CN102695604B - 轮胎上着色部的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种轮胎上着色部的生产方法，所述方法包括以下步骤：-通过在待着色的轮胎部分上沉积水性乳液来生产高度不渗透性保护层；和-将水性涂料施涂到保护层。所述水性乳液至少具有可交联聚合物类和分子式(I)的表面活性剂，(R1CONR2CHR3COO-)nXn+(I)其中：R1为C6-C23的脂族基，R2为H或C1-C8的脂族基，R3为H或C1-C8的脂族或芳族基，Xn+为金属阳离子、优选碱性阳离子，和n为1至3的整数。

Description

轮胎上着色部的生产方法
技术领域
本发明涉及轮胎上着色部的生产方法。 
背景技术
近年来，为了各种目的，尤其是出于审美的原因，轮胎工业中已出现对生产轮胎上着色部的需要。 
目前所采用的技术基于生产用适当颜料染色的橡胶混炼胶。 
最普遍使用的技术实质上包括使用以下三层：轮胎内衬层上的缓冲层；由上述染色的混炼胶制成的着色层；和出售前除去的外部覆盖层。 
该方法的缺点在于着色部的劣化，主要是由于化学试剂从轮胎内衬层迁移至染色的混炼胶。为了减缓劣化，常规做法是增加着色层的厚度，而这一定会造成在生热方面、进而在滚动阻力方面的问题。 
发明内容
本发明的目的为提供轮胎上着色部的生产方法，将其设计为消除已知技术的缺陷。 
根据本发明，提供一种轮胎上着色部的生产方法；所述方法的特征在于包括以下步骤： 
-通过在待着色的轮胎部分上沉积水性乳液(water-based emulsion)来生产高度不渗透性保护层；和 
-将水性涂料施涂到所述保护层。 
所述水性乳液优选至少包括可交联聚合物类和分子式(I) 的表面活性剂 
(R1CONR2CHR3COO-)nXn+            (I) 
其中： 
R1为C6-C23的脂族基， 
R2为H或C1-C8的脂族基， 
R3为H或C1-C8的脂族或芳族基， 
Xn+为金属阳离子、优选碱性阳离子，和 
n为1至3的整数。 
所述脂族基R1优选包括双键。 
Xn+优选Na+。 
所述表面活性剂优选具有包括以下分子式的组中的分子式： 
CH3(CH2)7CHCH(CH2)7CONHCH2COO-X+；和 
CH2CH(CH2)8CONHCH2COO-X+。 
所述填料优选在包括高岭土、粘土、云母、长石、硅石、石墨、膨润土和矾土的组中。 
所述可交联聚合物类优选包括Tg>0℃的聚合物。 
根据本发明的方法优选包括激光雕刻所述待着色的轮胎部分的初始步骤。 
所述水性涂料优选包括UV硫化光引发剂(photoinitiator)。 
优选热处理所述着色部以进一步改进其机械性质。 
具体实施方式
以下为仅给出本发明更清楚的理解的非限制性实施例。 
实施例 
以下为混炼胶的描述，由所述混炼胶制备本发明的保护层。 
作为使用高Tg聚合物或大量粘土的结果，这些混炼胶的特 征都在于高度地不渗透性。 
高Tg聚合物和矿物填料的使用能够使混炼胶由至少包括分子式(I)的表面活性剂的水性乳液制备。使用常规班伯里密炼机的方法生产混炼胶，混炼组分如高Tg聚合物或矿物填料将耗费太多能量，因此在生态学上和经济学上均难以为继。另一方面，不管所使用的组分如何，根据本发明的混炼胶在乳液中的混炼都需要同样多的能量。 
因此，通过在着色用轮胎部分如侧壁上沉积水性乳液，然后蒸发水分，由所得混炼胶制备保护层。 
水性乳液各自通过在水中分散和混炼各种混炼胶组分来生产，更具体地通过同时在1L水中分散表I中的所有组分来生产。机械搅拌所得水性分散液(aqueous dispersion)30分钟，然后声波处理15分钟，从而获得水性乳液。 
水性乳液的上述生产方法决不构成根据本发明的方法的限制。 
将乳液喷雾或刷涂在轮胎的侧壁上，一旦施涂，乳液中的水分蒸发从而典型地形成约0.3mm厚的保护层，将水性涂料施涂到所述保护层。更具体地，使用以下组中的水性涂料：已知为由SIVAM VERNICI SPA生产和销售的“VERNICI IMC IDRO”或“IMC IDROFLEX”。 
保护层和水性涂料层可与硫化轮胎同时或在硫化轮胎后交联。换言之，涂布方法可应用于硫化的或生胶(green)轮胎。 
试验颜色坚牢度从而评价本发明相对于已知技术的优势。 
使用如1976国际照明委员会(International Commission on Illumination)所建立的，并由下式来定义的褪色指数ΔE： 
ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2
其中： 
L为发光度；a为红-绿光感(light sensation)；和b为黄-蓝光感。使用Minolte CM 2002分光光度计测量褪色。 
通过比较着色部生产当天的颜色和30天后的颜色来确定颜色差异。100ΔE值对应于完全无褪色。 
根据ASTM标准D624确定保护层对轮胎侧壁的粘着力。 
在以下实施例中，使用分子式(I)中的两种不同的表面活性剂(a、b)类型： 
-分子式CH3(CH2)7CHCH(CH2)7CONHCH2COO-Na+的表面活性剂(a)；和 
-分子式CH2CH(CH2)8CONHCH2COO-Na+的表面活性剂(b)。 
表I示出由根据本发明的各乳液制备的五种混炼胶A-E以phr计的组成，以及对于各组成的相对褪色值ΔE和对轮胎侧壁的相对粘着力。在混炼胶A-E中，通过渐增地加入高Tg聚合物来改变聚合物类的组成。 
表I 
Cl-IIR表示氯化丁基橡胶；CR表示氯丁二烯；SBR表示苯乙烯-丁二烯橡胶；PMA表示聚甲基丙烯酸酯；PEMA表示聚甲基丙烯酸乙酯；和AB S表示丙烯腈-丁二烯-苯乙烯热聚物。 
如表I清楚地示出，根据本发明的方法提供在坚牢度以及保护层对着色的轮胎部分令人满意的粘着力方面的高效着色。 
表II示出由根据本发明的各乳液制备的三种混炼胶F-H以phr计的组成，和对于各组成的相对褪色值ΔE以及对轮胎侧壁的相对粘着力。在混炼胶F-H中，以逐渐增加的量加入粘土。 
表II 
    F   G   H
  Cl-IIR   100   100   100
  炭黑   50   50   50
  粘土   30   70   110
  树脂   10   10   10
  ZnO   1.5   1.5   1.5
  硫磺   2.8   2.8   2.8
  促进剂   1.5   1.5   1.5
  表面活性剂(b)   2.0   2.0   2.0
  ΔE   92   95   97
  粘着力(N/mm)   3.0   3.5   4.2
表II还清楚地示出，根据本发明的方法在坚牢度以及对轮胎的粘着力方面如何提供高效着色。 
用于根据本发明的保护层的填料优选包括直径为0.2至2μm和长径比为5至30、优选8至20的矿物颗粒，并优选在包括高岭土、粘土、云母、长石、硅石、石墨、膨润土和矾土的组中。 
应注意的重要一点为，与已知方法相比，根据本发明的方法的成本相当低。事实上，与在班伯里密炼机中混炼相反，由水性乳液生产混炼胶，能够节约相当大的能量以及能够使不管何种类型的乳液组分，均使其最优分散。 
根据本发明的方法还提供为轮胎着色，在对滚动阻力几乎没有影响下仅添加非常薄的材料层。事实上，可将由水性乳液 和高度不渗透性的混炼胶制备的保护层制得非常薄，厚度在0.001至0.5mm的范围内。 
如上所述，根据本发明的方法应用到硫化和生胶轮胎。 
在本发明的优选实施方案中，当为硫化轮胎着色时，首先用激光如CO2激光雕刻用于着色的轮胎部分，从而形成槽式图案，在槽式图案上施涂保护层和涂料层(paint layer)，从而使它们与轮胎机械抓着(grip)，因而确保涂料层与轮胎更坚固的抓着。事实上，除了保护层与轮胎表面的化学粘着力以外，通过槽式图案的机械抓着也有助于将涂料层固着至轮胎。槽式图案还降低机械应力，从而延长涂料层的使用寿命。 
在本发明的另一优选实施方案中，当为硫化轮胎着色时，水性涂料包括UV硫化光引发剂(photoinitiator)，该UV硫化光引发剂用于通过局部适当的UV照射来快速硫化涂料，而不使硫化的轮胎经受额外的热应力。 
最后，根据本发明的方法优选包括精加工步骤，其中激光处理着色部，从而在涂料层上产生有吸引力的几何效果，因而降低橡胶在使用中(in-service)褪色的视觉效果。 

Claims (13)

1.一种轮胎上着色部的生产方法；所述方法的特征在于包括以下步骤：
-通过在待着色的轮胎部分上沉积水性乳液来生产高度不渗透性保护层；和
-将水性涂料施涂到所述保护层；
所述水性乳液至少包括可交联聚合物类和分子式(I)的表面活性剂
(R1CONR2CHR3COO-)nXn+    (I)
其中：
R1为C6-C23的脂族基，
R2为H或C1-C8的脂族基，
R3为H或C1-C8的脂族或芳族基，
Xn+为金属阳离子，和
n为1至3的整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属阳离子为碱性阳离子。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脂族基R1包括双键。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，Xn+为Na+。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂具有包括以下分子式的组中的分子式：
CH3(CH2)7CHCH(CH2)7CONHCH2COO-X+；和
CH2CH(CH2)8CONHCH2COO-X+。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性乳液包括矿物填料，所述矿物填料包括直径为0.2至2μm和长径比为5至30的颗粒。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述矿物填料包括长径比为8至20的颗粒。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述矿物填料在包括高岭土、粘土、云母、长石、硅石、石墨、膨润土和矾土的组中。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可交联聚合物类包括至少一种Tg>0℃的聚合物。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括激光雕刻所述待着色的轮胎部分的初始步骤；所述初始雕刻步骤产生所述保护层沉积于其上的槽式图案。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性涂料包括UV硫化光引发剂。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括精加工步骤，其中激光处理所得着色部。
13.一种轮胎，其特征在于包括由根据前述权利要求任一项所述的方法所形成的着色部。
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