CN1803902A - 胎冠组合物 - Google Patents
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Abstract
按照本发明的原理，胎冠组合物可以是一种从下列成分的组合得到的组合物：共轭双烯系弹性体；增强填料；油软化剂；甲硅烷偶合剂；和超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)。
Description
相关申请的交叉参照
[0001]本专利文献要求2004年12月30日提交的、题为“TreadCap Compositon”的美国临时专利申请No.60/640,788的申请日期权益。美国预备专利申请No.60/640,788的公开文书全文列为本专利文本的参考文献。
技术领域
[0002]本发明涉及胎冠组合物和产品，更具体地说，涉及包括一种或多种宏填料的胎冠组合物和产品。
背景技术
[0003]在开发能提供提高的性能特征的胎冠方面，已经提出了包括超高分子量聚乙烯宏填料和炭黑增强填料的胎冠配方。
[0004]虽然这样的配方可以提供提高的性能特征，但这样做是以牺牲其它理想性能为代价的。例如，该组合物可能有所不希望的胶料刚度。此外，其它性能特征可能不太理想。因此，目前需要改进的胎冠配方。
发明内容
[0005]按照本发明的原理，胎冠组合物可以是一种从下列各成分的组合得到的组合物：共轭双烯系弹性体；增强填料；矿物油或植物油软化剂；硅烷偶合剂；和超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)。
[0006]本发明的一个方面涉及一种胎冠组合物制造方法。该方法包括下列步骤：在约135℃～约180℃范围内的温度混合下列组分：100phr至少一种共轭双烯系弹性体；约30～约130phr至少一种增强填料；约2～约55phr至少一种油软化剂，该油软化剂选自PCA含量低于约3wt％的矿物油、植物油、及其组合组成的一组；和约4～约20phr至少一种硅烷偶合剂，从而形成第一混合物。该方法进一步包括随后在低于约135℃的温度混合下列组分的步骤：第一混合物；和约2～约50phr超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)，从而形成一种胎冠组合物。
[0007]本发明的一个方面包括一种胎冠组合物、一种从该胎冠组合物制造的胎冠，和一种包括这样的胎冠的轮胎。
具体实施方式
[0008]按照本发明的原理，胎冠组合物可以是一种从下列成分的组合得到的组合物：一种共轭双烯系弹性体；一种增强填料；一种矿物油软化剂；一种甲硅烷偶合剂；和一种超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)。本文中使用的“超高分子量”这一术语系指约500,000或更大的分子量。
[0009]该共轭双烯系弹性体可以是任何一种适用的弹性体或弹性体组合。实例包括聚丁二烯橡胶(包括高顺式和高乙烯基)、聚异戊二烯、天然橡胶、异戊二烯-丁二烯共聚物、乳液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶、和溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(包括低、中、和高乙烯基)。有利地，该共轭双烯系弹性体可以是一种含有烯键不饱和的可硫磺硫化弹性体。
[0010]增强填料可以是任何一种适用增强填料或填料组合。例如，该填料可以包括二氧化硅和/或炭黑。当希望时，该增强填料可以以约30～约130phr的数量存在。
[0011]油软化剂可以是任何一种适用的矿物油或植物油软化剂或此类油的组合。矿物油软化剂的实例包括处理的馏出液芳香族萃取物(“TDAE”)油、中等萃取溶剂合物(“MES”)油、和特殊残留芳香族萃取物(“S-RAE”)。有利地，该矿物油软化剂可以有低于约3wt％的多环芳香族组合物(“PCA”)含量。当希望时，该软化剂或软化剂组合也可以以约2～约55phr的数量存在。市售TDAE、MES、和S-RAE油的实例包括Vivatec 500油(H&R Wasag AG，TDAE油)、Catenex SNR油(壳牌公司，MES油)、和NC140油(Japan Energy公司，S-RAE油)。
[0012]硅烷偶合剂可以是任何一种适用硅烷偶合剂或硅烷偶合剂组合。实例包括二硫化二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)(“TESPD”)、四硫化二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)(“TESPT”)、和/或封端巯基硅烷。有利地，该封端巯基硅烷是GE Silicones公司的NXT或NXT-LoV中的一种或多种。当希望时，该硅烷偶合剂可以以约4～约20phr的数量存在。
[0013]该UHMWPE可以是任何适用UHMWPE。当希望时，该UHMWPE可以有约10～约200μm范围内的粒度、约500,000～约11,000,000范围内的分子量、约0.4g/cm3或更大的标准堆积密度、和约0.25g/cm3或更小的低堆积密度。当希望时，该UHMWPE可以以约2～约50phr、有利地约5～约13phr的数量存在。当希望时，该UHMWPE也可以以约5～约50phr的数量、或以约2～约3phr的数量存在。适用UHMWPE的一个实例是Ticona公司的GUR_4120。当用Margolies’方程(M＝5.37·104[η]1.49，式中η以dl/g表示)计算时，GUR_4120的平均分子量为5,000,000g/mol。
实施例
[0014]下列实施例进一步说明本发明的若干方面。然而，本发明不受实施例限制。
[0015]在本实施例中，比较了包括某一数量的UHMWPE和在一些情况下另外数量的矿物油软化剂的胎冠组合物与不包括这些组分的胎冠组合物。此外，还比较了在第一非生产性混合阶段期间添加UHMWPE的胎冠组合物与在随后的冷回炼阶段添加UHMWPE的胎冠组合物。
[0016]参照表1，样品A是对照样品，而且不包括任何UHMWPE或另外的矿物油软化剂。在第一非生产性混合阶段，各组分以表1中所示数量添加到二台实验室本伯里氏密炼机中，混合约4.5分钟达到约160℃的温度。在第二非生产性混合阶段，将从第一非生产性混合阶段得到的混合物混合约4.5分钟达到约160℃的温度。
[0017]然后，将该密炼机的内容物用约600分钟的时间冷却到约23℃。然后，将生产性混合阶段组分以表1中所示数量添加到该混合物中；并将这些组分混合约2分钟达到约110℃的温度。
[0018]参照表I，使用与样品相同的加工程序制备样品B和D。使用那些相同加工程序以及第三非生产性混合阶段，制备样品C和E。这个第三混合阶段是第二混合阶段的冷回炼，将这些组分混合约2分钟达到约110℃的温度。在样品B和D中，该UHMWPE是在第一非生产性混合阶段期间添加的，而在样品C和E中，该UHMWPE是在第三非生产性混合阶段期间添加的。样品D和E也包括另外数量(5phr)的矿物油软化剂。
表I
| 样品 | |||||
| A | B | C | D | E | |
| 第一非生产性混合阶段 | |||||
| BR橡胶1 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
| S-SBR(55phr)填充了TDAE油2(20.63phr) | 75.63 | 75.63 | 75.63 | 75.63 | 75.63 |
| 抗氧化剂/抗臭氧化剂3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| TDAE油4 | 19.38 | 19.38 | 19.38 | 24.38 | 24.38 |
| 脂肪酸5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| TESPD硅烷偶合剂6 | 13.13 | 13.13 | 13.13 | 13.13 | 13.13 |
| UHMWPE7 | 5 | 5 | |||
| 二氧化硅8 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
| 第二非生产性混合阶段 | |||||
| 第三非生产性混合阶段 | 第二非生产性混合阶段的回炼 | ||||
| UHMWPE7 | 5 | 5 | |||
| 生产性混合阶段 | |||||
| 抗氧化剂/抗臭氧化剂9 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 氧化锌10 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 硫(元素) | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 次磺酰胺类促进剂11 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 共促进剂DPG12 | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 24 |
1 Budene 1207
2 SLR 4630
3 6-PPD(2.5phr)，精制石蜡(0.5phr)，和微晶蜡(1phr)
4 Vivatec 500
5 硬脂酸
6 X-266S
7 GUR4120
8 Degussa VN-2型(125m2/g)
9 DTPD(混合芳基对苯二胺)
10 未处理French法
11 CBS
12 二苯胍
表II
| A | B | C | D | E | ||
| 比重 | 23℃ | 100 | 100 | 100 | 99 | 99 |
| 门尼粘度 | MS(1+1.5，100℃) | 100 | 112 | 98 | 108 | 88 |
| 流变计160C | 数量 | 100 | 99 | 106 | 91 | 93 |
| T90 | 100 | 95 | 95 | 104 | 95 | |
| RPA(550)，1HZ，100C | G′1％ | 100 | 102 | 103 | 90 | 90 |
| tan d 10％ | 100 | 98 | 93 | 97 | 94 | |
| 硬度 | Shore A 23℃ | 100 | 114 | 104 | 105 | 103 |
| 环形试片定伸强度23C | 伸长率 | 100 | 96 | 89 | 104 | 99 |
| Mod 100％ | 100 | 171 | 129 | 134 | 115 | |
| Mod 300％ | 100 | 129 | 126 | 108 | 110 | |
| 拉伸强度 | 100 | 110 | 100 | 104 | 103 | |
| Zwick回弹性 | 回弹性23℃ | 100 | 97 | 98 | 97 | 99 |
| 磨蚀 | DIN磨蚀 | 100 | 113 | 92 | 115 | 99 |
| Matravib，15％，7.8Hz | G′-30℃ | 100 | 105 | 106 | 100 | 98 |
| tanδ-20℃ | 100 | 100 | 102 | 101 | 104 | |
[0019]参照表II，实验结果显示，与对照组(样品A)相比，样品B-E表现相当出色。例如，这些样品(B-E)的G’-30℃和tanδ-20℃数据与对照组不相上下，表明这样的胎冠在潮湿和/或冬季路况下会有良好表现。同时，样品C-E的硬度值和样品C与E的门尼粘度值仍然相对地低。
[0020]虽然通过实施方案的描述说明了本发明，且虽然相当详细地描述了这些说明性实施方案，但本发明者的意图并非限制所附权利要求书的范围或以任何方式将其局限于这样的细节。对于业内技术人员来说，另外的优点和修饰将是显而易见的。因此，在其更广阔的方面，本发明并不局限于所显示和描述的具体细节、代表性装置和方法、以及说明性实例。因此，只要不背离本发明者们的总体发明概念的精神或范围，就可以离开这样的细节。
Claims (10)
1.一种轮胎胎冠组合物的制造方法，以每100重量份橡胶的重量份额(“phr”)为基准，该方法包含下列步骤：
在约135℃～约180℃范围内的温度混合各组分，其特征在于这些组分包括：
100重量份至少一种共轭双烯系弹性体；
约30phr～约130phr至少一种增强填料；
约2phr～约55phr至少一种选自下列一组的油软化剂：PCA含量低于约3wt％的矿物油，植物油，及其组合；和
约4phr～约20phr至少一种硅烷偶合剂，从而形成第一混合物；
随后在低于约135℃的温度混合下列组分：
第一混合物；和
约2phr～约50phr超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)，从而形成一种轮胎胎冠组合物。
2.权利要求1的方法，其特征在于该增强填料选自下列一组：二氧化硅，炭黑，及其组合。
3.权利要求1的方法，其特征在于该增强填料不包括炭黑。
4.权利要求1的方法，其特征在于该油软化剂选自下列一组：处理的馏出液芳香族萃取物(“TDAE”)油，中等萃取溶剂合物(“MES”)油，特殊残留芳香族萃取物(“S-RAE”)，及其组合。
5.权利要求1的方法，其特征在于该硅烷偶合剂选自下列一组：二硫化二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)(“TESPD”)，四硫化二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)(“TESPT”)，封端巯基硅烷，及其组合。
6.权利要求1的方法，其特征在于该随后混合步骤的UHMWPE是以约5phr～约50phr的数量存在的。
7.权利要求1的方法，其特征在于该随后混合步骤的UHMWPE是以约5phr～约13phr的数量存在的。
8.权利要求1的方法，其特征在于该随后混合步骤的UHMWPE是以约2phr～约3phr的数量存在的。
9.权利要求1的方法，其特征在于该随后混合步骤的温度低于约125℃。
10.权利要求1的方法，其特征在于该随后混合步骤的温度在约90℃～约124℃范围内。
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