固定可固化橡胶制品中接头的方法 |
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| 申请号 | CN201610575375.X | 申请日 | 2016-06-16 | 公开(公告)号 | CN106256849A | 公开(公告)日 | 2016-12-28 |
| 申请人 | 固特异轮胎和橡胶公司; | 发明人 | M·D·弗兰茨; P·H·桑兹特伦; T·J·塞加塔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了固定未 固化 的第一可固化 橡胶 胶料的两个末端之间的接头的方法，其包括将连接件插入两个末端二者中的步骤，该连接件由未固化的第二可固化橡胶胶料组成。 | ||||||
| 权利要求 | 1.使轮胎成型的方法，其特征在于以下步骤 |
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| 说明书全文 | 固定可固化橡胶制品中接头的方法背景技术[0001] 许多橡胶制品由挤出、压延或模制的组件制成，连接所述组件的末端以形成连续表面。每组连接的末端被称为接头。 [0002] 接头是可固化橡胶制品中的均匀性问题的公知来源。接头倾向于引起橡胶制品中的不均匀性，这可以导致产品性能不一致。当胶条的橡胶组合物含有高含量的沉淀二氧化硅时，其中橡胶组合物中的这样的二氧化硅含量可以显著超过橡胶本身的含量，拼接未固化橡胶条，例如胎面的末端可能显著更具挑战性。这样的高二氧化硅含量可以降低未固化橡胶组合物的成型粘着性(building tack)。 [0003] 为了橡胶制品的使用寿命，已经提出方法来确保接头完整性。这些尝试通常包括使用基于烃的粘合溶剂或胶浆来固定接头。例如，有时使用基于烃的橡胶溶剂或胶浆固定经斜切的胎面接头。但是，由于环境关系，不期望使用烃胶浆。可能还难以使用溶剂或胶浆来固定在多种类型橡胶制品中使用的对接接头(即其中在连接位置没有橡胶重叠的接头)。 [0004] 持续需要用于固定可固化橡胶制品中的接头的方法。该方法还应该对所有类型的接头有效。发明内容 [0005] 本发明涉及固定可固化橡胶制品中的接头的方法以及使用这些方法固定的接头。如在此使用的，术语“可固化橡胶制品”表示由含有一种或多种其中具有双键并且硫可固化的橡胶的胶料制成的制品。 [0006] 现已发现可固化橡胶制品中的接头可以通过插入一个或多个由刚性橡胶胶料制成的细长形连接件来改进。该连接件可以包含含有熔点低于约175℃的间同立构1，2-聚丁二烯的胶料。将这些连接件插入接头倾向于不影响橡胶制品的均匀性，因为间同立构1，2-聚丁二烯层在硫化期间熔入橡胶制品中。 [0007] 此外，间同立构1，2-聚丁二烯在硫化期间与橡胶制品一起交联或固化。因此，由间同立构1，2-聚丁二烯制成的连接件不在橡胶制品中产生高于使用本发明方法固定的接头的显著尺寸的凸起。可固化橡胶制品中的显著尺寸的凸起可以是均匀性问题的来源。另外，对于可用的本发明方法或者待固定的由本发明方法产生的接头而言，用于制造橡胶制品的橡胶胶料不必须含有间同立构1，2-聚丁二烯。 [0008] 本发明的方法包括将一个或多个细长形连接件插入具有间同立构1，2-聚丁二烯的可固化橡胶制品中的未固化橡胶的接头和两个末端中，和使间同立构1，2-聚丁二烯粘合至未固化橡胶。通常，使用热和压力来使间同立构1，2-聚丁二烯粘合至未固化橡胶。优选地，间同立构1，2-聚丁二烯在至少约150℃和不大于约175℃的温度下，和足够的压力下熔入未固化橡胶中以使间同立构1，2-聚丁二烯粘合至胶料。通常，熔融过程进行小于约10秒。这些插入和粘合过程在橡胶制品硫化之前进行。随后使用本领域中已知的方法固化其中具有间同立构1，2-聚丁二烯的可固化橡胶制品。 [0009] 优选的间同立构1，2-聚丁二烯通常具有较低的熔点，该熔点大约为橡胶制品接近其固化周期结束时达到的温度。具有该大约熔点的间同立构1，2-聚丁二烯倾向于在固化周期的后部分之前不再熔融。如果间同立构1，2-聚丁二烯倾向于在固化周期的后部分之前熔融，则接头更可能在硫化之前分离。在一个实施方案中，熔点为40至170℃。在一个实施方案中，熔点为50至150℃。间同立构1，2-聚丁二烯细长形连接件通常为约0.3125英寸至约0.25英寸厚，和约0.25英寸至约4英寸长。本发明的方法和由其产生的接头适用于任何类型的接头，包括对接和斜坡接头。 [0010] 因此，本文公开以下实施方案。 [0011] 方案1.固定未固化的第一可固化橡胶胶料的两个末端之间接头的方法，其包括以下步骤： [0012] 将连接件插入两个末端两者中，该连接件由未固化的第二可固化橡胶胶料组成。 [0013] 方案2.方案1的方法，其中所述第二可固化橡胶胶料包含间同立构1，2-聚丁二烯。 [0014] 方案3.方案1的方法，其中将所述第二可固化橡胶胶料冷却至低于该第二可固化橡胶胶料的玻璃化转变温度的温度。 [0015] 方案4.方案1的方法，其中所述连接件包含长宽比(L/W)为10∶1至20∶1的细长形元件。 [0016] 方案5.方案3的方法，其中所述连接件为细长形销钉。 [0017] 方案6.方案3的方法，其中所述连接件为U形卡钉，其具有两个支脚和连接支脚的底部，其中至少一个支脚为细长形元件。 [0018] 方案7.方案1的方法，其中重复插入连接件的步骤，以沿着接头轴向布置多个间隔的连接件，其中相邻连接件之间的轴向距离为0.5至5cm。 [0019] 方案8.方案1的方法，其中在插入连接件之前，将所述第二可固化胶料冷却至足够低的温度，以防止连接件在插入期间弯曲。 [0020] 方案9.方案1的方法，其中所述接头为斜坡接头。 [0021] 方案10.方案1的方法，其中所述接头为对接接头。 [0022] 方案11.方案1的方法，其中所述第一可固化橡胶胶料包含基于二烯的弹性体和70至200phr的二氧化硅。 [0023] 方案12.使轮胎成型的方法，其包括以下步骤 [0024] 将一段胎面胶料施加至在轮胎成型机上成型的轮胎，其中该胎面胶料包含未固化的第一可固化橡胶胶料，所述第一可固化橡胶胶料包含基于二烯的弹性体和70至200phr的二氧化硅，该段胎面胶料具有两个末端； [0025] 使两个末端相对为接头；和 [0026] 将连接件插入两个末端两者中，该连接件由未固化的第二可固化橡胶胶料组成，将所述第二可固化橡胶胶料冷却至足够低的温度，以防止连接件在插入期间弯曲。 [0027] 方案13.方案12的方法，其中所述连接件包含长宽比(L/W)为10∶1至20∶1的细长形元件。 [0028] 方案14.方案12的方法，其进一步包括重复插入连接件的步骤，以沿着接头在胎面胶料的轴向尺寸布置多个间隔的连接件，其中相邻连接件之间的轴向距离为0.5至5cm。 [0029] 方案15.方案12的方法，其中所述第二可固化橡胶胶料包含间同立构1，2-聚丁二烯。 [0030] 方案16.方案12的方法，其中将所述第二可固化橡胶胶料冷却至低于该第二可固化橡胶胶料的玻璃化转变温度的温度。 [0031] 方案17.方案12的方法，其中所述连接件为细长形销钉。 [0032] 方案18.方案12的方法，其中所述连接件为U形卡钉，其具有两个支脚和连接支脚的底部，其中至少一个支脚为细长形元件。 [0033] 方案19.方案12的方法，其中所述接头为斜坡接头。 [0035] 图1为根据本发明方法的用卡钉固定的对接接头的剖视图；和 [0036] 图2为根据本发明方法的用销钉固定的斜坡接头的剖视图。 [0037] 图3为根据本发明方法的用销钉固定的对接接头的剖视图；和 [0038] 图4为根据本发明方法的用卡钉固定的斜坡接头的剖视图。 具体实施方式[0039] 本发明涉及用于固定可固化橡胶制品中的接头的方法。可用于本发明的可固化橡胶制品的实例包括轮胎，软管，传送带，管材，囊状物和带子。已经发现通过在这些类型的橡胶制品中插入由刚性可固化橡胶胶料制成的连接件，可以固定接头。 [0040] 由含有硫可固化的任何不饱和橡胶的第一橡胶胶料制成的任何类型的未固化，但是可固化的橡胶制品，或其组件可用于本发明的方法。可用于本发明的橡胶胶料通常以本领域中已知的量含有天然橡胶和/或合成橡胶、二氧化硅、炭黑、油、固化剂和促进剂。这些类型的橡胶胶料对于制造橡胶制品而言是公知的，所述橡胶制品是例如轮胎，带子，软管，传送带，管材和囊状物。特别地，难以拼接的具有50至150phr的高二氧化硅含量的胎面胶料尤其可用本发明的方法处理。 [0041] 例如，美国专利8,312,905和8,302,643中公开的含有高二氧化硅的未固化橡胶胶料可用于本发明的方法。通常，具有较高水平不饱和度的橡胶胶料具有较大量潜在的交联位点，和较高的与置入橡胶制品中的接头中的间同立构1，2-聚丁二烯键合的概率。因此，使用具有较高不饱和度的橡胶胶料在本发明方法中是最优选的。 [0042] 通常，可以形成可与不饱和橡胶胶料一起硫化的可插入连接件的任何类型的刚性橡胶胶料都可用于本发明中。 [0043] 在一个实施方案中，该连接件可以由包含间同立构1，2-聚丁二烯的胶料制成。例如，美国专利5,278,263中公开的间同立构1，2-聚丁二烯可用于本发明。间同立构1，2-聚丁二烯可以以有助于形成适合插入接头的连接件的任何形式用于本发明方法中。 [0044] 在一个实施方案中，间同立构1，2-聚丁二烯聚合物具有40至170℃，或者50至150℃的熔点。在该熔融温度范围的情况下，可以使用热和压力将间同立构1，2-聚丁二烯有效地粘合至橡胶胶料。 [0045] 在一个实施方案中，间同立构1，2-聚丁二烯具有按数量计平均至少约80％和不大于约95％的乙烯基含量。“乙烯基含量”表示具有乙烯基结构的聚合物的wt％。优选地，本发明中使用的间同立构1，2-聚丁二烯还具有至少约40％和不大于约60％的结晶度。间同立构1，2-聚丁二烯化合物可以具有这些特性，以确保本发明中使用的间同立构1，2-聚丁二烯对于本发明方法而言是足够热塑性的。可用于本发明的间同立构1，2-聚丁二烯的实例在美国专利5,307,850中公开。 [0046] 当在连接件中使用间同立构1，2-聚丁二烯时，间同立构1，2-聚丁二烯可以单独使用，或者以包含以上所列添加剂和任选其它弹性体的橡胶胶料的形式使用。 [0047] 在一个实施方案中，连接件可以由已经冷却以使胶料硬化的橡胶胶料制成，使得该连接件可插入待拼接的橡胶制品的橡胶胶料中。在该实施方案中，连接件可以由与待拼接的橡胶制品的橡胶胶料相同的橡胶胶料制成。在该实施方案中，将连接件冷却至足够低的温度，以防止连接件在插入期间弯曲。可以将成型的连接件低温冷却例如至低于连接件胶料的玻璃化转变温度的温度，然后可以将冷却的连接件立即插入接头中。橡胶胶料的玻璃化转变温度可以例如由差示扫描量热法，作为在每分钟10℃扫描速率下取得的热流相对于温度的曲线的拐点方便地测定。 [0048] 在各个实施方案中，将本发明中使用的刚性橡胶胶料成型为例如销钉、螺钉或卡钉的连接件。该连接件可以具有足以穿透拼接材料深度的至少一半的长度。在一个实施方案中，连接件具有0.25英寸至4英寸的长度，和0.03125英寸至0.25英寸的厚度。 [0049] 连接件可以由刚性橡胶胶料，使用本领域中已知的模塑技术，例如注塑制成。或者，例如销钉可以通过冲压由挤出的材料片材制成。 [0050] 通常，本发明的方法在制造可固化橡胶制品期间进行。在制造期间，装配橡胶组件以形成橡胶制品，并且制造过程通常涉及将橡胶组件的两个末端拼接在一起。 [0051] 在拼接橡胶制品中，当将硬化的橡胶连接件以使得连接件穿透橡胶组件的接头和两个末端的方式施加于橡胶组件时，橡胶组件的两个末端被连接。图1至4显示由连接件连接的接头的剖视图。图1、3显示对接接头10、110，其通过连接未固化橡胶的两个末端11、111和12、112产生。通过插入的刚性橡胶胶料的卡钉13或销钉113连接对接接头10、110。一旦施加，使用热和压力将卡钉13或销钉113粘合并固化至橡胶11、111和12、112。这种粘合和固化步骤倾向于固定卡钉13或销钉113和接头10、110。图2、4显示斜坡接头15、115，其通过连接未固化橡胶的两个末端16、116和17、117产生。通过插入的硬化的橡胶胶料的销钉18或卡钉118连接斜坡接头15，115。一旦施加，使用热和压力将销钉18或卡钉118粘合并固化至橡胶 16、116和17、117。 [0052] 附图中显示的两类接头仅为可以使用本发明方法的接头的示例。例如，卡钉可以在如图1所示的对接接头，以及如图4所示的斜坡接头两者中使用。销钉可以在如图2所示的斜坡接头，以及如图3所示的对接接头中使用。此外，连接件可以相对于接头角度以不同的角度插入。例如，图2显示销钉18相对于接头角度以90°角插入。销钉可以相对于接头以任何角度插入。在一个实施方案中，销钉相对于接头角度以45至90°角插入。 [0053] 接头连接件横跨接头轴向(相对于轮胎轴向和径向)分布，多个连接件适当间隔以确保接头完整性。这样的间隔可以在没有过度实验的情况下确定。在一个实施方案中，相邻连接件之间的轴向距离为0.5至5cm。在一个实施方案中，相邻连接件之间的轴向距离为1至4cm。 [0054] 例如在模具中的轮胎固化过程期间，热和压力用于熔融间同立构1，2-聚丁二烯，以使其粘合至橡胶胶料。充足的热和压力用于充分熔融间同立构1，2-聚丁二烯。如果使用太少的热和压力，则间同立构1，2-聚丁二烯可能不能穿透进入橡胶胶料中，并由此不具有充足的机械粘合性以将接头保持在一起。对间同立构1，2-聚丁二烯施加充足的热和压力，以由人眼观察其熔融。通常，间同立构1，2-聚丁二烯熔融需要约5至10秒。 [0055] 一旦熔融，当橡胶制品固化时，间同立构1，2-聚丁二烯可以与包含在橡胶制品中的橡胶胶料一起硫化。可以使用本领域中已知的方法硫化橡胶制品。 |
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