專(zhuān)利名稱(chēng):帶束層涂層組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于子午中型卡車(chē)(RMT)輪胎結(jié)構(gòu)的覆黃銅鋼帶束層涂層組合物。
背景技術(shù)：
通常歸類(lèi)為子午中型卡車(chē)(RMT)的輪胎用于一些工作條件下的廣泛應(yīng)用。充氣子午中型卡車(chē)輪胎通常包括至少一對(duì)平行環(huán)形胎圈，圍繞胎圈包裹的至少一個(gè)胎體簾布層，在輪胎胎冠區(qū)域中的胎體簾布層之上設(shè)置的至少三個(gè)帶束層或緩沖層，一個(gè)在帶束層或緩沖層之上設(shè)置的胎面，以及在胎面和胎圈之間設(shè)置的側(cè)壁。輪胎中的大多數(shù)帶束層或緩沖層用鋼絲或簾線(xiàn)增強(qiáng)，但是其余帶束層或緩沖層可以任選用有機(jī)聚合物絲或簾線(xiàn)增強(qiáng)。頂部帶束層或緩沖層可以用有機(jī)聚合物絲或簾線(xiàn)增強(qiáng)，但并非必須，其取決于輪胎的具體最終用戶(hù)應(yīng)用。
最佳地，RMT輪胎具有優(yōu)異的高速耐久性，優(yōu)良的耐磨性和低滾動(dòng)阻力，并且產(chǎn)生相對(duì)低的熱量和噪聲。RMT輪胎通常以抵抗層間剪切應(yīng)變而且能夠抵抗使用過(guò)程中的徑向或側(cè)向力的方式構(gòu)成，所述層間剪切應(yīng)變傾向于引起胎冠分離，徑向或側(cè)向力傾向于引起帶束層之間的部件撕裂。同時(shí)，即使其中產(chǎn)生高內(nèi)部溫度，進(jìn)而傾向于引起硫化和使用過(guò)程中一個(gè)或多個(gè)輪胎層中的部件分解，RMT輪胎也必須在工作持續(xù)期間保持其標(biāo)定的操作技術(shù)參數(shù)。
通常，為保持可接受的勁度水平，RMT輪胎傳統(tǒng)上已經(jīng)引入含間苯二酚的樹(shù)脂，其作用為改善包裹內(nèi)含的布線(xiàn)或簾線(xiàn)的橡膠配方與布線(xiàn)或簾線(xiàn)材料之間的粘合性。更強(qiáng)的膠粘劑粘結(jié)進(jìn)一步在簾線(xiàn)和帶束層之間的帶束層組件內(nèi)提供抗分離性，以改善外胎完整性。但是，在工作面中使用間苯二酚有阻礙，因此對(duì)代用材料產(chǎn)生需求。

發(fā)明內(nèi)容通過(guò)將添加劑組引入帶束層涂層配方中已經(jīng)研發(fā)出在制造子午中型卡車(chē)(RMT)輪胎方面所使用的帶束層涂層配方，對(duì)于多層翻新胎具有改善的長(zhǎng)期外胎耐久性，以最佳的勁度改善穩(wěn)定性。具體地，雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物(TSPT)、間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺(PDBM)和1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯(CIMB)的組合起協(xié)同作用，當(dāng)RMT輪胎老化時(shí)保持關(guān)鍵性能，并且產(chǎn)生優(yōu)異的抗硫化返原性。此外，該配方顯示改善的動(dòng)態(tài)勁度、模量保持、拉伸保持、撕裂性能和老化撕裂性能。理想的是子午中型卡車(chē)輪胎能夠在更高溫度下工作。進(jìn)一步理想的是RMT輪胎保持高模量。通常，高靜電和動(dòng)態(tài)膠料勁度可以預(yù)先通過(guò)在橡膠配方中引入例如間苯二酚樹(shù)脂得到。但是，至少部分由于對(duì)環(huán)境的關(guān)切，已經(jīng)阻礙了這些樹(shù)脂的使用。
通過(guò)引入1，3-雙(檸康酰亞胺甲基)苯、間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺和N330型炭黑與雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物的等份混合物，已經(jīng)在這些帶束層涂層配方中得到理想的結(jié)果。
根據(jù)以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特征和目的將變得更顯而易見(jiàn)。
具體實(shí)施方式概括地，本發(fā)明涉及帶束層涂層組合物，其具有改善的抗硫化返原性、抗裂性和勁度及其它性能，用于子午中型卡車(chē)(RMT)輪胎。將雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物、間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺和1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯的三組分組合與加工助劑和其它材料一起引入橡膠制備配方，用于制備包括帶束層涂層膠料的RMT輪胎的各層。
橡膠組分包括選自天然橡膠、衍生自二烯烴單體的橡膠及其混合物的橡膠。
用于本發(fā)明的橡膠的實(shí)例包括取代及未取代的、飽和及不飽和的天然和合成聚合物。
可用于本發(fā)明的優(yōu)選合成橡膠為順式1，4-聚異戊二烯。當(dāng)本發(fā)明的膠料用作帶束層涂層組合物時(shí)，優(yōu)選存在天然橡膠，并且甚至可以部分取代某種合成橡膠。當(dāng)以共混物形式使用時(shí)，天然橡膠優(yōu)選以帶束層涂層膠料中存在的總膠量的5到95wt％的量存在。
可以將常規(guī)橡膠添加劑引入本發(fā)明的膠料中。通常用于膠料的添加劑包括填料、增塑劑、蠟、加工油、延遲劑、抗臭氧劑、抗氧劑等?？捎玫奶盍系目偭靠梢詾榧s30到約150phr，以及優(yōu)選約45到約100phr。填料包括粘土、碳酸鈣、硅酸鈣、二氧化鈦和炭黑。炭黑可以以約30到約70phr的濃度引入到配方中。通常使用的炭黑可以用作常規(guī)填料。這種炭黑的代表性實(shí)例包括N220、N326、N330和N347。這些炭黑的碘吸收為70到130g/kg，DBP數(shù)為65到135cm3/100g。
增塑劑通常以約1到約7phr，以及優(yōu)選約2到約5phr的量使用。使用的增塑劑的量將取決于所需軟化效果。合適的增塑劑的實(shí)例包括芳香族萃取油、包括瀝青烯的石油軟化劑、飽和及不飽和烴及氮堿、煤焦油產(chǎn)物和香豆酮-茚樹(shù)脂?？梢允褂玫某Ｓ孟灠ㄊ炞逑灪臀⒕Ч不煳铩＿@種蠟以約0.0到3phr的量使用。配混中使用的用作促進(jìn)劑-活化劑的材料包括金屬氧化物，例如氧化鋅，其可以和諸如脂肪酸的酸性材料一起使用，所述脂肪酸例如為硬脂酸、油酸等。金屬氧化物的量可以為約3到約10phr，以及優(yōu)選約7到約9phr?？捎玫闹舅岬牧靠梢詾榧s0phr到約5phr，以及優(yōu)選約0phr到約2phr。通常將橡膠塑解劑，例如2，2′-二苯甲酰胺基-二苯基二硫化物引入第一非生產(chǎn)混合器。
促進(jìn)劑用來(lái)控制硫化所需的時(shí)間和/或溫度并改善硫化產(chǎn)品的性能。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用單一促進(jìn)劑體系，即主促進(jìn)劑。主促進(jìn)劑可以以約0.5到約4phr，優(yōu)選約0.8到約2phr的總量使用。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用主促進(jìn)劑和副促進(jìn)劑的組合，使用的副促進(jìn)劑量小于、等于或大于主促進(jìn)劑量?？梢灶A(yù)期這些促進(jìn)劑的組合對(duì)最終性能產(chǎn)生協(xié)同作用，并且在一定程度上比單獨(dú)使用任一種促進(jìn)劑產(chǎn)生的那些效果更好。另外，可以使用不受普通加工溫度影響但在普通硫化溫度下產(chǎn)生滿(mǎn)意固化的延遲作用促進(jìn)劑。也可以使用硫化延遲劑。可以用于本發(fā)明的促進(jìn)劑的合適類(lèi)型為胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋蘭姆、亞磺酰胺、二硫代氨基甲酸酯和黃原酸酯。優(yōu)選，主促進(jìn)劑為亞磺酰胺。如果使用副促進(jìn)劑，則該副促進(jìn)劑優(yōu)選為胍、二硫代氨基甲酸酯或秋蘭姆化合物。
硅質(zhì)顏料可以用于本發(fā)明的橡膠膠料應(yīng)用，包括熱解和沉淀硅質(zhì)顏料(二氧化硅)，盡管優(yōu)選沉淀二氧化硅。優(yōu)選用于本發(fā)明的硅質(zhì)顏料為沉淀二氧化硅，例如通過(guò)可溶性硅酸鹽，例如硅酸鈉酸化得到的那些。這種二氧化硅可以例如通過(guò)具有如使用氮?dú)鉁y(cè)定的，優(yōu)選約40到約600，更通常為約50到約300m2/g的BET表面積而表征。測(cè)量表面積的BET法記載于Journal of the AmericanChemical Society，60卷，304頁(yè)(1930年)。二氧化硅也可以典型地通過(guò)具有約100到約400，以及更通常為約150到約300的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值而表征。二氧化硅可以預(yù)期具有如用電子顯微鏡測(cè)定的例如0.01到0.05微米的平均最大粒度，盡管二氧化硅顆粒的粒度可以甚至更小或可能更大。各種可商購(gòu)二氧化硅可以考慮用于本發(fā)明，在此僅用于舉例而非限制，例如可從PPG Industries以Hi-Sil商標(biāo)以及牌號(hào)210、243等商購(gòu)的二氧化硅；購(gòu)自Rhone-Poulenc，例如牌號(hào)為Z1165MP和Z165GR的二氧化硅；以及購(gòu)自Degussa AG，例如牌號(hào)為VN2和VN3等的二氧化硅。一般而言，二氧化硅的量可以為5到30phr。
通常使用被稱(chēng)為防焦燒劑的一類(lèi)配混材料。水楊酸、乙酸鈉和N-環(huán)己基硫代鄰苯二甲酰亞胺是已知的防焦劑。防焦劑通常以約0.1到0.5phr的量使用。
通常將抗氧劑以及有時(shí)將抗臭氧劑，以下簡(jiǎn)稱(chēng)抗降解劑加入到橡膠混合物中。代表性抗降解劑包括單酚、雙酚、硫代雙酚、多酚、氫醌衍生物、亞磷酸酯、硫酯、萘基胺、二苯基對(duì)苯二胺、二苯基酰胺和其它二芳基胺衍生物、對(duì)苯二胺、喹啉及其混合物。這種抗降解劑的具體實(shí)例公開(kāi)于The Vanderbilt RubberHandbook(1990年)，282-286頁(yè)中。抗降解劑通常以約0.25到約5phr的量使用，以及優(yōu)選約1到約3phr。
雙馬來(lái)酰亞胺材料，間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺(PDBM)具有一定抗返硫性能，并以約0.5到約4份每百份橡膠(phr)，以及優(yōu)選約0.5到約2phr的濃度引入配方中。
將雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物(TSPT)以約0.7到約3phr，以及優(yōu)選約1到約3phr的濃度引入配方。
1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯(CIMB)也具有抗硫化返原性，并且可以Perkalink 900商購(gòu)自Flexsys，Akron，Ohio。將CIMB以約0.3到約1phr，以及優(yōu)選約0.5到約1phr的濃度引入配方。
硫可硫化橡膠膠料在約125℃到約180℃固化。優(yōu)選，溫度范圍為約135℃到約160℃。
橡膠膠料的混合可以用橡膠混合領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法完成。例如，各組分通常在至少兩個(gè)階段中混合，即至少一個(gè)非生產(chǎn)階段，接著是生產(chǎn)混合階段。最終固化劑通常在傳統(tǒng)上叫做“生產(chǎn)”混合階段的最后階段混合，在所述“生產(chǎn)”混合階段中，混合通常在低于在前非生產(chǎn)混合階段的混合溫度的溫度或極限溫度下發(fā)生。如果使用，將鈷材料混入非生產(chǎn)階段之一。硫和促進(jìn)劑通?；烊肷a(chǎn)混合階段。術(shù)語(yǔ)“非生產(chǎn)”和“生產(chǎn)”混合階段是橡膠混合領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
本發(fā)明的橡膠組合物涉及鋼帶束層涂層化合物。充氣輪胎可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并將顯而易見(jiàn)的各種方法形成、成型、模塑和固化。雖然在此討論的是RMT輪胎，但是這種構(gòu)思可以應(yīng)用于鋼帶束層載客輪胎、卡車(chē)輪胎、鋼帶束層OTR輪胎等。
通過(guò)參考以下實(shí)施例可以更好地理解本發(fā)明，其中除非另有說(shuō)明，份數(shù)或百分比按重量計(jì)。
實(shí)施例在三個(gè)非生產(chǎn)和一個(gè)生產(chǎn)Banbury混合步驟中制備各個(gè)膠料。兩種試樣的非生產(chǎn)階段含有合成聚異戊二烯、天然橡膠、鈷化合物(如果使用)，以及常規(guī)量的加工油、硬脂酸、氧化鋅、炭黑、抗降解劑和二氧化硅。在生產(chǎn)階段過(guò)程中添加常規(guī)量的促進(jìn)劑、抗降解劑、氧化鋅和硫。
使用在150℃溫度和每分鐘100次循環(huán)下操作的Monsanto振動(dòng)圓盤(pán)流變儀測(cè)定固化性能。振動(dòng)圓盤(pán)流變儀的說(shuō)明可見(jiàn)由Robert F.Ohm(Norwalk，Conn.，R.T.Vanderbilt Company，Inc.，1990)編著的Vanderbilt Rubber Handbook，554-557頁(yè)。ASTM D-2084中說(shuō)明了這種固化計(jì)量器的使用以及從固化讀取的額定值。在振動(dòng)圓盤(pán)流變儀上得到的典型固化曲線(xiàn)在1990版The Vanderbilt RubberHandbook的55頁(yè)上示出。
在這種振動(dòng)圓盤(pán)流變儀中，配混的橡膠試樣經(jīng)歷等幅的振動(dòng)剪切作用。測(cè)量包埋在要測(cè)試的膠料中的振動(dòng)圓盤(pán)的扭矩，其要求在硫化溫度使?jié)L筒振動(dòng)。使用該固化測(cè)試得到的值非常重要，因?yàn)榉浅Ｈ菀讬z驗(yàn)橡膠或配混配方中的變化。
以下表1列出評(píng)價(jià)的配方。其余各表報(bào)告測(cè)試配方的各種性能，包括由按照制備的膠料得到的固化曲線(xiàn)測(cè)定的固化性能。這些性能包括扭矩最小值(最小扭矩)、扭矩最大值(最大扭矩)、達(dá)到扭矩增量的25％的分鐘數(shù)(t25)以及達(dá)到扭矩增量的90％的分鐘數(shù)(t90)。
進(jìn)行剝離粘性測(cè)試以測(cè)定制備的橡膠配方之間的界面粘性。通過(guò)使用Instron設(shè)備，以直角將一個(gè)膠料撕離另一個(gè)以得到具有彼此以180°角撕開(kāi)的兩個(gè)直角端的未撕開(kāi)試樣而測(cè)定這種界面粘性。接觸面積根據(jù)固化過(guò)程中膠料之間的Mylar片材的位置確定。Mylar中的開(kāi)孔允許材料在測(cè)試過(guò)程中彼此接觸。
通過(guò)將單個(gè)覆黃銅簾線(xiàn)包埋在相應(yīng)的橡膠組合物中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)金屬絲粘性測(cè)試(SWAT)。然后在150℃下固化該橡膠制品32分鐘。然后根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D2229-73對(duì)這些橡膠組合物中的鋼簾線(xiàn)進(jìn)行拉拔測(cè)試。以下給出這些拉拔測(cè)試(SWAT)的結(jié)果，并確定為表2中的初始值以及用牛頓表示。固化并隨后老化該固化試樣之后也對(duì)該橡膠制品進(jìn)行粘性測(cè)試，老化按照(1)在90℃缺氧條件下5天，(2)在90℃水中20天，以及(3)在75℃90％相對(duì)濕度中10天。除非另有說(shuō)明，各表中列出的數(shù)據(jù)為單次測(cè)量的結(jié)果。
將雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物、間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺和1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯的組合引入到RMT輪胎的電線(xiàn)涂層配方中，為固化配方提供許多有利特性。由此利用一些測(cè)試觀察這些改善。
相對(duì)于僅使用標(biāo)準(zhǔn)硅烷偶聯(lián)劑，或僅雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物和間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺的其它橡膠配方，不同橡膠配方的性能特征的改善在以下配方和分析表中列出，所述不同橡膠配方引入雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物、間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺和1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯。以下列出的單獨(dú)橡膠配方中組分的量以每百份橡膠的份數(shù)(phr)表示。
以下表1列出各種配方，其作為測(cè)試目標(biāo)以證明在引入到配方中之后添加劑組合的所有優(yōu)點(diǎn)。
表1
1N-叔丁基-2-苯并噻唑亞磺酰胺2N，N-二環(huán)己基-2-苯并噻唑亞磺酰胺3雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物4間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺51，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯
以下表2列出根據(jù)使用配方組合A生產(chǎn)的產(chǎn)物進(jìn)行的不同評(píng)價(jià)測(cè)試以及測(cè)驗(yàn)結(jié)果。除非另有說(shuō)明，表中列出的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中，特殊測(cè)試的較高數(shù)值數(shù)據(jù)結(jié)果表示配方的改善的性能響應(yīng)。在回復(fù)％和裂紋增長(zhǎng)速率的情況下，較低數(shù)目數(shù)據(jù)結(jié)果表示改善的性能響應(yīng)。
表2
以下表3列出根據(jù)使用配方組合B生產(chǎn)的產(chǎn)物進(jìn)行的不同評(píng)價(jià)測(cè)試以及測(cè)驗(yàn)結(jié)果。
表3
以下表4列出根據(jù)使用配方組合C生產(chǎn)的產(chǎn)物進(jìn)行的不同評(píng)價(jià)測(cè)試以及測(cè)驗(yàn)結(jié)果。
表4
以下表5列出根據(jù)使用配方組合D生產(chǎn)的產(chǎn)物進(jìn)行的不同評(píng)價(jià)測(cè)試以及測(cè)驗(yàn)結(jié)果。
表5
以下表6列出根據(jù)使用配方組合E生產(chǎn)的產(chǎn)物進(jìn)行的不同評(píng)價(jià)測(cè)試以及測(cè)驗(yàn)結(jié)果。
表6
以下公開(kāi)在表2至6中列出的測(cè)試結(jié)果的討論。在表1中列出的引入三種添加劑材料(雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物、間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺和1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯)與橡膠配方結(jié)合，相對(duì)于不含這三種添加劑材料的對(duì)比配方，提供了改善的拉伸強(qiáng)度保持、模量保持、抗硫化返原性、動(dòng)態(tài)勁度和抗撕裂性。具有這些組分的膠料顯示膠料遲滯升高；但是它們顯示抗熱硫化返原性升高。
雖然已經(jīng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的描述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了舉例說(shuō)明，并且雖然已經(jīng)非常詳細(xì)地描述了實(shí)施方案，但是并不希望它們將附加的權(quán)利要求
的范圍約束或以任何方式限制到這種細(xì)節(jié)。另外的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明在其較寬的方面不局限于所給出和描述的特定細(xì)節(jié)、代表性方法和說(shuō)明性實(shí)例。因此，在不脫離申請(qǐng)人的一般發(fā)明構(gòu)思的范圍或精神的前提下，可以由這種細(xì)節(jié)產(chǎn)生變化。
權(quán)利要求
1.一種子午中型卡車(chē)輪胎帶束層涂層組合物，其特征在于包括(a)一種橡膠，選自天然橡膠、衍生自二烯烴單體的橡膠及其混合物；(b)每百份橡膠約0.5到約4份的間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺；(c)每百份橡膠約0.7到約3份的雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物；和(d)每百份橡膠約0.3到約1份的1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯。
2.權(quán)利要求
1的組合物，其特征在于進(jìn)一步包括炭黑。
3.權(quán)利要求
2的組合物，其特征在于炭黑具有每百份橡膠約30到約70份的濃度。
4.權(quán)利要求
1的組合物，其特征在于所述橡膠為順式-1，4-聚異戊二烯。
5.權(quán)利要求
1的組合物，其特征在于間苯二胺雙馬來(lái)酰亞胺的濃度為每百份橡膠約0.5到約2份。
6.權(quán)利要求
1的組合物，其特征在于雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物的濃度為每百份橡膠約1到約3份。
7.權(quán)利要求
1的組合物，其特征在于1，3-雙(檸康酰亞胺-甲基)苯的濃度為每百份橡膠約0.5到約1份。
8.一種子午中型卡車(chē)輪胎，其特征在于其具有包括權(quán)利要求
1的組合物的帶束層涂層。
專(zhuān)利摘要
一種涂布用于構(gòu)成子午中型卡車(chē)(RMT)輪胎的鋼帶束層的組合物，具有改善的拉伸強(qiáng)度和模量保持、增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)勁度、增強(qiáng)的抗裂紋性和抗撕裂性以及改善的抗硫化返原性。
文檔編號(hào)B60C9/00GK1995160SQ200610172494
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月30日
發(fā)明者S·R·阿澤爾 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan