CN1886274A - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充气轮胎，在其胎圈部分具有橡胶包布(4)，并且在其内表面覆盖有内衬(5)，其中在胎圈部分的胎趾端部上还设置有胎趾橡胶(6)，它与橡胶包布(4)和内衬(5)重叠并且在与内衬(5)重叠的部分位于内衬(5)外侧，在胎趾橡胶(6)中使用的橡胶组合物A中20－40％质量的橡胶成分是由丁基橡胶和卤化丁基橡胶中至少之一形成的。
Description
技术领域
本发明涉及充气轮胎，尤其涉及具有优良的空气保持性能和胎圈部耐久性并能长期使用的充气轮胎。
背景技术
迄今为止，重载轮胎，例如用于货车和客车的轮胎，用于建筑车辆的轮胎等，一直在极高的负荷下使用，因此普遍地通过在至少胎圈部分与轮辋接触的一部分设置橡胶包布试图防止胎圈部分的下沉、轮辋磨伤与轮辋滑移等，并提高气密性等。在设置有橡胶包布的轮胎中，内衬设置在轮胎的内表面用于提高轮胎的气密性，其中内衬的一端通常位于胎圈部分的胎趾端附近区域，并且内衬的一部分与橡胶包布部分重叠。但是在这种轮胎中，内衬与橡胶包布之间的粘着性差，因此问题是，当内衬与橡胶包布之间的连接部分尤其位于胎趾端附近区域时，行驶过程中在内衬与橡胶包布之间的界面上容易产生破裂。
而且，当内衬包括多层，且内衬最外层的一端延伸至胎趾端与轮辋接触的部分时，内衬的最外层会因为通过与轮辋接触摩擦等而向上拱。相反，当内衬最外层的一端被设置不会到达胎趾端时，出现的问题是从胎趾端渗透的氧会劣化胎圈部分的橡胶元件。
另一方面，已经提出了这样一种轮胎，其中通过在橡胶包布中使用包含总共20-60质量份的丁基橡胶和/或卤化丁基橡胶以及共80-40重量份的顺-1，4-聚异戊二烯橡胶和环氧化的顺-1，4-聚异戊二烯橡胶作为橡胶成分的橡胶组合物，抑制了从胎趾端部的氧渗透(参见JPA-7-90125)。但是，在这种情况下，问题是，因为用于橡胶包布的橡胶组合物中丁基橡胶和卤化丁基橡胶的比率高于常规技术橡胶组合物中的比率，因此橡胶包布不能充分发挥其原来的作用。
作为在其胎圈部分设置有橡胶包布的轮胎，还提出了这样一种轮胎，其中具有高气密性的橡胶层被设置在胎圈部分的胎趾端部上用以抑制来自胎趾端部的氧渗透(参见JP-A-H07-502471)。但是在这种情况下，必须在橡胶层使用具有高比例的高气密性橡胶成分如丁基橡胶、卤化丁基橡胶等的橡胶组合物用以充分提高设置在胎趾端部的橡胶层的气密性，因此难以保障橡胶层与橡胶包布之间的粘着性。
作为在其胎圈部分设置有橡胶包布的轮胎，还提出了这样一种轮胎，其中如此设置内衬使其与胎圈芯缠绕以提高轮胎的空气保持性能(参见JP-A-2001-233013)。即使在这种情况下，内衬与橡胶包布间的粘着性仍然较低，因此不能克服行驶过程中在内衬与橡胶包布之间的界面上容易产生破裂的问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是解决常规技术中的上述问题，并提供一种充气轮胎，在其胎圈部分设置有橡胶包布，并且在其内表面覆盖有内衬，它几乎不会产生轮辋磨伤、胎圈部分下沉，防止了内衬与橡胶包布之间的界面处产生破裂并抑制了来自胎趾端部的氧渗透。
为了实现上述目标，发明人经过多方面研究发现，在其胎圈部分设置有橡胶包布且在其内表面覆盖有内衬的轮胎中，进一步在胎圈部分的胎趾端部上设置另外的橡胶层，使其与橡胶包布和内衬重叠，并且在这种另外的橡胶层(下文中称为胎趾橡胶)中使用包含预定量的丁基橡胶和/或卤化丁基橡胶并对橡胶包布和内衬皆具有优良粘着性以及具有抗下沉性能的橡胶组合物，从而防止了内衬与橡胶包布之间的界面处产生破裂并抑制了来自胎趾端部的氧渗透，同时控制了轮辋磨伤与胎圈部分下沉，从而完成了本发明。
也就是说，根据本发明的充气轮胎是一种在其胎圈部分设置有橡胶包布且在其内表面覆盖有内衬的轮胎，其特征在于在胎圈部分的胎趾端部还设置有胎趾橡胶，它与橡胶包布和内衬重叠，并且在与内衬的重叠部分位于至少内衬外侧，在胎趾橡胶中使用了橡胶组合物A，该组合物A包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一，且含量占橡胶组合物A的20-40％质量。这里使用的术语“胎趾端部”指胎趾端及其附近区域。
在根据本发明的充气轮胎的一个优选实施方案中，胎趾橡胶设置在沿轮胎内表面方向距离胎趾端不超过30mm的区域以及沿胎圈基线方向距离胎趾端不超过50mm的区域的至少一部分。
在根据本发明的充气轮胎的另一个优选实施方案中，胎趾橡胶的最大厚度不超过2.5mm。
在根据本发明的充气轮胎的另一个优选实施方案中，内衬被设置在轮胎径向向外距离胎趾端不超过10mm的位置。
在根据本发明的充气轮胎的另一个优选实施方案中，内衬沿轮胎宽度方向从胎趾端向外折回。在这种情况下，可以稳妥地防止氧从胎趾端部渗透至胎圈部分里面。
在根据本发明的充气轮胎的另一个优选实施方案中，在内衬中使用了橡胶组合物B，该组合物B包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一，且含量占橡胶组合物B的至少80％质量，在橡胶包布中使用了橡胶组合物C，该组合物C包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一，且含量占橡胶组合物C的至多10％质量。在这种情况下，可以稳妥地提高胎趾橡胶与内衬之间以及胎趾橡胶与橡胶包布之间的粘着性。
根据本发明，提供了一种充气轮胎，在其胎圈部分设置有橡胶包布，并且在其内表面覆盖有内衬，它几乎不会产生轮辋磨伤且胎圈部分下沉较小，而且内衬与橡胶包布之间的界面处不会产生破裂，并且抑制了来自胎趾端部的氧渗透，其中在胎圈部分的胎趾端部上还设置有胎趾橡胶，它与橡胶包布和内衬重叠，并且在胎趾橡胶中使用包含预定总量的丁基橡胶和/或卤化丁基橡胶并对橡胶包布和内衬皆具有优良粘着性以及具有抗下沉性能的橡胶组合物。
附图简述
图1显示根据本发明的充气轮胎中胎圈部分的一个实施方案。
图2显示根据本发明的充气轮胎中胎圈部分的另一个实施方案。
图3显示根据本发明的充气轮胎中胎圈部分的又一个实施方案。
本发明的最佳实施方式
以下将参照附图详细说明本发明。图1、图2和图3分别显示根据本发明的充气轮胎胎圈部分的一个实施方案。图1、图2和图3中所示的轮胎包括：胎体2，其由在嵌入胎圈部分的胎圈芯1之间环形延伸的主体部分与在轮胎宽度方向从内向外卷绕在胎圈芯1上的卷起部分组成；沿胎体2外表面设置用以包裹胎圈芯1的线包布(wirechafer)3；在轮胎的宽度方向线包布3的外侧朝向其径向内侧设置的橡胶包布4；设置在轮胎宽度方向胎体2的主体部分内侧用于覆盖轮胎内表面的内衬5；以及胎趾橡胶6，它设置在胎圈部分的胎趾端部与橡胶包布4以及内衬5重叠。在本发明的轮胎中，可以省略线包布3的设置，并且胎体2的结构及其帘布层数可以适当改变。在图示的轮胎中，胎圈芯1的截面形状为六边形的，但并不仅限于此，可以是其它的多边形等等。
在图1和图2中，胎趾橡胶6位于橡胶包布4与内衬5二者的外侧(在轮胎的外表面上)，但是，也可以如图3中所示的轮胎那样，在与橡胶包布4重叠处位于橡胶包布4内侧。在图1、图2和图3中所示的轮胎中，内衬5由两层组成，但它也可以由一层或三层或多层组成。
根据本发明的充气轮胎中，在胎趾橡胶6中使用了橡胶组合物A，该组合物A包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一，且其含量占组合物A的20-40％质量。因为橡胶成分中丁基橡胶和卤化丁基橡胶的总含量为20-40％质量，因此用于胎趾橡胶的橡胶组合物A对于通常用于内衬的橡胶组合物以及用于橡胶包布的橡胶组合物皆具有足够高的粘着性。因此可以稳妥地防止内衬与橡胶包布之间的界面处产生破裂并且提高轮胎的耐久性。而且，因为在胎趾橡胶中使用了丁基橡胶和卤化丁基橡胶的总含量在上述范围内的橡胶组合物A，胎趾橡胶的抗下沉性能足够高，因此根据本发明的轮胎几乎不会产生轮辋磨伤，并且胎圈部分的下沉较小。而且，因为胎趾橡胶的气密性高于通常橡胶包布的气密性，与未设置胎趾橡胶的情形相比，可以抑制来自胎趾端部的氧渗透，并且可以提高胎圈部分中使用的橡胶元件的耐久性和轮胎的内压保持性能。
当本发明充气轮胎的胎趾橡胶中使用的橡胶组合物A中丁基橡胶和卤化丁基橡胶的总含量低于20质量％时，尽管可以充分保证硫化后橡胶包布与胎趾橡胶之间的粘着性，但是硫化后内衬最外层与胎趾橡胶之间的粘着性不足；而当其超过40质量％时，硫化后内衬最外层与胎趾橡胶之间的粘着性可以充分保证，但是硫化后橡胶包布与胎趾橡胶之间的粘着性不足，且胎趾橡胶的下沉量增大使得容易导致轮辋磨伤。卤化丁基橡胶有溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶等。
在本发明的充气轮胎中，如图1中所示，优选胎趾橡胶6设置在沿轮胎内表面方向距离胎趾端P不超过30mm的区域以及在胎圈基线方向距离胎趾端P不超过50mm的区域的至少一部分。如图2中所示，进一步优选胎趾橡胶6设置在沿胎圈基线方向距离胎趾端P不超过30mm的区域的至少一部分。当胎趾橡胶6设置在沿轮胎内表面方向距胎趾端P超过30mm的区域时，空气(氧)从没有内衬的部分渗透，劣化了轮胎的空气保持性能并且也劣化了内部元件。另一方面，当胎趾橡胶6设置在沿胎圈基线L方向距胎趾端P超过50mm的区域时，内衬本身与轮辋接触，抗下沉性能不足。
对于胎趾橡胶，最大厚度优选不超过2.5mm，更优选1.0mm～2.0mm。当胎趾橡胶的最大厚度超过2.5mm时，恐怕胎趾橡胶会下沉，因为虽然胎趾橡胶的抗下沉性能相对优良，但却小于橡胶包布的。此外，对于胎趾橡胶的宽度没有特别限制，但优选在10～100mm范围内。
如图1中所示，本发明充气轮胎中的内衬5被设置在轮胎径向向外距离胎趾端P不超过10mm的位置。当沿轮胎径向内衬5与胎趾端P之间的最短距离H超过10mm时，轮胎的内压保持性能变差，而且不能充分抑制来自胎趾端部的氧渗透，因此不能充分抑制胎圈部分中橡胶元件的劣化。
如图2和图3中所示，还优选根据本发明的轮胎中内衬5沿轮胎宽度方向从胎趾端P向外折回。当内衬覆盖从轮胎内表面经过胎趾端P至胎圈基线L的一部分的区域时，可以进一步提高轮胎的内压保持性能，并稳妥地抑制来自胎趾端部的氧渗透，因此可以进一步抑制胎圈部分中橡胶元件的劣化。
在本发明的充气轮胎中，优选在内衬中使用了橡胶组合物B，该组合物B包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一，且其含量占组合物B的至少80％质量，在橡胶包布中使用了橡胶组合物C，该组合物C包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一且其含量占组合物C的至多10％质量。在这种情况下，可以稳妥地提高胎趾橡胶与内衬之间以及胎趾橡胶与橡胶包布之间的粘着性。在这种情况下，可以充分保证胎趾橡胶与内衬之间以及胎趾橡胶与橡胶包布之间的粘着性，并且更稳妥地防止橡胶包布与内衬间界面处的破裂。
在本发明的充气轮胎中，对于用于胎趾橡胶的橡胶组合物中的橡胶成分，内衬和橡胶包布可以使用的橡胶组分，除了上述丁基橡胶和卤化丁基橡胶之外，还有例如天然橡胶、聚丁二烯橡胶等。在不损害本发明的目的的范围内，这些橡胶组合物中可以适当混有橡胶工业通常使用的添加剂例如碳黑等填料、抗氧化剂、硫化剂、硫化促进剂、氧化锌、硬脂酸等。这些添加剂优选使用市售的那些。而且，可以通过将橡胶成分与如果需要时适当选取的各种添加剂混合、混炼、加热、挤出等来制备橡胶组合物。
对于本发明的充气轮胎没有特别限制，它可以通过例如，在生胎的构建步骤中叠放胎趾橡胶、内衬和橡胶包布从而提供预期结构，然后常规硫化而制备。本发明的充气轮胎因包含胎趾橡胶和橡胶包布而适于高负荷下的用途，并优选用作货车、客车等的重载轮胎。而且，作为充入本发明充气轮胎中的气体，不仅可以使用常规空气或具有调节氧偏压的空气，而且可以使用氮、氩、氦等。
以下实施例用于解释说明本发明而并不限制本发明。
实施例
根据表1所示的混合配方制备橡胶组合物，并利用以下方法测量其下沉量。结果列于表1中。而且，除了表1中所示的橡胶成分与碳黑之外，橡胶组合物还混有2质量份的硬脂酸，6质量份的氧化锌，3质量份的操作油，0.8质量份的硫化促进剂(CZ)和3质量份的硫黄等。
(1)下沉量
向于145℃硫化30分钟的橡胶以20Hz施加300-200N的力16分钟，然后施加200N的负荷，测量实验前硫化橡胶的位移量。结果用指数来表示，该指数是基于比较实施例2中的硫化橡胶的位移量为100。指数值越大，下沉量越小，结果越好。
通过在胎趾橡胶中使用上述橡胶组合物，制备具有图2所示结构且轮胎尺寸为11R22514PR的货车和客车(TBR)的轮胎。在该轮胎中，胎趾橡胶设置在沿胎圈基线方向距胎趾端0-30mm的区域，并且胎趾橡胶的最大厚度为1.8mm。此外，内衬中使用的橡胶组合物的成分含有100质量％的IIR(*2)，而且橡胶包布中使用的橡胶组合物的成分含有0质量％的IIR(*2)。针对如此获得的轮胎，利用以下方法评价硫化前后内衬与胎趾橡胶之间的粘着性，以及硫化后橡胶包布与胎趾橡胶之间的粘着性。结果列于表1。
(2)粘着性
构建一个生胎，并在25℃放置48小时。目视观察硫化前内衬的最外层与胎趾橡胶之间的粘着性。然后将生胎于145℃硫化40分钟并将其放置1天，然后目视观察硫化后内衬的最外层与胎趾橡胶之间的粘着性以及橡胶包布与胎趾橡胶之间的粘着性。表中，○表示没有问题，△表示有些问题，×表示产生故障。而且，在硫化后内衬的最外层与胎趾橡胶之间的粘着性评价中的×表示，经硫化与放置后，内衬的最外层与胎趾橡胶之间出现界面。
表1
| 比较实施例1 | 比较实施例2 | 比较实施例3 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |||
| 简要配方 | 天然橡胶 | 质量份 | 100 | 85 | 50 | 70 | 70 | 35 | 30 | 40 |
| BR*1 | - | - | - | - | - | 35 | 30 | 40 | ||
| IIR*2 | - | 15 | 50 | 30 | 30 | 30 | 40 | 20 | ||
| 碳黑HAF | 70 | 70 | 70 | 70 | - | 70 | 70 | 70 | ||
| 碳黑GPF | - | - | - | - | 70 | - | - | - | ||
| 性能 | 下沉量(指数) | 115 | 100 | 80 | 100 | 100 | 100 | 100 | 105 | |
| 粘着性 | 硫化前内衬的最外层与胎趾橡胶之间的粘着性 | × | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 硫化后内衬的最外层与胎趾橡胶之间的粘着性 | × | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
| 硫化后橡胶包布与胎趾橡胶之间的粘着性 | ○ | ○ | × | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
*1聚丁二烯橡胶，JSR Corporation制的BRO1
*2溴化丁基橡胶，JSR Corporation制的BROMOBUTYL 2255
从表1中可以看出，其中橡胶成分中的溴化丁基橡胶含量在本发明限定范围内的实施例1～5的橡胶组合物具有充分的抗下沉性能。而且，在胎趾橡胶中使用上述橡胶组合物的实施例1～5中的轮胎，其硫化前后内衬与胎趾橡胶之间的粘着性以及硫化后橡胶包布与胎趾橡胶之间的粘着性优良。
另一方面，其中在胎趾橡胶中使用具有优良抗下沉性能但不含溴化丁基橡胶的橡胶组合物的比较实施例1中的轮胎，其硫化前后内衬与胎趾橡胶之间的粘着性差。而且，其中在胎趾橡胶中使用的橡胶组合物中橡胶组分中的溴化丁基橡胶含量低于20质量％的比较实施例2中的轮胎，其硫化前后内衬与胎趾橡胶之间的粘着性有些问题。此外，其中在胎趾橡胶中使用的橡胶组合物中橡胶组分中的溴化丁基橡胶含量高于40质量％的比较实施例3中的轮胎，其硫化后橡胶包布与胎趾橡胶之间的粘着性差。
Claims (6)
1.一种充气轮胎，在其胎圈部分设置有橡胶包布，并且在其内表面覆盖有内衬，其特征在于在胎圈部分的胎趾端部上还设置有胎趾橡胶，它与橡胶包布和内衬重叠，并且在与内衬重叠的部分至少是位于内衬外侧，在胎趾橡胶中使用了橡胶组合物A，该组合物A包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一，且含量占橡胶组合物A的20-40％质量。
2.根据权利要求1的充气轮胎，其中胎趾橡胶设置在沿轮胎内表面方向距离胎趾端不超过30mm的区域以及在沿胎圈基线方向距离胎趾端不超过50mm的区域中的至少一部分。
3.根据权利要求1的充气轮胎，其中胎趾橡胶的最大厚度不超过2.5mm。
4.根据权利要求1的充气轮胎，其中内衬被设置在轮胎径向向外距离胎趾端不超过10mm的位置内。
5.根据权利要求1的充气轮胎，其中内衬在轮胎宽度方向从胎趾端向外折回。
6.根据权利要求1的充气轮胎，其中在内衬中使用了橡胶组合物B，它包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一且含量占橡胶组合物B的至少80％质量，在橡胶包布中使用了橡胶组合物C，它包含丁基橡胶和卤化丁基橡胶至少之一且含量占橡胶组合物C的至多10％质量。
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