許多橡膠制品由擠出、壓延或模制的組件制成，連接所述組件的末端以形成連續(xù)表面。每組連接的末端被稱為接頭。

接頭是可固化橡膠制品中的均勻性問(wèn)題的公知來(lái)源。接頭傾向于引起橡膠制品中的不均勻性，這可以導(dǎo)致產(chǎn)品性能不一致。當(dāng)膠條的橡膠組合物含有高含量的沉淀二氧化硅時(shí)，其中橡膠組合物中的這樣的二氧化硅含量可以顯著超過(guò)橡膠本身的含量，拼接未固化橡膠條，例如胎面的末端可能顯著更具挑戰(zhàn)性。這樣的高二氧化硅含量可以降低未固化橡膠組合物的成型粘著性(building tack)。

為了橡膠制品的使用壽命，已經(jīng)提出方法來(lái)確保接頭完整性。這些嘗試通常包括使用基于烴的粘合溶劑或膠漿來(lái)固定接頭。例如，有時(shí)使用基于烴的橡膠溶劑或膠漿固定經(jīng)斜切的胎面接頭。但是，由于環(huán)境關(guān)系，不期望使用烴膠漿。可能還難以使用溶劑或膠漿來(lái)固定在多種類型橡膠制品中使用的對(duì)接接頭(即其中在連接位置沒有橡膠重疊的接頭)。

持續(xù)需要用于固定可固化橡膠制品中的接頭的方法。該方法還應(yīng)該對(duì)所有類型的接頭有效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及固定可固化橡膠制品中的接頭的方法以及使用這些方法固定的接頭。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“可固化橡膠制品”表示由含有一種或多種其中具有雙鍵并且硫可固化的橡膠的膠料制成的制品。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)可固化橡膠制品中的接頭可以通過(guò)插入一個(gè)或多個(gè)由剛性橡膠膠料制成的細(xì)長(zhǎng)形連接件來(lái)改進(jìn)。該連接件可以包含含有熔點(diǎn)低于約175℃的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯的膠料。將這些連接件插入接頭傾向于不影響橡膠制品的均勻性，因?yàn)殚g同立構(gòu)1，2-聚丁二烯層在硫化期間熔入橡膠制品中。

此外，間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯在硫化期間與橡膠制品一起交聯(lián)或固化。因此，由間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯制成的連接件不在橡膠制品中產(chǎn)生高于使用本發(fā)明方法固定的接頭的顯著尺寸的凸起?？晒袒鹉z制品中的顯著尺寸的凸起可以是均勻性問(wèn)題的來(lái)源。另外，對(duì)于可用的本發(fā)明方法或者待固定的由本發(fā)明方法產(chǎn)生的接頭而言，用于制造橡膠制品的橡膠膠料不必須含有間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯。

本發(fā)明的方法包括將一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)形連接件插入具有間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯的可固化橡膠制品中的未固化橡膠的接頭和兩個(gè)末端中，和使間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯粘合至未固化橡膠。通常，使用熱和壓力來(lái)使間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯粘合至未固化橡膠。優(yōu)選地，間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯在至少約150℃和不大于約175℃的溫度下，和足夠的壓力下熔入未固化橡膠中以使間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯粘合至膠料。通常，熔融過(guò)程進(jìn)行小于約10秒。這些插入和粘合過(guò)程在橡膠制品硫化之前進(jìn)行。隨后使用本領(lǐng)域中已知的方法固化其中具有間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯的可固化橡膠制品。

優(yōu)選的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯通常具有較低的熔點(diǎn)，該熔點(diǎn)大約為橡膠制品接近其固化周期結(jié)束時(shí)達(dá)到的溫度。具有該大約熔點(diǎn)的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯傾向于在固化周期的后部分之前不再熔融。如果間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯傾向于在固化周期的后部分之前熔融，則接頭更可能在硫化之前分離。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔點(diǎn)為40至170℃。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔點(diǎn)為50至150℃。間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯細(xì)長(zhǎng)形連接件通常為約0.3125英寸至約0.25英寸厚，和約0.25英寸至約4英寸長(zhǎng)。本發(fā)明的方法和由其產(chǎn)生的接頭適用于任何類型的接頭，包括對(duì)接和斜坡接頭。

因此，本文公開以下實(shí)施方案。

方案1.固定未固化的第一可固化橡膠膠料的兩個(gè)末端之間接頭的方法，其包括以下步驟：

將連接件插入兩個(gè)末端兩者中，該連接件由未固化的第二可固化橡膠膠料組成。

方案2.方案1的方法，其中所述第二可固化橡膠膠料包含間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯。

方案3.方案1的方法，其中將所述第二可固化橡膠膠料冷卻至低于該第二可固化橡膠膠料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。

方案4.方案1的方法，其中所述連接件包含長(zhǎng)寬比(L/W)為10∶1至20∶1的細(xì)長(zhǎng)形元件。

方案5.方案3的方法，其中所述連接件為細(xì)長(zhǎng)形銷釘。

方案6.方案3的方法，其中所述連接件為U形卡釘，其具有兩個(gè)支腳和連接支腳的底部，其中至少一個(gè)支腳為細(xì)長(zhǎng)形元件。

方案7.方案1的方法，其中重復(fù)插入連接件的步驟，以沿著接頭軸向布置多個(gè)間隔的連接件，其中相鄰連接件之間的軸向距離為0.5至5cm。

方案8.方案1的方法，其中在插入連接件之前，將所述第二可固化膠料冷卻至足夠低的溫度，以防止連接件在插入期間彎曲。

方案9.方案1的方法，其中所述接頭為斜坡接頭。

方案10.方案1的方法，其中所述接頭為對(duì)接接頭。

方案11.方案1的方法，其中所述第一可固化橡膠膠料包含基于二烯的彈性體和70至200phr的二氧化硅。

方案12.使輪胎成型的方法，其包括以下步驟

將一段胎面膠料施加至在輪胎成型機(jī)上成型的輪胎，其中該胎面膠料包含未固化的第一可固化橡膠膠料，所述第一可固化橡膠膠料包含基于二烯的彈性體和70至200phr的二氧化硅，該段胎面膠料具有兩個(gè)末端；

使兩個(gè)末端相對(duì)為接頭；和

將連接件插入兩個(gè)末端兩者中，該連接件由未固化的第二可固化橡膠膠料組成，將所述第二可固化橡膠膠料冷卻至足夠低的溫度，以防止連接件在插入期間彎曲。

方案13.方案12的方法，其中所述連接件包含長(zhǎng)寬比(L/W)為10∶1至20∶1的細(xì)長(zhǎng)形元件。

方案14.方案12的方法，其進(jìn)一步包括重復(fù)插入連接件的步驟，以沿著接頭在胎面膠料的軸向尺寸布置多個(gè)間隔的連接件，其中相鄰連接件之間的軸向距離為0.5至5cm。

方案15.方案12的方法，其中所述第二可固化橡膠膠料包含間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯。

方案16.方案12的方法，其中將所述第二可固化橡膠膠料冷卻至低于該第二可固化橡膠膠料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。

方案17.方案12的方法，其中所述連接件為細(xì)長(zhǎng)形銷釘。

方案18.方案12的方法，其中所述連接件為U形卡釘，其具有兩個(gè)支腳和連接支腳的底部，其中至少一個(gè)支腳為細(xì)長(zhǎng)形元件。

方案19.方案12的方法，其中所述接頭為斜坡接頭。

方案20.方案12的方法，其中所述接頭為對(duì)接接頭。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明方法的用卡釘固定的對(duì)接接頭的剖視圖；和

圖2為根據(jù)本發(fā)明方法的用銷釘固定的斜坡接頭的剖視圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明方法的用銷釘固定的對(duì)接接頭的剖視圖；和

圖4為根據(jù)本發(fā)明方法的用卡釘固定的斜坡接頭的剖視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及用于固定可固化橡膠制品中的接頭的方法。可用于本發(fā)明的可固化橡膠制品的實(shí)例包括輪胎，軟管，傳送帶，管材，囊狀物和帶子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)在這些類型的橡膠制品中插入由剛性可固化橡膠膠料制成的連接件，可以固定接頭。

由含有硫可固化的任何不飽和橡膠的第一橡膠膠料制成的任何類型的未固化，但是可固化的橡膠制品，或其組件可用于本發(fā)明的方法?？捎糜诒景l(fā)明的橡膠膠料通常以本領(lǐng)域中已知的量含有天然橡膠和/或合成橡膠、二氧化硅、炭黑、油、固化劑和促進(jìn)劑。這些類型的橡膠膠料對(duì)于制造橡膠制品而言是公知的，所述橡膠制品是例如輪胎，帶子，軟管，傳送帶，管材和囊狀物。特別地，難以拼接的具有50至150phr的高二氧化硅含量的胎面膠料尤其可用本發(fā)明的方法處理。

例如，美國(guó)專利8,312,905和8,302,643中公開的含有高二氧化硅的未固化橡膠膠料可用于本發(fā)明的方法。通常，具有較高水平不飽和度的橡膠膠料具有較大量潛在的交聯(lián)位點(diǎn)，和較高的與置入橡膠制品中的接頭中的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯鍵合的概率。因此，使用具有較高不飽和度的橡膠膠料在本發(fā)明方法中是最優(yōu)選的。

通常，可以形成可與不飽和橡膠膠料一起硫化的可插入連接件的任何類型的剛性橡膠膠料都可用于本發(fā)明中。

在一個(gè)實(shí)施方案中，該連接件可以由包含間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯的膠料制成。例如，美國(guó)專利5,278,263中公開的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯可用于本發(fā)明。間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯可以以有助于形成適合插入接頭的連接件的任何形式用于本發(fā)明方法中。

在一個(gè)實(shí)施方案中，間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯聚合物具有40至170℃，或者50至150℃的熔點(diǎn)。在該熔融溫度范圍的情況下，可以使用熱和壓力將間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯有效地粘合至橡膠膠料。

在一個(gè)實(shí)施方案中，間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯具有按數(shù)量計(jì)平均至少約80％和不大于約95％的乙烯基含量?！耙蚁┗俊北硎揪哂幸蚁┗Y(jié)構(gòu)的聚合物的wt％。優(yōu)選地，本發(fā)明中使用的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯還具有至少約40％和不大于約60％的結(jié)晶度。間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯化合物可以具有這些特性，以確保本發(fā)明中使用的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯對(duì)于本發(fā)明方法而言是足夠熱塑性的。可用于本發(fā)明的間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯的實(shí)例在美國(guó)專利5,307,850中公開。

當(dāng)在連接件中使用間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯時(shí)，間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯可以單獨(dú)使用，或者以包含以上所列添加劑和任選其它彈性體的橡膠膠料的形式使用。

在一個(gè)實(shí)施方案中，連接件可以由已經(jīng)冷卻以使膠料硬化的橡膠膠料制成，使得該連接件可插入待拼接的橡膠制品的橡膠膠料中。在該實(shí)施方案中，連接件可以由與待拼接的橡膠制品的橡膠膠料相同的橡膠膠料制成。在該實(shí)施方案中，將連接件冷卻至足夠低的溫度，以防止連接件在插入期間彎曲?？梢詫⒊尚偷倪B接件低溫冷卻例如至低于連接件膠料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，然后可以將冷卻的連接件立即插入接頭中。橡膠膠料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以例如由差示掃描量熱法，作為在每分鐘10℃掃描速率下取得的熱流相對(duì)于溫度的曲線的拐點(diǎn)方便地測(cè)定。

在各個(gè)實(shí)施方案中，將本發(fā)明中使用的剛性橡膠膠料成型為例如銷釘、螺釘或卡釘?shù)倪B接件。該連接件可以具有足以穿透拼接材料深度的至少一半的長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施方案中，連接件具有0.25英寸至4英寸的長(zhǎng)度，和0.03125英寸至0.25英寸的厚度。

連接件可以由剛性橡膠膠料，使用本領(lǐng)域中已知的模塑技術(shù)，例如注塑制成。或者，例如銷釘可以通過(guò)沖壓由擠出的材料片材制成。

通常，本發(fā)明的方法在制造可固化橡膠制品期間進(jìn)行。在制造期間，裝配橡膠組件以形成橡膠制品，并且制造過(guò)程通常涉及將橡膠組件的兩個(gè)末端拼接在一起。

在拼接橡膠制品中，當(dāng)將硬化的橡膠連接件以使得連接件穿透橡膠組件的接頭和兩個(gè)末端的方式施加于橡膠組件時(shí)，橡膠組件的兩個(gè)末端被連接。圖1至4顯示由連接件連接的接頭的剖視圖。圖1、3顯示對(duì)接接頭10、110，其通過(guò)連接未固化橡膠的兩個(gè)末端11、111和12、112產(chǎn)生。通過(guò)插入的剛性橡膠膠料的卡釘13或銷釘113連接對(duì)接接頭10、110。一旦施加，使用熱和壓力將卡釘13或銷釘113粘合并固化至橡膠11、111和12、112。這種粘合和固化步驟傾向于固定卡釘13或銷釘113和接頭10、110。圖2、4顯示斜坡接頭15、115，其通過(guò)連接未固化橡膠的兩個(gè)末端16、116和17、117產(chǎn)生。通過(guò)插入的硬化的橡膠膠料的銷釘18或卡釘118連接斜坡接頭15，115。一旦施加，使用熱和壓力將銷釘18或卡釘118粘合并固化至橡膠16、116和17、117。

附圖中顯示的兩類接頭僅為可以使用本發(fā)明方法的接頭的示例。例如，卡釘可以在如圖1所示的對(duì)接接頭，以及如圖4所示的斜坡接頭兩者中使用。銷釘可以在如圖2所示的斜坡接頭，以及如圖3所示的對(duì)接接頭中使用。此外，連接件可以相對(duì)于接頭角度以不同的角度插入。例如，圖2顯示銷釘18相對(duì)于接頭角度以90°角插入。銷釘可以相對(duì)于接頭以任何角度插入。在一個(gè)實(shí)施方案中，銷釘相對(duì)于接頭角度以45至90°角插入。

接頭連接件橫跨接頭軸向(相對(duì)于輪胎軸向和徑向)分布，多個(gè)連接件適當(dāng)間隔以確保接頭完整性。這樣的間隔可以在沒有過(guò)度實(shí)驗(yàn)的情況下確定。在一個(gè)實(shí)施方案中，相鄰連接件之間的軸向距離為0.5至5cm。在一個(gè)實(shí)施方案中，相鄰連接件之間的軸向距離為1至4cm。

例如在模具中的輪胎固化過(guò)程期間，熱和壓力用于熔融間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯，以使其粘合至橡膠膠料。充足的熱和壓力用于充分熔融間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯。如果使用太少的熱和壓力，則間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯可能不能穿透進(jìn)入橡膠膠料中，并由此不具有充足的機(jī)械粘合性以將接頭保持在一起。對(duì)間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯施加充足的熱和壓力，以由人眼觀察其熔融。通常，間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯熔融需要約5至10秒。

一旦熔融，當(dāng)橡膠制品固化時(shí)，間同立構(gòu)1，2-聚丁二烯可以與包含在橡膠制品中的橡膠膠料一起硫化?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的方法硫化橡膠制品。

以上說(shuō)明書和實(shí)例提供本發(fā)明的完整描述。因?yàn)榭梢栽诓幻撾x本發(fā)明精神和范圍的情況下做出本發(fā)明的許多實(shí)施方案，所以本發(fā)明歸屬于以下所附權(quán)利要求書。