CN101161485A - 具有侧壁插入物的轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，其特征在于具有圆周胎面、两个间隔分离的胎边和连接所述胎边和胎面的侧壁，其中所述轮胎侧壁包括至少一个包含至少两个环形片段的内部环形侧壁插入物，所述至少两个环形片段包含第一和第二相邻的环形片段；其中，所述第一和第二环形片段以相互间具有界面的方式布置；其中，所述至少两个环形片段中的每个均包含含有至少一种二烯基橡胶和至少一种硫化改性剂的橡胶组合物，所述硫化改性剂选自α，ω－双(N，N’－二烃基硫代氨基甲酰基二硫)烷烃、双马来酰亚胺类物质和双柠康酰亚胺类物质；和其中，在第一环形片段中的硫化改性剂浓度低于第二环形片段中的硫化改性剂浓度。

Description

具有侧壁插入物的轮胎
技术领域
本发明涉及泄气保用轮胎(runflat tire)。
背景技术
轮胎结构通常包括用于支撑轮胎侧壁(sidewall)的各种侧壁插入物(insert)。就常规轮胎而言，在胎边(bead)附近可含有顶点胶(apex)以提供支撑。就泄气保用轮胎(runflat tire)而言，在侧壁中可包括一种或多种泄气保用插入物，以当发生轮胎泄气时提供支撑。
这些侧壁插入物，无论是顶点胶还是泄气保用插入物，均典型地是具有相对较厚部分和一个或多个相对较薄部分的非均匀截面。由于在厚和薄部分的不均匀传热，导致所述插入物的固化存在问题。因而，更加均匀固化的侧壁插入物将是有利的。
发明内容
本发明涉及包含圆周胎面、两个间隔分离的胎边和连接所述胎边和胎面的侧壁的充气轮胎，其中所述轮胎侧壁包括至少一个含有至少两个环形片段的内部环形侧壁插入物，所述至少两个环形片段包括第一和第二相邻的环形片段；
其中，所述第一和第二环形片段以它们相互间具有界面的方式来布置；
其中，所述至少两个环形片段中的每一个均包含橡胶组合物，所述橡胶组合物包括至少一种二烯基橡胶和至少一种选自α，ω-双(N，N’-二烃基硫代氨基甲酰基二硫)烷烃(α，ω-bis(N，N’-dihycrocarbylthiocarbamamoyldithio)alkanes)、双马来酰亚胺类物质和双柠康酰亚胺类物质(biscitraconimides)的硫化改性剂；和
其中，在第一环形片段中硫化改性剂的浓度低于在第二环形片段中硫化改性剂的浓度。
附图简述
图1是根据本发明具有顶点胶的轮胎的局部剖面视图。
图2是根据本发明具有顶点胶的轮胎的局部剖面视图。
图3是根据本发明具有泄气保用插入物的轮胎的局部剖面视图。
图4是根据本发明具有顶点胶和泄气保用插入物的轮胎的局部剖面视图。
图5是根据本发明具有泄气保用插入物的轮胎的局部剖面视图。
图6是根据本发明具有泄气保用插入物的轮胎的局部剖面视图。
图7是根据本发明的几种橡胶组合物的扭矩-时间曲线。
具体实施方式
在附图1-6中，充气轮胎(1)的局部剖面视图示出具有圆周胎面(2)、胎边部分(3)和由所述胎边部分(3)向外径向延伸至所述胎面(2)的侧壁部分(4)。
在图1中，侧壁部分(4)包含顶点胶(6)形式的内部两片段侧壁橡胶插入物。该顶点胶(6)为楔形(tapered shape)，由胎边部分(3)向外径向延伸并且其顶点终止于侧壁(4)中。
可以发现所述顶点胶(6)在其紧邻胎边(3)的底部具有相对较厚的部分，并且在其远离胎边的相对端逐渐缩小为相对较窄的部分。
该顶点胶(6)包括两个交叠的橡胶片段，或配置为两个交叠的橡胶片段，即：
(A)作为顶点胶(6)的径向内组件的第一片段(6A)，其由胎边部分(3)向外径向延伸，和
(B)作为顶点胶(6)的径向外组件的第二片段(6B)，其由所述内组件(6A)进一步向外径向延伸进入所述侧壁部分(4)；
其中，所述内片段(6A)与所述外片段(6B)以相互间存在倾斜界面(8)的方式交叠配置，形成交叠区域。
在图2中，所述侧壁部分(4)包含图1的两片段顶点胶(6)和额外的间隔分离的侧壁插入物(7)，侧板插入物(7)与顶点胶(6)间隔分离并由顶点胶(6)以与顶点胶(6)交叠的关系向外径向延伸，其中所述间隔分离的侧壁插入物(7)的间隔分离交叠部分在顶点胶(6)的轴向内侧。
在图3中，所述侧壁部分(4)包含侧壁顶点胶(6)和额外的间隔分离的侧壁插入物(7)，其中所述侧壁顶点胶(6)的形状与图1中的两片段顶点胶(6)类似但该顶点胶为单一的橡胶组合物，其中所述额外的间隔分离的侧壁插入物(7)的形状和布置与图2中的额外的间隔分离的侧壁插入物(7)相同，但图3的间隔分离的侧壁插入物包含两片段插入物，即径向内片段(7A)和径向外片段(7B)。
具体地说，所述间隔分离的侧壁插入物(7)包括两个交叠的橡胶片段，或配置为两个交叠的橡胶片段，即：
(A)作为所述插入物的径向内组件的第一片段(7A)；和
(B)作为所述侧壁插入物(7)的径向外组件的第二片段(7B)，其由所述内片段(7A)进一步向外径向延伸进入所述侧壁部分(4)并接近所述轮胎(1)的胎面部分(2)；
其中，所述径向内片段(7A)和所述径向外片段(7B)以相互间具有倾斜界面(9)的方式交叠配置，形成交叠区域。
在图4中，所述侧壁部分(4)包含具有图2中顶点胶(6)的形状、布置和组成的两片段侧壁顶点胶(6)，和具有图3中的间隔分离的侧壁橡胶插入物(7)的形状、布置和组成的间隔分离的两片段侧壁橡胶插入物(7)。
在图5中，所述侧壁部分(4)包括侧壁顶点胶(6)和额外的间隔分离的侧壁插入物(7)，其中所述侧壁顶点胶(6)的形状与图1的两片段顶点胶(6)类似但该顶点胶为单一橡胶组合物，其中所述额外的间隔分离的侧壁插入物(7)的形状和布置与图3的额外的间隔分离的侧壁插入物(7)相同，但图3的间隔分离的侧壁插入物包括三片段插入物，即径向内片段(7A)和径向外片段(7B)以及布置在片段(7A)和(7C)之间的第三片段(7C)。
具体地说，在图5中所述间隔分离的侧壁插入物(7)包括三个交叠的橡胶片段，或配置为三个交叠的橡胶片段，即：
(A)作为所述插入物的径向内组件的第一片段(7A)，
(B)作为所述侧壁插入物(7)的径向外组件的第二片段(7B)，和
(C)布置在第一片段(7A)和第二片段(7B)之间的第三片段(7C)，片段(7C)由所述内片段(7A)向外径向延伸，和第二片段(7B)由所述内片段(7C)进一步向外径向延伸进入所述侧壁部分(4)并接近所述轮胎(1)的胎面部分(2)；
其中，第一片段(7A)和第三片段(7C)以相互间具有倾斜界面(9)的方式交叠配置形成交叠区域，第三片段(7C)和第二片段(7B)以相互间具有倾斜界面(9)的方式交叠配置形成交叠区域。
在图6中，所述侧壁部分(4)包括侧壁顶点胶(6)和额外的间隔分离的侧壁插入物(7)，其中所述顶点胶(6)的形状与图1中的两片段顶点胶(6)类似，但该顶点胶为单一橡胶组合物，所述间隔分离的侧壁插入物(7)的形状和布置与图2中的额外的间隔分离的侧壁插入物相同，但图6的间隔分离的侧壁插入物包括两片段插入物，即轴向内片段(7A)和轴向外片段(7B)。
具体地说，在图6中间隔分离的侧壁插入物(7)包括两个交叠的橡胶片段，或配置为两个交叠的橡胶片段，即：
(A)作为所述插入物的轴向内组件的第一片段(7A)，和
(B)作为所述侧壁插入物(7)的轴向外组件的第二片段(7B)，其由所述内片段(7A)轴向向外布置在所述侧壁部分(4)中；
其中，所述轴向内片段(7A)和所述轴向外片段(7B)以其相互间具有界面(9)的方式交叠配置。
虽然图6所示的实施方式在所述插入物(7)中示出两个片段，但可使用多于两个片段的其它实施方式是可以预期的，例如可将第三片段(未显示)片段(B)轴向外部。
对于这些附图，可以想象所述附图具有帘线增强的橡胶帘布层(ply)(未示出)，该橡胶增强的橡胶帘布层包含于侧壁(4)中，并由胎边部分(3)通过轮胎的轮周部分(附图中未标识)由轮胎胎面部分(2)径向向内延伸至所述轮胎的相对的胎边部分(未示出)。对于图2、3、4、5和6，可以想象将所述帘布层安置在所述顶点胶(6)和所述间隔分离的侧壁橡胶插入物(7)之间，从而所述间隔分离的侧壁橡胶插入物轴向向内邻近该帘布层布置。对于所有附图，可将所述顶点胶(6)想象为轴向向外地邻近该帘布层布置。该帘布层可想象为延伸到胎边(3)和顶点胶(6)的轴向内侧，然后围绕所述胎边部分(3)的径向内侧部分延伸至其后，典型地被称作帘布层反包边部分(ply turn-up portion)，并在相对较短距离内延伸至胎边部分(3)和顶点胶(6)的轴向外侧，径向向外进入轮胎侧壁(4)中。这种具有帘布层反包边部分的帘布层是本领域公知的，其中所述顶点胶(6)邻近该帘布层并在其轴向之外，和顶点胶(6)邻近该帘布层反包边在其轴向之内。
与在附图中显示的实施方式和其它未显示的实施方式一致，公开了一种充气轮胎，所述轮胎包括圆周胎面、两个间隔分离的胎边和连接所述胎边和胎面的侧壁，其中所述轮胎侧壁包含至少一个含有至少两个环形片段的内部环形侧壁插入物；
其中，所述至少两个环形片段中每一个的一部分以相互间具有倾斜界面的方式交叠配置，形成至少一个交叠区域；
其中，所述至少两个环形片段的每一个均包含含有至少一种二烯基橡胶和至少一种选自α，ω-双(N，N’-二烃基硫代氨基甲酰基二硫)烷烃、双马来酰亚胺类物质和双柠康酰亚胺类物质的硫化改性剂的橡胶组合物；和
其中在第一环形片段中硫化改性剂的浓度低于在第二环形片段中硫化改性剂的浓度。
在一个实施方式中，所述侧壁插入物为由胎边向外径向延伸入所述轮胎侧壁中的顶点胶，其中所述第一环形片段径向地邻近胎边布置，和所述第二环形片段径向地远离所述胎边布置。
在一个实施方式中，所述侧壁插入物为与顶点胶径向间隔分离的泄气保用插入物。
在一个实施方式中，为在所述侧壁插入物中得到更加均匀的固化，可将至少一种硫化改性剂加入所述侧壁插入物的一个或多个环形片段中的橡胶组合物中。“硫化改性剂”是指这种硫化改性剂在轮胎的正常硫化周期中，具有影响所述橡胶组合物硫化的作用，如此以使得整个侧壁插入物的固化状态更加均匀。通常，由于所述改性剂通常具有延缓固化的作用，因此设置在最大侧壁厚度区域的片段具有最少量的改性剂。从而，在一个实施方式中，将所述至少两个环形片段布置在具有截面厚度的侧壁区域中；其中所述第一环形片段布置在截面厚度大于布置所述第二环形片段的侧壁区域的最大截面厚度的侧壁区域中。
基于本发明讨论的目的，固化的橡胶组合物为硫固化的橡胶组合物，通常为硫固化的二烯基橡胶，其已被固化至其模量(y轴)-时间(x轴)曲线的实质性拐点(substantial inflection)。取决于测量固化动力学的方法，可采用与模量相关的性质如扭矩。具体地说，这类曲线通常是具有正斜面的曲线，其随着时间上升，直至其达到实质性拐点，即其斜面达到平台，此时其变为基本水平。在该斜面转变区域，其在某种程度上具有最大斜面，尽管该斜面仍然可能极缓慢的上升，认为该橡胶组合物被充分固化。在硫化改性剂的存在下，取决于使用的改性剂，所述曲线的形状可能会有所改变。硫化改性剂的净效果在于改进所述插入物的每个片段中的橡胶组合物的硫化，以使得插入物的总体固化更加均匀。
在一个实施方式中，用于第二橡胶组合物的硫化改性剂包括α，ω-双(N，N’-二烃基硫代氨基甲酰基二硫)烷烃、双马来酰亚胺类物质和双柠康酰亚胺类物质。
在一个实施方式中，所述硫化改性剂为α，ω-双(N，N’-二烃基硫代氨基甲酰基二硫)烷烃。适宜的α，ω-双(N，N’-二烃基硫代氨基甲酰基二硫)烷烃包括1，2-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)乙烷、1，3-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)丙烷、1，4-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)丁烷、1，5-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)戊烷、1，6-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)己烷、1，7-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)庚烷、1，8-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)辛烷、1，9-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)壬烷和1，10-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)癸烷。在一个实施方式中，所述硫化改性剂为1，6-双(N，N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫)己烷，由Bayer作为Vulcuren得到。
在一个实施方式中，所述硫化改性剂为双马来酰亚胺类物质。适宜的双马来酰亚胺类物质包括N，N’-间亚苯基双马来酰亚胺，由DuPont作为HVA-2得到。
在一个实施方式中，所示硫化改性剂为柠康酰亚胺类物质。适宜的柠康酰亚胺类物质包括N，N’-间亚二甲苯基双柠康酰亚胺，也称作1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯，作为Perkalink900由Flexsys得到。
在一个实施方式中，在一个或多个环形片段中的橡胶组合物基于每100重量份弹性体，包含约1-约15重量份(phr)的硫化改性剂。在另一个实施方式中，所述橡胶组合物可包含约2-约8phr的硫化改性剂。
在一个实施方式中，基于每100重量份弹性体，硫化改性剂的量为约0-约15重量份。
在一个实施方式中，硫化改性剂为1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯。
为在所述侧壁插入物中获得更加均匀的固化，在所述至少两个片段的两个或多个中硫化改性剂的浓度应不同。在一个实施方式中，第一片段中硫化改性剂与第二片段中硫化改性剂的重量比低于0.9；在另一个实施方式中低于0.8；在再一个实施方式中低于0.7。在一个实施方式中，在第一片段中的1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯与第二片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的重量比低于0.9；在另一个实施方式中低于0.8；在再一个实施方式中低于0.7。
在一个实施方式中，第一片段中硫化改性剂的量为0-5phr，第二片段中硫化改性剂的量为1-15phr。
在一个实施方式中，第一片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的量为0-5phr，第二片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的量为1-15phr。
在一个实施方式中，所述至少两个环形片段进一步包括第三环形片段，其中第三环形片段径向邻近顶点胶布置，第二环形片段径向远离顶点胶布置，第一环形片段径向布置在第一和第二环形片段之间。
在一个实施方式中，第一片段中硫化改性剂与第二片段中硫化改性剂的重量比低于0.9；在另一个实施方式中低于0.8；在再一个实施方式中低于0.7；并且其中第一片段中硫化改性剂与第三片段中硫化改性剂的重量比低于0.9；在另一个实施方式中低于0.8；在再一个实施方式中低于0.7。
在一个实施方式中，第一片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯与第二片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的重量比低于0.9；在另一个实施方式中低于0.8；在再一个实施方式中低于0.7；并且其中第一片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯与第三片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的重量比低于0.9；在另一个实施方式中低于0.8；在再一个实施方式中低于0.7。
在一个实施方式中，第一片段中硫化改性剂的量为0-5phr，第二片段和第三片段中硫化改性剂的量为1-15phr。
在一个实施方式中，第一片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的量为0-5phr，第二和第三片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的量为1-15phr。
本发明可以使用含烯属不饱和度的橡胶或弹性体。术语“含烯属不饱和度的橡胶或弹性体”应包括天然橡胶及其各种生胶和回收物形式以及各种合成橡胶。在本发明说明书中，除非另外说明，否则术语“橡胶”和“弹性体”可以互换使用。可互换使用术语“橡胶组合物”、“配混橡胶”和“混炼胶”来指代已经与各种成分和材料共混或混合的橡胶，这类术语是橡胶混合或橡胶配混领域技术人员公知的。典型的合成聚合物为丁二烯及其同系物和衍生物如甲基丁二烯、二甲基丁二烯和戊二烯的均聚产物，以及共聚物如由丁二烯或其同系物或衍生物与其它不饱和单体形成的那些。其中后者包括乙炔类，例如乙烯基乙炔；烯烃，例如异丁烯，其与异戊二烯共聚形成丁基橡胶；乙烯基化合物，例如丙烯酸、丙烯腈(其与丁二烯聚合形成NBR)、甲基丙烯酸和苯乙烯，后一化合物与丁二烯聚合形成SBR，以及乙烯基酯和各种不饱和醛、酮和醚，例如丙烯醛、甲基异丙烯基酮和乙烯基乙基醚。合成橡胶的具体例子包括氯丁橡胶(聚氯丁二烯)、聚丁二烯(包括顺式1，4-聚丁二烯)、聚异戊二烯(包括顺式1，4-聚异戊二烯)、丁基橡胶、卤化丁基橡胶如氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶、1，3-丁二烯或异戊二烯与单体如苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，以及乙烯/丙烯三元共聚物，其也称作乙烯/丙烯/二烯单体(EPDM)共聚物，特别是乙烯/丙烯/二环戊二烯三元共聚物。可使用的橡胶的其它例子包括烷氧基-甲硅烷基端基官能化的溶液聚合聚合物(SBR、PBR、IBR和SIBR)、硅偶联的和锡偶联的星型支化聚合物。优选的橡胶或弹性体为聚丁二烯和SBR。
在一个方面，所述橡胶优选是至少两种二烯基橡胶。例如优选两种或多种橡胶的组合，如顺式1，4-聚异戊二烯橡胶(天然的或合成的，尽管优选为天然的)、3，4-聚异戊二烯橡胶、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶、乳液和溶液聚合得到的苯乙烯/丁二烯橡胶、顺式1，4-聚丁二烯橡胶和乳液聚合制备的丁二烯/丙烯腈共聚物。
在本发明的一个方面，可使用具有约20％-约2 8％结合苯乙烯的相对常规苯乙烯含量的乳液聚合得到的苯乙烯/丁二烯(E-SBR)，或对于一些应用，使用具有中等或相对较高结合苯乙烯含量，即约30％-约45％结合苯乙烯含量的E-SBR。
乳液聚合制备的E-SBR是指苯乙烯和1，3-丁二烯作为水性乳液共聚。这是本领域技术人员公知的。结合的苯乙烯量可以变化，例如由约5％-约50％。在一个方面，该E-SBR还可以以例如三元共聚物中含有约2重量％-约30重量％的结合丙烯腈的量包含丙烯腈，以形成三元共聚物橡胶E-SBAR。
乳液聚合制备的在共聚物中包含约2重量％-约40重量％结合丙烯腈的苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物橡胶，也可作为二烯基橡胶用于本发明。
溶液聚合物制备的SBR(S-SBR)典型地具有约5％-约50％，优选约9％-约36％的结合苯乙烯含量。该S-SBR可以例如在有机烃溶剂存在下采用有机锂催化方便地制备。
在一个实施方式中，可使用顺式1，4-聚丁二烯橡胶(BR)。该BR可例如通过1，3-丁二烯的有机溶液聚合制备。该BR可通过例如具有至少90％顺式1，4-含量方便地表征。
所述顺式1，4-聚异戊二烯和顺式1，4-聚异戊二烯天然橡胶是橡胶领域技术人员公知的。
如这里使用的那样并根据常规实践，术语“phr”表示“基于100重量份橡胶或弹性体，每种材料的重量份”。
所述橡胶组合物还可包括最多70phr的加工油。加工油可作为典型地用于填充弹性体的增量油包含在橡胶组合物中。加工油还可通过在橡胶配混期间直接添加油包含在橡胶组合物中。所使用的加工油可包括存在于弹性体中的增量油和在配混期间加入的加工油。适宜的加工油包括本领域公知的各种油，包括芳香油、石蜡油、环烷油、植物油和低PCA油如MES、TDAE、SRAE和重环烷油。
短语“含烯属不饱和度的橡胶或弹性体”应包括天然橡胶及其各种生胶和回收物形式，以及各种合成橡胶。在本发明的说明书中，除非另外说明，否则术语“橡胶”和“弹性体”可以互换使用。术语“橡胶组合物”、“配混橡胶”和“混炼胶”可互换使用，指代已经与各种成分和材料共混或混合的橡胶，这类术语是橡胶混合或橡胶配混领域技术人员公知的。
所述可硫化橡胶组合物可包括约10-约150phr的二氧化硅。
通常采用的可用于混炼胶中的含硅颜料包括常规热解和沉淀含硅颜料(二氧化硅)。在一个实施方式中，使用沉淀二氧化硅。本发明中采用的常规含硅颜料为沉淀二氧化硅，例如通过可溶硅酸盐例如硅酸钠酸化得到的那些。
这类常规二氧化硅可通过例如具有BET表面积(使用氮气测量)来表征。在一个实施方式中，该BET表面积可以是约40-约600平方米/克。在另一个实施方式中，BET表面积可以是约80-约300平方米/克。测量表面积的BET方法记录在Journal of the American Chemical Society，第60卷第304页(1930)中。
该常规二氧化硅也可采用具有在约100-约400范围内，可选地约150-约300范围内的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值来表征。
所述常规二氧化硅可预期具有根据电子显微镜测定例如在0.01-0.05微米范围内的平均最终粒度，尽管二氧化硅粒子在尺寸上可甚至更小或可更大。
可使用各种可商购得到的二氧化硅，例如，仅在这里作为例子而非限定而言，可商购自PPG Industries的Hi-Si商标下的210、243型号等的二氧化硅；可由Rhodia以例如Z1165MP和Z165GR型号得到的二氧化硅；和可由Degussa AG以例如VN2和VN3等型号得到的二氧化硅。
所述可硫化橡胶组合物可包括1-100phr的炭黑、交联的粒状聚合物凝胶、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)或增塑的淀粉。
通常使用的炭黑可用作常规填料。这类炭黑的典型例子包括N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N990和N991。这些炭黑具有9-145g/kg的碘吸收，和34-150cm3/100g的DBP值。
其它填料可用于橡胶组合物中，包括但不限于粒状填料，包括超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、粒状聚合物凝胶包括但不限于记载于美国专利第6,242,534、6,207,757、6,133,364、6,372,857、5,395,891或6,127,488号中的那些，和增塑的淀粉复合填料包括但不限于记载于美国专利第5,672,639号中的那些。
在一个实施方式中，用于轮胎胎面的橡胶组合物可包含常规含硫有机硅化合物。适宜的含硫有机硅化合物的例子具有下式：
Z-Alk-Sn-Alk-Z        II
其中，Z选自
Figure S2007101801844D00111
和
Figure S2007101801844D00112
其中，R6为1-4个碳原子的烷基、环己基或苯基；R7为1-8个碳原子的烷氧基或5-8个碳原子的环烷氧基；Alk为1-18个碳原子的二价烃和n为2-8的整数。
可用于本发明的含硫有机硅化合物的具体例子包括：3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(3，3’-bis(trimethoxysilylpropyl)disulfide)、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、2，2’-双(三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，3’-双(三丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)六硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3，3’-双(三辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(三-2”-乙基己氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，3’-双(三异辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三叔丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、2，2’-双(甲氧基二乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、2，2’-双(三丙氧基甲硅烷基乙基)五硫化物、3，3’-双(三环壬氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(三环戊氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、2，2’-双(三-2”-甲基环己氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(三甲氧基甲硅烷基甲基)四硫化物、3-甲氧基乙氧基丙氧基甲硅烷基3’-二乙氧基丁氧基-甲硅烷基丙基四硫化物、2，2’-双(二甲基甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、2，2’-双(二甲基仲丁氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3，3’-双(甲基丁基乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、2，2’-双(苯基甲基甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3，3’-双(二苯基异丙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(二苯基环己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(二甲基乙硫基甲硅烷基丙基)四硫化物、2，2’-双(甲基二甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、2，2’-双(甲基乙氧基丙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3，3’-双(二乙基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3’-双(乙基二仲丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(丙基二乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3’-双(丁基二甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3，3’-双(苯基二甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3-苯基乙氧基丁氧基甲硅烷基3’-三甲氧基甲硅烷基丙基四硫化物、4，4’-双(三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、6，6’-双(三乙氧基甲硅烷基己基)四硫化物、12，12’-双(三异丙氧基甲硅烷基十二烷基)二硫化物、18，18’-双(三甲氧基甲硅烷基十八烷基)四硫化物、18，18’-双(三丙氧基甲硅烷基十八烯基)四硫化物、4，4’-双(三甲氧基甲硅烷基-丁烯-2-基)四硫化物、4，4’-双(三甲氧基甲硅烷基环己烯基)四硫化物、5，5’-双(二甲氧基甲基甲硅烷基戊基)三硫化物、3，3’-双(三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙基)四硫化物、3，3’-双(二甲氧基苯基甲硅烷基-2-甲基丙基)二硫化物。
在一个实施方式中，含硫有机硅化合物为3，3’-双(三甲氧基或三乙氧基甲硅烷基丙基)硫化物。在一个实施方式中，含硫有机硅化合物为3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物和3，3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。从而，关于式II，Z可以是
Figure S2007101801844D00131
其中R7为具有2-4个碳原子，可选地具有2个碳原子的烷氧基；alk为2-4个碳原子，可选地具有3个碳原子的二价烃；和n为2-5，可选地为2或4的整数。
在另一个实施方式中，适宜的含硫有机硅化合物包括公开于美国专利第6,608,125号中的化合物。根据美国专利第6,608,125号中的公开，这些含硫有机硅化合物具有式G-C(＝O)-S-CH2CH2CH2SiX3，其中每个X都是独立选择的RO-基团，其中每个R都独立地选自由氢、含有或不含不饱和度的烷基、链烯基、芳基和芳烷基组成的组，除氢外的这些部分具有1-18个碳原子；和G为6-8个碳原子的单价烷基。在一个实施方式中，含硫有机硅化合物包括3-(辛酰基硫)-1-丙基三乙氧基硅烷、CH3(CH2)6C(＝O)-S-CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3，其可作为NXTTM商购自GE Silicones。
在另一个实施方式中，适宜的含硫有机硅化合物包括公开于美国专利公开2003/0130535中的那些。根据在美国专利公开2003/0130535中的公开，这些含硫有机硅化合物具有式III或IV
Figure S2007101801844D00141
其中，R为甲基或乙基；
R’，相同或不同，为C9-C30的支化或非支化单价烷基或链烯基、芳基、芳烷基、支化或非支化C2-C30烷基醚基团、支化或非支化C2-C30烷基聚醚基团或R3Si，其中R为C1-C30的支化或非支化烷基或链烯基、芳烷基或芳基；R”为支化或非支化、饱和或不饱和的脂肪族、芳香族或脂肪族/芳香族混合的二价C1-C30烃基；
X，当n＝1和m＝1时为SH，当n＝2和m＝1-10时为S及其混合物，当n＝1和m＝1时为S(C＝O)-R，或当n＝1和m＝1时为H；
R”可以是CH2、CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH(CH3)、CH2CH(CH3)、C(CH3)2、CH(C2H5)、CH2CH2CH(CH3)、CH2CH(CH3)CH2或
在一个实施方式中，所述含硫有机硅化合物为式III，R为乙基，R’为C12-C14烷基，R”为CH2CH2CH2，X为SH，n为1和m为1。在一个实施方式中，所述含硫有机硅化合物为Degussa的Si-363。
橡胶组合物中含硫有机硅化合物的量可根据使用的其它添加剂的水平变化。通常而言，该化合物的量在0.5-20phr范围内。在一个实施方式中，该量在1-10phr范围内。
本领域技术人员可容易地理解，所述橡胶组合物可通过橡胶配混领域众所周知的方法配混，例如将各种硫可硫化的橡胶成分与各种常用添加剂材料如硫给体、固化助剂如活化剂和加工添加剂如油、包括增粘树脂的树脂和增塑剂、填料、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡、抗氧化剂和抗臭氧剂和胶溶剂混合。如本领域公知的，取决于硫可硫化的和硫硫化的材料(橡胶)的目的用途，选择上述提及的添加剂，并通常以常规量使用。硫给体的典型例子包括元素硫(游离硫)、胺二硫化物(amine disulfide)、聚合多硫化物(polymeric polysulfide)和硫烯烃加合物。在一个实施方式中，所述硫-硫化剂为元素硫。该硫-硫化剂可以以0.5-8phr，可选地为1.5-6phr的量使用。如果使用，增粘剂树脂的典型量占约0.5-约10phr，通常约1-约5phr。加工助剂的典型量为约1-约50phr。抗氧化剂的典型量占约1-约5phr。典型的抗氧化剂可以是例如二苯基对亚苯基二胺和其它抗氧化剂，如在The Vanderbilt Rubber Handbook(1978)第344页至346页中记载的那些。抗臭氧剂的典型量为约1-5phr。如果使用，可包括硬脂酸的脂肪酸的典型量为约0.5-约3phr。氧化锌的典型量为约2-约5phr。蜡的典型量为约1-约5phr。通常使用微晶蜡。胶溶剂的典型量为约0.1-约1phr。典型的胶溶剂可以是例如五氯硫代苯酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物(dibenzamidodiphenyl disulfide)。
使用促进剂控制硫化需要的时间和/或温度，并改进硫化橡胶的性质。在一个实施方式中，可使用单一促进剂体系，即主促进剂。所述主促进剂可以以约0.5-约4，可选地约0.8-约1.5phr的总量使用。在另一实施方式中，可使用主促进剂和助促进剂的组合，其中所述助促进剂以较少量使用，如约0.05-约3phr，以活化并改善硫化橡胶的性质。预期这些促进剂的组合能够对最终性质产生协同作用，并在某种程度上优于单独使用任何一种促进剂产生的效果。此外，可使用延迟作用促进剂，其不受正常加工温度影响，但能在常规硫化温度下产生令人满意的固化。还可使用硫化延迟剂。可用于本发明的适宜促进剂类型为胺、二硫化物、胍类、硫脲类、噻唑类、秋兰姆类、亚磺酰胺类、二硫代氨基甲酸盐和黄原酸盐。在一个实施方式中，所述主促进剂为一种亚磺酰胺。如果使用助促进剂，则助促进剂可以是胍类、二硫代氨基甲酸盐或秋兰姆化合物。
橡胶组合物的混合可采用橡胶混合领域技术人员公知的方法实现。例如，典型地在至少两个阶段中混合各成分，即至少一个非生产性(non-productive)阶段和随后的生产性混合阶段。包含硫-硫化剂的最终固化剂典型地在通常称作“生产性”混合阶段的最终阶段中混合，其中所述混合典型地在低于前述非生产性混合阶段中温度的温度或最终温度下进行。术语“非生产性”和“生产性”混合阶段是橡胶混和领域技术人员公知的。可使所述橡胶组合物经历热机械混合步骤。所述热机械混合步骤通常包括在混合机或挤出机中机械加工适宜的时间，以产生140℃-190℃的橡胶温度。热机械加工的适宜时间作为操作条件、组分的体积和性质的函数变化。例如热机械加工可以为1-20分钟。
所述橡胶组合物可以结合在泄气保用轮胎的侧壁插入物中。从而，侧壁插入物的每个环形片段均可包含所述橡胶组合物。所述环形片段可采用本领域公知的方法生产，所述方法包括但不限于挤出、压延等。所述第一和第二(和额外的)环形片段可共挤出，或单独挤出或压延然后以常规方式形成轮胎。
本发明的充气轮胎可以是赛车轮胎、轿车轮胎、飞机轮胎、农用轮胎、工程机械轮胎、越野轮胎、载重汽车轮胎等。在一个实施方式中，所述轮胎为轿车轮胎或载重汽车轮胎。所述轮胎还可以是子午线轮胎或斜交轮胎。
本发明充气轮胎的硫化通常在约100℃-200℃的常规温度下实施。在一个实施方式中，硫化在介于约110℃-180℃之间的温度下实施。可采用任何通常的硫化方法，例如在压床或模具中加热，用过热蒸汽或热空气加热。这类轮胎可使用公知的及对本领域技术人员显而易见的各种方法构造、成型、模塑和固化。
本发明通过以下非限制性实施例进一步进行阐述。
实施例1
在本实施例中阐述了向橡胶组合物中加入硫化改性剂的作用。按照表1中的配方制备五个样品，其中数量以phr给出。每个组合物在具有至少一个非生产性阶段和一个生产性阶段的多级混合过程中制备。然后测试样品的固化动力学，结果示于图7中。
表1
  样品     1     2     3     4     5
  天然橡胶聚丁二烯1炭黑二氧化硅偶联剂2抗降解剂3氧化锌硬脂酸硫磺促进剂4硫化改性剂5硫化改性剂6     8020301553.255134.7500     1000320032.512240     1000320032.512280     1000500032.5122100.1     1000100032.512280
1Goodyear Tire & Rubber Company的Budene 1207
2双(烷氧基甲硅烷基烷基)多硫化物型，50％于炭黑上
3对苯二胺类和喹啉类
4亚磺酰胺类
51，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯
6N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺
虽然基于阐述本发明的目的已经说明了某些代表性实施方式和细节，但对本领域技术人员而言可进行各种改进和修正而不超出本发明的范围或主旨。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，其特征在于具有圆周胎面、两个间隔分离的胎边和连接所述胎边和胎面的侧壁，其中所述轮胎侧壁包括至少一个包含至少两个环形片段的内部环形侧壁插入物，所述至少两个环形片段包含第一和第二相邻的环形片段；
其中，所述第一和第二环形片段以相互间具有界面的方式布置；
其中，所述至少两个环形片段中的每个均包含含有至少一种二烯基橡胶和至少一种硫化改性剂的橡胶组合物，所述硫化改性剂选自α，ω-双(N，N’-二烃基硫代氨基甲酰基二硫)烷烃、双马来酰亚胺类物质和双柠康酰亚胺类物质；和
其中，在第一环形片段中的硫化改性剂浓度低于第二环形片段中的硫化改性剂浓度。
2.权利要求1的充气轮胎，其特征在于所述侧壁插入物为由胎边沿径向向外延伸进入轮胎侧壁的顶点胶，其中所述第一环形片段径向邻近胎边布置，和第二环形片段径向远离胎边布置。
3.权利要求1或2的充气轮胎，其特征在于所述侧壁插入物为与顶点胶径向间隔分离的泄气保用插入物。
4.述权利要求任意一项的充气轮胎，其特征在于第一环形片段布置在第二环形片段轴向外侧。
5.前述权利要求任意一项的充气轮胎，其特征在于所述第一环形片段布置在第二环形片段轴向内侧。
6.前述权利要求任意一项的充气轮胎，其特征在于所述第一环形片段径向邻近所述顶点胶布置，和所述第二环形片段径向远离所述顶点胶布置。
7.前述权利要求任意一项的充气轮胎，其特征在于所述第一环形片段径向远离所述顶点胶布置，和所述第二环形片段径向邻近所述顶点胶布置。
8.前述权利要求任意一项的充气轮胎，其特征在于硫化改性剂的量为0-15重量份，基于每100重量份的弹性体计算。
9.前述权利要求任意一项的充气轮胎，其特征在于所述硫化改性剂为1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯，第一片段中的1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯与第二片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的重量比低于0.9，和第一片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的量为0-5phr，和第二片段中1，3-双(柠康酰亚氨基甲基)苯的量为1-15phr。
10.前述权利要求任意一项的充气轮胎，其特征在于所述至少两个共环形片段进一步包括第三环形片段。
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