一种高强度耐低温的充气轮胎

摘要

本发明所提供的一种高强度耐低温的充气轮胎，对轮胎的结构和材料均进行了优化，通过设置弹性缓冲层和优化其成分，使充气轮胎获得远超现有充气轮胎的耐磨性、抗冲击性和耐寒性，保证本发明轮胎在极端环境中仍保持较高的稳定性和较长的使用寿命，有效提高恶劣环境中的行车安全。

权利要求

1.一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面（1）以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧（2），所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎（3），其特征在于：所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层（4），所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐;所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.5—1:1.2;

所述弹性缓冲层其原料按重量计包括70-90份的丁苯橡胶、0.1-0.3份氢氧化钾、对硝基苯酚0.01-3份、聚碳酸酯4-12份、0.2-0.7份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠1-8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯3-12份、亚硝酸钠0.05-0.25份以及氢氧化亚铁0.3-4.5份。

说明书

一种高强度耐低温的充气轮胎

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轮胎，具体涉及一种高强度耐低温的充气轮胎。

背景技术

[0002] 现有的充气轮胎为了获得较高的机械强度、较强的抗磨损性能，一般会对胎面进行改性、加厚等处理，以保护承受高压的充气内胎不因外界影响而发生损伤，实现维持充气内胎工作稳定性、保证行车安全的目的。但胎面的强度和厚度达到一定的范围后，便无法再次提升，否则过硬和过厚的胎面将降低载具乘坐的舒适度。实质上，即便在胎面经过增强的情况下，内胎在长时间、高强度和极端的环境中工作时仍然极易发生损耗，如在极寒环境中内胎脆化，最终因无法承受胎压而发生爆炸，严重影响行车安全。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明公开一种有高机械强度、适用于极寒环境的充气轮胎。

[0004] 本发明的目的通过以下技术方案实现：一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎，所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0005] 本发明中，胎侧和胎面均可采用现有技术实现，如设置常用防滑纹，采用硫化橡胶为原料制备等。特别的，本发明的充气内胎的内侧还设有弹性缓冲层。现有的充气内胎其与轮毂之间大多直接接触，载具低温条件下高速运行时，由于胎压下降，充气内胎与轮毂外侧的配合程度降低，二者间容易发生相对滑动，最终对充气内胎的内侧产生磨损。尤其是制备充气内胎橡胶材料在低温条件下刚性增加而韧度降低，进一步增加损耗的强度。而轮毂与充气内胎的间隙在冬季容易渗入雨雪，最终形成冰碴损伤充气内胎。因此本发明特别在充气内胎的内侧设置了弹性缓冲层，降低轮毂对充气内胎的磨损，保证充气内胎在低温条件下扔能够平稳工作。

[0006] 进一步的，所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.5—1:1.2。

[0007] 所述充气内胎的厚度指的是最外侧到其最内侧的距离。如弹性缓冲层的厚度太低，容易导致胎侧所受内压过大而轮胎变形；而弹性缓冲层厚度过高，则会降低轮胎的缓冲效果，使载具在行驶中过于颠簸而舒适性下降。经设计人的长期验证，当弹性缓冲层厚度为充气内胎厚度的0.5-1.2倍时，可有效提高轮胎运行的平稳性和舒适性。

[0008] 实际应用中,所述弹性缓冲层可以采用市面上的软胶或其他公知的弹性材料制作。优选的，所述弹性缓冲层其原料按重量计包括70-90份的丁苯橡胶、0.1-0.3份氢氧化钾、对硝基苯酚0.01-3份、聚碳酸酯4-12份、0.2-0.7份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠1-8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯3-12份、亚硝酸钠0.05-0.25份以及氢氧化亚铁0.3-4.5份。

[0009] 所述弹性缓冲层也可选用市售的丁苯橡胶实现。虽然弹性缓冲层可以延缓充气内胎的磨损，但在极寒条件（-10—-20℃）环境中，弹性缓冲层仍容易被磨损。当弹性缓冲层被磨损至一定程度后，其与轮毂之间的配合减弱而容易发生相对滑动，造成汽车打滑、爆胎等风险。而弹性缓冲层受低温影响表面产生坚硬的裂纹对充气内胎将产生严重的磨损，尤其是在较为颠簸的路况下，抗冲击强度下降弹性缓冲层容易发生断裂，裂口将戳破充气内胎使轮胎失能。有鉴于此，本发明特别对弹性缓冲层的材料进行优化，一方面提高弹性缓冲层的耐磨性，另一方面增强弹性缓冲层在低温条件下的低温性能。特别优选的，所述弹性缓冲层其原料按重量计包括70-90份的丁苯橡胶、0.1-0.3份氢氧化钾、对硝基苯酚0.01-3份、聚碳酸酯4-12份、0.2-0.7份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠1-8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯3-12份、亚硝酸钠0.05-0.25份以及氢氧化亚铁0.3-4.5份。

[0010] 所述丁苯橡胶可选用任一种市售产品实现。所述氢氧化钾、对硝基苯酚、聚碳酸酯、氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠、甲基丙烯酸缩水甘油酯、亚硝酸钠以及氢氧化铁均可选用现有技术实现。

[0011] 氢氧化钾和聚碳酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯可有效提高丁苯橡胶在低温时的抗撕裂性能，防止其发生断裂。尤其是其中的甲基丙烯酸缩水甘油酯，当其缺乏时弹性缓冲层的抗冲击强度明显下降而容易因为冲击发生崩裂。乙二胺四乙酸二钠、氢氧化铁协效可以有效延缓水分在充气内胎表面凝固的进程。尤其是添加亚硝酸钠后，弹性缓冲层的表面持水性明显升高，使水分被吸附在弹性缓冲层处而无法进入强度较低的充气内胎表面，防止水分进一步形成冰碴损伤内胎。而对硝基苯酚和氧化铜粉末则能明显提高弹性缓冲层的抗磨损性能，长时间使用其厚度只发生微量的变化。上述技术效果均未有现有技术报道。

[0012] 本发明所提供的一种高强度耐低温的充气轮胎，对轮胎的结构和材料均进行了优化，使充气轮胎获得远超现有充气轮胎的耐磨性、抗冲击性和耐寒性，保证本发明轮胎在极端环境中仍保持较高的稳定性和较长的使用寿命，有效提高恶劣环境中的行车安全。

附图说明

[0013] 图1是本发明的剖面图。

[0014] 其中，1是胎面，2是胎侧，3是充气内胎，4是弹性缓冲层。

具体实施方式

[0015] 为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：

[0016] 实施例1

[0017] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，如图1包括环形的胎面1以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧2，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎3，所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层4，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0018] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0019] 所述胎面和胎侧选用市售的硫化橡胶注塑制成。

[0020] 所述充气内胎和所述弹性缓冲层选用市售的丁苯橡胶制成。

[0021] 实施例2

[0022] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0023] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:1.1。

[0024] 所述胎面和胎侧选用市售的硫化橡胶注塑制成。

[0025] 所述充气内胎和所述弹性缓冲层选用市售的丁苯橡胶制成。

[0026] 实施例3

[0027] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0028] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0029] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括62份的丁苯橡胶、0.25份氢氧化钾、对硝基苯酚0.9份、聚碳酸酯8份、0.6份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠4份、甲基丙烯酸缩水甘油酯6份、亚硝酸钠0.151份以及氢氧化亚铁3份。

[0030] 优选的，本实施例的充气内胎其原料与弹性缓冲层一致，且与弹性缓冲层为一体成型。充气内胎的原料与弹性缓冲层一致，有利于维持二者间的涨缩系数一致，降低低温时弹性缓冲层对充气内胎的撕裂应力。而一体成型又有利于维持二者间的结构稳定性，防止充气内胎内壁受力不均而高压破裂。

[0031] 实施例4

[0032] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0033] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0034] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括62份的丁苯橡胶、0.25份氢氧化钾、对硝基苯酚0.9份、聚碳酸酯8份、0.6份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠4份、甲基丙烯酸缩水甘油酯6份、亚硝酸钠0.151份以及氢氧化亚铁3份。

[0035] 优选的，本实施例的充气内胎为市售的丁苯橡胶。

[0036] 实施例5

[0037] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0038] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0039] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括70份的丁苯橡胶、0.3份氢氧化钾、对硝基苯酚0.01份、聚碳酸酯12份、0.2份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯3份、亚硝酸钠0.25份以及氢氧化亚铁0.3份。采用现有技术的共混法制成并挤出注塑成型。

[0040] 优选的，本实施例的充气内胎其原料与弹性缓冲层一致，且与弹性缓冲层为一体成型。

[0041] 实施例6

[0042] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0043] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0044] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括90份的丁苯橡胶、0.1份氢氧化钾、对硝基苯酚3份、聚碳酸酯4份、0.7份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠1份、甲基丙烯酸缩水甘油酯12份、亚硝酸钠0.05份以及氢氧化亚铁4.5份。采用现有技术的共混法制成并挤出注塑成型。

[0045] 优选的，本实施例的充气内胎其原料与弹性缓冲层一致，且与弹性缓冲层为一体成型。

[0046] 实施例7

[0047] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0048] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0049] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括80份的丁苯橡胶、对硝基苯酚2份、聚碳酸酯10份、0.7份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠8份、亚硝酸钠0.25份以及氢氧化亚铁4.5份。采用现有技术的共混法制成并挤出注塑成型。

[0050] 优选的，本实施例的充气内胎其原料与弹性缓冲层一致，且与弹性缓冲层为一体成型。

[0051] 实施例8

[0052] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0053] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0054] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括90份的丁苯橡胶、对硝基苯酚3份、0.7份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯12份、亚硝酸钠0.25份以及氢氧化亚铁4.5份。采用现有技术的共混法制成并挤出注塑成型。

[0055] 实施例9

[0056] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0057] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0058] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括70份的丁苯橡胶、0.3份氢氧化钾、对硝基苯酚3份、聚碳酸酯12份、0.7份氧化铜粉末、甲基丙烯酸缩水甘油酯12份、亚硝酸钠0.25份以及氢氧化亚铁4.5份。采用现有技术的共混法制成并挤出注塑成型。

[0059] 优选的，本实施例的充气内胎其原料与弹性缓冲层一致，且与弹性缓冲层为一体成型。

[0060] 实施例10

[0061] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0062] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0063] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括70份的丁苯橡胶、0.1份氢氧化钾、对硝基苯酚0.01份、聚碳酸酯12份、0.7份氧化铜粉末、乙二胺四乙酸二钠8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯12份。采用现有技术的共混法制成并挤出注塑成型。

[0064] 优选的，本实施例的充气内胎其原料与弹性缓冲层一致，且与弹性缓冲层为一体成型。

[0065] 实施例11

[0066] 本实施例提供一种高强度耐低温的充气轮胎，包括环形的胎面以及环绕在胎面内壁两侧的胎侧，所述胎面和胎侧围合成一内胎容纳腔；所述内胎容纳腔中设有一环状充气内胎， 所述充气内胎的内侧还设有一弹性缓冲层，所述弹性缓冲层的内壁与所述胎侧的内缘平齐。

[0067] 所述充气内胎与所述弹性缓冲层的厚度之比为1:0.9。

[0068] 所述弹性缓冲层其原料按重量计包括90份的丁苯橡胶、0.3份氢氧化钾、聚碳酸酯12份、0.7份氧化铜粉末、甲基丙烯酸缩水甘油酯12份、亚硝酸钠0.25份以及氢氧化亚铁4.5份。采用现有技术的共混法制成并挤出注塑成型。

[0069] 优选的，本实施例的充气内胎其原料与弹性缓冲层一致，且与弹性缓冲层为一体成型。

[0070] 抗压测试

[0071] 取出所述充气内胎（厚度0.8mm），使其内部充如12.5L空气（2.5bar（巴），25℃，-10℃，-20℃，空气湿度10%）。从充气内胎的外侧和内侧对其分别施加压力，记录充气内胎破裂前的最大内压。结果如表1。

[0072] 表1

[0073]实验组 25℃/bar -10℃/bar -20℃/bar
实施例1 21.9 9.2 6.8
实施例4 22.2 18.3 18.9
实施例5 21.8 18.4 18.0
实施例7 21.5 9.5 4.0
实施例8 22.1 11.2 3.9
实施例9 22.2 19.0 18.6
实施例10 21.8 16.9 18.7

[0074] 耐磨测试

[0075] 将所述弹性缓冲层在水平面上铺直，选用不锈钢的钢辊（半径10cm）对弹性缓冲层表面施加30kpa的压力，使钢辊以1000转/min的速度旋转。记录所述弹性缓冲层厚度的降低率（%）。结果如表2所示。

[0076] 表2

[0077]实验组 2小时/% 3小时/%
实施例1 13 43
实施例4 4 7
实施例5 3 9
实施例7 5 8
实施例10 6 12
实施例11 11 41

[0078] 持水性实验

[0079] 将实施例的产品的弹性缓冲层置于相对湿度为80%的容器内（标况下），保持30min。称量其重量获得m1。将弹性缓冲层置于干燥箱中，以50℃的温度烘干至其重量不再变化。称量其重量获得m2。可获得弹性缓冲层的持水率：(m1-m2)/m2×100%。其结果如表3所示：

[0080]实验组 持水率%
实施例1 0.8
实施例4 3.1
实施例5 3.5
实施例7 2.8
实施例9 1.9
实施例10 1.0
实施例11 0.9

[0081] 抗撕裂测试

[0082] 将实施例的产品在-50℃下保存20小时，选用GB-T529-2008或其他现有的橡胶测试标准对其进行测试。结果如表4

[0083]实验组 撕裂强度（直角型）/kN/m
实施例1 21
实施例4 87
实施例5 88
实施例7 31
实施例8 32
实施例10 68
实施例11 78

[0084] 以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。