专利名称：用于轮胎内衬层的膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轮胎内衬层的膜及其制备方法，更具体而言，涉及一种用于轮胎内衬层的膜及其制备方法，所述用于轮胎内衬层的膜尽管薄，但是可以显示优异的气密性，因而能够使轮胎轻量化和使车辆具有更高的燃料效率，并且在轮胎制备过程中还显示优异的模压性能。
背景技术：
轮胎支撑车辆的载荷，吸收来自路面的冲击，并传递车辆在地面的驱动力或制动力。通常地，轮胎由纤维/钢/橡胶的复合材料形成，并且配置如图I所示。
胎面I与路面接触，施加用于制动或驱动所必需的摩擦力，并且必须显示良好的耐磨性、高的抗外部冲击性和低的生热性。胎体层(body ply)(或胎体(carcass))6为轮胎内部的帘线层(cord layer),在车辆使用过程中支持载荷，承受冲击，并需要对弯曲运动具有高的抗疲劳性。带束(belt) 5设置在胎体层上，主要由钢丝组成，减缓外部冲击并形成胎面大小的接地平面，从而得到高驱动稳定性。侦彳壁3指的是从胎肩2的低表面至胎圈9的橡胶层，并保护其中的胎体层6。内衬层7设置在轮胎内部代替内胎，并防止漏气，因而能够形成充气轮胎。胎圈9为通过用橡胶涂布钢丝得到的矩形或六边形钢丝圈(wire bundle),并起到使轮胎保持在轮辋上的作用。冠带层4为设置在用于某些车辆的子午线轮胎的带束上的特定帘线，并在驱动时使带束的移动最小。三角胶条(apex)8为三角形橡胶填料，其使胎圈9的分散最小，缓和外部冲击以保护胎圈并防止在成型时引入空气。近来，已经通常使用无内胎轮胎，其中注入约为3(T40psi的高压空气而不使用内胎，以及具有高气密性的内衬层设置在胎体的内层以在车辆使用过程中防止内部的空气排放到外部。在过去，使用的轮胎内衬层主要由具有相对低的空气渗透率的橡胶包括丁基橡胶或卤化丁基橡胶组成。这种内衬层不得不以如下方式制备增加橡胶的量或内衬层的厚度以得到足够的气密性。因而发生如下的情形例如，轮胎的总重量增加，车辆的燃料效率下降，在硫化或车辆使用过程中在胎体层的内部橡胶与内衬层之间形成气囊，或者内衬层的形状或性能变差。因此，已经做出多种尝试来减少内衬层的厚度和重量以减少燃料消耗，并减少在轮胎硫化或车辆使用过程中内衬层形状或性能的变化。然而，常规已知方法不能够充分地保持优异的空气渗透率和轮胎的模压性能，并同时如所需降低内衬层的厚度和重量。此外，存在其中使用常规方法得到的内衬层由于在轮胎制备过程中或者在车辆使用过程中等的反复变形而破裂的情形，从而令人不期望地导致低的抗疲劳性。因此，需要开发可以成形得更薄以实现轮胎的轻量化和优异性能包括气密性或模压性能的轮胎内衬层。
发明内容
抟术问是页因此，本发明的目的是提供一种用于轮胎内衬层的膜，其即使在薄的厚度下仍可以显示优异的气密性，因此实现轮胎的轻量化和车辆的更高燃料效率，并且还在轮胎制备过程中显示高的模压性能。本发明的另一目的是提供制备所述用于轮胎内衬层的膜的方法。
_9] 技术方案本发明提供用于轮胎内衬层的膜，其包含含有聚酰胺基链段和相对于所述膜总重量为5 50wt%的聚醚基链段的共聚物，且其厚度为3(Γ300 μ m。此外，本发明提供制备用于轮胎内衬层的膜的方法，包括使聚酰胺基树脂或其前体与相对于所述膜总重量为5 50wt%的聚醚基树脂聚合，由此制备共聚物，并对所述共聚物进行熔融和挤出，由此形成膜。下面为根据本发明具体实施方式
的用于轮胎内衬层的膜和制备该膜的方法的详细描述。根据本发明的一个实施方式，提供用于轮胎内衬层的膜，其包含含有聚酰胺基链段和相对于所述膜总重量为5飞0wt%聚醚基链段的共聚物，且所述膜的厚度为3(Γ300 μ m。本发明人已经确认通过使聚酰胺基链段和特定量的聚醚基链段共聚形成的用于轮胎内衬层的膜即使在薄的厚度下也可以显示优异的气密性和高的内压保持性能，以及即 使在轮胎成型后施加适当的力仍可以容易地拉伸或变形，因此确保优异的模压性能，从而完成了本发明。此外，用于轮胎内衬层的膜不需要大量的橡胶组分或添加剂以提高性能，因此简化制备方法并降低轮胎的制备成本。因此，当使用根据本发明的实施方式的用于轮胎内衬层的膜时，可以使轮胎轻量化，由此提高车辆的燃料效率，并且即使在长期使用后仍可以确保适当的内压保持性，由此防止由于低内压造成的低燃料效率和翻车事故。此外，可以通过简单的制备方法制备具有优异性能的轮胎。包含聚酰胺基链段和聚醚基链段的共聚物的用于轮胎内衬层的膜可以基本由该共聚物组成作为该膜的基材。因此，用于内衬层的膜不同于常规的用于轮胎内衬层的膜而且不需要额外的硫化剂，这种常规的膜包括主要由橡胶型组分或热塑性树脂组成的基材。所述膜的基材表示除了额外的分散组分(例如，添加剂等)之外，在用于轮胎内衬层的膜中保持膜形状的树脂或橡胶基底。在过去，存在其中膜的基材包含多种橡胶或树脂组分的许多情形。然而，除了上述共聚物作为基材之外，根据本发明的实施方式的用于轮胎内衬层的膜还可以包含聚酰胺基树脂等，但是可以仅包含上述共聚物。在这种情况下，基本不包含其它树脂或橡胶组分。同时，通过使聚酰胺基链段与特定量范围的赋予弹性的聚醚基链段共聚而显示所述用于轮胎内衬层的膜的特征。由于所述聚酰胺基链段固有的分子链性能，其可以显示优异的气密性，例如，在相同的厚度下，其气密性为通常用于轮胎的丁基橡胶等的约1(Γ20倍，并且还可以显示不如其它树脂高的模量特征。使所述聚酰胺基链段和相对于膜总重量为5 50wt%的聚醚基链段共聚，因此所述用于轮胎内衬层的膜可以显示低模量特征，或者在特定的拉伸条件下可以产生相对低的负荷，并且甚至在特定的热处理之后所述膜的性能不会显著变化。此外，可以抑制由于聚酰胺组分的结晶等引起的其结构变化，因而对抗轮胎变形的耐久性得到提闻。因此，即使在轮胎成型后施用适当的力，所述用于内衬层的膜仍可以拉伸或变形以适合轮胎的形状，因此显示优异的轮胎模压性能。由于甚至当所述聚醚基链段的量没有显著增加时，用于轮胎内衬层的膜也可以显示上述特征，因此该膜可以显示聚酰胺基链段所固有的高气密性和低空气渗透率。具体而言，用于轮胎内衬层的膜在室温下100%伸长率时可以产生O. 5^4kgf的负荷，在室温下200%伸长率时可以产生f5kgf的负荷。当所述用于轮胎内衬层的膜在室温 下拉伸至100%或200%时，如果产生过大的负荷，在轮胎成型机中低的模制压力(moldingpressure)下难以形成合适的轮胎形状,从而导致模制生胎(green tire)的形状变形或所述膜撕裂的加工问题。此外，在其中所述用于轮胎内衬层的膜在室温下在预的伸长率时产生太大负荷的情况下，即使使用不同的成型机或方法制备轮胎，在车辆的使用过程中，由于所述膜的刚性，外力(例如，剧烈的拉伸或压缩应变)可以集中地施加在所述膜的特定区域，从而令人不期望地导致其中所述膜可能破裂或者所述膜本可能身撕裂的产品质量问题。此外，在所述用于内衬层的膜中，在180°C下热处理10分钟后在100%伸长率时产生的负荷可以小于或等于在室温下在100%伸长率时产生的负荷的两倍。在上述用于内衬层的膜中，如果在180°c下热处理10分钟后在100%伸长率时产生的负荷大于在室温下在100%伸长率时产生的负荷的两倍，所述内衬层即使在膨胀压力存在下仍没有被充分拉伸，因此模制生胎的外观可能变差。此外，在热处理后，刚性可能急剧增加，最终使得难以模制轮胎。在拉伸时，在用于轮胎内衬层的膜中产生的负荷可以测量为在所述膜MD(纵向)的100%伸长率区域中的Max负荷。所述轮胎内衬层在180°C下热处理10分钟后在100%伸长率时可以产生6kgf以下的负荷。也就是说，在轮胎成型时，所述轮胎内衬层甚至在热处理之后仍可以保持适当的机械性能和弹性，因此即使施加适当的力，所述膜可以容易地伸长或变形。即使在轮胎成型后，在轮胎中仍可以显示稳定的性能，而且在外力(例如，在车辆使用过程中的剧烈拉伸或压缩应变)下还可以确保稳定的性能，因而提高了轮胎的耐用性。通常地，已知聚酰胺基树脂在热的作用下容易结晶，但是所述用于轮胎内衬层的膜包含特定量的聚醚基链段，因此可以抑制由于热或所述膜中的外部变形导致的晶体生长。所述用于内衬层的膜即使在所述轮胎中产生的热的作用下也不容易结晶，甚至长期使用后模量或刚性也不会显著变化，并且在使用过程中破裂可以最小化。在下文将描述的制备用于轮胎内衬层的膜的方法中，通过使用最大程度抑制膜取向，例如通过使熔融挤出温度最优化来调节粘度、改变模头尺寸或调节卷绕速度的方法，将用于轮胎内衬层的膜制备成未取向或未拉伸的膜。因此，即使聚醚基链段在所述膜中的含量没有如此高，也可以确保优异的机械性能和模压性能。
所述用于轮胎内衬层的膜的厚度可以为3(Γ300 μ m，优选4(Γ250 μ m，更优选4(Γ200 μ m。所述用于轮胎内衬层的膜比常规已知的内衬层膜薄，但是可以具有更低的空气渗透率，例如200cc/(m2 · 24h · atm)以下的氧气渗透率。所述聚酰胺基链段表示包含酰胺基团(-C0NH-)的重复单元，可以由聚酰胺基树脂或参与聚合反应的其前体形成。由于所述聚酰胺基链段具有足够的耐热性和化学稳定性，所以当在轮胎的制备过程中用于内衬层的膜暴露于高温条件或化学品(例如，添加剂等)时，其可以防止该膜变形或劣化。由于使聚酰胺基链段与聚醚基链段共聚，因此其对粘合剂(例如，间苯二酚-福尔马林-胶乳(RFL)基粘合剂)可以具有相对高的反应性，从而所述用于内衬层的膜可以容易地粘附到胎体部分上。具体地，所述聚酰胺基链段可以为选自如下的任一聚酰胺基树脂的主重复单元尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙6/66共聚物、尼龙6/66/610共聚物、尼龙MXD6、尼龙6T、尼龙6/6T共聚物、尼龙66/PP共聚物、尼龙66/PPS共聚物、6-尼龙的甲氧基甲基化物、6-610-尼龙的甲氧基甲基化物和612-尼龙的甲氧基甲基化物。例如，已知尼龙6的主重复单元为下面化学式1，其中R1为C6的亚烷基，其它聚酰胺基树脂的主重复单元为本领域的技术人员所熟知。所述聚酰胺基链段可以包括由下面的化学式I或2表示的重复单元[化学式I]
权利要求
1.一种用于轮胎内衬层的膜，其包含共聚物，所述共聚物包含聚酰胺基链段和相对于所述膜的总重量为5 50wt%的聚醚基链段，所述膜的厚度为3(Γ300μπι。
2.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，在室温下在100%伸长率时产生的负荷为O. 5 4kgf。
3.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，在室温下在200%伸长率时产生的负荷为I 5kgf。
4.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，在180°C下热处理10分钟后在 100%伸长率时产生的负荷小于或等于在室温下在100%伸长率时产生的负荷的两倍。
5.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，在180°C下热处理10分钟后在 100%伸长率时产生的负荷为6kgf以下。
6.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，所述膜的基材基本由所述共聚物组成。
7.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，所述聚酰胺基链段包括选自如下的任一聚酰胺基树脂的重复单元尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙6/66共聚物、尼龙6/66/610共聚物、尼龙MXD6、尼龙6T、尼龙6/6T共聚物、尼龙66/PP共聚物、尼龙66/PPS共聚物、6-尼龙的甲氧基甲基化物、6-610-尼龙的甲氧基甲基化物和612-尼龙的甲氧基甲基化物。
8.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，所述聚酰胺基链段包括由下面的化学式I或2表示的重复单元[化学式I]
9.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，所述聚醚基链段包括由下面的化学式5表示的重复单元[化学式5]
10.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其中，所述聚醚基链段包括选自如下的任一聚醚基树脂的重复单元聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚氧乙烯二胺、聚氧丙烯二胺、聚氧丁烯二胺及其共聚物。
11.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其为未拉伸膜。
12.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其具有200cc/(m2· 24h · atm)以下的氧气渗透率。
13.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其还包括使用间苯二酚-福尔马林-胶乳(RFL)基粘合剂在所述膜的至少一个面上形成的粘合剂层。
14.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其还包含聚酰胺基树脂。
15.根据权利要求I所述的用于轮胎内衬层的膜，其还包含选自耐热性抗氧化剂和热稳定剂中的至少一种添加剂。
16.一种制备用于轮胎内衬层的膜的方法，其包括如下步骤使聚酰胺基树脂或其前体和相对于所述膜的总重量为5 50wt%的聚醚基树脂聚合，由此制备共聚物；和将所述共聚物熔融并挤出，由此形成膜。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述膜是厚度为3(Γ300μπι的未拉伸膜。
18.根据权利要求16所述的方法，其还包括在熔融和挤出后，使用间苯二酚-福尔马林-胶乳(RFL)基粘合剂在所述膜的至少一个面上形成粘合剂层。
19.根据权利要求14所述的方法，其还包括使所述共聚物与聚酰胺基树脂混合以制备混合物，并在23(T30(TC下将所述混合物熔融并挤出。
全文摘要
本发明涉及一种用于轮胎内衬层的膜，其厚度为30~300μm，并且包含含有聚酰胺基链段和相对于所述膜的总重量为5~50wt％的聚醚基链段的共聚物。本发明还涉及一种制备用于轮胎内衬层的膜的方法，其包括通过在聚酰胺基树脂或其前体与相对于所述膜的总重量构成5~50wt%的聚醚基树脂之间进行聚合反应而形成共聚物的步骤，以及通过熔融和挤出所述共聚物而形成膜的步骤。
文档编号C08L77/00GK102933643SQ201180027145
公开日2013年2月13日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者郑一, 全玉花, 李相牧, 金基雄 申请人:可隆工业株式会社