CN114025949B - 轮胎硫化用气囊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮胎硫化用气囊，该轮胎硫化用气囊具备由脱模剂构成的涂层，能够抑制涂层的剥离而提高生产率。在气囊本体21a的外表面设置底漆层21b，在底漆层21b的外侧设置涂层21c，气囊本体21a由橡胶成分中包含50质量％以上的丁基橡胶的橡胶组合物构成，涂层21c由包含硅酮成分的脱模剂构成，底漆层21b由具有烷氧基及氨基的硅烷化合物构成。

Description

轮胎硫化用气囊

技术领域

本发明涉及一种具备由脱模剂构成的涂层的轮胎硫化用气囊，特别是涉及一种能够抑制涂层的剥离而提高生产率的轮胎硫化用气囊。

背景技术

在轮胎的硫化工序中，向配置在轮胎硫化模具中的未硫化轮胎的内侧插入收缩状态的轮胎硫化用气囊后，在轮胎硫化模具闭模的状态下，向气囊内部注入加热介质及加压介质，使气囊膨胀，加压及加热未硫化轮胎，并硫化未硫化轮胎。硫化一定的时间后将轮胎硫化模具开模，使气囊收缩并从轮胎内表面剥离，将硫化的轮胎从气囊拔出。此时，为了防止轮胎内表面粘在气囊表面，事先在轮胎内表面涂布脱模剂。但是，由于这种脱模剂硫化后残留在轮胎内表面，不仅影响外观，尤其在轮胎内表面粘接吸音材料或传感器等时，会损害其粘接性。

因此，近年来，代替在未硫化轮胎的内表面涂布脱模剂，提出了预先在气囊表面设置涂层以赋予气囊自身脱模性(例如，专利文献1中记述了一种通过具备这种涂层的气囊制造的充气轮胎)。然而，难以确保通常以丁基橡胶为主要成分的气囊本体与通常以硅酮为主要成分的涂层之间的充分的粘接性。因此，反复硫化则会发生涂层剥落，会出现气囊在短时间内无法使用而需要更换，导致生产率降低的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/146884号

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供一种轮胎硫化用气囊，其具备由脱模剂构成的涂层，能够抑制涂层的剥离而提高生产率。

解决问题的技术手段

为了达到上述目的，本发明的轮胎硫化用气囊，其气囊本体的外表面具有底漆层，所述底漆层的外侧具有涂层，其特征在于，所述气囊本体由橡胶成分中包含50质量％以上的丁基橡胶的橡胶组合物构成，所述涂层由包含硅酮成分的脱模剂构成，所述底漆层由具有烷氧基及氨基的硅烷化合物构成。

另外，为了达到上述目的，本发明的轮胎硫化用气囊的制造方法，其中轮胎硫化用气囊配置在向轮胎硫化模具内插入的未硫化轮胎的内侧，将所述未硫化轮胎从内侧朝向所述轮胎硫化模具的内壁按压，由可自由膨胀收缩的橡胶制成，其特征在于，该轮胎硫化用气囊具有在硫化时抵接所述未硫化轮胎内表面的圆柱状膜部，所述膜部是气囊本体与底漆层和涂层的层压体，对由橡胶成分中包含50质量％以上的丁基橡胶的橡胶组合物构成的气囊本体进行硫化成形，在得到的气囊本体的外表面上配置由具有烷氧基及氨基的硅烷化合物构成的底漆层，在该底漆层的外侧配置由包含硅酮成分的脱模剂构成的涂层，并使其固化。

发明效果

如上所述，在本发明的轮胎硫化用气囊中，由具有烷氧基及氨基的硅烷化合物构成的底漆层介置于涂层和气囊本体之间，因此烷氧基与包含在涂层中的硅酮成分反应，发挥良好的粘接性，且氨基与构成气囊本体的丁基橡胶反应，发挥良好的粘接性，因此可以有效防止涂层从气囊本体剥离。

在本发明中，硅烷化合物优选由下述通式(1)所示的聚硅氧烷。下述聚硅氧烷与由包含硅酮成分的涂层和丁基橡胶构成的气囊本体的反应性优异，有利于防止涂层剥离。

(式中，n表示0～1000的整数，R¹表示碳数为1～20的烷基或芳基，OR²表示碳数为1～20的烷氧基，R³表示碳数为1～20的亚烷基)

在本发明中，硅酮成分优选交联性聚有机硅氧烷。由此，底漆层(硅烷化合物中的烷氧基)和涂层的反应性增强，有利于防止涂层剥离。

附图说明

图1为示出使用本发明的轮胎硫化用气囊的轮胎硫化装置的一例的截面图。

图2为示意性地示出本发明的轮胎硫化用气囊的膜部的构造的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的结构。

图1所示的轮胎硫化装置具备：轮胎硫化模具10(以下称为模具10)，其成形充气轮胎T的外表面；轮胎硫化用气囊20(以下称为气囊20)，其插入充气轮胎T的内侧并呈柱状；中央机构30，其操作气囊20；以及介质供给单元40，其用于向气囊10的内侧供给加热介质和加压介质。此外，虽然在图1中省略，但轮胎硫化装置还具备用于从外部加热模具10的加热单元。

由于本发明涉及用于这种一般的硫化装置的气囊20，因此对硫化装置的结构没有特别限制。即，关于气囊20以外的构成要素(模具10、中央机构30、介质供给单元40、图中未显示的加热单元等)，可以采用一般的结构。

气囊20由膜部21和一对夹持部22构成，其中，膜部21与轮胎T的内表面抵接并呈圆柱状，一对夹持部22形成于该膜部21的两端，被模具10和中央机构30夹持。另外，如图2所示，气囊20由层压体构成，该层压体包括气囊本体21a、底漆层21b和涂层21c。此外，图1、2所示的气囊20处于向轮胎T的径向外侧扩张的状态。

气囊本体21a配置在气囊20的最内层，由可自由膨胀收缩的橡胶构成。构成气囊本体21a的橡胶组合物的橡胶成分中含有50质量％以上的丁基橡胶，优选51质量％～99质量％。这样，通过以丁基橡胶作为主要成分，可以确保气囊20的柔软性以及封闭在气囊20内的加热介质与加压介质的防渗透性能。作为构成气囊本体21a的橡胶组合物，也可以调配丁基橡胶以外的橡胶成分。

涂层21c配置在膜部21的最外面，硫化时与充气轮胎T的内表面接触。涂层21c由含有硅酮成分作为有效成分的脱模剂构成。这样，通过具备由脱模剂构成的涂层21c，可以防止硫化时轮胎与气囊20(气囊本体21)的表面的密接。作为包含脱模剂的硅酮成分，可以是聚有机硅氧烷类，例如，可以是二烷基聚硅氧烷、烷基苯基聚硅氧烷、烷基芳烷基聚硅氧烷、3,3,3-三氟丙基甲基聚硅氧烷等。二烷基聚硅氧烷例如是二甲基聚硅氧烷、二乙基聚硅氧烷、甲基异丙基聚硅氧烷、甲基十二烷基聚硅氧烷。烷基苯基聚硅氧烷例如是甲基苯基聚硅氧烷、二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物。烷基芳烷基聚硅氧烷例如是甲基(苯乙基)聚硅氧烷、甲基(苯丙基)聚硅氧烷。这些有机聚硅氧烷类可以并用一种或者两种以上。

底漆层21b设在气囊本体21a与涂层21c之间。底漆层21b由具有烷氧基和氨基的硅烷化合物构成。通常，气囊本体21a(丁基橡胶)与涂层21c(硅酮)的粘接性不一定良好，但在本发明中，硅烷化合物同时具备与气囊本体21a(丁基橡胶)反应并发挥良好的粘接性的氨基和与涂层21c(硅酮)反应并发挥良好的粘接性的烷氧基甲硅烷基，由于介置有由该硅烷化合物构成的底漆层21b，所以涂层21c能够与气囊本体21a的表面可靠地粘接，能够抑制涂层21c从气囊本体21a剥离。

作为具有烷氧基和氨基的硅烷化合物，例如，可以使用具有氨基的硅烷偶联剂及其水解缩合产物、具有硅烷醇末端聚有机硅氧烷和氨基的硅烷偶联剂的缩合反应物。特别是，可以优选使用由下述通式(1)所示的聚硅氧烷。下述聚硅氧烷与包含硅酮成分的涂层和由丁基橡胶构成的气囊本体的反应性优异，有利于防止涂层剥离。

在上述通式(1)中，n为0～1000的整数，优选为10。R¹是碳数为1～20的烷基或芳基，优选甲基(碳数：1)。OR²是碳数为1～20的烷氧基，优选乙氧基(碳数：2)。R³是碳数为1～20的亚烷基，优选n-亚丙基(碳数：3)。

由于气囊20在硫化工序中反复伸缩变形，因此优选将底漆层21b与涂层21c的厚度设置在适当的范围内，使得这些层能够容易地跟随气囊本体21的变形。具体来说，优选底漆层21b和涂层21c的厚度合计为1μm～200μm。此外，各层的厚度是在气囊20不充气的状态下，在对应轮胎赤道的位置测定的厚度。

本发明的轮胎硫化用气囊由以下方式制造：在上述气囊本体21a的外表面，涂布由具有烷氧基及氨基的硅烷化合物构成的底漆以形成上述底漆层21b，并且，在底漆层21b的外表面涂布包含硅酮的脱模剂而形成上述涂层21c。因此，只要气囊本体21a以丁基橡胶作为主要成分，且橡胶成分中含有50质量％以上的丁基橡胶，则通过在现有的一般气囊的外表面涂布上述底漆及脱模剂就可以制造本发明的轮胎硫化用气囊。在现有的一般气囊中，为了确保脱模性，会有在气囊的外表面设置凹凸的情况，但在本发明中，与其为了提高脱模性而使气囊具备凹凸，不如使气囊表面平滑以促进密接，此时能更好的发挥效力。

底漆是将含有具有烷氧基及氨基的硅烷化合物的组合物稀释至浓度为0.1质量％～10质量％的溶液，通过用毛刷刷涂或喷雾器喷涂而配置于气囊本体21a的表面。涂布底漆后，在涂布脱模剂之前，使气囊本体21a与底漆反应，使底漆层21b在气囊本体21a的表面上固化即可。固化时的温度优选室温左右(例如5℃～40℃)，时间为10分钟～15分钟即可。

脱模剂是含有硅酮成分作为有效成分的组合物，例如稀释至2质量％～10质量％的浓度后使用。脱模剂也通过毛刷刷涂或喷雾器喷涂以涂布于底漆层21b上。脱模剂涂布后，使底漆层21b与脱模剂反应，使涂层21c在底漆层21b的表面上固化即可。固化时的温度优选例如25℃～200℃，时间为5分钟～180分钟即可。涂层21c的施工优选烘烤涂布即可。形成涂层21c的工序可以在一次以上且三次以下的范围内进行实施。

实施例

在使用具有图1所示的基本结构的气囊制造用模具制造轮胎时，构成气囊的橡胶组合物的主要成分、底漆层的有无、包含在底漆层的硅烷化合物的种类、底漆层的厚度、涂层的有无、涂层的厚度如表1所示，使用不同的轮胎硫化用气囊(常规例1、实施例1～2、比较例1～4)制造充气轮胎。此外，通过各例制造的充气轮胎的轮胎尺寸为275/40R21。

在各例中，作为底漆层涂布的底漆的浓度为5质量％，在气囊本体的表面使用毛刷涂布。另外，底漆涂布后的固化条件为室温(25℃)且15分钟。涂层剂使用喷雾器喷涂，固化条件为150℃且80分钟。

表1的“构成气囊的橡胶组合物的主要成分”是指橡胶成分中调配有50质量％以上的橡胶。表中“IIR”是指丁基橡胶，“NR”是指天然橡胶。

表1所示的硅烷化合物(化合物1～5)如下所示。·化合物1：由后述方法合成的通过下述式(2)所表示的聚硅氧烷

(式中，n为10，Me为甲基，Et为乙基)

·化合物2：由后述方法合成的通过下述式(3)所表示的烷基硅烷

(式中，n为9)

·化合物3：由后述方法合成的通过下述式(4)所表示的聚硅氧烷

(式中，Me为甲基，Et为乙基)

·化合物4：通过下述式(5)所表示的含有氨基的聚有机硅氧烷、信越化学社制KF-8010(氨基官能团当量430g/mol)

(式中，Me为甲基)

·化合物5：由后述方法合成的具有氨基及乙氧基甲硅烷基的聚硅氧烷

化合物1的合成方法

在氨基丙基三乙氧基硅烷22.1g中缓慢滴入1.8g的乙醇溶液，使其在室温下反应12小时后，蒸馏去除乙醇，得到氨基硅烷缩合产物(化合物1)18.4g。

化合物2的合成方法

在铂催化剂的存在下、80℃的条件下，用时30分钟向55.1g的1,7-辛二烯中滴入84g三乙氧基硅烷。滴入后，在相同温度下反应1小时。反应结束后，去除过量的三乙氧基硅烷，得到135g目标化合物(化合物2)。

化合物3的合成方法

向两末端含有硅烷醇的二甲基聚硅氧烷(Gelest社制DMS-S12)100g中添加60g丁基三乙氧基硅烷、2g乙酸，在80℃下反应6小时后，蒸馏去除过量的丁基三乙氧基硅烷和乙醇，得到140g目标聚硅氧烷(化合物3)。

化合物5的合成方法

向1摩尔3-氨基丙基三乙氧基硅烷中滴入0.5摩尔的水，室温下使其水解缩合2小时后，蒸馏去除生成的乙醇，得到具有氨基及乙氧基甲硅烷基的聚硅氧烷(化合物5)。

常规例1、实施例1～2以及比较例1～4都使用共同的涂层。

在各例中，通过如下方法，进行脱模性和膜抗剥离性的评价。

脱模性

在使用各例的轮胎硫化用气囊的硫化工序中，评价轮胎从气囊取出时的脱模性。评价结果如下：轮胎与气囊不密接且可以剥离的情况用“○”表示，轮胎与气囊不密接但无法剥离的情况用“×”表示。

膜抗剥离性

使用各例的轮胎硫化用气囊反复进行硫化，测定直至

涂层剥离为止的硫化次数。评价结果以将常规例1的值设为100的指数表示。该指数值越大则意味着硫化次数越多，膜抗剥离性越优异。

[表1]

由表1可知，在实施例1～2的轮胎硫化用气囊中，确保良好的脱模性的同时，与常规例1相比，提高了膜抗剥离性。另一方面，在比较例1～3的轮胎硫化用气囊中，由于包含在底漆层的硅烷化合物不具有烷氧基甲硅烷基及/或氨基，因此无法取得提高膜抗剥离性的效果。在比较例4的轮胎硫化用气囊中，由于构成气囊的橡胶组合物的主要成分不是丁基橡胶，所以即使使用包含化合物1的底漆层，也无法取得提高膜抗剥离性的效果。

符号说明

10轮胎硫化模具(模具)

20轮胎硫化用气囊(气囊)

21膜部

21a气囊本体

21b底漆层

21c涂层

22夹持部

30中央机构

40介质供给单元

T充气轮胎

Claims (3)

1.一种轮胎硫化用气囊，所述轮胎硫化用气囊的气囊本体的外表面具有底漆层，所述底漆层的外侧具有涂层，其特征在于，

所述底漆层和所述涂层的厚度合计为1μm～200μm，

所述气囊本体由橡胶成分中包含50质量％以上的丁基橡胶的橡胶组合物构成，

所述涂层由包含硅酮成分的脱模剂构成，

所述底漆层由具有烷氧基及氨基的硅烷化合物构成，

所述硅烷化合物是由下述通式(1)所表示的聚硅氧烷：

式中，n表示0～1000的整数，R¹表示碳数为1～20的烷基或芳基，OR²表示碳数为1～20的烷氧基，R³表示碳数为1～20的亚烷基。

2.根据权利要求1所述的轮胎硫化用气囊，其特征在于，所述硅酮成分为交联性聚有机硅氧烷。

3.一种轮胎硫化用气囊的制造方法，所述轮胎硫化用气囊配置在插入到轮胎硫化模具内的未硫化轮胎的内侧，将所述未硫化轮胎从内侧朝向所述轮胎硫化模具的内壁按压，由可自由膨胀收缩的橡胶制成，其特征在于，

所述轮胎硫化用气囊具有在硫化时抵接所述未硫化轮胎内表面的圆柱状膜部，所述膜部是气囊本体与底漆层和涂层的层压体，所述底漆层和所述涂层的厚度合计为1μm～200μm，

所述制造方法，对由橡胶成分中包含50质量％以上的丁基橡胶的橡胶组合物构成的气囊本体进行硫化成形，在得到的气囊本体的外表面配置由具有烷氧基及氨基的硅烷化合物构成的底漆层，在所述底漆层的外侧配置由包含硅酮成分的脱模剂构成的涂层，并使其固化，

所述硅烷化合物是由下述通式(1)所表示的聚硅氧烷：

式中，n表示0～1000的整数，R¹表示碳数为1～20的烷基或芳基，OR²表示碳数为1～20的烷氧基，R³表示碳数为1～20的亚烷基。