CN102563145A - 自密封气门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自密封气门(30)，该自密封气门用于轮胎(10A)，该自密封气门(30)包括自密封材料，该自密封材料在10Hz下测量的动态剪切模量G*小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。

Description

自密封气门
技术领域
本发明涉及一种包含了低弹性模量材料的气门。本发明应用于这样的物体，其旨在容纳受压的空气，例如车轮轮辋、内胎或者轮胎。在轮胎或轮辋的情形下，本发明应用于任何类型的轮胎或轮辋，特别是那些旨在装配到客车类型车辆、SUV(运动型多用途汽车)、两轮车辆(特别是摩托车)、飞机、选自小卡车的工业车辆、重型车辆-其意味着地铁、公共汽车、重型道路运输车辆(卡车、拖拉机、拖车)、诸如农业或土木工程机械的非道路车辆-或者其它运输或作业车辆。
背景技术
现有技术公开了无内胎类型的轮胎，这是一种没有内胎的轮胎。这种轮胎旨在安装到具有孔口的轮辋上，机械气门容置在所述孔口内。文献WO2004/002760中描述了这种气门。
然而，除了相对复杂以外，这种气门的气密性水平还能够进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种比较简单并且更加有效的气门。
为此，本发明的一个目的是提供一种用于轮胎、轮辋或内胎的自密封气门，其中，它包括自密封材料，该自密封材料包含至少一种弹性体，该弹性体在10Hz下测量的动态剪切模量G*小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。
根据本发明的气门由于自密封材料的性能而可以实现良好的气密性。具体来说，所述材料具有几乎完美的弹性机械性能，这意味着即使在空气注入构件(例如针)已经穿透该材料之后，在轮胎或者内胎的内压的作用下，通过该材料对所述构件造成的通路进行了填充，也能够确保气门的气密性。
进一步地，根据本发明的气门相对简单，这是因为单凭所述材料就足以对气门进行密封，并进而密封了轮胎或者内胎。
根据本发明的气门的优点在于：在非常广泛的工作温度范围内具有几乎完美弹性的机械性能。当气门被例如针的空气注入构件刺穿的时候，这种性能显著提高了密封速度。
根据本发明的自密封材料呈现出非常接近于弹性材料的机械性能。在取出所述空气注入构件的期间展现了该优点。因为所述材料具有几乎完美弹性的性能，因此在取出期间，在流体静态的压缩力的作用下，该材料的响应是接近瞬时的。没有观察到气密性的缺失。
还可以通过以下事实来对自密封材料进行表征：它的动态伸长模量小于0.18MPa，优选地小于0.09MPa，更加优选地小于0.03MPa。记住，该伸长模量和剪切模量通过关系式E*＝2(1+v).G*而联系在一起，其中v是泊松比。
优选地，对于在-30℃和+100℃之间的给定的温度范围内的任何温度来说，该自密封材料的损耗因子tgδ小于0.2，并且动态模量G*小于0.05MPa，优选地小于0.03MPa，更加优选地小于0.01MPa；tanδ和G*是在10Hz的频率下测量的。优选地，G*小于与气门接触的受压空气的充气压力Pg。
还注意到，在给定的温度范围内当动态模量G*变得大于充气压力Pg的时候，自密封材料的密封性能遭到削弱。这是因为，由于很多密封机构后方的驱动力是与被充气的轮胎的压力相关联的压缩力，因此当自密封材料的动态模量G*大于或等于充气压力Pg的时候，发现该自密封材料不再能够足够有效地变形来密封移除了空气注入构件所留下的孔。相对照而言，某些特定的自密封材料对于客车轮胎(这种客车轮胎的工作压力介于2巴(bar)和3巴之间)而言刚性太大，这些特定的自密封材料可以成功地用于大约为8至10巴的工作压力的重型车辆轮胎。
动态模量G*还优选地大于Pg/30。与非常低的损耗因子相结合的话，这在高速和高温行驶下呈现了优异的形状稳定性。
当空气注入构件刺穿气门的时候，充气压力Pg使得自密封材料处于流体静力压缩状态，并且它的伸长模量或动态剪切模量越小，则该流体静力压缩的状态就越完美。这些力将自密封材料压靠在所述构件上并且密封了气门。在空气注入构件被移除之后，这些相同的流体静力的压缩力将所述构件在气门中留下的孔口保持为封闭，从而保持了气门的气密性。
弹性材料在Anton Paar MCR 301流变计上被动态表征。测试样本是圆柱形的，厚度为2.5mm直径为4mm。测试样本放置在两个平板之间的加热腔室内，一个平板固定另一个绕着其中心做正弦波式地摆动，并且还在贯穿整个测试持续的期间施加了0.02MPa的正应力。施加了1％的最大变形，并且在5°/min的速率下将温度从-100℃增加到250℃。所开发出来的结果是给定温度范围内的动态剪切模量G*和损耗因子tgδ。
G*＝(G′2+G″2)1/2and tgδ＝G″/G′
G*是单位为MPa的动态剪切模量；
G′是单位为MPa的真实剪切模量；
G″是单位为MPa的剪切损耗模量；并且
δ是所施加的变型和所测量的应力之间的损耗因子。
σR和εR是在断裂下侧量的材料测试样本的应力和伸长(σR是相对于测试样本的初始横截面So的)。
已知，商业上可用的产品“Mediprene 500000M”和“Multiflex G00”被作为密封材料。这两种材料具有的基于石蜡的增量油含量大约为重量份的400pce(每一百份弹性体的重量份)。这些材料的tgδ值在贯穿[0；130℃]的温度范围内小于0.15。因此，它们的性能实际上在整个该温度范围内具有完美的弹性。这两种材料在断裂下的伸长大于1000％，并且断裂应力超过0.2MPa。
这两种材料的动态剪切模量在相同的温度范围内介于30000和60000Pa之间。这些动态剪切模量赋予了材料非常高的挠性，这对于客车的密封机构而言十分有利，其中充气压力大约为1到3巴。
通过比较，常规的基于丁基弹性体的材料的tgδ值在贯穿所考虑的温度范围中总是大于0.2。应当注意到，一旦温度降低到50℃以下，则该基于丁基弹性体的材料的tgδ值急剧增大，这也就是说，动态剪切模量的相关增大将削弱低温下的密封性能。根据本发明的材料的显著优势在于，它们的密封性能在跨越非常大的温度范围内(特别是在寒冷温度下)都保持稳定。在高温下，事实上观察到的tgδ值仅仅在超过100℃的情况下显著增大，这对于尤其是高速行驶下的轮胎的自密封气门保持良好的尺寸稳定性具有非常正面的作用。
优选地，所述气门被预先切开。该预先切开可以避免使用尖头的空气注入构件，该尖头的空气注入构件可能会对气门使用者带来危险。因此，可以使用具有钝头端的注入构件。
优选地，所述气门由自密封材料制成。
作为选择，所述自密封材料由组合物构成，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油占的比例为每百份弹性体介于200和700个重量份之间。
在本说明书中，除非明确地用其它方式表示，否则所有的百分比(％)表示为重量百分比。
热塑性苯乙烯弹性体
热塑性苯乙烯弹性体(简写为“TPS”)是热塑性的弹性体，其采用了基于苯乙烯的嵌段共聚物的形式。
按照结构来说，在热塑性聚合物和弹性体之间的某处，已知它们由刚性的聚苯乙烯序列制成，所述聚苯乙烯硬序列通过挠性弹性体序列(例如聚丁二烯、聚异戊二烯或聚(乙烯/丁烯))进行连结。它们通常为三嵌段弹性体，其中通过一个软链段连接两个硬链段。硬链段和软链段可以布置成线性方式、星形方式或支化构型。
优选地，所述TPS弹性体选自苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS)、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯(SIS)、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯/苯乙烯(SIBS)、苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯(SEBS)、苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯(SEPS)、苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯(SEEPS)嵌段共聚物或这些共聚物的共混物。
更加优选地，所述弹性体选自SEBS共聚物、SEPS共聚物或这些共聚物的共混物。
根据本发明的另一个优选实施方式，TPS弹性体中苯乙烯的比例介于5％和50％之间。
低于所表示的最小值，则存在该弹性的热塑性属性会显著降低的风险，而大于所推荐的最大值，组合物的弹性可能会受到不利影响。由于这些原因，苯乙烯的比例更加优选地介于10％和40％之间，特别介于15％和35％之间。
优选地，TPS弹性体的玻璃转化温度(Tg，按照ASTM D3418进行测量)低于-20℃，更加优选地低于-40℃。
大于这些最小值的Tg值给予了自密封混配物自身较高的Tg，当在非常低的温度下使用时，这可能降低自密封组合物的性能；对于这种使用，TPS弹性体的Tg更优选仍在-50℃以下。
TPS弹性体的数均分子量(标记为Mn)优选在50000和500000克/摩尔之间，更优选在75000和450000克/摩尔之间。低于所示的最小值，TPS弹性体链之间的内聚力由于其过于稀释(增量剂的量)而存在受到不利影响的风险；另一方面，工作温度的增加带来的风险是不利地影响了机械性能，特别是断裂性能，从而导致降低的“热”性能。而且，太高的Mn对于具有推荐的增量油比例的组合物的挠性可能是有害的。因此，已经发现从250000至400000范围内的值是特别合适的。
利用空间排阻色谱法(SEC)，以已知的方式确定TPS弹性体的数均分子量(Mn)。将测试样品提前溶解在浓度为大约1克/升的四氢呋喃中；然后在注入前将溶液在0.45微米孔隙率的过滤器上进行过滤。所使用的仪器为“WATERS Alliance”色谱仪。洗脱溶剂为四氢呋喃，流率为0.7毫升/分钟，体系的温度为35℃，分析持续时间为90分钟。使用串联的一组商品名称为“STYRAGEL”的四根WATERS柱(“HMW7”、“HMW6E”和两根“HT6E”)。聚合物测试样品溶液的注入体积为100微升。检测器为“WATERS 2410”差示折光计，相关的色谱数据处理软件为“WATERS MILLENIUM”系统。计算出的平均分子量涉及利用聚苯乙烯标样获得的校准曲线。
当基体包含一种或多种其它弹性体(无论热塑性与否，例如二烯型的弹性体)时，所述TPS弹性体可构成所有弹性体基体或后者的主要重量部分(优选地表示为50％以上，更加优选为70％以上)。
根据一个优选实施方式，TPS弹性体是自密封组合物中存在的唯一的弹性体，并且是唯一的热塑性弹性体。
增量油
自密封组合物中的第二基本组分为使用比例非常高，介于200pce和700pce之间(亦即，在每百份弹性体中具有200和700之间的重量份)的增量油。
可使用任何的增量油，优选具有弱极性特性的增量油，其能够增量并增塑弹性体，特别是热塑性弹性体。
在环境温度(23℃)下，这些具有变化粘度的油是液体(记住，这表示物质具有最终形成其容器的形状的能力)，这尤其与本性为固体的增粘树脂相反。
优选地，增量油选自聚烯烃油(即由烯烃、单烯烃或二烯烃聚合得到的那些油)、石蜡油、环烷油(低粘性的或高粘性的)、芳族油、矿物油或这些油的混合物。
更优选地，增量油选自聚丁烯、石蜡油或这些油的混合物。最特别地，使用聚异丁烯(polyisobutene)油，特别是聚异丁烯(“PIB”)油。举例而言，聚异丁烯油特别地由Univar以商品名称“DynapakPoly”(例如“Dynapak Poly 190”)，由BASF以商品名称“Glissopal”(例如“Glissopal 1000”)或“Oppanol”(例如“Oppanol B12”)出售；石蜡油例如由Exxon以商品名称“Telura 618”或由Repsol以商品名称“Extensol 51”出售。
增量油的数均分子量(Mn)优选在200和30000克/摩尔之间，更优选在300和10000克/摩尔之间。如果Mn值过低，存在油将移至自密封组合物的外部的风险，而过高的数均分子量会导致该组合物变得太硬。在350和4000克/摩尔之间，特别是在400和3000克/摩尔之间的数均分子量Mn证明对于预期的应用是极好的折衷。
增量油的数均分子量(Mn)由SEC确定，之前已经将测试样品以大约1克/升的浓度溶解在四氢呋喃中，然后在注入之前将溶液通过孔隙率为0.45微米的过滤器进行过滤。仪器为WATERS Alliance色谱仪。洗脱溶剂为四氢呋喃，流率为1毫升/分钟，体系的温度为35℃，分析持续时间为30分钟。使用商品名称为“STYRAGEL HT6E”的一组两根WATERS柱。聚合物测试样品溶液的注入体积为100微升。检测器为“WATERS 2410”差示折光计，用于处理色谱数据的相关软件为WATERS MILLENIUM系统。计算出的平均分子量与利用聚苯乙烯标样获得的校准曲线有关。
根据如下说明和具体实施方式，本领域技术人员会知道如何根据自密封组合物的特定使用条件，特别是根据意欲在其中使用自密封组合物的制品，来调整增量油的量。
增量油的比例优选在250和600pce之间。低于所示最小值，自密封组合物对于某些应用而言存在太硬的风险，而超过推荐的最大值，组合物存在内聚力不足的风险。因此，增量油比例更加优选地介于300和500pce之间。
各种添加剂
以上提到的两种成分，也就是TPS弹性体和增量油，对于使用这两种成分的制品而言，它们本身对于自密封组合物而言足以完全执行它的气门功能。
然而，可加入各种其它添加剂，典型地以少量(优选地，比例低于20pce，更优选低于10pce)加入；这些添加剂例如包括诸如炭黑的增强填料，非增强或惰性填料，层状填料，诸如UV稳定剂、抗氧化剂或抗臭氧剂的保护剂，各种其它稳定剂，和有利地可用于着色自密封组合物的着色剂。
尽管自密封组合物由于其特定的配方不需要使用增粘树脂(记住，这意味着能够进行“粘着”，进行“粘着”意味着当轻微压靠在支撑件上的时候立即引起了粘着效应)，但是本发明也可应用于使用这种增粘树脂的场合，在这种情形下并且优选地在小比例当中，典型地小于100pce，更加优选地小于50pce(例如介于0和20pce之间)。
除了上述的弹性体(TPS弹性体和任何其它可能的弹性体)外，自密封组合物还可以包含与TPS弹性体相比仍为较少重量部分的非弹性体的聚合物，例如与TPS弹性体相容的热塑性聚合物。
如上所述的自密封材料或者组合物是固态的(在23℃下)并且弹性的混配物，并且由于其特定配方而具有高挠性和可变形性。
根据本发明的一个具体实施方式，特别是在用于充气轮胎的时候，所述自密封组合物对于介于+30℃和+100℃之间(优选地为介于-30℃和+30℃之间)的任何温度下具有小于0.2的损耗因子(tgδ)，更加优选地小于0.15，并且具有低于所述的充气制品的工作充气压力(用Pg来表示)的动态剪切模量G*(特别地小于0.1MPa)，G*更优选地为介于Pg/30和Pg之间的某个中间值(特别介于0.01MPa和0.1MPa之间)，tgδ和G*在10Hz的频率下进行了测量。
根据本发明的另一个具体实施方式，自密封组合物在断裂下的伸长大于500％，更加优选地大于800％，并且断裂应力大于0.2MPa。这两个参数在温度23℃下的第一次伸长中(亦即，没有经历适应性循环)进行的测量，其拉伸测试速度是500毫米/分钟(按照ASTM D412)，并且相对于测试样本的初始横截面来进行测量。
诸如通过高比例的油来进行增量的SEPS或SEBS的弹性体是公知的和可市购得到的增量形式。作为举例，可以提及由Vita ThermoplasticElastomers或VTC(“VTC TPE集团”)上市的产品，其商品名称有“Dryflex”(例如“Dryflex 967100”)或者“Mediprene”(例如“Mediprene 500000M”)出售的产品，它们均由Multibase以商品名称“Multiflex”(例如“Multiflex G00”)出售。
对于医学、药学或化妆品得到引人注目地发展的这些产品可以TPE的常规方式，例如由可获得的珠或粒形式的原材料开始，通过挤出或模制进行加工。
特别令人惊奇的是，或许一旦它们的增量油比例根据需要已经被调节到适合了本发明所推荐的范围内(亦即，200和700pce之间，优选地在250和600pce之间)，则已经发现它们能够用作高性能的自密封组合物。
优选地，由自密封材料制成的气门的一部分具有旨在承受充入空气的压力的内表面S1和旨在承受环境空气的压力的外表面S2，并且使得S1/S2的比值大于或等于1，甚至大于或等于3，优选地为大于或等于10。
因此，通过增大S1/S2的比值，则提高了气门的气密性。具体来说，通过增大S1/S2的比值，自密封材料的压缩性得到提高。
可选择地，气门的总体形状围绕正交于内表面S1和外表面S2的轴线呈现了旋转对称性。
优选地，所述内表面S1和外表面S2这两个表面被最小距离H隔开，并且D是在大致垂直于旋转轴线的平面中的表面S2的直径，H＞D。
H/D的比值被称为长细比，该比值因此大于1。该长细比越大，则自密封材料的压缩就越均匀，从而提高了气门的气密性。
选择性地，所述气门的总体形状呈现了轴向对称性，例如呈现了为椭圆形、多边形等的横截面。该气门的总体形状特别被选择成使得该气门容置在轮胎的多个帘布层的金属丝线或者纺织丝线之间。
有利地，所述气门包括将气门附接到支撑件的装置。这种支撑件可以例如是车轮轮辋。这种附接装置例如包括模制到气门中的凹槽。这种附接装置使得气门相对于支撑件而保持固定。充入空气在内表面上施加的压力因而被传递到因此被受到压缩的自密封材料，从而确保了良好的密封。
本发明还涉及一种自密封组合物的用途，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油所占的比例为每百份弹性体介于200和700个重量份之间，所述自密封组合物用来制造用于轮胎、轮辋或内胎的气门。
本发明的另一个主题是选自轮胎、轮辋、内胎的车轮元件，其中该车辆元件包括以上限定的气门。
由于本发明，所述车轮元件不再需要配备任何机械气门。
在一个实施方式当中，所述气门容置在所述轮胎或轮辋的壁内。
优选地，所述气门形成了轮胎或轮辋的内表面的一部分以及轮胎或轮辋的外表面的一部分，所述内表面旨在承受充入空气的压力，所述外表面旨在承受周围空气的压力。
优选地，所述轮胎包括识别气门的装置，例如在轮胎的胎侧的外表面上可见的识别气门的装置。该识别装置可以包括带有颜色或纹理的橡胶块，所述颜色或纹理不同于轮胎其余部分的颜色或者纹理。该橡胶块可以延伸覆盖给定角度的扇形或者选择性地可以为非对称的。
在另一个实施方式当中，所述轮胎包括内置的内胎和被该内置的内胎的外表面所支承的气门。
该内置的内胎使得轮胎具有了内置气门，减少了在轮胎行驶期间产生的内部噪音。并且，它降低了空气在轮辋和轮胎胎圈之间泄漏的风险。
在再一实施方式当中，所述内胎包括封闭的外胎，该封闭的外胎具有支承所述气门的外表面。
附图说明
通过阅读以下的描述，将会更好地理解本发明，仅仅通过非限定的实例并参考附图来给出了以下的描述，其中：
图1是根据本发明第一实施方式的轮胎的一部分的径向截面的视图；
图2是根据本发明的图1中的轮胎气门的截面图；
图3是图2中的气门的一个实施方式的主视图；
图4是与图1类似的根据本发明第二实施方式的轮胎的视图；
图5是与图1类似的根据本发明第三实施方式的轮胎的视图；
图6是与图1类似的根据本发明第四实施方式的轮胎的视图；
图7是根据本发明的图6中的轮胎的气门的截面图；
图8是与图1类似的根据本发明第五实施方式的轮胎的视图；
图9是图8中的轮胎在其胎坯状态下的径向截面的视图；
图10是用来制造图8中的轮胎的模具的示意图；
图11是根据本发明第一实施方式的车轮轮辋的视图；
图12和13是在图11的轮辋的制造方法中的中间步骤期间图11的轮辋的壁和气门的视图；
图14和15是类似于图11的分别根据本发明第二实施方式和第三实施方式的轮辋的视图；
图16是根据本发明的内胎的立体图；并且
图17是用来制造根据本发明的内胎的模具的示意图。
具体实施方式
在图中已经描绘了互相正交的轴X、Y、Z，其对应于轮胎的常规的径向X方向、轴向Y方向和圆周Z方向。
图1描述了根据本发明第一实施方式的轮胎，其整体用附图标记10A来表示。
轮胎10A是无内胎型轮胎，这也就是说它不具有独立的内胎。
以常规的方式，轮胎10A包括外胎(cover)12，该外胎12具有通过两个胎侧F和两个胎圈B延伸的胎冠S。图1中仅仅描绘了一个胎侧F和一个胎圈B。
两个胎圈金属丝16(图中仅仅描绘了一个)嵌入到胎圈B内。两个胎圈金属丝16相对于轮胎的中面径向平面而对称布置。
每个胎圈金属丝16关于参考轴线而呈现出旋转对称性。该参考轴线大致平行于方向Y而延伸，该参考轴线与轮胎的旋转轴线或多或少地重合。胎冠S包括常规结构的胎面。
橡胶块18从胎冠径向延伸直至所述胎圈B的胎圈金属丝16，从而限定了胎侧F和胎圈B的外表面20的边界。
轮胎10A还包括内密封层22，该内密封层22限定了内表面23和胎体帘布层24的边界。在轮胎10A的胎圈B当中，胎体帘布层24包括围绕胎圈金属丝16折回的部分26。胎圈B还包括环形的保护橡胶块28，其旨在局部地将轮胎10A径向地并且轴向地固定到车轮轮辋上。
轮胎10A包括容置在胎侧F中的气门30。该气门30形成了轮胎10A的内表面23的一部分S1，该内表面旨在承受充入空气的压力，并且该气门30形成了轮胎10A的外表面20的一部分S2，该外表面旨在承受环境空气的压力。
一旦轮胎已经安装在轮辋上，气门30使得该轮胎10A被充气和放气。该气门30包括自密封材料(在本情形中是由该自密封材料构成)，该自密封材料包含至少一种弹性体，该弹性体的动态剪切模量G*在10Hz下的测量值小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。
利用以下描述的方法来制造轮胎10A。在该方法期间，对用于轮胎10A的外胎的未固化胎坯模进行固化，并且对旨在形成气门30的自密封材料进行了模制。在该具体实例当中，由于自密封材料的软化温度低于或等于胎坯硫化的温度，因此对外胎的胎坯模的固化和旨在形成气门30的材料的模制同时进行。作为选择，如果自密封材料的软化温度高于胎坯的硫化温度，则旨在形成气门30的材料的模制步骤与对外胎的胎坯模进行固化的步骤分开进行。
旨在形成气门30的材料包括组合物(在本情形中是由该组合物构成)，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油所占的比例为每百份弹性体介于200和700个重量份之间。
图2和图3中描绘了气门30。该气门30被预先切开。气门30的总体形状围绕正交于内表面S1和外表面S2的轴线A呈现了旋转对称性，并且在该具体实例当中总体呈圆锥形，可选的是总体呈圆柱形。这两个内表面S1和外表面S2隔开最小距离H。表面S1和S2在大致垂直于旋转轴线A的平面X、Z内总体呈圆柱形。表面S2的直径D使得H＞D。并且，比值S1/S2大于或等于1，优选地为大于3。
图4描绘了根据本发明第二实施方式的轮胎，其总体用附图标记10B来表示。与图1中描绘的元件相类似的元件用相同的附图标记来表示。
与根据第一实施方式的轮胎不同，轮胎10B包括识别气门30的装置32，该装置在轮胎10B的胎侧F的外表面20上是可见的。
图5描绘了根据本发明第三实施方式的轮胎，其总体用附图标记10C来表示。与之前附图中描绘的元件相类似的元件用相同的附图标记来表示。
与根据第二实施方式中的轮胎不同，轮胎10C包括橡胶层34，以用来保护气门30，其可以用相同的材料制成。S1/S2的比值可以大于或等于10。
图6描绘了根据本发明第四实施方式的轮胎，其总体用附图标记10D来表示。与之前附图中描绘的元件相类似的元件用相同的附图标记来表示。
与根据第一实施方式中的轮胎不同，气门30包括由自密封材料制成的块36和用于该块36的底座37。底座37由橡胶制成。如图7所示，底座37包括将底座37附接到轮胎10D中的部分38，且该部分38包括嵌入到胎侧F的橡胶中的两个分支39。底座37还包括用于块36的壳体40，该壳体40具有总体上喇叭口的形状，从而壳体40的外截面小于壳体40的内截面。因此，S1/S2的比值大于或等于3。
图8描绘了根据本发明第五实施方式的轮胎，其总体用附图标记10E来表示。与之前附图中描绘的元件相类似的元件用相同的附图标记来表示。
与之前的实施方式中的轮胎不同，轮胎10E是具有内置的内胎的类型。除了外胎12以外，轮胎10E还包括固定到两个胎圈B并且在两个胎圈B之间延伸的内胎42。轮胎10E的内部体积通过内密封层22和内置的内胎而限定。密封层22和内胎42由丁基橡胶制成。
轮胎10E还包括被内置的内胎42的外表面44支承的气门30。气门30由自密封材料制成，该自密封材料包含至少一种弹性体，该弹性体在10Hz下测量的动态剪切模量G*小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。
轮胎10E的气门30包括将气门附接到支撑件的装置45，在本实例中为附接到轮辋壁，该轮辋的壁包括气门通路孔口(图中未示)。附接装置45包括模制到自密封材料内的附接槽47。
图9描绘了轮胎10E的未固化的胎坯模46。胎坯46包括未固化的橡胶块，所述橡胶块一旦被固化则将会产生上述的橡胶块。胎坯46包括旨在形成内胎42的未固化的橡胶层48和插置在轮胎10E的外胎12的胎坯模52和层48之间的非粘着层50。
胎坯模46还包括旨在形成被层48所支承的气门30的自密封材料块54。该自密封材料块54包括组合物(在本例中是由组合物构成)，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油所占的比例为每百份重量弹性体介于200和700个重量份之间。
图10描绘了用来制造轮胎10E的模具56。模具56包括挠性的固化隔膜58和用来模制气门30的构件60。该构件60包括插置在挠性隔膜58和自密封材料块54之间的挠性模具62。
图11描绘了根据本发明第一实施方式的车轮轮辋，其总体用附图标记70A来表示。
轮辋70A包括壁72和气门74。气门74被预先切开。轮辋70A包括在壁72中形成的用来容置气门74的孔口76。气门74的总体形状围绕轴线A呈现了旋转对称性。气门74形成了旨在承受充入空气的压力的轮辋的内表面23的一部分S1，且气门74形成了旨在承受环境空气T的压力的轮辋的外表面20的一部分S2。气门74由自密封材料制成，该自密封材料包含至少一种弹性体，该弹性体在10Hz下测量的动态剪切模量G*小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。
当没有气门74的时候，孔口76使得壁72的两侧之间进行流体连通。孔口76的总体形状呈直径为D1的圆形，并且该孔口76通过壁72的边缘78限定边界。气门74包括凹槽80，以用于将气门74附接到壁72的边缘78。
当气门74并未装配到壁72当中的时候，凹槽80的总体形状是直径为D2(D2＞D1)的圆形，其可以从图12中观察到，并且该图12描绘了壁72和并未装配到壁72内的气门74的前体82。因此，当气门74装配到孔口76内的时候，气门74受到压缩从而提供了根据本发明的轮辋的密封性。
由自密封材料制成的气门74具有旨在承受充入空气的压力的内表面S1和旨在承受环境空气的压力的外表面S2。S1/S2的比值大于或等于1。作为选择，S1/S2的比值大于或等于3，优选地大于或等于10。
利用下述的方法来制造气门74。在该方法期间，在模具中模制旨在形成气门74的自密封材料。该自密封材料包括组合物(在本例中是由组合物构成)，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油所占的比例为每百份弹性体介于200和700个重量份之间。因此获得了图12中描绘的前体82。前体82包括用来保持所述气门的部分86。该部分86可以使得更容易地通过手来将凹槽80定位在孔口76内。前体82定位在孔口76当中。这就产生了装配到孔口76中的前体82，其如图13所示。接着移除了前体82的部分86，例如通过将其切掉，从而获得了如图11所述描绘的根据本发明的轮辋。
图14描绘了根据本发明第二实施方式的轮辋，其总体用附图标记70B来表示。与之前附图中描绘的元件相类似的元件用相同的附图标记来表示。
与根据第一实施方式的轮辋不同，气门74包括用来将气门74附接到壁72的边缘78的部分87。部分87的总体形状呈现了旋转对称性并且限定了中心壳体88的边界。气门74还包括自密封材料块89。
部分87包含橡胶。该部分87保护块89使其远离边缘78。块89由自密封材料块制成，该自密封材料包含至少一种弹性体，该弹性体在10Hz下测量的动态剪切模量G*小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。
由自密封材料制成的气门74的块89具有旨在承受充入空气的压力的内表面S1和旨在承受环境空气的压力的外表面S2。S1/S2的比值大于或等于1。作为选择，S1/S2的比值大于或等于3，优选地大于或等于10。
图15描绘了根据本发明第三实施方式的轮辋，其总体用附图标记70C来表示。与之前附图中描绘的元件相类似的元件用相同的附图标记来表示。
与根据第一实施方式的轮辋70A不同，根据第三实施方式的轮辋70C包括由自密封材料制成的气门74和用于该气门74的底座76。该底座76形成在壁72内。底座76总体上具有喇叭口的形状，从而底座76的外截面小于底座76的内截面。因此，S1/S2的比值大于或等于1，或甚至大于或等于3，优选地为大于或等于10。
图16描绘了根据本发明的内胎，其总体用附图标记90来表示。
内胎90包括封闭的超环面外胎92和被外胎92的外表面96支承的气门94。气门94自密封材料制成，该自密封材料包含至少一种弹性体，该弹性体在10Hz下测量的动态剪切模量G*小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。
进一步地，内胎90的气门94包括将气门附接到支撑件的装置，在本实例中为附接到轮辋壁，该轮辋的壁包括气门94的通路孔口(图中未示所述孔口)，这些所有都类似于轮胎10E的气门30。
图17描绘了用于制造内胎90的模具98。图16还描绘了外胎92的胎坯模100、旨在形成外胎92的内胎90、以及旨在形成气门94的自密封材料102的块。自密封材料102的块体包括组合物(在本例中是由组合物构成)，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油所占的比例为每百份弹性体介于200和700个重量份之间。
模具98包括用来模制外胎92的外表面96的壁104，其中外表面形成了腔体106以用来模制气门94。模具98还包括装置108，当外胎92被固化的时候，该装置108对胎坯模100进行加压。该装置108包括空气压缩机(图中未示)和针110。
现在将描述内胎90的制造方法的关键阶段，在该方法中，由于自密封材料102的软化温度小于或等于胎坯模100的硫化温度，因此同时进行对胎坯模100的固化和对自密封材料102的块的模制。当胎坯模100正被固化并且块102正在模具98中被模制的时候，利用穿过气门94和胎坯模100的针100，通过将空气从压缩机注入到胎坯模100中，使得胎坯模100保持受压状态。在固化之后，将内胎90脱模并且将针110从内胎90中取出。材料102的特性使得在固化期间由于针110的存在而产生的孔口通过气门94上施加的压力而闭合回去。
在内胎90的制造方法的可选形式当中，当自密封材料102的软化温度大于胎坯模100的硫化温度的时候，以单独的操作执行胎坯模100的固化和块102的模制。在胎坯模100的固化期间，借助穿过胎坯模100的针110，通过将空气从压缩机注入到胎坯模100中，而使得胎坯模100保持受压状态。一旦外胎92已被固化，则已经在其它处被单独模制的气门94则例如通过粘合而进行了附接。
本发明并不限制于以上描述的实施方式。
具体而言，无论与气门相关联的是什么车轮元件，该气门都可以被布置成使得由自密封材料制成的气门的一部分具有旨在承受充入空气的压力的内表面S1和旨在承受周围空气的压力的外表面S2，并且使得S1/S2的比值大于或等于1，甚至大于或等于3，优选地为大于或等于10。
并且，无论与气门相关联的是什么车轮元件，该气门都可以或者可以不被预先切开。

Claims (14)

1.一种自密封气门(30；74；94)，该自密封气门用于轮胎(10A-10E)、轮辋(70A-70C)或内胎(90)，其特征在于，它包括自密封材料，该自密封材料包含至少一种弹性体，该弹性体在10Hz下测量的动态剪切模量G*小于或等于0.06MPa，优选地小于或等于0.03MPa，更加优选地小于或等于0.01MPa。
2.根据权利要求1所述的自密封气门(30；74；94)，其中所述气门(30；74；94)被预先切开。
3.根据权利要求1或2所述的自密封气门(30；74；94)，其中所述气门(30；74；94)由自密封材料制成。
4.根据前述任意一项权利要求所述的自密封气门(30；74；94)，其中所述自密封材料由组合物构成，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油占的比例为每百份弹性体介于200和700个重量份之间。
5.根据前述任意一项权利要求所述的自密封气门(30；74；94)，其中所述气门的由自密封材料制成的那个部分具有内表面S1和外表面S2，该内表面S1旨在承受充入空气的压力，该外表面S2旨在承受环境空气的压力，并且S1/S2的比值大于或等于1，或甚至大于或等于3，优选地为大于或等于10。
6.根据权利要求5所述的自密封气门(30；74；94)，其总体形状绕正交于所述内表面S1和外表面S2的轴线(A)呈现旋转对称性。
7.根据权利要求6所述的自密封气门(30；74；94)，其中所述内表面S1和外表面S2这两个表面被最小距离H隔开，并且D是在大致垂直于旋转轴线(A)的平面中的表面S2的直径，H＞D。
8.根据前述任意一项权利要求所述的自密封气门(30；74；94)，包括将气门附接到支撑件(70A-70C)的装置(45)。
9.一种用来制造用于轮胎(10A-10E)、轮辋(70A-70C)或内胎(90)的气门(30；74；94)的组合物的用途，该组合物借助主要是弹性体的方式而至少包括热塑性苯乙烯弹性体和增量油，所述增量油占的比例为每百份弹性体介于200和700个重量份之间。
10.一种选自轮胎(10A-10E)、轮辋(70A-70C)、内胎(90)的车轮元件，其特征在于，它包括根据权利要求1至8中任意一项所述的自密封气门(30；74；94)。
11.根据权利要求10所述的轮胎(10A-10E)或轮辋(70A-70C)，其中所述气门(30；74)容置在所述轮胎(10A-10E)或轮辋(70A-70C)的壁内。
12.根据权利要求11所述的轮胎(10A-10E)或轮辋(70A-70C)，其中所述气门(32；74)形成了轮胎(10A-10E)或轮辋(70A-70C)的内表面(23)的一部分(S1)以及轮胎(10A-10E)或轮辋(70A-70C)的外表面(20)的一部分(S2)，所述内表面旨在承受充入空气的压力，所述外表面旨在承受周围空气的压力。
13.根据权利要求10所述的轮胎(10A-10E)，包括内置的内胎(42)和被该内置的内胎(42)的外表面(44)支承的气门(74)。
14.根据权利要求10所述的内胎(90)，包括封闭的外胎(92)，该封闭的外胎(92)具有支承所述气门(94)的外表面(96)。
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