專利名稱：具有橡膠胎面的卡車輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于促進內(nèi)部熱量累積(internal heat build-up)降低、具有包含橡膠組合物的周向橡膠胎面的輪胎。本發(fā)明特別涉及卡車輪胎。
背景技術(shù)：
充氣橡膠輪胎常規(guī)地使用胎面制備，所述胎面由被炭黑以及有時被二氧化硅或炭黑和二氧化硅(例如沉淀二氧化硅)的組合補強的彈性體組成。本發(fā)明更具體地涉及卡車輪胎和其它相對大的輪胎，包括相對重型輕便卡車輪胎，與普通的客車輪胎相比，通常預(yù)期它們能支撐和承載相對大的車輛載荷，因此，傾向于產(chǎn)生較大的內(nèi)部熱量累積，并且導(dǎo)致較高的內(nèi)部操作溫度?？ㄜ囕喬ヌッ嫱ǔ＞哂刑ス?基部構(gòu)型，其中外部胎冠橡膠層旨在與地面接觸，即，含有胎面的行駛表面，其通常含有花紋塊和花紋溝構(gòu)型。下面的內(nèi)部橡膠層，其通常為胎面基部橡膠層，位于下面并且支撐胎冠橡膠層，并且通常位于胎冠和胎體之間，以提供橡膠性質(zhì)的過渡。通常，胎冠和胎面基部橡膠層共擠出作為輪胎結(jié)構(gòu)的未固化部件，并且與總體輪胎結(jié)構(gòu)共同在合適的模具中在高溫和壓力的條件下固化或硫化。這樣的胎面和輪胎構(gòu)型為本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。對于這樣的相對重型輪胎，通常不期望其胎面的內(nèi)部熱量累積(由輪胎胎面行駛溫度累積證明)或提高，但是一部分熱量累積或溫度提高是輪胎在載荷下的行駛期間相對不可避免的。提出了難題，即提供具有促進在使用期間內(nèi)部熱量累積降低的胎面的輪胎。對于這樣的難題，預(yù)想評價一種輪胎胎面橡膠組合物，所述組合物包含基于順式1，4-聚異戊二烯橡膠的橡膠組合物，其含有具有最少的炭黑補強的高表面積沉淀二氧化硅、3，4-聚異戊二烯、烴樹脂和包含硫和硫固化加速劑的硫固化包裝。利用高表面積沉淀二氧化硅來評價在胎冠/基部結(jié)構(gòu)(具有天然橡膠/合成橡膠組合物的胎冠橡膠)的胎面中胎冠彈性體的補強的目的是提供一種輪胎胎面結(jié)構(gòu)，其與被炭黑補強的天然橡膠胎面相比，盡可能冷地行駛，并且具有可接受的胎面磨耗?？紤]在胎冠/基部結(jié)構(gòu)的胎面中，具有定量二氧化硅補強的橡膠胎冠的卡車輪胎，在負(fù)載條件下行駛時，與具有可比的炭黑補強的橡膠胎冠的卡車輪胎相比，將經(jīng)歷較少的溫度累積。對于這樣的評價，包括少量的3，4-聚異戊二烯是為了評價橡膠組合物的促進牽引。橡膠組合物中3，4-聚異戊二烯用于輪胎施用目的的用途可參見例如美國專利號5，087，668 和 5，336，730。對于這樣的評價，使用少量的至少一種脂肪酸皂的鹽(例如硬脂酸、棕櫚酸和油酸皂中的至少一種與氧化鋅、氧化鎂、碳酸鎂和碳酸鈣中的至少一種的產(chǎn)物，通常原位在橡膠組合物內(nèi))是為了評價未固化的橡膠組合物促進更容易的加工。對于這樣的評價，提供設(shè)計的硫固化包裝的目的是為了促進橡膠組合物耐固化返原，因此，提供更加耐固化返原的橡膠組合物。
因此，期望發(fā)明和提供一種評價，該評價不僅僅為卡車輪胎胎面提供沉淀二氧化娃補強。本文使用的并且根據(jù)常規(guī)的實踐，術(shù)語"phr"是指〃相應(yīng)材料的份數(shù)/100重量份的橡膠或彈性體"。在本發(fā)明的描述中，除非另外規(guī)定，否則本文使用的術(shù)語〃橡膠〃和〃彈性體〃可互換使用。除非另外規(guī)定，否則本文使用的術(shù)語〃橡膠組合物"、〃混煉橡膠〃和〃橡膠化合物〃可互換使用，是指〃已與各種成分或材料共混或混合的橡膠〃，并且這些術(shù)語為橡膠混合或橡膠混煉領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。除非另外規(guī)定，否則本文使用的聚合物(特別彈性體)的Tg是指其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，其可常規(guī)地例如通過差示掃描量熱計以15°C的加熱速率測量，觀察到相對于時間曲線的溫度過渡。應(yīng)理解的是，這種Tg測定為本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。

發(fā)明內(nèi)容
第I項.一種具有周向胎面的充氣輪胎，所述胎面具有胎冠/基部構(gòu)型，該構(gòu)型包含外部胎冠橡膠層和內(nèi)部橡膠層，所述內(nèi)部橡膠層位于所述外部胎冠橡膠層橡膠的下面，其中所述胎冠橡膠層的橡膠組合物包含，基于重量份/100重量份橡膠(phr):
(A)彈性體,所述彈性體包含
(1)約65-約90phr的順式1，4-聚異戊二烯橡膠，
(2)約5-約25phr的順式1，4-聚丁二烯橡膠，
(3)0-約12 phr的3，4-聚異戊二烯橡膠，和
(4)任選至多約20phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物，
(B)約1-約8phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與氧化鋅、氧化鎂和碳酸鈣中的至少一種的產(chǎn)物，
(C)0-約20 phr的烴樹脂，
(D)約45-約70phr的補強填料,所述補強填料包含:
(1)氮氣表面積(BET)在約210-約225m2/g范圍的沉淀二氧化硅以及用于所述沉淀二氧化硅的偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑具有與所述沉淀二氧化硅上的羥基(例如硅烷醇基團)有反應(yīng)性的部分和與所述彈性體相互作用的另一個不同的部分，或
(2)橡膠補強炭黑和所述沉淀二氧化硅的組合，所述組合含有約2-約15phr的所述橡膠補強炭黑以及用于所述沉淀二氧化硅的偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑具有與所述沉淀二氧化硅上的羥基有反應(yīng)性的部分和與所述彈性體相互作用的另一個不同的部分，和
(E)用于所述橡膠組合物的固化劑，所述固化劑包含硫和硫固化加速劑，其中所述硫固化加速劑包含第一硫固化加速劑和第二硫固化加速劑的組合，
其中所述第一硫固化加速劑包含N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺和N，N-二環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的至少一種，和
其中所述第二硫固化加速劑包含1，6-雙(N，N-二芐基硫代氨基甲?；虼?己烷。第2項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述第二硫固化加速劑還包括二苯基胍。
第3項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約5-約20 phr的所述烴樹脂。第4項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約5-約12 phr的所述3，4-聚異戊二烯橡膠。第5項.根據(jù)第4項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約5-約12 phr的所述3，4-聚異戊二烯橡膠。第6項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有至多約20 phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3-丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物。第7項.根據(jù)第5項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有至多約20 phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3-丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物。第8項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約1-約8 phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與氧化鋅的產(chǎn)物。第9項.根據(jù)第5項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約1-約8 phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與氧化鋅的產(chǎn)物。第10項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約1-約8 phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與碳酸鈣的產(chǎn)物。第11項.根據(jù)第5項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約1-約8 phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與碳酸鈣的產(chǎn)物。第12項.根據(jù)第5項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有至多約20 phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3-丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物。第13項.根據(jù)第9項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有至多約20 phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3-丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物。第14項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述沉淀二氧化硅與所述炭黑的重量比在約8.5/1-約9.2/1的范圍內(nèi)。第15項.根據(jù)第5項的輪胎，其中所述沉淀二氧化硅與所述炭黑的重量比在約8.5/1-約9.2/1的范圍內(nèi)。第16項.根據(jù)第9項的輪胎，其中所述沉淀二氧化硅與所述炭黑的重量比在約8.5/1-約9.2/1的范圍內(nèi)。第17項.根據(jù)第11項的輪胎，其中所述沉淀二氧化硅與所述炭黑的重量比在約
8.5/1-約9.2/1的范圍內(nèi)。第18項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約52-約65 phr的所述
沉淀二氧化硅。第19項.根據(jù)第I項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約52-約65 phr的補強填料，所述補強填料包含沉淀二氧化硅和約5-約20 phr的橡膠補強炭黑的組合。第20項.根據(jù)第5項的輪胎，其中所述橡膠組合物含有約52-約65 phr的補強填料，所述補強填料包含沉淀二氧化硅和約5-約20 phr的橡膠補強炭黑的組合。根據(jù)本發(fā)明，提供了具有周向胎面的充氣輪胎，所述胎面具有胎冠/基部構(gòu)型，該構(gòu)型包含外部胎冠橡膠層(提供輪胎的行駛面)和位于所述外部胎冠橡膠層下面的內(nèi)部橡膠層(有時稱為胎面基部橡膠層)橡膠，其中所述胎冠橡膠層的橡膠組合物包含，基于重量份/100重量份橡膠(phr):
(A)彈性體,所述彈性體包含
(1)約65-約90phr的順式1，4-聚異戊二烯橡膠(優(yōu)選天然的順式1，4-聚異戊二烯橡膠)，
(2)約5-約25phr的順式1，4-聚丁二烯橡膠，
(3)0-約12，或者約5-約12 phr的3，4-聚異戊二烯橡膠，和
(4)任選至多約20phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物，
(B)約1-約8phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與氧化鋅、氧化鎂和碳酸鈣中的至少一種(優(yōu)選碳酸鈣)的產(chǎn)物，
(C)0-約20，或者約5-約20 phr的烴樹脂，
(D)約45-約70，或者約52-約65phr的補強填料，所述補強填料包含:
(1)氮氣表面積(BET)在約210-約225m2/g范圍的無定形合成的二氧化硅(例如沉淀二氧化硅)以及用于所述沉淀二氧化硅的偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑具有與所述沉淀二氧化硅上的羥基(例如硅烷醇基團)有反應(yīng)性的部分和與所述彈性體相互作用的另一個不同的部分，或
(2)橡膠補強炭黑和所述沉淀二氧化硅的組合，所述組合含有約2-約15，或者約2-約10 phr的所述橡膠補強炭黑以及用于所述沉淀二氧化硅的偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑具有與所述沉淀二氧化硅上的羥基(例如硅烷醇基團)有反應(yīng)性的部分和與所述彈性體相互作用的另一個不同的部分，和
(E)用于所述橡膠組合物的固化劑，所述固化劑包含硫和硫固化加速劑，其中所述硫固化加速劑包含第一硫固化加速劑和第二硫固化加速劑的組合，
其中所述第一硫固化加速劑包含N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺和N，N-二環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的至少一種，和
其中所述第二硫固化加速劑包含1，6-雙(N，N-二芐基硫代氨基甲酰基二硫代)己烷，
和
其中所述第二固化加速劑可任選包括二苯基胍。在實踐中，如果期望，在二氧化硅載體上可提供所述1，6-雙(N，N- 二芐基硫代氨基甲酰基二硫代)己烷第二硫固化加速劑。其可任選使用含有最大I mg/kg(如果有的話)的苯并Oa)花和最大10 mg/kg(如果有的話)的多環(huán)芳族烴的油處理。在實踐中，所述沉淀二氧化硅與所述炭黑的重量比可例如(并且如果期望)在約
8.5/1-約9.2/1的范圍內(nèi)。所述高表面沉淀二氧化硅的代表為例如Zeosol 200MP,得自Rhodia。所述二氧化硅偶聯(lián)劑的代表為例如包含在其多硫化物橋中平均具有約2-約4個連接硫原子的雙(3-二燒氧基甲娃燒基燒基)多硫化物或有機甲娃燒氧基疏基娃燒。例如，所述二氧化硅偶聯(lián)劑可包含在其多硫化物橋中平均具有約2-約2.6個，或者約3.4-約3.8個連接硫原子的雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物，其代表為Si266頂和Si69 ,分別得自Evonic。如果期望，可將各種樹脂加入到橡膠組合物中，例如，烴樹脂。在實踐中，這種胎冠/基部胎面結(jié)構(gòu)或構(gòu)型可如下產(chǎn)生:通過單獨的模具共擠出胎冠和胎面基部，以形成擠出的胎面結(jié)構(gòu)。通常，用于胎冠的未硫化的混煉橡膠組合物和胎冠在例如在約100°C -約125°C范圍，通常約110°c的溫度下通過模具擠出，因此，認(rèn)為是相對熱的擠出方法，但是認(rèn)為這種實際的擠出溫度本身對于橡膠擠出方法是正常的。擠出的胎面膠料隨后構(gòu)建到橡膠胎體上，以產(chǎn)生其組件。該組件隨后在高溫下硫化或固化。該整個過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。采用這種方式，則通過前述胎冠和胎面基部的共擠出方法和共硫化，胎冠和胎面基部在本文中被認(rèn)為是輪胎的整體的、協(xié)同的單元或部件。用于測量氮氣表面積的BET方法描述于Journal of the American ChemicalSociety，第 60 卷以及 ASTM D3037。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，胎面橡膠的橡膠組合物可通過橡膠混煉領(lǐng)域通常已知的方法混煉，例如將各種硫-可硫化的組成性橡膠與各種常用的添加劑材料混合，所述添加劑材料例如，固化助劑例如硫、活化劑、延遲劑和加速劑、加工添加劑例如油、樹脂包括增粘樹脂、二氧化娃、增塑劑、填料、顏料、脂肪酸、氧化鋅、臘、抗氧化劑、抗臭氧劑、塑解劑和補強材料(例如二氧化娃和炭黑)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，取決于硫可硫化的和硫硫化的材料(橡膠)的預(yù)期的使用，選擇以上提及的添加劑并且通常以常規(guī)的量使用。上文闡述了在本發(fā)明中通常加入炭黑、二氧化硅和二氧化硅偶聯(lián)劑。加工助劑的典型的量包含約1-約30 phr。這種加工助劑可包括，例如，芳族、環(huán)烷和/或石蠟加工油和各種脂肪酸的共混物，例如，各種基于鋅的皂?？寡趸瘎┑牡湫偷牧堪s1-約5 phr。代表性的抗氧化劑可為，例如，二苯基-對-亞苯基二胺及其它，例如，在 Vanderbilt Rubber Handbook (1978),第 344-346頁中所公開的那些?？钩粞鮿┑牡湫偷牧堪s1-5 Phr0脂肪酸(如果使用)的典型的量包含約0.5-約4 phr,其可包括硬脂酸，通常作為硬脂酸與其它類似脂肪酸(例如棕櫚酸等)的共混物市售提供。氧化鋅的典型的量包含約2-約5 phr0蠟的典型的量包含約1-約5 phr0通常使用微晶蠟。塑解劑的典型的量包含約0.1-約I phr。典型的塑解劑可為，例如，五氯硫酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物。硫化在如前文所述的硫和硫固化加速劑存在下進行。以上添加劑的存在和相對量不視為本發(fā)明的一部分，前文可能闡述的除外，而本發(fā)明主要涉及卡車輪胎。輪胎可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的各種方法制造、成型、模塑和固化。參考以下實施例可以更好地理解本發(fā)明，除非另外說明，否則其中份數(shù)和百分比
按重量計。
具體實施方式
實施例1
制備橡膠樣品來評價制備具有降低的內(nèi)部熱量生成性能的用作胎面橡膠層的橡膠組合物的效果。用于該實施例的基礎(chǔ)橡膠組合物(整數(shù)量)在下表I中報告，適當(dāng)?shù)那闆r下，除非另外說明，否則其中份數(shù)和百分比按重量計。表I
權(quán)利要求
1.一種具有周向胎面的充氣輪胎，所述胎面具有胎冠/基部構(gòu)型，其特征在于，包含外部胎冠橡膠層和內(nèi)部橡膠層，所述內(nèi)部橡膠層位于所述外部胎冠橡膠層橡膠的下面，其中所述胎冠橡膠層的橡膠組合物包含，基于重量份/100重量份橡膠(Phr): (A)彈性體,所述彈性體包含 (1)65-90 phr的順式1，4-聚異戊二烯橡膠， (2)5-25 phr的順式1，4-聚丁二烯橡膠， (3)0-12 phr的3，4-聚異戊二烯橡膠，和 (4)任選至多20phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物， (B)1-8 phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與氧化鋅、氧化鎂和碳酸鈣中的至少一種的產(chǎn)物 ， (C)0-20 phr的烴樹脂， (D)45-70 phr的補強填料,所述補強填料包含: (1)氮氣表面積(BET)在210-225m2/g范圍的沉淀二氧化硅以及用于所述沉淀二氧化硅的偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑具有與所述沉淀二氧化硅上的羥基有反應(yīng)性的部分和與所述彈性體相互作用的另一個不同的部分，或 (2)橡膠補強炭黑和所述沉淀二氧化硅的組合，所述組合含有2-15phr的所述橡膠補強炭黑以及用于所述沉淀二氧化硅的偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑具有與所述沉淀二氧化硅上的羥基有反應(yīng)性的部分和與所述彈性體相互作用的另一個不同的部分，和 (E)用于所述橡膠組合物的固化劑，所述固化劑包含硫和硫固化加速劑，其中所述硫固化加速劑包含第一硫固化加速劑和第二硫固化加速劑的組合， 其中所述第一硫固化加速劑包含N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺和N，N- 二環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的至少一種，和 其中所述第二硫固化加速劑包含1，6-雙(N，N-二芐基硫代氨基甲?；虼?己烷。
2.權(quán)利要求1的輪胎，其特征在于，所述第二硫固化加速劑還包括二苯基胍。
3.權(quán)利要求1的輪胎，其特征在于，所述橡膠組合物含有5-20phr的所述烴樹脂。
4.權(quán)利要求1的輪胎，其特征在于，所述橡膠組合物含有5-12phr的所述3，4-聚異戊二烯橡膠。
5.權(quán)利要求1的輪胎，其特征在于，所述橡膠組合物含有至多20phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3-丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物。
6.權(quán)利要求3的輪胎，其特征在于，所述橡膠組合物含有至多20phr的至少一種另外的橡膠，所述另外的橡膠選自異戊二烯和1，3-丁二烯中的至少一種的聚合物和苯乙烯與異戊二烯和1，3- 丁二烯中的至少一種的共聚物。
7.權(quán)利要求1的輪胎，其特征在于，所述橡膠組合物含有1-8phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與氧化鋅的產(chǎn)物。
8.權(quán)利要求1的輪胎，其特征在于，所述橡膠組合物含有1-8phr的至少一種脂肪酸的鹽，所述鹽包含硬脂酸、棕櫚酸和油酸中的至少一種與氧化鋅的產(chǎn)物。
9.權(quán)利要求1的輪胎，其特征在于，所述沉淀二氧化硅與所述炭黑的重量比在8.5/1-9.2/1的范圍內(nèi)。
10.權(quán)利要求3的輪胎，其特征在于，所述沉淀二氧化硅與所述炭黑的重量比在`8.5/1-9.2/1的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于促進內(nèi)部熱量累積降低、具有包含橡膠組合物的周向橡膠胎面的輪胎。本發(fā)明特別涉及卡車輪胎。
文檔編號C08K3/36GK103171371SQ20121055760
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者L.布勞恩, F.奧澤爾, C.A.威爾特, J-M.菲勒, T.D.林斯特, J.M.F.C.塔弘 申請人:固特異輪胎和橡膠公司