CN109130710B - 内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎及其制造方法，充气轮胎的内表面粘附有具有防穿孔性能的密封层，形成该密封层的密封组合物用橡胶组合物，按重量份计，包括50‑95份辐照可降解聚合物、5‑50份辐照可交联聚合物、0‑50份填充补强剂、0‑50份增塑剂、0‑10份防老剂、0‑20份其他助剂。本发明辐照可降解聚合物为密封组合物提供密封防穿孔必要的粘性，辐照可交联聚合物为密封组合物提供使用过程中必要的尺寸稳定性；在由橡胶组合物形成密封组合物的过程中，聚合物仅在辐照处理的作用下发生降解，不存在有机降解剂伴随的产气问题，避免了因气体产生而造成的密封层分布不均，从而提升所述充气轮胎的均匀性和防穿孔的有效性。

Description

内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎及其制造方法

技术领域

本发明属于轮胎橡胶材料技术领域，涉及用于生成防刺扎穿孔用的具有合适粘性和流动性的密封组合物的橡胶组合物，和用于充气轮胎内表面通过对该橡胶组合物进行电子辐照处理获得的粘性密封层的制备方法，以及粘附有对橡胶组合物进行辐照处理而获得的密封层的充气轮胎的制造方法，具体是一种内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎及其制造方法。

背景技术

为提高轮胎的安全使用性能，应对行驶过程中轮胎因扎破而漏气、爆胎，普通的方法可以使用液态密封剂，通过空气阀注入轮胎内部以密封穿孔。但此方法需要司机自身意识到轮胎被扎破后，停车到车外实施注入操作。此外，已有众多专利中提出一种轮胎中内置的密封层，该密封层使用的密封组合物具有合适的粘度和流动性，当轮胎被刺穿时，该密封层可以瞬间紧密附着包裹穿刺物，穿刺物被拔出时同步密封该穿孔。

WO 2003/027204中涉及了用于轮胎的海绵状粘性密封层，该密封层是由含有过氧化物可交联的聚合物和过氧化物可降解的聚合物的橡胶组合物经过热处理而获得。

CN 100333893C、US 7674344 B2、US 8221573 B2、US 2008/0142140 A1、US 2008/0142138 A1等专利中均提及了含过氧化物的丁基胶体系在轮胎硫化温度条件下降解而获得的轮胎密封层，且密封层的生成均需参与轮胎的硫化过程，这其中存在的问题不容忽视：如过氧化物分解反应产生的气体很难排出，从而导致密封层厚度分布不均匀，密封层胶料不服帖，严重影响轮胎密封穿孔的有效性；此外，硫化时还需解决密封层粘附胶囊等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎及其制造方法。所述充气轮胎的内表面粘附有具有防穿孔性能的密封层，用于形成该密封层的密封组合物是由一种橡胶组合物衍生而来，该橡胶组合物经辐照处理后形成密封组合物，其中辐照可降解聚合物为密封组合物提供密封防穿孔必要的粘性，辐照可交联聚合物为密封组合物提供使用过程中必要的尺寸稳定性；在由橡胶组合物形成密封组合物的过程中，聚合物仅在辐照处理的作用下发生降解，不存在有机降解剂伴随的产气问题，避免了因气体产生而造成的密封层分布不均，从而提升所述充气轮胎的均匀性和防穿孔的有效性。在对橡胶组合物进行辐照处理形成粘性密封组合物后，通过合适的方法将密封组合物直接粘附于成品轮胎内表面形成具有合适厚度的密封层以获得具有防穿孔性能的充气轮胎。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎，所述充气轮胎的内表面粘附有具有防穿孔性能的密封层，所述密封层作为成品轮胎额外的单一组件，用于获得该密封组合物的橡胶组合物不参与轮胎的正常硫化，用于形成该密封层的密封组合物由一种橡胶组合物衍生而来，该橡胶组合物经辐照处理后形成密封组合物，并通过特定设备直接在轮胎内表面挤出或喷出合适宽度和厚度的密封层；形成该密封层的同时使该密封层具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物是这样一种组合物，按重量份计，其中包括50-95份辐照可降解聚合物、5-50份辐照可交联聚合物、0-50份填充补强剂、0-50份增塑剂、0-10份防老剂、0-20份其他助剂；

辐照可降解聚合物与辐照可交联聚合物按重量比处于4-19之间。

进一步方案，所述用于获得密封组合物的辐照设备，特别地选用电子束辐照，该电子束辐照的辐照电压选自200-500kV；辐照强度选自20-120kGy，优选地60-120kGy；

所述用于在轮胎内表面挤出或喷出合适宽度和厚度的密封层的特定设备可选择性的与上述辐照设备连接，或不与辐照设备连接，该特定设备可以是单螺杆或多螺杆挤出机，也可以是具有加热功能的喷涂设备。

具有良好防穿孔性能的密封组合物作为可直接用于成品轮胎的单一组件是在轮胎外通过对橡胶组合物进行辐照处理而获得的一种半成品，该橡胶组合物包括50-95份辐照可降解的聚合物、5-50份辐照可交联的聚合物、0-50份填充补强剂、0-50份增塑剂、0-10份防老剂、0-20份其他助剂。

此外，在对橡胶组合物进行辐照处理形成粘性密封组合物后，通过合适的方法将密封组合物直接粘附于成品轮胎内表面形成具有合适厚度的密封层以获得具有防穿孔性能的充气轮胎，其中该橡胶组合物包括50-95份辐照可降解的聚合物、5-50份辐照可交联的聚合物、0-50份填充补强剂、0-50份增塑剂、0-10份防老剂、0-20份其他助剂。

上述用于获得具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物中，所述辐照可降解聚合物是指在辐照条件下发生分解的聚合物，选自聚异丁烯、异丁烯、异戊二烯的共聚物中的至少一种，其中优选为丁基橡胶。该聚合物经辐照处理后为密封层提供防刺扎和密封穿孔必要的粘性和流动性。

上述用于获得具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物中，所述辐照可交联聚合物是指在辐照条件下发生交联的聚合物，选自天然橡胶、聚异戊二烯、丁二烯橡胶、丁二烯/苯乙烯共聚物、乙烯/丙烯/二烯三元共聚物中的至少一种，其中优选天然橡胶或聚异戊二烯。该聚合物经辐照处理后为密封层提供使用中必要的尺寸稳定性及抗蠕变性。

上述用于获得具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物中，所述填充补强剂选自炭黑、白炭黑中的至少一种，优选炭黑；所述填充补强剂的用量优选10-50份，更好地10-30份；过少的补强剂用量被证明导致橡胶组合物强度不够，会存在正常生产的工艺性问题；过多的补强剂用量会赋予组合物过分的刚度致使补洞性能不充分。

上述用于获得具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物中，所述增塑剂在常温下为液体，其较低的Tg赋予密封组合物在低温下改良的防穿孔性能，该液体增塑剂选自聚烯烃油、环烷油、芳烃油、环保芳烃油、石蜡油、MES油、矿物油、植物油中的至少一种；所述增塑剂的用量优选10-50份。

所述填充补强剂与增塑剂按重量比为1-4，优选为1.5-3。以保证使密封层具有充分的防穿孔性能和足够的尺寸稳定性的前提下，有利地获得橡胶组合物良好的混炼性能。

上述用于获得具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物中，所述防老剂包括物理防老剂和化学防老剂，所述防老剂选自防护蜡、喹啉类防老剂、对苯二胺类防老剂、萘胺类防老剂中的至少一种。

上述用于获得具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物中，所述其他助剂优选地为混合在无机填料中的高分子脂肪酸酯乳化物，根据一个优选实例，上述助剂在合适份数范围内可有效改善橡胶组合物的密炼加工性能。

由于上述具有合适粘性和流动性的密封层作为成品轮胎额外的单一组件，用于获得该密封组合物的橡胶组合物不参与轮胎的正常硫化，该橡胶组合物可以不含用于轮胎正常硫化的硫化体系。

上述用于获得密封组合物的橡胶组合物可以通过以下步骤获得：将各组分加入到密炼机中混合，密炼机的初始炼胶温度为60-80℃，混合物在密炼机中的填充体积系数为60-80％；以上混合物在密炼机内混炼至140-160℃排料。

本发明还提供了由上述橡胶组合物而得到的用于形成具有良好防穿孔性能的密封组合物用胶片的制备方法，优选地使用多辊压延机，通过程序控制，以获得任何合适尺寸的密封组合物用胶片，胶片的存储可选用衬布卷曲或PE膜卷曲，优选地使用PE膜卷曲，该密封层用胶片厚度可处于0-6mm之间，优选1-3mm。

作为将上述密封组合物用胶片转变为具有良好防穿孔性能的密封组合物关键步骤的辐照处理，特别地选用电子束辐照，该电子束辐照的辐照电压选自200-500kV；辐照强度选自20-120kGy，优选地60-120kGy。

最后，本发明还提供了粘附有合适厚度密封层具有优良的防穿孔性能的充气轮胎的制备方法，该密封层粘附于用公知方法获得的轮胎内表面，更具体地，直接与轮胎气密层粘结，优选地，上述经过辐照处理的具有合适粘性和流动性的密封组合物胶片可通过特定设备直接在轮胎内表面挤出或喷出合适宽度和厚度的密封层，上述特定设备可以与EPS设备相连，也可以不与EPS设备相连，该特定设备可以是单螺杆或多螺杆挤出机，也可以是具有加热功能的喷涂设备。

粘附于轮胎内表面的密封层厚度为3-6mm，厚度过薄被证明由于胶量过少防穿孔能力是不充分的；过厚导致轮胎增重过多，不利于整体性能。该密封层的覆盖区域至少包括整个胎冠区，也可以是整个胎冠区并延伸到相邻胎肩并包括至少一部分胎侧甚至包括整个胎侧再到胎圈区。

本发明的有益效果：本发明提供一种内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎及其制造方法，该充气轮胎的内表面粘附有具有防穿孔性能的密封层，用于形成该密封层的密封组合物是由一种橡胶组合物衍生而来，该橡胶组合物经辐照处理后形成密封组合物，其中辐照可降解聚合物为密封组合物提供密封防穿孔必要的粘性，辐照可交联聚合物为密封组合物提供使用过程中必要的尺寸稳定性；在由橡胶组合物形成密封组合物的过程中，聚合物仅在辐照处理的作用下发生降解，不存在有机降解剂伴随的产气问题，避免了因气体产生而造成的密封层分布不均，从而提升所述充气轮胎的均匀性和防穿孔的有效性。在对橡胶组合物进行辐照处理形成粘性密封组合物后，通过合适的方法将密封组合物直接粘附于成品轮胎内表面形成具有合适厚度的密封层以获得具有防穿孔性能的充气轮胎。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

制造充气轮胎，轮胎尺寸为205/55R16。用于所述充气轮胎的防穿孔密封组合物的橡胶组合物制备方法如下：将胶料及各种填充剂的混合物加入到密炼机中混合，密炼机的初始炼胶温度60-80℃，混合物在密炼机中的填充体积系数60-80％；以上混合物在密炼机内混炼至140-160℃排料，由此得到上述橡胶组合物，该橡胶组合物包含以下表1中所列组分。

表1

材料	重量份
		丁基橡胶	90
天然橡胶	10
		炭黑	30
油	15
		防老剂	3
其他助剂	3

将该橡胶组合物压延成合适宽度和厚度的胶片，上述胶片在300kV、100kGy的辐照条件下辐照获得相应密封组合物，该密封组合物直接通过与辐照设备相连的双螺杆挤出机挤出，在所述充气轮胎内表面形成密封层，密封层厚度为6mm。

实施例2

除了密封用橡胶组合物中丁基橡胶为80份、天然橡胶为20份以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对比例1

除了密封用橡胶组合物中丁基橡胶为96份、天然橡胶为4份以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对比例2

除了密封用橡胶组合物中丁基橡胶为75份、天然橡胶为25份以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对比例3

除了密封用橡胶组合物中油为60份以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对比例4

除了密封用橡胶组合物中炭黑为75份以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对比例5

除了密封用橡胶组合物中丁基橡胶为100份、天然橡胶为0份以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对于上述7种轮胎同时共制备有2批。第1批轮胎进行高速机床试验，试验结束后判定密封层的稳定性。判定方法为：试验结束后观察密封层是否掉落(若掉落，则稳定性很差)，若没掉落用皮尺衡量密封层向轮胎中间位置的移动距离，移动距离越小，密封层稳定性越好，移动距离越大，密封层稳定性越差。第2批轮胎进行扎钉气密性试验，试验结束后判定密封层的防穿孔性能。扎钉气密性测试方法如下：选用3mm、4mm、5mm三种直径大小不同的钉子，沿轮胎周向覆盖轮胎胎冠及胎肩区域任选的不同位置刺入上述自密封轮胎胎面，并经由轮胎内表面通过密封层延伸到空气压力腔进行穿刺，穿刺后将钉子拔出。每种大小的钉子刺穿五个孔洞。将扎钉后的上述轮胎充气至试验充气压力，按照轮胎气密性测试标准进行气密性测试。通过气密性试验后的气压保持率判定密封层的防穿孔性能，认为气压保持率达到正常轮胎气密性试验的气压保持率的75％及以上时为合格。

试验结果见下表(表2)：

表2

备注：●-稳定性好(L≤0.5cm)，○-稳定性差(L＞0.5cm)，◎-稳定性很差，胶料掉落，L表示密封层单边向轮胎中间位置移动距离。■-气密性优异(≥85％A)，◆-气密性良好(75～85％A)，□-气密性差(＜75％A)，A表示正常轮胎气密性试验的气压保持率。

实施例3

除了密封层厚度选取4mm以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对比例6

除了密封层厚度选取2mm以外，采用与实施例1相同的方式制备充气轮胎。

对比例6、实施例3、实施例1中轮胎的密封层厚度分别为2mm、4mm、6mm，每种厚度密封层的轮胎各制备3条。

将粘附有不同厚度密封层的轮胎安装到金属轮辋后，充入合适的气压。选用3mm、4mm、5mm三种直径大小不同的钉子，沿轮胎周向覆盖轮胎胎冠及胎肩区域任选的不同位置刺入上述自密封轮胎胎面，并经由轮胎内表面通过密封层延伸到空气压力腔进行穿刺，穿刺后将钉子拔出。每种大小的钉子刺穿五个孔洞。每条轮胎用同一种直径的钉子刺穿。

将扎钉后的上述轮胎充气至试验充气压力，按照轮胎气密性测试标准进行气密性测试，通过气密性试验后的气压保持率判定密封层的防穿孔性能，认为气压保持率达到正常轮胎气密性试验的气压保持率的75％及以上时为合格。结果见下表(表3)。

表3

备注：■-气密性优异(≥85％A)，◆-气密性良好(75～85％A)，□-气密性差(＜75％A)，A表示正常轮胎气密性试验的气压保持率。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎的内表面粘附有具有防穿孔性能的密封层，所述密封层作为成品轮胎额外的单一组件，用于获得密封组合物的橡胶组合物不参与轮胎的正常硫化，用于形成该密封层的密封组合物由一种橡胶组合物衍生而来，该橡胶组合物经辐照处理后形成密封组合物，并通过特定设备直接在轮胎内表面挤出或喷出合适宽度和厚度的密封层；形成该密封层的同时使该密封层具有合适粘性和流动性的密封组合物用橡胶组合物是这样一种组合物，按重量份计，其中包括80-90份丁基橡胶、10-20份天然橡胶、30份炭黑、15份石蜡油、3份防老剂、3份高分子脂肪酸酯乳化物；

丁基橡胶与天然橡胶按重量比处于4-9之间。

2.根据权利要求1所述的内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎，其特征在于，所述用于获得密封组合物的辐照设备，选用电子束辐照，该电子束辐照的辐照电压选自200-500kV；辐照强度选自20-120kGy；

所述用于在轮胎内表面挤出或喷出合适宽度和厚度的密封层的特定设备可选择性的与上述辐照设备连接，或不与辐照设备连接，该特定设备是单螺杆或多螺杆挤出机，或是具有加热功能的喷涂设备。

3.根据权利要求2所述的内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎，其特征在于，所述辐照强度为60-120kGy。

4.根据权利要求1所述的内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎，其特征在于，所述防老剂选自防护蜡、喹啉类防老剂、对苯二胺类防老剂、萘胺类防老剂中的至少一种。

5.权利要求1-4任一项所述的内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎的制造方法，其特征在于，该密封层粘附于轮胎内表面。

6.权利要求5所述的内附密封胶层具有防穿孔性能的充气轮胎的制造方法，其特征在于，所述密封层直接与轮胎气密层粘结。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述粘附于轮胎内表面的密封层厚度为3-6mm，该密封层的覆盖区域至少包括整个胎冠区，或是整个胎冠区并延伸到相邻胎肩并包括至少一部分胎侧甚至包括整个胎侧再到胎圈区。

8.权利要求6或7所述制造方法制得的充气轮胎。