專利名稱:具有自密封層的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種無內(nèi)胎輪胎,該輪胎的內(nèi)壁上設(shè)置有自密封層從而在使用中封堵
任何穿孔。
背景技術(shù):
剌孔的問題,S卩如何允許車輛能不顧一個或多個輪胎壓力的大量缺失或完全缺失而持續(xù)行進,或者如何避免穿孔后的空氣缺失,能夠一直回溯到裝備有充氣輪胎的車輪使用的最初時期。 通常提出的一種解決方案是在輪胎內(nèi)壁上增加自密封層。 為了能夠使用,這種自密封層必須滿足許多物理和化學性質(zhì)的條件。具體地,它必須能夠貫穿輪胎的整個使用壽命在非常寬的運行溫度范圍內(nèi)有效。它必須能夠在導致穿孔的物體(被大家稱為"釘子")保持在相應(yīng)位置時封堵穿孔或小孔。在釘子被移走之后,自密封層必須能夠填滿所述小孔。優(yōu)選地,自密封層的材料不會全部地穿過輪胎壁以至于在外部形成突起或"塞子"。這些塞子對于避免泄露是有效的,但是如果由于某種原因塞子被削掉,那么就不再能封堵住泄露。 文獻US 4 426 468提出了一種用于輪胎的自密封層,該自密封層基于交聯(lián)高分子重量丁基橡膠,該橡膠的配方進行調(diào)整從而滿足斷裂應(yīng)力、斷裂伸長的給定數(shù)值以及交聯(lián)密度特性,并且由此具體地防止自密封層的材料穿過輪胎壁進入到釘子移走之后留下的小孔中。 文獻EP 1 090 069Bl公開了一種自密封合成物,該合成物以重量計包括100份苯乙烯基熱塑性彈性體、110-190份粘結(jié)劑、80-140份液體增塑劑以及2-20份添加劑。該文獻沒有提供有關(guān)合成物物理特性的任何信息。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個主題是一種徑向向內(nèi)張開的環(huán)形形式并且具有外壁和內(nèi)壁的無內(nèi)胎輪胎,其特征在于,至少部分內(nèi)壁覆蓋有自密封層,該自密封層包括邵氏0硬度小于35的熱塑性苯乙烯(TPS)類彈性體。 有利地,自密封層的邵氏0硬度小于20并且更優(yōu)選地小于10。 本發(fā)明的另一個主題是類似的輪胎,自密封層具有小于0. OlMpa的動態(tài)模量G*,
該G*在10Hz頻率以及6(TC溫度下測量。 申請人:發(fā)現(xiàn),與現(xiàn)有技術(shù)文獻中指示內(nèi)容相反,包括熱塑性苯乙烯類彈性體的極柔軟自密封層的使用不僅是可行的,而且提供了良好的穿孔密封特性,特別是在導致穿孔的釘子被移走或拔除之后。 有利地,在某些應(yīng)用中,自密封層在面向內(nèi)腔的側(cè)面上覆蓋有薄膜。該薄膜能夠基本上限制自密封層的材料在釘子移走之后穿過輪胎壁的傾向。這層薄膜的存在允許使用比現(xiàn)有技術(shù)文獻中推薦的材料硬度更低的自密封材料,而不會損害穿孔情況下的有效性。所述薄膜優(yōu)選為熱塑性薄膜并且更優(yōu)選為可伸展薄膜。 有利地,熱塑性薄膜的厚度小于100iim并且優(yōu)選地在5到50iim之間,取決于輪胎的類型。 熱塑性薄膜的這種極小厚度賦予其可忽略的重量以及極大彈性。這種熱塑性薄膜可以是聚丙烯(PP)薄膜。 可伸展熱塑性薄膜可從包括聚乙烯(PE)薄膜、聚氯乙烯(PVC)薄膜以及聚偏二氯乙烯(PVDC)薄膜的組中選擇。由這三種材料制成的薄膜非常廣泛地用作專業(yè)及家庭應(yīng)用中的拉伸薄膜。有利地,自密封層的厚度大于0.3mm并且優(yōu)選地在0.5mm到10mm之間,取決于應(yīng)用。該層的厚度取決于所涉及輪胎的類型。對于重型貨車和農(nóng)用車輛,該厚度在2到5mm之間。對于民用工程車輛中使用的輪胎,該厚度在2到10mm之間。對于乘用車輛,該厚度在O. 5至lj4mm之間。最后,對于力車輪胎,該厚度為0. 4至lj 2mm并且優(yōu)選地約為lmm。
有利地,TPS是自密封層的主要彈性體。 TPS彈性體具有能夠接受極高含量填充油的優(yōu)點并且同時具有良好的延展性及抗
拉強度特性,并且由此得到的彈性體合成物具有適用于小孔密封應(yīng)用的機械特性。
有利地,TPS彈性體可從包括苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯(SBS)、苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯(SIS)、苯乙烯/異戊二烯/丁二烯/苯乙烯(SIBS)、苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯(SEBS)、苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯(SEPS)、苯乙烯/乙烯-乙烯-丙烯/苯乙烯(SEEPS)嵌段共聚物以及這些共聚物的混合物的組中選擇。 優(yōu)選地,TPS彈性體從包括SEBS共聚物、SEPS共聚物以及這些共聚物的混合物中選擇出來。 有利地,自密封層包括數(shù)量大于200phr(每百份橡膠或者彈性體,以重量計的份數(shù))的填充油。 所述填充油可從包括聚烯烴油、石蠟油、環(huán)烷油、芳香族油、礦物油以及這些油的混合物的組中選擇。 優(yōu)選地,填充油是含量在500到900phr之間的聚異丁烯油。 在根據(jù)本發(fā)明的輪胎中,自密封層可被設(shè)置到輪胎胎冠上,并且自密封層可以延伸到輪胎赤道,或者從一個側(cè)壁延伸到另一個側(cè)壁,至少延伸到當輪胎處于安裝位置時與輪輞凸緣的邊緣附近相對應(yīng)的徑向位置。自密封層或者由自密封層和可伸展熱塑性薄膜組成的自密封疊層的范圍不僅取決于所涉及輪胎發(fā)生穿孔的風險,而且取決于這些風險與所述輪胎重量之間的折衷。 發(fā)明的另一個主題是一種將自密封疊層施加到無內(nèi)胎力車輪胎內(nèi)壁的方法,其中 _將輪胎內(nèi)外翻轉(zhuǎn),從而將內(nèi)壁翻到環(huán)面外側(cè)并且將外壁翻到環(huán)面內(nèi)側(cè);-使輪胎的外環(huán)面壁延展;-將自密封裝置施加到輪胎的內(nèi)壁;并且-將輪胎內(nèi)外翻轉(zhuǎn),從而將內(nèi)壁和外壁翻回到它們的最初位置 自密封層由此極為有利地處在壓力狀態(tài)下,所述壓力狀態(tài)有助于自密封操作。 通過接下來的描述并且參考附圖,本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將會變得清楚,所述附圖顯示了作為非限制性示例的本發(fā)明實施例。
接下來的描述中給出了所有的實施例細節(jié),附有圖1到14,其中 圖1示意性地顯示了結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的自密封層的輪胎的徑向橫截面; 圖2顯示了結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的自密封疊層的力車輪胎的局部徑向橫截面; 圖3和圖4示意性地顯示了在存在穿孔物體以及該物體被移走之后根據(jù)本發(fā)明的
自密封層的密封機理; 圖5和圖6示意性地顯示了在穿孔物體或釘子被移走之后根據(jù)本發(fā)明的自密封疊層的密封機理; 圖7顯示了將自密封層施加到力車輪胎的第一步驟; 圖8顯示了內(nèi)外翻轉(zhuǎn)之后的力車輪胎; 圖9顯示了設(shè)置在膨脹鼓上的內(nèi)外翻轉(zhuǎn)的力車輪胎; 圖10顯示了使內(nèi)外翻轉(zhuǎn)輪胎膨脹的階段; 圖11顯示了膨脹的內(nèi)外翻轉(zhuǎn)力車輪胎; 圖12顯示了自密封層的施加; 圖13顯示了圖12中的輪胎被翻回到正常的圓形;以及
圖14顯示了圖13中的輪胎被翻回到正常的圓形。
具體實施例方式
邵氏0硬度值是根據(jù)ASTM D 2240標準而獲得。在壓頭施加后10秒進行測量。
彈性體材料的動態(tài)特性是通過Alpha Technologies公司的RPA2000流變儀而獲得。樣本放置于兩個紋狀雙錐形板之間的腔內(nèi)。在封閉之后,腔的體積大約4. 5cm3。 一個板是固定的,而另一個板繞著中心以正弦曲線方式擺動。施加大約20%的變形并且在0. 03Hz與33Hz之間進行頻率掃描。腔內(nèi)的施加溫度為6(TC。用到的結(jié)果是動態(tài)剪切模量6*和損耗系數(shù)tanS ,其中 G*=a/G'2+C7"2以及tan S =G"/G, G* :動態(tài)剪切模量,單位MPa ; G':真實剪切模量,單位MPa ; G":損耗模量,單位MPa ;以及 S :施加的變形與測量的應(yīng)力之間的相位偏移。 動態(tài)模量和邵氏0硬度是用于表現(xiàn)彈性體材料機械特性的兩種方法。它們的結(jié)果相互關(guān)聯(lián),但是并不相同,特別是在極低剛度材料的情況下。這兩種方法特別適用于表現(xiàn)極低剛度材料的特征,例如本文中描述的自密封層材料。 材料的伸長模量被理解為在23t:下測量、在第一次拉伸中(S卩,沒有調(diào)節(jié)性循環(huán))、對于給定單軸延伸變形e所獲得的表觀正切伸長模量;拉動率是500mm. min—1 (ASTMD412標準)。該模量被稱為模量E :
其中S。是測試件的最初橫截面,F(xiàn)是在所涉及的變形時測得的拉伸力,以及o = F/S。是所涉及的變形時的拉伸力除以測試件的最初橫截面S。。 術(shù)語o B和e B被理解為表示材料測試件在斷裂時測得的應(yīng)力和伸長(o B被校正 到測試件的最初橫截面S。)。 圖1示意性地顯示了結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的自密封層的充氣輪胎或者客用車輛輪 胎的徑向橫截面。 輪胎1包括被胎冠加強件或帶6所加強的胎冠2、兩個側(cè)壁3以及兩個胎圈4,每 個胎圈4都被胎圈鋼絲5所加強。胎冠2的頂部被胎面(該示意性附圖中沒有顯示)所覆 蓋。胎體加強件7圍繞著每個胎圈4中的胎圈鋼絲5纏繞,該加強件7的翻轉(zhuǎn)部8例如向 著輪胎1外部展開,該翻轉(zhuǎn)部8在這里顯示成配合到它的輪輞9上。如本質(zhì)上所公知的,胎 體加強件7由至少一個簾布層構(gòu)成,該簾布層被稱為"徑向"簾線的簾線例如織物或金屬簾 線所加強,也就是說這些簾線在實際當中被設(shè)置成彼此平行并且從一個胎圈延伸到另一個 從而形成與輪胎旋轉(zhuǎn)軸線成80。到90°之間的角度。氣密層10從一個輪圈延伸到另一個 輪圈,并且相對于胎體加強件7位于徑向內(nèi)側(cè)。 輪胎1的特征在于它的內(nèi)壁包括自密封層11。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,自密封 層11覆蓋整個氣密層10并且基本上構(gòu)成了輪胎的整個內(nèi)壁。自密封層同樣從一個側(cè)壁延 伸到另一個側(cè)壁,當充氣輪胎處于安裝位置時至少從與輪輞凸緣的端部相對應(yīng)的徑向高度 開始延伸。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例,自密封層ll可僅僅覆蓋氣密層(層10)的一部分,例 如僅僅覆蓋輪胎的胎冠區(qū)域,或者至少從胎冠區(qū)域延伸到輪胎側(cè)壁的中點(輪胎赤道)。
氣密層(厚度為0.7到0.8mm)是基于丁基橡膠,其具有用于內(nèi)部襯墊的常用配 方,所述內(nèi)部襯墊通常在一般輪胎中限定出輪胎的徑向內(nèi)部表面用于保護胎體加強件不會 受到來自于輪胎內(nèi)部空間的空氣散布。該氣密層10由此能夠使輪胎1被充氣并且保持壓 力。氣密層的密封特性能夠確保相對低速的掉壓,使其能夠在正常操作情況下保持充氣輪 胎足夠長的時間,通常是數(shù)個星期或者數(shù)個月。
圖2顯示了包括根據(jù)本發(fā)明的自密封疊層的力車輪胎。 輪胎20包括兩個側(cè)壁21和胎冠22。胎體加強件(未示出)在側(cè)壁和胎冠中、從 一個胎圈延伸到另一個胎圈。胎面24設(shè)置在胎冠處的胎體加強件上。該輪胎包括根據(jù)本 發(fā)明的自密封疊層25。該疊層25包括自密封層26,該自密封層與輪胎1中的自密封層相 類似并且涂覆有可伸展熱塑性薄膜27??缮煺篃崴苄员∧づc輪胎內(nèi)腔的空氣相接觸。疊層 25基本上只圍繞著輪胎20的胎冠22延伸。 圖3和4高度示意性地顯示了在穿孔物體存在時以及該物體被移走之后根據(jù)本發(fā) 明的自密封層的密封機理。這兩個附圖顯示了輪胎1的側(cè)壁3的一部分S的放大部分。
在圖3中,穿孔物體15完全地穿過輪胎的側(cè)壁3,形成裂縫17a。穿孔物體或者釘 子保留在原位置上并且箭頭顯示出由輪胎1的內(nèi)腔12中的充氣壓力Pi所產(chǎn)生的應(yīng)力方向。 該充氣壓力Pi使自密封層處于流體靜力學壓縮狀態(tài),自密封層的彈性拉伸模量越低或者動 態(tài)剪切模量越低,該流體靜力學壓縮狀態(tài)就越理想。這些力將自密封層材料施加到穿孔物 體15并且封堵裂縫17a。 同一圖3顯示了釘子15被移走之后的裂縫17b,此時側(cè)壁3的材料30以及其它材 料層中的裂縫的兩個邊緣部完全地閉合在一起。在這種情況下,同一流體靜力學壓力確保了自密封材料層中裂縫17b的邊緣部的閉合以及由此封堵該裂縫17b。 應(yīng)當知道的是,當釘子保留在原位置時,氣密層10使得穿過裂縫17a的泄漏率受
到極大限制。然而,當釘子被移走時,該氣密層完全不能封堵裂縫17b,并且輪胎事實上通常
瞬間地變平。 圖4顯示了一種情況,其中穿孔物體被移走之后,在輪胎側(cè)壁3結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的裂縫 的邊緣部充分地移動分開并且留下了有限尺寸的真實孔。這種小孔通常具有幾毫米的直 徑。在這種情況下,用于封堵這個裂縫17b的驅(qū)動力還是由充氣壓力&在自密封層中產(chǎn)生 的流體靜力學壓力。這些力引起裂縫中的移位從而使裂縫被靠近裂縫的自密封層材料所填 滿。這樣獲得了裂縫的良好密封。 自密封層材料的動態(tài)模量和/或邵氏0硬度越低,這種移位就越容易。這些移位 由此需要自密封層材料具有高的斷裂伸長率以及高的斷裂應(yīng)力,從而能夠填滿裂縫而不會 斷裂。在根據(jù)本發(fā)明的材料的情況下,斷裂伸長率大于500%并且最好大約800%,以及斷 裂應(yīng)力大于0. 2MPa是符合要求的。 根據(jù)本發(fā)明的自密封層在機械特性方面以非常類似于彈性材料的方式表現(xiàn)出來。 與具有更大粘性的機械特性的常規(guī)自密封層相比,這種特性給予根據(jù)本發(fā)明的自密封層相 當大的優(yōu)勢。這種優(yōu)勢在穿孔物體被移走時、特別是在穿孔物體已經(jīng)保留在原位置上幾個 小時或者幾天以及甚至更長時得到了論證。在這種情況下,常規(guī)自密封層的材料主要是需 要時間在穿孔物體周圍完全松弛,并且它的粘性抵抗著流體靜力學壓力,所述壓力傾向于 使材料流入到由于移走而產(chǎn)生的裂縫中。這會導致在相當長時間內(nèi)的密封缺乏,尤其是在 與穿孔物體的粘結(jié)或者附著減弱時。當穿孔物體被移走時,這種密封缺乏非常容易聽得到。
相反地,根據(jù)本發(fā)明的自密封層以尤其純粹的彈性方式表現(xiàn)出來,并且在移走期 間,通過流體靜力學壓力的作用,它們的響應(yīng)是瞬間發(fā)生的。再也不會觀察到這種密封缺 陷。 圖5和6高度示意性地顯示了在穿孔物體被移走之后根據(jù)本發(fā)明的自密封層和自 密封疊層的密封機理。這兩個附圖再次顯示了與圖1中所示相類似的、輪胎側(cè)壁3的一部 分S的放大部分。 圖5顯示了沒有可伸展熱塑性薄膜時在穿孔物體被移走之后形成塞子34的機理。 裂縫32的尺寸使得被充氣壓力Pi推動的自密封層11的材料直接穿過側(cè)壁3,形成了外部 上的突起或者塞子。這個塞子通常令人滿意地封堵住泄露,但是它完全地暴露到輪胎外側(cè) 并且當塞子破裂時輪胎容易逐步地或者立刻地變平。形成塞子的另一個結(jié)果是輪胎內(nèi)部自 密封層材料的量降低,由此損害了該層的效果。 圖6顯示了可伸展熱塑性薄膜27設(shè)置到自密封層26的外表面從而形成根據(jù)本發(fā) 明的自密封疊層的情況。在這種情況下,熱塑性薄膜27的存在在機械方面增強了自密封層 并且有助于將自密封材料限制在輪胎的一部分S的內(nèi)壁3中。自密封層26的材料不會完全 地穿過裂縫36并且在外部沒有塞子形成。根據(jù)應(yīng)用,可伸展熱塑性薄膜的類型可以改變, 特別是它們的厚度。應(yīng)當知道的是,熱塑性薄膜優(yōu)選地可以伸展或者可以拉伸,并且具有極 小厚度,由此伸展剛度也極低。這使得薄膜能夠在所有家庭應(yīng)用中顯著地達到目的。該極 低伸展剛度使得所述薄膜能夠包住穿孔物體而不會降低自密封層的有效性并且使得所述 薄膜能夠伸展而不會收縮。由此,當穿孔物體取出時,可伸展熱塑性薄膜27趨于位于裂縫
736內(nèi)并且由此以機械方式增強自密封層26的材料。該穿孔示意性地顯示在區(qū)域38中。由 此,可以觀察到根據(jù)本發(fā)明的疊層的兩個部分之間真實的協(xié)同作用。 熱塑性薄膜還具有保護外部表面免受灰塵的優(yōu)點。在力車輪胎的情況下,該薄膜 使得輪胎能夠以一般的方式進行折疊而沒有任何問題。 熱塑性苯乙烯(TPS)類彈性體是苯乙烯基嵌段共聚物形式的熱塑性彈性體。
在熱塑性聚合物與彈性體之間設(shè)置中間結(jié)構(gòu),如公知那樣,它們由通過彈性體軟 嵌段交聯(lián)的聚苯乙烯硬嵌段構(gòu)成,例如聚丁二烯、聚異戊二烯或者聚(乙烯-丁烯)嵌段。 它們通常是三嵌段彈性體,其具有通過一個軟段交聯(lián)的兩個硬段。硬段及軟段可被設(shè)置成 線性方式,或者設(shè)置成星狀或分支結(jié)構(gòu)。 優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的自密封層包括從由苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯(SBS)、苯乙烯 /異戊二烯/苯乙烯(SIS)、苯乙烯/異戊二烯/ 丁二烯/苯乙烯(SIBS)、苯乙烯/乙烯-丁 烯/苯乙烯(SEBS)、苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯(SEPS)、苯乙烯/乙烯-乙烯-丙烯/ 苯乙烯(SEEPS)嵌段共聚物以及這些共聚物的混合物組成的組中選擇出來的TPS彈性體。
更優(yōu)選地,所述彈性體選自包括SEBS共聚物、SEPS共聚物以及這些共聚物的混合 物的組。 根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例,TPS彈性體中的苯乙烯含量為5到50%之間。
在指示最小值以下,彈性體的熱塑性性質(zhì)存在著顯著變?nèi)醯娘L險,而在推薦最大 值以上,合成物的彈性會受到不利的影響。出于這些原因,苯乙烯含量更優(yōu)選地在10到 40%之間,特別是在15%到35%之間。 優(yōu)選地,TPS彈性體的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg,根據(jù)ASTM D3418測量)在_20°C以下,更 優(yōu)選地在_401:以下。 這些最低溫度之上的Tg值意味著自密封合成物自身的更高Tg可能降低自密封合 成物在極低溫度下使用時的性能。對于這種使用,TPS彈性體的Tg更優(yōu)選地始終在-5(TC 以下。 TPS彈性體的算術(shù)平均分子量(由Mn表示)優(yōu)選地在50000到500000g/mol之 間,更優(yōu)選地在75000到450000g/mol之間。在指示最小值以下,TPS彈性體鏈之間的內(nèi)聚 會由于稀釋(稀釋劑的量)而存在被減弱的風險。此外,使用溫度的增大會存在不利地影 響機械性能的風險,特別是斷裂性能,由此導致降低的"熱"性能。此外,過高的分子量Mn對 于在推薦填充油含量的組分靈活性而言是不利的。由此,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),處于250000到400000 范圍內(nèi)的Mn是尤其適合的,特別適用于充氣輪胎中自密封合成物的使用。
TPS彈性體的算術(shù)平均分子量(Mn)以公知的方式通過SEC(空間排阻色譜法)確 定。樣本首先溶解于濃度為lg/L的四氫呋喃中,隨后溶液在注入之前在孔隙度為0. 45 ii m 的過濾器上過濾。所使用的設(shè)備為WATERSAlliance的色層譜儀。洗脫溶劑是四氫呋喃,流 速為O. 7ml/min,系統(tǒng)溫度為35t:以及分析時間為90分鐘。使用一套四個串聯(lián)的WATERS色 譜柱,即一個STYRAGEL HMW7色譜柱, 一個STYRAGEL HMW6E色譜柱以及兩個STYRAGEL HT6E 色譜柱。聚合體樣本溶液的注入體積為100 iU。檢測器是WATERS 2410示差折射儀,用于 處理色層譜儀數(shù)據(jù)的相關(guān)軟件是WATERS MILLENIUM系統(tǒng)。計算出的平均分子量與通過聚 苯乙烯基準而獲得的校準曲線相關(guān)聯(lián)。 TPS彈性體可全部由彈性體基體構(gòu)成或者當包括一種或多種其它彈性體時以重量計的主要部分(優(yōu)選地大于50%,更優(yōu)選地大于70%)由基體構(gòu)成,無論熱塑性與否,例如 二烯烴型彈性體。 根據(jù)一個優(yōu)選實施例,TPS彈性體是單一彈性體,并且單一熱塑性彈性體存在于自 密封合成物中。 為了獲得根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)模量和/或邵氏硬度,自密封層優(yōu)選地包括極高含量 使用的填充油(增塑油),大于200phr(也就是,每100份橡膠或彈性體以重量計超過200 份)。 可以使用任何的填充油,優(yōu)選是一種具有弱極性性質(zhì)、能夠使彈性體(特別是熱 塑性彈性體)伸展或塑化的填充油。 在室溫(23°C )下,這些相對粘性的油是液體(即,是具有最終能夠呈現(xiàn)出它們?nèi)?br>
器形狀的能力的物質(zhì)),尤其與自然狀態(tài)為固體的樹脂(特別是粘性樹脂)不同。 優(yōu)選地,填充油從由聚烯烴油(即,由烯烴、單烯烴、二烯烴的聚合作用所形成)、
石蠟油、環(huán)烷油(低粘度或高粘度)、芳香族油、礦物油以及這些油的混合物組成的組中選
擇出來。 更優(yōu)選地,使用聚異丁烯油、特別是聚異丁烯(PIB)油、石蠟油或者這些油的混合 物。 作為示例,聚異丁烯油具體地由Univar以名稱"Dyn即ak Poly"(例如"Dyn即ak Poly 190")售出,由BASF以名稱"Glissopal"(例如"Glissopal 1000")或者 "0卯a(chǎn)nol"(例如O卯a(chǎn)nol B12")售出;石蠟油由Exxon以名稱"Telura 618"或者由 R印sol以名稱"Extensol51"售出。 填充油的算術(shù)平均分子量(Mn)優(yōu)選地在200到30000g/mol之間,更優(yōu)選地在300 到10000g/mol之間。 對于過低的Mn數(shù)值,存在著油轉(zhuǎn)移到自密封合成物外部的風險,而過高的Mn數(shù)值 會使得該合成物變得過于粘稠。Mn數(shù)值在400到3000g/mol被證明對于指定應(yīng)用、特別是 對于充氣輪胎中的使用而言是一種良好的折衷。 填充油的算術(shù)平均分子量(Mn)通過SEC而確定。樣本首先溶解于濃度為lg/L的 四氫呋喃中,隨后溶液在注入之前在孔隙度為0. 45 m的過濾器上過濾。所使用的設(shè)備為 WATERS Alliance的色層譜儀。洗脫溶劑是四氫呋喃,流速為lml/min,系統(tǒng)溫度為35。C以 及分析時間為30分鐘。使用一套兩個WATERS色譜柱,商業(yè)名稱為"STYRAGEL HT6E"。聚合 體樣本溶液的注入體積為100 ill 。檢測器是WATERS 2410示差折射儀,用于處理色層譜儀 數(shù)據(jù)的相關(guān)軟件是WATERS MILLENIUM系統(tǒng)。計算出的平均分子量與通過聚苯乙烯基準而 獲得的校準曲線相關(guān)聯(lián)。 在隨后的描述及實施方式的啟示下,本領(lǐng)域技術(shù)人員將會知曉如何根據(jù)自密封層
的特定使用情況,特別是根據(jù)自密封層所應(yīng)用的輪胎類型來調(diào)整填充油的量。 優(yōu)選地,填充油含量在500到900phr之間。在指示最小值以下,自密封合成物存
在著對于特定應(yīng)用而言具有過高剛度的風險,而在推薦最大值以上,存在著合成物具有不
足內(nèi)聚的風險。 填充有高水平的油的TPS彈性體(例如SEPS或者SEBS)是公知的并且是商業(yè)可 供的。例如,產(chǎn)品可以是由Vita ThermoplasticElastomers或者VTC( "VTC TPE group")出售的名稱為"Dryflex"(例如"Dryflex 967100")或者"Mediprene"(例如"Mediprene 500 000M")的產(chǎn)品,以及由Multibase出售的名稱為"Multiflex"(例如"MultiflexGOO")
的產(chǎn)品。 具體地在用于醫(yī)療、制藥或者化妝品應(yīng)用中發(fā)展起來的這些產(chǎn)品可以針對擠壓或 模制而成的TPEs按照常規(guī)方式進行處理,例如可以從以珠或者顆粒狀形式獲得的原材料 開始。 設(shè)置有如上所述的自密封層11的圖1中的輪胎1可在硫化前或硫化后生產(chǎn)出來。
在第一種情況下(即,在輪胎硫化之前),自密封合成物以傳統(tǒng)方式簡單地施加到 期望的位置,從而形成層ll。硫化隨后以傳統(tǒng)方式進行。TPS彈性體能夠很好地經(jīng)受與硫 化步驟相關(guān)的應(yīng)力。 對于輪胎領(lǐng)域技術(shù)人員而言,一種有利的制造方法變型包括例如在輪胎制造鼓 被氣密層以及隨后的輪胎結(jié)構(gòu)的其它部分覆蓋之前,以具有適當厚度(例如3mm)薄片的形 式將自密封層平坦地、直接地沉積到輪胎制造鼓上。 在第二種情況下(即,在輪胎硫化之后),自密封層通過過任何適當方式(例如 通過粘結(jié)、通過噴射或者通過適當厚度薄膜的擠壓或吹塑)而施加到固化的充氣輪胎的內(nèi) 側(cè)。施加熱的自密封產(chǎn)品能夠提高自密封層與輪胎內(nèi)壁之間的粘結(jié)強度。該內(nèi)壁可以被清 潔或者未被清潔,根據(jù)情況而定。 如果必要的話,當熱塑性薄膜具有過低的軟化溫度而不能經(jīng)受硫化時,該熱塑性 薄膜可在硫化之后施加到自密封層。薄膜的極大柔性以及它的可伸展性使得這種施加容易 進行。此外,這些薄膜可具有進一步利于這種施加的粘性。 下面結(jié)合圖7到14描述根據(jù)本發(fā)明的自密封疊層在力車輪胎內(nèi)壁上的施加。如 引用的專利US4 424 295中所強調(diào)的,由于這種類型輪胎的極大柔韌性,因此在硫化之后 難于將自密封產(chǎn)品層沉積到力車輪胎的內(nèi)側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的方法使得這種施加能夠容易地 完成。 圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于將自密封疊層施加到力車輪胎的施加方法的第一 步驟。具體地,該輪胎20包括兩個側(cè)壁21和胎面24,并且具有內(nèi)壁28和外壁29。第一步 驟包括將輪胎內(nèi)外翻轉(zhuǎn)從而使得內(nèi)壁28處于輪胎外側(cè)以及外壁29處于內(nèi)側(cè)。內(nèi)外翻轉(zhuǎn)操 作按照圖7中所示箭頭表示的方向上進行。 在力車輪胎的情況下,由于胎圈鋼絲的極大柔韌性,使其容易折疊,因此這種內(nèi)外 翻轉(zhuǎn)的操作非常簡單。這種內(nèi)外翻轉(zhuǎn)操作可以手動完成。
圖8顯示了內(nèi)外翻轉(zhuǎn)的輪胎20。 接下來,內(nèi)外翻轉(zhuǎn)的輪胎20被設(shè)置在膨脹鼓50上(在圖9中示意性地顯示),該 膨脹鼓具有兩個凸緣51和52以及薄膜53,所述凸緣被設(shè)計用于容納輪胎的胎圈23,所述 薄膜用于密封由鼓、凸緣和薄膜所形成的凹腔54。 凹腔54隨后膨脹,同時使兩個凸緣51和52靠近在一起,如圖IO所示。凹腔54的 內(nèi)部壓力Pc使薄膜53壓靠著輪胎外壁29。圖10的兩個箭頭顯示了使兩個凸緣51, 52靠 近在一起的運動方向。 在圖11中,使兩個凸緣51和52靠近在一起的運動已被完成并且凹腔54中的內(nèi) 部壓力升高到數(shù)值Pf 。該壓力Pf是輪胎標準充氣壓力Pi的0. 5到3倍。優(yōu)選地,該壓力基
10本上大于輪胎20的標準充氣壓力從而使輪胎20的胎體加強件處于一種超過使用期間輪胎 通常承受的伸展狀態(tài)。 該充氣壓力Pf還具有以下優(yōu)點給予了由此內(nèi)外翻轉(zhuǎn)安裝的輪胎20以足夠充分 的整體剛度,從而能夠?qū)⒆悦芊獐B層25施加到內(nèi)壁28。 在施加疊層25之前,可以在輪胎上進行清潔操作。該清潔操作可以是通過刷凈輪
胎來簡單地去除灰塵,或者可以使用水、酒精或者任何其它適當物質(zhì)及方法。 圖12顯示了輪胎20,其中疊層25沉積在內(nèi)壁28上。疊層通過將薄片擠壓成期望
寬度和厚度、沉積到保護膜(例如硅化膜)上并且在巻盤上纏繞而事先制成。在施加到輪
胎期間,薄片層圍繞著輪胎纏繞,在薄片施加期間剝?nèi)ス杌Wo膜并且使輪胎旋轉(zhuǎn)。隨后施
加熱塑性薄膜27。 優(yōu)選地,在纏繞之前,熱塑性薄膜27以疊層巻盤被巻繞的方式施加到薄片的自由
壁上,以便于施加到輪胎20,所述施加在單一操作中進行。 自密封層還可通過纏繞厚度及寬度小于期望尺寸的條帶而被施加。 最后,自密封材料26可直接擠壓到輪胎內(nèi)壁28上并且熱塑性膜27隨后被巻繞在上面。 在疊層25被施加之后,輪胎通過第二次內(nèi)外翻轉(zhuǎn)操作而翻回到正常的圓形,如圖 13中所示。隨后獲得了圖14中所示的輪胎。 應(yīng)當知道的是,疊層25的自密封層26在內(nèi)外翻轉(zhuǎn)操作之后處于與輪胎20正常形 狀所占據(jù)空間以及與凹腔54的癟掉相關(guān)聯(lián)的壓縮狀態(tài),疊層25的自密封層26無任何特定 壓力地設(shè)置在充氣到Pf的輪胎內(nèi)壁28上。由于是在凹腔54中的壓力超過標定充氣壓力Pi 的情況下進行施加,因此當輪胎20充氣到其標定充氣壓力時,該壓縮狀態(tài)必須被保持。這 種壓縮狀態(tài)對自密封層26和自密封疊層25的有效性是極為有利的。當標定充氣壓力Pi 為2bar時,施加的壓力可以高達6bar。 本發(fā)明的示例性實施例被生產(chǎn)用于52-559尺寸的力車輪胎。由SEBS彈性體(15% Kraton G1654產(chǎn)品)基體以及1000Mn(85% Dyn即ack 190)的聚異丁烯(PIB)油構(gòu)成的lmm 厚自密封材料層被沉積到這些輪胎的內(nèi)壁上。厚度為35ym的聚乙烯拉伸薄膜也被施加。 疊層的重量約為100g,該材料的邵氏0硬度大約為8并且它的動態(tài)模量6*在6(TC時小于 10000Pa。 這些輪胎被直徑1.8mm的釘子、引起損壞的各種其它尖銳針尖以及物體(例如,直 徑2mm的剌穿鉆頭)剌穿。壓力被監(jiān)測5天。發(fā)現(xiàn)對于1. 8mm釘子的3個穿孔為零泄漏 (也就是,掉壓與輪胎剌穿之前相等)。由其它物體產(chǎn)生的泄露是細微的并且能夠適應(yīng)循環(huán) 式使用。 本發(fā)明并不局限于所描述及顯示的示例,并且可以對其進行各種改進,而不會脫 離由權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求
一種呈徑向向內(nèi)張開的環(huán)形形式的無內(nèi)胎輪胎,所述輪胎具有外壁和內(nèi)壁,其特征在于,至少部分內(nèi)壁覆蓋有自密封層,所述自密封層包括邵氏0硬度小于35的熱塑性苯乙烯(TPS)類彈性體。
2. 如權(quán)利要求1所述的輪胎,其特征在于,所述自密封層的邵氏0硬度小于20并且優(yōu)選地小于10。
3. —種呈徑向向內(nèi)張開的環(huán)形形式的無內(nèi)胎輪胎,所述輪胎具有外壁和內(nèi)壁,其特征在于,至少部分內(nèi)壁覆蓋有自密封層,所述自密封層包括動態(tài)模量G*小于0. OlMPa的熱塑性苯乙烯類(TPS)彈性體,所述G*在10Hz頻率以及6(TC溫度測量的。
4. 如權(quán)利要求1到3任一所述的輪胎,其特征在于,所述自密封層在面向輪胎內(nèi)腔的側(cè)面上覆蓋有薄膜。
5. 如權(quán)利要求4所述的輪胎,其特征在于,所述薄膜是從包括聚乙烯(PE)薄膜、聚氯乙烯(PVC)薄膜以及聚偏二氯乙烯(PVDC)薄膜的組中選擇出來的可伸展熱塑性薄膜。
6. 如前述任一權(quán)利要求所述的輪胎,其特征在于,TPS是自密封層的主要彈性體。
7. 如前述任一權(quán)利要求所述的輪胎,其特征在于,TPS彈性體從包括苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS)、苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯(SIS)、苯乙烯/異戊二烯/ 丁二烯/苯乙烯(SIBS)、苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯(SEBS)、苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯(SEPS)、苯乙烯/乙烯-乙烯-丙烯/苯乙烯(SEEPS)嵌段共聚物以及這些共聚物的混合物的組中選擇。
8. 如權(quán)利要求7所述的輪胎,其特征在于,TPS彈性體從包括SEBS共聚物、SEPS共聚物以及這些共聚物的混合物的組中選擇。
9. 如前述任一權(quán)利要求所述的輪胎,其特征在于,自密封層包括數(shù)量大于200phr(每百份橡膠或者彈性體以重量計的份數(shù))的填充油。
10. 如前述任一權(quán)利要求所述的輪胎,其特征在于,還包括氣密層,所述氣密層由對充氣氣體基本上氣密的橡膠合成物組成并且基本上覆蓋所述輪胎的整個內(nèi)壁,其中,自密封層在面向輪胎內(nèi)腔的側(cè)面上至少部分地覆蓋所述氣密層。
11. 如前述任一權(quán)利要求所述的輪胎,其特征在于,所述自密封層設(shè)置在所述輪胎的胎冠處。
12. 如前述任一權(quán)利要求所述的輪胎,其特征在于,所述輪胎適用于力車。
13. 如權(quán)利要求12所述的輪胎,其特征在于,所述自密封層的厚度在0. 6到1. 5mm之間并且優(yōu)選地在0. 8到1. 2mm之間。
14. 一種將自密封疊層施加到根據(jù)權(quán)利要求12或13的力車輪胎內(nèi)壁的方法,其中-將輪胎內(nèi)外翻轉(zhuǎn),從而使內(nèi)壁翻到環(huán)面外側(cè)并且將外壁翻到環(huán)面內(nèi)側(cè);-使輪胎的外環(huán)面壁延展;-將自密封裝置施加到輪胎的內(nèi)壁上;并且-將輪胎內(nèi)外翻轉(zhuǎn),從而將內(nèi)壁和外壁翻回到它們的最初位置。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于,所述延展由內(nèi)部壓力產(chǎn)生。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于,當輪胎具有給定的標準充氣壓力時,內(nèi)部壓力在所述標準壓力的0. 5到3倍之間。
全文摘要
一種呈徑向向內(nèi)張開的環(huán)形形式的無內(nèi)胎輪胎,所述輪胎具有外壁和內(nèi)壁,其特征在于,至少部分內(nèi)壁覆蓋有自密封層,所述自密封層包括邵氏0硬度小于35的熱塑性苯乙烯(TPS)類彈性體。
文檔編號B60C5/14GK101765520SQ200880100882
公開日2010年6月30日 申請日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者F·皮亞洛, J·梅里諾·洛佩斯, M·阿胡瓦多, P·勒薩熱 申請人:米其林技術(shù)公司;米其林研究和技術(shù)股份公司