专利名称：轮胎车轮组装体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在损伤或漏气状态下能够进行受限制的运转的充气轮胎(以下，称作漏气保用轮胎)的轮胎车轮组装体，进而详细来说，涉及改良了设置在轮胎/轮辋的内空洞部中的由环状金属壳和橡胶状弹性体构成的漏气保用支撑体的环状金属壳与橡胶状弹性体的接触部分的粘结性的轮胎车轮组装体。
背景技术：
对于充气轮胎，需求一种即使在汽车等的行驶中由于轮胎刺穿或爆胎等导致内压急剧下降的情况下，仍具有能够行驶一定距离的紧急行车可能性的漏气保用轮胎，对应于这种需求提出了多种方案。作为这种提案，例如在日本特开平10-297226号公报和日本特表2001-519279号公报中，提出了在充气轮胎的内空洞部的轮辋上安装漏气保用支撑体(芯体)，通过由其支撑被刺穿的充气从而能够进行漏气行使的技术。
上述漏气保用支撑体具有以外周侧作为支承面的环状部件，在其两脚部处安装弹性环，形成以弹性环为中介将支撑体支撑在轮辋上的结构。使用了该漏气保用支撑体的技术，对于以往的一般充气轮胎的车轮/轮辋，不需要施加特别的改造，就可以直接使用车轮/轮辋，所以具有可以直接利用以往的充气轮胎的制造、加工、安装设备的优点。
与此相对，作为传统的方法，还有加强侧壁而使轮胎漏气行驶成为可能的技术，但是该技术在轮胎截面高度较高的轮胎尺寸下存在着不能发挥充分的性能的问题，另外，作为上述那样的在轮胎的内空洞部设置芯体的技术，有将芯做成实心的情况，但是这样的话由于芯没有柔软性，因此存在安装困难的问题，进而还有利用特殊的轮辋结构以及特别的轮胎结构的提案，但是这样的提案由于轮胎、车轮都没有通用性，因此存在着给用户施加了过分的负担的问题。
另一方面，使用了上述漏气保用支撑体的技术，虽然在通用性、安装性方面优异，但是弹性环与环状部件的接触面的粘结力对漏气保用支撑体的耐久性有很大的影响，可以很大程度地左右其耐久性。因此，为了提高安装了漏气保用支撑体的轮胎/车轮组装体的漏气保用支撑体的耐久性，延长轮胎漏气行驶距离，需要改良支撑体的金属壳表面与橡胶弹性体的粘结性及其耐久性。
发明内容
本发明者们以前在例如日本特许申请2002-271795号(申请日日本平成14年9月18日)(日本特开2004-106692号公报)等中，提出过改良这种粘结性的技术。本发明是对其进一步改良的结果。
因此，本发明的目的在于，进一步改良构成漏气保用轮胎车轮组装体的漏气保用支撑体环状金属壳与橡胶弹性体的粘结性，改良漏气保用支撑体的耐久性和漏气行驶性能。
按照本发明，提供了一种轮胎车轮组装体，它是在轮胎/轮辋的内空洞部具有由环状金属壳和橡胶状弹性体形成的漏气保用支撑体的漏气保用轮胎车轮组装体，其中，通过由下述的橡胶组合物来构成上述橡胶状弹性体，从而改良了环状金属壳与橡胶状弹性体的粘结性，所述橡胶组合物，含有(A)100重量份的二烯烃类橡胶；以及(B)(i)0.1～5重量份的乙酰基丙酮酸钴，及/或(B)(ii)(a)作为增强性填充剂、40～90重量份的以10/1～1/2(重量比)的比例配合的炭黑/硅石，和(b)相对于上述的硅石重量为1～20重量％的硅烷偶联剂。
本发明优选的第一方式是通过由含有乙酰基丙酮酸钴的橡胶组合物来构成橡胶状弹性体，从而得到缩短硫化工序、且提高粘结力的效果。
本发明优选的第二方式是通过使用下述的橡胶组合物作为橡胶状弹性体，从而可以改善橡胶状弹性体与环状金属壳(例如钢铁或不锈钢等)的耐热老化粘结性和耐久性，所述橡胶组合物是通过向二烯烃类橡胶中，除了乙酰基丙酮酸钴以外，以特定量的比例使用炭黑和硅石，或不使用乙酰基丙酮酸钴而以特定量的比例使用炭黑和硅石，进而在其中配合相对于硅石的特定量的硅烷偶联剂而形成的。
图1是表示本发明轮胎车轮组装体的一实施方式的主要部位的子午线截面图。
图2是表示本发明轮胎车轮组装体的另一实施方式的主要部位的子午线截面图。
图3是表示本发明轮胎车轮组装体的又一实施方式的主要部位的子午线截面图。
图4是表示本发明轮胎车轮组装体的环状金属壳与橡胶状弹性体的粘结面的一例的附图。
具体实施例方式
在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式(a，an，the)，应理解为包含多个对象的情况，除非从语法文意上看明显不是这样。
根据本发明的第一方式，在具有由高刚性的金属壳和橡胶状弹性体形成的漏气保用支撑体的漏气保用轮胎车轮组装体中，通过由包含100重量份的二烯烃类橡胶和0.1～5重量份、优选0.5～3重量份的乙酰基丙酮酸钴的橡胶组合物构成上述橡胶状弹性体，从而得到与环状金属壳的粘结性得到改良的轮胎车轮组装体，进而优选通过确保规定的粘结面积，可以赋予漏气保用支撑体足够的粘结力来耐受轮辋安装时或轮胎漏气行驶时的负载。
根据本发明的第二方式，在具有由高刚性的金属壳和橡胶状弹性体形成的漏气保用支撑体的漏气保用轮胎车轮组装体中，可以通过由下述的橡胶组合物构成上述橡胶状弹性体，得到改良了橡胶状弹性体与环状金属壳的粘结性的轮胎车轮组装体，所述橡胶组合物是相对于100重量份的二烯烃类橡胶，作为增强性填充剂将炭黑和硅石以炭黑/硅石(重量比)＝10/1～1/2、优选6/1～1/2的比例，共计配合40～90重量份、优选60～80重量份，并相对于硅石重量配合1～20重量％、优选5～15重量％的硅烷偶联剂而形成的橡胶组合物；更优选进一步使100重量份的二烯烃类橡胶中包含0.1～5重量份、特别优选0.5～3重量份的上述乙酰基丙酮酸钴，从而得到改良了橡胶状弹性体与环状金属壳的粘结性的轮胎车轮组装体，进而优选通过确保规定的粘结面积，赋予漏气保用支撑体足够的粘结力来耐受轮辋安装时或轮胎漏气行驶时的负载。
本发明者们致力于改良漏气保用支撑体的环状金属壳与橡胶状弹性体的粘结性。其间为了使钢与橡胶粘结，通常在钢侧实施黄铜等的电镀，从而得到规定的效果，另外或者间接使用粘结剂，或者实施特殊的表面处理，试图改良粘结性，但是无论哪一种方法或工序都需要花费时间和成本，所以实用上有很多缺点。另外，通过在混炼胶侧配合高硫，可以使之与铁直接粘结，但是伴随着高硫的配合，有耐热老化性恶化的问题。因此，以改善耐热老化性作为目的，进行了使用硅石和硅烷偶联剂来代替由炭黑带来的增强效果的研究，结果发现具有改善效果，从而完成本发明。
以下，通过图示的实施形态来具体地说明本发明。
图1、图2和图3是表示本发明轮胎车轮组装体(车轮)的代表性的实施方式的主要部位的子午线截面图。
例如，如图1、图2和图3所示的那样，本发明所涉及的漏气保用支撑体1由插入到充气轮胎2的空洞部3中的环状金属壳4、5或6，和橡胶状弹性体7形成。该漏气保用支撑体1为了与充气轮胎2的空洞部3的内面保持一定的距离，制成了外径比空洞部3的内径小的形状，且其内径与充气轮胎的胎圈部的内径具有大致相同的尺寸。该漏气保用支撑体1，以插入到充气轮胎2的内侧的状态与充气轮胎2一起组装到车轮的轮辋8上，从而构成了轮胎车轮组装体。当该轮胎车轮组装体被装配在汽车等上而在行使中发生了充气轮胎被扎等的情况时，则因被扎而瘪了的轮胎2成为被漏气保用支撑体1的外周面所支撑的状态，从而能够进行漏气保用行使。
如上所述，本发明的轮胎车轮组装体的漏气保用支撑体由环状金属壳与橡胶状弹性体构成，环状金属壳4、5或6为了支撑被扎等的轮胎而在外侧形成有连续的支承面，内侧则形成以左右的侧壁为脚部的形状。外侧的支承面可以采用各种形状，例如可以是图1所示那样的平坦的形状，也可以是图2所示那样的与其圆周方向正交的横截面的形状在外侧呈凸曲面这样的形状(该凸曲面的沿轮胎轴向排列的数目如图2所示为2个，或者可以是3个或以上，进而还可以是单个凸曲面)，进而该支承面还也可以是如图3所示的那样由2个或其以上的凸曲面构成，并在其凹部配设截面为圆形的弹性环9以赋予漏气行驶时的撞击缓和能力，以及/或者用橡胶状弹性体使环状金属壳分离而使环状金属壳的侧壁直接与轮辋相接，能够维持稳定的配合状态的形状等。在这样形成支承面的情况时，按照本发明，只要能够提高金属与橡胶状弹性体的粘结，就可以延长轮胎漏气行驶的持续行驶距离。
橡胶状弹性体分别安装在环状金属壳两脚部的端部(参考图1或图2)或两脚部中(参考图3)，通过直接触接在左右的轮辋上来支撑环状金属壳。该橡胶状弹性体由橡胶构成，在发生爆胎等时缓和环状金属壳受到的来自轮胎的撞击及振动，同时起到防止相对于轮辋的滑动的作用，从而将环状金属壳稳定支撑在轮辋上。
如图4所示的那样，虽然构成漏气保用支撑体1的环状金属壳5与橡胶状弹性体7具有坚固的粘结力，但优选确保具有规定的粘结面积。轮辋作业时或轮胎漏气行驶时的负载，通过轮辋直径R(英寸)而被无因次化，在将粘结面积记作S(cm2)时，其比S/R为4.5cm2或其以上，优选为8～20cm2/英寸。这里所谓粘结面积，是指环状金属壳的单侧端部的金属与橡胶状弹性体的粘结面积，即，在与其圆周方向正交的横截面中的环状金属壳端部与橡胶状弹性体相接触的金属壳的表/背面及端面沿圆周方向环绕一周的全部粘结面积。
进而，优选环状金属壳5与橡胶状弹性体7的粘结面包括轴向的和径向的，进一步优选两者大致同等。通过这样能够形成可承受在轮胎漏气行驶时产生的轴向、径向两方面的力的构造。
在图1、2和3中，漏气保用支撑体1、充气轮胎2、轮辋8，以车轮的旋转轴(图未示)为中心，形成共轴的环状。并且，对于金属壳的尺寸没有特别的限定，但优选厚度为0.5～3.0mm，宽度与左右的轮胎胎趾的间隔大致相等。
本发明的轮胎车轮组装体，为了中间介有发生了爆胎等的轮胎地支撑汽车等的重量，金属壳4、5或6由金属材料来构成。作为那样的金属，可以列举出，铁、不锈钢、铝合金等例子。
在本发明中，橡胶状弹性体，是稳定地支撑环状金属壳、且改良了与环状金属壳的粘结性的橡胶状弹性体，可以由配合了高硫的二烯烃类橡胶构成。作为本发明使用的二烯烃类橡胶，可以列举出，天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、聚丁二烯橡胶、丁基橡胶、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶等。这些橡胶可以单独或者混合来使用。
在本发明的第一方式中，为了改良环状金属壳与橡胶弹性体的粘结性，相对于100重量份的二烯烃类橡胶，配合了0.1～5重量份、优选0.5～3重量份的乙酰基丙酮酸钴来形成橡胶状弹性体。如果该配合量过少，则不能得到希望的粘结效果，相反如果过多，则伴随着粘结界面的增加粘结力降低，因此并不理想。在本发明中使用的乙酰基丙酮酸钴有式Co(acac)2(式中ac表示乙酰基丙酮酸基)或Co(acac)3。这些是キシダ化学公司等市售的众所周知的化合物。并且，可以并用0.1～5重量份的有机酸钴(例如环烷酸、硼酸新癸烷酸、树脂酸等的钴)作为钴。
在本发明的第二方式中，为了改良环状金属壳5与橡胶状弹性体7的耐久性，相对于100重量份的二烯烃类橡胶，在上述第一方式中所用的规定量的乙酰基丙酮酸钴的基础上，或者不使用乙酰基丙酮酸钴而直接地，如上述的那样配合特定量的炭黑、硅石和硅烷偶联剂来形成橡胶状弹性体7。在本发明中使用的橡胶组合物的炭黑和硅石的配合，如果炭黑的配合比例过多则发热性变高，促进了橡胶或粘结界面的恶化，因此不理想，相反如果硅石的配合比例过多，则由于加工性恶化而生产效率降低，因此不理想。另外，如果炭黑和硅石的合计配合量过多，则由于分散性降低所以不能得到希望的特性，因此不理想，相反如果过少，则增强性降低因此不理想。另外，根据本发明，在上述橡胶组合物中配合特定量的硅烷偶联剂。该配合量如果过少，则硅石与橡胶的结合不充分，增强性或发热性降低，因此不理想，相反如果过多，则由于偶联剂的过量配合，增塑效果变高，因此不理想。
在本发明的第二方式中使用的炭黑和硅石，可以使用任意一种能够配合在橡胶制品、特别是轮胎用橡胶组合物中的炭黑和硅石。作为炭黑，优选在ASTM编码中为N300号(HAF)或N500号(FEF)的炭黑。例如可以列举N330、N339、N550等。这些炭黑可以单独或通过任意的组合来使用。另一方面，作为硅石，只要是作为橡胶增强用填充剂使用的粒径的等级，都可以使用。
在本发明第二方式的橡胶组合物中使用的硅烷偶联剂，可以使用任意一种能够配合在轮胎及其它的橡胶制品用的橡胶组合物中的硅烷偶联剂。作为优选的具体的例子，可以列举例如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物等。
按照本发明的第二方式的优选的方式，通过在上述(B)(ii)成分中，进一步相对于100重量份的二烯烃类橡胶配合1～10重量份、优选2～8重量份的硫，可得到硅石和橡胶的增强性增加，进而与金属的粘结性提高的效果，因此是优选的。
在本发明的橡胶组合物中，只要不违背本发明的目的，可以将一直以来在橡胶组合物中所一般地配合的其他的添加剂，用以往那样的配合量以及方法来配合。
在本发明使用的橡胶组合物中，除了上述的必须成分以外，还可以配合在轮胎用途以及其它的一般橡胶用途中所普遍配合的各种添加剂，例如炭黑或硅石等的增强剂(填料)、各种油、抗老化剂、增塑剂、硅烷偶联剂等，这种的配合物用一般的方法混炼来形成组合物，可以在硫化中使用。这些添加剂的配合量只要不违背本发明的目的，可以设为以往的一般性配合量。
实施例以下，进而通过实施例来说明本发明，但是本发明的范围不限定于这些实施例。
实施例1～4和比较例1～4使用由表I所示配合(重量份)的橡胶组合物构成的橡胶状弹性体，来证实本发明的效果。
下面，调制如表I所示的配合(重量份)的橡胶状弹性体试样(尺寸5.5mm厚×2.5cm宽×8cm长)(首先用班伯里混合机混合除硫和硫化促进剂以外的成分直到温度达到150℃为止，然后加入硫和硫化促进剂，在80℃×3分钟的条件下混合)，将基板(铁制)以150℃×60分钟的条件加热然后使其粘结在上述试样上。结果示于表1。
表I
表I脚注*1RSS#3*1昭和キヤボツト(株)制 焦炭N220*3正同化学工业(株)制 氧化锌3号*4FLEXSYS制 苯二胺类防老剂SANTOFLEX 6PPD*5大日本インキ化学工业(株)制 环烷酸钴(Co含量为10％)*6キシダ化学(株)制 乙酰基丙酮酸钴(III)*7在Co(acac)3和环烷酸钴中含有的合计钴元素的量*8日立化成工业(株)ヒタノ一ル2501Y*9细井化学工业(株)制 不溶性硫评价物性的试验方法如下所述。
流变仪由使用东洋精机制作所的DISK RHEO METER测定的硫化曲线，求出橡胶的10％的硫化度(T10)、90％的硫化度(T90)。另外，对于最大转矩以比较例1为100进行指数表示(MH)。
剥离力以JIS K6256硫化橡胶和热增塑性橡胶的粘结试验方法为基准进行测定。以比较例1的值作为100进行指数表示。数值越大，表示粘结性越好(热老化条件80℃×192小时)。
橡胶被覆率(％)表示在剥离后的向基板表面的橡胶被覆率，完全没有橡胶被覆时取为0％，完全被橡胶所覆盖时取为100％。
耐久性试验在2500cc乘用车上安装上述试验用轮胎(205/55R1689V、轮辋大小为16×61/2JJ)，使前右侧的轮胎内气压为0kPa，其它的3个轮胎内气压为200kPa，以90km/hr的速度行驶至出现故障。结果以比较例1的值为100进行指数表示。数值越大，表示耐久性越好。
如表I所示，根据本发明，通过向二烯烃类橡胶中配合特定量的有机酸钴、硫、可溶酚醛树脂型烷基酚树脂、碳或苯二胺类抗老化剂，可知向基板表面上的橡胶被覆率良好，剥离力增强。
标准例1、实施例5～12和比较例5使用由表II所示配合的橡胶组合物构成的橡胶状弹性体，证实本发明的效果。即，调制如表II所示的配合(重量份)的橡胶状弹性体试样(尺寸5.5mm厚×2.5cm宽×8cm长)(首先用班伯里混合机混合除硫和硫化促进剂以外的成分直到温度达到150℃为止，然后加入硫和硫化促进剂在80℃×3分钟的条件下混合)，将基板(铁制)以150℃×60分钟的条件加热然后将其粘结在试样上。用以下的方法对得到的试样进行试验，结果示于表II。
剥离试验以JIS K6256硫化橡胶和热增塑性橡胶的粘结试验方法为基准进行测定。
剥离力以标准例1的值为100进行指数表示。数值越大，表示粘结性越好。
橡胶被覆率(％)表示剥离后的向基板表面的橡胶被覆率，完全没有橡胶被覆时取为0％，完全被橡胶所覆盖时取为100％。
实车耐久评价分别制作轮胎大小为205/55R1689V、轮辋大小为16×6 1/2JJ的本发明的轮胎车轮组装体(标准例1，实施例5、7、9、11)和根据比较例5而制作的以往的轮胎车轮组装体。
将上述试验用轮胎安装在2500cc乘用车上，使前右侧的轮胎内气压为0kPa，其它的3处的轮胎内气压为200kPa，以90km/hr的速度行驶至出现故障。结果以标准例1的值作为100，在表II中进行指数表示。该数值越大，表示耐久性越好。
表II
表II脚注RSS#3天然橡胶朝日#60旭カ一ボン(株)制 FEF级炭黑Nipsil AQ日本シリカ工业(株)制 硅石S i 69デグツサ社制 双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]四硫化物锌白3号正同化学工业(株)制 氧化锌SANTOFLEX 6PPDFLEXSYS制 N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)-对苯二胺Co(acac)3キシダ化学(株)制 乙酰基丙酮酸钴(III)烷基酚树脂日立化成工业(株)ヒタノ一ル2501Y硫三新化学工业制 不溶性硫工业可利用性如以上说明的那样，以往，单独与橡胶的粘结性缺乏的铁或不锈钢等的金属和橡胶状弹性体的粘结是非常困难的，即使能够粘结多数也有强度不足，或缺乏经时耐久性的问题，根据本发明，通过由下述那样的橡胶组合物构成橡胶状弹性体，可以改良环状金属壳与橡胶状弹性体的粘结性，大幅度提高作为漏气保用支撑体的耐久性，所述橡胶组合物，是(A)相对于100重量份的二烯烃类橡胶，(B)(i)包含0.1～5重量份的乙酰基丙酮酸钴及/或(B)(ii)炭黑、硅石和硅烷偶联剂以及根据情况含有的特定量的硫的橡胶组合物。
权利要求
1.一种轮胎车轮组装体，它是在轮胎/轮辋的内空洞部具有由环状金属壳及橡胶状弹性体形成的漏气保用支撑体的漏气保用轮胎车轮组装体，其中，通过由下述的橡胶组合物构成上述橡胶状弹性体，改良了环状金属壳与橡胶状弹性体的粘结性，所述橡胶组合物含有(A)100重量份的二烯烃类橡胶；及(B)(i)0.1～5重量份的乙酰基丙酮酸钴及/或(B)(ii)(a)作为增强性填充剂，以10/1～1/2(重量比)的比例计40～90重量份的炭黑/硅石；和(b)相对于上述的硅石重量，1～20重量％的硅烷偶联剂。
2.如权利要求1所述的橡胶组合物，上述橡胶组合物的成分(B)(ii)进一步含有(c)相对于100重量份二烯烃类橡胶为1～10重量份的硫。
3.如权利要求1或2所述的轮胎车轮组装体，上述漏气保用支撑体的橡胶状弹性体被配置在环状金属壳和轮辋之间，成为支撑环状金属壳的结构。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的轮胎车轮组装体，上述环状金属壳的材料为钢铁或不锈钢。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的轮胎车轮组装体，在将轮胎的标称直径设为R(英寸)、将橡胶状弹性体/金属的粘结面积设为S(cm2)时，其比S/R为4.5cm2/英寸或其以上。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的轮胎车轮组装体，粘结面由大体轴方向面和大体径方向面构成。
全文摘要
一种轮胎车轮组装体，它是在轮胎/轮辋的内空洞部具有由环状金属壳和橡胶状弹性体形成的漏气保用支撑体的漏气保用轮胎车轮组装体，其中通过由下述的橡胶组合物来构成上述橡胶状弹性体，改良环状金属壳与橡胶状弹性体的粘结性，所述橡胶组合物含有(A)100重量份的二烯烃类橡胶；以及(B)(i)0.1～5重量份的乙酰基丙酮酸钴、及/或(B)(ii)(a)作为增强性填充剂，40～90重量份的以10/1～1/2(重量比)的比例配合的炭黑/硅石，和(b)相对于上述的硅石重量，1～20重量％的硅烷偶联剂。
文档编号B60C17/06GK1874905SQ20048003179
公开日2006年12月6日 申请日期2004年10月25日 优先权日2003年10月27日
发明者穗高武 申请人:横滨橡胶株式会社