CN100404281C

CN100404281C - 充气轮胎

Info

Publication number: CN100404281C
Application number: CNB2005100991429A
Authority: CN
Inventors: 国泽铁也; 松尾俊朗; 坂本秀一; 尾辻秀希
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: CN1746040A; EP1632364A1; JP2006076355A; JP4350622B2; EP1632364B1

Abstract

本发明提供一种充气轮胎，该充气轮胎涉及防止轮胎胎面部从轮胎主体剥离，且具有优异的抓地性与耐磨损性的轮胎胎面用橡胶组合物。该组合物具有由接触地面侧的行驶面橡胶与内侧的基部橡胶两层构成的轮胎胎面部，所述行驶面橡胶在100℃中的JIS(K6253)型号A硬度为27～43，所述基部橡胶的厚度(TB)为0.4mm或以上，损耗正切(tanδ)值为0.2或以上，所述行驶面橡胶的厚度(TC)与基部橡胶的厚度(TB)之比(TC/TB)为0.45或以上。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，该充气轮胎采用了一种胎面用橡胶组合物，其不仅能够防止轮胎胎面部从轮胎主体剥离、且具有优异的抓地性能与耐磨损性能，尤其适用于柏油路面的赛车用轮胎。

背景技术

一般来说，对于无防滑钉轮胎、全天候轮胎及柏油路面用的赛车用轮胎，要同时维持高水平但又互为矛盾(日文：二律背反)的抓地性能与耐磨损性能是很重要的。如迄今为止，无防滑钉轮胎是用外侧的行驶面橡胶与内侧的基部橡胶两层构成轮胎胎面部，通过在其行驶面橡胶中配合比基部橡胶更多的低熔点的软化剂，以确保高温时的行驶面橡胶的橡胶弹性或摩擦阻力，使之发挥抓地性能。

但是，在充气轮胎行驶中时，该胎面橡胶的行驶面橡胶(キヤップゴム)的软化剂转移到基部橡胶中，另外，软化剂扩散到路面或大气中。其结果，由于行驶面橡胶的硬度随着时间而变化(增加)，所以存在初期的轮胎性能逐渐劣化的问题。在日本公开专利特开平1-108232号公报中，作为减轻这些无防滑钉轮胎等的随时间变化的性能劣化的对策，公开了在轮胎胎面部与轮胎带束层之间设置油阻挡层(オイルバリヤ一)，以抑制轮胎胎面部所含有的软化剂转移的方法。但是，根据该方法，虽然向轮胎带束层的软化剂转移量减少，但是不能避免软化剂向路面或大气中的转移。

另外，人们提出了在轮胎胎面部中添加微胶囊化油的充气轮胎(参照日本公开专利特开平1-234441号公报)。然而，在该充气轮胎中，微胶囊化油易产生由轮胎胎面部的路面引起的磨损，使耐磨损性恶化。

另外，虽然有文献公开了在轮胎胎面部中配合液态聚合物(日本公开专利特开昭63-202636号公报)，但是该轮胎仅仅是抑制轮胎胎面部的软化剂转移到轮胎带束层侧，其效果尚不充分。

发明内容

本发明的充气轮胎，具有两层由接触地面侧的行驶面橡胶与内侧的基部橡胶构成的轮胎胎面部，其特征在于，上述行驶面橡胶在100℃时的JIS(K6253)A型硬度为27～43，上述基部橡胶的厚度TB为0.4mm或以上，损耗正切(tanδ)值为0.2或以上，上述行驶面橡胶的厚度TC与基部橡胶的厚度TB之比TCTB为0.45或以上。

在本发明中，相对橡胶成分100质量份，上述行驶面橡胶最好含30～150质量份的软化剂，所述软化剂中，60质量％或以上为液态苯乙烯-丁二烯橡胶。另外上述液态苯乙烯-丁二烯橡胶的平均分子量为600～20,000，最好平均分子量为1000～10,000。再有，当本发明为两轮车用充气轮胎时，上述基部橡胶的宽度WB，最好是向前直行行驶时的轮胎胎面接地宽度TD的80％或以上，在轮胎胎面部的宽度WT范围内。

本发明由行驶面橡胶与基部橡胶两层构成，由于特别规定了该行驶面橡胶的硬度、上述基部橡胶的厚度、损耗正切(tanδ)值、尤其是行驶面橡胶与基部橡胶的厚度之比，所以可以防止轮胎胎面部从轮胎主体的剥离，同时改善抓地性能与耐磨损性能的难以兼顾的特性。

特别是，在上述行驶面橡胶及上述基部橡胶中配合由上述液态苯乙烯-丁二烯橡胶为主的软化剂时，可以改善抓地性与耐磨损性，且减少软化剂从轮胎胎面向基部橡胶的转移。

以下结合附图，从与其相关所理解的有关该发明的详细的说明中，本发明的上述及其他的目的、特征、情况及优点将清晰可见。

附图说明

图1是本发明的两轮车用充气轮胎的剖面图。

具体实施方式

充气轮胎的结构

图1表示本发明的实施例的充气轮胎的剖视图。图中，胎体层2系2张帘布层的两端部分别围绕着胎圈芯1，从轮胎内侧折向外侧的胎面方向。轮胎带束层4上的轮胎胎面部3由内层侧的基部橡胶5与重叠其上的行驶面橡胶6形成。

行驶面橡胶

在这里，行驶面橡胶的JIS(K6253)A型硬度调整为27～43的范围。行驶面橡胶的上述硬度不足27时，耐磨损性不充分。另一方面，上述硬度若超过43，则抓地性能很低。

JIS(K6253)A型硬度，使用EXCEL INC制的数字硬度测试仪型号RH-708LE，从调整好的橡胶组合物测定其在100℃时的硬度。

基部橡胶

基部橡胶5的厚度TB为0.4mm或以上，最好是0.5～5.0mm。基部橡胶的厚度TB若不足0.4mm，则易产生胎面部伴随充气轮胎行驶的剥离。另一方面，若超过5.0mm，则存在着行驶面橡胶的厚度相对变薄，在行驶面橡胶磨损时，基部橡胶露出，不利于耐磨损特性的问题。

基部橡胶5虽然实质上从轮胎中央部到胎面端部作成同样的厚度，但除此之外，也可以作成其厚度递减或递增的结构，但是，无论在哪个部位，其基部橡胶的厚度TB也都必须在0.4mm或以上。

其次，将本发明用于两轮车用充气轮胎时，上述基部橡胶5的宽度WB，最好是向前直行行驶时轮胎胎面接地宽度TD的80％或以上，在轮胎胎面部的宽度WT的范围内。上述基部橡胶5的宽度WB若不足上述胎面接地宽度TD的80％，则容易产生胎面部的剥离。此处所谓向前直行行驶时的轮胎胎面接地宽度TD，定义为在大气压240kPa下、负荷100Kg时，与路面的平均接地宽度。另一方面，在将本发明用于乘用车充气轮胎时，上述基部橡胶5的宽度WB最好在轮胎胎面部的宽度WT的70～100％的范围内。

其次，基部橡胶5的损耗正切(tanδ)值为0.2或以上。若该值不足0.2，则抓地性能降低。还有，行驶面橡胶的tanδ值最好为0.25或以上。损耗正切(tanδ)值，取轮胎胎面部的橡胶样品，分别制作厚度约2mm、宽度约4mm、长度约40mm的橡胶片。对于这些橡胶片，使用粘弹性光谱仪VES-F-3(株式会社岩本制作所制)，在初期变形10％、动态变形5％、振动频率10Hz及温度100℃的条件下进行测定。

TC/TB

本发明上述行驶面橡胶的厚度TC与基部橡胶的厚度TB之比TC/TB为0.45或以上。在TC/TB不足0.45时，轮胎胎面部的抓地性很低。即，由于轮胎行驶，轮胎行驶面橡胶会全部磨损掉，露出磨损性比行驶面橡胶更不利的基部橡胶，促进磨损的结果，抓地性能变得很低。

橡胶成分

作为用于本发明的行驶面橡胶及基部橡胶的橡胶成分，使用二烯烃系橡胶。如可以举出通常用于轮胎的丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、异戊烯橡胶等，从抓地性的改善的观点来看，最好是苯乙烯-丁二烯橡胶。橡胶成分中至少含50质量％的苯乙烯-丁二烯橡胶，更好的是配合其他的二烯烃系橡胶的一种或两种。由于苯乙烯-丁二烯橡胶与天然橡胶相比，磁滞损耗很大，所以抓地性得到改善。

液态苯乙烯-丁二烯橡胶

在本发明中，将苯乙烯-丁二烯橡胶作为主体用于橡胶成分中时，将液态苯乙烯-丁二烯橡胶作为软化剂使用，就可减少从原料橡胶的表面渗出的现象(流出)。还有，在本发明中，在不产生软化剂的流出的范围中，橡胶成分可以任意混合二烯烃系聚合物，如丁二烯聚合物、异戊二烯聚合物、丁腈共聚物、芳香族乙烯丁二烯共聚物等。

在本发明中使用的液态苯乙烯-丁二烯橡胶是，用GPC(凝胶渗透色谱法)进行测定时，以聚苯乙烯换算的分子量为600～20,000的低分子量聚合物。GPC的测定条件如下。

溶剂：THF(四氢呋喃)

浓度：0.05质量％

流速：1ml/min

色谱柱温度：40℃

色谱柱：ウルトラスタイラジエル(商品名)

如液态苯乙烯-丁二烯橡胶的分子量不到600，则会产生从基部橡胶、行驶面橡胶流出，且磨损性很低。另一方面，若分子量超过20,000，则橡胶的软化效果变小，抓地性不能改善，且混合搅拌时的加工性变得很差。

其它软化剂

在本发明中，虽然优选在行驶面橡胶及基部橡胶中加入软化剂，但是最好与上述液态苯乙烯-丁二烯橡胶并用。在行驶面橡胶的情况下，全部软化剂的60质量％或以上使用上述液态苯乙烯-丁二烯橡胶。其结果可良好地保持摩擦特性，且抑制在行驶中或因随时间的变化的行驶面橡胶的硬度上升，可以长期维持初期的轮胎性能。

软化剂的种类

作为本发明中使用的软化剂，可以使用作为普通橡胶用软化剂已知的除加工油之外的增塑剂。作为这样的加工油，可以举出链烷烃系加工油、芳香族系加工油、环烷系加工油等的石油系软化剂、煤焦油系软化剂、脂肪油系软化剂。再有，除这些软化剂之外，可以将下述的酯系合成增塑剂、乙醚系合成增塑剂等的各种增塑剂化合物作为软化剂使用。

邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二丁基酯等的邻苯二甲酸系衍生物；二-(2-乙基己基)己二酸酯、己二酸二异丁酯等的己二酸衍生物；二-(2-乙基己基)壬二酸酯等的壬二酸衍生物；二-(2-乙基己基)癸二酸酯等的癸二酸衍生物；马来酸二丁酯等的马来酸衍生物；二-(2-乙基己基)富马酸酯等的富马酸衍生物、偏苯三酸三异癸酯等的偏苯三酸衍生物；柠檬酸乙酰基三乙酯等的柠檬酸衍生物；油酸甲酯、三羟甲基丙烷油酸酯等的油酸衍生物；乙酰基蓖麻醇酸甲酯等的蓖麻酸衍生物；二甘醇-二硬酯酸酯等的硬酯酸衍生物；三甘醇-二壬酸酯等的脂肪酸衍生物；正-环己基-对甲苯磺酰胺等的磺酸衍生物；磷酸三丁酯等的磷酸衍生物；脂肪酸辛酯等的单酯系增塑剂；三甘醇-二-(2-乙基丁酸酯)等的甘醇衍生物及甘油衍生物、链烷烃衍生物、二苯基衍生物、环氧衍生物等。这些可单独或作为2种或以上的任意的混合物使用。

碳黑

相对于橡胶成分100质量份，在本发明的行驶面橡胶及基部橡胶中，作为充填剂加入30～150质量份的碳黑。此处碳黑虽然未特别限定，但最好其碘吸附值在100～330g/Kg、DBP吸油量100～140ml/100g、BET氮吸附量为120～300m²/g的范围。

其它配合剂

根据需要，在不妨碍本发明的目的的范围内，可以在本发明的轮胎行驶面橡胶中，适当调整配比量加入通常用于橡胶组合物的添加剂。例如，可以将硫磺等的硫化剂、氧化锌(锌白)、硬酯酸等的硫化助剂，巯基苯并噻唑(MBT)、二硫化苯并噻唑(MBTS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(TBBS)、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)等的噻唑系促进剂等的硫化促进剂、N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基-对-亚苯基二胺(6c)等的防老剂、芳香族系油、环烷系油、链烷烃系油等的加工油、蜡、有机纤维、发泡剂等的添加剂。

橡胶组合物的调整及轮胎的成形

行驶面橡胶及基部橡胶的橡胶组合物的调整，在调整规定的配比量的各成分之中，首先使用硫化剂及硫化促进剂以外的成分，如班伯里混练机等进行基本混练之后，添加硫化剂、硫化促进剂，使用如滚筒或班伯里混练机等进行混匀的方法等，可以得到基部橡胶组合物。还有，对基本混练(日文：ベ一スり)及混匀(日文：混)所需要的时间及温度没有特别限定，只要调节至使各成分均一混匀就好。

然后，使用压出机将得到的基部橡胶与行驶面橡胶边配合边挤出、切断，制作具有规定的2层行驶面橡胶及基部橡胶的结构的轮胎胎面之后，使用该轮胎胎面，可以按照通常的方法制造轮胎。得到的轮胎胎面除乘用车用充气轮胎之外，也可以适用于两轮车用充气轮胎等各种轮胎。

以下，就本发明的采用由轮胎行驶面橡胶及基部橡胶而组成的轮胎胎面的充气轮胎进行说明。但是本发明并不仅限于所举实施例。

表1表示行驶面橡胶及基部橡胶基本配比的内容。使用这些橡胶组合物，用表2所示的方法制作了实施例1、2及比较例1～8的轮胎。

用班伯里混练机(BB270、株式会社神户制钢所制)将硫磺、硫化促进剂之外的配合剂，在150～180℃中进行基本混练之后，添加硫磺1.5份及ノクセラNS2.5份，在80～110℃中进行混匀，得到行驶面橡胶及基部橡胶的橡胶组合物。将得到的基部橡胶，用压出机(冷进料压出机、中田造机株式会社制造)与行驶面橡胶进行装配，挤压、切断成所期望的长度，得到轮胎胎面。

之后，用该轮胎胎面制作轮胎尺寸205/60R17的两轮车用后轮轮胎。试作轮胎的接地宽度(内压240kPa)为55mm。得到的轮胎的性能试验按照如下方法进行。

表1

种类	品名	行驶面橡胶	基部橡胶
种类	品名	行驶面橡胶	基部橡胶	SBR	日本ゼオン制N9550	100	100
碳	昭和キヤボット制N110	变量	变量	SBR	日本ゼオン制N9550	100	100
碳	昭和キヤボット制N110	变量	变量	液态SBR	试作液态SBR	80	30
加工油	出光兴产制ダイアナ加工PS32	变量	变量	液态SBR	试作液态SBR	80	30
加工油	出光兴产制ダイアナ加工PS32	变量	变量	蜡	大内新兴化学制サンノック蜡	2	2
防老剂	フレキシス制サントフレックス13	2	2	蜡	大内新兴化学制サンノック蜡	2	2
防老剂	フレキシス制サントフレックス13	2	2	硬酯酸	日本油脂制桐	2	2
锌白	三井金属工业制氧化锌2号	2	2	硬酯酸	日本油脂制桐	2	2
锌白	三井金属工业制氧化锌2号	2	2	硫磺	轻井沢精炼所制硫磺	1.5	1.5
硫化促进剂	大内新兴化学制ノクセラ-NS	2.5	2.5	硫磺	轻井沢精炼所制硫磺	1.5	1.5

(注)分子量：7000、50％加氢处理品

表2

(注)：向前直行行驶时的轮胎胎面接地宽度TD为55mm。

性能试验

(1)抓地性能

在赛车用车辆中安装轮胎，在环形跑道中进行实车行驶，用官能试验进行指数评价。分数大者，表示抓地性能优良。

(2)胎面剥离评价

在赛车用车辆中安装轮胎，在环形跑道中进行实车行驶70km之后，目视观察轮胎胎面的剥离状态。未能观察到轮胎胎面的剥离状态者，在表中表示为“无剥离”，观察到轮胎胎面剥离的表示为“有剥离”。

(3)行驶后的磨损外观

在赛车用车辆中安装轮胎，在环形跑道中进行行驶JATMA中规定的设计常用负荷70km之后，观察各轮胎的磨损外观。能胜任赛车行驶水平的标为“无磨损”，不能用于赛车行驶的水平标为“有磨损”。

性能评价结果

比较例1是在轮胎胎面部中不含基部橡胶的结构。比较例2是基部橡胶的厚度及宽度小的例子。比较例3是虽然基部橡胶的厚度为0.5mm，但是其宽度不够，轮胎胎面产生剥离。

比较例4虽然基部橡胶的宽度为50mm，但是厚度薄，产生轮胎胎面剥离。比较例5虽然基部橡胶的宽度为50mm，但是TC/TB的值为0.4，抓地性并不佳。比较例6，行驶面橡胶的JIS(K6253)A型硬度为26，很低，行驶后的磨损外观很差，抓地性也未得到改善。

比较例7，行驶面橡胶的JIS(K6253)A型硬度为44，很高，抓地性能也明显差。比较例8，tanδ值为0.19，很低，抓地性能也明显差。实施例1、2，无论在抓地性、轮胎胎面剥离及磨损外观，综合性能优良。

本发明由两层行驶面橡胶与基部橡胶构成，由于规定了该行驶面橡胶的硬度、上述基部橡胶的厚度、损耗正切(tanδ)值、进而规定了上述行驶面橡胶与基部橡胶的厚度之比，所以可防止轮胎胎面部的轮胎主体的剥离，同时改善抓地性能与耐磨损性能的互为矛盾、难以兼顾(日文：二律背反)的特性。尤其提供适于柏油路面的赛车用轮胎的轮胎胎面用橡胶组合物。

以上虽然详细说明了本发明，但是这只是用于例示，不能视为限定，本发明的精神与范围很明显应理解为由下述的权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种充气轮胎，其特征在于，具有由接触地面侧的行驶面橡胶与内侧的基部橡胶两层构成的轮胎胎面部，所述行驶面橡胶在100℃时的JIS K6253 A型硬度为27～43，所述基部橡胶的厚度(TB)为0.4mm或以上，损耗正切值为0.2或以上，所述行驶面橡胶的厚度(TC)与基部橡胶的厚度(TB)之比TC/TB为0.45或以上。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述行驶面橡胶含有软化剂，所述软化剂中，60质量％或以上为液态苯乙烯-丁二烯橡胶。

3.如权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，所述液态苯乙烯-丁二烯橡胶的平均分子量为600～20,000。

4.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎为两轮车用充气轮胎，所述基部橡胶的宽度(WB)为向前直行行驶时的轮胎胎面接地宽度(TD)的80％或以上，在轮胎胎面部的宽度(WT)范围内。