專利名稱：：設(shè)計(jì)成具有高抗磨性表面的橡膠制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)成具有高抗磨性表面的橡膠制品。目前制造的多種橡膠制品均設(shè)計(jì)成具有高抗磨性。這類橡膠制品的實(shí)例包括充氣輪胎外胎和鞋底的花紋。通常，選擇性地將這類橡膠制品的不同成分混合起來(lái)，以便改善其抗磨性。例如包括選擇各種類型的橡膠和填充物。另一方面，為改善橡膠制品的抗磨性而尋找各種成分的研究在不斷的進(jìn)行，意想不到地競(jìng)發(fā)現(xiàn)一種使用傳統(tǒng)添加劑而能夠改善橡膠制品表面的抗磨性的新方法。本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)成具有高抗磨性表面的橡膠制品，所述表面包含一系列彼此相互平行的橡膠層，在沿所述橡膠制品的所述表面并在垂直于所述橡膠層的方向上測(cè)量時(shí)，所述制品的各橡膠層的致密度(即厚度)為每25.4毫米至少有200層。圖1示出本發(fā)明的多層次的橡膠制品的示意圖。圖2示出制造本發(fā)明的多層次的橡膠制品的方法的示意圖。參照?qǐng)D1，該圖示出的本發(fā)明的橡膠制品1，所述橡膠制品1具有至少一個(gè)表面區(qū)域2、4，所述表面區(qū)域2、4設(shè)計(jì)成具有高的抗磨性。例如，一種設(shè)計(jì)成具有高抗磨性表面區(qū)域的橡膠制品可包括輪胎的外胎花紋、鞋底、鐵路交叉口、槽支撐面墊、密封件、傳送帶和軟管。設(shè)計(jì)成具有高抗磨性的表面區(qū)域包含一系列橡膠層6、8、10，所述橡膠層彼此相互平行。在沿所述表面表面區(qū)域并在垂直于所述橡膠層6、8、10的方向上測(cè)量時(shí)，所述橡膠層的致密度(即各橡膠層的厚度)須為每25.4毫米至少有200層。所述致密度范圍為以每25.4毫米有約200到20,000層為好。所述致密度范圍以每25.4毫米有約5,000到15,000層為更好。各所述橡膠層6、8、10可具有相同的厚度或可具有不同的厚度。一般說(shuō)來(lái)，各所述橡膠層的厚度范圍可為0.001至0.15毫米。所述橡膠層的厚度范圍以約0.0017至0.005毫米為最好。所述平行的橡膠層6、8、10可沿所述橡膠制品的表面不同的方向上定向。例如，所述平行的橡膠層6、8、10可相對(duì)于所述表面區(qū)域2、4在垂直于必需具有抗磨性的平面的方向上定向。按照本發(fā)明的其他實(shí)施例，所述平行的橡膠層可相對(duì)于所述表面區(qū)域在平行于必需具有抗磨性的平面(未示出)的方向上定向。依賴于所需的抗磨的程度，可將所述平行的橡膠層6、8、10相對(duì)于具有所期望的抗磨性的所述平面以不同角度定向。各橡膠層6、8、10由一種橡膠化合物組成?？捎靡灾瞥伤鱿鹉z制品的橡膠化合物的典型的橡膠包括丙烯腈/二烯烴共聚物、天然橡膠、鹵化丁基橡膠、丁基橡膠、順-1，4-聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、順-1，4-聚丁二烯、苯乙烯-異戊二烯-丁二烯三元共聚物及其混合物(還可提供當(dāng)前設(shè)想已在使用的任意其他橡膠)。該橡膠最好為丙烯腈/二烯烴共聚物，特別是丙烯腈/丁二烯共聚物。各層橡膠層可由相同的橡膠配方組成或不同的橡膠層由不同的橡膠配方組成。所述橡膠化合物最好包含一種片狀填充物。片狀填充物的典型實(shí)例為滑石、黏土、云母及其混合物。使用時(shí)，按重量計(jì)所述片狀填充物的使用量的范圍為在每100份的橡膠中含有約25份至約125份所述片狀填充物。橡膠化合物中的片狀填充物的使用量范圍最好在每100份橡膠中含有約30份至約75份的片狀填充物。所述不同的橡膠配方可與傳統(tǒng)的橡膠配合材料混合。常用的所述傳統(tǒng)的配合材料中包括碳黑、增黏劑樹(shù)脂、操作助劑、防老劑、防臭氧劑(防龜裂劑)、硬脂酸、活性劑、蠟、油、硫磺硫化劑和塑解劑。如本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所知，依賴于所需的抗磨性的程度，上述特定的添加劑通常是按傳統(tǒng)的添加量使用的。典型的碳黑的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約10份到150份的碳黑。典型的增黏劑樹(shù)脂的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約2到10份的增黏劑樹(shù)脂。典型的操作助劑的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約1份到5份的操作助劑劑。典型的防老劑的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約1份到10份的防老劑。典型的防臭氧劑的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約1份到10份的防臭氧劑。典型的硬脂酸的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約0.50份到3份的防老劑。典型的氧化鋅的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約1份到5份的氧化鋅。典型的蠟的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約1份到5份的蠟。典型的油的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約2份到30份的油。典型的硫磺硫化劑包括元素硫、二硫化胺、聚合多硫化物、硫鏈烯烴加合物及其混合物，其使用量在每100份的橡膠中含有0.2到8份的硫磺硫化劑。典型的塑解劑的添加量，按重量計(jì)為在每100份的橡膠中含有約0.1份到1份的塑解劑。存在于上述添加劑的相對(duì)含量的問(wèn)題并不屬于本發(fā)明所考慮的方面。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在相鄰的平行的橡膠層中共活化的硫化劑是分隔開(kāi)的。例如，當(dāng)制備所述橡膠層時(shí)，往往將之加熱，以便于流動(dòng)，而通過(guò)所述橡膠制品的機(jī)械性工作也可能產(chǎn)生熱量。對(duì)于包含著硫化劑的橡膠而言，與這種操作相關(guān)的熱量可誘導(dǎo)硫化作用或至少使硫化過(guò)程開(kāi)始發(fā)生。為了降低這種可能性，需在相鄰的平行的橡膠層中最好將共活化的硫化劑分隔開(kāi)。例如，可將硫混合在橡膠層A中，但沒(méi)有促進(jìn)劑；然而，在和橡膠層A平行的橡膠層B中，將只包含促進(jìn)劑，而不包含硫。跟著又是橡膠層A。達(dá)到硫化溫度后，所述硫和促進(jìn)劑將遷移到相鄰的橡膠層中，按照本發(fā)明制造的橡膠制品便完全硫化。其他的硫化劑也可以分隔開(kāi)，例如一橡膠層中包含氧化鋅或鋅，而另一橡膠層中包含硫和促進(jìn)劑。在閱讀本申請(qǐng)文件之后，應(yīng)當(dāng)會(huì)注意到，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能體會(huì)到制造本發(fā)明的橡膠制品的各種方法。例如，可以將不同的橡膠層放置在一個(gè)模具中，其放置方式則使所述橡膠層的定向按照本發(fā)明的要求而實(shí)施。本發(fā)明的一個(gè)主要方面在于，所述橡膠層具有所需厚度。制備具有所需厚度橡膠層的方法采用了一種多層橡膠層擠壓機(jī)和模具。所述橡膠層可用多種方法制成。例如，在一種方法中，包括參采用兩個(gè)分離的擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)通常向一個(gè)匯集點(diǎn)饋送兩層由不同的橡膠化合物制成的橡膠層，于所述匯集點(diǎn)處將所述兩層橡膠層靠貼在一起，以便形成一種雙層橡膠層，但兩層所述橡膠層并非必需采用不同橡膠化合物制成。然后，將所述雙層橡膠層饋送通過(guò)一系列模具，每個(gè)模具將所述擠壓機(jī)中的的橡膠層的層數(shù)加倍。于是，所述原始的兩種成分的橡膠層(AB)在通過(guò)所述模具的第一模具件之后，便變成四層橡膠層(ABAB)，并在通過(guò)所述模具的第二模具件之后，變成八層橡膠層(ABABABAB)。圖2示出所述制造倍加層的模具的原理。在美國(guó)專利US3,557,165中敘述了另一種共擠壓多層橡膠層的疊層制品的方法。雖然擠壓機(jī)是制備具有大量非常薄的薄層(例如每25.5毫米具有10,000或以上的薄片)的復(fù)合制品的優(yōu)選裝置，也可能采用其他不太復(fù)雜的裝置來(lái)制備這種薄的多層制品。一種壓延機(jī)可用以制備聚合物材料的薄層制品，其后，可將所述多層制品折疊成反復(fù)的多層制品，然后，再通過(guò)施加壓力而進(jìn)一步將之壓薄。通過(guò)重復(fù)折疊和壓薄，便可制成美25.4毫米具有數(shù)百層薄層的復(fù)合制品。實(shí)例1制備多個(gè)模制的橡膠塊，所述橡膠塊具有一個(gè)由一系列薄的、相互平行的橡膠層構(gòu)成的表面區(qū)域，所述橡膠塊中的橡膠層的致密度為沿所述表面區(qū)域在垂直于所述橡膠層的方向上測(cè)量時(shí)，每25.4毫米含有11,000層橡膠層。所述疊層的橡膠塊按圖2所示的工序制備。所使用的多層擠壓機(jī)包含兩個(gè)分離的19毫米(直徑)24/1L/D(長(zhǎng)徑比)高溫塑料擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)購(gòu)自新澤西小松林的基里奧恩公司(KillionCo.，CedarGrove，NewJersey)。所述擠壓機(jī)將由兩種橡膠化合物制成的橡膠層饋送到一個(gè)匯集點(diǎn)，于所述匯集點(diǎn)處將所述兩層橡膠層靠貼在一起，以便形成一種雙層橡膠層。所述雙層橡膠層饋送通過(guò)一系列模具，所述模具由荷蘭艾恩德荷芬的荷蘭學(xué)校礦業(yè)/科技大學(xué)(DutchSchoolMines/technicalUniversityEindhoven，Netherlands)。每個(gè)模具加倍所述擠壓機(jī)中橡膠層的層數(shù)。于是，原始的兩層橡膠層在通過(guò)第一模具件之后，便變成四層橡膠層，而在通過(guò)第二模具件之后便變成八層橡膠層。總共使用七個(gè)模具件以制成256層疊復(fù)合制品(每25.4毫米含有11,000層橡膠層)。本發(fā)明的第一種橡膠制品(樣品1)具有兩種橡膠化合物制成的交替的橡膠層。所述第一種橡膠制品的第一橡膠化合物按重量計(jì)包含43份聚丁二烯；4份天然橡膠；96.25份油充丁苯橡膠(PLF1712C)；95份碳黑和按常規(guī)重量的硬脂酸、蠟、操作油、抗降階劑、初級(jí)和次級(jí)促進(jìn)劑、氧化鋅和硫。所述第一種橡膠制品的第二橡膠化合物按重量計(jì)包含100份丁腈橡膠(ChemigumN300)，每100份橡膠含有50份滑石和按常規(guī)重量的抗降階劑、硬脂酸、氧化鋅、促進(jìn)劑和硫。為對(duì)照目的，制備一塊模制的非疊層橡膠塊(樣品3)，所述橡膠塊包含一種50/50上述含聚丁二烯橡膠化合物和含丁腈橡膠的化合物。此外，還制備一塊模制的非疊層橡膠塊(樣品4)，所述(樣品4)橡膠塊只含聚丁二烯橡膠化合物，以及制備另一塊模制的非疊層橡膠塊(樣品5)，所述(樣品5)橡膠塊只含丁腈橡膠化合物。按照美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)手冊(cè)(ASTM)中的試驗(yàn)方法ISO4649-1895(E)的要求，對(duì)上述各樣品進(jìn)行德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)規(guī)定的磨損試驗(yàn)(在室溫和熱的情況下進(jìn)行)。對(duì)樣品1的試驗(yàn)是在對(duì)著本發(fā)明的所述橡膠層邊緣的方向上進(jìn)行所述磨損試驗(yàn)。對(duì)樣品2(對(duì)照試驗(yàn))的試驗(yàn)是在對(duì)著本發(fā)明的所述橡膠層的表面的突緣平面內(nèi)進(jìn)行所述磨損試驗(yàn)，即對(duì)著只有一層覆蓋所述樣品的整個(gè)側(cè)邊的橡膠層進(jìn)行所述磨損試驗(yàn)。對(duì)樣品3(對(duì)照試驗(yàn))是對(duì)所述包含兩種橡膠化合物的混合物的非疊層橡膠塊進(jìn)行所述磨損試驗(yàn)。對(duì)樣品4(對(duì)照試驗(yàn))是對(duì)所述包含聚丁二烯天然橡膠、丁苯橡膠化合物的非疊層橡膠塊進(jìn)行所述磨損試驗(yàn)。對(duì)樣品5(對(duì)照試驗(yàn))是對(duì)所述包含丁腈橡膠化合物的非疊層橡膠塊進(jìn)行所述磨損試驗(yàn)。下述表-1列出樣品1至5的相應(yīng)的DIN磨損值。表-1</tables>由于這些試驗(yàn)測(cè)量重量耗損，故，其值越低表示其抗磨性越好。如可從表中看到的那樣，磨損值隨所述橡膠層的定向方向劇烈的變化。權(quán)利要求1.一種其一個(gè)表面區(qū)域設(shè)計(jì)成具有抗磨性的橡膠制品，其特征在于，所述表面區(qū)域由一系列彼此相互平行的橡膠層組成，在沿所述橡膠制品的所述表面區(qū)域并在垂直于所述橡膠層的方向上測(cè)量時(shí)，所述制品的各橡膠層的致密度(即厚度)為每25.4毫米至少有200層。2.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，所述橡膠層的致密度的范圍為每25.4毫米有約200層至約20,000層之間。3.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，沿所述表面區(qū)域的交替的橡膠層中的一層橡膠層的橡膠成分由不同于另一層迭更的橡膠層的橡膠成分制成。4.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，沿所述表面區(qū)域的交替的橡膠層中的各所述橡膠層均由相同的橡膠成分制成。5.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，在垂直于所述橡膠層的方向上測(cè)量時(shí)，每個(gè)所述橡膠層的厚度均相同。6.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，沿所述橡膠制品的所述表面區(qū)域并在垂直于所述橡膠層的方向上測(cè)量時(shí)，所述橡膠層的厚度相異。7.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，每個(gè)所述橡膠層的厚度在約0.001毫米至約0.15毫米范圍之間。8.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，所述橡膠層定向在所述橡膠制品的表面區(qū)域而垂直于設(shè)計(jì)成抗磨損的平面的一個(gè)方向上。9.如權(quán)利要求1所述的橡膠制品，其特征在于，所述橡膠制品為輪胎的外胎花紋、鞋底、鐵路交叉口、槽支撐面墊、密封件、傳送帶和軟管。10.如權(quán)利要求9所述的橡膠制品，其特征在于，制成所述橡膠層的橡膠化合物在每100份橡膠這含有約25份置約150份選擇一組包括滑石、黏土、云母及其混合物的片狀填充物。11.如權(quán)利要求3所述的橡膠制品，其特征在于，所述交替的橡膠層中有一層橡膠層包含硫但不包含促進(jìn)劑，而另一層橡膠層則包含促進(jìn)劑但不包含硫。全文摘要本發(fā)明涉及一種其一個(gè)表面區(qū)域設(shè)計(jì)成具有抗磨性的橡膠制品，其特征在于，所述表面區(qū)域由一系列彼此相互平行的橡膠層組成，在沿所述橡膠制品的所述表面區(qū)域并在垂直于所述橡膠層的方向上測(cè)量時(shí)，所述制品的各橡膠層的致密度(即厚度)為每25.4毫米至少有200層。文檔編號(hào)A43B13/22GK1163186SQ9710293公開(kāi)日1997年10月29日申請(qǐng)日期1997年3月8日優(yōu)先權(quán)日1996年3月8日發(fā)明者R·J·雷利,R·M·克里希南,G·S·塞繆爾-羅塞爾申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司