一种具有结合在其上的硅凝胶层的用于模制和挤出的制品如轮胎的增强件。在橡胶混合物的模制/硫化过程中，硅凝胶将增强件与橡胶混合物结合，而不需要缓慢固化阶段。可以通过溶胶-凝胶法将硅凝胶涂敷到金属结构体上，并且通过将溶胶在不超过150℃的温度干燥而形成凝胶。该增强件优选是由涂布有硅凝胶的钢丝形成的缆绳。为了进一步改进硅凝胶与橡胶混合物的结合，可以在橡胶混合物中包含有机硅烷结合剂，或在增强件上设置包含作为结合剂的有机硅烷的第二层。该增强件特别用于增强橡胶并对其提供几何稳定性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于橡胶制品例如轮胎的增强结构体如丝线(wire)或缆绳(cable)。 具体地，本专利技术涉及可以在减少的固化或硫化周期的情况下强力地与橡胶基体结合的增强材料。
技术介绍
在模制和挤出橡胶物品工业中，某些应用得益于包含增强材料，所述增强材料典型以纤维、丝线、缆绳、织物或纺织结构形式存在于模制或挤出橡胶制品的橡胶基体内。这允许对模制橡胶制品进行好的尺寸控制，从而可以设计产品具有各向异性行为以增强在所述领域中的性能。这样的一个实例是在橡胶轮胎的生产中在轮胎的橡胶基体中引入金属帘线、通常是钢帘线以提供结构强度和几何稳定性。为了使得增强件很好地起作用，其在下列方面应当具有适当的性能耐温度性 (允许加工)，高弹性模量(抵抗过度的橡胶拉伸)和优异的对基体橡胶的粘合(使得最终的增强橡胶制品可以表现为真正的复合材料)。在整个说明书中使用下列缩写EPDM-从乙烯-丙烯-二烯单体制备的橡胶； BIIR-溴化异丁烯异戊二烯橡胶；CR-氯丁二烯橡胶，CSM-氯代磺化的聚乙烯橡胶，HNBR-氢化丙烯腈-丁二烯橡胶，NBR-丙烯腈-丁二烯橡胶，SBR-苯乙烯丁二烯橡胶，NR-天然橡胶和BR- 丁二烯橡胶。黄铜涂布的钢帘线目前被用作充气轮胎领域中的主要增强元件，例如胎带、帘布层(carcass)和胎圈。自从Michelin在1946年开发出子午线轮胎以来，黄铜涂布的钢帘线已经成为增强材料的一般形式并且被用于约98%的全球轿车胎和70% -80%的卡车轮胎。黄铜涂布的钢帘线允许轮胎制造商优化轮胎的许多物理参数，例如强度、刚度、模量、稳定性和均勻性。实际上，胎带区域的高刚度对于轮胎的好的胎面耐磨性、处理以及低的滚动阻力而言是至关重要的。在硫化过程中黄铜涂布的钢帘线增强结构体和轮胎的橡胶混合物之间的形成的结合是控制汽车和卡车轮胎的性能和耐久性的主要特性。钢的镀铜是熟知方法，通过该方法可以在橡胶混合物和钢之间实现结合的改进。如上所述的橡胶如NR与镀铜钢帘线的结合被认为发生如下。在硫化过程中，黄铜 (铜和锌合金)对硫即硫化剂的暴露通过形成非化学计量的硫化铜而产生强的结合。在第一阶段中，硫化锌缓慢形成并且铜离子通过所述层的随后间隙扩散由于离子半径的差别而受到阻碍，并且来自黄铜的铜离子比锌离子更缓慢地迁移。硫化锌能够形成不同层；不过随着铜离子经由晶格缺陷扩散到此层中时，硫化铜增厚。在该层中存在的硫化铜的量直接涉及硫化程度，并且其对于将交联过程延迟足够长而构造出具有良好粘合用的临界厚度的硫化铜层而言是至关重要的。在此领域中的研究已经进行了许多年，仍然未准确确定硫化铜层如何与橡胶相互作用，但是据认为由于硫化铜层是树枝状形式的，因此通过该层与硫化橡胶之间的牢固的物理咬合而主要实现了高的结合强度。作为结合机理的一部分，已经提出了通过Cu-S-NR键的化学交联。可以单独地或与环氧树脂体系组合地使用羧酸钴以改进并保持在橡胶-黄铜界面的持久结合。这样的钴盐的使用提供了黄铜涂布的钢和橡胶之间的结合，其被认为是轮胎工业获得橡胶-金属结合强度的水准标志。美国专利6，059，951公开了一种用于制备弹性体材料的复合元件的由钢制成并且涂布有锌/钴合金的丝线。将粘合促进剂如新癸酸钴添加至弹性体材料，其促进了弹性体材料对丝线的粘合。如果要获得良好的结合强度，则如上所述的用于黄铜涂布的钢帘线的现有技术结合体系可能限制可以使用的组成和工艺。例如，为了实现橡胶和镀敷的钢之间的良好且持久粘合，所使用的橡胶混合物除包含作为粘合改进剂以外的羧酸钴以外必须包含相对高浓度的硫。而且，在橡胶混合物中的硫化速率必须慢，以使在所谓的固化的“焦化时期(scorch period)”中形成结合层。此缓慢的硫化步骤可能在生产工艺中导致限制速率的因素。因而，期望的是提供这样的结合方法，其去除了对这种慢固化步骤的需要，从而可以提高生产速率。还期望的是减少在轮胎中使用的橡胶混合物中不适宜的并且有毒的材料如硫、锌和钴的水平，以避免在制造过程中改进安全性和减少在最终丢弃轮胎时的有毒废物的问题。 当在混合橡胶混合物过程中处理羧酸钴时必须适当小心。用于将金属丝线与橡胶结合的方法之一是用Cu/ai镀敷金属的表面以在得到的橡胶复合材料中形成Cu-S-橡胶键。然而，该方法由于金属丝线的表面被cu/ai涂布而具有下列缺点(参见，例如，St印hen Fulton，等，“轮胎钢帘线-橡胶粘合，包括钴的贡献(Steel tire cord-rubber adhesion, including the contribution of cobalt”,檢胶化学禾口技术 (Rubber Chemistry and Technology) (2004)，第 78 卷，似6-457)。1)在一些硫化条件下过度生长CuxS层并且其容易从丝线的表面剥离。结果，对橡胶的粘合降低。2)在高温，高湿和高盐浓度的条件下，对橡胶的粘合降低。(Cu和Si之间在离子化趋势方面的差别( 具有比Cu更大的离子化趋势)可能在金属和橡胶之间的界面处形成ZnS层，从而导致降低对橡胶的粘合。)因此，需要用于橡胶制品如轮胎的增强结构体，这样的增强结构体可以强力地结合至橡胶制品的橡胶基体而不存在现有技术结合方法的一些或所有问题。专利技术概述本专利技术的一个目的特别是提供一种用于橡胶制品特别是轮胎的增强件 (reinforcing means)，其可以结合至制品的橡胶混合物，而不需要特定的缓慢固化步骤并且不需要在橡胶制品中结合毒性结合剂。本专利技术的另一个目的是提供一种简单构件，其允许将未镀敷的钢用作用于橡胶制品的增强件的金属结构体，同时能够提供钢和橡胶混合物之间的强力结合。本专利技术的第一方面提供一种用于橡胶制品的增强件，其包括具有结合在其上的第一硅凝胶(silica gel)层的金属结构体。本专利技术的第二方面提供一种用于制备用于橡胶制品的增强件的方法，所述方法包括i)在金属结构体上沉积硅溶胶层，ii)由所述硅溶胶层形成硅凝胶层， 从而形成所述增强件。 本专利技术的第三方面提供一种用于形成橡胶制品的方法，所述方法包括在橡胶混合物中的根据本专利技术的第一方面的增强件或通过本专利技术的第二方面的方法制备的增强件进行模制或共挤出。本专利技术的第四方面提供一种橡胶制品，所述橡胶制品包含在橡胶混合物中的根据本专利技术的第一方面的增强件或通过本专利技术的第二方面的方法制备的增强件。专利技术详述以下阐述的用于本专利技术的众多不同方面的特征在适当的情况下可以与本专利技术的其它方面一起使用，并且在适当时，所述特征的组合可以用作本专利技术的不同方面的一部分， 如在权利要求书中阐述的。本专利技术的第一方面提供一种用于橡胶制品的增强件，该增强件包括具有结合在其上的第一硅凝胶层的金属结构体。第一硅凝胶层对金属结构体的结合典型地通过用于将硅凝胶层沉积到金属结构体的表面上的方法实现。优选的沉积方法包括将在以下更详细地描述的溶胶-凝胶法。典型地，甚至当金属表面是未镀敷的钢时，也不需要另外的结合剂来实现金属表面和第一硅凝胶层之间的强力结合。适当地，橡胶制品可以是轮胎。金属结构体优选是钢结构体，并且可以是用镀敷金属或合金镀敷的金属结构体，例如镀敷有镀敷金属或合金的钢结构体，例如镀敷有黄铜的钢结构体。金属结构体可以是丝线，或可以包括形成为缆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：井上茜，W·斯蒂芬·福尔顿，堂下和宏，
申请(专利权)人：NGF欧洲公司，日本板硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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