CN101583499B - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供内衬层使用由热塑性树脂或在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物形成的膜、可以既维持充分的耐久性又提高内压保持性能的充气轮胎。本发明的充气轮胎,在一对胎圈部之间架设有含有多根加强帘线的胎体层、该胎体层绕胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,其中,在比所述胎体层靠轮胎内腔侧处配置有含有由热塑性树脂或在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物形成的膜的内衬层,该内衬层绕所述胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,该内衬层的卷起高度(L-TUH)为轮胎剖面高度(SH)的25%以上。
Description
技术领域
本发明涉及内衬层使用由热塑性树脂或在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物形成的膜的充气轮胎,更详细地说,涉及既能够维持充分的耐久性又能够提高内压保持性能的充气轮胎。
背景技术
一直以来,在具有至少1层胎体层的充气子午线轮胎中,为了抑制漏气,要加厚配置在轮胎最内面的内衬层,或内衬层使用空气透过系数小的材料。但是,在加厚了内衬层的情况下,会引起轮胎重量增加、与此相伴的滚动阻力恶化。另一方面,在内衬层使用空气透过系数较小的材料的情况下(例如,参考专利文献1),可以在不增加轮胎重量的情况下抑制漏气,但透过了内衬层的空气一旦到达胎体层,则该空气迅速传播到胎体层的卷起部分,从这里泄漏到轮胎外表面。这是因为,一般来说,作为加捻帘线的胎体帘线的空气透过系数远大于橡胶组合物的空气透过系数。
因此,为了有效地提高内压保持性能,在对漏气的作用较大的胎侧部配置空气透过系数较小的材料是有效的,作为具体方法,有人提出了在胎侧部设置由以丁基橡胶为主体的橡胶组合物形成的防透气层(例如,参考专利文献2)。但是,这种情况下,因为一般在胎侧部使用的二烯系橡胶与丁基橡胶的粘接性差,所以从耐久性的观点出发,在弯曲变形较大的胎侧部配置由以丁基橡胶为主体的橡胶组合物形成的防透气层,存在非常大的问题。
另外,有人提出了在胎圈部的胎圈包布等加强部件与胎体层之间配置空气透过系数小的材料的结构(例如,参考引用文献3)、将内衬层配置成绕入到胎圈芯的下侧的结构(例如,参考专利文献4),但这些结构如上所述,难以抑制空气从胎体层的卷起部分泄漏到轮胎外表面,而且也没有解决由以丁基橡胶为主体的橡胶组合物形成的防透气层与周边橡胶层的粘接性的问题。
专利文献1:日本特开平11-123907号公报
专利文献2:日本特开2000-190713号公报
专利文献3:日本特开昭62-139705号公报
专利文献4:日本特开平11-320705号公报
发明内容
本发明的目的是提供内衬层使用由热塑性树脂或在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物形成的膜、可以既维持充分的耐久性又提高内压保持性能的充气轮胎。
用于实现上述目的的本发明的充气轮胎,在一对胎圈部之间架设有含有多根加强帘线的胎体层、该胎体层绕胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,其特征在于,在比所述胎体层靠轮胎内腔侧处配置有含有由热塑性树脂或在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物形成的膜的内衬层,该内衬层绕所述胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,该内衬层的卷起高度(L-TUH)为轮胎剖面高度(SH)的25%以上。
本发明中,通过将含有由热塑性树脂或热塑性弹性体组合物形成的膜的内衬层配置在比胎体层靠轮胎内腔侧,该内衬层绕所述胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,该内衬层的卷起高度(L-TUH)为轮胎剖面高度(SH)的25%以上,从而可以有效地抑制转播到胎体层的卷起部分的空气泄漏到轮胎外表面。另外,因为由热塑性树脂或热塑性弹性体组合物形成的膜与橡胶组合物的粘接性良好,所以耐久性也不恶化。因此,能够既维持充分的耐久性又提高内压保持性能。
在本发明中,优选胎体层的末端位置与内衬层的末端位置在轮胎径向彼此相距5mm以上。由此,可以抑制以胎体层的末端位置或内衬层的末端位置为起点的边缘分离发生。
优选内衬层具有由一对橡胶片夹持膜的结构。特别优选橡胶片是由橡胶成分中的丁基橡胶的配合量限制在50重量%以下的橡胶组合物构成的。由此,可以进一步改善含有膜的内衬层与周边橡胶层的粘接性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的充气轮胎的子午线半剖面图。
图2是本发明中的内衬层的放大剖面图。
符号说明
1胎面部
2胎侧部
3胎圈部
4胎体层
4e胎体层的末端位置
5胎圈芯
6带束层
7内衬层
7e内衬层的末端位置
11膜
12、13橡胶片
具体实施方式
以下,对于本发明的构成参考附图进行详细说明。图1表示本发明的实施方式的充气轮胎,1是胎面部,2是胎侧部,3是胎圈部。在左右一对的胎圈部3、3之间架设有含有多根加强帘线的胎体层4,该胎体层4绕胎圈芯5自轮胎内侧向外侧卷起。作为胎体层4的加强帘线,一般使用尼龙帘线、聚酯帘线等有机纤维帘线。在胎面部1中的胎体层4的外周侧埋设有多层带束层6。这些带束层6配置成加强帘线相对于轮胎圆周方向倾斜、且在层之间加强帘线彼此交叉。
在上述充气轮胎中,在胎体层4的轮胎内腔侧配置有内衬层7。该内衬层7如图2的放大剖面图所示,是由热塑性树脂或热塑性弹性体组合物形成的膜11、和在膜11的两侧叠层的橡胶片12、13构成的。内衬层7必须含有膜11,但可以是在膜的单侧叠层有橡胶片的结构、单独的膜。
上述内衬层7与胎体层4一样,绕胎圈芯5自轮胎内侧向外侧卷起。而且,内衬层7的卷起高度L-TUH)设定为轮胎剖面高度(SH)的25%以上,更优选设定为30%~50%。
在如上所述构成的充气轮胎中,即使在透过了内衬层7的空气到达胎体层4、该空气通过胎体层4的加强帘线传播到胎体层4的卷起部分的情况下,因为含有膜11的内衬层7的卷起高度(L-TUH)为轮胎剖面高度(SH)的25%以上,所以也可以有效地抑制传播到胎体层4的卷起部分的空气泄漏到轮胎外表面。但是,如果内衬层7的卷起高度(L-TUH)小于轮胎剖面高度(SH)的25%,则胎体层4的卷起部分周围的漏气抑制的效果不充分。另外,因为由热塑性树脂或热塑性弹性体组合物形成的膜11与橡胶组合物的粘接性良好,所以耐久性也不恶化。其结果是,与现有的具有由以丁基橡胶为主体的橡胶组合物形成的内衬层的充气轮胎相比,可以既维持充分的耐久性又提高内压保持性能。
在上述充气轮胎中,优选使胎体层4的末端位置4e与内衬层7的末端位置7e在轮胎径向上彼此相距5mm以上。即,在图1中,优选使胎体层4的卷起高度(C-TUH)与内衬层7的卷起高度(L-TUH)的差(ΔTUH)满足ΔTUH=|(L-TUH)-(C-TUH)|≥5mm的关系。由此,可以抑制以胎体层4的末端位置4e或内衬层7的末端位置7e为起点的边缘分离发生、改善耐久性。
内衬层7最优选是将膜11用一对橡胶片12、13夹持的夹层结构。特别优选构成橡胶片12、13的橡胶组合物是将橡胶成分中的丁基橡胶的配合量限制在50重量%以下的橡胶组合物。当然,不含有丁基橡胶的橡胶组合物是最合适的。由此,可以进一步改善含有膜11的内衬层7与周边橡胶层的粘接性。如果上述橡胶成分中的丁基橡胶配合量超过50重量%,则内衬层7与周边橡胶层的粘接性不充分。
对膜11的厚度不特别限制,可以从0.001mm~0.300mm的范围选择。另一方面,在膜11上叠层的橡胶片12、13的厚度优选为0.10mm~0.70mm,如果该橡胶片过厚则引起重量增加。
以下,对于本发明中使用的膜进行说明。该膜可以由热塑性树脂或在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物构成。
作为在本发明中使用的热塑性树脂,可以列举例如,聚酰胺系树脂[例如,尼龙6(N6)、尼龙66(N66)、尼龙46(N46)、尼龙11(N11)、尼龙12(N12)、尼龙610(N610)、尼龙612(N612)、尼龙6/66共聚物(N6/66)、尼龙6/66/610共聚物(N6/66/610)、尼龙MXD6、尼龙6T、尼龙6/6T共聚物、尼龙66/PP共聚物、尼龙66/PPS共聚物],聚酯系树脂[例如,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、聚对苯二甲酸丁二醇酯/1,4-丁二醇共聚物、PET/PEI共聚物、聚芳酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、液晶聚酯、聚氧亚烷基二酰亚胺二酸/聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物等芳香族聚酯],聚腈系树脂[例如,聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯腈、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS)、甲基丙烯腈/苯乙烯共聚物、甲基丙烯腈/苯乙烯/丁二烯共聚物]、聚(甲基)丙烯酸酯系树脂[例如,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯/丙烯酸甲酯树脂(EMA)],聚乙烯基系树脂[例如,乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)、聚偏1,1-二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯/1,1-二氯乙烯共聚物、1,1-二氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物],纤维素系树脂[例如,乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素],氟系树脂[例如,聚偏1,1-二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚氯氟乙烯(PCTFE)、四氯乙烯/乙烯共聚物(ETFE)],酰亚胺系树脂[例如,芳香族聚酰亚胺(PI)]等。
作为在本发明中使用的弹性体,可以列举例如,二烯系橡胶及其氢化物[例如,NR、IR、环氧化天然橡胶、SBR、BR(高顺BR和低顺BR)、NBR、氢化NBR、氢化SBR],烯烃系橡胶[例如,乙丙橡胶(EPDM,EPM)、马来酸改性乙丙橡胶(M-EPM)],丁基橡胶(IIR),异丁烯与芳香族乙烯基化合物或二烯系单体共聚物,丙烯酸橡胶(ACM),离聚物,含卤素橡胶[例如,Br-IIR、Cl-IIR、异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物的溴化物(Br-IPMS)、氯丁二烯橡胶(CR)、氯醚橡胶(CHC,CHR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯化聚乙烯(CM)、马来酸改性氯化聚乙烯(M-CM)],硅橡胶(例如,甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶),含硫橡胶(例如,聚硫醚橡胶),氟橡胶(例如,1,1-二氟乙烯系橡胶、含氟乙烯基醚系橡胶、四氟乙烯-丙烯系橡胶、含氟硅系橡胶、含氟磷腈系橡胶),热塑性弹性体(例如,苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、聚酯系弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酰胺系弹性体)等。
在本发明中使用的热塑性弹性体组合物中,热塑性树脂成分(A)与弹性体成分(B)的组成比可以根据膜的厚度、柔软性的平衡来适当确定,优选范围为10/90~90/10,更优选为20/80~85/15(重量比)。
本发明所涉及的热塑性弹性体组合物中,作为除上述必需成分(A)和(B)之外的第三成分,可以混合增容剂等的其它聚合物和配合剂。混合其它聚合物的目的是为了改良热塑性树脂成分与弹性体成分的相容性、为了改进材料的膜成型加工性、为了提高耐热性、为了降低成本等,作为其中所使用的材料,可列举例如,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、SBS、聚碳酸酯等。
可以通过预先将热塑性树脂与弹性体(橡胶的情况下是未硫化物)用双轴混炼挤出机(2軸混押出機)等进行熔融混炼,使弹性体成分分散在形成连续相的热塑性树脂中,从而得到上述热塑性弹性体组合物。在将弹性体成分进行硫化时,可以在混炼下添加硫化剂,动态地使弹性体硫化。另外,向热塑性树脂或弹性体成分中添加的各种配合剂(除硫化剂之外)可以在上述混炼中添加,但优选在混炼之前预先混合。作为将热塑性树脂与弹性体进行混炼时所使用的混炼机,不特别限制,可列举螺杆挤出机、捏合机、班伯里混炼机、双轴混炼挤出机等。其中,从树脂成分与橡胶成分的混炼和橡胶成分的动态硫化方面考虑优选使用双轴混炼挤出机。还可以使用2种以上混炼机,依次进行混炼。作为熔融混炼的条件,只要温度为热塑性树脂熔融的温度以上即可。另外,混炼时的剪切速度优选为2500~7500sec-1。整个混炼的时间优选为30秒~10分钟,另外在添加了硫化剂的情况下,添加后的硫化时间优选为15秒~5分钟。上述方法所制作的热塑性弹性体组合物通过利用树脂用挤出机进行成型、或进行压延成型来进行膜化。膜化方法可以利用通常的将热塑性树脂或热塑性弹性体进行膜化的方法。
这样得到的热塑性弹性体组合物的薄膜采取弹性体在热塑性树脂的基体中作为不连续相分散的结构。通过采取该状态的分散结构,可以将杨氏模量设定为1~500MPa的范围,赋予作为轮胎构成部件的适度的刚性。
上述热塑性树脂或热塑性弹性体组合物可以成型成片或膜而以单体形式埋设在轮胎内部,也可以为了提高与相邻的橡胶的粘接性而叠层粘接层。作为构成该粘接层的粘接用聚合物的具体例,可以列举分子量100万以上、优选为300万以上的超高分子量聚乙烯(UHMWPE),乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸甲酯树脂(EMA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)等丙烯酸酯共聚物类和它们的马来酸酐加成物,聚丙烯(PP)及其马来酸改性物,乙烯/丙烯共聚物及其马来酸改性物,聚丁二烯系树脂及其马来酸酐改性物,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS),苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS),氟系热塑性树脂,聚酯系热塑性树脂等。它们可以按照常规方法、例如利用树脂用挤出机进行挤出而成型成片状或膜状。对粘接层的厚度不特别限制,但为了使轮胎轻量化而厚度较小为好,优选为5μm~150μm。
以上,对本发明的优选实施方式进行了详细说明,但应理解成在不脱离权利要求所规定的本发明的精神和范围的限度内,可以对此进行各种变化、代替和置换。
实施例
制作现有例、实施例1~4和比较例1~2的轮胎。轮胎尺寸为195/60R15。这些轮胎中,在一对胎圈部之间架设含有多根加强帘线的胎体层,该胎体层绕胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,其中,配置在比胎体层靠轮胎内腔侧的内衬层的构成材料、内衬层的卷起高度(L-TUH)相对于轮胎剖面高度(SH)的比(L-TUH/SH)、和胎体层的卷起高度(C-TUH)与内衬层的卷起高度(L-TUH)的差(ΔTUH)分别不同。
现有例的轮胎采用由以丁基橡胶为主体的橡胶组合物形成的厚度0.5mm的内衬层,使该内衬层在轮胎内面终止。实施例1~3的轮胎采用具有下述夹层结构的厚度0.5mm的内衬层,该内衬层绕胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,所述夹层结构是将由在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物形成的膜用一对橡胶片夹入的夹层结构。热塑性弹性体组合物是在聚酰胺系树脂(尼龙6,66)中混合有含卤素橡胶(溴化丁基橡胶)的组合物。实施例4和比较例1的轮胎采用具有下述夹层结构的厚度0.4mm的内衬层,该内衬层绕胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,所述夹层结构是将由乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)形成的膜用一对橡胶片夹入的夹层结构。比较例2的轮胎采用由以丁基橡胶为主体的橡胶组合物形成的厚度0.5mm的内衬层,该内衬层绕胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起。
表1中,显示了各内衬层的通气性(透气性),这是使用基于JIS K7126“塑料膜和片的透气度试验方法(A法)”测定的通气性的倒数,以将现有例作为100的指数来表示的。该指数值越大则意味着耐透气性越优异。
对于上述现有例、实施例1~4和比较例1~2的轮胎,通过下述评价方法来评价内压保持性能和耐久性,将其结果示于表1。
内压保持性能:
将各试验轮胎安装在标准轮辋上,在初始压力250kPa、室温21℃、无负荷条件下放置3个月,每3小时测定内压,测定内压为Pt、初始压力为P0、经过天数为t,利用下式进行回归,求得α值。
Pt/P0=exp(-αt)
使用得到的α值,代入t=30(天),由β=[1-exp(-αt)]×100求出β值,该β值为每1个月的内压降低率(%/月)。评价结果使用内压降低率的倒数,以将现有例作为100的指数来显示。该指数值越大意味着内压保持性能越优异。
耐久性:
将各试验轮胎安装在标准轮辋上,填充标准的空气压,在与该空气压对应的最大载重(参照JATMA年鉴的空气压-负荷能力对应表)、速度80km/h的条件下在转鼓上行驶,在产生了通过外观目测可以确认的损伤的时刻结束行驶,求出其行驶距离。评价结果以将现有例作为100的指数来显示。该指数值越大意味着耐久性越优异。
[表1]
如从该表1明确的那样,实施例1~4的轮胎与现有例相比可以既维持充分的耐久性又提高内压保持性能。另一方面,比较例1的轮胎由于内衬层的卷起高度(L-TUH)不充分,故而内压保持性能的改善效果不充分。比较例2的轮胎由于由以丁基橡胶为主体的橡胶组合物形成的内衬层的卷起高度(L-TUH)设定得较大,故而耐久性降低显著。
Claims (6)
1.一种充气轮胎,在一对胎圈部之间架设有含有多根加强帘线的胎体层、该胎体层绕胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,其特征在于,在比所述胎体层靠轮胎内腔侧处配置有含有由热塑性树脂或在热塑性树脂中混合有弹性体的热塑性弹性体组合物形成的膜的内衬层,该内衬层绕所述胎圈芯自轮胎内侧向外侧卷起,该内衬层的卷起高度(L-TUH)为轮胎剖面高度(SH)的30%~50%。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎,其特征在于,所述胎体层的末端位置与所述内衬层的末端位置在轮胎径向彼此相距5mm以上。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎,其特征在于,所述内衬层具有由一对橡胶片夹持所述膜的结构。
4.根据权利要求2所述的充气轮胎,其特征在于,所述内衬层具有由一对橡胶片夹持所述膜的结构。
5.根据权利要求3所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶片由橡胶成分中的丁基橡胶配合量限制在50重量%以下的橡胶组合物构成。
6.根据权利要求4所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶片由橡胶成分中的丁基橡胶配合量限制在50重量%以下的橡胶组合物构成。
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