实现思路
根据本专利技术，制备轮胎三角胶芯/胎圈复合材料作为预加三角胶芯的胎圈的方法(方法(process))包括混合硫可固化橡胶组合物和挤出混合的未固化的硫可固化橡胶组合物通过合适的口型以形成未固化的橡胶三角胶芯条和将其施加至环形轮胎胎圈的外部外周表面上并周向围绕环形轮胎胎圈的外部外周表面，其中所述轮胎胎圈由未固化的硫可固化橡胶密封的众多钢丝帘线(例如金属帘线，例如黄铜涂布的钢丝帘线)组成，借此，由这样的方法引起未固化的橡胶三角胶芯条的径向外部部分(例如径向外部外周部分)拉伸超过它的初始挤出长度(当将三角胶芯施加至环形轮胎胎圈的外周上并围绕环形轮胎胎圈的外周时)和超过三角胶芯的径向内部部分的长度(超过邻接环形胎圈的未固化的橡胶三角胶芯的径向内部外周部分的长度，所述径向内部外周部分保持它的大约初始挤出长度)，其中橡胶三角胶芯的组合物由以下组成：(A)至少一种基于二烯的弹性体，所述弹性体由顺式1,4-聚异戊二烯、聚丁二烯(例如高顺式1,4-聚丁二烯或高反式1,4-聚丁二烯)和丁苯橡胶(例如由顺式1,4-聚异戊二烯橡胶和聚丁二烯橡胶与丁苯橡胶的至少一种组成)的至少一种组成，(B)每100重量份基于二烯的一种或多种弹性体，约1至约10，或者约3至约7重量份热塑性间同立构-1,2-聚丁二烯，其中热塑性间同立构-1,2-聚丁二烯具有约70℃至约130℃的熔点(MP)，和(C)约30至约120，或者约50至约100phr的补强填充剂，其由以下组成：(1)橡胶补强炭黑，或(2)橡胶补强炭黑和沉淀二氧化硅连同沉淀二氧化硅的偶联剂的组合，所述偶联剂具有与沉淀二氧化硅上的羟基(例如硅烷醇基团)有反应性的部分和与所述基于二烯的一种或多种弹性体有相互作用性的另一不同部分。在一个实施方案中，间同立构-1,2-聚丁二烯的熔点(MP)比用于混合橡胶组合物达到的最高温度(例如约140℃至约180℃，或者约150℃至约170℃的橡胶组合物的最高混合温度)低至少10℃，以能够将热塑性间同立构-1,2-聚丁二烯熔入正在混合的橡胶组合物中。换言之，将包含热塑性间同立构-1,2-聚丁二烯的橡胶组合物混合至比热塑性-1,2-聚丁二烯的熔点高至少10℃的最高温度。理想地，上述补强填充剂限于橡胶补强炭黑。代表性的各种橡胶补强炭黑可见于例如但不意图限于TheVanderbiltRubberHandbook，第13本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备轮胎三角胶芯/胎圈复合材料的方法，其包括混合硫可固化橡胶组合物，其中达到140℃至180℃的最高混合温度，和挤出未固化的硫可固化橡胶组合物通过合适的口型以形成未固化的三角胶芯胶条并将其施加至环形胎圈的外部外周上并周向围绕环形胎圈的外部外周，其特征在于所述环形胎圈由未固化的硫可固化橡胶密封的众多钢丝帘线组成，借此，通过这样的方法引起未固化的橡胶三角胶芯条的外部外周部分拉伸超过它的初始挤出长度和超过邻接环形轮胎胎圈的未固化的橡胶三角胶芯的径向内部部分的长度，其中橡胶三角胶芯的组合物由以下组成：(A) 至少一种基于二烯的弹性体，所述弹性体由顺式1,4‑聚异戊二烯、聚丁二烯和丁苯橡胶的至少一种组成，(B) 每100重量份一种或多种弹性体，1至10重量份间同立构‑1,2‑聚丁二烯，其中间同立构‑1,2‑聚丁二烯具有70℃至130℃的并且比制备三角胶芯橡胶组合物的最高混合温度低至少10℃的熔点(MP)，和(C) 30至120 phr的补强填充剂，其由以下组成：(1) 橡胶补强炭黑，或(2) 橡胶补强炭黑和沉淀二氧化硅连同沉淀二氧化硅的偶联剂的组合，所述偶联剂具有与沉淀二氧化硅上的羟基有反应性的部分和与所述基于二烯的一种或多种弹性体有相互作用性的另一不同部分。...

【技术特征摘要】
2014.10.14 US 14/5134711.制备轮胎三角胶芯/胎圈复合材料的方法，其包括混合硫可固化橡胶组合物，其中达到140℃至180℃的最高混合温度，和挤出未固化的硫可固化橡胶组合物通过合适的口型以形成未固化的三角胶芯胶条并将其施加至环形胎圈的外部外周上并周向围绕环形胎圈的外部外周，其特征在于所述环形胎圈由未固化的硫可固化橡胶密封的众多钢丝帘线组成，
借此，通过这样的方法引起未固化的橡胶三角胶芯条的外部外周部分拉伸超过它的初始挤出长度和超过邻接环形轮胎胎圈的未固化的橡胶三角胶芯的径向内部部分的长度，
其中橡胶三角胶芯的组合物由以下组成：
(A)至少一种基于二烯的弹性体，所述弹性体由顺式1,4-聚异戊二烯、聚丁二烯和丁苯橡胶的至少一种组成，
(B)每100重量份一种或多种弹性体，1至10重量份间同立构-1,2-聚丁二烯，其中间同立构-1,2-聚丁二烯具有70℃至130℃的并且比制备三角胶芯橡胶组合物的最高混合温度低至少10℃的熔点(MP)，和
(C)30至120phr的补强填充剂，其由以下组成：
(1)橡胶补强炭黑，或
(2)橡胶补强炭黑和沉淀二氧化硅连同沉淀二氧化硅的偶联剂的组合，所述偶联剂具有与沉淀二氧化硅上的羟基有反应性的部分和与所述基于二烯的一种或多种弹性体有相互作用性的另一不同部分。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述补强填充剂是橡胶补强炭黑。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述补强填充剂是橡胶补强炭黑和沉淀二氧化硅连同沉淀二氧化硅的偶联剂的组合，所述偶联剂由在它的多硫桥中包含平均2至4个连接硫原子的双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物或烷氧基有机巯基硅烷组成。
4.根据权利要求1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：PH桑兹特伦，JJ戈尔登，JH拉科，
申请(专利权)人：固特异轮胎和橡胶公司，
类型：发明
国别省市：美国;US