[发明专利]具有含短碳纤维增强剂的分散体的胎侧部件的轮胎

说明书

技术领域

含胎侧部件的轮胎，所述胎侧部件含有带粘合剂涂层的短碳纤维增强剂的分散体。这种胎侧部件包含环状外橡胶层和环状胎侧内橡胶插层中至少之一。

背景技术

充气轮胎一般都有胎侧，传统上希望胎侧具有良好的耐弯曲疲劳性、耐擦伤性和耐磨性。

对于本发明，希望提供适用于外胎侧层和胎侧内橡胶插层中至少之一的橡胶组合物，它还有利于轮胎的操纵性和行驶缓冲作用。

历史上，已经用多种不连续(非织造)纤维来，例如，提高硫化橡胶的刚度和模量。例如，不连续纤维素纤维，包括高长径比的这类纤维在内，已用作橡胶内的分散体，如US.专利号3,697,364、3,802,478和4,236,563所公开。

已提出把各种碳纤维，包括短纤维和碳帘线在内，用于各种橡胶组合物内，包括胎面和胎圈区在内。例如，见U.S.专利号5,323,829和5,718,781。已提出用多纤碳纱作橡胶组合物的增强剂，其中碳纱涂有间苯二酚-甲醛反应产物、乙烯基吡啶-苯乙烯丁二烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物和脲的复合材料。例如，见U.S.专利号6,077,606和6,350,492。

对于本发明，使用已涂有(预涂布)包含乙烯基吡啶-苯乙烯丁二烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物和，任选地，脲(RFL粘合剂涂层)的粘合剂组合物(以有助于或提高碳纤维与弹性体的粘结性)的不连续短碳纤维作为橡胶增强剂。

实践中，这类带粘合剂涂层的碳纤维优选呈多碳单丝的形式。例如，这类碳纤维可以呈包含的碳单丝数(帘线内的碳单丝数)在，例如，约1,000～约48,000范围内的许多加捻(成缆)碳纤维的帘线(例如，短切断帘线)形式。平均单丝长度(帘线长)优选在约1mm～约10mm范围内，任选地，在约3mm～约5mm范围内，以及平均直径在约2～约15μm范围内。

带粘合剂涂层的碳纱的代表是浸渍了间苯二酚-甲醛-橡胶复合材料的多纤碳纱。然后可以把该带粘合剂涂层的多纤纱切断成适用于本发明的短纱纤维。

这类间苯二酚-甲醛复合材料可以包含下列组分并是它们的产物：间苯二酚、甲醛、乙烯基吡啶/苯乙烯/丁二烯三元共聚物胶乳和丙烯腈/丁二烯共聚物胶乳共混物，可任选地包括脲。在涂布并包封多纤碳纱后，在高温下烘干并固化该共混物，即允许胶乳干燥和间苯二酚与甲醛反应，并因此而在所得橡胶内形成树脂，由此形成涂有间苯二酚-甲醛树脂-橡胶复合材料的碳纤维。间苯二酚和甲醛在胶乳粘结剂内彼此原位反应，形成粘合剂树脂。在一个方面中，橡胶共聚物形成所得的树脂粘结剂。关于这类带涂层碳纤维的实例，见U.S.专利号6,077,606。为方便起见，本文可把所述粘合剂涂层称做RFL(间苯二酚-甲醛-胶乳)粘合剂涂层。如果需要，多纤碳纱可以通过在浸渍RFL复合材料之前浸渍环氧树脂来进行预处理，以提高纤维与所述RFL复合材料的粘结性。

然后全都用合适的方法使包含RFL粘合剂涂布(包封)的碳纤维纱切断成短纤维长度并把带涂层的纤维分离成短纤维，用来与橡胶组合物混合并分散在其中。

适合作这类RFL处理或涂布的多纤碳纱的代表性实例是，例如，源自Toray Industries的T700GC^TM或源自NGF Canada，Ltd.的12K-3MM5000C TRT(商品名)。实际上，所述碳纱可含有，例如，约1,000～约48,000根碳单丝。

在本发明的说明书中，术语“橡胶”和“弹性体”可互换使用，除非另有说明。术语“橡胶组合物”，“混炼橡胶”和“混炼胶”可互换地用来指“已与多种组分和材料共混或混合的橡胶”，这类术语是橡胶混合或橡胶混炼技术领域的技术人员所熟知的。术语“固化”和“硫化”可互换地使用，除非另有说明。在本发明的说明书中，术语“phr”是指相对于100重量份橡胶或弹性体的份数。

术语“轴向”，在本文中用来指平行于或基本平行于轮胎拟旋转的轴的方向。

术语“径向”，在本文中用来指自轮胎拟旋转的轴径向朝外或朝内的方向。

术语“环状”用来指围绕轮胎拟旋转的轴的圆周方向。

轮胎的“胎圈区”包括拟为轮胎适配支持轮辋的含橡胶包封的钢丝帘线(例如，钢丝圈)的环状拉伸元件，所述胎圈区还可以有或没有一个或多个其它增强元件，如外护圈包布、胎根加强层、大梗子和胎圈包布。

“三角胶芯(apex)”是指自胎圈区沿胎肩区方向径向朝外延伸并位于胎体帘布层之间的弹性体填料的较低胎侧插层。

“胎肩区”一般是指轮胎上胎面连接胎侧的区域。