CN110753629A - 轮胎用树脂-金属复合构件和轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种轮胎用树脂‑金属复合构件,其以下述顺序包括金属构件(27)、粘接层(25)和被覆树脂层(28),其中粘接层(25)包含:具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体;以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂,并且具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的含有率相对于粘接层(25)全体为50质量%以上。

Description

轮胎用树脂-金属复合构件和轮胎
技术领域
本公开涉及轮胎用树脂-金属复合构件和轮胎。
背景技术
传统上实施设置通过将作为金属构件的增强帘线螺旋状卷绕在轮胎主体(下文中也称为"轮胎骨架体")上而形成的增强带束构件作为提高轮胎的耐久性(例如,耐应力、耐内压和刚性)的尝试。另外,起到将轮胎固定至轮辋作用的胎圈通常设置在轮胎中,并且金属丝用作胎圈钢丝。
已提出了包括用树脂材料被覆诸如增强帘线或胎圈钢丝等金属构件,由此改善设置在轮胎中的金属构件与轮胎骨架体之间的粘接耐久性的方法。
例如,已提出了包括环状的轮胎骨架体的轮胎,该环状的轮胎骨架体至少由热塑性树脂材料形成,该轮胎具有沿周向卷绕在轮胎骨架体的外周部上而形成增强帘线层的增强帘线构件,并且该热塑性树脂材料至少包括聚酯系热塑性弹性体(参见,例如,专利文献1)。
还提出了包括至少一个增强丝线和热塑性聚合物组合物层的复合增强构件,该热塑性聚合物组合物层覆盖丝线或单独覆盖每根丝线或共同覆盖数根丝线,该热塑性聚合物组合物包括至少一种玻璃化转变温度为正的热塑性聚合物、聚(对-亚苯基醚)和玻璃化转变温度为负的官能化的不饱和热塑性苯乙烯(TPS)弹性体,所述不饱和热塑性苯乙烯(TPS)弹性体带有选自环氧基团、羧基、酸酐基团和酯基的官能团(参见,例如,专利文献2)。
[专利文献1]日本专利申请特开(JP-A)No.2012-046025
[专利文献2]国际公布(WO)No.2012/104281
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,凭借诸如增强帘线或胎圈钢丝等金属构件被覆有树脂材料以改善对轮胎骨架体的粘接性的技术是已知的。然而,从改善轮胎的耐久性的观点出发,要求粘接耐久性的进一步改善。
鉴于上述状况,本公开解决了提供构造为设置在轮胎中、包括金属构件且具有优异的粘接耐久性的轮胎用树脂-金属复合构件的问题。
用于解决问题的方案
前述问题可以通过包括以下的本公开来解决。
<1>一种轮胎用树脂-金属复合构件,其依次包括金属构件、粘接层和被覆树脂层,
其中所述粘接层包含:具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂A;并且所述具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的含有率相对于所述粘接层全体为50质量%以上。
发明的效果
根据本公开,可以提供一种构造为设置在轮胎中、包括金属构件、且具有优异的粘接耐久性的轮胎用树脂-金属复合构件。
附图说明
图1A为示出根据本公开的一个实施方案的轮胎的一部分的截面的透视图。
图1B为示出安装到轮辋上的胎圈部的截面图。
图2为沿着轮胎旋转轴截取的截面图,该截面图示出其中增强帘线构件埋设在根据第一实施方案的轮胎的轮胎骨架体的胎冠部中的状态。
图3为解释使用增强帘线构件加热装置和辊类将增强帘线构件设置在轮胎骨架体的胎冠部中的操作的说明图。
具体实施方式
以下详细地说明本公开的具体实施方案。然而,本公开绝不限于以下实施方案,并且可以在本公开的目的范围内适当地进行修改。
本说明书中使用的术语"树脂"是指包括热塑性树脂、热塑性弹性体和热固性树脂的概念,但是不包括硫化橡胶。在以下的树脂的说明中,"相同种类"意味着一种树脂与构成其它树脂的主链的骨架具有相同的骨架,例如,酯系树脂和其它酯系树脂,或苯乙烯系树脂和其它苯乙烯树脂。
在本说明书中,使用"~(至)"表示的任意数值范围意味着包括"~(至)"之前和之后表示的值作为下限值和上限值的范围。
本说明书中,术语"步骤"不仅包括独立的步骤而且还包括不能明确地区别于其它步骤的任意步骤,只要实现所指定的步骤的目的即可。
本说明书中,"热塑性树脂"意指不具有橡胶状弹性的高分子化合物,其具有使由该高分子化合物形成的材料随着温度升高而软化和流动并且在冷却时变得相对硬和坚固的特性。
本说明书中,"热塑性弹性体"意指包括硬链段和软链段的共聚物。热塑性弹性体的实例包括包含形成熔点高的结晶性硬链段或内聚力高的硬链段的聚合物和形成玻璃化转变温度低的非结晶性软链段的聚合物的共聚物。热塑性弹性体的实例包括高分子化合物,该高分子化合物具有橡胶状弹性并且具有使由该高分子化合物形成的材料随着温度升高而软化和流动且在冷却时变得相对硬且坚固的特性。
本说明书中,"硬链段"是指与软链段相比较硬的硬质组分,"软链段"是指与硬质组分相比较软的组分。硬链段优选为在交联橡胶中起到作为交联点的功能且通过例如采取晶体形态而防止塑性变形的分子约束组分。硬链段的实例包括具有在主骨架中包含诸如芳香族基团或脂环族基团等刚性基团的结构的链段,和具有由于分子间氢键或π-π相互作用而能够分子间堆积的结构的链段。软链段优选为展现橡胶弹性的柔软性组分。软链段的实例为具有在主链中包含长链基团(例如长链亚烷基等),在分子旋转方面具有高度的自由度并具有伸缩性(elasticity)的结构的链段。
<轮胎用树脂-金属复合构件>
根据本实施方案的轮胎用树脂-金属复合构件(下文中也简称为"树脂-金属复合构件")依次包括金属构件、粘接层和被覆树脂层。粘接层包含具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂A。具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的含有率相对于粘接层全体为50质量%。
如上所述,金属构件用作通过将增强帘线卷绕在轮胎骨架体的外周部上而设置的增强带束构件的增强帘线、或用作起到将轮胎固定至轮辋作用的胎圈的胎圈钢丝。普通的轮胎骨架体包括诸如橡胶或树脂等弹性材料。从改善轮胎的耐久性的观点出发,要求例如上述那些等设置在轮胎中的金属构件实现改善的对如轮胎骨架体等弹性材料的粘接性。此外,在其中被覆树脂层设置在金属构件的表面、以使粘接层配置在被覆树脂层与金属构件之间的树脂-金属复合构件,从改善轮胎的耐久性的观点出发,还要求粘接层本身的强度的改善。
考虑到前述状况,本发明人发现了,通过以使树脂-金属复合构件在金属构件的表面上依次包括粘接层和被覆树脂层,且使粘接层包含具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂A的方式构造树脂-金属复合构件,可以得到优异的粘接耐久性。其原因推测如下。
术语"极性官能团"是指具有化学反应性(也表现为官能性)并且在分子内引起电荷的不均匀分布(也表现为极性)的基团。本实施方案中,粘接层以50质量%以上的含有率包含具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体。据推测的是,由于极性官能团导致的电荷的不均匀分布在极性官能团和金属构件的表面上存在的水合羟基之间引起相互作用,由此发挥极性官能团和羟基之间的吸引力,结果获得金属构件和粘接层之间的优异的粘接性。
此外,据推测的是,被覆树脂层设置在粘接层上能够减小金属构件和诸如轮胎骨架体等弹性材料之间的刚性差,并且设置在轮胎中的包括金属构件的树脂-金属复合构件能够实现优异的粘接耐久性。
树脂层包含添加剂A。当包含填料作为添加剂A时,填料增加粘接层的弹性,由此增加粘接层的刚性并改善粘接层的强度。当包括含有酯键的非结晶性树脂或聚酯系热塑性树脂中的至少之一作为添加剂A时,所包括的树脂在由具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体形成的连续相(即,海岛结构中的海区域)中形成不连续相(即,海岛结构中的岛区域)。换句话说,与填料的存在形式相似,认为含有酯键的非结晶性树脂和聚酯系热塑性树脂以颗粒状存在于粘接层中。因此,含有酯键的非结晶性树脂或聚酯系热塑性树脂中的至少之一增加粘接层的弹性,这导致粘接层的刚性的增加,进而导致强度的增加。
据推测的是,粘接层本身的强度的增加抑制例如在对粘接层施加应力时粘接层的断裂的发生和在粘接层的界面处滑动的发生,其结果是可以得到在金属构件和粘接层之间的高的粘接耐久性。
在本实施方案中,被覆树脂层优选包括聚酯系热塑性弹性体。换句话说,优选的是,粘接层和被覆树脂层二者均包括相同种类的聚酯系热塑性弹性体。该构造提供了粘接层用材料(主要是粘接剂)和被覆树脂层用材料(主要是树脂)之间的优异的相容性,并且使得当粘接层表面用树脂被覆时,能够施加对粘接层表面具有高亲和性的树脂,其结果是获得在粘接层和被覆树脂层之间的高粘接性。
下面详细描述用于形成树脂-金属复合构件的各个构件。
树脂-金属复合构件具有包括金属构件、粘接层和被覆树脂层的以该顺序配置的结构。树脂-金属复合构件的形状不特别限定,并且树脂-金属复合构件的形状的实例包括帘线状和片状等。
树脂-金属复合构件的用途的实例包括:增强带束构件,其设置在轮胎中包括的轮胎骨架体的胎冠部(即,外周部);以及胎圈构件,其具有将轮胎固定至轮辋作用。
例如,树脂-金属复合构件作为增强带束构件的使用的实例是通过将一个或多个帘线状的树脂-金属复合构件以在轮胎周向上行进的方式配置在轮胎骨架体的外周部上而形成的带束层。可选择地,树脂-金属复合构件可以用作例如其中多个帘线状的树脂-金属复合构件以相对于轮胎周向有角度地以彼此交叉的方式设置的倾斜的交叉带束层。
依次设置有金属构件、粘接层和被覆树脂层的树脂-金属复合构件的结构涵盖金属构件的整个表面用被覆树脂层被覆、以使粘接层设置在在金属构件和被覆树脂层之间的状态,和金属构件的表面的至少一部分用被覆树脂层被覆、以使粘接层设置在在金属构件和被覆树脂层之间的状态。优选的是,至少在树脂-金属复合构件与诸如轮胎骨架体等弹性构件接触的区域上形成其中依次配置金属构件、具有与被覆树脂层相比较大的拉伸弹性模量的粘接层和被覆树脂层的结构。树脂-金属复合构件除了金属构件、粘接层和被覆树脂层以外,还可以进一步包括其它层;然而,从金属构件与被覆树脂层之间的粘接性的观点出发,金属构件与粘接层应在至少一部分中彼此直接接触,并且粘接层与被覆树脂层应在至少一部分中彼此直接接触。
[金属构件]
金属构件不特别限定,并且例如,可以适当地使用在传统橡胶制轮胎中使用的金属帘线。金属帘线的实例包括各自由单一金属帘线形成的单丝(即,单线),和其中使多根金属纤维成股的复丝(捻合线)。金属构件的形状不限于线状(即,帘线状),并且例如,金属构件可以为板状金属构件。
本实施方案中,金属构件从改善轮胎的耐久性的观点出发,优选为单丝(即,单线)或复丝(即,捻合线),并且更优选为复丝。金属构件的截面形状和尺寸(例如,直径)不特别限定,并且可以适当地选择适合于所期望的轮胎的那些。
当金属构件为由多根帘线形成的捻合线时,多根帘线的数量例如为,2~10根,优选为5~9根。
从同时实现轮胎的耐内压性和轻量化的观点出发,金属构件的厚度优选为0.2mm~2mm,并且更优选为0.8mm~1.6mm。此处,通过在任意选择的5个位置处测量的厚度的数均值用作金属构件的厚度。
金属构件本身的拉伸弹性模量(在本说明书中,"弹性模量"在下文中意指拉伸弹性模量,除非另有规定)通常大约为100,000MPa~300,000MPa,优选为120,000MPa~270,000MPa,并且更优选为150,000MPa~250,000MPa。金属构件的拉伸弹性模量由使用拉伸试验机用Zwick型卡盘测量的应力-应变曲线的斜率来算出。
金属构件本身的断裂伸长率(即,拉伸断裂伸长率)通常大约为0.1%~15%,优选为1%~15%,并且更优选为1%~10%。金属构件的拉伸断裂伸长率可以由使用拉伸试验机用Zwick型卡盘得到的应力-应变曲线中的应变来得到。
[粘接层]
粘接层配置在金属构件和被覆树脂层之间,并且包含具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂A。
(具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体)
极性官能团的实例包括:环氧基(以下(1)中所示的基团,其中的R11、R12和R13各自独立地表示氢原子或有机基团(例如,烷基));羧基(-COOH)及其酸酐基;氨基(-NH2);异氰酸酯基(-NCO);羟基(-OH);亚氨基(=NH);和硅烷醇基(-SiOH)等。
上述酸酐基是指通过从两个羧基除去H2O而形成的酸酐状的基团(anhydrousgroup)(以下(2-1)中所示的酸酐状的基团,其中R21表示单键或任选具有取代基的亚烷基,R22和R23各自独立地表示氢原子或有机基团(例如,烷基))。以下(2-1)中所示的酸酐基通过赋予H2O而变为以下(2-2)中所示的状态,其为具有两个羧基的状态。
在上述基团中,从对金属构件的粘接性的观点出发,环氧基、羧基、羧基的酸酐基、羟基和氨基是优选的,并且环氧基、羧基、羧基的酸酐基和氨基是更优选的。
Figure BDA0002316599510000081
具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体可以通过用具有作为极性官能团的基团的化合物(即衍生物)将聚酯系热塑性弹性体(TPC)改性而得到。例如,具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体可以通过将具有作为极性官能团的基团和与其不同的反应性基团(例如,如烯键式碳-碳双键等不饱和基团)的化合物化学结合(例如,通过加成反应或接枝反应)至聚酯系热塑性弹性体而获得。
用于改性聚酯系热塑性弹性体的衍生物(即,具有作为极性官能团的基团的化合物)的实例包括具有反应性基团的环氧化合物,不饱和羧酸(例如,甲基丙烯酸、马来酸、富马酸和衣康酸等),不饱和羧酸酐(例如,马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐和戊烯二酸酐等),具有反应性基团的其它羧酸及其酸酐,具有反应性基团的胺化合物,具有反应性基团的异氰酸酯化合物,具有反应性基团的醇,具有反应性基团的硅烷化合物以及这些化合物的衍生物等。
(合成方法)
下面将具体说明具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体(下文中也简称为"含极性基团的TPC")的合成方法。在以下说明中,包括由不饱和羧酸或其酸酐改性聚酯系热塑性弹性体(TPC)的方法作为合成方法的一个实例来说明。
含极性基团的TPC(具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体)可以通过例如,由不饱和羧酸或其衍生物改性包含聚亚烷基醚二醇链段的饱和聚酯系热塑性弹性体的熔融材料来获得。
此处,改性是指,例如,包含聚亚烷基醚二醇链段的饱和聚酯系热塑性弹性体通过不饱和羧酸或其衍生物的接枝改性,末端改性,经由酯交换反应的改性或经由分解反应的改性等。具体地,结合至不饱和羧酸或其衍生物的部分的实例包括末端官能团和烷基链部分,并且特别地包括末端羧酸、末端羟基和位于相对于聚亚烷基醚二醇链段中的醚键的α-位或β-位的碳。据推测的是,不饱和羧酸或其衍生物的大部分分子结合至相对于聚亚烷基醚二醇链段中的醚键的α-位。
(1)配混成分
(A)饱和聚酯系热塑性弹性体
饱和聚酯系热塑性弹性体通常为包括含有聚亚烷基醚二醇链段的软链段和含有聚酯的硬链段的嵌段共聚物。
在饱和聚酯系热塑性弹性体中聚亚烷基醚二醇链段的含量相对于饱和聚酯系热塑性弹性体优选为58%~73质量%,并且更优选为60%~70质量%。
用于形成软链段的聚亚烷基醚二醇的实例包括聚乙二醇、聚(亚丙基醚)二醇(其中"亚丙基醚"包括1,2-亚丙基醚或1,3-亚丙基醚中的至少之一)、聚(四亚甲基醚)二醇、和聚(六亚甲基醚)二醇等。特别优选的实例为聚(四亚甲基醚)二醇。
本实施方案中,聚亚烷基醚二醇的数均分子量优选为400~6,000,更优选600~4,000,并且特别优选为1,000~3,000。此处,"数均分子量"为使用凝胶渗透色谱(GPC)测量的值。GPC的校正可以使用由Polymer Laboratories Ltd.(UK)制造的聚四氢呋喃校正套件来进行。
饱和聚酯系热塑性弹性体可以例如通过使用以下作为原料转而借助酯化反应或酯交换反应得到的低聚物的缩聚来获得:(i)选自具有2~12个碳原子的脂肪族二醇或具有2~12个碳原子的脂环族二醇中的至少之一,(ii)选自由芳香族二羧酸、脂环族二羧酸、或其烷基酯组成的组中的至少之一,和(iii)数均分子量为400~6,000的聚亚烷基醚二醇。
作为具有2~12个碳原子的脂肪族二醇或具有2~12个碳原子的脂环族二醇,可以使用通常用作聚酯的原料,特别是用作聚酯系热塑性弹性体的原料的那些。其实例包括乙二醇、丙二醇、三亚甲基二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二醇和1,4-环己烷二甲醇等。其中,1,4-丁二醇和乙二醇是优选的,1,4-丁二醇是特别优选的。这些二醇可以单独使用,或以2种以上的混合物的形式使用。
作为芳香族二羧酸和脂环族二羧酸,可以使用通常用作聚酯的原料,特别是聚酯系热塑性弹性体的原料的那些。其实例包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,6-萘二羧酸和环己烷二羧酸等。其中,对苯二甲酸和2,6-萘二羧酸是优选的,对苯二甲酸是特别优选的。这些二羧酸可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。在使用芳香族二羧酸或脂环族二羧酸的烷基酯的情况下,可以使用前述二羧酸的二甲基酯或二乙基酯。其中特别优选的实例是对苯二甲酸二甲酯和2,6-萘二甲酸二甲酯。
除上述组分外,少量三官能性的三醇和三羧酸及其酯可另外用于共聚。脂肪族二羧酸,例如己二酸及其二烷基酯也可以用作共聚组分。
此类聚酯系热塑性弹性体的市售品包括由Mitsubishi Chemical Corporation制造的PRIMALLOY、由Toyo Boseki Kabushiki Kaisha制造的PELPRENE、和由DU PONT-TORAYCO.,LTD.制造的HYTREL等。
(B)不饱和羧酸或其衍生物
不饱和羧酸或其衍生物的实例包括:不饱和羧酸,例如丙烯酸、马来酸、富马酸、四氢邻苯二甲酸、衣康酸、柠康酸、巴豆酸和异巴豆酸等;不饱和羧酸酐,例如(2-辛烯-1-基)琥珀酸酐、(2-十二烯-1-基)琥珀酸酐、(2-十八烯-1-基)琥珀酸酐、马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、溴代马来酸酐、二氯马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、1-丁烯-3,4-二羧酸酐、1-环戊烯-1,2-二羧酸酐,1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、外-3,6-环氧-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、甲基-5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐,内-双环[2.2.2]辛-5-烯-2,3-二羧酸酐和双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸酐等;和不饱和羧酸酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸二甲酯、马来酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸2-羟乙酯。其中,不饱和羧酸酐是优选的。可以根据待改性的包括聚亚烷基醚二醇链段的共聚物和改性条件,适当地从例如上述那些等具有不饱和键的化合物中进行选择。这些具有不饱和键的化合物可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。具有不饱和键的化合物可以以溶解在有机溶剂等中的状态添加。
(C)自由基产生剂
在改性处理中用于进行自由基反应的自由基产生剂的实例包括:有机过氧化物和无机过氧化物,例如叔丁基过氧化氢、枯烯过氧化氢、2,5-二甲基己烷-2,5-二氢过氧化物、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁氧基)己烷、3,5,5-三甲基己酰过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化二枯基、1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化二丁基、过氧化甲乙酮、过氧化钾和过氧化氢等;偶氮化合物,例如2,2'-偶氮二异丁腈、2,2'-偶氮双(异丁基酰胺基)二卤化物、2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]和偶氮二叔丁烷等;碳自由基产生剂,例如二枯基等。可以根据例如,改性处理中使用的包含聚亚烷基醚二醇链段的饱和聚酯系热塑性弹性体的种类,不饱和羧酸或其衍生物的种类和改性条件等,从这些自由基产生剂中适当地进行选择。这些自由基产生剂可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。自由基产生剂可以以溶解在有机溶剂等中的状态添加。为了进一步改善粘接性,可以将具有不饱和键的化合物(即以下组分(D))作为改性助剂与自由基产生剂一起使用。
(D)具有不饱和键的化合物
具有不饱和键的化合物是指除了(B)不饱和羧酸或其衍生物以外的具有碳-碳多键的化合物。具有不饱和键的化合物的具体实例包括乙烯基芳香族单体,例如苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、苯基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、邻氯苯乙烯和邻氯甲基苯乙烯等。这些化合物的添加有望改善改性效率。
(2)另外的配混物质(任选组分)
除了含极性基团的TPC之外,在用于形成粘接层的粘接剂中可以包括任意选择的物质。具体地,可以添加各种添加剂,例如树脂组分、橡胶组分、例如石蜡油等增塑剂、抗氧化剂、热稳定性赋予剂、光稳定性赋予剂、紫外线吸收剂、中和剂、滑移剂、防雾剂、防结块剂、增滑剂、交联剂、交联助剂、着色剂、阻燃剂、分散剂、抗静电剂、抗菌剂和荧光增白剂等。其中,优选添加选自例如酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂、硫醚类抗氧化剂和芳香族胺类抗氧化剂等各种抗氧化剂中的至少一种。
粘接层优选以相对于粘接层全体为50质量%以上,更优选60质量%以上,并且还更优选75质量%以上的量包含具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体(含极性基团的TPC)。
(3)配混比
用于形成含极性基团的TPC的各组分之间的配混比为使(B)不饱和羧酸或其衍生物的量相对于100质量份(A)饱和聚酯系热塑性弹性体优选为0.01~30质量份,更优选0.05~5质量份,还更优选为0.1~2质量份,并且特别优选为0.1~1质量份这样的比例。该配混比优选为使(C)自由基产生剂的量相对于100质量份(A)饱和聚酯系热塑性弹性体优选为0.001~3质量份,更优选0.005~0.5质量份,还更优选为0.01~0.2质量份,并且特别优选为0.01~0.1质量份这样的比例。
含极性基团的TPC的通过红外吸收光谱法测量的改性量以由下式A1786/(Ast×r)表示的值计优选为0.01~15,优选为0.03~2.5,更优选0.1~2.0,并且特别优选为0.2~1.8。此处,A1786为通过含极性基团的TPC的20μm-厚的膜的测量获得的在1786cm-1处的峰强度。Ast为通过标准材料(即,聚亚烷基醚二醇链段的含量为65质量%的饱和聚酯系弹性体)的20μm-厚的膜的测量获得的在标准波数处的峰强度,和r为通过将含极性基团的TPC中的聚酯链段的摩尔分数除以标准样品中的聚酯链段的摩尔分数获得的值。
用于获得含极性基团的TPC的通过红外吸收光谱法测量的改性量的方法如下。具体地,将厚度为20μm的膜形式的样品在100℃下在减压下干燥15小时以去除未反应的材料,并且进行红外吸收光谱的测量。从得到的光谱中,计算出在1786cm-1处出现的由于来自酸酐的羰基的伸缩振动引起的吸收峰的峰高度,并将其作为峰强度A1786(此处,连接范围在1750~1820cm-1的吸收带的两侧的边缘的切线视为基线)。对标准样品(即,聚亚烷基醚二醇链段的含量为65质量%的饱和聚酯系弹性体)的20μm厚的膜类似地进行红外吸收光谱的测量。从得到的光谱中,计算出在标准波数处的峰,例如在包含苯环的芳香族聚酯系弹性体的情况下,在872cm-1处出现的由于苯环的面外C-H弯曲引起的吸收峰的峰高度,并且将其作为峰强度Ast(此处,连接范围在850~900cm-1的吸收带的两侧的边缘的切线视为基线)。选择在标准波数处的峰,使得该峰是来自硬链段的峰并且不受改性的影响,并且使得在该峰附近不存在重叠的吸收峰。根据上式,由两个峰强度计算出通过红外吸收法测量的改性量。在计算中,将通过要获得改性量的含极性基团的TPC中的聚酯链段的摩尔分数除以标准样品中的聚酯链段的摩尔分数获得的值用作r。每个样品中聚酯链段的摩尔分数mr由聚酯链段和聚亚烷基醚二醇链段的质量分数(w1和w2)以及用于形成相应链段的单体单元的分子量(e1和e2)根据以下等式而获得:
mr=(w1/e1)/[(w1/e1)+(w2/e2)]
(4)配混方法
含极性基团的TPC的合成例如通过在(C)自由基产生剂的存在下由(B)不饱和羧酸或其衍生物改性(A)饱和聚酯类热塑性弹性体来进行。在合成中,使组分(A)具有熔融状态能够使组分(A)更有效地与组分(B)反应,从而实现充分的改性。因此,使组分(A)具有熔融状态是优选的。例如,可以优选使用以下方法:包括将组分(B)与组分(A)在非熔融状态下预先混合,并且将组分(A)熔融从而使组分(A)与组分(B)反应。
为了将组分(B)与组分(A)混合,优选选择其中使用能够施加充分的剪切力的混炼机的熔融混炼法。熔融混炼法中使用的混炼机可以任意选自包括混合辊,具有σ型旋转叶片的混炼机,班伯里密炼机,高速二轴连续混合机,一轴、二轴或三轴挤出机型混炼机等的普通的混炼机。其中,从二轴挤出机提供高的反应效率和低的生产成本的观点出发,优选二轴挤出机。可以在粉末状或颗粒状的组分(A)、组分(B)和组分(C),以及按需要的组分(D)和示例为另外的配混物质(任选组分)的其它组分使用例如亨舍尔混合机、螺条式搅拌机或V型搅拌机以规定的配混比均匀地混合之后进行熔融混炼。考虑到组分(A)的热劣化或分解和组分(C)的半衰期温度,进行各组分的混炼的温度优选在100℃~300℃的范围内,更优选在120℃~280℃的范围内,并且特别优选在150℃~250℃的范围内。从实用角度出发,最佳的混炼温度是在比组分(A)的熔点高20℃的温度至熔点的温度范围内。对各组分的混炼顺序和方法不特别限定,也可以使用其中将组分(A)、组分(B)、组分(C)、和例如组分(D)等另外的配混物质一并混炼的方法。可以使用其它方法,该方法包括混炼组分(A)~(D)中的一些,然后混炼包括另外的配混物质的剩余组分。应当注意的是,在添加组分(C)的情况下,从改善粘接性的观点出发,优选在添加组分(B)和(D)的同时添加组分(C)。
[粘接层中的添加剂A]
粘接层进一步包含添加剂A。
添加剂的实例包括选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种。
(含有酯键的非结晶性树脂)
粘接层可以包含含有酯键的非结晶性树脂(下文中也简称为"特定非结晶性树脂")作为添加剂A。与包括由具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体组成的粘接层的树脂-金属复合构件相比,包含特定非结晶性树脂赋予较高的粘接耐久性。
可想到的是,作为添加剂包含的特定非结晶性树脂在具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的连续相(即,海岛结构中的海区域)中形成不连续相(即,海岛结构中的岛区域),并且特定非结晶性树脂类似于填料的存在状态,以呈现颗粒状的状态存在于粘接层中。据推测的是,以颗粒状存在的特定非结晶性树脂增加粘接层的弹性并增加粘接层的刚性,由此增加粘接层的强度。
由于特定非结晶性树脂(即,含有酯键的非结晶性树脂)包括酯键,因此特定非结晶性树脂与形成连续相的具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体具有优异的相容性。因此,特定非结晶性树脂在连续相中具有优异的分散性,从而减少了特定非结晶性树脂的聚集并且特定非结晶性树脂以细颗粒状态存在。可想到的是,由于上述机理,使得更有利地展现出在增加强度方面的效果。
据推测的是,在对粘接层施加应力的情况下,粘接层本身的强度的增加使粘接层的破裂的发生、在粘接层的界面间滑动的发生等降低,其结果是,获得了金属构件和粘接层之间的高粘接耐久性。
由于通过包含特定非结晶性树脂而实现的粘接层的刚性的增加,包括包含特定非结晶性树脂的粘接层的树脂-金属复合部件与包括由使得具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体组成的粘接层的树脂-金属复合构件相比,产生在轮胎的转弯能力的提高方面优异的效果。此外,由于包含聚酯系热塑性树脂,使得还有望发挥在改善耐压穿性(plungerresistance)方面的效果。
从粘接性的观点出发,在粘接层中特定非结晶性树脂的含有率相对于粘接层全体优选为50质量%以下,更优选45质量%以下,并且还更优选40质量%以下。
在粘接层中特定非结晶性树脂的含有率的下限不特别限定,但是从充分地获得在增加刚性方面的效果的观点出发,优选为10质量%以上,更优选15质量%以上,并且还更优选20质量%以上。
特定非结晶性树脂的含有率相对于粘接层全体优选为10质量%~50质量%,更优选15质量%~45质量%,并且还更优选20质量%~40质量%。
在粘接层中特定非结晶性树脂的含有率可以使用核磁共振(NMR)法来测定。用于测定粘接层是否包含特定非结晶性树脂的方法不特别限定,并且可以使用诸如利用溶剂的提取、热分析、或截面的观察等方法来进行测定。
本说明书中使用的术语"非结晶性树脂"意指具有极低结晶度或不可能具有结晶状态的热塑性树脂。在粘接层中可以包含仅1种特定非结晶性树脂,或者在粘接层中可以包含2种以上的特定非结晶性树脂。
从增加粘接层的刚性的观点出发,特定非结晶性树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为40℃以上,更优选60℃以上,并且还更优选80℃以上。特定非结晶性树脂的玻璃化转变温度(Tg)的上限不特别限定,但是优选为200℃以下,更优选170℃以下,并且还更优选150℃以下。
特定非结晶性树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为40℃~200℃,更优选60℃~170℃,并且还更优选80℃~150℃。
特定非结晶性树脂的Tg为依照日本工业标准(JIS)K 6240:2011通过DSC测量的值。具体地,将在DSC测量中的起始基线与拐点处的切线的交叉点处的温度取作Tg。可以使用例如,由TA instruments制造的DSC Q1000在10℃/min的扫频速度下进行测量。
从对具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的亲和性的观点出发,含有酯键的树脂用作特定非结晶性树脂。含有酯键的非结晶性树脂的实例包括非结晶性聚酯系热塑性树脂、非结晶性聚碳酸酯系热塑性树脂和非结晶性聚氨酯系热塑性树脂。其中,非结晶性聚酯系热塑性树脂和非结晶性聚碳酸酯系热塑性树脂是优选的。
特定非结晶性树脂的市售品的实例包括作为由Toyobo Corporation制造的非结晶性聚酯树脂的VYLON系列产品,作为由Mitsubishi Engineering Plastics Corporation制造的非结晶性聚碳酸酯树脂的NOVAREX系列产品,和作为由Mitsubishi Gas ChemicalCompany,Inc.制造的非结晶性聚酯树脂的ALTESTER系列产品。
(聚酯系热塑性树脂)
粘接层可以包含聚酯系热塑性树脂作为添加剂A。与包括由具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体组成的粘接层的树脂-金属复合构件相比,聚酯系热塑性树脂包含在粘接层中提供较高的粘接耐久性。
可想到的是,作为添加剂包含的聚酯系热塑性树脂在具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的连续相(即,海岛结构的海区域)中形成不连续相(即,海岛结构的岛区域),并且聚酯系热塑性树脂类似于填充剂的存在状态,以呈现颗粒状的状态存在于粘接层中。据推测的是,以颗粒状态存在的聚酯系热塑性树脂增加粘接层的弹性并增加粘接层的刚性,由此增加粘接层的强度。
由于聚酯系热塑性树脂包含酯键,聚酯系热塑性树脂与形成连续相的具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体具有优异的相容性。因此,聚酯系热塑性树脂在连续相中具有优异的分散性,由此减少了聚酯系热塑性树脂的聚集,并且聚酯系热塑性树脂以细颗粒状态存在。可想到的是,由于上述机理,使得更有利地展现出在增加强度方面的效果。
在粘接层中包含聚酯系热塑性树脂意味着包含由与粘接层中包含的具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中的硬链段相同种类的结构单元形成的热塑性树脂。换句话说,在粘接层中包含聚酯系热塑性树脂导致在粘接层中硬链段的比率(下文中也称为"HS比率")增加。也从该方面,推测的是,在粘接层中硬链段的比例增加导致粘接层的刚性增加,并且增加强度。
据推测的是,在对粘接层施加应力的情况下,粘接层本身的强度的增加使粘接层的破裂的发生、在粘接层的界面间滑动的发生等降低,其结果是,可以获得金属构件和粘接层之间的高粘接耐久性。
本说明书中使用的表述"与具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中的硬链段相同种类的结构单元"意指结合方式与构成对应于硬链段的结构单元的主链的结合方式相同的结构单元。在粘接层中可以包含仅1种聚酯系热塑性树脂,或者在粘接层中可以包含2种以上的聚酯系热塑性树脂。
通过包含聚酯系热塑性树脂引起的在粘接层中HS比率的增加导致粘接层的刚性增加,由此与包括由具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体组成的粘接层的树脂-金属复合构件相比,提供在改善包括含该粘接层的树脂-金属复合构件的轮胎的转弯能力方面的优异效果。此外,还期待的是,包含聚酯系热塑性树脂提高了对被覆有粘接层的金属构件的水分阻隔性,由此产生在改善耐湿热性方面的效果和在改善耐压穿性方面的效果。
从改善粘接耐久性的观点出发,粘接层中的HS比率优选为60mol%~小于98mol%,并且更优选为65mol%~90mol%。
本说明书中,粘接层中的HS比率为HS相对于粘接层中的硬链段(HS)和软链段(SS)的总和的比率,并且根据以下等式计算出。此处,"粘接层中的硬链段(HS)"意指粘接层中包含的具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中的硬链段和粘接层中包含的聚酯系热塑性树脂中的与硬链段相同种类的结构单元的总和。
HS比率(mol%)={HS/(HS+SS)}×100
粘接层的HS比率(mol%)可以例如,以下述方式通过核磁共振(NMR)法来测量。HS比率可以例如,通过使用由JEOL Ltd.制造的AL400作为NMR分析仪、HFIP-d2(1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇-d2)作为溶剂和通过树脂的20mg/2g稀释溶解而制备的测量样品在室温下1H-NMR测量来测量。
从粘接性的观点出发,在粘接层中聚酯系热塑性树脂的含有率相对于粘接层全体优选为50质量%以下,更优选40质量%以下,并且还更优选30质量%以下。
在粘接层中聚酯系热塑性树脂的含有率的下限值不特别限定,但是从充分地获得在增加刚性方面的效果的观点出发,优选为5质量%以上,更优选10质量%以上,并且还更优选15质量%以上。
聚酯系热塑性树脂的含有率相对于粘接层全体优选为5质量%~50质量%,更优选10质量%~40质量%,并且还更优选15质量%~30质量%。
在粘接层中聚酯系热塑性树脂的含有率可以使用核磁共振(NMR)法测定。用于测定粘接层是否包含聚酯系热塑性树脂的方法不特别限定,并且可以使用诸如热分析或截面的观察等方法来进行测定。
从确保良好的粘接性的观点出发,具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中的硬链段的结构与聚酯系热塑性树脂的结构之间较高的相似性是更优选的。
当具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中包含的硬链段由聚对苯二甲酸丁二醇酯形成时,待使用的聚酯系热塑性树脂优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、或聚萘二甲酸乙二醇酯,并且更优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
本说明书中,在聚酯系热塑性树脂仅由与聚酯系热塑性弹性体中的硬链段相同种类的结构单元构成的情况下,以及在构成聚酯系热塑性树脂的全部结构单元的至少80mol%(优选至少90mol%,更优选至少95mol%)为与具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中的硬链段相同种类的结构单元的情况下,满足聚酯系热塑性树脂由与具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中的硬链段相同种类的结构单元形成的条件。当存在两种以上的各自对应于具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体中的硬链段的结构单元时,优选的是,聚酯系热塑性树脂由与在两种以上的结构单元中具有最大摩尔分数的结构单元相同种类的结构单元形成。
聚酯系热塑性树脂例如是用于形成在后述的轮胎骨架体中使用的聚酯系热塑性弹性体的硬链段的聚酯。其具体实例包括:脂肪族聚酯,例如聚乳酸,聚(丁酸羟基-3-丁酯),聚(丁酸羟基-3-己酯),聚(ε-己内酯),聚庚内酯(polyenantholactone),聚辛内酯,聚己二酸丁二醇酯和聚己二酸乙二醇酯等;芳香族聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)等。其中,从改善粘接耐久性的观点以及耐热性和加工性的观点出发,聚酯系热塑性树脂优选为芳香族聚酯,更优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚萘二甲酸丁二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯,并且还更优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
可以使用的聚酯系热塑性树脂的市售品包括由Polyplastics Co.,Ltd.制造的DURANEX系列产品(例如,201AC、2000和2002等),由Mitsubishi Engineering-PlasticsCorporation制造的NOVADURAN系列产品(例如,5010R5和5010R3-2等),和由TorayIndustries,Ltd.制造的TORAYCON系列产品(例如,1401X06和1401X31等)。
(填料)
粘接层可以包含填料作为添加剂。与包括由具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体组成的粘接层的树脂-金属复合构件相比,包含填料能够获得较高的粘接耐久性。
包含填料作为添加剂A增加粘接层的弹性,因而增加粘接层的刚性。据推测的是,这导致粘接层本身的强度增加,并且在对粘接层施加应力的情况下,例如,使粘接层的破裂的发生、在粘接层的界面间滑动的发生等降低,其结果是,可以获得金属构件和粘接层之间的高粘接耐久性。
由于通过包含填料实现的粘接层的刚性增加,与包括由具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体组成的粘接层的树脂-金属复合构件相比,包括该粘接层的树脂-金属复合构件产生在增加轮胎的转弯能力方面的优异效果。此外,由于包含填料,还有望发挥在改善耐压穿性方面的效果。
从获得优异的粘接性的观点出发,在粘接层中填料的含有率相对于粘接层全体优选为大于0质量%~20质量%。从改善粘接耐久性、改善转弯能力和改善耐压穿性的观点出发,在粘接层中填料的含有率的下限值更优选为3质量%以上,并且更优选为5质量%以上。从粘接性的观点出发,其上限值优选为15质量%以下,并且更优选为10质量%以下。
填料的含有率相对于粘接层全体优选为3质量%~15质量%,更优选3质量%~10质量%,并且还更优选5质量%~10质量%。
作为填料,例如,适当地使用无机填料。填料的形状例如是颗粒状,板状(即扁平状)或纤维状等。
颗粒状是指当进行三维测量以获得X方向上的长度(x)、Y方向上的长度(y)和Z方向上的长度(z)时,x、y或z中任何两个之比在1/2至2的范围内的形状。
板状是指当进行三维测量以获得X方向上的长度(x)、Y方向上的长度(y)和Z方向上的长度(z)时,x、y或z中之一小于x、y或z的另两个中的各自的1/2,并且x、y或z中的另两个之比在1/2至2的范围内的形状。
纤维状是指当进行三维测量以获得X方向上的长度(x)、Y方向上的长度(y)和Z方向上的长度(z)时,x、y或z中的两个各自小于x、y或z中另一个的1/2,并且x、y或z中的那两个之比在1/2至2的范围内的形状。
当包含纤维状填料时,与仅包含具有其它形状(例如,颗粒状或板状)的填料的情况相比,更容易增加粘接层的弹性。因此,纤维状填料可以通过少量添加而提高耐久性,由此改善粘接耐久性、压穿性和转弯力。当包含颗粒状填料或板形状填料中的至少之一时,与仅包含具有其它形状(例如,纤维状)的填料的情况相比,抑制了刚性和耐久性随外力施加方向的变化(各向异性)的增加,并且可以改善粘接耐久性、压穿性和转弯力。
通过将纤维状的填料与颗粒状的填料或板状的填料中的至少之一并用,可以在抑制刚性和耐久性随外力施加方向的变化(各向异性)的增加的同时,通过少量添加而提高耐久性,其结果是,可以改善粘接耐久性、压穿性和转弯力。
颗粒状填料的实例包括玻璃(例如,玻璃珠),碳酸钙,二氧化硅,碳酸镁,氧化镁,氧化铝,硫酸钡,炭黑,石墨,铁氧体,氢氧化铝,氢氧化镁,氧化锑,氧化钛和氧化锌等。
板状填料的实例包括滑石,高岭土,云母和蒙脱石等。
纤维状填料的实例包括玻璃(例如,玻璃纤维),碳纤维,金属纤维,硅灰石,钛酸钙,硬硅钙石和碱性硫酸镁等。
在前述实例中,从改善粘接耐久性的观点出发,玻璃颗粒(例如,玻璃珠),玻璃丝(例如,玻璃纤维)或滑石是优选的。
颗粒状填料的平均粒径优选为0.1μm~50μm,更优选为0.5μm~30μm,并且还更优选为1μm~20μm。
板状填料的平均粒径优选为0.1μm~50μm,更优选为0.5μm~20μm,并且还更优选为1μm~20μm。
纤维状填料的在长轴方向上的长度优选为50μm~1000μm,更优选为100μm~800μm,并且还更优选为200μm~700μm。
根据以下方法测量颗粒状或板状填料的平均粒径以及纤维状填料的在长轴方向上的长度。
在测量平均粒径的情况下,将颗粒装入粒度分布测量仪器(MASTERSIZER 2000,Malvern Instruments Ltd.制)中,并且测量其粒度分布。使用仪器附带的软件,确定一个值以使50个数%的颗粒的粒径大于该值并且使得50个数%的颗粒的粒径小于该值,并且将该值取为平均粒径。
在测量长轴方向上的长度的情况下,通过在电炉中烘烤来除去包括纤维状填料的粘接层中的任何树脂组分,在显微镜下观察残留的填料,并且通过图像分析测量长轴方向上的长度。计算一个值以使得50个数%的填料颗粒的长度大于该值并且使得50个数%的填料颗粒的长度小于该值,并且将该值取为长轴方向上的平均长度。
(物理性质)
·拉伸弹性模量
粘接层的拉伸弹性模量优选为小于被覆树脂层的拉伸弹性模量。粘接层的拉伸弹性模量可以通过例如,用于形成粘接层的粘接剂的种类、用于形成粘接层的条件和热历史(例如,加热温度和加热时间)来调整。
粘接层的拉伸弹性模量的下限值优选为1MPa以上,更优选20MPa以上,并且还更优选50MPa以上。当拉伸弹性模量为不小于前述下限值时,可以获得对金属构件优异的粘接性能和优异的轮胎耐久性。
从乘坐舒适性的观点出发,粘接层的拉伸弹性模量的上限值优选为1500MPa以下,更优选600MPa以下,并且还更优选400MPa以下。
拉伸弹性模量优选为1MPa~1500MPa,更优选20MPa~600MPa,并且还更优选50MPa~400MPa。
粘接层的拉伸弹性模量的测量可以以与下述用于测量被覆树脂层的拉伸弹性模量的方法相同的方式进行。
假设粘接层的拉伸弹性模量表示为E1,并且被覆树脂层的拉伸弹性模量表示为E2,则E1/E2的值例如为,0.05~0.5,优选为0.05~0.3,并且更优选为0.05~0.2。当E1/E2的值在上述范围内时,与其中该值小于上述范围的情况相比获得优异的轮胎耐久性,并且与其中该值大于上述范围的情况相比获得优异的乘坐舒适性。
·熔点
具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体(即,含极性基团的TPC)的熔点优选为160℃~230℃,更优选180℃~227℃,并且还更优选190℃~225℃。
由于熔点为160℃以上,针对在轮胎制造期间进行的加热(例如,在硫化期间的加热)展现出优异的耐热性。此外,当熔点在上述范围内时,可以容易地将熔点设定为接近于被覆树脂层中包含的聚酯系热塑性弹性体(若有的话)的熔点的温度。通过设定具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的熔点以使其接近于被覆树脂层中包含的任选的聚酯系热塑性弹性体的熔点,可以获得优异的粘接性。
含极性基团的TPC的熔点是指在通过差示扫描量热仪(DSC)获得的曲线(DSC曲线)中得到吸热峰的温度。依照JIS K7121:2012使用差示扫描量热仪(DSC)进行熔点的测量。可以使用例如,由TA Instruments制造的DSC Q100在10℃/min的扫频速度下测量熔点。
·厚度
粘接层的平均厚度不特别限定,并且从在行驶期间的乘坐舒适性和轮胎耐久性的观点出发,优选为5μm~500μm,更优选20μm~150μm,并且还更优选20μm~100μm。
通过在沿着其中金属构件、粘接层和被覆树脂层层叠的方向切出的树脂-金属复合构件的截面的任意选择的5个位置处拍摄SEM图像,并且将从所得SEM图像测量的粘接层的厚度值的数均值取为粘接层的平均厚度来测定粘接层的平均厚度。在各SEM图像中的粘接层的厚度为在粘接层的厚度呈现最小值的部分(即,在金属构件与粘接层之间的界面和粘接层与被覆树脂层之间的界面之间的距离呈现最小值的部分)处测量的厚度值。
当粘接层的平均厚度表示为T1并且被覆树脂层的平均厚度表示为T2时,T1/T2的值例如为,0.1~0.5,更优选0.1~0.4,并且还更优选0.1~0.35。当T1/T2的值在上述范围内时,与其中该值小于上述范围的情况相比在行驶期间的乘坐舒适性优异,并且与其中该值大于上述范围的情况相比轮胎耐久性优异。
[被覆树脂层]
被覆树脂层的材质不特别限定,并且可以使用选自由热塑性树脂或热塑性弹性体组成的组中的至少一种热塑性材料。
从赋形容易性的观点出发和从对粘接层的粘接性的观点出发,被覆树脂层优选包含热塑性弹性体。
在热塑性弹性体当中,特别地,被覆树脂层优选包含聚酯系热塑性弹性体。因为粘接层包含具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,所以聚酯系热塑性弹性体包含在被覆树脂层中提供了粘接层用材料(主要是粘接剂)和被覆树脂层用材料(主要是树脂)之间的优异的相容性。由于该构造,树脂可以在高亲和性下施加至粘接层表面,其结果是,可以获得在粘接层和被覆树脂层之间的高粘接性。
(聚酯系热塑性弹性体)
可以包含的聚酯系热塑性弹性体优选为不具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,并且更优选为未改性聚酯系热塑性弹性体。
当被覆树脂层包含聚酯系热塑性弹性体(优选为不具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体)时,在被覆树脂层中聚酯系热塑性弹性体的含量相对于被覆树脂层全体优选为50质量%以上,更优选60质量%以上,并且还更优选70质量%以上。
聚酯系热塑性弹性体的详情与在下述轮胎骨架体中使用的聚酯系热塑性弹性体的那些相同,并且它们的优选实施方案也相同。考虑到这点,此处省略聚酯系热塑性弹性体的详细说明。
当被覆树脂层包含聚酯系热塑性弹性体时,聚酯系热塑性弹性体的熔点优选为160℃~230℃,更优选180℃~227℃,并且还更优选190℃~225℃。
当熔点为160℃以上时,对在轮胎制造期间的加热(例如,在硫化期间的加热)的耐热性优异。当熔点在上述范围内时,可以更容易地将熔点设定为接近于粘接层中包含的具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的熔点的温度。熔点的接近能够获得优异的粘接性。
被覆树脂层中包含的聚酯系热塑性弹性体的熔点的测量通过与上述的含极性基团的TPC的熔点测量中使用的方法相同的方法来进行。
(其它热塑性弹性体)
除了聚酯系热塑性弹性体以外的其它热塑性弹性体的实例包括聚酰胺系热塑性弹性体、聚苯乙烯系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体和烯烃系热塑性弹性体等。这些可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。
聚酰胺系热塑性弹性体、聚苯乙烯系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体和烯烃系热塑性弹性体的详情与下述的轮胎骨架体中使用的热塑性弹性体的说明中的那些相同,并且它们的优选实施方案也相同。考虑到这点,此处省略其详细说明。
(热塑性树脂)
热塑性树脂的实例包括聚酰胺系热塑性树脂、聚酯系热塑性树脂、烯烃系热塑性树脂、聚氨酯系热塑性树脂、氯乙烯系热塑性树脂和聚苯乙烯系热塑性树脂等。这些可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。
-聚酰胺系热塑性树脂-
聚酰胺系热塑性树脂的实例为用于形成下述的轮胎骨架体中使用的聚酰胺系热塑性弹性体的硬链段的聚酰胺。聚酰胺系热塑性树脂的实例包括:通过ε-己内酰胺的开环缩聚获得的聚酰胺(酰胺6);通过十一内酰胺的开环缩聚获得的聚酰胺(酰胺11);通过月桂基内酰胺的开环缩聚获得的聚酰胺(酰胺12)、通过二胺与二元酸的缩聚获得的聚酰胺(酰胺66);和包含间二甲苯二胺作为结构单元的聚酰胺(酰胺MX)等。
酰胺6可以由例如{CO-(CH2)5-NH}n表示。酰胺11可以由例如{CO-(CH2)10-NH}n表示。酰胺12可以由例如{CO-(CH2)11-NH}n表示。酰胺66可以由例如{CO(CH2)4CONH(CH2)6NH}n表示。酰胺MX可以由例如以下结构式(A-1)表示。在式中,n表示重复单元数。
可以使用的酰胺6的市售品的实例包括由Ube Industries,Ltd.制造的UBE NYLON系列产品(例如,1022B和1011FB等)。可以使用的酰胺11的市售品的实例包括由ArkemaK.K.制造的RILSAN B系列产品。可以使用的酰胺12的市售品的实例包括由UbeIndustries,Ltd.制造的UBE NYLON系列产品(例如,3024U、3020U和3014U等)。可以使用的酰胺66的市售品的实例包括由Ube Industries,Ltd.制造的UBE NYLON系列产品(例如,2020B和2015B等)。可以使用的酰胺MX的市售品的实例包括由Mitsubishi Gas ChemicalCompany,Inc.制造的MX-NYLON系列产品(例如,S6001、S6021和S6011等)。
聚酰胺系热塑性树脂可以为仅由上述结构单元形成的均聚物,或上述结构单元和其它单体的共聚物。在共聚物的情况下,在聚酰胺系热塑性树脂中上述结构单元的含有率优选为40质量%以上。
-聚酯系热塑性树脂-
聚酯系热塑性树脂的实例为用于形成下述的轮胎骨架体中使用的聚酯系热塑性弹性体的硬链段的聚酯。
其具体实例包括:脂肪族聚酯,如聚乳酸、聚(丁酸羟基-3-丁酯)、聚(丁酸羟基-3-己酯)、聚(ε-己内酯)、聚庚内酯、聚辛内酯、聚己二酸丁二醇酯和聚己二酸乙二醇酯等;和芳香族聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸丁二醇酯等。其中,从耐热性和加工性的观点出发,聚酯系热塑性树脂优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
可以使用的聚酯系热塑性树脂的市售品包括由Polyplastics Co.,Ltd.制造的DURANEX系列产品(例如,2000和2002等),由Mitsubishi Engineering-PlasticsCorporation制造的NOVADURAN系列产品(例如,5010R5和5010R3-2等),和由TorayIndustries,Ltd.制造的TORAYCON系列产品(例如,1401X06和1401X31等)。
-烯烃系热塑性树脂-
烯烃系热塑性树脂的实例为用于形成下述的轮胎骨架体中使用的烯烃系热塑性弹性体的硬链段的聚烯烃。
烯烃系热塑性树脂的具体实例包括聚乙烯系热塑性树脂、聚丙烯系热塑性树脂和聚丁二烯系热塑性树脂等。其中,从耐热性和加工性的观点出发,烯烃系热塑性树脂优选为聚丙烯系热塑性树脂。
聚丙烯系热塑性树脂的具体实例包括丙烯均聚物、丙烯-α-烯烃无规共聚物、和丙烯-α-烯烃嵌段共聚物等。α-烯烃的实例包括具有约3~约20个碳原子的α-烯烃,如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯和1-二十碳烯。
被覆树脂层可以包含除了热塑性树脂和热塑性弹性体以外的其它组分。其它组分的实例包括橡胶,各种填料(例如,二氧化硅、碳酸钙和粘土等),防老剂,油,增塑剂,显色剂、和耐候性赋予剂等。
被覆树脂层可以包括在粘接层中包含的添加剂A的范围内的添加剂(即,选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂)。被覆树脂层中包含的添加剂在下文中称为"添加剂B"。
被覆树脂层中包含的添加剂B的详情与粘接层中包含的添加剂A的那些相同,并且其优选的实施方案也相同。因而,在此省略其详细的解释。
当粘接层包含添加剂A并且被覆树脂层包含添加剂B时,在粘接层中添加剂A的含有率(质量%)优选为高于在被覆树脂层中添加剂B的含有率(质量%)。
通过将在粘接层中添加剂的含有率设定为高于在被覆树脂层中添加剂的含有率的值,可以使粘接层的刚性高于被覆树脂层的刚性,由此依次堆叠的金属构件、粘接层和被覆树脂层以降低的刚性顺序配置。该构造使刚性水平的台阶差减小,有利于缓和在施加载荷下的应力,并且实现进一步更高的粘接耐久性。
(物理性质)
·厚度
被覆树脂层的平均厚度不特别限定。从优异的耐久性和熔融粘合性的观点出发,被覆树脂层的平均厚度优选为10μm~1000μm,并且更优选为50μm~700μm。
通过在沿着其中金属构件、粘接层和被覆树脂层堆叠的方向切出的树脂-金属复合构件的截面的任意选择的5个位置处拍摄SEM图像,并且将从所得SEM图像测量的被覆树脂层的厚度值的数均值取为被覆树脂层的平均厚度来测定被覆树脂层的平均厚度。在各SEM图像中的被覆树脂层的厚度为在被覆树脂层的厚度呈现最小值的部分(即,在粘接层与被覆树脂层之间的界面和树脂-金属复合构件的外周之间的距离呈现最小值的部分)处测量的厚度值。
·拉伸弹性模量
被覆树脂层的拉伸弹性模量优选为大于粘接层的拉伸弹性模量。被覆树脂层的拉伸弹性模量例如为,50MPa~1000MPa,并且从乘坐舒适性和行驶性能的观点出发,被覆树脂层的拉伸弹性模量优选为50MPa~800MPa,并且更优选为50MPa~700MPa。
被覆树脂层的拉伸弹性模量可以例如,基于被覆树脂层中包含的树脂的种类来调整。
拉伸弹性模量的测量依照JIS K7113:1995来进行。
具体地,拉伸弹性模量的测量使用例如,由Shimadzu Corporation制造的Shimadzu AUTOGRAPH AGS-J(5KN)在100mm/min的拉动速度下进行。树脂-金属复合构件中包含的被覆树脂层的拉伸弹性模量的测量也可以通过例如,测量由与被覆树脂层相同的材料形成的单独制备的测量样品的拉伸弹性模量来进行。
<轮胎>
根据本实施方案的轮胎包括包含弹性材料的环状的轮胎骨架体、和上述的根据本实施方案的轮胎用树脂-金属复合构件。
轮胎用树脂-金属复合构件可以例如,作为沿周向卷绕在轮胎骨架体的外周上的增强带束构件或胎圈构件来使用。
下面说明作为根据本实施方案的轮胎的部件的轮胎骨架体。
[轮胎骨架体]
轮胎骨架体包含弹性材料。轮胎骨架体的实例包括包含橡胶材料作为弹性材料的轮胎骨架体(橡胶轮胎用轮胎骨架体),和包含树脂材料作为弹性材料的轮胎骨架体(树脂轮胎用轮胎骨架体)。
(弹性材料:橡胶材料)
橡胶材料包含橡胶(即,橡胶组分),并且可以进一步包含其它组分,例如添加剂,只要根据本公开的有利效果不受损即可。在轮胎骨架体中橡胶(即,橡胶组分)的含量相对于轮胎骨架体全体优选为50质量%以上,并且更优选为90质量%以上。轮胎骨架体可以使用例如,橡胶材料来形成。
轮胎骨架体中使用的橡胶材料不特别限定,并且通常用于常规橡胶组合物中的天然橡胶和各种合成橡胶可以单独使用或以其2种以上的组合使用。例如,可以使用以下橡胶中的1种,或包含2种以上的橡胶的橡胶共混物。
天然橡胶可以是生胶片或绉胶片(block rubber),并且等级#1~#5的所有等级均是可用的。
可以使用的合成橡胶的实例包括各种二烯系合成橡胶,二烯系共聚橡胶,特种橡胶和改性橡胶。其具体实例包括:聚丁二烯(BR);丁二烯和芳香族乙烯基化合物的共聚物(例如,SBR或NBR);丁二烯系共聚物,例如丁二烯与其它二烯系化合物的共聚物;异戊二烯系聚合物,例如聚异戊二烯(IR)、异戊二烯与芳香族乙烯基化合物的共聚物,或异戊二烯与其它二烯系化合物的共聚物;氯丁橡胶(CR);丁基橡胶(IIR);卤化丁基橡胶(X-IIR);乙烯-丙烯系共聚物橡胶(EPM);乙烯-丙烯-二烯系共聚橡胶(EPDM);以及这些合成橡胶的任意共混物。
轮胎骨架体中使用的橡胶材料根据目的可以包括添加到橡胶中的例如添加物等其它组分。
添加物的实例包括诸如炭黑等增强剂、填料、硫化剂、硫化促进剂、脂肪酸及其盐、金属氧化物、加工油和抗老化剂等,并且这些可以适当地添加。
包含橡胶材料的轮胎骨架体可以通过将包含未硫化状态的橡胶的未硫化橡胶材料赋形为轮胎骨架体的形状,并且通过加热使橡胶硫化而获得。
(弹性材料:树脂材料)
树脂材料包含树脂(即,树脂组分),并且可以进一步包含其它组分,例如添加剂,只要根据本公开的有利效果不受损即可。在轮胎骨架体中树脂(即,树脂组分)的含量相对于轮胎骨架体全体优选为50质量%以上,并且更优选为90质量%以上。轮胎骨架体可以使用例如,树脂材料来形成。
轮胎骨架体中包含的树脂的实例包括热塑性树脂、热塑性弹性体和热固性树脂。从在行驶期间的乘坐舒适性的观点出发,树脂材料优选包含热塑性弹性体,并且更优选包含聚酰胺系热塑性弹性体。
热固性树脂的实例包括酚醛系热固性树脂、脲系热固性树脂、三聚氰胺系热固性树脂和环氧系热固性树脂。这些热固性树脂可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。
热塑性树脂的实例包括聚酰胺系热塑性树脂、聚酯系热塑性树脂、烯烃系热塑性树脂、聚氨酯系热塑性树脂、氯乙烯系热塑性树脂和聚苯乙烯系热塑性树脂等。这些热塑性树脂可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。其中,作为热塑性树脂,优选选自聚酰胺系热塑性树脂、聚酯系热塑性树脂或烯烃系热塑性树脂中的至少一种,并且更优选选自聚酰胺系热塑性树脂或烯烃系热塑性树脂中的至少一种。
热塑性弹性体的实例包括JIS K6418:2007中规定的聚酰胺系热塑性弹性体(TPA)、聚苯乙烯系热塑性弹性体(TPS)、聚氨酯系热塑性弹性体(TPU)、烯烃系热塑性弹性体(TPO)、聚酯系热塑性弹性体(TPEE)、热塑性橡胶交联体(TPV)和其它热塑性弹性体(TPZ)。考虑行驶期间所需的弹性和制造时的成形性等,作为轮胎骨架体中包含的树脂材料中的树脂,优选使用热塑性树脂或热塑性弹性体中的至少一种,更优选使用热塑性弹性体。
本实施方案中,从粘接性的观点出发,优选使用与树脂-金属复合构件中包括的被覆树脂层相同种类的树脂。例如,当聚酯系热塑性树脂或热塑性弹性体包含在被覆树脂层中时,优选在轮胎骨架体中还使用聚酯系热塑性树脂或热塑性弹性体。当聚酰胺系热塑性树脂或热塑性弹性体用于被覆树脂层中时,优选在轮胎骨架体中还使用聚酰胺系热塑性树脂或热塑性弹性体。
-聚酰胺系热塑性弹性体-
聚酰胺系热塑性弹性体意指由以下共聚物形成的热塑性树脂材料,该共聚物包括形成熔点高的结晶性硬链段的聚合物和形成玻璃化转变温度低的非结晶性软链段的聚合物,其中用于形成硬链段的聚合物的主链包括酰胺键(-CONH-)。
聚酰胺系热塑性弹性体的实例为其中至少聚酰胺形成熔点高的结晶性硬链段并且其它聚合物(例如,聚酯或聚醚等)形成玻璃化转变温度低的非结晶性软链段的材料。聚酰胺系热塑性弹性体可以除了硬链段和软链段以外还使用如二羧酸等扩链剂来形成。
聚酰胺系热塑性弹性体的具体实例包括JIS K6418:2007中规定的酰胺系热塑性弹性体(TPA)和日本专利申请特开(JP-A)No.2004-346273中公开的聚酰胺系弹性体。
用于形成聚酰胺系热塑性弹性体中硬链段的聚酰胺例如为,由下式(1)或式(2)表示的单体形成的聚酰胺。
式(1):H2N-R1-COOH
在式(1)中,R1表示具有2~20个碳原子的烃分子链(例如,具有2~20个碳原子的亚烷基)。
式(2)
Figure BDA0002316599510000321
在式(2)中,R2表示具有3~20个碳原子的烃分子链(例如,具有3~20个碳原子的亚烷基)。
在式(1)中,R1优选为具有3~18个碳原子的烃分子链(例如,具有3~18个碳原子的亚烷基),更优选具有4~15个碳原子的烃分子链(例如,具有4~15个碳原子的亚烷基),并且还更优选具有10~15个碳原子的烃分子链(例如,具有10~15个碳原子的亚烷基)。
在式(2)中,R2优选为具有3~18个碳原子的烃分子链(例如,具有3~18个碳原子的亚烷基),更优选具有4~15个碳原子的烃分子链(例如,具有4~15个碳原子的亚烷基),并且还更优选具有10~15个碳原子的烃分子链(例如,具有10~15个碳原子的亚烷基)。
由式(1)或式(2)表示的单体的实例包括ω-氨基羧酸和内酰胺。用于形成硬链段的聚酰胺的实例包括ω-氨基羧酸的缩聚物、内酰胺的缩聚物、和二胺与二羧酸的共缩聚物。
ω-氨基羧酸的实例包括具有5~20个碳原子的脂肪族ω-氨基羧酸,例如6-氨基己酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸、10-氨基癸酸、11-氨基十一烷酸、和12-氨基十二烷酸等。内酰胺的实例包含具有5~20个碳原子的脂肪族内酰胺,例如月桂基内酰胺、ε-己内酰胺、十一内酰胺、ω-庚内酰胺(ω-enantholactam)和2-吡咯烷酮等。
二胺的实例包括具有2~20个碳原子的脂肪族二胺,例如乙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、2,2,4-三甲基六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、3-甲基戊二胺、和间二甲苯二胺等。
二羧酸可以具有由HOOC-(R3)m-COOH表示,其中R3表示具有3~20个碳原子的烃分子链,m表示0或1。二羧酸的实例包括具有2~20个碳原子的脂肪族二羧酸,如草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和十二烷二酸等。
通过月桂基内酰胺、ε-己内酰胺或十一内酰胺的开环缩聚得到的聚酰胺可以优选用作用于形成硬链段的聚酰胺。
用于形成软链段的聚合物的实例包括聚酯和聚醚等,更具体地,聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇、和ABA型三嵌段聚醚等。这些聚合物可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。此外,还可以使用通过使氨等与聚醚的末端反应得到的聚醚二胺等。
此处,"ABA型三嵌段聚醚"是指由下式(3)表示的聚醚。
式(3)
Figure BDA0002316599510000331
在式(3)中,x和z各自独立地表示1~20的整数,和y表示4~50的整数。
在式(3)中,x和z各自优选为1~18的整数,更优选1~16的整数,还更优选1~14的整数,进一步更优选1~12的整数。在式(3)中,y优选为5~45的整数,更优选6~40的整数,还更优选7~35的整数,进一步更优选8~30的整数。
硬链段和软链段的组合例如为,任意上述的硬链段的实例和任意上述的软链段的实例的组合。硬链段和软链段的组合优选为月桂基内酰胺的开环缩聚物和聚乙二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物和聚丙二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物和聚四亚甲基醚二醇的组合、或月桂基内酰胺的开环缩聚物和ABA型三嵌段聚醚的组合,并且更优选为月桂基内酰胺的开环缩聚物和ABA型三嵌段聚醚的组合。
从熔融成形性的观点出发,用于形成硬链段的聚合物(在该情况下,聚酰胺)的数均分子量优选为300~15,000。从韧性和低温柔软性的观点出发,用于形成软链段的聚合物的数均分子量优选为200~6,000。从轮胎骨架体的成形性的观点出发,硬链段(x)与软链段(y)的质量比(x:y)优选为50:50至90:10,更优选为50:50至80:20。
聚酰胺系热塑性弹性体可以通过使用公知的方法使用于形成硬链段的聚合物和用于形成软链段的聚合物共聚而合成。
聚酰胺系热塑性弹性体的市售品的实例包括由Ube Industries,Ltd.制造的UBESTA XPA系列产品(例如,XPA9063X1、XPA9055X1、XPA9048X2、XPA9048X1、XPA9040X1、XPA9040X2和XPA9044等),和由Daicel-Evonik Ltd.制造的VESTAMID系列产品(例如,E40-S3、E47-S1、E47-S3、E55-S1、E55-S3、EX9200和E50-R2等)等。
因为聚酰胺系热塑性弹性体满足关于弹性模量(即,柔软性)和强度等的轮胎骨架体所要求的性能,所以聚酰胺系热塑性弹性体优选作为树脂材料中包含的树脂。在许多情况下,聚酰胺系热塑性弹性体展现对热塑性树脂或热塑性弹性体的优异的粘接性。
-聚苯乙烯系热塑性弹性体-
聚苯乙烯系热塑性弹性体的实例包括其中至少聚苯乙烯形成硬链段并且其它聚合物(例如,聚丁二烯、聚异戊二烯、聚乙烯、氢化聚丁二烯和氢化聚异戊二烯等)形成玻璃化转变温度低的非结晶性软链段的材料。使用例如,公知的自由基聚合方法或离子聚合方法等获得的聚苯乙烯优选用作用于形成硬链段的聚苯乙烯,并且其实例为具有阴离子活性聚合的聚苯乙烯。用于形成软链段的聚合物的实例包括聚丁二烯、聚异戊二烯和聚(2,3-二甲基-丁二烯)等。
硬链段和软链段的组合可以为选自上述那些的硬链段和选自上述那些的软链段的组合。其中,聚苯乙烯和聚丁二烯的组合、及聚苯乙烯和聚异戊二烯的组合为硬链段和软链段的优选组合。此外,为了减少热塑性弹性体的非期望的交联反应,软链段优选为氢化的。
用于形成硬链段的聚合物(在该情况下,聚苯乙烯)的数均分子量优选为5,000~500,000,并且更优选为10,000~200,000。
此外,用于形成软链段的聚合物的数均分子量优选为5,000~1,000,000,更优选10,000~800,000,并且还更优选30,000~500,000。此外,从轮胎骨架体的成形性的观点出发,硬链段(x)与软链段(y)的体积比(x:y)优选为5:95至80:20,并且更优选为10:90至70:30。
聚苯乙烯系热塑性弹性体可以通过使用公知的方法使用于形成硬链段的聚合物和用于形成软链段的聚合物共聚而合成。
聚苯乙烯系热塑性弹性体的实例包括苯乙烯-丁二烯系共聚物[例如,SBS(聚苯乙烯-聚(丁烯)嵌段-聚苯乙烯)、和SEBS(聚苯乙烯-聚(乙烯/丁烯)嵌段-聚苯乙烯)]、苯乙烯-异戊二烯共聚物(聚苯乙烯-聚异戊二烯嵌段-聚苯乙烯)、和苯乙烯-丙烯系共聚物[SEP(聚苯乙烯-(乙烯/丙烯)嵌段)、SEPS(聚苯乙烯-聚(乙烯/丙烯)嵌段-聚苯乙烯)、SEEPS(聚苯乙烯-聚(乙烯-乙烯/丙烯)嵌段-聚苯乙烯))和SEB(聚苯乙烯(乙烯/丁烯)嵌段)等。
聚苯乙烯系热塑性弹性体的市售品的实例包括由Asahi Kasei Corporation制造的TUFTEC系列产品(例如,H1031、H1041、H1043、H1051、H1052、H1053、H1062、H1082、H1141、H1221和H1272等),和由Kuraray Co.,Ltd.制造的SEBS(如8007和8076等)和SEPS(如2002和2063等)等。
-聚氨酯系热塑性弹性体-
聚氨酯系热塑性弹性体的实例包括其中至少聚氨酯形成具有通过物理聚集形成的拟交联的硬链段并且其它聚合物形成玻璃化转变温度低的非结晶性软链段的材料。
聚氨酯系热塑性弹性体的具体实例为JIS K6418:2007中规定的聚氨酯系热塑性弹性体(TPU)。聚氨酯系热塑性弹性体可以具体地表示为包括包含由下式A表示的单元结构的软链段和包含由下式B表示的单元结构的硬链段的共聚物。
式A
Figure BDA0002316599510000361
式B
在式A和式B中,P表示长链脂肪族聚醚或长链脂肪族聚酯;R表示脂肪族烃、脂环族烃或芳香族烃;P’表示短链脂肪族烃、脂环族烃或芳香族烃。
式A中,由P表示的长链脂肪族聚醚或长链脂肪族聚酯的分子量可以为例如,500~5,000。由P表示的长链脂肪族聚醚或长链脂肪族聚酯来源于包括由P表示的长链脂肪族聚醚或长链脂肪族聚酯的二醇化合物。这样的二醇化合物的实例包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚(己二酸丁二酯)二醇、聚-ε-己内酯二醇、聚(六亚甲基碳酸酯)二醇和ABA型三嵌段聚醚,其各自的分子量在以上范围内。
这些化合物可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。
在式A和式B中,R表示使用包含由R表示的脂肪族烃、脂环族烃、或芳香族烃的二异氰酸酯化合物而导入的部分结构。包括由R表示的脂肪族烃的脂肪族二异氰酸酯化合物的实例包括1,2-亚乙基二异氰酸酯、1,3-亚丙基二异氰酸酯、1,4-丁烷二异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯等。
此外,包括由R表示的脂环族烃的二异氰酸酯化合物的实例包括1,4-环己烷二异氰酸酯和4,4-环己烷二异氰酸酯等。此外,包括由R表示的芳香族烃的芳香族二异氰酸酯化合物的实例包括4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯等。
这些化合物可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。
式B中,由P’表示的短链脂肪族烃、脂环族烃或芳香族烃的分子量可以例如,小于500。此外,由P’表示的短链脂肪族烃、脂环族烃或芳香族烃来源于包括由P’表示的短链脂肪族烃、脂环族烃或芳香族烃的二醇化合物。包括由P’表示的短链脂肪族烃的脂肪族二醇化合物的实例包括二醇和聚亚烷基二醇,并且其具体实例包括乙二醇、丙二醇、三亚甲基二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇和1,10-癸二醇等。
此外,包括由P’表示的脂环族烃的脂环族二醇化合物的实例包括环戊烷-1,2-二醇、环己烷-1,2-二醇、环己烷-1,3-二醇、环己烷-1,4-二醇和环己烷-1,4-二甲醇等。
进一步,包括由P’表示的芳香族烃的芳香族二醇化合物的实例包括氢醌、间苯二酚、氯代氢醌、溴代氢醌、甲基氢醌、苯基氢醌、甲氧基氢醌、苯氧基氢醌、4,4’-二羟基联苯、4,4’-二羟基二苯基醚、4,4’-二羟基二苯硫醚、4,4’-二羟基二苯基砜、4,4’-二羟基二苯甲酮、4,4’-二羟基二苯基甲烷、双酚A、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、1,2-双(4-羟基苯氧基)乙烷、1,4-二羟基萘、和2,6-二羟基萘等。
这些化合物可以单独使用,或以其2种以上的组合使用。
从熔融成形性的观点出发,用于形成硬链段的聚合物(在该情况下,聚氨酯)的数均分子量优选为300~1500。此外,从聚氨酯系热塑性弹性体的柔软性和热稳定性的观点出发,用于形成软链段的聚合物的数均分子量优选为500~20,000,更优选500~5000,并且特别优选为500~3000。此外,从轮胎骨架体的成形性的观点出发,硬链段(x)与软链段(y)的质量比(x:y)优选为15:85至90:10,并且更优选为30:70至90:10。
聚氨酯系热塑性弹性体可以通过使用公知的方法使用于形成硬链段的聚合物和用于形成软链段的聚合物共聚而合成。可以使用的聚氨酯系热塑性弹性体的实例为日本专利申请特开(JP-A)No.H5-331256中记载的热塑性聚氨酯。
具体地,聚氨酯系热塑性弹性体优选为仅由芳香族二醇和芳香族二异氰酸酯形成的硬链段与仅由聚碳酸酯形成的软链段的组合。更具体地,聚氨酯系热塑性弹性体更优选包括选自甲苯二异氰酸酯(TDI)/聚酯系多元醇共聚物、TDI/聚醚系多元醇共聚物、TDI/己内酯系多元醇共聚物、TDI/聚碳酸酯系多元醇共聚物、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)/聚酯系多元醇共聚物、MDI/聚醚系多元醇共聚物、MDI/己内酯系多元醇共聚物、MDI/聚碳酸酯系多元醇共聚物或MDI+氢醌/聚六亚甲基碳酸酯共聚物中的至少一种,并且更优选包括选自TDI/聚酯系多元醇共聚物、TDI/聚醚系多元醇共聚物、MDI/聚酯系多元醇共聚物、MDI/聚醚系多元醇共聚物或MDI+氢醌/聚六亚甲基碳酸酯共聚物中的至少一种。
此外,可以用作聚氨酯系热塑性弹性体的市售品的实例包括由BASF SE制造的ELASTOLLAN系列产品(例如,ET680、ET880、ET690和ET890等),由Kuraray Co.,Ltd.制造的KURAMIRON U系列产品(例如,2000系列、3000系列、8000系列和9000系列等),和由NipponMiractran Co.,Ltd.制造的MIRACTRAN系列产品(例如,XN-2001、XN-2004、P390RSUP、P480RSUI、P26MRNAT、E490、E590和P890等)等。
-烯烃系热塑性弹性体-
烯烃系热塑性弹性体的实例包括其中至少聚烯烃形成熔点高的结晶性硬链段并且其它聚合物(例如,聚烯烃、其它聚烯烃(例如,烯烃弹性体等)或聚乙烯基化合物等)形成玻璃化转变温度低的非结晶性软链段的材料。用于形成硬链段的聚烯烃的实例包括聚乙烯、聚丙烯、全同立构聚丙烯和聚丁烯等。
烯烃系热塑性弹性体的实例包括烯烃-α-烯烃无规共聚物和烯烃嵌段共聚物等。其实例包括:丙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、丙烯-1-己烯共聚物、丙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-4-甲基戊烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、1-丁烯-1-己烯共聚物、1-丁烯-4-甲基戊烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯-甲基丙烯酸共聚物、丙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、丙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯-丙烯酸乙酯共聚物、丙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及丙烯-乙酸乙烯酯共聚物等。
其中,烯烃系热塑性弹性体优选包括选自丙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、丙烯-1-己烯共聚物、丙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-4-甲基戊烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯-甲基丙烯酸共聚物、丙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、丙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯-丙烯酸乙酯共聚物、丙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或丙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的至少一种,并且更优选包括选自乙烯-丙烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的至少一种。
此外,可以组合使用2种以上的烯烃系树脂,例如乙烯和丙烯。此外,在烯烃系热塑性弹性体中烯烃系树脂的含有率优选为50质量%~100质量%。
烯烃系热塑性弹性体的数均分子量优选为5,000~10,000,000。当烯烃系热塑性弹性体的数均分子量为5,000~10,000,000时,热塑性树脂材料具有令人满意的机械性能和优异的加工性。从类似的观点出发,烯烃系热塑性弹性体的数均分子量更优选为7,000~1,000,000,并且特别优选为10,000~1,000,000。烯烃系热塑性弹性体的数均分子量在这样的范围内能够进一步改善热塑性树脂材料的机械性能和加工性。从韧性和低温柔软性的观点出发,用于形成软链段的聚合物的数均分子量优选为200~6000。从轮胎骨架体的成形性的观点出发,硬链段(x)与软链段(y)的质量比(x:y)优选为50:50至95:15,并且还更优选为50:50至90:10。
烯烃系热塑性弹性体可以通过使用公知的方法的共聚而合成。
作为烯烃系热塑性弹性体,可以使用酸改性的烯烃系热塑性弹性体。
"酸改性的烯烃系热塑性弹性体"意指通过将具有例如羧酸基、硫酸基或磷酸基等酸性基团的不饱和化合物结合至烯烃系热塑性弹性体而获得的烯烃系热塑性弹性体。
将具有例如羧酸基、硫酸基或磷酸基等酸性基团的不饱和化合物结合至烯烃系热塑性弹性体包括例如,将作为具有酸性基团的不饱和化合物的不饱和羧酸(例如,一般地,马来酸酐)的不饱和键位点结合(例如,接枝聚合)至烯烃系热塑性弹性体。
从减少烯烃系热塑性弹性体的劣化的观点出发,具有酸性基团的不饱和化合物优选为具有作为弱酸基团的羧酸基的不饱和化合物,并且其实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸和马来酸等。
可以使用的烯烃系热塑性弹性体的市售品的实例包括:由Mitsui Chemicals,Inc.制造的TAFMER系列产品(例如,A0550S、A1050S、A4050S、A1070S、A4070S、A35070S、A1085S、A4085S、A7090、A70090、MH7007、MH7010、XM-7070、XM-7080、BL4000、BL2481、BL3110、BL3450、P-0275、P-0375、P-0775、P-0180、P-0280、P-0480和P-0680等);由Du Pont-Mitsui Polychemicals Co.,Ltd.制造的NUCREL系列产品(例如,AN4214C、AN4225C、AN42115C、N0903HC、N0908C、AN42012C、N410、N1050H、N1108C、N1110H、N1207C、N1214、AN4221C、N1525、N1560、N0200H、AN4228C、AN4213C和N035C等)及ELVALOY AC系列产品(例如,1125AC、1209AC、1218AC、1609AC、1820AC、1913AC、2112AC、2116AC、2615AC、2715AC、3117AC、3427AC和3717AC等);由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造的ACRYFT系列产品和EVATATE系列产品;由Tosoh Corporation制造的ULTRA-SEN系列产品;以及由PrimePolymer Co.,Ltd.制造的PRIME TPO系列产品(实例包括E-2900H、F-3900H、E-2900、F-3900、J-5900、E-2910、F-3910、J-5910、E-2710、F-3710、J-5910、E-2740、F-3740、R110MP、R110E、T310E和M142E等)等。
-聚酯系热塑性弹性体-
聚酯系热塑性弹性体例如为,其中至少聚酯形成熔点高的结晶性硬链段且其它聚合物(例如,聚酯或聚醚等)形成玻璃化转变温度低的非结晶性软链段的材料。
用于形成硬链段的聚酯可以为芳香族聚酯。芳香族聚酯可以由例如,芳香族二羧酸或其酯形成性衍生物和脂肪族二醇来形成。
芳香族聚酯优选为来源于对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯中的至少一种与1,4-丁二醇的聚对苯二甲酸丁二醇酯。此外,芳香族聚酯可以是来源于例如间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘-2,6-二羧酸、萘-2,7-二羧酸、二苯基-4,4’-二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、5-磺基间苯二甲酸或其酯形成性衍生物等二羧酸组分和分子量为300以下的二醇(其实例包括,脂肪族二醇如乙二醇、三亚甲基二醇、五亚甲基二醇、六亚甲基二醇、新戊二醇或癸二醇等;脂环族二醇如1,4-环己烷二甲醇和二羟甲基三环癸烷(tricyclodecane dimethylol)等;和芳香族二醇如亚二甲苯基二甲醇、双(对羟基)联苯、双(对羟基苯基)丙烷、2,2-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷、双[4-(2-羟基)苯基]砜、1,1-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]环己烷、4,4’-二羟基-对三联苯和4,4’-二羟基-对四联苯等)的聚酯。此外,芳香族聚酯可以是一起使用2种以上的上述二羧酸组分和/或2种以上的上述二醇组分形成的共聚聚酯。可以在5mol%以下的范围内的共聚下包括各自为三官能以上的多官能羧酸组分、多官能羟基酸(oxyacid)组分、或多官能羟基组分等。
用于形成硬链段的聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸亚甲酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸丁二醇酯等。其中,聚对苯二甲酸丁二醇酯是优选的。
用于形成软链段的聚合物的实例包括脂肪族聚酯和脂肪族聚醚等。
脂肪族聚醚的实例包括聚(环氧乙烷)二醇、聚(环氧丙烷)二醇、聚(环氧丁烷)二醇、聚(环氧己烷)二醇、环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物、聚(环氧丙烷)二醇的环氧乙烷加成聚合物、以及环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物等。
脂肪族聚酯的实例包括聚(ε-己内酯)、聚庚内酯、聚辛内酯、聚己二酸丁二醇酯和聚己二酸乙二醇酯等。
在脂肪族聚醚和脂肪族聚酯当中,从所得的聚酯嵌段共聚物的弹性特性的观点出发,作为用于形成软链段的聚合物,聚(环氧丁烷)二醇、聚(环氧丙烷)二醇的环氧乙烷加成物、聚(ε-己内酯)、聚己二酸丁二醇酯、或聚己二酸乙二醇酯等是优选的。
此外,从韧性和低温柔软性的观点出发,用于形成软链段的聚合物的数均分子量优选为300~6,000。此外,从轮胎骨架体的成形性的观点出发,硬链段(x)与软链段(y)的质量比(x:y)优选为99:1至20:80,并且更优选为98:2至30:70。
硬链段和软链段的组合可以为选自上述那些的硬链段和选自上述那些的软链段的组合。其中,硬链段和软链段的组合优选为其中硬链段是聚对苯二甲酸丁二醇酯和软链段是脂肪族聚醚的组合,并且更优选为其中硬链段是聚对苯二甲酸丁二醇酯和软链段是聚(环氧乙烷)二醇的组合。
可以用作聚酯系热塑性弹性体的市售品的实例包括由Du Pont-Toray Co.,Ltd.制造的HYTREL系列产品(例如,3046、5557、6347、4047N和4767N等),和由Toyobo Co.,Ltd.制造的PELPRENE系列产品(例如,P30B、P40B、P40H、P55B、P70B、P150B、P280B、P450B、P150M、S1001、S2001、S5001、S6001和S9001等)等。
聚酯系热塑性弹性体可以通过使用公知的方法使用于形成硬链段的聚合物和用于形成软链段的聚合物共聚而合成。
-其它组分-
弹性材料(例如,橡胶材料或树脂材料)根据需要可以包含除了橡胶或树脂以外的其它组分。其它组分的实例包括树脂,橡胶,各种填料(例如,二氧化硅、碳酸钙和粘土),防老剂,油,增塑剂,显色剂、耐候性赋予剂和增强剂等。
-弹性材料的物理性质-
当树脂材料用作弹性材料时(即,在树脂轮胎用轮胎骨架体的情况下),树脂材料中包含的树脂的熔点例如为,大约100℃~350℃。从轮胎的耐久性和制造性的观点出发,树脂的熔点优选为大约100℃~250℃,并且更优选为120℃~250℃。
包含弹性材料的轮胎骨架体本身的如JIS K7113:1995中定义的拉伸弹性模量优选为50MPa~1000MPa,更优选为50MPa~800MPa,并且还更优选为50MPa~700MPa。当弹性材料的拉伸弹性模量为50MPa~1000MPa时,可以有效地将轮胎安装至轮辋,同时维持轮胎骨架体的形状。
包含弹性材料的轮胎骨架体本身的如JIS K7113:1995中定义的拉伸强度通常为大约15MPa~70MPa,优选为17MPa~60MPa,并且还更优选为20MPa~55MPa。
包含弹性材料的轮胎骨架体本身的如JIS K7113:1995中定义的拉伸屈服强度优选为5MPa以上,更优选为5MPa~20MPa,并且特别优选为5MPa~17MPa。当弹性材料的拉伸屈服强度为5MPa以上时,轮胎可以耐受由于在行驶期间施加至轮胎的载荷导致的变形。
包含弹性材料的轮胎骨架体本身的如JIS K7113:1995中定义的拉伸屈服伸长率优选为10%以上,更优选为10%~70%,并且还更优选为15%~60%。当弹性材料的拉伸屈服伸长率为10%以上时,弹性区域大,并且可以改善轮辋安装性。
包含弹性材料的轮胎骨架体本身的如JIS K7113:1995中定义的拉伸断裂伸长率优选为50%以上,更优选为100%以上,特别优选为150%以上,最优选为200%以上。当弹性材料的拉伸断裂伸长率为50%以上时,轮辋安装性优异,并且轮胎抵抗碰撞时的破坏。
包含弹性材料的轮胎骨架体本身的如ISO75-2或ASTM D648中定义的载荷挠曲温度(deflection temperature under load)(条件:在施加0.45MPa载荷时)优选为50℃以上,更优选为50℃~150℃,并且特别优选为50℃~130℃。弹性材料的载荷挠曲温度为50℃以上即使在轮胎制造期间进行硫化的情况下,也能够减少轮胎骨架体的变形。
<轮胎的结构>
以下将参考附图说明根据本实施方案的一个实施方案。在全部附图中具有相同功能和作用的构件可以指定为相同的附图标记,在这样的情况下可以省略对该附图标记的说明。
以下说明中涉及的各附图(图1A、图1B、图2和图3)是示意图,并且为了便于理解,适当地放大了各部分的尺寸和形状。尽管树脂-金属复合构件在以下实施方案中用于带束部中,但是该树脂-金属复合构件可以应用于除带束部以外的其它部分,例如胎圈部。
(第一实施方案)
首先,以下将参考图1A和图1B说明根据第一实施方案的轮胎10。
图1A为示出根据第一实施方案的轮胎的一部分的截面的透视图,图1B为胎圈部在安装到轮辋上的状态下的截面图。如图1A中所示,根据第一实施方案的轮胎10具有与传统的普通橡胶制充气轮胎的那些基本上相似的截面形状。
轮胎10包括由以下组成的轮胎骨架体17:各自构造为接触轮辋20的胎圈座部21和轮辋凸缘22的一对胎圈部12;分别从其相应的胎圈部12沿轮胎径向向外延伸的胎侧部14;和连接一个胎侧部14的轮胎径向外侧端和另一个胎侧部14的轮胎径向外侧端的胎冠部16(外周部)。轮胎骨架体17使用树脂材料(例如,包含聚酰胺系热塑性弹性体作为树脂的树脂材料)而形成。轮胎骨架体17可以可选地使用橡胶材料而形成。
轮胎骨架体17通过配置轮胎骨架体半体(轮胎骨架片)17A并且将它们在轮胎赤道面部分接合在一起来形成,其中该轮胎骨架体半体(轮胎骨架片)17A具有相同的环形状并且通过一个胎圈部12、一个胎侧部14和半宽度的胎冠部16作为一个整体注射成形而形成。
在胎圈部12中,埋设仅由与传统的普通充气轮胎中使用的那些相似的钢丝帘线形成的环状胎圈芯18。仅由作为具有与形成轮胎骨架体17的树脂材料相比更高的密封性的材料的橡胶形成的环状密封层24设置在胎圈部12的接触轮辋20的部分上或至少在胎圈部12的接触轮辋20的轮辋凸缘22的部分上。
在沿轮胎骨架体17的轴向截取的截面图中,将作为增强帘线的树脂-金属复合构件26在树脂-金属复合构件26的至少一部分埋设在胎冠部16中的状态下,沿周向螺旋状卷绕。仅由作为具有与形成轮胎骨架体17的树脂材料相比更高的耐磨耗性的材料的橡胶形成的胎面30配置在树脂-金属复合构件26的轮胎径向外周侧。随后描述树脂-金属复合构件26的详情。
尽管在根据第一实施方案的轮胎10中,轮胎骨架体17由树脂材料形成,但是轮胎骨架体17可以可选地使用橡胶材料而形成。因为轮胎骨架体半体17A具有左右对称的形状,即,一个轮胎骨架体半体17A具有与另一个轮胎骨架体半体17A相同的形状,所以还存在的优势在于:需要仅一种模具来形成轮胎骨架体半体17A。
在根据第一实施方案的轮胎10中,轮胎骨架体17由单一的树脂材料形成。然而,其构造不限于此,并且类似于传统的普通橡胶制充气轮胎的构造,具有不同特性的树脂材料可以用于轮胎骨架体17的各部位(例如,胎侧部14、胎冠部16和胎圈部12等)。轮胎骨架体17可以由单一的橡胶材料形成。轮胎骨架体17可以将具有不同特性的橡胶材料用于轮胎骨架体17的各部位(例如,胎侧部14、胎冠部16和胎圈部12等)来形成。增强材料(例如,高分子材料或金属制纤维,高分子或金属帘线,高分子或金属无纺布,或者高分子或金属织物等)可以埋设在轮胎骨架体17的各部位(例如,胎侧部14、胎冠部16和胎圈部12等)中以便用该增强材料增强轮胎骨架体17。
在根据第一实施方案的轮胎10中,轮胎骨架体半体17A通过注射成形来成形。然而,成形方法不限于此,并且轮胎骨架体半体17A可以可选择地通过例如真空成形、加压成形、或熔铸等来成形。另外,在根据第一实施方案的轮胎10中,轮胎骨架体17通过接合两个构件(即,两个轮胎骨架体半体17A)来形成。然而,轮胎骨架体17的形成方式不限于此,并且轮胎骨架体可以可选择地通过使用例如利用低熔点金属的熔芯法(melted core method)、分裂芯法(split core method)、或吹塑成形等而形成为一个构件。另外,轮胎骨架体17可以通过接合三个以上的构件来形成。
在轮胎10的胎圈部12中,埋设由诸如钢丝帘线等金属帘线形成的环状胎圈芯18。根据本实施方案的树脂-金属复合构件可以用作包括胎圈芯18的构件。例如,胎圈部12可以由该树脂-金属复合构件形成。
胎圈芯18可以可选择地例如,由有机纤维帘线、树脂被覆的有机纤维帘线、或硬质树脂代替钢丝帘线来形成。可以省略胎圈芯18,只要确保了胎圈部12具有刚性并且可以成功地进行向轮辋20的安装即可。
仅由橡胶形成的环状密封层24设置在胎圈部12的接触轮辋20的部分上、或者至少在胎圈部12的接触轮辋20的轮辋凸缘22的部分上。密封层24也可以设置在轮胎骨架体17的其中胎圈部12和胎圈座21彼此接触的部分上。当橡胶用作用于形成密封层24的材料时,优选使用与在传统的普通橡胶制充气轮胎的胎圈部的外表面上使用的橡胶类似的橡胶。当轮胎骨架体17包括树脂材料时,可以省略橡胶密封层24,只要可以确保轮胎骨架体17中的树脂材料和轮辋20之间的密封性即可。
密封层24可以包含具有与轮胎骨架体17中包含的树脂材料相比更高的密封性的其它热塑性树脂或热塑性弹性体。其它热塑性树脂的实例包括例如聚氨酯系树脂、烯烃系树脂、聚苯乙烯系树脂、或聚酯系树脂等树脂;和任意的这些树脂与橡胶或弹性体的共混物。也可以使用热塑性弹性体,并且其实例包括聚酯系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体、或烯烃系热塑性弹性体、这些弹性体中的2种以上的组合、和任意的这些弹性体与橡胶的共混物。
以下参考图2说明包括树脂帘线构件26的增强带束构件。根据本实施方案的树脂-金属复合构件可以用于树脂帘线构件26。
图2为根据第一实施方案的轮胎10的沿着轮胎旋转轴截取的截面图,其示出树脂帘线构件26埋设在轮胎骨架体17的胎冠部中的状态。
如图2中所示,在沿着轮胎骨架体17的轴向截取的截面图中,在树脂帘线构件26的至少一部分埋设在胎冠部16中的状态下树脂帘线构件26螺旋状卷绕。树脂帘线构件26的埋设在胎冠部16中的部分与胎冠部16(即,轮胎骨架体17的外周面)中包含的弹性材料(例如,橡胶材料或树脂材料)紧密接触。在图2中,L示出在胎冠部16(即,轮胎骨架体17的外周面)中的树脂帘线构件26沿着轮胎旋转轴方向的埋设深入。例如,在一些实施方案中,树脂帘线构件26在胎冠部16中的埋设深度L为树脂帘线构件26的直径D的1/2。
树脂帘线构件26具有以下结构:其中,金属构件27(例如,由捻合钢纤维形成的钢丝帘线)作为芯,并且金属构件27的外周用被覆树脂层28被覆,其中粘接层25设置在金属构件27与被覆树脂层28之间间。
胎面30配置在树脂帘线构件26的轮胎径向外周侧。在胎面30中,类似于传统的普通橡胶制充气轮胎中的胎面花纹,由多个花纹沟构成的胎面花纹形成在与路面接触面的接地面上。
例如,在一些实施方案的轮胎10中,将被覆有包含热塑性弹性体的被覆树脂层28的树脂帘线构件26在树脂帘线构件26紧密接触轮胎骨架体17的状态下,埋设在包含相同种类的热塑性弹性体的轮胎骨架体17中。由于该构造,使得被覆金属构件27的被覆树脂层28与轮胎骨架体17之间的接触面积增大,并且树脂帘线构件26与轮胎骨架体17的粘接耐久性改善,其结果是,轮胎的耐久性优异。
树脂帘线构件26在胎冠部16中的埋设深度L优选为树脂帘线构件26的直径D的1/5以上,并且更优选为大于树脂帘线构件26的直径D的1/2。还更优选的是,树脂帘线构件26全部埋设在胎冠部16中。当树脂帘线构件26的埋设深度L为大于树脂帘线构件26的直径D的1/2时,树脂帘线构件26几乎不会由于树脂帘线构件26的尺寸而从埋设部中掉落。当树脂帘线构件26全部埋设在胎冠部16中时,表面(外周面)变得平坦,由此即使当构件放置在埋设了树脂帘线构件26的胎冠部16上时,也可以抑制空气进入树脂帘线构件26周围的区域。
在根据第一实施方案的轮胎10中,胎面30仅由橡胶形成。然而,可以可选择地使用仅由具有优异的耐磨耗性的热塑性树脂材料代替橡胶形成的胎面。
·树脂帘线构件26
此处,说明其中根据本实施方案的树脂-金属复合构件用作树脂帘线构件26的构造。
树脂帘线构件26可以用作例如,通过将一个或多个的金属帘线状的树脂-金属复合构件以在轮胎周向上行进的方式配置在轮胎骨架体的外周部上而形成的带束层,或者用作其中多个帘线状的树脂-金属复合构件以相对于轮胎周向成一定角度以便彼此交错而配置的倾斜交错的带束层。
配置在轮胎骨架体的外周部的树脂-金属复合构件优选配置成相邻的金属构件之间的平均距离为400μm~3200μm,更优选600μm~2200μm,并且还更优选800μm~1500μm。当相邻的树脂-金属复合构件中的金属构件之间的平均距离为400μm以上时,存在的趋势是轮胎的重量增加较小,并且行驶时的燃油效率优异。当相邻的树脂-金属复合构件中的金属构件之间的平均距离为3200μm以下时,存在的趋势是获得充分的关于轮胎增强的效果。
本说明书中,相邻的树脂-金属复合构件是指一个树脂-金属复合构件与距离该一个树脂-金属复合构件位置最近的另一个树脂-金属复合构件,并且涵盖其中单独的树脂-金属复合构件彼此相邻的情况,和其中相同的树脂-金属复合构件的不同部分彼此相邻的情况(例如,一个由树脂-金属复合构件形成的纤维围绕轮胎骨架体的外周卷绕多次的情况)二者。
本发明中,金属构件之间的平均距离是指通过以下等式获得的值:
金属构件之间的平均距离={带束部的宽度-(金属构件的厚度×n)}/(n-1)
该等式中,带束部是指树脂-金属复合构件配置在轮胎骨架体的外周部上的部分。
该等式中,n表示在通过沿着与轮胎径向正交的方向切割包括配置在其中的树脂-金属复合构件的轮胎骨架体获得的截面中观察到的树脂-金属复合构件的数量。
该等式中,带束部的宽度意指在截面中观察到的树脂-金属复合构件当中,在位于带束部的两个端部(在横向上距离轮胎骨架体的中心线最远的位置)的树脂-金属复合构件之间的沿着轮胎骨架体的外周面的距离。
该等式中,金属构件的厚度为在任意选择的5个位置处的厚度测量值的数均值。金属构件的厚度测量值是指当金属构件仅由1根金属帘线形成时,金属构件的截面的最大直径(即,在金属构件的截面的轮廓上于任意选择的2个位置之间的距离呈现最大值的任意选择的2个位置之间的距离),并且是指当金属构件仅由多根金属帘线构成时,包含在金属构件的截面中观察到的多根金属帘线的全部截面区域的最小圆的直径。
当具有不同厚度的金属构件包括在带束部中时,金属构件的厚度是指最厚的金属构件的厚度。
接下来,说明根据第一实施方案的轮胎的制造方法。
[轮胎骨架体成形工序]
首先,将由薄金属支承环支承的轮胎骨架体半体彼此面对地对准。随后,以与轮胎骨架体半体的外周面在抵接部接触的方式来放置接合模具。接合模具构成为向在轮胎骨架体半体的接合部(抵接部)处或其周围的区域用预定压力加压(附图中未示出)。然后,在轮胎骨架体半体的接合部处或其周围的区域在轮胎骨架体中的树脂材料中包含的树脂(例如,在第一实施方案中,聚酰胺系热塑性弹性体)的熔点(或软化点)以上的温度下加压。当轮胎骨架体半体的接合部通过接合模具加热加压时,接合部熔融并且将轮胎骨架体半体彼此熔接,其结果是,构件一体化而形成轮胎骨架体17。
[树脂帘线构件成形工序]
接下来,说明树脂帘线构件成形工序,其中树脂帘线构件使用根据本实施方案的树脂-金属复合构件而形成。
首先,将金属构件27例如从卷轴卷出,并且洗涤金属构件27的表面。然后,金属构件27的外周用从挤出机挤出的粘接剂(例如,包含具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体和上述的添加剂A的粘接剂)被覆以形成将变成粘接层25的层。将从挤出机挤出的树脂(例如,聚酯系热塑性弹性体)进一步被覆在其上,以形成树脂帘线构件26,其中金属构件27的外周被覆有被覆树脂层28以使粘接层25配置在金属构件27与被覆树脂层28之间。然后,将所得的树脂帘线构件26卷绕在卷轴58上。
[树脂帘线构件卷绕工序]
接下来,参考图3说明树脂帘线构件卷绕工序。图3为解释使用树脂帘线构件加热装置和辊类将树脂帘线构件设置在轮胎骨架体的胎冠部中的操作的说明图。在图3中,树脂帘线构件供给设备56包括:上面卷绕了树脂帘线构件26的卷轴58;在卷轴58的帘线传送方向下游侧配置的树脂帘线加热装置59;在帘线加热装置59的树脂帘线构件26传送方向下游侧配置的第一辊60;使第一辊60沿其中第一辊接近或远离轮胎的外周面的方向移动的第一圆筒装置62;在第一辊60的树脂帘线构件26传送方向下游侧配置的第二辊64;和使第二辊64沿其中第二辊接近或远离轮胎的外周面的方向移动的第二圆筒装置66。第二辊64可以用作由金属制成的冷却辊。考虑减少熔融或软化的树脂材料的附着,将第一辊60的表面和第二辊64的表面用氟树脂(例如,在第一实施方案中,TEFLON(注册商标))涂覆。通过上述处理,加热的树脂帘线构件与轮胎骨架体的胎身树脂牢固地一体化。
树脂帘线构件加热装置59包括产生热风的加热器70和风扇72。树脂帘线构件加热装置59包括:加热箱74,其中树脂帘线构件26经过供给有热风的加热箱74的内部空间;和排出口76,通过该排出口76已加热的树脂帘线构件26离开树脂帘线构件加热装置59。
在本工序中,首先,升高树脂帘线构件加热装置59的加热器70的温度,并且将通过加热器70加热的加热器周围的风通过由风扇72的旋转产生的气流输送至加热箱74。然后,将从卷轴58展开的树脂帘线构件26供给至加热箱74内,其中内部空间用热风加热,由此树脂帘线构件26加热(例如,将树脂帘线构件26的温度升高至大约100℃~250℃的温度)。使已加热的树脂帘线构件26经过排出口76,并且在恒定的张力下围绕沿图3中由箭头R示出的方向旋转的轮胎骨架体17的胎冠部16的外周面螺旋状卷绕。此处,由于已加热的树脂帘线构件26的被覆树脂层与胎冠部16的外周面接触,使得在接触部的树脂熔融或软化,与轮胎骨架体的树脂熔融接合,并且与胎冠部16的外周面一体化。在该工序中,因为树脂帘线构件26也与相邻的树脂帘线构件26熔融接合,所以树脂帘线构件26以在其间不存在间隙的状态卷绕。因此,减少空气进入其中埋设了树脂帘线构件26的部分。
树脂帘线构件26的埋设深度L可以通过例如,树脂帘线构件26的加热温度、施加于树脂帘线构件26的张力、和通过第一辊60施加的压力等控制。例如,在一些实施方案中,将树脂帘线构件26的埋设深度L设定为作为树脂帘线构件26的直径D的1/5以上的值。
然后,将带状的胎面30围绕其中埋设了树脂帘线构件26的轮胎骨架体17的外周面上卷绕,并且将所得物体放置在硫化罐或模具中并加热(即,硫化)。胎面30可以由未硫化橡胶或硫化橡胶形成。
将仅由硫化橡胶形成的密封层24使用粘接剂等粘接至轮胎骨架体17的胎圈部12,由此完成轮胎10的制造。
尽管在根据第一实施方案的轮胎的制造方法中,轮胎骨架体半体17A的接合部使用接合模具加热,但是本公开不限于此。例如,轮胎骨架体半体17A的接合可以可选择地通过使用例如,另外设置的高频加热器等加热接合部来进行,或者通过经由施用热风或用红外线的照射等预先软化或熔融接合部,并且使用接合模具给接合部加压来进行。
在根据第一实施方案的轮胎的制造方法中,树脂帘线构件供给设备56具有两个辊,其为第一辊60和第二辊64。然而,本公开不限于此,并且树脂帘线构件供给设备56可以具有这些辊中的仅一个(即,1个辊)。
尽管在根据第一实施方案的轮胎的制造方法中,采用其中加热树脂帘线构件26使得轮胎骨架体17的接触已加热的树脂帘线构件26的表面部分熔融或软化的构造,但本公开不限于该构造。例如,代替加热树脂帘线构件26,可以使用热气流产生装置来直接加热要埋设树脂帘线构件26的胎冠部16的外周面,并且树脂帘线构件26可以在之后埋设在加热的胎冠部16中。
尽管在根据第一实施方案的轮胎的制造方法中,树脂帘线构件加热装置59的热源包括加热器和风扇,但本公开不限于该构造。可以可选择地采用其中树脂帘线构件26通过辐射热(例如,红外辐射)直接加热的构造。
尽管在根据第一实施方案的轮胎的制造方法中,采用其中胎冠部16中的通过埋设树脂帘线构件26而热塑性树脂熔融或软化的区域通过由金属形成的第二辊64强制冷却的构造,但本公开不限于该构造。可以可选择地采用其中冷气流直接施加于热塑性树脂熔融或软化的区域,从而使该热塑性树脂熔融或软化的区域强制冷却并固化的构造。
从制造的观点出发,螺旋状卷绕树脂帘线构件26是容易的。然而,还预期其中在宽度方向上进行树脂帘线构件26的不连续配置的方法。
尽管在根据第一实施方案的轮胎的制造方法中,采用其中带状胎面30卷绕在包括埋设在其中的树脂帘线构件26的轮胎骨架体17的外周面上,接着加热(即,硫化)的构造,但本公开不限于此。可以可选择地采用其中早已硫化的带状胎面使用例如粘接剂等粘接至轮胎骨架体17的外周面的构造。早已硫化的带状胎面例如为,翻新轮胎中使用的预固化胎面。
第一实施方案中的轮胎10是所谓的无内胎轮胎,其中通过将胎圈部12安装至轮辋20在轮胎10和轮辋20之间形成气室。然而,本公开不限于该构造,并且可以采用完整的内胎形状。
以上说明第一实施方案作为本公开中的示例性说明。然而,该实施方案仅为一个实例,并且可以在不偏离本公开的主旨的范围内在本公开中进行各种修改。另外,通过本公开提供的保护范围不限于上述实施方案。
如上所述,根据本公开提供以下轮胎用树脂-金属复合构件和轮胎。
<1>根据本公开的第一方面,提供一种轮胎用树脂-金属复合构件,其依次包括金属构件、粘接层和被覆树脂层;其中所述粘接层包含:具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂A;并且所述具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的含有率相对于所述粘接层全体为50质量%以上。
<2>根据本公开的第二方面,提供根据第一方面的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体具有作为所述极性官能团的选自由环氧基、羧基、羧基的酸酐基和氨基组成的组中的至少一种基团。
<3>根据本公开的第三方面,提供根据第一或第二方面的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述含有酯键的非结晶性树脂包括选自由非结晶性聚酯系热塑性树脂和非结晶性聚碳酸酯系热塑性树脂组成的组中的至少一种。
<4>根据本公开的第四方面,提供根据第一至第三方面任一项的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述含有酯键的非结晶性树脂的含有率相对于所述粘接层全体为10质量%~50质量%。
<5>根据本公开的第五方面,提供根据第一至第四方面任一项的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述聚酯系热塑性树脂包括选自由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中的至少一种。
<6>根据本公开的第六方面,提供根据第一至第五方面任一项的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述聚酯系热塑性树脂的含有率相对于所述粘接层全体为10质量%~50质量%。
<7>根据本公开的第七方面,提供根据第一至第六方面任一项的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述填料包括选自由玻璃颗粒、玻璃纤维和滑石组成的组中的至少一种。
<8>根据本公开的第八方面,提供根据第一至第七方面任一项的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述填料的含有率相对于所述粘接层全体为3质量%~10质量%。
<9>根据本公开的第九方面,提供根据第一至第八方面任一项的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述被覆树脂层包括选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂B,并且在所述粘接层中添加剂A的含有率高于在所述被覆树脂层中添加剂B的含有率。
<10>根据本公开的第十方面,提供一种轮胎,其包括包含弹性材料的环状的轮胎骨架体,和根据第一至第九方面任一项的轮胎用树脂-金属复合构件。
<11>根据本公开的第十一方面,提供根据第十方面的轮胎,其中所述轮胎用树脂-金属复合构件形成沿周向卷绕在所述轮胎骨架体的外周部上的增强带束构件。
<12>根据本公开的第十二方面,提供根据第十方面的轮胎,其中所述轮胎用树脂-金属复合构件形成胎圈构件。
实施例
以下参考本公开中的实施例提供具体的解释。然而,本公开绝不限于此类实施例。除非另有指明,否则"份"基于质量。
[实施例1、2、3、4-1、4-2、4-3、5-1、5-2、5-3、6-1、6-2、7-1、7-2、8-1、8-2、9、10-1、10-2、10-3、11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6、11-7、11-8、11-9、12-1、12-2、12-3、13、14、15、16、17、18、19-1和19-2,以及比较例1、2、3-1、3-2、3-3和4]
<树脂-金属复合构件的制备>
将已通过加热熔融的、由表1~4中表明的组分和比例构成的组合物(更具体地,粘接层形成用组合物)以在第一实施方案的轮胎的制造方法中的树脂帘线构件成形工序记载的方式施加至作为金属构件的平均直径Φ为1.15mm的复丝(具体地,通过使7根直径Φ为0.35mm的单丝成股而获得的捻合纤维(钢制,其具体的强度为280N和伸长率为3%)),其结果是,形成将作为粘接层的层。
之后,将已从挤出机挤出的、由表1~4中表明的组分和比例构成的组合物(更具体地,被覆树脂层形成用组合物)施加至将作为粘接层的层的外周,接着冷却。挤出条件包括金属构件的温度为200℃、被覆树脂层形成用组合物的温度为240℃和挤出速度为30m/min。
以此方式,制备了其中复丝(即,金属构件)的外周被覆有被覆树脂层以使粘接层配置在复丝与被覆树脂层之间的树脂-金属复合构件。应当注意的是,在比较例4中,设置被覆树脂层,但没有设置粘接层。
树脂-金属复合构件中的粘接层的平均厚度和被覆树脂层的平均厚度在表1~4中示出。
<包括树脂-金属复合构件作为增强带束构件的轮胎的制造>
由仅由聚酯系热塑性弹性体(HYTREL 5557,由DU PONT-TORAY CO.,LTD.制,熔点为207℃)制成的树脂材料形成的轮胎骨架体根据第一实施方案中的轮胎的制造方法来制备。
随后,使用所得的树脂-金属复合构件和所得的轮胎骨架体,制造其中树脂-金属复合构件配置为卷绕在轮胎骨架体的胎冠部上、并且未硫化的胎面橡胶配置在其上的生胎。树脂-金属复合构件配置在轮胎骨架体上以相邻部分的树脂-金属复合构件的金属构件之间的平均距离为1000μm这样的方式来进行。轮胎尺寸设定至245/35R18。胎面橡胶的厚度设定至10mm。
将所制造的生胎在170℃和18分钟的条件下加热(换句话说,进行胎面橡胶的硫化)。
<拉伸弹性模量的测量>
单独地从上述轮胎的制造中,制备其中使加热轮胎(即,胎面橡胶的硫化)的条件再现的拉伸强度的测量用样品。
具体地,通过将由表1~4中表明的组分和比例构成的被覆树脂层形成用组合物注射成形来制备2mm-厚的板,并且从该板中切出JIS 3型哑铃状试验片,由此制备被覆树脂层的弹性模量的测量用样品。以类似的方式,通过将由表1~4中表明的组分和比例构成的粘接层形成用组合物注射成形来制备2mm-厚的板,并且从该板中切出JIS 3型哑铃状试验片,由此制备粘接层的弹性模量的测量用样品。
将轮胎在与对各实施例和比较例中的轮胎应用的相同条件下进行硫化,并且测量在硫化期间在轮胎中心线部分处或附近的树脂-金属复合构件的粘接层部分的温度。为了向样品施加与对轮胎应用的相同的热历史,将样品在通过上述测量确定的温度条件下进行硫化所采取的时间的加热处理。加热处理之后的样品分别用作被覆树脂层的弹性模量的测量用试样片和粘接层的弹性模量的测量用试样片。
使用被覆树脂层的弹性模量的测量用试样片和粘接层的弹性模量的测量用试样片,被覆树脂层的拉伸弹性模量和粘接层的拉伸弹性模量根据上述方法来测量。其结果示于表1~4中。
<初始粘接性试验>
在树脂-金属复合构件的制备之后即刻从金属构件剥离粘接层和被覆树脂层,并且测量剥离期间的剥离力作为粘接层和金属构件之间以及被覆树脂层和粘接层之间的粘接性的指标。
具体地,使用由A&D Company Ltd.制造的TENSIRON RTF-1210在室温环境中(具体地,在25℃下)以100mm/min的拉动速度进行180°剥离试验,由此测量剥离力(单位:N)。基于该测量值,根据以下评价标准来评价粘接性。
(评价标准)
A:剥离力为10N以上
B:剥离力小于10N
<带弯曲疲劳试验>
首先,制备带弯曲疲劳试验机用试验样品。具体地,所制备的试验样品为通过用粘接层和被覆树脂层被覆1根帘线(具体地,直径Φ为0.35mm的单丝(钢丝帘线(SC),其具体的强度为280N和伸长率为3%))而制备的厚度为2.1mm、宽度为2.5mm和长度为500mm的被覆帘线。
使用由Takachiho Inc.制造的带弯曲疲劳试验机作为试验机器,试验样品(即,被覆有粘接层和被覆树脂的SC)以U-形状悬挂在轴上,并且将试验样品在施加载荷于试验样品的两端的状态下沿上下方向弯曲40,000次。试验条件包括使用62mm轴、弯曲速度为125cpm(每分钟循环次数,2Hz)和载荷为55.5N,并且对于SC破裂是否发生和试验前后的剥离力的值(通过上述的初始粘接性试验中使用的方法测量剥离力)进行测量。根据以下评价标准进行评价。
(评价标准)
A:SC不破裂,并且剥离力的降低小于20%
B:SC不破裂,并且剥离力的降低为20%以上且小于50%
C:SC破裂,并且剥离力从初始剥离力降低50%以上
此处,SC破裂是指其中至少1根单丝由于扭曲和/或剪切力而破裂的状态。
<压穿试验>
将所得的轮胎安装至轮辋,充气至正规的内压,并且根据JIS D4230(1998)进行压穿能量试验。结果以假设比较例1中的轮胎的压穿能量为标准值(100(C))的指数值来表示。值越大表明结果越良好。
(评价标准)
A:大于120
B:大于100且120以下
C:100以下
<JIS转鼓试验>
将轮胎在25±2℃的室内调控成具有3.0kg/cm2的内压,之后放置24小时。然后,再次调整气压,将两倍于JIS载荷的载荷施加于轮胎,并且使轮胎在直径为约3m的转鼓上以60km/h的速度行驶最多20,000km。
随后,测量直至轮胎故障的轮胎行驶距离,并且根据以下评价标准来评价。行驶距离越长表明轮胎耐久性越高,并且等级A认为是实用上良好的。
(评价标准)
A:轮胎完成行驶20,000km。
B:直至故障发生的行驶距离为10,000以上且小于20,000km。
C:直至故障发生的行驶距离小于10,000km。
表1
Figure BDA0002316599510000581
表2
Figure BDA0002316599510000591
表3
Figure BDA0002316599510000601
表4
Figure BDA0002316599510000611
表中表示的组成的单位为"份",除非另有指明。
表中提及的组分如下。
(被覆树脂层)
·P-1:HYTREL 5557,其为由DU PONT-TORAY CO.,LTD.制造的聚酯系热塑性弹性体,且熔点为207℃
·P-2:HYTREL 6347,其为由DU PONT-TORAY CO.,LTD.制造的聚酯系热塑性弹性体,且熔点为215℃
·P-3:HYTREL 2571,其为由DU PONT-TORAY CO.,LTD.制造的聚酯系热塑性弹性体,且熔点为228℃
(粘接层)
·G-1:PRIMALLOY AP GQ730,其为由Mitsubishi Chemical Corporation制造的马来酸酐改性的聚酯系热塑性弹性体,且熔点为204℃和弹性模量为300MPa
·G-2:PRIMALLOY AP GQ331,其为由Mitsubishi Chemical Corporation制造的马来酸酐改性的聚酯系热塑性弹性体,且熔点为183℃和弹性模量为25MPa
(添加剂)
·PBT:TORAYCON 1401X06,其为由Toray Industries,Ltd制造的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)
·非结晶性树脂1:非结晶性聚酯系热塑性树脂(VYLON 270,Toyobo Corporation制,玻璃化转变温度为67℃)
·非结晶性树脂2:非结晶性聚碳酸酯系热塑性树脂(NOVAREX 7020IR,Mitsubishi Engineering Plastics Corporation制,Tg为120℃)
·非结晶性树脂3:非结晶性苯乙烯系热塑性弹性体(SEBS)(TUFTEC H1052,AsahiKasei Corporation制,Tg为-47℃)
·GF:CS3PE-941,其为由Nitto Boseki Co.,Ltd.制造的玻璃纤维且纤维直径(即,长轴方向上的长度)为13μm
·GB:EGB731,其为由Potters-Ballotini Co.,Ltd.制造的玻璃珠,且平均粒径为20μm
·滑石:P-4,Nippon Talc Co.,Ltd.制,平均粒径D50为4.5μm
[实施例20、21-1、21-2、21-3、22-1、22-2,和比较例5]
除了由树脂制成的轮胎骨架体被由橡胶制成的轮胎骨架体(即,橡胶轮胎)替换以外,以与实施例2、5-1至5-3、7-1至7-2和比较例1中的那些分别相同的方式制造轮胎。以下详细描述轮胎的制造。
将以下组分混合,并且使用班伯里密炼机(MIXTRON BB密炼机,可购自KobeSteel,Ltd.)混炼,由此得到橡胶材料。使用公知的方法来制造其中至少胎冠部由所得的橡胶材料形成的橡胶轮胎用轮胎骨架体。
Figure BDA0002316599510000631
然后,使用所得的树脂-金属复合构件和轮胎骨架体,制造其中树脂-金属复合构件配置为卷绕在轮胎骨架体的胎冠部上并且其中未硫化胎面橡胶进一步配置在其上的生胎。树脂-金属复合构件在轮胎骨架体上的配置、轮胎尺寸和胎面橡胶的厚度与实施例1中的那些相同。
将所制造的生胎在170℃、18分钟的条件进行加热(即,轮胎骨架体橡胶和胎面橡胶的硫化)。
表5
Figure BDA0002316599510000641
如从表1~5中所示的评价结果中清楚的是,其中粘接层包括具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂,并且其中具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的含有率相对于粘接层全体为50质量%以上的本发明实施例,与比较例相比,展现了优异的粘接耐久性。
日本专利申请No.2017-118902的公开作为参考以其整体并入本文中。
本说明书中提及的所有的文献、专利申请以及技术标准以与各个单独的文献、专利申请、或技术标准具体地和单独地表示为作为参考而引入的相同程度作为参考并入本文中。

Claims (12)

1.一种轮胎用树脂-金属复合构件,所述复合构件依次包括金属构件、粘接层和被覆树脂层,
其中所述粘接层包含:具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体,以及选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂A,并且
所述具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体的含有率相对于所述粘接层全体为50质量%以上。
2.根据权利要求1所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述具有极性官能团的聚酯系热塑性弹性体具有作为所述极性官能团的选自由环氧基、羧基、羧基的酸酐基和氨基组成的组中的至少一种基团。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述含有酯键的非结晶性树脂包括选自由非结晶性聚酯系热塑性树脂和非结晶性聚碳酸酯系热塑性树脂组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1至权利要求3任一项所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述含有酯键的非结晶性树脂的含有率相对于所述粘接层全体为10质量%~50质量%。
5.根据权利要求1至权利要求4任一项所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述聚酯系热塑性树脂包括选自由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中的至少一种。
6.根据权利要求1至权利要求5任一项所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述聚酯系热塑性树脂的含有率相对于所述粘接层全体为10质量%~50质量%。
7.根据权利要求1至权利要求6任一项所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述填料包括选自由玻璃颗粒、玻璃纤维和滑石组成的组中的至少一种。
8.根据权利要求1至权利要求7任一项所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述填料的含有率相对于所述粘接层全体为3质量%~10质量%。
9.根据权利要求1至权利要求8任一项所述的轮胎用树脂-金属复合构件,其中所述被覆树脂层包括选自由含有酯键的非结晶性树脂、聚酯系热塑性树脂和填料组成的组中的至少一种添加剂B,并且在所述粘接层中所述添加剂A的含有率高于在所述被覆树脂层中所述添加剂B的含有率。
10.一种轮胎,其包括:
包含弹性材料的环状的轮胎骨架体,和
根据权利要求1至权利要求9任一项所述的轮胎用树脂-金属复合构件。
11.根据权利要求10所述的轮胎,其中所述轮胎用树脂-金属复合构件形成沿周向卷绕在所述轮胎骨架体的外周部上的增强带束构件。
12.根据权利要求10所述的轮胎,其中所述轮胎用树脂-金属复合构件形成胎圈构件。
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