專利名稱：防穿孔輪胎組合物及其涂布方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防穿孔輪胎組合物及其涂布方法，特別是涉及一種適用于無(wú)內(nèi)胎輪胎的防穿孔輪胎組合物及其熱熔涂布方法。
背景技術(shù)：
通常，輪胎分為無(wú)內(nèi)胎輪胎和有內(nèi)胎輪胎。除了一些貨運(yùn)卡車和公共汽車外，大多數(shù)車輛均采用無(wú)內(nèi)胎輪胎。
當(dāng)釘子扎入無(wú)內(nèi)胎輪胎時(shí)，在很短的時(shí)間內(nèi)，輪胎的內(nèi)部壓力不太可能降低。但是在下列情況下，無(wú)內(nèi)胎輪胎會(huì)遇到和有內(nèi)胎輪胎同樣的漏氣問(wèn)題(1)隨著無(wú)內(nèi)胎輪胎內(nèi)空氣逐漸減少，車胎中的空氣將完全消失；(2)由于速度較高，扎入輪胎的釘子會(huì)脫落；(3)車輛行駛在一些有錐尖樣物質(zhì)的凹凸不平之地時(shí)，如果發(fā)生這種情況，后果將不堪設(shè)想；否則司機(jī)就得停車，對(duì)損壞的輪胎進(jìn)行修補(bǔ)。
至今，已發(fā)明了多種不同方法以防止車胎穿孔造成的險(xiǎn)情，這些方法可以分為以下幾種第一種是發(fā)明一種方法使司機(jī)知道輪胎有了穿孔，且輪胎中的空氣在逐漸減少，因?yàn)樗緳C(jī)使用無(wú)內(nèi)胎輪胎，所以不會(huì)立即發(fā)現(xiàn)車胎有穿孔。(韓國(guó)公開專利號(hào)97-033989/97-020487)；第二種類型是即使輪胎癟了，司機(jī)仍然可以利用其它輔助手段繼續(xù)將車開到合適的地方。(美國(guó)專利號(hào)499893，韓國(guó)公開專利號(hào)92-000517，美國(guó)專利號(hào)415468，韓國(guó)公開專利號(hào)91-014246)；以及第三種類型是在輪胎上涂布一層防穿孔組合物，從根本上防治癟胎。
下面對(duì)第三種方法進(jìn)一步描述。
傳統(tǒng)的方法公開了如下的防穿孔輪胎組合物一種方法是在輪胎輪周的內(nèi)壁上涂上一層煤焦油瀝青或石油瀝青與聚異丁烯的混合物(日本公開號(hào)31-9489)；一種方法是在輪胎輪周的內(nèi)壁涂上一層粘性橡膠，然后，在橡膠中結(jié)合air-flowing布屑，如環(huán)狀織物(日本公開號(hào)35-17402)；一種方法是在輪胎的蜂巢結(jié)構(gòu)中密實(shí)地涂上一種粘性物質(zhì)，形成一個(gè)密封層，所述粘性物質(zhì)含有部分交聯(lián)聚丁烯、操作油和丁基橡膠的混合物(日本公開號(hào)34-1095)；以及一種方法是采用由乙丙橡膠、聚丁烯和填料組成的密封劑(日本公開號(hào)50-39458)。
但是，這些方法或密封劑對(duì)防止癟胎仍存在許多不足之處(1)防穿孔材料在冷流條件下或在較高溫度下會(huì)發(fā)生流動(dòng)；(2)當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，輪胎離心作用使得密封劑集中到輪周的中心部位；(3)過(guò)量的溶劑損害了人們的健康和工作環(huán)境；(4)相關(guān)材料的密封能力滿足不了實(shí)際使用要求。
為了克服上述提到的各種缺點(diǎn)，韓國(guó)專利公開82-652描述了一種溶劑型密封劑組合物，其中一種溶液含有丁基橡膠，這種橡膠溶于一種溶劑中，該溶劑與聚丁烯、苯乙烯-丁二烯橡膠和交聯(lián)劑的溶液相混合，將所述的溶液噴涂在輪胎橡膠上固化，從而形成一層密封層。
因?yàn)檫@種密封劑中至少含有一種溶劑，即使這種密封劑材料涂層只有1mm厚，由于溶劑中含有高粘性的聚合物，溶劑揮發(fā)仍需要較長(zhǎng)的時(shí)間。所以，盡管上述專利的密封劑被建議可以應(yīng)用在1～3mm厚的輪胎中，但是，即使一些樣品存在可以使用的可能性，在實(shí)際應(yīng)用上卻存在較大的難度，并且效率較低。
事實(shí)上，輪胎是通過(guò)將硅基脫模劑涂布在它的內(nèi)部，并加入大量的抗添加劑(anti-additive)和抗中斷劑(anti-blocking)制造的。然而，如果傳統(tǒng)的密封劑采用溶劑或水作為稀釋劑加入到輪胎中，就得不到合適的粘合性，或者是即使粘結(jié)了，由于較差的粘結(jié)性輪胎也容易碎裂。按照這種方法，脫模劑的涂布表面需要徹底清除，需要更長(zhǎng)的時(shí)間和更大的成本，從經(jīng)濟(jì)上講也不合適。
此外，溶劑型涂料中采用有機(jī)溶劑可能導(dǎo)致嚴(yán)重的火災(zāi)或空氣污染。
這些問(wèn)題的存在，加上由于在工業(yè)領(lǐng)域中較差的適應(yīng)性，以及得不到廣泛的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)密封劑仍然需要很多年來(lái)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
本發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種防穿孔輪胎組合物，它具有優(yōu)異的性能(1)密封劑的粘結(jié)性大大增強(qiáng)，從而有效地防止輪胎穿孔；(2)在高速行駛時(shí)，可防止組合物流向輪胎輪周；(3)避免了在工作場(chǎng)所使用過(guò)量溶劑而引起的危險(xiǎn)和環(huán)境污染。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種防穿孔的組合物，它可以從根本上改善生產(chǎn)狀況。這是因?yàn)樵诿芊膺^(guò)程中溶劑的揮發(fā)性大大增加了可操作性。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種含有100％固體的防穿孔的組合物，它可以簡(jiǎn)單地應(yīng)用于涂布材料，就象在輪胎生產(chǎn)過(guò)程中脫模劑存在于輪胎內(nèi)部一樣。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種不含揮發(fā)性物質(zhì)的防穿孔組合物，它可以防止輪胎受殘余揮發(fā)性物質(zhì)和內(nèi)部流動(dòng)性物質(zhì)的損壞，同時(shí)提供一種在很高溫度下熔融該組合物的涂布方法。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是防穿孔組合物密封在輪胎上的截面圖。
圖2是涂有防穿孔組合物的輪胎的防穿孔原理的示意圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式為了獲得上述目的，本發(fā)明的防穿孔輪胎組合物的特征在于一種含有熱塑性彈性體活性組分的組合物，所述的熱塑性彈性體是一種苯乙烯基嵌段共聚物，與傳統(tǒng)含有可揮發(fā)性物質(zhì)的溶劑基橡膠或乳化劑橡膠不同，涂布到輪胎內(nèi)部的粘性彈性層是通過(guò)在很高溫度下進(jìn)行熱熔融處理而形成的。
本發(fā)明的防穿孔輪胎組合物含有100重量份的苯乙烯基熱塑性彈性體，110～190重量份的粘合劑，80～140重量份的液體增塑劑和2～20重量份的添加劑。
本發(fā)明由下文進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
構(gòu)成本發(fā)明的防穿孔輪胎組合物的每一組分在下面具體說(shuō)明(1)組分1苯乙烯基熱塑性彈性體這種化合物的具體離例子包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(下面簡(jiǎn)稱“SBS”)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(下面簡(jiǎn)稱“SIS”)，以及苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(下面簡(jiǎn)稱“SEBS”)。即使這些熱塑性橡膠不需要硫化，但它們的強(qiáng)度仍然很接近硫化橡膠，其它的性能也很接近；如在-80℃時(shí)仍具有彈性、較好的抗臭氧性和防化性能。
(2)組分2粘合劑粘合劑是一種樹脂，用來(lái)向苯乙烯基熱塑性樹脂提供粘性，這種粘合劑可以是石油樹脂、松香、松香酯、苯并呋喃-茚樹脂、高分子量的丙烯酸類樹脂、酮樹脂、飽和脂肪族烴基樹脂和石蠟。普通固體粘合劑與苯基樹脂混合顯示了很高的粘性。
(3)組分3液體增塑劑液體增塑劑的例子包括操作油、聚丁烯和其它礦物油。這些物質(zhì)起到降低粘度、增加延伸率和改善加工性能的作用。
(4)組分4添加劑在防穿孔組合物中，通常使用的添加劑包括抗氧劑，潤(rùn)濕劑或消泡劑。這些添加劑可以防止最終產(chǎn)物在加熱和熔融過(guò)程中由于高溫的氧化作用而導(dǎo)致變色和物理性能變化。
當(dāng)制備基于上述化學(xué)組分的粘合劑時(shí)，各種不同的目標(biāo)產(chǎn)物可以通過(guò)改變每一組分的混合比例來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同混合比例對(duì)拉伸強(qiáng)度、延伸率、粘性、粘結(jié)性和熔點(diǎn)有影響。
本發(fā)明的防穿孔輪胎組合物的最佳組成為100重量份組分1,110～190重量份組分2,80～140重量份組分3和2～20重量份組分4。
如果組分2的含量少于11O重量份，(以100重量份的苯乙烯基熱塑性彈性體為基準(zhǔn))，組合物的粘性就減小，但是，如果組分2超過(guò)了190重量份，密封涂層就變?nèi)醪⑷狈椥浴?br> 此外，如果組分3的含量少于80重量份(以100重量份的苯乙烯基熱塑性彈性體作為基準(zhǔn))，組合物的延伸率就會(huì)降低，但硬度增大。如果組分3的含量超過(guò)140重量份，組合物的延伸率就相當(dāng)高，但強(qiáng)度和硬度下降。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，密封劑最好可以擴(kuò)展并覆蓋扎入的整個(gè)釘子。當(dāng)釘子脫落時(shí)，密封劑可以同時(shí)流動(dòng)并充滿釘子留下的縫隙。即使是釘子完全扎入輪胎并沒(méi)有完全被涂層覆蓋，本發(fā)明的防穿孔輪胎組合物仍可以維持密封狀態(tài)。
可見(jiàn)，具有較大的粘性和延伸率的防穿孔輪胎組合物是優(yōu)選的，但是較大的延伸率使得其拉伸強(qiáng)度較差，而且粘性太大。盡管如此，這些問(wèn)題可以很簡(jiǎn)單地解決。
同時(shí)，本發(fā)明的防穿孔輪胎組合物為固體狀態(tài)，換句話說(shuō)，上述組合物在使用時(shí)不須要在水或溶劑中溶解，然后再蒸發(fā)除去溶劑。因此，本發(fā)明的密封劑涂布到輪胎的方法與普通密封劑溶液的涂布方法完全不同。
本發(fā)明的防穿孔輪胎組合物的涂布方法是組合物在熔融狀態(tài)下(約200～250℃)流入輪胎內(nèi)部，由于它很容易粘附在輪胎內(nèi)部，因此不需要特殊的處理方法或在高壓下噴涂，然后，當(dāng)具有較強(qiáng)粘結(jié)性的密封劑緊密地附在輪胎內(nèi)部時(shí)，盡管輪胎生產(chǎn)過(guò)程中加入脫模劑，它仍可以獲得較好的粘結(jié)性，這樣它的粘結(jié)性比傳統(tǒng)方法獲得的涂層高出好幾倍，本發(fā)明的輪胎防穿孔組合物密封層的厚度取決于工作溫度和工作對(duì)象，但更重要的是考慮它的粘結(jié)性，密封層的厚度在1～5mm范圍內(nèi)，最好是在2～3mm范圍內(nèi)。
如果密封層太厚，那么輪胎在高速行駛時(shí)產(chǎn)生的離心力會(huì)使得密封組合物聚集在輪周的中心部，這樣就會(huì)影響輪胎的重量。
圖1是防穿孔組合物粘附在輪胎中的示意圖。圖2為輪胎防穿孔的原理示意圖。
本發(fā)明的防穿孔組合物的防穿孔原理可以描述如下當(dāng)釘子扎入甚至穿透輪胎時(shí)，整個(gè)釘子或其相鄰部位均被密封劑所覆蓋，如圖2(a)所示。當(dāng)釘子開始脫落時(shí)，如圖2(b)所示，本發(fā)明的密封劑同時(shí)流下來(lái)。當(dāng)釘子脫落至輪胎中間時(shí)，密封劑也隨之流到中間，如圖2(c)所示。最后，當(dāng)釘子完全脫落，密封劑也隨之?dāng)D出輪胎，于是釘子留下的孔隙完全被密封劑充滿。這樣，當(dāng)釘子完全從輪胎上脫落后，釘子產(chǎn)生的縫隙就完全被粘性彈性橡膠堵塞住了。
基于這樣的原理，當(dāng)釘子脫落后，本發(fā)明的防穿孔組合物可以完全充滿釘子留下的縫隙，因此它可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持密封性。
本發(fā)明用下述實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)闡述，但發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1防穿孔輪胎組合物的制備方法是將40重量份的松香，35重量份的松香酯，100重量份的脂肪族烴類聚合物(PICOFALE#95，赫爾克里士公司)，80重量份的操作油和3重量份的添加劑(IRGANOX#1076，汽巴嘉基公司)的混合物，加入到100重量份的SBS中，然后進(jìn)行攪拌和均化。實(shí)施例2防穿孔輪胎組合物的制備方法是將90重量份的石油樹脂，90重量份的松香酯，90重量份的操作油和5重量份的添加劑(IRGANOX#1076，汽巴嘉基公司)加入到100重量份的SEBS中，然后進(jìn)行攪拌均化。
輪胎內(nèi)部經(jīng)過(guò)硅油和滑石粉脫模劑處理后，通過(guò)熱熔解流延過(guò)程在其上涂布實(shí)施例1和實(shí)施例2制備的防穿孔組合物，形成約2mm厚的涂層。
將涂布后的輪胎安裝在輪箍上，并充滿氣，然后在34Psi(磅每平方英寸)壓力下進(jìn)行下列測(cè)試為了考察輪胎的氣密性，在輪胎的側(cè)面和支撐面上扎入20根釘子(長(zhǎng)8cm，厚4mm)，然后置于水中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)空氣泄漏現(xiàn)象。當(dāng)安裝有這種經(jīng)處理過(guò)的輪胎的汽車分別以80Km/mph,100Km/mph和120Km/mph的速度在高速公路上行駛20分鐘后，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。
在路上行駛后，去掉20根釘子，仍然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。在-30℃的冰箱中和80℃的烘箱中作進(jìn)一步的氣密性實(shí)驗(yàn)，2小時(shí)后，皆沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。
5天后進(jìn)行測(cè)試，輪胎仍然沒(méi)有漏氣現(xiàn)象。
去掉輪胎上的所有釘子后，然后在高速公路和普通公路上行駛，測(cè)試結(jié)果表明，除了輪胎上有點(diǎn)磨損外，并沒(méi)有發(fā)生漏氣現(xiàn)象。實(shí)施例3防穿孔輪胎組合物的制備方法是將70重量份的松香，110重量份的脂肪族烴類聚合物(PICOTAC#95,Hercules公司)，80重量份的聚丁烯和2重量份的抗氧劑(IRGANOX#1076，汽巴嘉基公司)加入到100重量份的SBS中，然后進(jìn)行攪拌和勻化。
按照實(shí)施例1和2的方法，在輪胎上涂布一層約2.0mm厚的防穿孔輪胎組合物。
下述實(shí)驗(yàn)是在和實(shí)施例1同樣的壓力下進(jìn)行的。為了考察輪胎的氣密性，在輪胎的輪周和輪肩部分扎入40根釘子(長(zhǎng)8cm，厚4mm)，然后浸入水中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。
進(jìn)一步，將輪胎放在80℃的烘箱中2小時(shí)，當(dāng)去掉10根釘子后，由于密封劑從釘子留下的縫隙中流出來(lái)，所以輪胎的密封狀態(tài)相當(dāng)好，當(dāng)然也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。
在汽車上安裝上述輪胎，并分別在高速公路上或者普通公路上以110Km/mph的速度行駛一周，然后，拔掉余下的30根釘子并測(cè)試其氣密性，仍然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。停車一周后，還是沒(méi)有發(fā)生漏氣現(xiàn)象。更進(jìn)一步，當(dāng)輪胎的胎面部分用錐子(直徑10mm)戳穿時(shí)，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。實(shí)施例4防穿孔輪胎組合物的制備方法是將85重量份的松香酯和松香，100重量份的脂肪族烴類聚合物(HICORES c-110，科龍公司)，62重量份的操作油和聚丁烯，以及3重量份添加劑(IRGANOX#1076，汽巴嘉基公司)加入到110重量份的SEBS中。實(shí)施例5防穿孔輪胎組合物的制備方法是將150重量份的松香，25重量份的固體丙烯酸類樹脂，80重量份的操作油和2重量份的抗氧劑(IRGANOX#1076，汽巴嘉基公司)加入到100重量份的SEBS中。
采用實(shí)施例1和2的方法，在輪胎上用實(shí)施例4和實(shí)施例5制備的防穿孔輪胎組合物涂布一層1.5～2.0mm厚的涂層，然后把輪胎固定在輪箍上，并進(jìn)行下列測(cè)試，測(cè)試壓力同實(shí)施例1。
為了考察輪胎的氣密性，使一輛裝有上述防穿孔輪胎的汽車以50Km/mph的速度通過(guò)一塊每隔20cm長(zhǎng)就有一個(gè)釘子(長(zhǎng)7mm，厚4mm)的板(厚2cm，寬20cm，長(zhǎng)2m)，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。
經(jīng)過(guò)一周后再測(cè)試，仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。將上述輪胎在冰箱(-30℃)和烘箱(80℃)中作進(jìn)一步的氣密性實(shí)驗(yàn)，2小時(shí)后，仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。
正如上述所提到的，本發(fā)明的密封劑是采用苯乙烯基或其類似嵌段共聚物熱塑性彈性體，而不是溶劑基橡膠作為活性組分的，它包括粘合劑，液體增塑劑和其它添加劑，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)與傳統(tǒng)密封劑不同，本發(fā)明的密封劑沒(méi)有凍結(jié)和/或流淌問(wèn)題；(2)本發(fā)明的密封劑大大縮短了溶劑的揮發(fā)時(shí)間；(3)在涂布本發(fā)明的密封劑到輪胎上之前，無(wú)需去除輪胎上的脫模劑、抗添加劑和抗中斷劑；(4)當(dāng)在輪胎上涂布完本發(fā)明的組合物后，它就立即顯示出優(yōu)異的抗穿孔作用；(5)本發(fā)明的密封劑可以通過(guò)直接高壓噴涂，然后流延的方法，很容易地涂布在新生產(chǎn)的輪胎上，這種方法是切實(shí)可行的。
工業(yè)應(yīng)用此外，本發(fā)明的抗穿孔輪胎組合物可以應(yīng)用于所有車輛的輪胎，如無(wú)內(nèi)胎輪胎，有內(nèi)胎輪胎，摩托車輪胎，自行車輪胎以及工業(yè)輪胎。在此，無(wú)需說(shuō)明，所有這些應(yīng)用都在后面的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防穿孔輪胎組合物，含有100重量份的苯乙烯基熱塑性彈性體、110～190重量份的粘合劑、80～140重量份的液體增塑劑和2～20重量份的添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的防穿孔輪胎組合物，其中的苯乙烯基熱塑性彈性體選自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的防穿孔輪胎組合物，其中的粘合劑選自石油樹脂、松香、松香酯、苯并呋喃-茚樹脂、高分子量的丙烯酸樹脂、酮樹脂、飽和脂肪族烴基樹脂和石蠟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的防穿孔輪胎組合物，其中的液體增塑劑選自操作油、聚丁烯和礦物油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的防穿孔輪胎組合物，其中的添加劑選自抗氧劑、潤(rùn)濕劑和消泡劑。
6.一種涂布防穿孔輪胎組合物的方法，其中將如權(quán)利要求1所述的防穿孔輪胎組合物在熔融狀態(tài)下經(jīng)高壓噴涂或流延方法而涂布在輪胎內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的涂布防穿孔輪胎組合物的方法，其中所述的防穿孔輪胎組合物的涂布層厚度在1～5mm范圍之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防穿孔輪胎組合物,與傳統(tǒng)的含有一些易揮發(fā)性物質(zhì)的溶劑基橡膠或乳化劑基橡膠不同,其活性組分是一種苯乙烯基嵌段共聚物的熱塑性彈性體。粘性彈性涂層是通過(guò)在很高溫度下熱熔,從而把防穿孔輪胎組合物涂布到輪胎上形成的。它具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):(1)與溶劑基橡膠不同,這種粘性彈性涂層含有100%的固體物質(zhì),不含有機(jī)溶劑或水等揮發(fā)性物質(zhì),因此縮短了溶劑揮發(fā)的時(shí)間;(2)由于不含有機(jī)溶劑,所以不存在著火的危險(xiǎn)和空氣污染;(3)即使在輪胎實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中使用了大量的硅油脫模劑、抗添加劑和抗中斷劑,這種粘性彈性涂層仍能夠保持較強(qiáng)的粘結(jié)性;(4)這種粘性彈性涂層的厚度為1～5mm時(shí),可以在很短的時(shí)間(10～20秒)內(nèi)馬上應(yīng)用,不需要任何的固化時(shí)間;(5)與傳統(tǒng)的溶劑或水的揮發(fā)方式不同,由于本發(fā)明的組合物是在高溫下熔融并進(jìn)入輪胎內(nèi)部,形成的粘性彈性涂層具有高幾倍的粘合力,并能產(chǎn)生優(yōu)異的防穿孔作用。
文檔編號(hào)B29C73/16GK1303409SQ99806820
公開日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月30日
發(fā)明者金浩均, 元升鎬 申請(qǐng)人:金浩均