CN107709042B

CN107709042B - 航空器用充气轮胎

Info

Publication number: CN107709042B
Application number: CN201680035997.1A
Authority: CN
Inventors: 井久田明史
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2020-02-28
Anticipated expiration: 2036-05-18
Also published as: EP3315323A4; JP2017007551A; JP6503241B2; WO2016208302A1; CN107709042A; US20180162165A1; EP3315323A1

Abstract

提供一种由改善生热性引起的耐久性改善的航空器用充气轮胎。本发明设置有：具有多个周向槽的胎面部；从胎面部起经由一对侧壁部环状地延伸至一对胎圈部的胎体；以及由设置在胎体的冠部外侧上的至少一层带束层组成的带束部。当将带束部在轮胎宽度方向上的最大宽度定义为W时，将25℃下的25％模量为至少1.2MPa的橡胶设置在从胎面部中的带束部的各最外端朝向轮胎宽度方向内侧至少0.2W的区域中。

Description

航空器用充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种航空器用充气轮胎(以下也简称为“轮胎”)。更具体地说，本发明涉及一种通过改善生热性而提高其耐久性的航空器用充气轮胎。

背景技术

与卡车和公共汽车的普通轮胎相比，航空器的充气轮胎在起飞和着陆时在更快的旋转和更重的负载条件下使用。当轮胎在高速和重载条件下于高内压状态下使用时，在轮胎内部产生极大的热量。因此，在轮胎的内部构件中可能发生剥离故障和由于硫化返原引起的被称作爆裂(blowout)的橡胶破坏和破裂。

因此，航空器用轮胎的胎面部仅具有圆周方向上的直槽，使得胎面橡胶不会由于苛刻的输入条件而被破坏。此外，由于当胎面橡胶不太容易变形时抑制生热，因此期望其弹性模量高。但是，高弹性模量同时导致橡胶伸长率降低；因此，通常将弹性模量控制在能够确保橡胶伸长率的范围内。

在这样的情况下，例如，专利文献1提出了一种用于航空器等高速重载应用的轮胎，其中使用橡胶组分中包含5～100质量％的共轭二烯化合物和非共轭烯烃的共聚物的胎面橡胶。该文中描述了通过使用这种胎面橡胶，可以在苛刻的输入条件下获得优异的耐生热性、弹性、耐臭氧性和耐裂纹增长性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-155356号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在仅具有圆周方向上的直槽的航空器用充气轮胎中，即使当经受最苛刻的输入的胎肩顺条纹(shoulder rib)的弹性增大时，由于花纹条的宽度窄而在行进中发生诸如恒定畸变(constant distortion)等变形，因此难以达到弹性模量变化的效果。这对于使用专利文献1中提出的胎面橡胶的轮胎也是相同的。因此，在航空器用充气轮胎中，对于与生热性有关的问题，目前需要进一步改进。

鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种通过改善生热性而提高其耐久性的航空器用充气轮胎。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，结果发现，通过在胎面部的规定位置设置具有规定物理性能的橡胶可以解决上述问题，从而完成了本发明。

即，本发明的航空器用充气轮胎包括：具有多个周向槽的胎面部；从所述胎面部起经由一对侧壁部环状地延伸至一对胎圈部的胎体；以及由设置在所述胎体的冠部外侧上的至少一层带束层组成的带束部，

所述航空器用充气轮胎的特征在于，当将所述带束部在轮胎宽度方向上的最大宽度定义为W时，将25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶设置在从胎面部中的所述带束部的最外端朝向轮胎宽度方向内侧至少0.2W的区域中。“25℃下的25％模量”是根据JIS K6254的拉伸试验确定的值。在将轮胎安装到轮辋上之后，在未充气状态下测量带束部的宽度。

在本发明的轮胎中，优选的是25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶由橡胶组合物构成，相对于100质量份的(A)由50～100质量份天然橡胶和/或合成异戊二烯橡胶以及0～50质量份合成二烯系橡胶组成的橡胶组分，所述橡胶组合物是配混40～60质量份(B)炭黑，和0.8～2质量份(C)由下式表示的酰肼化合物而成的：

(式中，B表示C2至C18多价非环状脂肪族基团、C5至C20多价环状脂肪族基团、C6至C18多价芳香族基团或C7至C24多价烷基芳香族基团；X表示氢原子、羟基、氨基或巯基；R¹和R²各自独立地表示氢原子、C1至C18烷基、环烷基或芳香环；且z表示1至3的整数)。

在本发明的轮胎中，还优选的是酰肼化合物为萘甲酸酰肼或其衍生物。此外，在本发明的轮胎中，优选的是炭黑的氮吸附比表面积为140～200m²/g。另外，在本发明的轮胎中，优选的是炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为120～200mL/100g。另外，在本发明的轮胎中，优选的是相对于100质量份橡胶组分，配混1～3质量份的锌白。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种通过抑制生热性而改善其耐久性的航空器用充气轮胎。

附图说明

图1是表示根据本发明的一个优选实施方式的航空器用充气轮胎沿轮胎宽度方向的示意性截面图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的航空器用充气轮胎。

图1是表示根据本发明的一个优选实施方式的航空器用充气轮胎沿轮胎宽度方向的示意性截面图。其中所示的轮胎10包括：从胎面部1起经由一对侧壁部2环状地延伸至一对胎圈部3的胎体4；由设置在胎体4的冠部外侧上的至少一层带束层(在图示的例子中为四层带束层5a、5b、5c和5d)组成的带束部5；并且在胎面部1中设置多个周向槽6。在图示的例子中，带束部5的径向外侧设置有带束增强层7。另外，胎体4围绕胎圈芯8折返，胎圈填胶9设置在该胎圈芯8的径向外侧。

在本发明的轮胎10中，当将带束部5在轮胎宽度方向上的最大宽度定义为W时，将25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶设置在从带束部5的各最外端朝向轮胎宽度方向内侧至少0.2W、优选为0.3W至0.5W的区域。通常，轮胎在宽度方向中心侧具有更大的半径，并且半径向宽度方向外侧减小。因此，当轮胎旋转时，其中心部分前进不少于行进距离，而宽度方向外侧部分具有较短的半径并因此被拖拽。该被拖曳区域包含从带束部5的各最外端朝向轮胎宽度方向内侧0.2W的区域；因此，在本发明的轮胎10的这些区域中，使用在保持伸长率的同时具有改善的在低应变范围内的弹性模量的上述橡胶。优选通过硫化被制成上述橡胶的橡胶组合物在25℃显示出450％以上的伸长率。

在常规的航空器用充气轮胎中，如图所示，在胎面部1中设置有六个或四个周向槽6，并且在轮胎宽度方向上从中心CL向外侧，胎面部1分为中央花纹条、第二花纹条和第三花纹条。当设置有四个沟槽时，第三花纹条不存在。在这样的轮胎10中，由于当设置有六个沟槽时，第三花纹条(当设置有四个沟槽时为第二花纹条)是具有与轮胎10的一周的长度完全相同的长度的部分，所以第三花纹条几乎不变形且因此比其他的花纹条显示更少的磨耗。因此，设置有25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶的区域优选为从胎面部1的带束部5的各轮胎宽度方向最外端到轮胎宽度方向最外侧的周向槽6的区域。换句话说，在胎面部1的宽度上，优选在六个沟槽轮胎的情况下将上述橡胶设置在第三花纹条的外侧的区域中，或者在四个沟槽轮胎的情况下设置在第二花纹条的外侧的区域中。在本发明的轮胎10中，可以将上述橡胶设置在整个胎面部1中，或者可以将常规使用的已知胎面橡胶设置在上述范围之外的区域中。

在本发明的轮胎10中，25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶优选由橡胶组合物构成，相对于100质量份的(A)由50～100质量份天然橡胶(NR)和/或合成异戊二烯橡胶(IR)以及0～50质量份合成二烯系橡胶组成的橡胶组分，所述橡胶组合物包含40～60质量份(B)炭黑，和0.8～2质量份(C)由下式表示的酰肼化合物：

(式中，B表示C2至C18多价非环状脂肪族基团、C5至C20多价环状脂肪族基团、C6至C18多价芳香族基团或C7至C24多价烷基芳香族基团；X表示氢原子、羟基、氨基或巯基；R¹和R²各自独立地表示氢原子、C1至C18烷基、环烷基或芳香环；且z表示1至3的整数)。包含由上式表示的酰肼化合物的橡胶组合物的硫化产物由于不仅具有低生热性、高弹性和高强度，而且显示出优异的耐热老化性，因此适于改善轮胎耐久性。

由上式表示的酰肼化合物的具体实例包括3-羟基-2-萘甲酸酰肼(HNH)的衍生物，以及N'-(1,3-二甲基丁叉基)水杨酸酰肼(BMS)、4-羟基苯甲酸酰肼、邻氨基苯甲酸酰肼和1-羟基-2-萘甲酸酰肼的衍生物。酰肼化合物优选为萘甲酸酰肼或其衍生物。通过以0.8～2.0质量份的量添加酰肼化合物，可以使橡胶的硫化返原和耐热老化性的改善效果与橡胶组合物的低生热性相平衡。

3-羟基-2-萘甲酸酰肼(HNH)的衍生物的实例包括3-羟基-2-萘甲酸酰肼类，例如3-羟基-2-萘甲酸(1-甲基乙叉基)酰肼、3-羟基-2-萘甲酸(1-甲基丙叉基)酰肼、3-羟基-2-萘甲酸(1,3-二甲基丙叉基)酰肼和3-羟基-2-萘甲酸(1-苯基乙叉基)酰肼。

其中，优选3-羟基-2-萘甲酸酰肼的衍生物(例如，由Otsuka Chemical Co.,Ltd.制造的商品名“HNH”对应于该化合物)和N'-(1,3-二甲基丁叉基)水杨酸酰肼的衍生物(例如，由Otsuka Chemical Co.,Ltd.制造的商品名“BMS”对应于该化合物)，这是因为这些衍生物能够在保持低生热性的同时保持低门尼粘度。由于其显著的效果，特别优选3-羟基-2-萘甲酸酰肼(“HNH”)的衍生物3-羟基-N'-(1,3-二甲基丁叉基)-2-萘甲酸酰肼，并且作为其市售产品，例如，可以适当使用由Otsuka Chemical Co.,Ltd.制造的商品名“BMH”。在根据本发明的轮胎的橡胶组合物中，由上式表示的酰肼化合物可以单独使用，或者可以两种以上组合使用。

构成根据本发明的轮胎10的橡胶组合物的基质的橡胶组分由50～100质量份天然橡胶(NR)和/或合成异戊二烯橡胶(IR)以及0～50质量份与IR不同的合成二烯系橡胶组成。合成二烯系橡胶没有特别限制，可以根据预期目的适当选择。其具体的优选实例包括丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶(X-IIR)和乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶(EPDM)。这些合成二烯系橡胶可以单独使用，或者可以两种以上组合使用。在根据本发明的轮胎10的橡胶组合物的橡胶组分中，为了实现低生热性、断裂特性和高耐磨耗性均在高水平下，并且即使在热老化后也保持良好的抗硫化返原性，优选以不少于60质量份、更优选不少于70质量份的量掺入天然橡胶(NR)。

此外，在本发明的轮胎中，优选顺式-1,4-键含量为不少于95％，并且以60质量％以下的量含有重均分子量为5.5×10⁵至20×10⁵的聚丁二烯橡胶。通过使用高顺式聚丁二烯橡胶，即使在超过200℃的高温以及200℃以下的温度范围内，也能够进一步改善胎面橡胶的耐磨耗性。

在根据本发明的轮胎10的橡胶组合物中，炭黑没有特别限制，可以从以往通常作为橡胶增强用填料使用的炭黑中适当选择任意的炭黑。炭黑的实例包括FEF、SRF、HAF、ISAF和SAF，其中由于其优异的耐磨耗性而优选HAF、ISAF和SAF。相对于100质量份橡胶组分，以40～60质量份的量掺入炭黑。

在根据本发明的轮胎10的橡胶组合物中，炭黑的氮吸附比表面积(N₂SA)优选为140～200m²/g、更优选为140～160m²/g。当炭黑的N₂SA为140m²/g以上时获得良好的耐磨耗性，而当炭黑的N₂SA为200m²/g以下时，炭黑在橡胶组合物中显示良好的分散，并且这样的炭黑对所得到的轮胎10的耐生热性没有不良影响。氮吸附比表面积(N₂SA)是根据ASTMD3037-88测定的值，是指每单位重量的氮吸附比表面积(m²/g)。

此外，在根据本发明的轮胎10的橡胶组合物中，炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量优选为120～200mL/100g、更优选为130～160mL/100g。当炭黑的DBP吸油量为120mL/100g以上时，获得良好的耐磨耗性，并且当炭黑的DBP吸油量为200mL/100g以下时，不会对耐生热性产生不良影响。炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量是根据ASTM D2414测定的值，并且是指每100g炭黑吸收的邻苯二甲酸二丁酯的量(mL)。

优选的是根据本发明的轮胎10的橡胶组合物含有锌白(ZnO)。通过将锌白掺入橡胶组合物中，可以改善胎面橡胶的耐人字形切割性(chevron-cut resistance)和耐磨耗性。相对于100质量份橡胶组分，优选以1～3质量份的量掺入锌白。通过以1质量份以上的量掺入锌白，显著发挥了改善胎面橡胶的耐人字形切割性的效果。同时，通过以3质量份以下的量掺入锌白，不仅在高温下，而且在200℃以下的温度范围内，都显著发挥了改善胎面橡胶的耐磨耗性的效果。

在根据本发明的轮胎10的橡胶组合物中，可以适当选择并且在不会对本发明的目的产生不良影响的范围内进一步掺入橡胶工业中通常使用的添加剂，例如，其他填料(如二氧化硅)、软化剂、其他硫化剂(如硫磺)、硫化促进剂、防老剂和硬脂酸。作为这些添加剂，可以适当使用市售产品。可以通过将根据需要适当选择的各种添加剂添加到橡胶组分中，随后例如混炼、加热和挤出生成物来制造橡胶组合物。

只要胎面部的构成满足上述条件，本发明的航空器用充气轮胎的其他结构没有特别限制，并可以采用任何公知的结构。另外，其制造方法也没有特别限制，可以通过常规方法制造本发明的航空器用充气轮胎。即，将上述橡胶组合物在未硫化状态下加工成胎面部，依次层叠由其他未硫化橡胶制成的诸如胎体层和带束层等轮胎制造中通常使用的构件，之后将转鼓移除以获得生胎。然后，按照常规方法对该生胎进行加热硫化，从而可以制造出所需的轮胎。

实施例

现在将通过其实施例更详细地描述本发明。

<实施例1至5和比较例1至5>

制造图1所示类型的轮胎(轮胎尺寸：1270×455R22 32PR)，其中如表1和表2所示的橡胶组合物各自设置在胎面部的如这些表格所示的各区域中。通过以下步骤评价表1和表2中示出的各橡胶组合物的弹性模量和断裂伸长率以及由此获得的轮胎在转鼓试验中的温度升高和耐久性。

<弹性模量>

对于通过在135℃下硫化各橡胶组合物60分钟获得的样品，根据JIS K 6251:2010在25℃下测量橡胶在25％伸长率下的弹性模量(M25)。

<断裂伸长率>

对于通过在135℃下硫化各橡胶组合物60分钟获得的样品，根据JIS K 6251:2010在25℃下测量橡胶的断裂伸长率(EB)。这样得到的结果以指数表示，取比较例1的值为100。

<转鼓试验>

将各轮胎安装在规定的轮辋上，充气至规定的内压，然后在规定的负载下进行转鼓试验。至于其条件，在65秒内从试验开始时的0km/h加速到360km/h。此外，考虑到航空器的起飞，在从试验开始的63到66秒期间将负载设定为0。在这些条件下，验证了温度升高和直到轮胎破裂的测试次数。在转鼓停止后，在距离胎肩部相对于宽度方向的中心20mm的深度处测定温度升高(℃)。以指数表示直到破裂的测试次数，取比较例1的值设为100。所得到的结果也示于表1和表2。

[表1]

*1：它指25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶的设置区域，表示从在轮胎宽度方向上具有最大宽度的带束部的各最外端朝向轮胎宽度方向内侧的区域相对于带束部的总宽度的百分比(％)。

*2：25℃下的25％模量

*3：断裂伸长率

[表2]

从表1和表2可以看出，本发明的航空器用充气轮胎表现出改善的生热性和提高的耐久性。

附图标记说明

1：胎面部

2：侧壁部

3：胎圈部

4：胎体

5：带束部

5a、5b、5c、5d：带束层

6：周向槽

7：带束增强层

8：胎圈芯

9：胎圈填胶

10：航空器用充气轮胎(轮胎)

Claims

1.一种航空器用充气轮胎，其包括：

具有多个周向槽的胎面部；

从所述胎面部起经由一对侧壁部环状地延伸至一对胎圈部的胎体；以及

由设置在所述胎体的冠部外侧上的至少一层带束层组成的带束部，

其中，当将所述带束部在轮胎宽度方向上的最大宽度定义为W时，将25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶设置在从所述胎面部的所述带束部的最外端朝向轮胎宽度方向内侧至少0.2W的区域，所述区域为从带束部的轮胎宽度方向最外端到轮胎宽度方向最外侧的所述周向槽的区域。

2.根据权利要求1所述的航空器用充气轮胎，其中所述25℃下的25％模量为不小于1.2MPa的橡胶由橡胶组合物构成，相对于100质量份的(A)由50～100质量份天然橡胶和/或合成异戊二烯橡胶以及0～50质量份合成二烯系橡胶形成的橡胶组分，所述橡胶组合物是配混40～60质量份(B)炭黑，和0.8～2质量份(C)由下式表示的酰肼化合物而成的：

式中，B表示C2至C18多价非环状脂肪族基团、C5至C20多价环状脂肪族基团、C6至C18多价芳香族基团或C7至C24多价烷基芳香族基团；X表示氢原子、羟基、氨基或巯基；R¹和R²各自独立地表示氢原子、C1至C18烷基、环烷基或芳香环；且z表示1至3的整数。

3.根据权利要求2所述的航空器用充气轮胎，其中所述酰肼化合物是萘甲酸酰肼或其衍生物。

4.根据权利要求2所述的航空器用充气轮胎，其中所述炭黑的氮吸附比表面积为140～200m²/g。

5.根据权利要求2所述的航空器用充气轮胎，其中所述炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量为120～200mL/100g。

6.根据权利要求2所述的航空器用充气轮胎，其中相对于100质量份的所述橡胶组分，配混1～3质量份锌白。