专利名称：漏气保用轮胎用车胎组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在损伤或漏气状态下可限制旋转的充气轮胎(以下称作漏气保用轮胎)中使用的车胎组件，更详细地涉及由轮胎/轮辋内腔部上设置的具有高度刚性的环状外壳以及弹性环形成的轮胎缺气行驶用芯部可循环使用的车胎组件。
背景技术：
对于充气轮胎为即使在机动车等行进中由于穿孔或突然破裂时内压迅速下降的情况下也可行走一定距离的具有紧急行走可能性的漏气保用轮胎有需求，针对该需要，已经提出了多种方案。例如在特开平10-297226号公报以及特表2001-519279号公报中，提出了一种这样的技术方案在充气轮胎内腔部的轮辋上安装轮胎缺气行驶用支撑体(以下称为芯部)，由此通过支撑已穿孔等的充气轮胎，使其可进行轮胎缺气行驶。在其他的特开2001-163020号公报以及特开1998-297226号公报等中也有关于漏气保用轮胎的公开。
上述轮胎缺气行驶用芯部的结构具有外围侧形成为支持面的环状构件，在其两个脚部处安装有弹性环，通过弹性环将芯部支撑于轮胎的轮辋上。另外，该采用轮胎缺气行驶用芯部的技术对现有一般的充气轮胎的车轮/轮辋未增加特别的设计变更，可照原样直接使用车轮/轮辋，因此具有可直接利用现有充气轮胎的制造、加工、安装设备的优点。
但是，近年来从节省能源或环境保护等的观点出发，即使在轮胎业领域，轮胎的反复利用也已变得重要。从该观点出发，对漏气保用轮胎的重复利用性能进行研究时，发现需要使得轮胎缺气行驶用芯部，特别是作为其构成要素的弹性环可重复利用。
发明的公开因此，本发明的目的是提供一种轮胎缺气行驶用芯部得以改进的车胎组件，其可确保构成轮胎缺气行驶用车胎组件的轮胎缺气行驶用芯部的弹性环在轮胎缺气行驶走时的耐久性，并且在使用后可对弹性环进行重复利用。
根据本发明提供一种安装有轮胎缺气行驶用芯部的车胎组件，该轮胎缺气行驶用芯部是在轮胎/轮辋的内腔部中，将薄的刚性环状外壳由弹性环支撑在轮辋上而构成的，其中弹性环由热塑性弹性体组合物构成，该热塑性弹性体组合物的结构是在热塑性树脂(A)中分散了橡胶组合物(B)。
根据本发明，还提供一种安装有轮胎缺气行驶用芯部的车胎组件，该轮胎缺气行驶用芯部是在轮胎/轮辋的内腔部中，将薄的刚性环状外壳由弹性环支撑在轮辋上而构成的，其中弹性环由氢键键合性热塑性弹性体和/或上述热塑性弹性体的组合物构成，该氢键键合性热塑性弹性体由侧链上具有含羰基的基团和含杂环胺基的基团的弹性体性聚合物形成。
附图的简要说明以下参照附图对本发明进行说明。
图1为显示本发明车胎组件的一个实例的重要部分的子午线剖面图。
实施发明的最佳形式本发明者等的目的是确保由高度刚性环状外壳和弹性环形成的轮胎缺气行驶用芯部在轮胎缺气行驶时的耐久性，同时使得使用后的弹性环可重复利用，研究发现通过使用热塑性树脂中分散橡胶组合物形成的热塑性弹性体组合物或氢键键合性的热塑性弹性体作为弹性环的材料，可达到上述目的。此外，为确保这些材质的弹性环和刚性环状外壳之间的粘结性，通过对环状外壳和弹性环之间的接触面积或外壳脚部形状下功夫，使其可重复利用，同时可获得更好的耐久性。
以下参照图1所示的本发明车胎组件的一个实例，在以下对本发明作更加具体的说明。图1为显示本发明车胎组件(车轮)的代表性例子的重要部分的子午线剖面图。
本发明的轮胎缺气行驶用芯部1，例如，如图1所示，由插入到充气轮胎2的轮胎/轮辋的内腔部3中的高度刚性的环状外壳4和弹性环5形成。该轮胎缺气行驶用芯部1的外径以与充气轮胎2的内腔部3的内面保持一定距离的方式，形成比内腔部3的内径小的形状，并且其内径形成为与一般充气轮胎的胎圈部的内径大致相同的尺寸。该轮胎缺气行驶用芯部1，在插入至充气轮胎2内侧中的状态下与充气轮胎2一起组装在车轮的轮辋6上，构成车胎组件。通过将该车胎组件安装在机动车等上，在行进中如果充气轮胎发生穿孔等，由于该穿孔而亏气的轮胎2形成被轮胎缺气行驶用芯部1的外围面支撑的状态，可以缺气行驶。
如上所述，本发明的车胎组件的轮胎缺气行驶用芯部，由高度刚性材料(例如铁、不锈钢、钢、铝合金等的金属材料或纤维增强的合成树脂等)制成的环状外壳4和弹性环5构成，环状外壳4在外侧形成用于支撑已被穿孔等的轮胎的连续支撑面，内侧形成左右侧壁制成脚部的形状。外侧的支撑面可制成各种形状，例如，如图1所示，在其周向上正交的横截面的形状形成朝向外侧的凸曲面(该凸曲面在胎轴方向上并列的数目不限于图1中所示的2个，也可以为3个或其以上，甚至是一个也可以)，还可以制成除平坦以外的其他形状。
弹性环5，例如分别安装在环状外壳4的两个脚部的端部处，通过直接接触在左右的轮辋6上，支撑环状外壳4。该弹性环5由通常的橡胶构成，缓和环状外壳4从已穿孔等的轮胎接受的冲击或振动，同时相对轮辋6具有阻止滑动的作用，并且具有将环状外壳4稳定地支持在轮辋6上的作用。
为提高构成轮胎缺气行驶用芯部1的高度刚性环状外壳4和弹性环5之间的粘结力，优选确保规定的粘结面积。在将轮辋操作时或轮胎缺气行驶行走时的负载由轮胎的所谓内径(英寸)无因次化，将粘结面积作为S(cm2)时，二者的比S/R优选在4.5cm2/英寸或其以上，更优选为8-20cm2/英寸。在此所述的粘结面积指的是在环状外壳的一侧端部处刚性材料和弹性环的粘结面积，即，在与其周向正交的横截面上，与环状外壳4端部的弹性环5相接触的外壳的外/内表面以及端面在周向上环绕一周形成的总接触面积。
此外，环状外壳4和弹性环5的粘结面可在轴向和径向上构成，更优选二者大致相同。由此形成耐受轮胎缺气行驶时所产生的轴向力、径向力这两种力的结构。在图1中，轮胎缺气行驶用芯部1、充气轮胎2、轮辋6以车轮的旋转轴(图中未示出)为中心，形成共轴的环状。其中对环状外壳的尺寸无特别限制，但优选厚度为0.5-3.0mm，宽度与左右胎圈边缘的间隔大致相等。
为了在轮胎缺气行驶行走中维持弹性环的负载支撑能力，其100％模量(100℃)至少在1Mpa或其以上，优选为1MPa到10M Pa，更优选为2～5MPa。作为具有重复利用性、满足上述物理性能的材料，可以为(1)在树脂的基体中分散微细橡胶颗粒形成的复合材料，该复合材料在基体树脂的熔点处软化，因此可通过熔融进行再利用，而且由于存在橡胶，即使在高温下也具有适度的弹性。此外，也可以为(2)氢键键合性的热塑性弹性体，即，热可逆交联橡胶，其也可通过在熔点或其以上的温度熔融进行再利用，即使在轮胎缺气行驶的高温下也具有适度的弹性，因此优选。此外，还可以使用具有在上述高温下的物理性能，熔点至少为120℃，优选为150℃或其以上，更优选为180℃或其以上，且在100℃或其以下时具有上述橡胶状弹性的材料。
根据本发明，可用于构成弹性环的热塑性弹性体组合物，在作为基体树脂的、优选熔点在150℃或其以上的热塑性树脂(A)中，优选在聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚腈树脂、聚烯烃树脂、聚乙烯树脂、聚苯醚树脂以及聚酰亚胺树脂中选出的至少一种热塑性树脂(A)中，优选以(A)/(B)(重量比)为80/20～25/75，更优选为70/30～35/65的比例分散有橡胶组合物(B)的组合物。其原因是当热塑性树脂(A)的比例过多时，弹性环的刚性变高，轮辋组装倾向于困难，因此不优选，而相反的是，如果热塑性树脂(A)的比例过小时，橡胶变得难以分散，可能将不能进行混炼，因此不太优选。
作为上述橡胶组合物(B)的橡胶，可列举出天然橡胶、环氧化天然橡胶、二烯类橡胶(例如聚异戊二烯(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、共轭二烯-芳香族乙烯基共聚物(例如SBR)、乙烯性不饱和腈-共轭二烯共聚物(例如NBR)及其氢化物、烯烃类橡胶(乙烯-丙烯橡胶(EPDM或EPM)、马来酸改性乙烯-丙烯橡胶(M-EPM)、丁基橡胶(IIR)、异丁烯和芳香族乙烯基或二烯类单体的共聚物)、丙烯酸橡胶(ACM)、离子键交联聚合物、含卤素的橡胶(例如CIIR、BIIR、异丁烯-p-甲基苯乙烯共聚物的溴化物(Br-IPMS)、氯丁二烯橡胶(CR)、表氯醇橡胶(CHR、CHC)氯磺化聚乙烯(CSM)、氯化聚苯乙烯(CM)、马来酸改性氯化聚乙烯(M-CM))、含硫橡胶(例如聚硫化物橡胶)、氟橡胶(例如1，1-二氟乙烯类橡胶、含氟乙烯醚类橡胶、四氟代乙烯-丙烯类橡胶、含氟氯化磷丁腈橡胶)等，这些橡胶可仅使用一种，或者将2种或其以上混合使用。可在其中适宜地配合炭黑、二氧化硅、碳酸钙、滑石等的填料、防老化剂、油或塑化剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化助剂等的通用添加剂。
根据本发明，作为向热塑性树脂(A)中分散橡胶组合物(B)的方法，例如预先通过用双轴混炼挤出机等将热塑性树脂(A)和橡胶组合物(B)熔融混炼，向形成连续相的热塑性树脂(A)中分散橡胶组合物(B)。在对橡胶组合物(B)进行硫化的情况下，也可在热塑性树脂(A)和橡胶组合物(B)的混炼过程中添加硫化剂，使橡胶进行动态硫化。此外，向热塑性树脂或橡胶组合物中添加的各种配合剂(除硫化剂以外)可在上述混炼中添加，但优选在混炼前预先混合。作为热塑性树脂(A)和橡胶组合物(B)混炼时使用的混炼机，对其没有特别限制，可举出螺旋挤出机、捏合机、斑伯里密炼机、双轴混炼挤出机等。其中在将树脂成分和橡胶组合物成分进行混炼以及橡胶组合物动态硫化时，优选使用双轴混炼挤出机。此外，还可使用2种或其以上的混炼机依次进行混炼。作为熔融混炼的条件，温度只要在热塑性树脂熔融的温度以上即可。此外，混炼时的剪切速度优选为2500-7500秒-1。混炼全部时间为30秒～10分钟，此外，在添加硫化剂的情况下，添加后的硫化时间优选为15秒～5分钟。
另一方面，根据本发明，构成弹性环的氢键键合性热塑性弹性体以及包含该弹性体的组合物是一种在一定温度下软化，但是在常温下恢复橡胶状弹性，形成热可逆性交联橡胶的材料，具体的为如上所述，由在侧链上(包含分子末端)具有含羰基的基团和含杂环胺基的基团的弹性体性聚合物形成的氢键键合性热塑性弹性体和/或向其中适当配合适宜的配合剂(例如炭黑、二氧化硅、碳酸钙、滑石等的填料、防老化剂、油或塑化剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化助剂等的通用添加剂)形成的热塑性弹性体组合物，更详细地有，例如在特开2000-169527号公报中记载的材料。作为上述含羰基的基团，可举出，酰胺基、酯基、酰亚胺基以及羧基中的至少1种，作为具有该基团以及上述含杂环胺基的基团的具体实例，可举出以下式(1)-(5)的基团。
(R为杂环胺基)作为在本发明中使用的所述弹性体性聚合物，具体地可举出天然橡胶，异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、1，2-丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶等的二烯类橡胶、丁基橡胶、乙烯-丙烯类橡胶(EPDM、EPM)、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶等的烯烃类橡胶、氯醚橡胶、多硫化橡胶、硅氧烷橡胶、聚氨酯橡胶等。此外，也可以为包含树脂成分的热塑性弹性体(TPE)，例如可以为氢化的材料。此外，还可以为聚苯乙烯类TPE(SBS、SIS、SEBS)、聚烯烃类TPE、聚氯乙烯类TPE、聚氨酯类TPE、聚酯类TPE、聚酰胺类TPE等。
上述弹性体性聚合物可以为液状或固体状的任何一种。此外，对其分子量没有特别限制，可根据使用目的、交联密度等进行适宜选择。
结合于本发明弹性体性聚合物的侧链上的含羰基的基团，是具有氢键键合性的，具体的可举出羰基、羧基(OH)、酰胺基、酯基、酰亚胺基等。作为可导入这种基团的化合物，可举出羧酸及其衍生物，但不受此特别的限定。作为羧酸化合物，可举出具有饱和或不饱和烃基的有机酸，烃基可为脂肪族、脂环族、芳香族羧酸等的任何一种。此外，作为羧酸衍生物，可举出羧酸酐、酯、酮、氨基酸、酰胺类、酰亚胺类、硫代羧酸(含巯基的羧酸)。具体的，可举出丙二酸、马来酸、丁二酸、戊二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、对亚苯基二乙酸、对羟基苯甲酸、对氨基苯甲酸、巯基乙酸等的羧酸和含取代基的羧酸、琥珀酸酐、马来酸酐、戊二酸酐、邻苯二甲酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐等的酸酐；马来酸酯、丙二酸酯、丁二酸酯、戊二酸酯、醋酸乙酯等的脂肪族酯；邻苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、乙基-间-氨基苯甲酸酯、甲基-p-羟基苯甲酸酯等的芳香族酯、醌、蒽醌、萘醌等的酮类、甘氨酸、麦黄酮、N，N-双(2-羟乙基)甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、N-(对-氨基苯甲酰基)-β-丙氨酸等的氨基酸、马来酰胺、马来酰胺酸(马来酸单酰胺)、琥珀酸单酰胺、5-羟基戊酰胺、N-乙酰基乙醇胺、N，N’-六亚甲基二乙酰胺、丙二酰胺、环丝氨酸、4-乙酰胺苯酚、对乙酰胺基苯甲酸等的酰胺类、马来酰亚胺、琥珀酰亚胺等的酰亚胺类。
此外，上述含杂环胺基的基团是从含氮杂环或含该杂环的化合物导入的。含氮杂环只要为杂环内含有或可产生氢键键合的氨基的结构即可。作为这种含氮杂环，可列举出，吡咯、组氨酸、咪唑、三唑啉、三唑、三嗪、吡啶、嘧啶、吡嗪、吲哚、喹啉、嘌呤、吩嗪、喋啶、三聚氰胺等。含氮杂环也可以在环中含其他杂原子。此外，包含含氮杂环的化合物只要具有如上所述的杂环骨架即可，对其没有特别限制，例如可具有可与弹性体性聚合物的主链碳化学(共价)键合的基团。作为这种基团，可列举出例如，氨基、羟基、亚甲基、亚乙基、羧酸等。作为包含这种含氮杂环的化合物，具体可举出，联吡啶、亚乙基二吡啶、三亚甲基二吡啶、联吡啶胺、1，2-二甲基咪唑、2-苯并咪唑脲、吡咯-2-羧酸、3-甲基-吡唑、吡啶、4-甲基吡啶、4(或2)-羟基甲基吡啶、2(或4)-(β-羟基乙基)-吡啶、2(或4)-(2-氨基乙基)-吡啶、2(或4)-氨基吡啶、2，6-二氨基吡啶、2-氨基-6-羟基吡啶、6-氮杂胸腺嘧啶、乙酰胍胺、苯并胍胺、柠嗪酸、1，2，4-三唑、3-氨基-1，2，4-三唑、3-氨基甲基-1，2，4-三唑、3-甲基氨基-1，2，4-三唑、3-羟甲基-1，2，4-三唑、3-羟基-1，2，4-三唑、2-羟基三嗪、2-氨基三嗪、2-羟基-5-甲基三嗪、2-氨基-5-甲基三嗪、2-羟基嘧啶、2-氨基嘧啶、2-氨基吡嗪、2-羟基吡嗪、6-氨基嘌呤、6-羟基嘌呤等。
在本发明中使用的热塑性弹性体，由在侧链上并且1分子中具有如上所述的含羰基的基团以及含杂环胺基的基团的弹性体性聚合物形成。上述含羰基的基团以及上述含杂环胺基的基团悬垂地结合在弹性体性聚合物的侧链上，形成如上所述的稳定化学键。此时，上述含羰基的基团以及上述含杂环胺基的基团也可以作为互相独立的侧链结合在聚合物主链上，或者通过互不相同的基团结合在主链上，含羰基的基团以及含杂环胺基的基团形成一个侧链也可以。在这种由含羰基的基团以及含杂环胺基的基团形成一个侧链的情况下，其不仅与主链结合，并且含羰基的基团以及含杂环胺基的基团也化学键合。该含羰基的基团以及含杂环胺基的基团可通过任意键键合在一起。
在构成本发明的弹性环5的材料中，可进一步配合通常的交联促进剂、各种油、防老化剂、填充剂、塑化剂、其他一般橡胶中用的通常配合的各种添加剂，这些添加剂的添加量只要不阻碍本发明的目的，可采用一般的配合量。
实施例以下根据实施例对本发明作进一步说明，但本发明的范围不受这些实施例的限制。
实施例1-9、现有例1和比较例1按照表I～表III所示的比例(重量份)，根据现有方法分别制作现有例1、比较例1和实施例1～9的轮胎，将车胎组件制作成轮胎尺寸为205/55R16 89V、轮辋尺寸为16×61/2JJ。
根据以下所示的测定方法对各种试验车胎组件进行耐久性评价实验。结果示于表I～III。
耐久性实验将上述试验用轮胎安装在2500cc乘用车上，使得前右侧轮胎内的空气压为0kPa，其他3处轮胎内的空气压为200kPa，以90km/hr的速度行走，直至发生故障。结果是以现有例1的值作为100的指数进行表示的，数值越大，表示耐久性越好。
表1
*1天然橡胶(TSR-20)*2日本ポリオエフイン(株)制聚乙烯(JREX LDJM606A)*3出光石油化学(株)制聚丙烯(E-333GV)*4宇部兴产(株)制6/66尼龙(ウベナイロン 5013B)*5住友化学工业(株)制EPDM(エスプレン 505A)*6エクソン化学(株)制Br-IPMS(EXXPRO 89-4)*7アクゾノ一ベル(株)制 硫磺(クリステックHS-OT20)*8田岗化学(株)制酚树脂(タッキロ一ル250-1)*9正同化学(株)制氧化锌(氧化锌#3)
表II
*1三井化学(株)制タフマ一M MA8510*2大冢化学(株)制3-氨基-1，2，4-三唑*3三菱化学(株)制ダイアブラックE
表III
*1出光石油化学(株)制聚丙烯(E-333GV)*2住友化学工业(株)制EPDM(エスプレン 505A)*3田岗化学(株)制酚树脂(タッキロ一ル250-1)
产业上的可利用性由以上可知，根据本发明，通过使构成漏气保用轮胎用芯部的弹性环由如下材料构成，可获得在轮胎缺气行驶的高温下具有负载支撑力的可重复利用的弹性环，其中该材料由热塑性弹性体组合物构成，且该热塑性弹性体组合物是在热塑性树脂(A)中分散橡胶组合物(B)，优选使其动态硫化分散而成的热塑性弹性体组合物，该材料还可以由侧链上具有含羰基基团和含杂环胺基的基团的氢键键合性热塑性弹性体或其组合物构成。
权利要求
1.一种安装有轮胎缺气行驶用芯部的车胎组件，其结构是在轮胎/轮辋的内腔部中，薄的刚性的环状外壳由弹性环支撑在轮辋上，其中弹性环由热塑性弹性体组合物构成，该热塑性弹性体组合物的结构是在热塑性树脂(A)中分散了橡胶组合物(B)。
2.如权利要求1所述的车胎组件，其中构成所述弹性环的热塑性树脂(A)的熔点在150℃或其以上，热塑性树脂(A)和橡胶组合物(B)的重量比(A)/(B)为80/20～25/75。
3.如权利要求1或2所述的车胎组件，其中所述橡胶组合物(B)在混炼中进行动态硫化。
4.如权利要求1～3任一项所述的车胎组件，其中所述热塑性树脂(A)为选自聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚腈树脂、聚烯烃树脂、聚乙烯树脂、聚苯醚树脂以及聚酰亚胺树脂的至少1种热塑性树脂。
5.一种安装有轮胎缺气行驶用芯部的车胎组件，其结构是在轮胎/轮辋的内腔部中，薄的刚性的环状外壳由弹性环支撑在轮辋上，其中弹性环由氢键键合性热塑性弹性体和/或所述热塑性弹性体的组合物构成，该氢键键合性热塑性弹性体由侧链上具有含羰基的基团和含杂环胺基的基团的弹性体性聚合物形成。
6.如权利要求1～5任一项所述的车胎组件，其中轮胎的所谓内径R(英寸)和橡胶/金属的粘结面积S(cm2)的比S/R在4.5cm2/英寸或其以上。
7.如权利要求6所述的车胎组件，其中粘结面由大致轴向面和大致径向面构成。
全文摘要
根据本发明提供一种安装有轮胎缺气行驶用芯部的车胎组件，其结构是在轮胎/轮辋的内腔部中，薄的刚性的环状外壳由弹性环支撑在轮辋上，通过采用如下材料构成弹性环，可获得漏气保用轮胎的车胎组件，特别是使构成该芯部的弹性环可重复利用的车胎组件，其中该材料由热塑性弹性体组合物构成，且该热塑性弹性体组合物的结构是在热塑性树脂(A)中分散了橡胶组合物(B)，该材料还可以由氢键键合性热塑性弹性体和/或所述热塑性弹性体的组合物构成，该氢键键合性热塑性弹性体由侧链上具有含羰基的基团和含杂环胺基的基团的弹性体性聚合物形成。
文档编号C08L21/00GK1697738SQ20048000065
公开日2005年11月16日 申请日期2004年4月28日 优先权日2003年6月6日
发明者金成大辅, 小暮知彦, 名取润一郎 申请人:横滨橡胶株式会社