CN1747845A - 轮胎安全支撑的润滑剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种润滑剂组合物，其可用于润滑轮胎与安装在所述轮胎内侧轮辋上的安全支撑之间的接触面，还涉及具有所述润滑剂组合物的用于机动车辆的轮胎和安装组件。根据本发明的润滑剂组合物的特征在于所述其含有聚氧化烯(聚氧烯)作为润滑剂，以及4.0％至7.5％(润滑剂组合物的重量％)的硅土作为稠化剂。

Description

轮胎安全支撑的润滑剂组合物
本发明涉及一种润滑剂组合物，其可用于润滑轮胎与安装在所述轮胎内侧轮辋上的安全支撑之间的接触面，还涉及具有所述润滑剂组合物的用于机动车辆的轮胎和安装组件。本发明还涉及在轮胎充气压力下降后缺气行驶期间安全支撑与轮胎之间的润滑。
当轮胎在低或零压力下行驶时(已知的“轮胎跑气”行驶)，为了延缓轮胎内表面不同部分之间或轮胎与金属轮辋之间的摩擦区域的热量而导致的老化，过去试图寻求在轮胎内表面提供润滑剂组合物，以降低摩擦区域之间的摩擦。
这些轮胎/轮胎或轮辋/轮胎间的润滑剂组合物以一种已知的方式含有：
-润滑剂，如聚氧化烯(或聚氧烯(polyoxyalkene))或甘油；
-稠化剂，如硅土，以提高润滑剂的粘度，从而在车辆停止或轮胎充气状态滚动时，使所述润滑剂由于重力而导致的流动减到最小；
-一种或多种在缺气行驶期间可以蒸发的挥发性液体，如水、酒精或盐水溶液；及
-表面活性增强剂，也溶于水溶液中。
作为一个例子，可以引用专利文献FR-A-2 293 486(或US4,051,884)，其中给出了一种用于润滑轮胎/轮胎或轮胎/车轮接触面的润滑剂组合物，其含有润滑剂、稠化剂、挥发性液体和表面活性增强剂。该润滑剂组合物中的润滑剂由聚氧烯，优选地由环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物组成。采用的稠化剂为硅土粉末，其在润滑剂组合物中的质量分数必须至少为7.5％，在实际例子中，该质量分数的范围为8.4％至9.0％。润滑剂组合物还含有水，作为挥发性液体以降低共聚物相对高的粘度。最后，表面活性增强剂由pH值处于5.5至8.5之间的碱金属离子盐水溶液组成。
还可以引用美国专利US-A-3946783，其中给出了一种用于润滑轮胎/车轮接触面的润滑剂组合物。该润滑剂组合物一方面含有非挥发性的组分以容纳在外胎内，还含有任何已知的润滑剂(如水、油、酯、硅烷、表面活性剂、聚亚氧烷基乙二醇(polyoxyalkene glycols)、乙二醇醚、氯氟或硅树脂聚合物)及一种或多种由有机或无机惰性填料(如硅酸盐、石棉纤维、硅土，纤维素或聚酰胺衍生物)组成的稠化剂，及另一方面含有挥发性的组分以保存在一个安装在车轮上的容器中，并在缺气行驶时被释放以使其可以与所述非挥发性组分混合，该挥发性组分优选地包括水和表面活性剂。
近来，已经通过在轮胎内部提供一种特殊的安装在轮辋上的安全支撑，可以在充气压力下降时支撑轮胎胎面，以寻求改善安装组件在低或零压力行驶条件下的耐用性。这种支撑的说明，可以引用如专利文献FR-A-2746347(或US5,891,279)或WO00/70791(或US6,564,842)。
上下文中的支撑/轮胎润滑剂组合物已经经过试验，这些润滑剂组合物专门用于在缺气行驶和重载条件下，并且在比前面那些典型的没有安全支撑的试验长得多的时间中，降低所述支撑和围绕支撑的轮胎内表面之间的摩擦。这些润滑剂组合物通常在轮胎安装到轮辋上之前涂抹到轮胎内表面上。
专利FR-A-2 480 201(或GB-A-2074955)给出了一种支撑/轮胎间的润滑剂组合物，含有质量分数大约为70％的由聚乙二醇组成的润滑剂，质量分数大约为30％的含有大量固体颗粒的稠化剂，这些固体颗粒包括橡胶粉末、玻璃和塑料球体，及优选地为二氧化硅。
专利FR-A-2 415 551(或GB-A-2 013 143)也给出了一种支撑/轮胎间的含有润滑剂和稠化剂的润滑剂组合物，其中润滑剂由如聚丙二醇组成，稠化剂含有橡胶和磨碎的轮胎帘线、纤维成分例如石棉、以及硅土。
近来，国际专利申请WO02/04237(或US2003/087766)公开了一种支撑/轮胎间的润滑剂组合物，一方面含有润滑剂，另一方面含有用于稠化所述润滑剂的多糖，润滑剂含有至少60％重量的甘油，并且润滑剂在润滑剂组合物中的质量分数处于95％至99％之间。
本发明的目的是提出一种新的润滑剂组合物，其可以用于润滑轮胎与安全支撑之间的接触面，其中安全支撑安装在轮胎内的轮辋上。
申请人发现，出乎意料地，所述含有聚氧化烯的润滑剂组合物中结合少量硅土作为稠化剂，处于4.0％至7.5％之间的狭窄范围内(润滑剂组合物的重量％)使得可以在缺气行驶前防止所述润滑剂组合物流动，并确保在缺气行驶期间润滑性能和耐用性与已知润滑剂组合物的性能相比得到改善。这些结果还可以通过使用较少量的润滑剂组合物而获得。
本发明还涉及使用根据本发明的润滑剂组合物润滑机动车辆轮胎与安装在轮胎内侧轮辋上的安全支撑之间的接触面。
本发明还涉及一种包括一个径向内表面的轮胎，该径向内表面设计成与轮辋相对，该径向内表面设计成安装在轮辋上，并且所述径向内表面上带有根据本发明的润滑剂组合物。
本发明还涉及一种根据本发明的机动车辆安装组件，包括轮辋、安装在所述轮辋上的安全支撑并且至少其径向外表面包括橡胶混合物或塑料材料，和一个安装在所述轮辋上环绕所述支撑的轮胎。轮辋的两个外围边缘上都有一个轮辋座圈，所述轮胎的胎圈安装于其上，轮辋在两个座圈之间还包括容纳所述支撑的支撑面。该安装组件的特征在于具有根据本发明的润滑剂组合物，用于润滑轮胎/安全支撑间的接触面。
优选地，根据本发明的安装组件在对着轮辋的轮胎径向内表面上具有润滑剂组合物。
根据下面给出的详细说明和附图，本发明将易于理解，其中：
-图1：表示形成根据本发明的安装组件一部分的安全支撑的侧视图；
-图2：表示根据本发明的安装组件的轴向剖视图，其中图1中的支撑安装在轮辋上，并且与轮胎接触。
在根据本发明的润滑剂组合物中，硅土的比例(或质量分数)必须高于4.0％并低于7.5％，否则无法达到本发明安装组件要求的在缺气行驶期间的耐用性标准。因为这个原因，硅土的比例优选地处于5.3％至6.7％范围内，更优选地处于5.5％至6.5％范围内。在众多情况中发现硅土的比例质量分数大致等于6.0％(也就是说6±0.3％)时最佳。
采用的硅土可以是本领域技术人员熟知的任何硅土，例如具有规定BET和CTAB表面积的沉淀或优选地火成硅土，优选地低于450m2/g。
在本说明中，BET规定表面积(单位质量的面积)由气体吸附决定，该气体吸附使用美国化学协会1938年2月第60卷第309页中说明的Brunauer-Emmett-Teller方法，更精确地说是根据1996年12月的法国标准NF ISO 9277(多点体积测定法(5点)-气体：氮-抽气：160℃下1小时-相对压力范围p/p0：0.05至0.17)。CTAB规定表面积是根据1987年11月的法国标准NF T 45-007(方法B)决定的外部表面积。
更优选地，采用的硅土具有处于50至350m2/g范围内的BET表面积。超过350m2/g时，根据本发明的安装组件的耐用性将偏离最佳，而低于50m2/g时润滑剂组合物的强化将受影响。因此，最好选择BET表面积处于100至250m2/g之间的硅土，特别是当安全支撑由二烯烃橡胶如天然橡胶，或聚氨酯橡胶制成时。
采用的聚氧化烯(或聚氧烯)优选地为聚亚氧烷基乙二醇。而且，亚烃基(或烯烃)优选地从乙烯、丙烯和丁烯中选择。
有利地，采用环氧乙烷和环氧丙烷聚合物的共聚物或混合物。对于这种共聚物，后者含有由环氧乙烷产生的单元的优选摩尔分数为40％至80％(特别是50％至70％)，由环氧丙烷产生的单元的优选摩尔分数为20％至60％(特别是30％至50％)。
根据本发明的另一个优选特征，聚氧烯的数字平均分子量(用Mn表示)处于1000至10000g/mol之间，更优选地处于2000至6000g/mol之间。另一方面，它的多分子性指数(用Ip表示)优选地小于1.5，且更优选地小于1.3(注意Ip＝Mw/Mn，其中Mw为重量平均分子量)。
根据本发明的另一个优选特征，采用的聚氧烯表观粘度处于100至1500mPa.s(1mPa.s＝1cP)，更优选地处于200至1000mPa.s之间，所述粘度在23℃下根据(1999年6月)国际标准EN ISO 2555测量(粘度根据Brookfield方法测量：A型旋转粘度计；转速20r/min，第2种流动；RVT模型)。
有利地，采用水溶性聚氧烯，因为这使得如果需要从安装组件上清除润滑剂组合物时，只需要用水清洗。
根据下面的说明和实施例，本领域的技术人员将能很容易地通过调节润滑剂的粘度来控制润滑剂组合物的粘度，作为本发明特殊实施条件的功能，特别是安全支撑的性能和外观，以避免：
-由于过高的流动性，所寄生的在车辆停止时润滑剂组合物的泄漏风险，这种泄漏倾向于在随后正常条件下(在预期的充气压力下)的行驶过程中导致车轮平衡故障；
-由于过低的流动性，导致的润滑剂组合物在缺气行驶条件下在安全支撑周围分布不均匀的风险，对安装组件的综合耐用性有不利影响。
当然，按照要求的硅土含量范围(处于4.0％至7.5％之间)进行粘度调整，从而不降低安装组件在缺气行驶条件下的耐用性。
因此，有利地采用粘度范围为300至700mPa.s，例如400至650mPa.s的聚氧烯，特别当安全支撑由二烯烃橡胶，如天然橡胶制成时。
更高的粘度范围，如450至850mPa.s，也适合本发明，如在安全支撑由聚氨酯橡胶构成的情况中。
根据本发明的润滑剂组合物的另一个优选特征为其不需要水的存在，这有利于润滑剂(聚氧烯)和稠化剂(硅土)的相互作用。由于这个原因，其可被称为“非水溶性”或非水溶型，即使这样其也可以容许少量水存在，而没有副作用；本申请中的“非水溶性”润滑剂组合物理解为表示一种润滑剂组合物，其优选地含有小于2％(润滑剂组合物的重量％)重量的水，且更优选地小于1％。
优选地，根据本发明的润滑剂组合物也不含有任何在低于或等于150℃的温度下蒸发的挥发性液体，如酒精或盐(如碱金属盐)。
注意根据本发明的润滑剂组合物也可以含有一种或多种不同的添加剂，如抗氧化剂、染色剂、防腐剂、离子或非离子表面活性剂，这些添加剂的含量优选地低于2％(润滑剂组合物的重量％)。
在本发明的一个优选实施例中，至少所述安全支撑的径向外表面由橡胶混合物构成，该橡胶混合物基于(天然或人造)二烯烃弹性体(或橡胶)，如天然橡胶或人造聚氨酯橡胶；优选地，采用的支撑其弹性体基体包括天然橡胶或聚氨酯，无论是大部分还是全部。
在本发明的另一个实施例中，至少所述安全支撑的径向外表面由塑料材料构成，该塑料材料基于热固性聚氨酯(TPU)或热塑性弹性体(TPE)优选地，采用的支撑其弹性体基体包括聚氨酯或弹性体，无论是大部分还是全部。
参考图1和图2，尤其是如前面引用的文献FR-A-2 746 347(US5,891,279)或者WO00/76791(US6,564,842)中说明的，下面实施例中试验的每个支撑1都基本包括：
-大体上是环形的基部2；
-基本上是环形的冠部3，(优选地)在其径向外表面上具有纵向槽5，及
-连接基部2和冠部3的环状支撑体4。
特别地，图2表示支撑1的作用，其在轮胎充气压力下降很多时支撑轮胎8(安装在其轮辋9上)的胎面7。
图2中所示的剖视图表示了这种支撑1的一个特殊例子，环状支撑体4的第一实心部分4a和第二部分4b具有凹槽(图1也可以看到)，这些凹槽轴向延伸大致超过环状支撑体4的一半，基本上沿轴向开在外表上。凹槽4b沿着环状支撑体4的周围均匀分布，并定义出将冠部3与支撑1的基部2径向直接相连的分割件6。
这种形状具有当其受压时，使分割件6弯曲但不压缩的优点。凹槽4b以及分割件6的数量足够多，以确保当轮胎在其支撑下行驶时支撑均匀。
在下面的实施例中，各支撑1的特征尺寸，用mm(分别为宽-内径-高)表示为115-420-45。各支撑1基于天然橡胶并含有硅土粉末作为增强填料。
试验1
在该第一个试验中，5种根据或者不根据本发明，并由C-1至C-5表示的润滑剂组合物，由下列润滑剂制备：
-C-1(对比)：工业甘油(90％纯度)；
-C-2(本发明)：由Uniquema公司出售的，名为“Emkarox VG217W”的环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物(粘度＝440mPa.s-Mn＝4400g/mol-Mw＝4900g/mol，Ip＝1.11-环氧乙烷与环氧丙烷单元的摩尔分数分别为58％和42％)；
-C-3(本发明)：由Uniquema公司出售的，名为“Emkarox VG379W的环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物(粘度＝650mPa.s-Mn＝5500g/mol-Mw＝6800g/mol，Ip＝1.25-环氧乙烷与环氧丙烷单元的摩尔分数分别为59％和41％)；
-C-4(本发明)：由Uniquema公司出售的，名为“Emkarox VG650W”的环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物(粘度＝850mPa.s)；
-C-5(本发明)：由Uniquema公司出售的，名为“Emkarox VG1051W”的环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物(粘度＝1400mPa.s-Mn＝8400g/mol-Mw＝10900g/mol，Ip＝1.30-环氧乙烷与环氧丙烷单元的摩尔分数分别为62％和38％)；
各润滑剂的粘度根据前面说明的标准EN ISO 2555测量。宏观结构(Mw和Mn)在35℃下由空间排阻色谱法确定(流速为1ml/min的四氢呋喃(tetradrofuran)溶剂；浓度为1g/l；聚苯乙烯质量校准；检测器由差示折光计构成)。环氧乙烷与环氧丙烷单元的摩尔分数由NMR确定。
这些润滑剂组合物中的每一种都进一步含有5.4％的火成硅土作为稠化剂，这些硅土的BET表面积处于100至250m2/g之间(已知的如Cabot公司的“Cabosil M5”-BET＝200m2/g)。在这些例子中，不向润滑剂组合物C-1至C-5中添加任何添加剂，因此这些润滑剂组合物仅由增塑剂与硅土的混合物组成。
在同样的轮胎上涂抹润滑剂组合物C-1至C-5，将一定质量的润滑剂组合物涂抹到相应轮胎内表面的中间区域，该区域的平面基本对称于轮胎赤道平面。然后将轮胎安装到如图2所示的相同轮辋上，轮辋上按照图1和2所示事先安装了如前所述的相同安全支撑。
这样获得的每一安装组件以mm表示的性能尺寸为185-620-420(分别为，轮胎宽度、轮胎直径、轮辋直径)，这些安装组件设计成装在“雷诺”机动车辆(“风景”车型)上。
为了试验，在各安装组件中包括的轮胎胎面宽度一半处的胎面凹槽底部径向内侧钻出直径6mm的孔。
连续行驶试验在这些车辆上进行，其安装组件之一(右前)，具有C-1至C-5中的一种润滑剂组合物，由于前面的孔，从每次试验开始即缺气行驶。
在每次试验中，该缺气行驶的特殊条件如下：车轮负载450kg；平均行驶速度100km/h；行驶期间的环境温度25℃在汽车道路类型的环路运行。每次试验的终止标准为安全支撑及/或轮胎损坏前行驶的公里数。
获得的结果如下表1所示。
                              表1
  润滑剂组合物编号   润滑剂粘度(mPa.s)：   润滑剂组合物质量(g)   缺气行驶耐用性(行驶km)
  C-1   150   80   50
  C-2   440   60   290
  C-3   650   60   250
  C-4   850   80   230
  C-5   1400   200   270
这些结果清楚地证明了根据本发明的C-2至C-5润滑剂组合物，与对比润滑剂组合物C-1相比的优越性，每个根据本发明的安装组件的行驶距离都大于200km，与现有技术中含有甘油作为润滑剂的安装组件相比，有非常明显的提高。
当然，每个安装组件获得的耐用性结果越好，行驶公里数就越大，且使用的润滑剂组合物质量越小。从这一点出发，应该注意到获得的最佳结果为带有非常少量(每个轮胎60g)润滑剂组合物C-2和C-3的安装组件，其润滑剂采用粘度处于300至700mPa.s推荐优选范围内的聚氧化烯，而安全支撑由二烯烃橡胶制成。
试验2
在第二个试验中，准备了5种新的根据或者不根据本发明，并由C-6至C-10表示的润滑剂组合物，其含有如表2中所示的不同的稠化剂(“Cabosil M5硅土”)比例。因此，只有润滑剂组合物C-7和C-8按照本发明，含有高于4.0％，且低于7.5％的硅土成分。
该试验中的润滑剂为前一试验中采用的“Emkarox VG 217W”和“Emkarox VG 379W”制品。在这些例子中，不向润滑剂组合物中添加任何添加剂，因此这些润滑剂组合物仅由增塑剂与硅土的混合物组成。
这些润滑剂组合物在上面试验1中说明的缺气行驶中试验(每个轮胎仅使用60g润滑剂组合物)。结果如下表2中所示。
                              表2
  润滑剂组合物编号   硅土比例(％)：   润滑剂粘度(mPa.s)：   缺气行驶耐用性(行驶km)
  C-6   4.0   440   155
  C-7   5.4   440   290
  C-8   6.0   440   300
  C-9   8.0   650   130
  C-10   10.0   650   40
这些结果完全证实了前一试验的结果，也就是根据本发明的润滑剂组合物(C-7和C-8)使安装组件具有明显大于200km的耐用性。而必须强调的是，采用相同的润滑剂和十分相似的硅土比例，但比较起来，一方面润滑剂组合物C-6，另一方面润滑剂组合物C-9和C-10的耐用性较低。
总之，根据本发明的润滑剂组合物使根据本发明的安装组件具有润滑效果，并很大地改善了缺气行驶的耐用性，即使只使用少得多的润滑剂组合物量。
因此，本发明的安装组件有利地并优选地含有少于200g，且更优选地少于150g的润滑剂组合物。在很多情况下，如上面例子所证明的，润滑剂组合物的用量甚至少于100g。

Claims (28)

1.一种润滑剂组合物，可用于润滑轮胎与安全支撑之间的接触面，其中该安全支撑安装在所述轮胎内的轮辋上，其特征在于润滑剂组合物含有聚氧烯(polyoxyalkene)作为润滑剂，及4.0％至7.5％的硅土作为稠化剂。
2.如权利要求1所述的组合物，其中该聚氧烯为聚亚氧烷基乙二醇(polyoxyalkene glycols)。
3.如权利要求1或2所述的组合物，其中烯烃从由乙烯、丙烯和丁烯构成的组中选择。
4.如权利要求3所述的组合物，其中该聚氧烯为环氧乙烷和环氧丙烷聚合物的共聚物或混合物。
5.如权利要求4所述的组合物，其中该聚氧烯为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，所述共聚物含有由环氧乙烷产生的摩尔分数为40％至80％的单元，由环氧丙烷产生的摩尔分数为60％至20％的单元。
6.如权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中该聚氧烯的数字平均分子量处于1000至10000g/mol之间，优选地处于2000至6000g/mol之间。
7.如权利要求6所述的组合物，其中该聚氧烯的多分子性指数小于1.5，且优选地小于1.3。
8.如权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中该聚氧烯的表观粘度(根据欧洲标准EN ISO 2555测量)处于100至1500mPa.s之间。
9.如权利要求8所述的组合物，其中该聚氧烯的表观粘度处于200至1000mPa.s之间。
10.如权利要求9所述的组合物，其中该聚氧烯的表观粘度处于450至850mPa.s范围内。
11.如权利要求9所述的组合物，其中该聚氧烯的表观粘度处于300至700mPa.s范围内。
12.如权利要求11所述的组合物，其中该聚氧烯的表观粘度处于400至650mPa.s范围内。
13.如权利要求1-12中任一项所述的组合物，其中该硅土的质量分数处于5.3％至6.7％范围内。
14.如权利要求13所述的组合物，其中该硅土的质量分数处于5.5％至6.5％范围内。
15.如权利要求14所述的组合物，其中该硅土的质量分数大约为6.0％。
16.如权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中该硅土的BET规定表面积小于450m2/g。
17.如权利要求16所述的组合物，其中该硅土的BET规定表面积处于50至350m2/g之间。
18.如权利要求17所述的组合物，其中该硅土的BET规定表面积处于100至250m2/g之间。
19.如权利要求1-18中任一项所述的组合物，其中该硅土为火成硅土。
20.一种包括径向内表面的轮胎，该径向内表面设计成与轮辋相对，轮胎设计成安装在轮辋上，其特征在于所述径向内表面上带有如权利要求1-19中任一项所述的组合物。
21.一种机动车辆安装组件，包括轮辋、安装在所述轮辋上的安全支撑并且至少安全支撑的径向外表面由橡胶混合物或塑料材料构成，和一个环绕所述支撑安装在所述轮辋上的轮胎，轮辋的两个外围边缘的每一个上都有一个轮辋座圈，所述轮胎的胎圈安装于轮辋座圈上，所述轮辋在两个座圈之间还包括容纳所述支撑的支撑面，其特征在于所述安装组件具有如权利要求1-19中任一项所述的组合物，用于润滑轮胎与安全支撑间的接触面。
22.如权利要求21所述的安装组件，其特征在于在对着所述轮辋的所述轮胎径向内表面上布置有所述润滑剂组合物。
23.如权利要求21或22所述的安装组件，其特征在于至少所述支撑的径向外表面包括橡胶混合物，该橡胶混合物基于二烯基橡胶，优选地为天然橡胶，或聚氨酯橡胶。
24.如权利要求21或22所述的安装组件，其特征在于至少所述支撑的径向外表面包括橡胶混合物，该橡胶混合物基于热固性聚氨酯(TPU)或热塑性弹性体(TPE)。
25.如权利要求21-24中任一项所述的安装组件，其特征在于其含有小于200g的润滑剂组合物。
26.如权利要求25所述的安装组件，其特征在于其含有小于150g的润滑剂组合物。
27.如权利要求26所述的安装组件，其特征在于其含有小于100g的润滑剂组合物。
28、一种如权利要求1-19中任一项所述的润滑剂组合物的使用，润滑机动车辆轮胎与安装在所述轮胎内侧轮辋上的安全支撑之间的接触面。
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