CN109535513B - 一种运动球内胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运动球内胎，其包括内胎内胆以及与内胎内胆一体成型的保护套；该运动球内胎包含两层，分别为内胎内胆和保护套，内胎内胆具有优异的柔软性和良好的气密性，保护套对内胆起到保护作用，具有优良的耐磨性、高弹性，所制备的内胎在使用时，无需缠纱、贴布或者加贴布底等工艺，保证内胎的使用寿命优良。
Description
技术领域
本发明涉及贴皮篮球的技术领域，尤其是涉及一种运动球内胎。
背景技术
篮球运动是一项普及程度非常高的运动，老少皆宜，而且场地要求也不高，篮球本身的材质在很大程度上决定了篮球的寿命，其弹性、外形也会对比赛的竞技程度、成绩和观赏性带来很大的影响。传统的胶水粘合皮革篮球，自内向外一般是由内胎、骨架层、包胶层、皮革4层结构组成。
现有的申请公布号为CN108003598A的中国专利公开了一种篮球内胆用耐磨橡胶，这种篮球内胆用耐磨橡胶，由如下按照重量份的原料组成：聚氨酯橡胶35～55份、丁腈橡胶12～25份、有机硅橡胶10～18份、正硅酸四乙酯5～12份、耐磨炭黑4～9份、纳米氧化锌2～6份、碳纤维1～8份、邻苯二甲酸二丁酯1～7份、硫化烷基酚钙3～10份、丙二烯硅氧烷5～10份、松焦油7～12份、卡拉胶5～13份、氯化石蜡1～5份和硫化促进剂11～19份，这种篮球内胆用耐磨橡胶原料廉价易得，生产成本低，具有良好的耐磨。耐腐蚀、抗氧化性能，弹性好，不易损坏，使用寿命长的优点。
上述篮球仅仅考虑内胆的耐磨性能，实际上，篮球的使用寿命还与内胆的气密性息息相关，而在给内胎进行充气时，经常会因为充气压力的增加而导致球体膨胀或变形，现有措施会在内胎表面缠纱、贴布，或者包裹在运动球内胎外表面的底面加贴布底来加固内胆，防止变形；上述防止变形的方式是通过在内胆表面增加加固材料，加固工艺可能会影响内胆的成型质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种运动球内胎，在内胎的外表面无需缠纱、贴布或者加贴布底等工艺，该内胎同时兼具有耐磨性以及良好的气密性。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种运动球内胎，包括内胎内胆以及与内胎内胆一体成型的保护套；
所述内胎内胆包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50～60份、天然橡胶15～30份、改性丁腈橡胶15～30份、氯化聚乙烯增韧剂5～10份、乙烯基共聚物20～30份、过氧化物交联剂1～3份和增塑剂3～5份；
所述保护套包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50～60份、三元乙丙橡胶30～40份、强度填充剂50～200份、单烷氧基型偶联剂5～10份、防开裂添加剂5～10份和交联剂3～5份。
通过采用上述技术方案，该运动球内胎包含两层，分别为内胎内胆和保护套，内胎内胆具有优异的柔软性和良好的气密性，保护套对内胆起到保护作用，具有优良的耐磨性、高弹性，所制备的内胎在使用时，无需缠纱、贴布或者加贴布底等工艺，保证内胎的使用寿命优良；
改性丁腈橡胶的拉伸强度与断裂伸长率均增大，邵氏硬度降低，具有优良的软化性；氯化聚乙烯增韧剂为白色粉末，无毒无味，具有良好的耐候性、耐腐蚀、耐老化以及韧性较佳，甚至在-30℃仍有较好的柔韧性，与其他高分子材料具有良好的相容性，同时，氯化聚乙烯增韧剂的加工性能较好，门尼粘度在50～100之间，具有较好的流动性；乙烯基共聚物具有良好的柔韧性、热稳定性和加工性，和丁苯橡胶、天然橡胶、改性丁腈橡胶的相容性较好，可提高与其它各组分混合后的共混体的柔软性，所制得的内胆柔软性良好，气密性提高；三元乙丙橡胶的耐磨性优异，但是存在容易开裂的缺陷，于是增加防开裂添加剂弥补三元乙丙橡胶的缺陷，所制备的保护套硬度、弹性指标达到平衡点，耐磨性能优异。
本发明进一步设置为：所述改性丁腈橡胶是将100～120份丁腈橡胶浸泡在10～30份软化剂中，软化剂为15#、26#、32#、46#、68#、100#白油中的一种。
通过采用上述技术方案，白油是经过特殊的深度精制后产生的矿物油，白油的基本组成为饱和烃结构，芳香烃、含氮、氧、硫等物质近似于零，分子量通常在250～450之间，具有良好的氧化安定性、化学稳定性，白油具有不同的牌号，按照40℃的运动黏度大小来划分白油的分类，随着白油牌号的增大，丁腈橡胶的拉伸强度与断裂伸长率均增大，邵氏硬度降低，具有优良的软化性，以保证内胎内胆的高弹性。
本发明进一步设置为：所述乙烯基共聚物选用乙烯-醋酸乙烯共聚物或者乙烯丙烯酸乙酯共聚物。
通过采用上述技术方案，乙烯-醋酸乙烯共聚物是在乙烯分子链中引入了醋酸乙烯单体，降低了高结晶度，提高了柔韧性和抗冲击性，同时，乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的混溶性，能够与其他组分填料进行较好的混合且不发生凝聚现象；乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的丙烯酸乙酯的含量在15～30％，具有优良的柔韧性、热稳定性和加工性，和丁苯橡胶、天然橡胶、改性丁腈橡胶具有较好的相容性，并与其它各组分填料混合后的共混体均较柔软。
本发明进一步设置为：所述三元乙丙橡胶中乙烯的质量分数为70％～80％；门尼粘度在25℃条件下为60～70。
通过采用上述技术方案，三元乙丙橡胶中，随着乙烯含量的增大，三元乙丙的硬度、拉伸强度、撕裂强度和回弹值总体呈增大趋势；在三元乙丙橡胶中，随着门尼粘度的增加，橡胶的交联密度和硫化速度随之提高，横向弛豫时间不断减小，限定三元乙丙橡胶中乙烯的质量分数以及门尼粘度，从而有助于三元乙丙橡胶进行快速地硫化，并且硫化后的交联度较高，使制备的三元乙丙橡胶具有较大的硬度、拉伸强度、撕裂强度和回弹值。
本发明进一步设置为：所述强度填充剂为轻质碳酸钙、滑石粉、白炭黑、氧化锌中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，轻质碳酸钙、滑石粉、白炭黑或者氧化锌作为填充剂添加在丁苯橡胶、三元乙丙橡胶的体系内，有助于对丁苯橡胶、三元乙丙橡胶进行补强，从而提高丁苯橡胶、三元乙丙橡胶的高强性。
本发明进一步设置为，所述防开裂添加剂包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液65～75份、纳米二氧化硅15～30份、松蜡树脂10～15份和乳化剂3～5份。
通过采用上述技术方案，将丙烯酸乳液、纳米二氧化硅、松蜡树脂与乳化剂进行调配，制备形成防开裂添加剂，质地细腻、柔软，且具有防水性、粘结性以及抗冻融性、抗老化性。
本发明进一步设置为：所述单烷氧基型偶联剂选用异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯或者双二辛氧基焦磷酸酯基钛酸酯。
通过采用上述技术方案，异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯和双二辛氧基焦磷酸酯基钛酸酯都属于单烷氧基型偶联剂，这类偶联剂可用来处理一般干燥的粘土、滑石粉和石英粉，在强度填充剂和热塑性弹性体的共混物的界面上产生化学结合，可在强度填充剂的表面形成单分子膜，偶联剂使单分子膜的表面能变化，粘度大幅度降低，同时，在热塑性弹性体的共混物中由于偶联剂的三官能基和酯基发生转移反应，方便钛酸酯分子的变形和填充进共混体中。
本发明进一步设置为，所述运动球内胎采用如下步骤制备：
(1)塑炼：对内胎内胆组分中丁苯橡胶、天然橡胶、改性丁腈橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体I；对保护套组分中丁苯橡胶、三元乙丙橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体II；
(2)混炼：将内胎内胆中的其他组分掺加至混合橡胶体I中，得共混物I；将保护套的其他组分掺加至混合橡胶体II中，得共混物II；
(3)将共混物I、共混物II分别添加至进料口I、进料口II中，在模具内成型运动球内胎。
通过采用上述技术方案，预先对内胎内胆、保护套的橡胶成分进行塑炼，然后将塑炼后的橡胶与其他填料部分加以混炼，从而制得运动球内胎，成型工艺简单，产品一致性好。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.公开了一种运动球内胎，包括两层，内层的气密性良好、柔软性较好，外层的高弹性、耐磨性优异，该运动球内胎使用寿命长；
2.内胎内胆使用的橡胶里掺杂改性丁腈橡胶、氯化聚乙烯增韧剂、乙烯基共聚物，有利于提高内胎内胆的柔性；
3.保护套采用三元乙丙橡胶、强度填充剂和防开裂添加剂，使得保护套具有高弹性、致密性和优良的强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
准备工作：
一、改性丁腈橡胶的制备采用如下步骤：
(1)按照重量份，称取丁腈橡胶100～120份、软化剂10～30份，其中软化剂选用15#、26#、32#、46#、68#、100#白油中的一种；
(2)将丁腈橡胶浸泡在软化剂中，浸泡时间至少为2h，得到改性丁腈橡胶。
二、防开裂添加剂的制备采用如下步骤：
(1)按照重量份，称取丙烯酸乳液65～75份、纳米二氧化硅15～30份、松蜡树脂10～15份与乳化剂3～5份，乳化剂优选为烷基酚氧乙烯醚；
(2)向分散机中投入65～75份的丙烯酸乳液，调节转速为800r/min，待搅拌均匀后，再次加入15～30份纳米二氧化硅、10～15份松蜡树脂与3～5份烷基酚氧乙烯醚，继续搅拌15min即可。
实施例一：
一种运动球内胎，包括内胎内胆以及与内胎内胆一体成型的保护套；内胎内胆、保护套采用如下步骤制备：
(1)配料：内胎内胆包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50份、天然橡胶15份、改性丁腈橡胶15份、氯化聚乙烯增韧剂5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20份、过氧化物交联剂1份和增塑剂3份；
保护套包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50份、三元乙丙橡胶30份、轻质碳酸钙50份、异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯5份、防开裂添加剂5份和交联剂3份。
(2)塑炼：对内胎内胆组分中丁苯橡胶、天然橡胶、改性丁腈橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体I；对保护套组分中丁苯橡胶、三元乙丙橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体II；
(3)混炼：将内胎内胆中的其他组分掺加至混合橡胶体I中，得共混物I；将保护套的其他组分掺加至混合橡胶体II中，得共混物II；
(4)将共混物I、共混物II分别添加至进料口I、进料口II中，在模具内成型运动球内胎。
实施例二：
一种运动球内胎，包括内胎内胆以及与内胎内胆一体成型的保护套；内胎内胆、保护套采用如下步骤制备：
(1)配料：内胎内胆包括如下重量份的组分：丁苯橡胶52份、天然橡胶18份、改性丁腈橡胶18份、氯化聚乙烯增韧剂7份、乙烯丙烯酸乙酯共聚物22份、过氧化物交联剂1份和增塑剂3份；
保护套包括如下重量份的组分：丁苯橡胶52份、三元乙丙橡胶32份、滑石粉70份、单烷氧基型偶联剂6份、防开裂添加剂6份和交联剂3份。
(2)塑炼：对内胎内胆组分中丁苯橡胶、天然橡胶、改性丁腈橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体I；对保护套组分中丁苯橡胶、三元乙丙橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体II；
(3)混炼：将内胎内胆中的其他组分掺加至混合橡胶体I中，得共混物I；将保护套的其他组分掺加至混合橡胶体II中，得共混物II；
(4)将共混物I、共混物II分别添加至进料口I、进料口II中，在模具内成型运动球内胎。
实施例三：
与实施例一的区别之处在于内胎内胆与保护套的配方组分不同。
内胎内胆包括如下重量份的组分：丁苯橡胶55份、天然橡胶21份、改性丁腈橡胶21份、氯化聚乙烯增韧剂8份、乙烯丙烯酸乙酯共聚物25份、过氧化物交联剂2份和增塑剂4份；
保护套包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50～60份、三元乙丙橡胶30～40份、滑石粉50～200份、单烷氧基型偶联剂5～10份、防开裂添加剂5～10份和交联剂3～5份。
实施例四：
与实施例一的区别之处在于内胎内胆与保护套的配方组分不同。
内胎内胆包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50～60份、天然橡胶15～30份、改性丁腈橡胶15～30份、氯化聚乙烯增韧剂5～10份、乙烯丙烯酸乙酯共聚物20～30份、过氧化物交联剂1～3份和增塑剂3～5份；
保护套包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50～60份、三元乙丙橡胶30～40份、滑石粉50～200份、单烷氧基型偶联剂5～10份、防开裂添加剂5～10份和交联剂3～5份。
实施例五：
与实施例一的区别之处在于内胎内胆与保护套的配方组分不同。
内胎内胆包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50～60份、天然橡胶15～30份、改性丁腈橡胶15～30份、氯化聚乙烯增韧剂5～10份、乙烯丙烯酸乙酯共聚物20～30份、过氧化物交联剂1～3份和增塑剂3～5份；
保护套包括如下重量份的组分：丁苯橡胶50～60份、三元乙丙橡胶30～40份、滑石粉50～200份、单烷氧基型偶联剂5～10份、防开裂添加剂5～10份和交联剂3～5份。
对比例：以现有的申请公布号为CN108003598A的中国专利公开了一种篮球内胆用耐磨橡胶制成运动球内胎。
检测手段：
(1)气密性：选取各实施例、对比例的样品，向内胎充气0.06MPa，在室温为23～25℃的室内，放置1、2、3、4、5、6个月后，检测样品内胎内的气压；
(2)弹性：将具有相同内压的内胎样品，在1m高度处放下做自由落体运动，观察内胎样品的反弹高度；
(3)强度：裁剪实施例与对比例涉及内胎皮革，进行拉伸强度的测试。
气密性(MPa)的检测结果如下表所示：
通过上表可知，实施例样品的气密性更加优异，在室温下放置6个月左右时间后，内胎内的气压基本不发生损失；而对比例样品则气压损失比较严重，在3个月后，气压保持性下降，逐月有规律地递减。
弹性和强度的检测结果如下表所示：
| 样品 | 反弹高度(m) | 抗拉强度(MPa) |
| 实施例一 | 0.9 | 4.5 |
| 实施例二 | 0.92 | 4.6 |
| 实施例三 | 0.95 | 4.7 |
| 实施例四 | 0.95 | 4.7 |
| 实施例五 | 0.94 | 4.6 |
| 对比例 | 0.85 | 4.3 |
通过上表可知，实施例中各样品的反弹高度较高，可见该内胎的气密性较好、弹性较高；抗拉强度可达到4.5MPa以上，强度较高，有利于提高内胎的耐磨性；而对比例样品，其反弹高度、抗拉强度和实施例样品相比，性能指标均有所下降。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种运动球内胎，其特征在于：包括内胎内胆以及与内胎内胆一体成型的保护套；
所述内胎内胆包括如下重量份的组分：丁苯橡胶 50~60份、天然橡胶 15~30份、改性丁腈橡胶 15~30份、氯化聚乙烯增韧剂 5~10份、乙烯基共聚物 20~30份、过氧化物交联剂 1~3份和增塑剂 3~5份；所述保护套包括如下重量份的组分：丁苯橡胶 50~60份、三元乙丙橡胶 30~40份、强度填充剂 50~200份、单烷氧基型偶联剂 5~10份、防开裂添加剂 5~10份和交联剂3~5份；所述改性丁腈橡胶是将100~120份丁腈橡胶浸泡在10~30份软化剂中，软化剂为15#、26#、32#、46#、68#、100#白油中的一种；所述乙烯基共聚物选用乙烯-醋酸乙烯共聚物或者乙烯丙烯酸乙酯共聚物；所述三元乙丙橡胶中乙烯的质量分数为70%~80%；门尼粘度在25℃条件下为60~70；所述强度填充剂为轻质碳酸钙、滑石粉、白炭黑、氧化锌中的一种或几种；所述防开裂添加剂采用如下步骤制备：（1）按照重量份，称取丙烯酸乳液65~75份、纳米二氧化硅15～30份、松蜡树脂10-15份与乳化剂3-5份，乳化剂为烷基酚氧乙烯醚；（2）向分散机中投入65-75份的丙烯酸乳液，调节转速为800r/min，待搅拌均匀后，再次加入15-30份纳米二氧化硅、10-15份松蜡树脂与3～5份烷基酚氧乙烯醚，继续搅拌15min即可。
2.根据权利要求1所述的一种运动球内胎，其特征在于：所述单烷氧基型偶联剂选用异丙基三（焦磷酸二辛酯）钛酸酯或者双二辛氧基焦磷酸酯基钛酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种运动球内胎，其特征在于，所述运动球内胎采用如下步骤制备：
（1）塑炼：对内胎内胆组分中丁苯橡胶、天然橡胶、改性丁腈橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体I；对保护套组分中丁苯橡胶、三元乙丙橡胶进行塑炼，得到混合橡胶体II；
（2）混炼：将内胎内胆中的其他组分掺加至混合橡胶体I中，得共混物I；将保护套的其他组分掺加至混合橡胶体II中，得共混物II；
（3）将共混物I、共混物II分别添加至进料口I、进料口II中，在模具内成型运动球内胎。
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