具有抗降解剂储集区的胎面

摘要

一种胎面带(16)以及具有结合至其上的胎面带(16)的轮胎(10)，特别的实施方案包括一种具有抗降解剂储集区(34)的胎面带(16)，所述抗降解剂储集区(34)形成所述胎面带(16)的一部分并且具有与抗降解剂混合的橡胶组合物，所述抗降解剂储集区(34)比邻近的橡胶组合物(38)具有更高的抗降解剂浓度，所述抗降解剂储集区(34)与胎面肩部(36)的基底表面(22)扩散性地联通。该胎面带(16)可以进一步包括障碍层(42)，该障碍层(42)将所述抗降解剂储集区(34)的至少一部分与邻近的橡胶组合物(38)分离开来。特别的实施方案包括一种具有抗降解剂储集区(34)和障碍层(42)的胎面带(16)，所述抗降解剂储集区(34)形成所述胎面带(16)的一部分，所述抗降解剂储集区(34)包括与抗降解剂混合的橡胶组合物，所述障碍层(42)毗邻所述抗降解剂储集区的至少一部分，其中所述障碍层(42)抑制抗降解剂从所述抗降解剂储集区(34)通过所述障碍层(42)的扩散。

说明书

技术领域

概括而言，本发明涉及轮胎，更具体的说，本发明涉及由具有抗降解剂的橡胶组合物制造的轮胎胎面带。

背景技术

当轮胎用旧的时候，可以通过新的胎面进行恢复。例如，作为常规轮胎管理程序的一部分，典型地对大型卡车轮胎和公共汽车轮胎进行翻新。这些类型轮胎的胎体预期能够坚持几十万英里，并且能够多次将新胎面附着于其上。这种轮胎非常昂贵，因此购买时就有了如下预期：它们高昂的初始成本通过胎体的较长使用寿命和相对较低的翻新成本而得以弥补。事实上，这种轮胎的选择和购买中所包括的经济性通常表现为最初的轮胎能够被翻新多至三或四次。

各种程序和不同类型的装备可以用于对于充气轮胎的胎面翻新。翻新用旧的轮胎的第一步骤之一是从轮胎胎体移除残留的胎面材料，例如通过已知为抛光的程序。接下来可以将已知为“缓冲胶”的生(未固化)橡胶层应用于胎体。这种挤压的未固化橡胶层可以缝合或者粘附性地结合至胎体。接下来，将胎面带应用于缓冲胶层的顶部。在冷翻新工艺中，胎面是固化橡胶，并且具有已经印在其外表面上的胎面花纹。然后，将轮胎置于压热器(autoclave)中，并在压力下加热合适的时间，以使得缓冲胶层固化，并使得缓冲胶层结合至胎面和胎体。在热翻新工艺中，胎面是未固化橡胶，并且不具有胎面花纹。然后，将轮胎置于轮胎模具中，并在压力下加热合适的时间，以使得缓冲胶层和胎面固化，并使得缓冲胶层与胎面和胎体结合。术语“固化”表示橡胶化合物中弹性体分子之间交键(cross-link)的形成，另一种说法是硫化。

典型地，打算多次翻新的轮胎具有侧壁、肩部和胎冠，它们随着时间推移抗老化性能的水平递减。这是因为，随着时间推移，添加至新轮胎的抗降解剂会耗尽。在产业上众所周知的是，将抗降解剂用于保护硫化橡胶，例如使其免受裂化、疲劳、应力、热量、氧、臭氧和其它降解源的影响。

发明内容

本发明提供了具有抗降解剂储集区(antidegradant reservoirs)的产品。在特别的实施方案中，本发明包括胎面带，用于在轮胎翻新工艺中结合至轮胎胎体。所述胎面带包括用于提供附着摩擦力(traction)的胎面表面以及与该胎面表面相对的基底表面。典型地，所述胎面带的基底表面结合至轮胎胎体。胎面肩部形成在所述胎面带的相对的侧面上，并且它们限定出所述胎面带的中心部分。

抗降解剂储集区形成胎面带的一部分，所述抗降解剂储集区包括与抗降解剂混合的橡胶组合物，所述抗降解剂储集区比邻近的胎面带的橡胶组合物具有更高的抗降解剂浓度。此外，所述抗降解剂储集区与胎面肩部的至少一个的基底表面扩散性地联通。

本发明的特别的实施方案进一步包括障碍层，该障碍层将所述抗降解剂储集区的至少一部分与所述邻近的橡胶组合物分离开来。所述障碍层抑制了所述抗降解剂从所述抗降解剂储集区到所述邻近的橡胶组合物的扩散。在特别的实施方案中，所述障碍层引导所述抗降解剂从所述抗降解剂储集区通过所述胎面肩部的下方的基底并且进入所述轮胎胎体的肩部的扩散。

本发明的附加实施方案包括具有抗降解剂储集区和障碍层的胎面带，所述抗降解剂储集区形成胎面带的一部分，所述抗降解剂储集区包括与抗降解剂混合的橡胶组合物，所述障碍层毗邻所述抗降解剂储集区的至少一部分，其中所述障碍层抑制了所述抗降解剂从所述抗降解剂储集区通过所述障碍层的扩散。

本发明的特别的实施方案进一步包括具有轮胎胎体和胎面带的轮胎，所述轮胎胎体具有胎冠部分，所述胎面带结合至所述轮胎的所述胎冠部分，所述胎面带具有如上所述的特征。

根据下面对于本发明特别实施方案的更加具体的描述，本发明的前述和其它目标、特征和优点将变得明朗，本发明的特别实施方案在附图中表示，其中相同的附图标记表示本发明的相同部件。

附图说明

图1是翻新轮胎的部分横截面的局部分解视图，该轮胎具有根据本发明一个示例性实施方案的形成在胎面带中的抗降解剂储集区。

图2至图5是多个胎面带的局部剖视图，它们能够替代图1中所示的翻新轮胎上的胎面带。

具体实施方式

本发明的特别实施方案包括具有抗降解剂储集区的产品以及使用和制造这些产品的方法。特别实施方案包括这样的产品，该产品包括具有抗降解剂储集区的橡胶材料，例如，具有高浓度抗降解剂的区域。特别实施方案包括这样的产品，该产品是具有抗降解剂储集区的胎面带以及具有这种胎面带的轮胎。

在特别实施方案中，例如具有抗降解剂储集区的胎面带，抗降解剂能够从抗降解剂储集区扩散，通过胎面带的基底并且然后进入轮胎胎体，其中胎面带结合至所述轮胎胎体。抗降解剂的这种扩散在翻新的轮胎中可以是特别有利的，因为抗降解剂能够从胎面带的储集区扩散至翻新的轮胎胎体，从而替代轮胎胎体的耗尽的抗降解剂的至少一部分。

本发明的特别实施方案可以进一步包括具有障碍层的产品，所述障碍层引导抗降解剂从抗降解剂储集区扩散至选定或需要的位置。例如，特别实施方案包括具有障碍层的轮胎胎面带，所述障碍层引导抗降解剂从胎面带中的抗降解剂储集区扩散至轮胎胎体或者扩散至轮胎胎体的选定部分。在特别实施方案中，抗降解剂被引导向轮胎胎体的肩部区域。轮胎胎体的肩部区域接近轮胎侧壁的上部，并且包括这样的区域：胎面带的肩部区域在所述区域的下方结合至轮胎胎体。在轮胎胎体的肩部区域中具有附加的抗降解剂可以是有好处的，并且可以为轮胎胎体的那个区域提供附加的保护。可以将抗降解剂从胎面带引导至胎体的一个或更多区域，或者考虑到不涉及轮胎的实施方案，根据特别应用的需要从抗降解剂储集区引导至其它产品的一个或更多区域。

位于胎面带的抗降解剂储集区中的抗降解剂将会从抗降解剂储集区扩散，除非受到障碍的抑制、阻挡或转移，所述障碍减少或者阻止了通过该障碍的扩散。扩散是分子的随机运动的表现，它通过使得分子产生从较高浓度区域到较低浓度区域的净运动(net movment)而导致系统向着均匀状态递变，直到达到平衡。因此，在给定的系统中，分子一般地将会从高浓度区域扩散至低浓度区域，直到浓度梯度接近零。

这里使用的扩散性地联通定义为具有一个通路，使得分子能够从高浓度区域自由地扩散至低浓度区域。因此，在抗降解剂能够在抗降解剂储集区和另一区域之间的通路上自由地扩散的时候，抗降解剂储集区与该另一区域扩散性地联通。在不受到障碍材料的阻挡或妨碍时，分子自由地扩散。

因此，本发明的特别实施方案可以进一步提供障碍层，所述障碍层引导抗降解剂从抗降解剂储集区扩散至产品的优选区域，例如轮胎胎体。通过适当地布置抑制障碍层，该障碍层妨碍或阻挡抗降解剂扩散通过该障碍层，能够将抗降解剂的扩散路径转移或引导至优选区域，从而使得抗降解剂例如扩散至轮胎胎体的优选区域。在特别实施方案中，障碍层包围或者限定出抗降解剂储集区的至少一部分。障碍层通过完全阻挡扩散路径或者通过至少显著地降低通过障碍层的扩散率而阻挡扩散性地联通。

为了阻止或限制抗降解剂通过障碍层的扩散，该障碍层由这样一种材料制成，在与通过周围材料的抗降解剂的可溶性和/或移动性进行比较时，该材料具有通过该材料的抗降解剂的降低的可溶性和/或降低的移动性。可以用作障碍层的材料的例子包括弹性体，例如丁基橡胶、EPDM(三元乙丙橡胶)、具有高交联密度的配方(例如，较高的硫和加速剂装载量)或其组合物。一般地，对于抑制空气扩散通过充气产品有用的那些材料对于障碍层来说都是有用的材料。在本发明的特别实施方案中，这些材料可以与具有用于轮胎胎面带的优选性质的其它弹性体混合，所述其它弹性体例如天然橡胶、SBR或聚丁二烯。类似地，这些材料可以与具有包括抗降解剂储集区的任何产品的优选性质的其它弹性体混合。

障碍层的厚度并不受到本发明的限制，并且可以仅仅为包围抗降解剂储集区的至少一部分的薄层，或者它也可以厚得多。根据特别应用的需要，特别实施方案可以包括厚度为例如0.1到1mm之间、0.5mm到3mm之间或者1mm到10mm之间的障碍层。

抗降解剂储集区包括抗降解剂和在胎面带或其它产品中使用的其它材料。弹性体和其它材料的总的混合物称为橡胶组合物。对于给定实施方案来说，可以在橡胶组合物中出现的材料可以是，例如一个或更多弹性体、碳黑、硅石、粘土、树脂、油、硫、硫化加速剂和/或本领域普通技术人员已知的其它材料。本发明的特别实施方案可以包括抗降解剂储集区，该抗降解剂储集区由与包含在产品中的一个或更多橡胶组合物相同的橡胶组合物制成，例如胎面带，只是抗降解剂储集区应具有较高浓度的一个或更多抗降解剂。

在产业上众所周知的是，将抗降解剂用于保护硫化橡胶，使其免受裂化、疲劳、应力、热量、氧、臭氧和其它降解源的影响。很多抗降解剂都是已知的，例如抗氧化剂、抗臭氧剂以及/或者抗疲劳剂，然而其它抗降解剂也是已知的并且在本发明的特别实施方案中是有用的。

已知的抗降解剂的例子包括对苯二胺(PPDA)，其例子包括：N-异丙基-N’-苯基-对苯二胺(IPPD)，N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺(6PPD)，N，N’-二(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺(77PD)、N，N’-二芳基-对苯二胺(DTPD)和二芳基-对苯二胺(DAPD)的混合物。抗降解剂的其它例子包括4-和5-甲基-2-巯基-苯并咪唑(MMBI)、4-和5-甲基-2-巯基-苯并咪唑的锌盐(ZMMBI)、辛基化二苯胺(ODPA)、聚合的2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉(TMQ)以及2，2’-亚甲基-二-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(BPH)。

抗降解剂储集区可以包含一个或几个抗降解剂。可以包含在储集区之内的抗降解剂并不受到本发明的限制。用于特别应用的有用的任何或所有抗降解剂都可以包括在本发明特别实施方案的抗降解剂储集区中。

对于每一抗降解剂来说，在储集区中每一抗降解剂的浓度可以不同，并且并不受到本发明的限制。然而，对于本发明的特别实施方案，抗降解剂的装载量可以是特别的抗降解剂的供应商推荐装载量的大约4倍。其它实施方案可以包括供应商推荐装载量的2到4倍或2到3倍的装载量。其它实施方案可以包括供应商推荐装载量的1到3倍的装载量。例如，不对本发明进行限制时，特别实施方案可以包括每一百份橡胶(phr)3到6份的6PPD装载量，phr 1到6份的77PD装载量以及/或者phr 1.5到6份的TMQ装载量。当然在特别实施方案中，更高或更低浓度的这些材料也可以添加至抗降解剂储集区中。

具有抗降解剂储集区的本发明的产品可以通过本领域普通技术人员已知的工艺形成。对于这种已知工艺的完整公开既不是需要的也不是合适的。然而，应该注意到本发明的特别实施方案的产品，包括具有抗降解剂储集区的胎面带(具有或不具有障碍层)，可以通过混合挤压工艺形成。

在混合挤压工艺中，通过具有两个或更多孔的单个模具对两种或更多材料进行挤压，使得压出物合并并且焊接在一起成为分层结构。混合挤压机器由一些公司制造，这些公司包括，例如，Harburg-Freudenberger，Troester有限公司以及Berstorff。混合挤压工艺使得两种或更多化合物在压力下分层。这种分层在化合物脱离加工设备之前发生。加工设备限定了产品的几何特征，并且包括预成型件和模具。预成型件引导化合物流入模具之内，而模具控制总体轮廓几何特征。对挤压机的参数进行控制，以确保压出物遵循产品的几何特征和流变学规格。

图1是翻新轮胎的部分横截面的局部分解视图，该轮胎具有根据本发明一个示例性实施方案的形成在胎面带中的抗降解剂储集区。所示的翻新轮胎10包括具有胎冠24的轮胎胎体12、增强部件26和肩部区域28，该肩部区域28接近侧壁32的顶部并且大体上朝着增强部件26的端部延伸。该翻新轮胎进一步包括缓冲胶层14和胎面带16。

胎面带16包括胎面表面18，该胎面表面18与路面接触并且提供附着摩擦力。可以将胎面沟槽44或其它特征包括进来作为胎面带16的一部分。胎面带16进一步包括与胎面表面18相对的底部或基底表面22。基底表面通过缓冲胶层14结合至轮胎胎体12的胎冠部分24。胎面带进一步包括多个胎面肩部36，该多个胎面肩部36形成胎面带16的相对的侧面，并且限定出胎面带16的中心部分38。胎面肩部36通常在轮胎胎体12的肩部28的上方结合至轮胎胎体12。

作为胎面带16的一部分还包括抗降解剂储集区34，在本示例性实施方案中该抗降解剂储集区34形成为胎面带16的肩部36。抗降解剂储集区34包括与抗降解剂混合的橡胶组合物，其具有比胎面带16的中心部分38更高的抗降解剂浓度。由于翻新轮胎10中抗降解剂的较低浓度在轮胎胎体12的肩部28中，抗降解剂将会从储集区34中的抗降解剂的高浓度扩散到轮胎胎体12的肩部28中的抗降解剂的低浓度。

在本发明的特别实施方案中，可以包括障碍层42，以引导抗降解剂从抗降解剂储集区34扩散至轮胎胎体16的优选区域。在图1中所示的示例性实施方案中，障碍层42抑制抗降解剂从抗降解剂储集区34扩散至胎面带38的中心部分。

缓冲胶层14位于准备翻新的轮胎胎体12和胎面带16之间。一旦这些元件在正常翻新程序中进行装配，然后典型地将轮胎10置于压热器中，并在压力下加热合适的时间，以使得缓冲胶层14固化，从而使得胎面带16结合至轮胎胎体12。应该注意到，在这里描述的例子中，缓冲胶层14用在胎体12和胎面带16之间。这仅仅是举例说明，并不意味着对本发明进行限制。预期的是，任何类型的结合界面都能够用在胎面带16和轮胎胎体12之间；例如粘合剂。

图2至图5是多个胎面带的局部剖视图，它们能够替代图1中所示的翻新轮胎10上的胎面带16。图2示出了胎面带16，其具有胎面肩部36和作为抗降解剂储集区34的胎面带中心部分38。在胎面带16的中心部分38的基底表面22的上方设置障碍层46。除了轮胎胎体12的肩部28的区域之外，障碍层46阻挡抗降解剂从储集区34扩散到翻新轮胎10的胎冠部分24。因此，抗降解剂可以更加容易地从抗降解剂储集区34扩散至翻新轮胎胎体12的肩部28。

图3描述了与图2中所示的胎面带相似的胎面带16，只是障碍层48应用于胎面带16的中心部分38的基底表面22。这种应用可以是通过刷上一种粘合剂或具有扩散障碍性质的其它材料，或者可以是例如挤压在表面上。类似于图2中所示的障碍层46，抗降解剂可以更加容易地从抗降解剂储集区34扩散至翻新轮胎胎体12的肩部28，而不会扩散至胎冠的中心部分，因为障碍层48抑制了扩散。

图4示出了具有抗降解剂储集区34的胎面带16，该抗降解剂储集区34延伸通过胎面带16的大部分。在图4所示的示例性实施方案中，抗降解剂储集区34开放至胎面肩部36的基底表面22。选择性地，在基底表面22和储集区34之间的胎面带16的一部分可以是障碍层56。

图5描述了具有置于胎面带16中的两个抗降解剂储集区34的胎面带。选择性地，虽然未示出，抗降解剂储集区34的一个或更多侧面可以受到障碍层的限制。

本文中在权利要求书和说明书中使用的术语“包括”、“包含”和“具有”应该考虑为表示开放性的组，可以包括未说明的其它元件。本文中在权利要求书和说明书中使用的术语“实质上由……组成”应该考虑为表示部分开放的组，可以包括未说明的其它元件，只要这些其它元件不在本质上改变要求保护的本发明的基本及新颖的特征。术语“一”以及词的单数形式应该包括相同词的复数形式，从而这些术语意味着提供了一个或更多的某种东西。术语“至少一个”和“一个或更多”可以互换使用。术语“一个”或“单个”应该用于表示意味着一个且只有一个某种东西。类似地，其它具体的整数数值，例如“二”，在表示某物的具体数量时使用。术语“优选地”、“优选的”、“优选”、“选择性地”、“可以”以及类似术语用于表示提及的项目、条件或步骤是本发明的可选(不是必须的)特征。用“a至b之间”描述的范围包含“a”和“b”的值。

根据前面的描述应该理解的是，在不背离本发明真正精神的情况下，可以对本发明的实施方案进行各种修改和改变。提供前面的描述的目的仅仅是说明性的，不应该诠释为限制性的意味。仅仅只有权利要求的语言才是对本发明范围的限定。