CN101437698B - 漏气保用轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种漏气保用轮胎，其具有胎侧补强层，该胎侧补强层使用相对于100重量份二烯系橡胶、还含有5～120重量份的平均纤维径为1～100μm、平均纤维长为0.1～20mm的非金属短纤维的橡胶组合物，所述非金属短纤维定向在轮胎的圆周方向上，可以同时提高乘坐舒适性以及轮胎在刺破状态下行驶性能。

Description

漏气保用轮胎 
技术领域
本发明涉及漏气保用轮胎。 
背景技术
现在，具有配置在胎侧部的内侧的高强度的胎侧补强层(补强层)的漏气保用轮胎被实际应用，即使因刺破而处于失去空气压(内压0)的状态，也维持轮胎的刚性，在反复受到挠曲的情况下，也可以减轻橡胶的破损，安全地行驶某种程度的距离。由此，无须常备备用轮胎，可以期待整个车辆的重量轻量化。可是，对于漏气保用轮胎的刺破状态下的漏气行驶，在速度及距离方面有限制，希望进一步提高漏气保用轮胎的耐久性(轮胎在刺破状态下行驶的耐久性)。 
作为提高轮胎在刺破状态下行驶的耐久性，举例有通过加厚补强层来抑制变形、防止由于变形引起的破坏的方法。可是，由于轮胎的重量变重，所以违反作为漏气保用轮胎的当初的目的的轻量化。 
又，也有通过增加炭黑等的补强用填充剂的量使补强用橡胶***来抑制变形的方法，但在混炼、挤出等的工序中，混炼机的负荷增大，并且硫化后物性中的发热增大，所以不能期待在刺破状态下行驶的耐久性提高。 
日本专利特开2005-280534号公报公开了一种漏气保用轮胎，其通过具有补强橡胶层，该补强橡胶层是使用含有规定量的规定的橡胶成分、炭黑及二氧化硅的橡胶组合物通过规定的方法制作的，使轮胎振动降低，同时提高轮胎在刺破状态下行驶的性能，但由于不含非金属短纤维，所以在轮胎在刺破状态下行驶性能及轮胎振动的降低中，不能说是充分的。 
发明内容
本发明的目的在于提供可以使乘坐舒适性及轮胎在刺破状态下行驶性能同时提高的漏气保用轮胎。 
本发明涉及一种漏气保用轮胎，其具有胎侧补强层，该胎侧补强层使用相对于100重量份二烯系橡胶还含有5～120重量份的平均纤维径为1～100μm、平均纤维长为0.1～20mm的非金属短纤维的橡胶组合物，非金属短纤维定向在轮胎的圆周方向上。 
在胎侧补强层中，在70℃下测定的轮胎的圆周方向的复弹性模量E1、轮胎径向的复弹性模量E2及其损耗模量E2″优选满足下列式： 
E1≥12MPa 
E1/E2≥1.5 
E2″/(E2)2≤7.0×10-9Pa-1。 
上述非金属短纤维优选玻璃纤维或碳纤维。 
附图说明
图1是具有胎侧部补强橡胶层的本发明的漏气保用轮胎的部分剖面图。 
具体实施方式
在本发明的漏气保用轮胎中使用的橡胶组合物含有二烯系橡胶及非金属短纤维。 
作为二烯系橡胶，举例有例如天然橡胶(NR)、异戊橡胶(IR)、顺丁橡胶(BR)、含有间规-1，2-聚丁二烯结晶的顺丁橡胶(含SPB的BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、苯乙烯异戊二烯聚丁二烯橡胶(SIBR)、异苯橡胶、异戊二烯聚丁二烯橡胶等，这些可以单独使用，也可以2种以上组合使用。尤其，出于耐挠曲疲劳特性优异这样的理由，优选NR及/或BR，更优选NR及BR。 
作为NR，可以使用以前在橡胶工业使用的RSS#3、TSR20等的等级的NR。 
含有NR时，橡胶成分中的NR的含量优选在20重量％以上，更优选在30重量％以上。NR的含量不足20重量％，则具有加工性恶化的倾向。又，NR的含量优选在80重量％以下，更优选在70重量％以下。NR的含量若超过80重量％，则具有耐热性及耐挠曲疲劳特性下降的倾向。 
出于高硬度、且低发热性优异这样的理由，作为BR优选含SPB的BR。 
含SPB的BR中的SPB的含量优选在1重量％以上，更优选在5重量％以上。SPB的含量不足1重量％时，有不能得到充分的刚性的倾向。又，SPB的含量优选在25重量％以下，更优选在20重量％以下。SPB的含量若超过25重量％，则由于间规成分在聚丁二烯中凝聚成块，有耐久性下降的倾向。 
含有BR时，橡胶成分中的BR的含量优选在20重量％以上，更优选在30重量％以上。BR的含量不足20重量％，则有耐挠曲疲劳特性下降的倾向。又，BR的含量优选在80重 量％以下，更优选在70重量％以下。BR的含量若超过80重量％，则有加工性下降的倾向。 
作为非金属短纤维，举例有例如玻璃纤维、碳纤维等的非金属无机短纤维、人造丝纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、芳族聚酰胺纤维等的非金属有机短纤维，这些非金属纤维可以单独使用，也可以2种以上组合使用。尤其，出于在拉伸方向、压缩方向上刚性都高的理由，优选非金属无机短纤维，更优选玻璃纤维。 
非金属短纤维的平均纤维径在1μm以上，优选在10μm以上。非金属短纤维的平均纤维径不足1μm，则由于复弹性模量不提高，所以不能使胎侧补强层变薄，不能提高乘坐舒适性。又，非金属短纤维的平均纤维径在100μm以下，优选在50μm以下。非金属短纤维的平均纤维径若超过100μm，则非金属短纤维的分散性恶化，与橡胶的粘结力下降。 
非金属短纤维在橡胶中的平均纤维长在0.1mm以上，优选在0.2mm以上。非金属短纤维在橡胶中的平均纤维长不足0.1mm，则由于含有非金属短纤维而得到的定向方向的提高刚性的改善效果不充分。又，非金属短纤维在橡胶中的平均纤维长在20mm以下，优选在10mm以下。非金属短纤维在橡胶中的平均纤维长若超过20mm，则非金属短纤维的分散性恶化。 
非金属短纤维的含量相对于100重量份的橡胶成分在5重量份以上，优选在10重量份以上。非金属短纤维的含量不足5重量份，则由于含有非金层短纤维而得到的定向方向的提高刚性的改善效果不充分。又，非金属短纤维的含量在120重量份以下，优选在100重量份以下。非金属短纤维的含量若超过120重量份，则加工性恶化。 
在本发明的橡胶组合物中除了上述橡胶成分及非金属短纤维之外，也可以根据需要适当地混合以前橡胶工业使用的混合剂，例如炭黑等的补强剂、硬脂酸、氧化锌、各种防老剂、硫磺等的硫化剂、硫化促进剂等。 
通过使非金属短纤维在胎侧补强层中定向在轮胎的圆周方向，可以提高轮胎的圆周方向的复弹性模量，可提高轮胎在刺破状态下行驶的性能。 
图1是具有胎侧部补强橡胶层的本发明的漏气保用轮胎的部分剖面图。如作为漏气保用轮胎的部分剖面图的图1所示，上述胎侧部补强用橡胶组合物用于漏气保用轮胎1的胎侧部补强橡胶层2。通过将胎侧部补强橡胶层2配置在胎侧部3上，可以提高轮胎的刚性。作为胎侧部补强橡胶层2的配置方式，具体地，举例有往两端方向厚度逐渐减少的月牙状的橡胶层，该橡胶层与胎体帘布层4的内侧相接，且邻接于三角胶条5，从胎圈部到胎肩部配置。 
本发明的漏气保用轮胎除了将已用挤出机制作的胎侧补强橡胶的构件成型之外，也可以通过对将胶条沿轮胎圆周方向卷绕而形成的胎侧补强橡胶层进行硫化而得到。具体地，用根据需要适宜地混合上述混合剂的橡胶组合物在未硫化的状态下制作规定尺寸的胶条，制作使上述非金属短纤维定向在一个方向的未硫化的胶条。接着，通过在未硫化胎体的侧面以轮胎轴为中心卷成旋涡状而形成未硫化胎侧补强层，再与其他的轮胎构件粘贴，形成未硫化轮胎，对该未硫化轮胎进行硫化，得到本发明的漏气保用轮胎。 
通过用上述方法制造本发明的漏气保用轮胎，可以使上述非金属纤维定向在轮胎圆周方向上。 
上述胶条的宽度优选在0.5cm以上，更优选在1cm以上。胶条的宽度不足0.5cm，则有生产率差的倾向。又，胶条的宽度优选在5cm以下，更优选在3cm以下。胶条的宽度超过5cm，则由于难以以良好的精度形成胎侧补强层，所以有均一性差的倾向。 
上述胶条的厚度优选在0.5mm以上，更优选在1mm以上。胶条的厚度不足0.5mm，则有生产率差的倾向。又，胶条的厚度优选在5mm以下，更优选在3mm以下。胶条的厚度若超过5mm，则胶条间的高低差变大，有均一性差的倾向。 
用上述制造方法制造的本发明的漏气保用轮胎，可使非金属短纤维定向在轮胎的圆周方向，由此，可以提高弹性模量，又，由于可以根据弹性模量提高的程度而使胎侧部补强层的厚度变薄，所以可以同时提高轮胎在刺破状态下行驶的耐久性以及乘坐舒适性。 
本发明的漏气保用轮胎的胎侧补强层的轮胎的圆周方向的复弹性模量(E1)优选在12MPa以上，更优选15MPa以上，更优选在20MPa以上。E1不足12MPa时，有轮胎在刺破状态下行驶性能的改善效果不充分的倾向。又，E1优选在150MPa以下，更优选在120MPa以下。E1若超过150MPa，则有胎侧部没有柔软性、乘坐舒适性恶化的倾向。 
又，本发明的漏气保用轮胎的胎侧补强层的轮胎的径向的复弹性模量(E2)优选在8MPa以上，更优选在10MPa以上。E2若不足8MPa，则得不到轮胎在刺破状态下行驶时的必需的刚性，有耐久性下降的倾向。又，E2优选在100MPa以下，更优选在80MPa以下。E2若超过100MPa，则有胎侧部没有柔软性、乘坐舒适性恶化的倾向。 
又，E1及E2优选满足下列式。 
1.5≤E1/E2 
E1/E2优选在1.5以上，更优选在1.8以上。E1/E2不足1.5，则有难以同时提高轮胎在刺破状态下行驶的耐久性以及乘坐舒适性的倾向。 
又，E2以及本发明的漏气保用轮胎的胎侧补强层的轮胎的径向的损耗模量(E2″)优选满足下列式。 
E2″/(E2)2≤7.0×10-9Pa-1
E2″/(E2)2优选在7.0×10-9Pa-1以下，更优选在6.0×10-9Pa-1以下。E2″/(E2)2若超过7.0×10-9Pa-1，则有轮胎在刺破状态下行驶时由于变形而容易发热、促进橡胶的热老化、以至毁坏的倾向。 
具体地，对于E1、E2及E2″，举例有从胎侧补强层上切下规定大小的试验片，用株式会社岩本制造厂制造的粘弹性分光光度计测定的方法等。 
胎侧补强层的厚度优选在3mm以上，更优选在4mm以上。胎侧补强层的厚度不足3mm，则不能确保轮胎在刺破状态下行驶时的刚性，有耐久性下降的倾向。又，胎侧补强层的厚度优选在15mm以下，更优选在12mm以下。胎侧补强层的厚度若超过15mm，则质量变重，有乘坐舒适性下降的倾向。 
实施例 
根据实施例，对本发明进行具体地说明，但本发明并不限于此。 
接着，对实施例以及比较例中使用的各种药品进行概括地说明。 
天然橡胶(NR)：RSS#3 
顺丁橡胶(BR)：宇部兴产株式会社制造的VCR412(含SPB的BR，SPB的含量：12重量％，SPB的平均粒径：250nm) 
炭黑：三菱化学株式会社制造的DIABLACK E(N550) 
玻璃纤维A：NSG VETROTEX株式会社制造的Microglas Chopped Strand(平均纤维径：33μm，平均纤维长：6mm) 
玻璃纤维B：NSG VETROTEX株式会社制造的Microglas Chopped Strand(平均纤维径：11μm，平均纤维长：6mm) 
碳纤维：株式会社Kureha制造的KUREKA CHOP C-106T(平均纤维径：18μm，平均纤维长：6mm) 
硬脂酸：日本油脂株式会社制造的硬脂酸“山茶” 
氧化锌：三井金属矿业株式会社制造的氧化锌2种 
防老剂：住友化学株式会社制造的ANTIGENE 6C(N-(1，3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺) 
不溶性硫磺：四国化成工业株式会社制造的MU-CRON OT 
硫化促进剂：大内新兴化学工业株式会社制造的Nocceler NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑基亚磺酰胺)
实施例1～4及比较例1及2 
根据表1所示的配方，用本伯里密炼机，在160℃的条件下，对除硫磺及硫化促进剂之外的药品混炼5分钟，得到混炼物。接着，往得到的混炼物中添加硫磺及硫化促进剂，使用本伯里密炼机，在120℃的条件下混炼2分钟，制作未硫化橡胶组合物。进一步，将得到的未硫化橡胶组合物挤出成宽3cm、厚度1mm的带状，螺旋状地卷成漏气保用轮胎的胎侧补强层的形状，与其他轮胎构件粘贴，形成未硫化轮胎，在165℃的条件下平板硫化20分钟，制作实施例1～4及比较例1及2的漏气保用轮胎(轮胎尺寸：245/40ZR18)。 
(粘弹性试验) 
从制造的漏气保用轮胎的胎侧补强层切下规定尺寸的橡胶试验片，用株式会社岩本制造厂制造的粘弹性分光光度计，在初期变形10％、动态变形1％、振动频率10Hz以及温度70℃的条件下，测定轮胎的圆周方向的复弹性模量(E1)及轮胎的径向的复弹性模量(E2)以及损耗模量(E2″)，再算出E1/E2以及E2″/(E2)2。 
(轮胎在刺破状态下行驶性能) 
将空气内压设定为0kPa，在转鼓上以80km/h行驶，测定直至轮胎被破坏的行驶距离，将比较例1的在刺破状态下行驶性能指数作为100，通过下列计算式，对各混合的行驶距离进行指数表示。轮胎在刺破状态下行驶性能指数越大，表示轮胎在刺破状态下行驶的耐久性越优良。 
(轮胎在刺破状态下行驶性能指数)＝(各配比的行驶距离)÷(比较例1的行驶距离)×100 
(乘坐舒适性) 
将所制造的试验用轮胎安装在车上，在试验场行驶，进行此时的乘坐舒适性的评价。另外，用10分满分进行评价，算出3个试车者的评分的平均值。 
将上述试验的评价结果表示于表1中。 
表1 
Figure G2007800164974D00071
产业上的可利用性 
本发明的漏气保用轮胎，通过具有胎侧补强层，可以同时提高乘坐舒适性以及轮胎在刺破状态下行驶性能，该胎侧补强层使用含有规定量的二烯系橡胶及规定的非金属短纤维的橡胶组合物，该非金属短纤维定向在轮胎的圆周方向。

Claims (6)

1.一种漏气保用轮胎，其具有胎侧补强层，该胎侧补强层使用相对于100重量份的二烯系橡胶、还含有5～120重量份的平均纤维径为1～100μm、平均纤维长为0.1～20mm的非金属短纤维的橡胶组合物，所述非金属短纤维定向在轮胎的圆周方向上，以及
E1/E2为1.5-3.06，
其中E1为在70℃下测定的轮胎的圆周方向的复弹性模量，E2为在70℃下测定的轮胎径向的复弹性模量E2。
2.如权利要求1所述的漏气保用轮胎，在胎侧补强层中，在70℃下测定的轮胎的圆周方向的复弹性模量E1、轮胎径向的复弹性模量E2及其损耗模量E2″满足下列式：
E1≥12MPa
E2″/(E2)2≤7.0×10-9Pa-1。
3.如权利要求1或2所述的漏气保用轮胎，非金属短纤维是玻璃纤维或碳纤维。
4.如权利要求1或2所述的漏气保用轮胎，其特征在于，所述胎侧补强层是月牙状的橡胶层，所述橡胶层与胎体帘布的内侧接触，且邻接于三角胶条，从胎圈部到胎肩部配置，其中所述橡胶层的厚度朝两端逐渐减小。
5.如权利要求1或2所述的漏气保用轮胎，其特征在于，所述E2为12.5MPa以上。
6.如权利要求1或2所述的漏气保用轮胎，其特征在于，所述非金属短纤维的平均纤维长为6-20mm。
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