CN110809517A - 重量减轻的橡胶增强材料、其制备方法和包括其的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明的一个实施例提供一种橡胶增强材料，包括：纤维基底；设置在纤维基底上的粘合层；设置在粘合层上的橡胶化合物层；以及间苯二酚‑甲醛‑胶乳(RFL)，其中，橡胶化合物层具有5μm至200μm的厚度。

Description

重量减轻的橡胶增强材料、其制备方法和包括其的轮胎

技术领域

本发明涉及一种能够减轻轮胎重量的重量减轻的橡胶增强材料、该橡胶增强材料的制备方法及包括该橡胶增强材料的轮胎。

背景技术

使用包括诸如以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为代表的聚酯纤维、以尼龙为代表的聚酰胺纤维、以及芳香族聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维等的合成纤维的纤维型增强材料作为应用于诸如轮胎、皮带、软管的橡胶结构的橡胶增强材料。

近来，随着汽车性能和道路条件的改善，行驶速度越来越快。因此，即使在高速行驶期间也需要保持轮胎的稳定性和耐久性。为此，关于用作轮胎橡胶的增强体的轮胎帘线进行了大量研究。另外，近来，考虑到能源问题、燃料效率和环境问题，需要重量轻且耐久性优异的轮胎。

轮胎帘线根据使用部分和作用进行分类，分为支撑整个轮胎的胎体部分、支撑载荷并防止当进行高速行驶时可能引起的任何变形的带束层部分、以及防止带束层部分的任何变形的冠带层部分(参见图1)。特别地，随着由于高速路条件的改善而行驶速度越来越快，轮胎帘线的带束层部分变形，从而导致乘坐质量的下降。因此，防止带束层部分变形的冠带层部分变得越来越重要。

例如，用于带束层、胎体和冠带层的材料包括尼龙、人造丝、芳族聚酰胺和含有PET的聚酯。

其中，尼龙用于各种尺寸的轮胎，这是因为与其他材料相比尼龙比较便宜并且在疲劳前后具有优异的粘合性能和较高的粘合性。冠带层的主要功能之一是在高速行驶期间支撑带束层。尼龙具有高的收缩应力，并因此在高速行驶期间展现出对于支撑带束层的优异的性能。然而，尼龙作为冠带层材料具有以下缺点，即，由于尼龙的低模量以及在室温和高温之间的很大的可变性，可能引起平斑。

与尼龙相比，芳族聚酰胺具有较低的收缩应力、更优异的蠕变性能和非常高的模量。另外，在室温和高温下，芳族聚酰胺展现出芳族聚酰胺的模量的很小变化，因此，当使用芳族聚酰胺时，即使在长期停车后，其在轮胎中也几乎不会引起平斑现象。尽管这种芳族聚酰胺已被用于轮胎质量非常重要的高级轮胎，但是由于成本高而难以应用于普通用途轮胎。此外，由于芳族聚酰胺具有高模量，这使得难以在轮胎成型和硫化工艺中使轮胎膨胀，因此难以将芳族聚酰胺应用于普通轮胎。芳族聚酰胺的另一个缺点还在于其断裂伸长率太低而不能确保长期耐久性。

为了弥补上述缺点，已经开发出一种混合结构的合股加捻纱(pliedtwistedyarn)，其包括尼龙和芳族聚酰胺两者。当使用这种合股加捻纱时，能够解决轮胎制造工艺中与膨胀有关的问题以及疲劳耐久性问题。

由诸如尼龙、人造丝、芳族聚酰胺、PET、聚酯或混合合股加捻纱的纤维构成的轮胎帘线通常被与橡胶部件一起轧制以粘附到橡胶。即，在轮胎制造工艺中涉及轧制工艺。顺便提及，当在轮胎制造工艺中应用用于轮胎帘线和橡胶的粘合的轧制工艺时，加工成本提高，并且轮胎的密度由于轧制而超过所需，从而不必要地增加了轮胎的重量。

在将橡胶在轮胎帘线上轧制的工艺中，通常使用固体橡胶。通过这种橡胶轧制形成的产品难以制成200μm以下的薄膜。当使用这些产品作为增强体时，轮胎的厚度和重量增加。

另一方面，近来，为了减小轮胎的重量和增强材料的重量，轮胎制造商尝试减小橡胶层的厚度。滚动阻力(R/R：Rolling Resistance)与轮胎的重量有关，并且对车辆的燃料消耗和二氧化碳排放具有重大影响。例如，滚动阻力(R/R)越大，则驱动车辆所需的能量越高。另外，对车辆的旋转、倾斜和加速的阻力与车辆的重量紧密相关。因此，也正在研究通过减轻轮胎重量来减轻车辆的重量，从而减少能源消耗。

因此，需要开发一种具有较薄厚度的同时展现出相对于橡胶的优异粘合性的轮胎帘线。

发明内容

技术问题

本发明被设计用于解决如上所述的相关技术的局限性和问题。

本发明的一个方面旨在提供一种具有相对于橡胶的优异的粘性和优异的粘合性的橡胶增强材料。

本发明的另一个方面旨在提供一种厚度薄但能够展现出作为轮胎增强材料的优异性能的橡胶增强材料。

本发明的另一个方面旨在提供一种能够有助于橡胶层的厚度和轮胎的重量减轻的橡胶增强材料。

本发明的另一个方面旨在提供一种具有薄的橡胶化合物层的橡胶增强材料，其难以使用固态橡胶通过轧制工艺来实现。

本发明的又一个方面旨在提供一种这种橡胶增强材料的制备方法以及包括这种橡胶增强材料的轮胎。

本发明的又一个方面旨在提供一种重量减轻的轮胎。

上述本发明的各个方面以及本发明的其他特征和优点将在下面进行描述，或者本领域的技术人员从说明书中将清楚地理解。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种橡胶增强材料，包括：纤维基底；粘合层，所述你粘合层设置在纤维基底上；以及橡胶化合物层，所述橡胶化合物层设置在粘合层上，其中，橡胶化合物层具有5μm至200μm的厚度。

橡胶化合物层可以具有5μm至30μm的厚度。

橡胶化合物层由橡胶化合物溶液形成，并且基于橡胶化合物溶液的总重量，橡胶化合物溶液包含10重量％至40重量％的弹性体组合物和60重量％至90重量％的溶剂。

弹性体组合物包含选自天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、异丁烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶和氯丁橡胶中的至少一种弹性体聚合物。

溶剂包含选自甲苯、石脑油、甲醇、二甲苯和四氢呋喃中的至少一种。

粘合层包含间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)。

纤维基底包括纤维纱和纺织物基底中的至少一者。

纺织物基底是通过编织纤维纱而形成的织物。

橡胶增强材料具有3N/英寸以上的粘合力。

本发明的另一个实施例提供一种橡胶增强材料的制备方法，该方法包括：制备纺织物基底的步骤；在纺织物基底上形成粘合层的步骤；以及将橡胶化合物溶液涂布在粘合层上并进行热处理以在粘合层上形成橡胶化合物层的步骤，其中，基于橡胶化合物溶液的总重量，橡胶化合物溶液包含10重量％至40重量％的弹性体组合物和60重量％至90重量％的溶剂。

橡胶化合物层具有5μm至200μm的厚度。更具体地，橡胶化合物层可以具有5μm至30μm的厚度。

纺织物基底的制备步骤包括编织纤维纱以制备纺织物基底的步骤。

橡胶增强材料的制备方法还包括在形成橡胶化合物层之后裁切(slitting)的步骤。

本发明的另一个实施例提供一种包括上述的橡胶增强材料的轮胎。

橡胶增强材料被施加到轮胎的冠带层、带束层和胎体中的至少一者。

如上所述的本发明的概述仅用于说明或解释本发明，而不旨在限制本发明的范围。

有益效果

由于根据本发明的一个实施例的橡胶增强材料具有相对于橡胶的优异的粘合性，因此在轮胎制造工艺中其能够牢固地粘合到橡胶而无需经过轧制工艺。根据本发明，由于橡胶增强材料粘合到橡胶而无需经过轧制工艺，因此轮胎的制造成本降低，这防止了由于轧制引起轮胎的密度超过所需和轮胎的重量不必要地增加。

当使用根据本发明的一个实施例的橡胶增强材料作为轮胎冠带层、带束层、胎体等时，可以省略轧制工艺，并因此可以简化轮胎的制造工艺，并且可以减小轮胎的厚度和总重量。进一步，橡胶增强材料的粘性大幅提高。因此，在制造生胎时，气穴减少，因此轮胎的缺陷率降低。

另外，根据本发明的一个实施例，可以满足旨在减小橡胶层的厚度从而提供超轻轮胎和轻重量增强材料的轮胎制造商的需求。根据本发明，通过具有薄的厚度和优异的橡胶增强性能的橡胶增强材料减轻轮胎的重量，从而降低滚动阻力(R/R)，提高了车辆的燃料效率，并且减少了二氧化碳排放。

特别地，在使用电池的电动车辆的情况下，需要减轻车身的重量从而改善里程和燃料消耗。当应用根据本发明的一个实施例的轻重量轮胎增强件时，轮胎的重量减轻，能够提高电动车辆的燃料经济性和经济效率。

附图说明

附图被包含在本文中以提供本发明的进一步理解，附图并入本申请中并且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例(多个)，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在图中：

图1是根据本发明一个实施例的轮胎的局部剖视图。

图2是根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料的示意性剖视图。

图3是合股加捻纱的示意图。

图4是根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料的示意性剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。

本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，本发明包括落入权利要求及其等同物所描述的发明范围内的所有替代和修改。

在附图中示出的用于描述本发明的示例性实施例的形状、尺寸、比率、角度、数量等仅是示例，并且本发明不限于此。在整个说明书中，相同的附图标记通常表示相同的元件。

这里使用的诸如“包括”、“具有”和“由……组成”的术语通常旨在允许添加其他组件，除非该术语与术语“仅”一起使用。除非另有明确说明，否则对单数的任何提及均可以包括复数。即使没有明确说明，组件也会被解释为包括普通的误差范围。

当使用诸如“上”、“上方”、“下面”和“靠近”的术语描述两个部件之间的位置关系时，除非术语与术语“直接地”或“直接”一起使用，否则在两个部件之间可以安置有一个以上的部件。

当使用诸如“在...之后”、“连续至”、“接下来”、“在...之前”的术语来描述时间顺序的关系时，除非术语与术语“立即”或“马上”一起使用，否则可以包括不连续的情况。

术语“至少一个”应该被理解为包括可以从一个或多个相关项目给出的所有组合。

本公开的各种实施例的特征可以部分地或全部地彼此结合或组合，并且可以以各种技术方式互联和动作，并且各实施例可以彼此独立或彼此关联地实施。

本发明的一个实施例提供一种轮胎101，轮胎101包括橡胶增强材料201和301(参见图1和图2)。

图1是根据本发明的一个实施例的轮胎101的局部剖视图。

参照图1，轮胎101包括胎面10、胎肩20、胎侧30、胎圈40、带束层50、内衬层60、胎体70以及冠带层90。

胎面10是与路面直接接触的部分。胎面10是附接到冠带层90的外侧的坚固的橡胶层，并且由具有优异的耐磨性的橡胶制成。胎面10在将车辆的驱动力和制动力传递到地面方面发挥直接作用。在胎面10的区域中形成凹槽80。

胎肩20是胎面10的角部并且是连接到胎侧30的部分。胎肩20与胎侧30一起是轮胎最薄弱的部分之一。

胎侧30是轮胎101的将胎面10和胎圈40连接的侧部，保护胎体70，并且为轮胎提供横向稳定性。

胎圈40是包括缠绕胎体70端部的铁线的区域，并且具有用橡胶膜覆盖该铁线以包裹帘线的结构。胎圈40用于将轮胎101安装并固定到轮辋。

带束层50是位于胎面10与胎体70之间的涂层。带束层50用于防止由于外部冲击或外部条件对诸如胎体70的内部部件的损坏，并且使胎面10的形状保持平坦使得轮胎101与路面之间的接触保持在最佳状态。根据本发明的另一个实施例，带束层50可以包括橡胶增强材料201和301(参见图2和图4)。

内衬层60用于代替无内胎轮胎中的内胎，并且由具有很少的透气性或没有透气性的特殊橡胶制成。内衬层60防止填充在轮胎101中的空气泄漏。

胎体70通过重叠多片由坚固的合成纤维制成的帘线纸而制成，并且是形成轮胎101的构架的重要部分。胎体70用于承受轮胎101受到的载荷或冲击并维持气压。根据本发明的另一实施例，胎体70可以包括橡胶增强材料201和301。

凹槽80是指胎面区域中的厚空隙。当在湿路面上行驶时，凹槽80起到增加轮胎的排水的作用。

冠带层90是胎面10下方的保护层，并保护其中的其他部件。冠带层90基本上应用于以高速行驶的车辆。尤其是，随着车辆的行驶速度增加，出现诸如由于轮胎的带束层部分变形而导致的乘坐舒适性下降的问题。因此，用于防止带束层部分变形的冠带层90的重要性增加。根据本发明的另一个实施例，冠带层90可以由橡胶增强材料201和301制成。

根据本发明的一个实施例的轮胎101包括橡胶增强材料201和301。橡胶增强材料201和301可以施加于冠带层90，并且也可以施加于带束层50和胎体70中的至少一者。

本发明的其他实施例提供橡胶增强材料201和301。根据本发明的其他实施例的橡胶增强材料201和301包括：纤维基底210和110；设置在纤维基底210和110上的粘合层220；以及设置在粘合层220上的橡胶化合物层230。

纤维基底可以是纤维纱和纺织物基底210中的任一者。纤维纱包括合股加捻纱110。

图2是根据本发明另一实施例的橡胶增强材料210的示意性剖视图。

图2示出了使用纺织物基底210作为橡胶增强材料201的纤维基底。然而，本发明的另一个实施例不限于此，并且可以使用纤维纱作为纤维基底。

作为纺织物基底210，可以使用通过编织纤维纱而形成的织物。作为纤维纱，例如，可以使用通过将两个以上初加捻纱111和112二次加捻而形成的合股加捻纱110(参见图3)。纤维纱可以包括尼龙、人造丝、芳族聚酰胺和含有PET的聚酯中的至少一种。

根据本发明的另一个实施例，可以使用利用尼龙、人造丝、芳族聚酰胺和含有PET的聚酯制成的织物作为纺织物基底210。例如，可以通过编织合股加捻纱110来制造纺织物基底210，该合股加捻纱110形成为使得尼龙、人造丝、芳族聚酰胺和含有PET的聚酯中选出的初加捻纱111和112被二次加捻。

根据本发明的另一个实施例，合股加捻纱110包括混合合股加捻纱，该混合合股加捻纱形成为使得彼此不同的两个以上初加捻纱被二次加捻。例如，这种混合合股加捻纱可以包括尼龙初加捻纱和芳族聚酰胺初加捻纱。

图3是合股加捻纱110的示意图。

参照图3，合股加捻纱110包括第一初加捻纱111和第二初加捻纱112。第一初加捻纱111和第二初加捻纱112被二次加捻在一起。第一初加捻纱111具有第一加捻方向，第二初加捻纱112具有第二加捻方向，并且第一初加捻纱111和第二初加捻纱112在第三加捻方向上被二次加捻在一起。这里，第二加捻方向可以是与第一加捻方向相同的方向，第三加捻方向可以与第一加捻方向相反。然而，加捻方向不限于此。

第一捻度和第二捻度(twist number)可以彼此相同或不同。例如，第一初加捻纱111和第二初加捻纱112可以具有150TPM至500TPM的捻度。

第一初加捻纱111和第二初加捻纱112可以彼此相同或不同。例如，第一初加捻纱111和第二初加捻纱112可以分别选自尼龙、人造丝、芳族聚酰胺和含有PET的聚酯。例如，合股加捻纱110可以包括第一初加捻纱111是尼龙并且第二初加捻纱112是芳族聚酰胺的混合合股加捻纱。

根据本发明的另一个实施例，粘合层220可以包括间苯二酚-甲醛-胶乳。例如，粘合层220可以由含有间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)和溶剂的粘合剂涂布溶液形成。然而，根据本发明的一个实施例的粘合层220不限于此。粘合层220可以还包括环氧化合物层和设置在环氧化合物层上的间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)层。

间苯二酚-甲醛-胶乳(也称为“RFL”)用作粘合剂。具体地，间苯二酚-甲醛-胶乳提高纺织物基底210(纺织物基底210是纤维基底)与橡胶组成之间的亲和力和粘合强度，提高纺织物基底210与橡胶化合物层230之间的粘合强度，并且提高橡胶增强基底201与橡胶之间的粘合强度。因此，纺织物基底210和橡胶化合物层230被稳定地粘合而不彼此分离，并且防止在轮胎101的制造工艺中缺陷的产生。另外，在硫化工艺之后，橡胶增强材料201和橡胶(例如，胎面等)可以在完成的轮胎中粘合在一起，以维持优异的粘合性。

橡胶化合物层230可以由包含弹性体组合物和溶剂的橡胶化合物溶液形成。橡胶化合物溶液可以包括10重量％至40重量％的弹性体组合物和60重量％至90重量％的溶剂。橡胶化合物溶液中包含的弹性体组合物构成橡胶化合物层230。

更具体地，考虑到橡胶化合物溶液中包含的溶剂的挥发，橡胶化合物溶液可以包括10重量％至30重量％的弹性体组合物和70重量％至90重量％的溶剂。在这种情况下，当在制备橡胶化合物溶液之后溶剂挥发时，橡胶化合物溶液中包含的弹性体聚合物的含量可以为10重量％至40重量％。

弹性体组合物可以包括30重量％至70重量％的弹性体聚合物和30重量％至70重量％的添加剂。

例如，弹性体组合物可以包括选自天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁二烯橡胶(CR)、异丁烯橡胶(IBR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶和氯丁橡胶中的至少一种弹性体聚合物。

添加剂可以包括用于形成橡胶化合物的添加剂，例如，炭黑、帕拉油(paraoil)、氧化锌、硬脂酸、抗老化剂、硫、硫化促进剂、活性剂、粘合剂、粘合剂等。

在弹性体组合物中，当弹性体聚合物的含量小于30重量％时，橡胶化合物层230的弹性和粘合强度降低。当弹性体聚合物的含量超过70重量％并且添加剂的含量小于30重量％时，使用橡胶化合物溶液形成橡胶化合物层230时加工性降低。因此，在弹性体组合物中，将弹性体聚合物的含量调节在30重量％至70重量％的范围内，并且将添加剂的含量调节在30重量％至70重量％的范围内。

溶剂的类型没有特别限制，只要是能够溶解弹性体聚合物的物质即可。特别地，根据本发明的一个实施例，可以使用能够溶解橡胶的组成的物质作为溶剂。例如，溶剂可以包括选自甲苯、石脑油、甲醇、二甲苯和四氢呋喃中的至少一种。甲苯、石脑油、甲醇、二甲苯和四氢呋喃可以单独使用或组合使用。

当橡胶化合物溶液中的弹性体组合物的浓度小于10重量％时，橡胶化合物层230的厚度变薄，可能无法适当地表现出粘性和粘合强度。这导致诸如轮胎制造特性的降低和行驶期间的轮胎缺陷的问题。

另一方面，当橡胶化合物溶液中的弹性体组合物的浓度超过40重量％时，由于粘度增加导致搅拌性能降低，并且橡胶化合物溶液的分散性降低，由此涂布性能降低并且涂布厚度可能不均匀。

橡胶化合物层230可以包括选自天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁二烯橡胶(CR)、异丁烯橡胶(IBR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶和氯丁橡胶中的至少一种。

橡胶化合物层230具有5μm至200μm的厚度t1。

如图2所示，橡胶化合物层230的厚度t1通过橡胶化合物层230的与粘合层220接触的一个表面到橡胶化合物层230的与粘合层220相对设置的另一个表面的距离来测量。

当橡胶化合物层230的厚度t1小于5μm时，橡胶化合物层230不具有充足的粘性和粘合强度，从而使轮胎制造特性劣化，变得难以表现出轮胎的耐久性并且可能出现轮胎缺陷。

当橡胶化合物层230的厚度t1超过200μm时，橡胶增强材料201的厚度增加，因此轮胎的厚度可能增加。具体地，当橡胶化合物层230的厚度t1超过200μm时，在溶剂的挥发过程中在橡胶化合物层230中产生气泡，使得橡胶增强材料201难以具有均匀的厚度。当将该橡胶增强材料201施加于轮胎时，在轮胎中产生气穴，这导致轮胎质量的下降和缺陷率的提高。另外，具有以下缺点，即，为了形成厚的橡胶化合物层230，必须多次进行涂布操作，这在工艺上效率低下并且可能导致轮胎质量的降低和缺陷率。

更具体地，橡胶化合物层230可以具有5μm至30μm的厚度t1。

在传统的橡胶增强材料中，在纤维基底210和110上轧制橡胶基底以形成与本发明的橡胶化合物层230相对应的橡胶层。由于橡胶基底具有规定的厚度，因此根据常规方法形成的橡胶增强材料的橡胶层通常具有1000μm以上的厚度和至少800μm以上的厚度。

另一方面，由于根据本发明另一个实施例的橡胶化合物层230通过浸渍或涂布橡胶化合物溶液而形成，因此该橡胶化合物层230可以具有200μm以下的厚度t1。根据本发明的一个实施例，由于橡胶化合物层230具有5μm至200μm的薄厚度t1，所以橡胶增强材料201的总厚度变薄。因此，能够减薄使用这种橡胶增强材料201的轮胎的厚度。

根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料201具有优异的粘性。粘性可以表示为粘性强度。例如，根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料201可以具有3N/英寸以上的粘性强度。在此，粘性强度是通过使用Instron Clampe(Grip，CAT.No.2712-041)的PEEL测试方法(十字头速度为125mm/min)测得的值。

当橡胶增强材料201的粘性强度为3N/英寸以上时，橡胶增强材料附接到橡胶，而不会引起在轮胎制造过程中掉落的现象，因此可以稳定地进行轮胎制造工艺。如果橡胶增强材料201的粘性强度小于3N/英寸，则由于在轮胎制造过程中掉落而可能发生缺陷。另外，当橡胶增强材料201的粘性强度小于3N/英寸时，在制造生胎时可能产生气穴，从而增大轮胎的缺陷率。

另一方面，如果橡胶增强材料201的粘合强度过高，则由于过度的粘性而可能在橡胶增强材料201的存储过程中产生不便，并且由于在轮胎的制造中橡胶增强材料201之间的过度粘性而在重绕的过程中不均匀地施加张力，因此加工性可能降低。因此，可以将橡胶增强材料201的粘性强度调节到40N/英寸以下的范围。更具体地，可以将橡胶增强材料201的粘性强度调节到17N/英寸以下的范围。根据本发明的另一个实施例，例如，橡胶增强材料201的粘性强度可以调节在4N/英寸至17N/英寸的范围内。可替换地，根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料201的粘性强度可以调节在5N/英寸至17N/英寸的范围内。

根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料201可以施加于轮胎101的冠带层90、带束层50或胎体70。

图4是根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料301的示意性剖视图。

图4的橡胶增强材料301示出了使用合股加捻纱110作为纤维基底。如上所述，合股加捻纱110可以形成为使得两根以上的初捻纱111和112被二次加捻。然而，本发明的一个实施例不限于此，可以使用本领域中已知的其他的合股加捻纱来制造橡胶增强材料301。

根据本发明另一个实施例的橡胶增强材料301包括：合股加捻纱110，合股加捻纱110是纤维基底；设置在合股加捻纱110上的粘合层220；以及设置于粘合层220上的橡胶化合物层230。

由于已经描述了合股加捻纱110、粘合层220和橡胶化合物层230，因此将省略其详细描述以避免重复。

在下文中，将描述根据本发明另一个实施例的、橡胶增强材料201和301的制备方法。

根据本发明的一个实施例的、橡胶增强材料201和301的制备方法包括：制备纺织物基底210和110的步骤；在纺织物基底210和110上形成粘合层220的步骤；以及将橡胶化合物溶液涂布在粘合层220上并进行热处理以在粘合层220上形成橡胶化合物层230的步骤。

纤维基底210和110可以是纤维纱或纺织物基底210。合股加捻纱110可以用作纤维纱210。纺织物基底210通过编织纤维纱而形成。因此，制备纺织物基底的步骤可以包括编织纤维纱以制造纺织物基底210的步骤。

用作纤维纱的合股纱110可以包括混合合股加捻纱，该混合合股加捻纱形成为使得彼此不同的两根以上的初加捻纱被二次加捻。

根据本发明的另一个实施例，混合合股加捻纱可以包括尼龙初加捻纱和芳族聚酰胺初加捻纱。尼龙初加捻纱可以具有300de至2000de(旦尼尔)的纤度，更具体地，尼龙初加捻纱可以具有1100de至1400de的纤度。芳族聚酰胺初加捻纱可以具有500de至3000de的纤度，更具体地，芳族聚酰胺初加捻纱可以具有1300de至1700de的纤度。

例如，通过电缆线加捻机(Cable Corder twister)，以300de至2000de的尼龙长丝为第一初加捻纱111并且以500de至3000de的芳族聚酰胺长丝为第二初加捻纱112，同时进行初加捻和二次加捻，从而制造合股加捻纱110，其中，沿逆时针方向进行初加捻，沿顺时针方向进行二次加捻。合股加捻纱可以具有150TPM至500TPM的捻度。

粘合层220形成在纤维基底210和110上。

粘合层220可以由包括间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)和溶剂的粘合剂涂布溶液形成。形成粘合层220的步骤可以包括将粘合剂涂布溶液涂布在纤维基底210和110上并进行热处理的步骤。

将粘合剂涂布溶液涂布在纤维基底210和110上的方法没有特别限制。例如，可以通过将纤维基底210和110浸入粘合剂涂布溶液中来将粘合剂涂布溶液涂布在纤维基底210和110上。例如，可以通过使纤维基底210和110通过粘合剂涂布溶液来执行浸渍工艺。可以用能够调节张力、浸渍时间和温度的浸渍机执行浸渍工艺。

除了浸渍工艺之外，还可以通过使用刀片或涂布机进行的涂布或使用喷射器进行的喷涂来将粘合剂涂布溶液涂布在纤维基底210和110上。形成粘合层220的步骤可以进一步包括将粘合剂涂布溶液涂布在纤维基底210和110上并在130℃至170℃下进行热处理80秒至120秒的步骤。可以用热处理设备进行热处理。间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)层222通过热处理固化并固定从而完成粘合层220。通过该热处理，可以更稳定地形成粘合层220。

在形成粘合层220之后，将橡胶化合物溶液涂布在粘合层220上并进行热处理从而在粘合层220上形成橡胶化合物层230。

橡胶化合物溶液包括弹性体组合物和溶剂。具体地，橡胶化合物溶液包括10重量％至40重量％的弹性体组合物和70重量％至90重量％的溶剂。考虑到橡胶化合物溶液中包含的溶剂的挥发，基于制造，橡胶化合物溶液可以包括10重量％至30重量％的弹性体组合物和70重量％至90重量％的溶剂。在这种情况下，当在制备橡胶化合物溶液之后溶剂挥发时，橡胶化合物溶液中包含的弹性体聚合物的含量可以为10重量％至40重量％。

当橡胶化合物溶液中的弹性体组合物的浓度小于10重量％时，橡胶化合物层230的厚度t1变薄，并且可能无法适当地表现出粘性和粘合强度。这导致诸如轮胎制造特性的降低和行驶期间的轮胎缺陷的问题。另一方面，当橡胶化合物溶液中的弹性体组合物的浓度超过40重量％时，由于粘度的增加导致粘合剂溶液的搅拌性能降低，并且橡胶化合物溶液的分散性降低，由此涂布性能降低并且涂布厚度可能不均匀。

因此，在橡胶化合物溶液中，将弹性体组合物的浓度调节在10重量％至40重量％的范围内。

弹性体组合物可以包括30重量％至70重量％的弹性体聚合物和30重量％至70重量％的添加剂。

例如，弹性体组合物可以包括选自天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁二烯橡胶(CR)、异丁烯橡胶(IBR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶和氯丁橡胶中的至少一种弹性体。添加剂可以包括用于形成橡胶化合物的添加剂，例如，炭黑、帕拉油(paraoil)、氧化锌、硬脂酸、抗老化剂、硫、硫化促进剂、活性剂、粘合剂、粘合剂等。

溶剂可以包括选自甲苯、石脑油、甲醇、二甲苯和四氢呋喃中的至少一种，它们可以单独使用或组合使用。

在粘合层220上涂布橡胶化合物溶液的方法没有特别限制，可以使用已知的涂布方法。

例如，为了形成橡胶化合物层230，可以将涂布有粘合层220的纤维基底210和110浸入橡胶化合物溶液中。通过该浸渍，橡胶化合物溶液被涂布在粘合层220上。

另外，可以通过使用逗号涂布机(comma coater)的逗号涂布将橡胶化合物溶液涂布在粘合层220上。此时，可以在80℃至100℃的温度条件下进行涂布。该温度对应于溶剂可挥发的最低温度。

然而，本发明的另一个实施例不限于此，并且可以通过凹版涂布法、微凹版涂布法等涂布橡胶化合物溶液。

在涂布橡胶化合物溶液之后，涂布的橡胶化合物溶液可以经受热处理。即，形成橡胶化合物层230的步骤可以包括将橡胶化合物溶液涂布在粘合层220上然后执行热处理的步骤。

热处理可以通过热处理设备执行。对于热处理，可以在80℃至160℃的温度下加热30秒至150秒。其结果是，在粘合层220上形成橡胶化合物层230。

通过该工艺，制备橡胶增强材料201和301，并且将所制备的橡胶增强材料201和301缠绕在卷绕机上。

在这种情况下，橡胶化合物层230可以具有5μm至200μm的厚度t1。橡胶化合物层230的厚度t1小于5μm，并且橡胶化合物层230不具有充足的粘性和粘合强度，因此轮胎制造特性劣化并且可能出现轮胎缺陷。当橡胶化合物层230的厚度t1超过200μm时，橡胶增强材料201的厚度可能增加，导致轮胎的厚度增加。

更具体地，橡胶化合物层230可以具有5μm至30μm的厚度t1。

接下来，可以可选择地执行裁切步骤。

该方法可以进一步包括切割制造成板状的橡胶增强材料201使得满足使用目的或需要的步骤。这种切割称为裁切。可以省略裁切步骤。切割或裁切的方法没有特别限制。

根据用户或顾客的要求，例如，使用3mm至50mm的宽度或限制经纱的数量，利用常规的切割刀或加热刀，切割橡胶增强材料201，由此执行裁切。根据本发明的另一个实施例，所切割的橡胶增强材料201可以具有3mm至50mm的宽度。

通过该工艺，完成根据本发明实施例的橡胶增强材料201和301。

例如，以这种方式制造的橡胶增强材料201和301可以用作轮胎101的冠带层90。

根据本发明的一个实施例的橡胶增强材料201具有相对于橡胶的优异的粘合性，并且该橡胶增强材料201可以容易地附接到橡胶，而无需常规的轧制工艺。当这种橡胶增强材料201用作冠带层90时，可以省略轧制工艺，因此，能够简化轮胎的制造工艺。此外，极大地提高了冠带层90的粘性，并且在制造生胎时减少气穴，从而降低轮胎的缺陷率。另外，由于不进行轧制工艺，所以能够制造薄且轻的轮胎101。

这种橡胶增强材料201和301可以被施加到带束层和胎体中的至少一者。

在下文中，将通过具体的制备实施例和比较例更详细地描述本发明的操作和效果。然而，这些制备实施例和比较例仅用于说明性目的而提出，并且本发明的范围不限于此。

<制备实施例1>

(1)纺织物基底的制造：尼龙/芳族聚酰胺合股加捻纱编织物

通过电缆线加捻机，用1260de的尼龙长丝(第一初加捻纱)和1500de的芳族聚酰胺长丝(第二初加捻纱)同时执行初加捻和二次加捻来制造合股加捻纱110，其中，沿逆时针方向执行初加捻，沿顺时针方向执行二次加捻。合股加捻纱110的捻度为300TPM。

通过使用以这种方式制造的合股加捻纱110作为经纱并且使用棉纱作为纬纱来编织织物，从而制造出织物形式的纺织物基底210。将这样制造出的纺织物基底210用作纤维基底。

(2)粘合层的形成

将纺织物基底210浸入粘合剂涂布溶液中，然后进行热处理以完成粘合层220。此时，基于总重量，粘合剂涂布溶液包含15重量％的间苯二酚-甲醛-乳胶(RFL)和85重量％的溶剂(水，H₂O)。另外，涂布在纺织物基底210上的粘合剂涂布溶液通过在150℃下热处理100秒被烘干，然后再次在240℃下热处理100秒。

(3)橡胶化合物层的形成

首先，制造以下弹性体组合物。基于100重量份的丁苯橡胶(SBR)，该弹性体组合物包含60重量份的炭黑、20重量份的帕拉油(paraoil)、3重量份的氧化锌、2重量份的硬脂酸、2重量份的抗老化剂(橡胶抗氧化剂，BHT)、2重量份的硫和1重量份的硫化促进剂(ZnBX)。

接下来，制备重量比为20:80的甲苯和四氢呋喃的混合溶剂。

接下来，将弹性体组合物以13％的浓度分散在混合溶剂中以制造橡胶化合物溶液。

使用逗号涂布机将橡胶化合物溶液涂布在形成于纺织物基底210上的涂层230上，并且在80℃的温度下使溶剂挥发以形成橡胶化合物层230。这里，橡胶化合物层230的厚度t1为13μm。由此，制造出橡胶增强材料201。

(4)已被切割成标准的、用于冠带层的橡胶增强材料的制造

将由此制造出的橡胶增强材料201切割成10mm的宽度，以制造用于冠带层90的橡胶增强材料。使用切割刀进行切割。

(5)轮胎的制造

205/55R16尺寸的轮胎是用切割的橡胶增强材料制成的。对于制造轮胎，使用了包括1300De/2ply HMLS轮胎帘线的帘布层(body plies)和钢丝绳带。

具体地，将帘布层橡胶层压在内衬层橡胶上，层压胎圈线和带束层部，然后添加上述制备的橡胶增强材料。依次形成用于形成胎面部、胎肩部和胎侧部的橡胶层，从而制造生轮胎。将这样制造的生轮胎放入硫化模具中并在170℃下硫化15分钟从而制造轮胎。

<制备实施例2>

以与制备实施例1中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以17％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为20μm。

<制备实施例3>

以与制备实施例1中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以25％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为36μm。

<比较例1>

以与制备实施例1中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，将厚度为1.6mm的橡胶设置在纺织物基底210上的粘合层220上并进行轧制以形成橡胶增强材料，而不使用橡胶化合物溶液形成橡胶化合物层230。

<比较例2>

以与制备实施例1中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，省略了形成橡胶化合物层230的工艺。

<比较例3>

以与制备实施例1中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以5％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为4.5μm。

<比较例4>

以与制备实施例1中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以45％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为210μm。

<制备实施例4>

(1)纺织物基底的制备：尼龙平纹织物

使用总纤度为630de的尼龙长丝编织原织物(raw fabric)。此时，将编织密度设定为55th/英寸的经纱密度和10th/英寸的纬纱密度以制备织物形式的纺织物基底210。

随后，以与制备实施例1中相同的方式执行(2)粘合层的形成、(3)橡胶化合物层的形成(橡胶化合物层的厚度：10μm)、(4)已被切割成标准的、用于冠带层的橡胶增强材料的制造、以及(5)轮胎的制造，从而制造根据制备实施例4的轮胎增强材料210和轮胎。

<制备实施例5>

以与制备实施例4中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以17％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为18μm。

<制备实施例6>

以与制备实施例4中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以25％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为23μm。

<制备实施例7>

以与制备实施例4中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以35％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为30μm。

<比较例5>

以与制备实施例4中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，将厚度为1.6mm的橡胶设置在纺织物基底210上的粘合层220上并进行轧制以形成橡胶增强材料，而不使用橡胶化合物溶液形成橡胶化合物层230。

<比较例6>

以与制备实施例4中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，省略了形成橡胶化合物层230的工艺。

<比较例7>

以与制备实施例4中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以5％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液，并且橡胶化合物层230的厚度t1为4μm。

<比较例8>

以与制备实施例4中相同的方式制造轮胎增强材料210和轮胎，不同之处在于，在橡胶化合物层230的形成中，通过将弹性体组合物以40％的浓度分散在混合溶剂中来制备橡胶化合物溶液。

<测试例>

(1)厚度的测量

使用三丰游标卡尺(Mitutoyo Vernier Caliper)测量在制备实施例1至7和比较例1至8中制造的橡胶化合物层230的厚度。

(2)粘性强度测试

将制备实施例1至3和比较例1至4中制造的橡胶增强材料层压在用于胎体层的未硫化橡胶(厚度：1.3mm)上，并将在制备实施例4至7和比较例5至8中制造的橡胶增强材料层压在用于带束层的未硫化橡胶(厚度：1.3mm)上。此时，为了压缩未硫化橡胶和橡胶增强材料，使用载荷为5kgf的金属柱状重物将橡胶增强材料按压三次以制备压敏粘合层复合物，然后进行切割以制造宽度为1英寸的试样。接下来，将透明胶带(Scotch tape，TM)附接到在制备实施例1-7和比较例1-8中制造的橡胶增强材料的露出面，从而防止试样被拉伸，然后通过利用Instron Clampe(Grip，CAT.No.2712-041)的剥离(PEEL)测试方法来测量在制备实施例1至7和比较例1至8中制造的橡胶增强材料的粘性强度。此时，十字头速度为125mm/min。粘性强度以单位“N/英寸”来表示。

(3)粘合强度(PEEL)测试

按照ASTM D4393-美国试验和材料试验协会标准，测量在制备实施例1至7和比较例1至8中制造的橡胶增强材料在轮胎的胎体层上的粘合剥离强度。具体地，依次层叠1.6mm厚橡胶片、帘线纸、在制备实施例1至7和比较例1至8中制造的各橡胶增强材料、1.6mm厚橡胶片、帘线纸以及1.6mm厚橡胶片，从而制备样品，然后将该样品在160℃下在60kg/cm²的压力下硫化20分钟。接下来，切割硫化的样品以制备宽度为1英寸的试样。由此制备的试样使用通用测试机(Instron Co.，Ltd.)在25℃下在125mm/min的速率下经受剥离测试，然后测量在制备实施例1至7和比较例1至8中制造的橡胶增强材料在胎体层上的粘合剥离强度。此时，通过粘合强度计算在剥离时产生的载荷的平均值。粘合强度以单位“N/英寸”来表示。

(4)橡胶增强材料的重量指数

测量在制备实施例1至7和比较例1至8中分别制造的20个橡胶增强材料的重量，求出平均值，然后进行比较。

(5)轮胎重量指数

在制备实施例1至7和比较例1至8中分别制造了20个轮胎。测量由此制造的轮胎的重量，并取平均。

(6)轮胎制造缺陷率

研究了在根据制备实施例1至7和比较例1至8的制造过程中的缺陷发生率。由于轮胎制造工艺的特性，当橡胶增强材料将粘合强度维持在一定水平以上时，橡胶增强材料可以粘合到橡胶，而不会引起掉落的现象，以进行直至轮胎制造工艺。如果橡胶增强材料的粘合强度不在一定水平以上，则可能发生在轮胎制造过程中由于向下掉落引起的缺陷。另外，如果在橡胶化合物层中出现气穴，则在橡胶化合物层中可能发生界面分离，而导致轮胎缺陷。

对于制备实施例1至7和比较例1至8中的每一个制造了20个轮胎，并且确认了缺陷是否存在，并根据下式1取得轮胎制造过程中的缺陷率。

[式1]

轮胎制造缺陷率(％)＝[(优质轮胎数量)/(20，评估的轮胎数量)]×100

上面测量的结果示于下表1和2中。

【表1】

【表2】

参照表1，可以看出，在根据本发明的制备实施例1至3的情况下，与根据常规方法的比较例1相比，橡胶化合物层230的厚度减小90％以上，并且，尽管橡胶化合物层230的厚度减小，但是它们也具有优异的粘性强度和同等水平或更高的粘合强度。另外，可以确认的是，根据制备实施例1至3的轮胎的重量比根据比较例1的轮胎轻0.39kg至0.45kg。

另一方面，与比较例2和3的橡胶增强材料相比，根据制备实施例1至3的橡胶增强材料具有优异的粘合强度，因此轮胎制造过程中的缺陷率大幅降低。此外，可以确认的是，在轮胎制造过程中，与比较例4相比，气穴的发生减少，从而减少了轮胎制造中的缺陷率。在比较例4的情况下，由于气穴的发生而表现出高缺陷率，并因此与制备实施例1至3相比具有更大的重量。

参照表2，可以看出，在根据本发明的制备实施例4至7的情况下，与根据常规方法的比较例5相比，橡胶化合物层230的厚度减小95％以上，并且，尽管橡胶化合物层230的厚度减小，但是其具有同等水平的粘性粘合和粘合强度。另外，可以确认的是，根据制备实施例4至7的轮胎的重量比根据比较例5的轮胎轻0.39kg至0.41kg。

另一方面，与比较例6和7的橡胶增强材料相比，根据制备实施例4至7的橡胶增强材料具有优异的粘性强度，从而轮胎制造过程中的缺陷率大幅降低。在比较例6的情况下，由于未形成橡胶化合物层230，因此其粘性强度低。在比较例7的情况下，橡胶化合物层230由包含低浓度的弹性体组合物的橡胶化合物溶液制成，并且橡胶化合物层230具有4μm的薄厚度并且粘性强度低。

另外，可以确认的是，在比较例8的情况下，橡胶化合物层230由包含高浓度的弹性体组合物的橡胶化合物溶液制成，并且橡胶化合物层的厚度在180至230μm的范围内不均匀，与使用了在制备实施例4至7中制造的增强材料的情况相比，在轮胎制造过程中气穴的发生增加，并且轮胎制造过程中的缺陷率大幅增加。

[附图标记的说明]

10：胎面 20：胎肩

30：胎侧 40：胎圈

50：带束层 60：内衬层

70：胎体 80：凹槽

90：冠带层 101：轮胎

110：合股加捻纱

111：第一初加捻纱

112：第二初加捻纱

201：橡胶增强材料

210：纺织物基底

220：粘合层

230：橡胶化合物层

Claims (18)

1.一种橡胶增强材料，包括：

纤维基底；

粘合层，所述粘合层设置在所述纤维基底上；以及

橡胶化合物层，所述橡胶化合物层设置在所述粘合层上，

其中，所述橡胶化合物层具有5μm至200μm的厚度。

2.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述橡胶化合物层具有5μm至30μm的厚度。

3.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述橡胶化合物层由橡胶化合物溶液形成，并且

基于所述橡胶化合物溶液的总重量，所述橡胶化合物溶液包含10重量％至40重量％的弹性体组合物和60重量％至90重量％的溶剂。

4.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述弹性体组合物包含选自天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、异丁烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶和氯丁橡胶中的至少一种弹性体聚合物。

5.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述溶剂包含选自甲苯、石脑油、甲醇、二甲苯和四氢呋喃中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述粘合层包含间苯二酚-甲醛-胶乳RFL。

7.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述纤维基底包含纤维纱和纺织物基底中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述纺织物基底是通过编织纤维纱而形成的织物。

9.根据权利要求1所述的橡胶增强材料，其中，

所述橡胶增强材料具有3N/英寸以上的粘合力。

10.一种橡胶增强材料的制备方法，包括：

制备纺织物基底的步骤；

在所述纺织物基底上形成粘合层的步骤；以及

将橡胶化合物溶液涂布在所述粘合层上并且进行热处理以在所述粘合层上形成橡胶化合物层的步骤，

其中，基于所述橡胶化合物溶液的总重量，所述橡胶化合物溶液包含10重量％至40重量％的弹性体组合物和60重量％至90重量％的溶剂。

11.根据权利要求10所述的橡胶增强材料的制备方法，其中，

所述橡胶化合物层具有5μm至200μm的厚度。

12.根据权利要求10所述的橡胶增强材料的制备方法，其中，

所述橡胶化合物层具有5μm至30μm的厚度。

13.根据权利要求10所述的橡胶增强材料的制备方法，其中，

所述弹性体组合物包含选自天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、异丁烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶和氯丁橡胶中的至少一种弹性体聚合物。

14.根据权利要求10所述的橡胶增强材料的制备方法，其中，

所述溶剂包括选自甲苯、石脑油、甲醇、二甲苯和四氢呋喃中的至少一种。

15.根据权利要求10所述的橡胶增强材料的制备方法，其中，

所述制备纺织物基底的步骤包括编织纤维纱以制备纺织物基底的步骤。

16.根据权利要求10所述的橡胶增强材料的制备方法，其中，

所述方法还包括在形成所述橡胶化合物层之后裁切的步骤。

17.一种轮胎，包括根据权利要求1至9中任一项所述的橡胶增强材料。

18.根据权利要求17所述的轮胎，其中，

所述橡胶增强材料被施加到冠带层、带束层和胎体中的至少一者。

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