CN108290465A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供的是一种充气轮胎，其中：密封剂橡胶组合物配置在内腔侧和轮胎橡胶侧，所述密封剂橡胶组合物区别在于对温度具有不同的敏感性；将密封剂层配置在其中，在1s‑1的剪切速率和30℃下，内腔侧的密封剂橡胶组合物的粘度为η1和轮胎橡胶侧的密封剂橡胶组合物的粘度为η2，由此η1/η2为1.6以上。在使重量增加最小化的同时，充气轮胎具有自密封功能，由此在刺穿时做出有效的临时修补。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及使用密封剂材料的充气轮胎。
背景技术
在轮胎如乘用车用轮胎中，例如空气和氮气等气体通常以按绝对压力计约250至350kPa的内压填充在其中从而提供具有张力的轮胎骨架部。上述张力可以使由施加的力引起的变形复原。然而，如果轮胎撕裂，则填充在内部的气体从裂伤部分泄漏到外部从而使轮胎的内压降低至大气压，并且轮胎处于刺穿的状态。
近年来，随着车辆行驶速度的增加，要求轮胎在性能方面提高得更多。另一方面，由于要求车辆的轻量化，因此期望备用轮胎是不必要的。要求的是即使当轮胎被刺穿时，车辆上的轮胎也可以继续至少行驶和移动至可以安全地处理轮胎的地方。即使当内压降低至使车辆无法行驶时，如上所述的这样的轮胎也使得可以抑制内压降低并且在不进行处理如即时的修理和更换的情况下继续行驶和移动至可以安全地处理轮胎的地方。
作为上述轮胎之一，其中包含具有适宜的流动性的粘稠橡胶组合物的密封剂材料配置在内部的轮胎是可得的。应用的是如下的技术：其中当轮胎撕裂时，密封剂材料通过利用轮胎的内压注入至裂伤部分，由此密封裂伤部分并且防止内压降低。在这一点上，密封剂材料是否可以起到密封裂伤部分的作用取决于密封剂材料的滞留性(retentivity)和固着性(adhering property)。
当例如钉子等锐利的异物在行驶时进入轮胎中时，锐利的异物在特定的情况下以其中异物穿过轮胎的状态留在轮胎内而不很快脱落。在上述状态下，轮胎的内压不立即降低。然后，在行驶时，如摩擦刺入轮胎内部的异物的这样的力施加在轮胎的内部。因此，异物在接触面上与轮胎摩擦，并且使接触面磨耗至一定程度，由此在接触面上形成间隙。当异物突然脱离时，内压降低，并且汽车在某些情况下不能行驶。在这样的情况下，裂伤部分是否可以由密封剂材料密封取决于密封剂材料的追随性(followability)和流动性。
充气轮胎在行驶时支承整个车辆的荷重并且产生热量，因此无论外部气温如何，在内部都容易达到数十℃的温度。另一方面，与路面接触的最外部，即，胎面部，当然受路面温度影响。在特定的情况下，当在冬季在寒冷地域行驶时，胎面部暴露于低于冰点的温度，并且推测引起了轮胎内外接近100℃的温差。此外，路面温度的年变化仍达到数十℃。鉴于交通网的发展和车辆的普及，跨越具有大的温差的地域的行驶增加。因此，也需要其中配置了密封剂材料的充气轮胎，从而使得可以满足如上所述的这样的宽的温度范围。
用于制备密封剂材料的橡胶组合物使得可以根据组成适当地改变各上述的性质如滞留性、固着性、追随性和流动性。此外，当温度变化时，某种密封剂材料在各上述的性质如滞留性、固着性、追随性和流动性方面变化。因此，取决于使用环境的温度范围，难以通过1种密封剂材料满足所述性质。实际上所述问题已经通过借助1种密封剂材料的量增补所述性质来解决，但是轮胎的重量增加，其导致能量效率的恶化和施加在轮胎本身上的负荷的增大。
关于通过一种组成的密封剂层来处理问题，与专利文献1一样，如借助在形成周边的轮胎本身时在使橡胶层硫化时施加的热通过借助过氧化物的解聚来制备密封剂层的情况，存在通过其中起初不一定容易制备多种密封剂组合物的方法来形成密封剂层的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2006-152110
发明内容
发明要解决的问题
提供的是使用密封剂材料并且可以应对刺穿的充气轮胎，其中针对其中涉及宽的温度变化的使用环境的对策可以有效地运用而不取决于密封剂材料的使用量。
用于解决问题的方案
其为具有配置了其中将两种以上的密封剂材料共混以使对温度的敏感性不同的密封剂层的充气轮胎，其中控制通过单独共混制备的密封剂材料的层厚度和全部层的附加的层厚度，并且充气轮胎在刺穿的密封效果方面优异。
即，本发明在于以下(1)至(3)项。
(1)一种充气轮胎，其具有配置在轮胎内的密封剂层，其中在内腔侧和轮胎橡胶侧不同的、通过对温度的敏感性来区分的密封剂橡胶组合物配置在所述密封剂层中；并且η1/η2为1.6以上；在1s-1的剪切速率和30℃的温度下，η1为内腔侧的密封剂橡胶组合物的粘度，并且η2为轮胎橡胶侧的密封剂橡胶组合物的粘度。
(2)如以上第(1)项中所述的充气轮胎，其中各自独立地区分开作为在内腔侧的第1密封剂层和在轮胎橡胶侧的第2密封剂层的两种以上的密封剂层配置在密封剂层中；η1/η2为1.6以上，并且按厚度进行平均的粘度η＝(η1·t1+η2·t2)/(t1+t2)为1400Pa·s以上；η1Pa·s为在30℃下第1密封剂层的粘度，并且t1mm为其层厚度；η2Pa·s为在30℃下第2密封剂层的粘度，并且t2mm为其层厚度。
(3)如以上第(1)或(2)项中所述的充气轮胎，其中由两种以上的密封剂橡胶组合物形成的密封剂层的总厚度小于4mm。
发明的效果
根据本发明，可以提供具有密封剂层的轮胎，其中配置对温度具有不同的敏感性并且虽然各层厚度薄但是在密封剂层可以响应的温度区域内能够有效地起作用的密封剂层，由此导致全部密封剂层的层厚度降低；施加至充气轮胎的负荷通过降低重量和重量平衡的偏差来降低，并且密封剂层在引起刺穿时也有效地起作用。
附图说明
图1为示出作为本发明的实施方案的一个实例的充气轮胎的密封剂层的配置的示意性截面图。
具体实施方式
在本发明中，为使对温度的敏感性不同而制备的两种以上的密封剂材料配置在两层以上的多层中，并且配置在密封剂层可以响应的每个温度下分担功能的密封剂层。
如上所示，鉴于从日本的国内状况估计的近年的交通状况，充气轮胎可以暴露于在充气轮胎的内部与外部之间的接近100℃的温差。根据涉及如上所述的这样的温差的条件，分别在从高温～中温～低温划分成两个以上的多个温度范围内可操作的密封剂材料以层状配置。
在充气轮胎中，其中填充气体如空气和氮气的空间为与构成充气轮胎的橡胶层的接触面，并且配置密封剂材料以使密封剂材料插入至接触面中。假定将与气体的接触面设定为内腔侧并且将与轮胎的橡胶层直接接触的面设定为密封剂层，密封剂层配置在径向外侧，即，远离轮胎的中心的方向侧，并且其配置在轮胎橡胶侧或仅称为轮胎侧的侧部。换言之，轮胎橡胶侧可以称为最外侧。内腔侧称为其中安装了轮胎的车轮侧。
在配置在各侧的密封剂层中，配置在内腔3侧的层称为第1密封剂层1，并且配置在轮胎橡胶4侧的层称为第2密封剂层2。用于中间区域的密封剂层可以进一步配置在第1和第2密封剂层之间。此外，第1密封剂层的粘度称为η1Pa·s，并且第2密封剂层的粘度称为η2Pa·s。η1和η2二者均显示在30℃下的值。
当将可以明确地区分开的两层如第1密封剂层和第2密封剂层层叠时，分阶段变化的多层或连续逐渐变化的层可以通过第2密封剂层配置在第1密封剂层中。在后一种情况下，所述层无法设置有连续的编号，但是内腔侧可以与轮胎橡胶侧相区分，并且关于各层的粘度，可以配置区分开的层，其中如以上定义的，将粘度为η1的层配置在内腔侧，并且将粘度为η2的层配置在轮胎橡胶侧。
在配置在内腔侧的层的粘度η1与配置在轮胎橡胶侧的层的粘度η2的关系中，比η1/η2为1.6以上。该比例优选为1.7以上并且特别优选2以上。
进一步，假定第1密封剂层和第2密封剂层的厚度分别为t1mm和t2mm，可以定义按厚度进行平均的粘度η。即，η＝(η1·t1+η2·t2)/(t1+t2)，并且当以上粘度为1400Pa·s以上时满足本发明。以上粘度优选为1500Pa·s以上。考虑到由于第2密封剂层配置在外周导致虽然第2密封剂层具有相同的厚度但是第2密封剂层的体积增加，因此粘度与按体积和重量进行平均不同，将粘度按厚度进行平均。然而，由于第1密封剂层和第2密封剂层二者均存在于充分远离轮胎的中心的位置，因此由周长引起的差异不显著，并且可以将粘度按体积和与体积大致成比例的重量代替厚度来进行平均。
以上详细地分别示出粘度的范围，并且在任何情况下，所述范围基于η1>η2。即，在定性的表达中，具有粘度η1的“粘性”橡胶组合物可以配置在暴露于最高温度的内腔侧，并且具有粘度η2的“松散的(loose)”橡胶组合物可以配置在暴露于相对低温的轮胎橡胶侧。松散的橡胶组合物即使在低温下也容易地流动，并且粘性橡胶组合物即使在高温下也容易地硬化。
考虑当轮胎撕裂时观察到的各密封剂橡胶组合物的行为。引起裂伤意指其中贯通橡胶层的连通通道(communication passage)到达内腔侧的状态，因此内腔侧的密封剂橡胶组合物首先通过内压被挤出并且移动。进一步，期望借助内腔侧的密封剂橡胶组合物的流动而被拖动的轮胎橡胶侧的密封剂橡胶组合物连续移动。
如上所述，如果粘性密封剂橡胶组合物在内腔侧，易于流动的粘性密封剂橡胶组合物迅速地移动至作为连通通道的裂伤从而密封裂伤。当粘性密封剂橡胶组合物不具有足够高的流动性时，更易于移动的松散的密封剂橡胶组合物移动从而密封裂伤。如上所述，配置密封剂橡胶组合物以使其在对应于分担的温度范围的流动性方面起作用。
相反地，如果将松散的密封剂橡胶组合物配置在内腔侧，则当控制松散的密封剂橡胶组合物以使松散的密封剂橡胶组合物适度地流动时，松散的密封剂橡胶组合物很好地起作用并且将裂伤密封，但是当松散的密封剂橡胶组合物太容易流动时，松散的密封剂橡胶组合物会喷出。另一方面，配置在轮胎橡胶侧的粘性密封剂橡胶组合物如上所述被松散的密封剂橡胶组合物拖动并且移动。然而，如果粘性密封剂橡胶组合物未达到足够高的流动性，则粘性密封剂橡胶组合物无法充分地追随松散的密封剂橡胶组合物并且在阻止松散的密封剂橡胶组合物的泄漏时不充分地起作用。结果，认为粘性密封剂橡胶组合物在代替松散的密封剂橡胶组合物密封裂伤时容易延迟。
本发明的密封剂橡胶层具有通过在大致划分的高温侧和低温侧配置具有不同的可操作温度范围的密封剂橡胶组合物结果在总体上降低其使用量的目的。
通过将操作区域划分成高温侧和低温侧，可以将各层厚度控制至4mm以下，并且将层厚度控制至优选3mm以下，更优选2mm以下。认为当各密封剂橡胶组合物必须流动时，通过控制总层厚度而增强响应性，并且通过降低厚度带来有利的效果。
由在本发明中获得的密封剂橡胶组合物制备的密封剂材料配置在充气轮胎的内部，并且如以上定义，第1密封剂层配置在与填充在轮胎中的气体如空气或氮气接触的内腔部。参考图1，首先将第2密封剂层2配置在与作为其中用气体填充的空间的轮胎内腔部3接触的轮胎橡胶部4的表面上，并且如果中间层存在则将中间层、最后将第1密封剂层1堆叠地配置在其上。将上述各层通过接近涂布的方法来粘附。当然，只要裂伤不到达内腔部，就不会引起由于气体的泄漏导致的内压的降低，因此合理的是将密封剂层配置在内腔部中，其中只有当裂伤到达那里时密封剂材料才必须起作用。
虽然密封剂层粘附在内腔部上，但是设备、夹具和工具在轮胎的制造过程中或当安装在车轮上时可以与密封剂材料接触，并且由于密封剂材料为仍显示流动性的材料，因此在特定的情况下是不方便的。因此，可以覆盖其与气体的接触面从而防止密封剂材料与设备、夹具和工具直接接触。此外，可以通过将密封剂材料浸渍在具有空隙的材料中至不妨碍适宜的流动性的这样的程度来保持密封剂材料。在任何情况下，当裂伤到达气体填充部分时，密封剂材料必须以自动的方式借助泄漏的气体顺利地输送至裂伤部分。
为了使密封剂材料易于保持，例如覆盖和浸渍等处理可以在特定的情况下进行。特别优选地，在不采取例如覆盖和浸渍等保护方法的情况下，如果密封剂材料可以通过将密封剂材料直接粘附在其上来配置，则不会带来例如不必要的重量增加等问题。
实施例
接下来，参考实施例和比较例将更详细地解释本发明，但是本发明将不限于实施例。
将各组分以表1中示出的质量份数共混从而制备在30℃下具有不同粘度的密封剂用橡胶组合物A～F，其中将橡胶组分设定至100质量份。橡胶组合物B和C的不同之处在于将加工油或聚丁烯用于增塑剂，并且改变其它组分，但是粘度是接近的。因此，下一次当研究由于表2中示出的层配置导致的差异时，由于层配置导致的差异通过仅使用B来研究。借助锥板型粘度计在1s-1的剪切速率和30℃的温度下基于JIS Z8803测量粘度。
表1
组合物ID A B C D E F
EPDM*1 60 60 60 60 60 60
溴化丁基橡胶*2 40 40 40 40 40 40
炭黑*3 10 10 10 10 10 10
液体聚丁烯*4 300 400 500 400 400
加工油*5 250
增粘剂*6 20 20 20 20 20 20
TBzTD*7 4.2 4.2 1.05 4.2 2.1 1.05
氧化锌 8.4 8.4 2.1 8.4 4.2 2.1
硬脂酸 2.4 2.4 0.6 2.4 1.2 0.6
硫磺 0.6 0.6 0.15 0.6 0.3 0.15
粘度[Pa·s] 2745 1822 1813 1552 1512 882
*1：乙烯-丙烯-二烯橡胶：EP35，由JSR Corporation制造
*2：溴化丁基橡胶：溴化丁基2255，由JSR Corporation制造
*3：炭黑：N330
*4：液体聚丁烯：Nisseki Polybutene HV300，由JXTG Nippon Oil&EnergyCorporation制造
*5：加工油：Dina Process Oil NR26，由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.制造
*6：增粘剂：Quintone A100，由Zeon Corporation制造
*7：硫化促进剂：二硫化四苄基秋兰姆：由Sanshin Chemical Industry Co.,Ltd.制造的Sanceler TBZTD
如表2中所示，将除了C以外的A～F的橡胶组合物用于密封剂橡胶并且以表2中示出的厚度配置，并且使用密封剂橡胶从而评价在各温度下的空气密封性，其中使用高温为60℃、室温为25℃和低温为-30℃的空气，并且密封剂橡胶按照以下标准来评价：
a：密封成功
b：密封不完全
c：密封失败
表2
在其中对于每种橡胶组合物将1种橡胶组合物以1mm的厚度重叠，即，以2mm的厚度使用单一的组成的比较例1、2和4至6的情况下，密封剂层无法在高温～室温～低温的整个温度范围内被密封。与比较例3一样，为了通过单一的组成进行密封，需要4mm的厚度。将上述比较例示出用于与实施例的比较，并且从其中密封剂层在密封时成功的温度范围的观点观察，可以发现用于高温范围的橡胶组合物A、用于室温范围的B～E和用于低温范围的F分别具有适应性。在其中将两种组合物组合并且其中按厚度进行平均的粘度满足条件但是粘度比未达到规定的值1.6的比较例7中，密封剂层在低温范围内在密封时失败。
在其中使用的是具有各自满足规定的条件的按厚度进行平均的粘度和第1与第2密封剂层的粘度比的两种密封剂橡胶的全部实施例1～3中，密封剂层在全部温度范围内在密封时成功。在实施例4中，密封剂层在高温范围内在密封时不完全，但是其落在允许的范围内。进一步，在其中配置厚度增加至2mm的第1密封剂层的实施例5中，密封剂层在全部温度范围内在密封时成功。此外，在其中按厚度进行平均的粘度满足条件并且其中粘度比未达到规定值1.6的比较例7、和其中粘度比甚至未达到1，即，首先将配置顺序反转为适宜的顺序的比较例8和9中，密封剂层不会被密封。如从其中按厚度进行平均的粘度等同的比较例5和实施例4显而易见的，在密封时的成功或失败不仅仅由粘度决定。大于比较例5的实施例5中的密封剂层的层厚度对于密封是有利的，但是整体地考虑到在其中使用具有更高的粘度的A、B和D的比较例1、2和4中，密封剂层在整个温度范围内在密封时失败，可以发现在密封时的成功或失败不仅仅由粘度决定。
产业上的可利用性
具有其中在使重量增加最小化的同时在刺穿时做出有效的临时修补的自密封功能充气轮胎通过利用本发明来获得。
附图标记说明
1：第1密封剂层
2：第2密封剂层
3：轮胎内腔部
4：轮胎橡胶部

Claims (3)

1.一种充气轮胎，其具有配置在轮胎内的密封剂层，其中在内腔侧和轮胎橡胶侧不同的、通过对温度的敏感性来区分的密封剂橡胶组合物配置在所述密封剂层中；并且η1/η2为1.6以上；在1s-1的剪切速率和30℃的温度下，η1为内腔侧的密封剂橡胶组合物的粘度，并且η2为轮胎橡胶侧的密封剂橡胶组合物的粘度。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中各自独立地区分开作为在内腔侧的第1密封剂层和在轮胎橡胶侧的第2密封剂层的两种以上的密封剂层配置在密封剂层中；η1/η2为1.6以上，并且按厚度进行平均的粘度η＝(η1·t1+η2·t2)/(t1+t2)为1400Pa·s以上；η1Pa·s为在30℃下第1密封剂层的粘度，并且t1mm为其层厚度；η2Pa·s为在30℃下第2密封剂层的粘度，并且t2mm为其层厚度。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其中由两种以上的所述密封剂橡胶组合物形成的密封剂层的总厚度小于4mm。
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