本發(fā)明涉及橡膠組合物，更具體涉及用于充氣車輛輪胎內(nèi)襯的可硫化和硫化橡膠組合物。本發(fā)明還涉及用于其制造的成套部件及其制造和進(jìn)一步加工的方法，以及用于制造充氣輪胎的方法。本發(fā)明還涉及由再生原料制成的特殊填料用于制備橡膠組合物，特別是內(nèi)襯用橡膠組合物的用途。

背景技術(shù)：

1、充氣車輛輪胎的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。相應(yīng)地，對它們的要求也各不相同。一方面，在干燥和潮濕的道路上必須確保短的制動距離，另一方面，它們必須具有良好的耐磨性和低滾動阻力。另外，車輛輪胎必須符合立法者的要求。

2、為了確保這種多樣化的性能，各個輪胎成分都是專門的，并且由多種不同的材料組成，如金屬、聚合物紡織材料和各種橡膠基成分。

3、根據(jù)充氣輪胎的設(shè)計，對子午線輪胎、交叉簾布層輪胎(cross-ply?tires)和斜簾線斜交輪胎(bias-ply?tires)或斜交帶束層輪胎進(jìn)行了區(qū)分。以典型的充氣輪胎為例，子午線簾布層輪胎至少包括環(huán)帶(belt)、環(huán)帶罩(belt?cover)、胎面、加強(qiáng)條(reinforcingstrip)、胎壁、胎圈填料、胎圈鋼絲、內(nèi)襯和胎體。

4、環(huán)帶通常由多層絞合鋼絲組成，這些鋼絲涂覆有橡膠并成角度配置。其主要目的是在輪胎的充氣狀態(tài)下為其提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。環(huán)帶在加速、制動和轉(zhuǎn)彎過程中進(jìn)一步提供駕駛穩(wěn)定性。它影響滾動阻力，并顯著有利于輪胎的里程數(shù)。

5、位于胎面和上部環(huán)帶之間的環(huán)帶覆蓋層用于改進(jìn)高速性能，并在速度增加時限制輪胎直徑。

6、胎面本質(zhì)上對駕駛特性起著重要作用。胎面的橡膠復(fù)合物決定了不同天氣條件下(在潮濕和干燥的道路上、寒冷和溫暖的天氣下、在冰雪上)的磨損特性和動態(tài)駕駛特性。反過來，胎面花紋的設(shè)計在很大程度上決定了輪胎在滑水(aquaplaning)和潮濕條件下以及雪地上的行為，也決定了其噪聲行為。

7、加強(qiáng)條可選地用于胎圈填料區(qū)域，以進(jìn)一步改善輪胎的強(qiáng)度以及駕駛特性。

8、胎壁保護(hù)胎體免受橫向損傷和大氣影響。用于胎壁的橡膠復(fù)合物具有柔韌性和耐磨性，含有相對大量的集料以防止老化和臭氧。

9、胎圈填料位于胎圈鋼絲/胎圈芯上。其形狀和配置提供了駕駛穩(wěn)定性，并對轉(zhuǎn)向精度和懸架舒適性產(chǎn)生影響。用于胎圈填料的橡膠復(fù)合物通常非常堅(jiān)固且相對堅(jiān)硬，這尤其是通過使用高劑量硫化體系的高度交聯(lián)和填料的選擇來確保的。

10、胎圈鋼絲是輪胎胎圈的內(nèi)部，由涂覆有橡膠的絞合鋼絲組成，這些鋼絲呈環(huán)形盤繞，將輪胎穩(wěn)定地固定在輪輞上。在常見的無內(nèi)胎配置中，輪胎胎圈(也稱為輪胎底座或支腳)壓在輪輞凸緣上，以氣密方式封閉輪胎。全鋼輪胎的胎圈芯中的鋼絲繩和鋼絲、胎面或胎體中的鋼絲繩和鋼絲必須與周圍的橡膠復(fù)合物牢固連接，以起到復(fù)合材料的作用。為此，鋼絲通常涂覆有黃銅或青銅。只有在之后，它們才使用鋼絲鍵合復(fù)合物形成輪胎成型部件，其然后被組裝成輪胎坯。由于其高比例的天然橡膠所致，鋼絲鍵合復(fù)合物相對堅(jiān)固，抗裂，并通過例如特殊的樹脂添加劑和高硫含量實(shí)現(xiàn)與黃銅或青銅涂層的牢固連接。在硫化過程中形成永久連接。

11、胎體構(gòu)成輪胎的基本結(jié)構(gòu)，由嵌入橡膠中的一層或多層紡織織物層(人造絲、尼龍、聚酯、芳綸)或鋼絲繩層(用于卡車)組成。胎體通過輪胎氣壓處于張力下，因此基本上負(fù)責(zé)輪輞和胎面/街道之間的力傳遞。它與輪胎底座的輪胎胎圈相連，從而將輪胎固定在一起。胎體作為一種復(fù)合材料，在保證強(qiáng)度和力傳遞的簾線層和包裹平行簾線的橡膠復(fù)合物之間發(fā)揮作用。由于輪胎的不斷變形，簾線復(fù)合物必須具有抗疲勞性，這通常是通過天然橡膠和合成橡膠的共混物來實(shí)現(xiàn)的，但它也必須與簾線形成牢固的連接。為此，簾線在絞合/捻制后涂覆橡膠復(fù)合物。具有這種處理的簾線涂覆有未硫化的橡膠復(fù)合物。然后，特殊復(fù)合物中的樹脂體系在硫化過程中與簾線整理劑反應(yīng)，形成耐用的復(fù)合材料。

12、如上所述，現(xiàn)代輪胎通常是無內(nèi)胎的。所謂的內(nèi)襯是徑向向內(nèi)設(shè)置的橡膠復(fù)合物層，并且在最大程度上不透氣。它也被稱為內(nèi)芯或內(nèi)板，用于確保泵入輪胎的空氣在很長一段時間內(nèi)不會逸出，因?yàn)闅鈮簳@著影響輪胎的駕駛特性和耐用性。另外，內(nèi)壓也對輪胎的滾動阻力有影響。氣壓的降低導(dǎo)致輪胎的更高動態(tài)變形，這反過來又導(dǎo)致部分動能不必要地轉(zhuǎn)化為熱能。這對車輛的燃料消耗有負(fù)面影響，從而對相關(guān)的二氧化碳排放也有負(fù)面影響。

13、另外，內(nèi)襯保護(hù)胎體免受空氣和濕氣在其中的擴(kuò)散，并防止對胎體和/或環(huán)帶的強(qiáng)度提供元件的任何損壞。為了使內(nèi)襯盡可能保持氣密性，它還應(yīng)具有良好的抗裂性和抗疲勞性，以便在行駛過程中不會出現(xiàn)影響氣密性的裂紋。

14、由于這種特定的要求，內(nèi)襯用橡膠復(fù)合物在使用的橡膠和填料以及組分相對于彼此的重量比例方面，與用于其他輪胎部件的橡膠復(fù)合物具有完全不同的組成，但它們?nèi)匀恍枰c相鄰的輪胎部件兼容，特別是需要與這些部件具有良好的粘附性。除了橡膠的類型外，橡膠復(fù)合物中不同橡膠的最小用量也起著重要作用，可以使用的填料的各種特定參數(shù)和性能也是如此。

15、其中，鹵化丁基橡膠如氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠，偶爾與其他橡膠共混，用作內(nèi)襯用橡膠。丁基橡膠和鹵化丁基橡膠具有較低的氣體滲透率。鹵化丁基橡膠與其他橡膠(如天然橡膠)的共混是為了在組裝過程中增加粘性、降低成本和調(diào)整機(jī)械性質(zhì)。

16、通過向內(nèi)襯的橡膠復(fù)合物中額外配給低活性或無活性的大體積填料，可以進(jìn)一步提高其氣密性。迄今為止使用的填料特別包括爐法炭黑。

17、為了防止在動態(tài)載荷下形成裂紋，內(nèi)襯必須具有平衡的彈性模量和匹配的硬度，這通常與高比例的非活性填料相沖突。因此，礦物油基軟化劑經(jīng)常被添加到橡膠組合物中，這降低了組合物的彈性模量和硬度，但同時又增加了氣體滲透率，導(dǎo)致礦物油基軟化劑和填料的使用量的最佳范圍相對較窄。

18、另外，許多填料，例如n?660型炭黑，具有約1.8g/cm3以上的相對較高的密度。因此，與這種填料復(fù)合的橡膠組合物也具有更高的密度，因此在相同體積下具有更高的重量。然而，填料的密度越高，內(nèi)襯的重量也越重，最終充氣輪胎的重量也會越重，這反過來又會導(dǎo)致更高的燃料消耗。特別是n?660和n?772型炭黑用于內(nèi)襯生產(chǎn)。

19、工業(yè)炭黑通常通過石油化工生產(chǎn)，通過碳?xì)浠衔锏牟煌耆紵驘峤?。然而，從環(huán)境角度來看，必須避免或盡量減少使用化石能源生產(chǎn)填料。相反，目標(biāo)應(yīng)該是提供基于生物質(zhì)并滿足內(nèi)襯多種要求的復(fù)合用填料。

20、在制備一般用于輪胎的橡膠組合物的領(lǐng)域中，尤其wo?2017/085278?a1公開了使用所謂的htt木質(zhì)素(通過水熱處理轉(zhuǎn)化的木質(zhì)素)作為替代工業(yè)炭黑的填料。

21、木質(zhì)素是固體生物聚合物，其摻入植物細(xì)胞壁中，從而影響植物細(xì)胞的木質(zhì)化。因此，它們包含在生物再生原料中-特別是以水熱處理的形式-有可能成為橡膠組合物中工業(yè)炭黑的環(huán)境友好的替代品。

22、wo?2017/194346?a1描述了htt木質(zhì)素在充氣輪胎部件的橡膠復(fù)合物中的用途，特別是與亞甲基供體化合物如六(甲氧基甲基)三聚氰胺一起使用，以增加充氣輪胎的固化橡膠部件的剛度，并且，特別是取代酚醛樹脂，和/或與硅烷基偶聯(lián)劑結(jié)合。wo?2017/194346中處理的目標(biāo)之一是降低輪胎的滾動阻力。天然橡膠、聚丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠和聚異戊二烯橡膠被稱為合適的橡膠材料。wo?2017/194346a1公開了其中所述的橡膠復(fù)合物對于充氣輪胎的胎面區(qū)域、胎側(cè)和胎圈的適用性。本文獻(xiàn)中沒有描述符合內(nèi)襯要求的橡膠復(fù)合物。

23、ep?3?470?457?a1還公開了用于車輛輪胎的可硫化含硫橡膠復(fù)合物。用于測試的溶劑聚合苯乙烯-丁二烯橡膠(ssbr)的填料是htt煤，其從各種原料獲得，通過添加金屬鹵化物生產(chǎn)，表現(xiàn)出的bet表面積高達(dá)超過180m2/g。其中，發(fā)現(xiàn)bet表面積為90m2/g至140m2/g的htt煤是特別優(yōu)選的，因?yàn)閾?jù)說它們表現(xiàn)出增強(qiáng)的表面粗糙度和優(yōu)化的表面功能。

24、wo?2020/202125?a1首次教導(dǎo)了在內(nèi)襯生產(chǎn)領(lǐng)域中使用鹵化丁基橡膠與高達(dá)45phr(每百份橡膠重量份)的htt木質(zhì)素的組合，盡管在wo?2020/202125?a1的實(shí)施例中從未將其用作唯一的填料，而僅與n?660型炭黑組合使用。特別是，上述文獻(xiàn)教導(dǎo)所添加的炭黑必須具有30m2/g至50m2/g的比表面積，這是n?600型炭黑的特征，其bet表面積為35m2/g(astm?d?6556)，stsa表面積為34m2/g(astm?d?6553)。然而，htt木質(zhì)素含量限制為最大45phr和炭黑與最大比表面積為50m2/g的炭黑的混合物的限制二者均在降低氣體滲透率和保持低裂紋擴(kuò)展方面都被證明是令人驚訝的不利因素，盡管后者炭黑是通常用于內(nèi)襯的炭黑。

25、因此，從現(xiàn)有技術(shù)的概況來看，特別需要適用于充氣輪胎內(nèi)襯的橡膠組合物或橡膠復(fù)合物，其包含基于再生原料的環(huán)境友好的材料替代炭黑作為填料，并提供滿足充氣輪胎內(nèi)襯要求的硫化橡膠組合物，特別是在氣密性和抗裂性方面，并具有改善的抗撕裂擴(kuò)展性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的基本問題可通過提供一種橡膠組合物來解決，該橡膠組合物包含

2、橡膠成分，其

3、包含至少一種選自由溴化丁基橡膠和氯化丁基橡膠組成的組的鹵化丁基橡膠，和

4、填料成分，其

5、包含一種或多種填料f1，該填料f1的14c含量在0.20bq/g碳至0.45bq/g碳的范圍內(nèi)；

6、碳含量相對于無灰分無水填料在60重量％至85重量％的范圍內(nèi)；

7、在其表面上具有酸性羥基基團(tuán)；其中

8、填料f1的stsa表面積的加權(quán)算術(shù)平均值在40m2/g至80m2/g的范圍內(nèi)；

9、填料f1的基于體積的中值粒徑分布dv(50)在0.5μm至5μm的范圍內(nèi)，基于體積的dv(97)值在3μm至23μm的范圍內(nèi)；

10、和

11、i.填料成分包含超過45phr的填料f1；或

12、ii.填料成分包含超過25phr的填料f1，并且另外包含一種或多種工業(yè)炭黑f2，其中工業(yè)炭黑f2的stsa表面積的加權(quán)算術(shù)平均值在55m2/g至95m2/g的范圍內(nèi)；

13、其中橡膠組合物中的鹵化丁基橡膠的量為60phr至100phr。

14、本文使用的phr(每百份橡膠的重量份數(shù))規(guī)格是橡膠工業(yè)中常用的復(fù)合物制劑的數(shù)量規(guī)格。各組分的重量份劑量始終基于復(fù)合物中存在的所有橡膠總質(zhì)量的100重量份。

15、在下文中，該橡膠組合物也將被稱為根據(jù)發(fā)明的橡膠組合物或根據(jù)本發(fā)明的橡膠組合物。

16、本發(fā)明還涉及一種可硫化橡膠組合物，其包含根據(jù)發(fā)明的橡膠組合物和含有氧化鋅和/或硫的硫化體系或由其組成。

17、在下文中，這種可硫化橡膠組合物也將被稱為根據(jù)發(fā)明的可硫化橡膠組合物或根據(jù)本發(fā)明的可硫化橡膠組合物。

18、本發(fā)明的另一個目的是成套部件，其以空間分離的形式包含根據(jù)發(fā)明的橡膠組合物和含有氧化鋅和/或硫的硫化體系。

19、在下文中，該成套部件也將被稱為根據(jù)發(fā)明的成套部件或根據(jù)本發(fā)明的成套部件。

20、本發(fā)明的另一個目的是制備根據(jù)發(fā)明的橡膠組合物和根據(jù)發(fā)明的可硫化橡膠組合物的方法，后者是通過在第一階段復(fù)合橡膠組合物的各組分來制備根據(jù)發(fā)明的橡膠組合物作為基礎(chǔ)復(fù)合物(母料)，并在第二階段混合硫化體系的各組分而獲得的。

21、這些方法也將被稱為用于制備根據(jù)發(fā)明的橡膠組合物或根據(jù)發(fā)明的可硫化橡膠組合物的根據(jù)發(fā)明的方法。

22、本發(fā)明的另一個目的是一種進(jìn)一步加工根據(jù)發(fā)明的可硫化橡膠組合物的方法，其中它們通過壓延、擠出或所謂的輥頭工藝形成為網(wǎng)狀物。

23、該方法也將被稱為根據(jù)發(fā)明的用于進(jìn)一步加工的方法或根據(jù)本發(fā)明的用于進(jìn)一步加工的方法。

24、本發(fā)明的另一個目的是一種用于制造充氣輪胎的方法，該方法包括根據(jù)發(fā)明的進(jìn)一步加工的方法，隨后是將獲得的網(wǎng)狀物切割成充氣輪胎內(nèi)襯尺寸的步驟，并包括隨后將由此獲得的內(nèi)襯(優(yōu)選與充氣輪胎胎體一起)硫化的步驟。

25、該方法也將被稱為根據(jù)發(fā)明的用于制造充氣輪胎的方法或根據(jù)本發(fā)明的用于制造充氣胎的方法。

26、本發(fā)明的另一個目的是適用于本發(fā)明背景并如上所表征的填料f1，以及包含f1和f2的填料混合物在內(nèi)襯用橡膠組合物中的用途，其中填料f1和f2以至少46phr的總量使用。

27、該用途也將被稱為根據(jù)發(fā)明的用途或根據(jù)本發(fā)明的用途。