CN104786747A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使在具有由热塑性树脂或包含热塑性树脂与弹性体的掺混物的热塑性弹性体组合物形成的内衬层的情况下，也可以排除胎圈部的空气滞留、防止由空气滞留引起的硫化故障的充气轮胎。在本发明的充气轮胎中，在一对胎圈部之间架设有胎体层、在比该胎体层更靠轮胎内腔侧配置有内衬层、接合橡胶层介于上述胎体层和上述内衬层之间，并且用于保护所述胎圈部的胎圈包布的轮胎内腔侧的端部插入了上述胎体层与上述内衬层之间，在所述充气轮胎中，上述内衬层由热塑性树脂或包含热塑性树脂与弹性体的掺混物的热塑性弹性体组合物构成，上述接合橡胶层配置在上述内衬层与上述胎圈包布之间。

Description

充气轮胎
本申请是申请日为2009年10月23日、申请号为200980144735.9、发明名称为“充气轮胎”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具备由热塑性树脂或包含热塑性树脂与弹性体的掺混物的热塑性弹性体组合物形成的内衬层的充气轮胎，更具体而言，本发明涉及要排除胎圈部的空气滞留、防止由空气滞留引起的硫化故障的充气轮胎。
背景技术
近年来，提出了将由热塑性树脂或包含热塑性树脂与弹性体的掺混物的热塑性弹性体组合物形成的薄膜层作为内衬层配置在轮胎内面。
在这样的充气轮胎中，在一对胎圈部之间架设有胎体层，在比该胎体层更靠轮胎内腔侧配置有内衬层，在胎体层与内衬层之间设置有用于改善两者接合性的接合橡胶层。此外，在设置用于保护胎圈部的胎圈包布的情况下，将胎圈包布的轮胎内腔侧的端部插入胎体层与内衬层之间(例如，参照专利文献1)。
图6是概略地显示现有充气轮胎中的胎圈部的剖面图。如图6所示，胎体层4以包入胎圈芯5和胎圈填胶6的方式卷绕，在比胎体层4更靠轮胎内腔侧配置有内衬层7，在胎体层4与内衬层7之间配置有接合橡胶层8。而且，用于保护胎圈部的胎圈包布9的轮胎内腔侧的端部配置在内衬层7与接合橡胶层8之间。
然而，在胎圈包布9的轮胎内腔侧的端部配置在内衬层7与接合橡胶层8之间的情况下，基于胎圈包布9的厚度而形成的高度差使在胎圈部中的内衬层7与接合橡胶层8之间的部位容易发生空气滞留。而且，如果在胎圈部中存在空气滞留，则存在如下问题：对于在硫化后从模具中取出的高温状态的轮胎，以热塑性树脂为基体的内衬层7在空气滞留部分发生膨胀，从而发生硫化故障。
专利文献1：日本特开平10-81108号公报
本发明的目的是提供即使在具有由热塑性树脂或包含热塑性树脂与弹性体的掺混物的热塑性弹性体组合物形成的内衬层的情况下，也能够排除胎圈部的空气滞留、防止由空气滞留引起的硫化故障的充气轮胎。
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胎体层，在比该胎体层更靠轮胎内腔侧配置有内衬层，接合橡胶层介于所述胎体层与所述内衬层之间，并且用于保护所述胎圈部的胎圈包布的轮胎内腔侧的端部插入到所述胎体层与所述内衬层之间，所述充气轮胎的特征在于，所述内衬层由热塑性树脂构成或由包含热塑性树脂与弹性体的掺混物的热塑性弹性体组合物构成，所述接合橡胶层配置在所述内衬层与所述胎圈包布之间。
在本发明中，在用于保护胎圈部的胎圈包布的轮胎内腔侧的端部插入胎体层与内衬层之间的充气轮胎中，当内衬层由热塑性树脂或热塑性弹性体组合物构成时，通过在内衬层与胎圈包布之间配置接合橡胶层，可以防止在胎圈部中的内衬层与接合橡胶层之间发生空气滞留、防止由空气滞留引起的硫化故障。
在本发明中，内衬层的下端位置优选配置在比胎趾更靠轮胎径向外侧。其原因是，因为以热塑性树脂为基体的内衬层与由丁基橡胶构成的内衬层相比刚性较高，因此如果内衬层具有超过胎趾而延长那样的尺寸，则在轮胎成型时，当胎体层绕胎圈芯卷绕时，在内衬层上会产生褶皱。另一方面，内衬层的下端位置优选配置在轮胎截面高度的35％以下的区域。由此，可以充分发挥防透气功能。
接合橡胶层的下端位置优选配置在与内衬层的下端位置相同的位置或比内衬层的下端位置更靠轮胎径向内侧。由此，可以更确实地排除空气滞留。此外，沿轮胎径向测定的从胎趾到接合橡胶层的下端位置的高度ht相对于沿轮胎径向测定的从胎趾到胎圈芯的径向最内侧位置的高度hb优选存在ht≥hb/2的关系。其原因是，如果一般未配合抗老化剂的接合橡胶层以未被内衬层覆盖状态存在于胎趾附近，则臭氧劣化等会造成该部分的物性降低、轮辋装卸时在胎趾上容易产生缺失。通过满足ht≥hb/2的关系，可以防止轮辋装卸时胎趾的缺失。此外，为了防止轮辋装卸时胎趾的缺失，在构成接合橡胶层的橡胶组合物中配合抗老化剂也是有效的。
附图说明
图1是显示本发明的实施方式的充气轮胎的子午线半剖面图。
图2是概略地显示图1的充气轮胎中的胎圈部的剖面图。
图3是概略地显示本发明的充气轮胎中的胎圈部的变形例的剖面图。
图4是概略地显示本发明的充气轮胎中的胎圈部的变形例的剖面图。
图5是概略地显示本发明的充气轮胎中的胎圈部的变形例的剖面图。
图6是概略地显示现有充气轮胎中的胎圈部的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的构成进行详细说明。图1显示本发明的实施方式的充气轮胎，图2概略地显示图1的充气轮胎中的胎圈部。
在图1中，1为胎面部，2为胎侧部，3为胎圈部。在左右一对胎圈部3、3之间架设有胎体层4，该胎体层4的端部绕胎圈芯5从轮胎内侧向外侧折回。配置在胎圈芯5上的胎圈填胶6与胎圈芯5一起被包在胎体层4里面。
在比胎体层4更靠轮胎内腔侧以实质上覆盖轮胎内面的方式配置有由热塑性树脂或热塑性弹性体组合物形成的内衬层7。此外，接合橡胶层8介于胎体层4与内衬层7之间。用于保护胎圈部3的胎圈包布9，由将整齐排列的加强帘线或加强布用橡胶覆盖而成的片材、由配合有短纤维的橡胶组合物形成的片材、或由比周边的橡胶部件在耐磨损性方面更优异的橡胶组合物形成的片材等构成，通常将其厚度设定为0.3～2.0mm的范围。胎圈包布9以覆盖胎圈部3的与轮辋片(rim sheet)抵接的内周侧部分的方式配置，该胎圈包布9的轮胎内腔侧的端部插入胎体层4与内衬层7之间。更具体而言，如图2所示，形成接合橡胶层8配置在内衬层7与胎圈包布9之间那样的叠层结构。
另一方面，在胎面部1中，胎体层4的外周侧埋设有多层带束层10。这些带束层10以加强帘线相对于轮胎周向倾斜且加强帘线在层间互相交叉的方式配置。此外，可以在带束层10的外周侧配置由加强帘线沿轮胎周向连续卷绕而成的带束加强层。
根据上述充气轮胎，当将用于保护胎圈部3的胎圈包布9的轮胎内腔侧的端部插入胎体层4与内衬层7之间、并且内衬层7由热塑性树脂或热塑性弹性体组合物构成时，通过将接合橡胶层8配置在内衬层7与胎圈包布9之间，可以防止胎圈部3中在内衬层7与接合橡胶层8之间发生空气滞留、防止由这样的空气滞留引起的硫化故障。
在上述充气轮胎中，如图2所示，内衬层7的下端位置7e优选在比胎趾T更靠轮胎径向外侧配置。在内衬层7具有内衬层7的下端位置7e超过胎趾T而延长那样的尺寸的情况下，在轮胎成型时，在胎体层4绕胎圈芯5卷绕时，在以热塑性树脂为基体的高刚性的内衬层7上可能会产生褶皱。另一方面，内衬层7的下端位置7e优选配置在轮胎截面高度SH的35％以下的区域。即，基于上述理由，希望将内衬层7的下端位置7e配置在比胎趾T更靠轮胎径向外侧，如果其下端位置7e位于比轮胎截面高度SH的35％的位置更靠轮胎径向外侧，则内衬层7所产生的防透气性能下降。
如图2所示，接合橡胶层8的下端位置8e优选配置在比内衬层7的下端位置7e更靠轮胎径向内侧。由此，可以更确实地排除空气滞留。但是也能够如图3所示，将接合橡胶层8的下端位置8e配置在与内衬层7的下端位置7e相同的位置，如图4所示，将接合橡胶层8的下端位置8e配置在比内衬层7的下端位置7e更靠轮胎径向外侧，根据情况的不同，也能够如图5所示，将接合橡胶层8的下端位置8e配置在比内衬层7的下端位置7e更靠轮胎径向外侧且与胎趾T一致的位置。
如图2所示，沿轮胎径向测定的从胎趾T到接合橡胶层8的下端位置8e的高度ht相对于沿轮胎径向测定的从胎趾T到胎圈芯5的径向最内侧位置的高度hb优选存在ht≥hb/2的关系。即，如果一般未配合抗老化剂的接合橡胶层8在未被内衬层7覆盖的状态下存在于胎趾T附近，则臭氧劣化等会造成该部分的物性下降、轮辋装卸时胎趾T容易发生缺失。然而，通过将高度ht设定为上述范围、充分确保胎趾T与接合橡胶层8的下端位置8e之间的距离，可以防止轮辋装卸时胎趾T缺失。
上述充气轮胎可如下获得：例如，在成型鼓的周围配置圆筒状的内衬层，在该内衬层上贴合接合橡胶层、胎圈包布、胎体层、胎圈芯、胎圈填胶、胎侧橡胶等轮胎构成部件，从而成型1次生胎，一边使1次生胎膨径成环状一边贴合带束层、胎面橡胶，从而成型2次生胎，然后将该2次生胎进行硫化。因此，内衬层7的下端位置7e、接合橡胶层8的下端位置8e可以基于各部件的宽度(转鼓轴向的尺寸)任意地设定。
作为防止轮辋装卸时胎趾T缺失的其它方法，在构成接合橡胶层8的橡胶组合物中配合抗老化剂也是有效的。作为这样的抗老化剂，可列举对苯二胺系〔例如，N-苯基-N’-异丙基对苯二胺、N-苯基-N’-(1,3-二甲基丁基)对苯二胺、N,N’-二苯基对苯二胺〕、二苯胺系〔例如，烷基化二苯胺混合物〕、胺·酮反应生成物〔例如，聚(1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉)、6-乙氧基-1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉〕、咪唑系〔例如，2-巯基苯并咪唑、2-巯基甲基苯并咪唑〕、一元酚系〔例如，单(α-甲基苄基)苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚〕、双酚系〔例如，2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚〕、特殊蜡类〔例如，石蜡〕等。此外，在构成接合橡胶层8的橡胶组合物中，相对于100重量份橡胶，抗老化剂的配合量优选为0.5～5.0重量份。
以下，对本发明中的内衬层进行说明。该内衬层可以由热塑性树脂或包含热塑性树脂与弹性体的掺混物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、聚氧化烯二酰亚胺二酸(polyoxyalkylene diimide diacid)/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1,1-二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、四氟乙烯/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(高顺式BR和低顺式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系或二烯系单体共聚物、丙烯酸橡胶(ACM)、离子交联聚合物、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、氨基甲酸酯系弹性体、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，只要从薄膜层的厚度和柔软性的平衡出发适当确定热塑性树脂成分(A)与弹性体成分(B)的组成比即可，优选的范围为10/90～90/10，更优选为20/80～85/15(重量比)。
可以在本发明涉及的热塑性弹性体组合物中混合相容剂等其它聚合物和配合剂作为除上述必须成分(A)和(B)以外的第三成分。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、为了改善材料的薄膜成型加工性、为了提高耐热性、为了降低成本等，作为其中使用的材料，可列举例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、SBS、聚碳酸酯等。
上述热塑性弹性体组合物可如下获得：先用双螺杆混炼挤出机等将热塑性树脂与弹性体(在橡胶的情况下为未硫化物)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。在将弹性体成分进行硫化的情况下，可以在混炼下添加硫化剂，使弹性体动态硫化。此外，可以在上述混炼过程中在热塑性树脂或弹性体成分中添加各种配合剂(除了硫化剂以外)，优选在混炼之前预先混合。作为在热塑性树脂与弹性体的混炼中使用的混炼机，没有特别的限定，可列举螺杆挤出机、捏合机、班伯里密炼机、双螺杆混炼挤出机等。其中，在树脂成分与橡胶成分的混炼和橡胶成分的动态硫化中优选使用双螺杆混炼挤出机。此外，可以使用2种以上混炼机进行依次混炼。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。此外，混炼时的剪切速度优选为2500～7500/秒。整个混炼的时间为30秒～10分钟，另外在添加硫化剂的情况下，添加后的硫化时间优选为15秒～5分钟。根据上述方法制作的热塑性弹性体组合物通过利用树脂用挤出机进行的成型或压延成型而被薄膜化。薄膜化的方法只要是通常的将热塑性树脂或热塑性弹性体薄膜化的方法即可。
由此获得的热塑性弹性体组合物的薄膜是弹性体作为不连续相分散在热塑性树脂基体中而得的结构。通过采用这种状态的分散结构，可以将按照JIS K7100规定的在标准大气中的杨氏模量设定为1～500Mpa的范围、赋予作为轮胎构成部件的适度刚性。
可以将上述热塑性树脂或热塑性弹性体组合物成型成片或薄膜，单独埋设在轮胎内部，但为了提高与相邻橡胶的接合性，可以叠层粘结层。作为构成该粘结层的粘结用聚合物的具体例，可列举分子量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及其马来酸酐加成物、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。这些聚合物可以按照常规方法例如通过树脂用挤出机进行挤出从而成型为片状或薄膜状。对粘结层的厚度没有特别的限定，为了使轮胎轻量化，厚度优选较小，优选为5～150μm。
虽然以上对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但只要不偏离所附的权利要求书中规定的本发明的精神和范围，就应当被理解为可以对本发明进行各种变更、代用和置换。
实施例
制作下述的现有例和实施例1～5的轮胎：轮胎尺寸为225/40R18，在一对胎圈部之间架设有胎体层，在比该胎体层更靠轮胎内腔侧配置有内衬层，接合橡胶层介于胎体层与内衬层之间，并且在胎体层与内衬层之间插入了用于保护胎圈部的胎圈包布的轮胎内腔侧的端部，在该充气轮胎中，内衬层由包含热塑性树脂(尼龙6、66)与弹性体(溴化丁基橡胶)的掺混物的热塑性弹性体组合物构成，接合橡胶层和胎圈包布的配置分别不同。另外，使内衬层的厚度为50μm、使接合橡胶层的厚度为500μm、使胎圈包布的厚度为0.7mm。
如图6所示，在现有例的轮胎中，胎圈包布配置在接合橡胶层与内衬层之间。
如图2所示，在实施例1的轮胎中，接合橡胶层配置在内衬层与胎圈包布之间、接合橡胶层的下端位置配置在比内衬层的下端位置更靠轮胎径向内侧4.0mm的位置。
如图3所示，在实施例2的轮胎中，接合橡胶层配置在内衬层与胎圈包布之间、接合橡胶层的下端位置配置在与内衬层的下端位置相同的位置。
如图4所示，在实施例3的轮胎中，接合橡胶层配置在内衬层与胎圈包布之间、接合橡胶层的下端位置配置在比内衬层的下端位置更靠轮胎径向外侧4.0mm的位置。
如图5所示，在实施例4的轮胎中，接合橡胶层配置在内衬层与胎圈包布之间、接合橡胶层的下端位置配置在比内衬层的下端位置更靠轮胎径向内侧7.0mm的位置以与胎趾一致。
如图5所示，在实施例5的轮胎中，接合橡胶层配置在内衬层与胎圈包布之间、接合橡胶层的下端位置配置在比内衬层的下端位置更靠轮胎径向内侧7.0mm的位置以与胎趾一致，并且在构成接合橡胶层的橡胶组合物中配合抗老化剂。
关于这些试验轮胎，通过以下试验方法来评价硫化故障和胎趾的耐久性，其结果示于表1。
硫化故障：
将100个试验轮胎硫化后，通过目视观察胎圈部的内面侧，计数发生了由空气滞留引起的硫化故障的轮胎个数。
胎趾的耐久性：
将各试验轮胎在温度为50℃、臭氧浓度为100pphm的试验室中放置2周，然后将它们组装在轮辋尺寸18×8J的车轮上，通过转鼓试验机在气压240kPa下采用该气压填充时的最大负荷荷重的条件来实施1万公里的行驶试验。在该行驶试验后，从轮辋上取下试验轮胎，通过目视观察胎圈部的内面侧，评价胎趾的状态。评价结果是，将胎趾完全没有损伤的情况以“A”表示，将胎趾略微损伤的情况以“B”表示，将胎趾具有大龟裂的情况以“C”表示。
[表1]
如该表1所示，实施例1～5的轮胎在与现有例对比中都显著表现出防止胎圈部中的由空气滞留引起的硫化故障的效果。在实施例1～3中，胎趾的耐久性良好，但在实施例4中，由于接合橡胶层的下端位置与胎趾一致，因此胎趾的耐久性下降。然而，在具有与实施例4相同叠层结构的实施例5中，由于在构成接合橡胶层的橡胶组合物中配合抗老化剂，因此改善了胎趾的耐久性。
附图标记说明
1 胎面部
2 胎侧
3 胎圈部
4 胎体层
5 胎圈芯
6 胎圈填胶
7 内衬层
8 接合橡胶层
9 胎圈包布
10 带束层。

Claims (6)

1.一种充气轮胎，在一对胎圈部之间架设有胎体层，在比该胎体层更靠轮胎内腔侧配置有内衬层，接合橡胶层介于所述胎体层与所述内衬层之间，并且用于保护所述胎圈部的胎圈包布的轮胎内腔侧的端部插入到所述胎体层与所述内衬层之间，所述充气轮胎的特征在于，所述内衬层由热塑性树脂构成、或由包含热塑性树脂与弹性体的混合物的热塑性弹性体组合物构成，所述接合橡胶层配置在所述内衬层与所述胎圈包布之间，
所述胎圈包布以覆盖胎圈部的与轮辋片抵接的内周侧部分的方式配置，该胎圈包布由将整齐排列的加强帘线或加强布用橡胶覆盖而成的片材构成。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述内衬层的下端位置配置在比胎趾更靠轮胎径向外侧。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，所述内衬层的下端位置配置在轮胎截面高度的35％以下的区域。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述接合橡胶层的下端位置配置在与所述内衬层的下端位置相同的位置、或配置在比内衬层的下端位置更靠轮胎径向内侧。
5.根据权利要求4所述的充气轮胎，其特征在于，沿轮胎径向测定的从胎趾到所述接合橡胶层的下端位置的高度ht与沿轮胎径向测定的从胎趾到胎圈芯的径向最内侧位置的高度hb的关系为ht≥hb/2。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的充气轮胎，其特征在于，在构成所述接合橡胶层的橡胶组合物中配合有抗老化剂。
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