CN113573917B

CN113573917B - 胎体隔离胶用配混料

Info

Publication number: CN113573917B
Application number: CN202080020979.2A
Authority: CN
Inventors: P·菲奥伦扎
Original assignee: Bridgestone Europe NV SA
Current assignee: Bridgestone Europe NV SA
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2040-03-19
Also published as: CN113573917A; EP3941761B1; IT201900004047A1; JP7329061B2; US12024620B2; JP2022523581A; WO2020188521A1; US20220169838A1; EP3941761A1

Abstract

一种胎体隔离胶用橡胶配混料，其包括：‑橡胶的混合物，其包含(i)作为具有可交联的不饱和链的聚合物基料的环氧化天然橡胶；(ii)作为具有可交联的不饱和链的聚合物基料的天然橡胶；(iii)聚表卤代醇橡胶，‑填充材料，和‑硫化体系；所述配混料包含：70～90phr的所述聚表卤代醇橡胶；5～25phr的所述环氧化天然橡胶(E‑NR)；和5～25phr的所述天然橡胶(NR)；E‑NR和NR之间的phr比率为0.2～5.0。

Description

胎体隔离胶用配混料

发明内容

本发明涉及一种胎体隔离胶用配混料，其具有不渗透性特征，以确保内衬层的厚度的显著地减小或者甚至完全消除内衬层。

在下文中，术语内衬层表示橡胶内层，由于其基本上不透气，因此其用于无内胎轮胎，以确保胎体内部的空气保持在压力下。

一般而言，用于制造内衬的配混料利用源自卤化异丁烯/异戊二烯共聚物的橡胶基体来获得。

众所周知，在轮胎工业中，非常需要减小内衬的厚度，而不危害其在不渗透性方面的性能。实际上，内衬层的厚度越小必然意味着所使用的材料量越小，由此产生的明显优点是，在生产率方面和在轮胎的较小重量方面，对车辆的总能量损耗和滚动阻力具有积极的影响。

本发明的目的为提供一种能够显著地减小内衬层的厚度或者甚至完全消除内衬层的解决方案，从而在滚动阻力方面和在生产率方面获得上述优点。

在轮胎的制造中，为了满足所需的阻力和耐久性标准，制造商使用由热塑性材料(例如，尼龙、人造丝、聚酯、芳族聚酰胺)制成的增强帘布层。覆盖帘布层的橡胶通常称为“胎体隔离胶”。如本领域技术人员所知，胎体隔离胶配混料要实现的特征之一涉及对帘布层的高的粘合力。实际上，胎体隔离胶与帘布层的低的粘附力必然导致轮胎的耐久性不足。

胎体隔离胶必须满足的另一要求涉及其强度。实际上，胎体隔离胶的强度以及完整性直接影响轮胎的耐久性。

增强帘布层通常用作胎体中的增强材料，并且胎体帘布层的胎体隔离胶通常与内衬层直接接触。

申请人惊奇地发现，通过适当地改变胎体隔离胶配混料，后者可以获得在透气性方面的理想的特征，而不危害其机械特征，并且因此也不危害轮胎的耐久性。以此方式，由于通过胎体隔离胶完全或部分地实现了不透氧作用，因此内衬层的厚度可以显著地减小或者甚至完全消除内衬层。

本发明的主题为一种胎体隔离胶用橡胶配混料，其包括：

-橡胶的混合物，其包含(i)作为具有可交联的不饱和链的聚合物基料的环氧化天然橡胶；(ii)作为具有可交联的不饱和链的聚合物基料的天然橡胶；(iii)聚表卤代醇橡胶，

-填充材料，和

-硫化体系；

所述配混料的特征在于其包含：70～90phr的所述聚表卤代醇橡胶；5～25phr的所述环氧化天然橡胶(E-NR)；和5～25phr的所述天然橡胶(NR)；E-NR和NR之间的phr比率为0.2～5.0。

将量以phr来定义，即，每100份橡胶的份数，其中术语橡胶表示由聚表卤代醇、E-NR和NR形成的整体。

在下文中，术语硫化体系表示至少包含硫磺和促进剂的成分的集合(assembly)，这些成分在制备配混料时在最后混合步骤中添加，并且一旦配混料经受固化温度就实现支持聚合物基料的硫化的目的。

在下文中，术语“具有可交联的不饱和链的聚合物基料”是指任何天然的或合成的未交联的聚合物，其能够在用硫系体系交联(硫化)之后呈现通常由弹性体呈现的所有化学-物理和机械特征。

优选地，E-NR和NR之间的phr比率为1.0～3.0。

所述聚表卤代醇橡胶优选为源自表氯醇的均聚物或表氯醇/烯丙基缩水甘油醚共聚物或表氯醇/环氧乙烷共聚物或表氯醇/环氧乙烷/烯丙基缩水甘油醚三元共聚物的橡胶。

根据本发明的橡胶配混料优选包含0.0～40phr的具有层叠结构的惰性材料。

所述具有层叠结构的惰性材料优选的直径为0.2～2mm，并且扁平比为5～30、优选为8～20。

所述具有层叠结构的惰性材料优选包括在由高岭土、粘土、云母、长石、二氧化硅、石墨、膨润土和氧化铝组成的组中。

本发明的另一主题为一种胎体隔离胶部，其用根据本发明的配混料来制造。

本发明的另一主题为一种轮胎，其包括用根据本发明的配混料制造的胎体隔离胶部。

为了更好地理解本发明，以下实施例仅作为解释和非限制的目的。

具体实施方式

制造八种配混料，其中四种为比较配混料(比较1-4)，并且其中四种为根据本发明的配混料(A-D)。

四种比较配混料(比较1-4)可以分为：表示通常用于制备内衬层的配混料的种类的第一比较配混料(比较1)；表示通常用于制备胎体隔离胶的配混料的种类的第二配混料(比较2)；以与本发明中所述的量不同的量使用聚表卤代醇、E-NR和具有层叠结构的惰性材料的第三和第四配混料(比较3和比较4)。

总是在本发明所述的范围内和在本发明所述的条件下，并且在存在或不存在具有层叠结构的惰性材料的情况下，根据本发明的四种配混料(A-D)在聚表卤代醇橡胶、环氧化天然橡胶和天然橡胶的相对量方面彼此不同。

比较配混料比较1和比较2实现了检查本发明的胎体隔离胶配混料是否具有可以分别与普通内衬层和胎体隔离胶层相比较的不透氧性特征和脆性特征的目的；比较配混料比较3和比较4实现了检查环氧化天然橡胶、聚表卤代醇橡胶和具有层叠结构的惰性材料之间的相对量的相关性的目的。

配混料的制备

用以下解释的标准流程制造配混料，该方法与本发明的目的无关。

(第一混合步骤)

在开始混合之前，将聚合物基料、增强填料和填充材料(如果存在，也与具有层叠结构的材料一起)装填到具有切向转子且内容积为230～270升的混合器(通常称为班伯里)中，从而使填充系数达到66～72％。

混合器以40-60转/分钟的速度运行，将由此得到的混合物在达到140～160℃的温度后移出。

(第二混合步骤)

将硫化体系添加至先前步骤获得的混合物中，从而使填充系数为63～67％。

混合器以20～40转/分钟的速度运行，将由此得到的混合物在达到100～110℃的温度后移出。

配混料的组成

表I和II示出了上述八种配混料的phr计的组成。

表I

	比较1	比较2	比较3	比较4
					SBR	--	35.0	--	--
Br-IIR	80.0	--	--	--
					NR	20.0	65.0	--	--
E-NR	--	--	65.0	35.0
					聚表卤代醇橡胶	--	--	35.0	65.0
CB	50.0	40.0	40.0	40.0
					CaCO3	40.0	--	--	--
层状粘土	--	--	50.0	50.0
					硫磺	1.0	2.0	2.0	2.0
MBTS	1.5	0.2	0.2	0.2
					TBBS	--	0.8	0.8	0.8

表II

	A	B	C	D
					NR	15.0	5.0	15.0	15.0
E-NR	15.0	10.0	15.0	15.0
					聚表卤代醇橡胶	70.0	85.0	70.0	70.0
CB	40.0	40.0	40.0	40.0
					层状粘土	--	--	10.0	20.0
硫磺	2.0	2.0	2.0	2.0
					MBTS	0.2	0.2	0.2	0.2
TBBS	0.8	0.8	0.8	0.8

SBR为借助乳液或溶液聚合方法获得的聚合物基料，其苯乙烯含量为20～45％，并且油含量为0～30％；

Br-IIR代表溴化丁基橡胶。

NR代表天然橡胶，其由天然来源的1,4-顺式聚异戊二烯橡胶制成的聚合物基料组成。

E-NR代表环氧化天然橡胶，其具有环氧化程度达25％。

使用的聚表卤代醇橡胶为源自表氯醇/环氧乙烷/烯丙基缩水甘油醚三元共聚物的橡胶，由ZEON公司以T3000的名称销售。

CB代表属于N6级别的炭黑。

使用的层状粘土为由BASF以

NC X-1的名称生产和销售的矿物填料。

MBTS代表用作硫化促进剂的二硫化巯基苯并噻唑。

TBBS代表用作硫化促进剂的N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。

实验室试验的结果

上述配混料用于生产各自的样品，对所述样品进行评估试验，以检查其脆性方面和不透氧性方面的性能。

另外，对样品进行帘布层与橡胶的粘附性试验，以验证本发明的解决方案是否影响该性能。

使用如

(型号2/61)等常规设备在厚度为0.7mm的材料上进行不透氧性试验。在25℃的温度下测量该值。

依照ISO-812来进行脆性试验。

在通过施加负荷分离帘布层-橡胶组件的两个部分之后，以仍被橡胶覆盖的帘布层的百分比来估计配混料与增强帘布层的粘附性。本文中使用的帘布层由PET制成。

为了更容易地解释所获得的结果，在表III和IV中，所述值以通常用于制造内衬层的比较配混料(比较1)的结果指数化的形式来表示。

关于表III和表IV中所示的脆性值和不透氧性值，应当指出，其中所示的值越低，特征越好。

比较配混料比较1的帘布层-橡胶粘附性值未在表中示出，因为所述配混料用于内衬层且不用于胎体隔离胶层，所以不具有该特征。

表III

	比较1	比较2	比较3	比较4
					脆性	100	40	194	261
不透氧性	100	720	130	108
					帘布层-橡胶粘附性	--	55	100	100

表IV

	A	B	C	D
					脆性	96	114	126	156
不透氧性	180	140	120	107
					帘布层-橡胶粘附性	100	100	100	100

基于表III和IV中所示的数据，根据本发明的配混料的特征在于在不透氧性值和脆性值之间的更好的折衷。

根据本发明的配混料C和D的值证明了具有层叠结构的惰性材料的存在如何可以在不危害机械特征(脆性)的情况下进一步改善配混料在不渗透性方面的性能。

以上示出关于胎体隔离胶的值，确保了脆性和不渗透性的有利组合，从而允许内衬层的厚度显著地减小。

通过这样做，内衬层的厚度可以显著地减小，无论如何，既确保了必要的不透氧性，使得后者不会到达轮胎的其它部分，从而不会导致其已知的劣化现象，又确保了必要的强度，从而不会危害轮胎的耐久性。

关于比较配混料比较3和比较4的表III的值证明了如果不遵守本发明所施加的条件，即使在具有层叠结构的惰性材料的存在下，环氧化橡胶和聚表卤代醇橡胶的单独组合也不能确保根据本发明的配混料的优点。

最后，本发明的另一个优点在于，所述聚表卤代醇橡胶可以从可再生资源获得。事实上，最近构思了能够从天然来源的甘油生产表氯醇的方法。因此，通过这样做，制造商将有机会生产比现有技术对环境的影响显著更低的胎体隔离胶部。

总之，从表IV中所示的数据可以清楚地看出，本发明的解决方案不会使帘布层-橡胶粘附性恶化。

Claims

1.一种胎体隔离胶用橡胶配混料，所述橡胶配混料包括：

-填充材料，和

-硫化体系；

2.根据权利要求1所述的配混料，其特征在于，所述E-NR和NR之间的phr比率为1.0～3.0。

3.根据权利要求1或2所述的配混料，其特征在于，所述聚表卤代醇橡胶为源自表氯醇的均聚物或表氯醇/烯丙基缩水甘油醚共聚物或表氯醇/环氧乙烷共聚物或表氯醇/环氧乙烷/烯丙基缩水甘油醚三元共聚物的橡胶。

4.根据权利要求1或2所述的配混料，其特征在于，根据本发明的橡胶配混料包含0～40phr的具有层叠结构的惰性材料。

5.根据权利要求4所述的配混料，其特征在于，所述具有层叠结构的惰性材料的直径为0.2～2mm，并且扁平比为5～30。

6.根据权利要求5所述的配混料，其特征在于，所述具有层叠结构的惰性材料的扁平比为8～20。

7.根据权利要求4或5述的配混料，其特征在于，所述具有层叠结构的惰性材料包括在由高岭土、粘土、云母、长石、二氧化硅、石墨、膨润土和氧化铝组成的组中。

8.一种胎体隔离胶部，其用根据前述权利要求中任一项所述的配混料来制造。

9.一种轮胎，其包括根据权利要求8所述的胎体隔离胶部。