CN100551959C - 轮胎用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎 - Google Patents

轮胎用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改善了冰上摩擦性能的轮胎用橡胶组合物及充气轮胎。特别地，本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物以及含有所述轮胎用橡胶组合物的充气轮胎，所述轮胎用橡胶组合物，以二烯橡胶成分为100重量份计，含有0.5～30重量份的填充物，该填充物具有2个以上平均长度不小于10μm的突起。

Description

轮胎用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物及充气轮胎，尤其是一种具有优越的冰上摩擦性能的轮胎用橡胶组合物及使用该组合物的轮胎。
背景技术
在冰雪路面上，曾经使用过防滑钉轮胎或者在轮胎上安装防滑链。因为由此引发了粉尘这样的环境问题，所以开发了用于冰雪路面上的无防滑钉轮胎来替代防滑钉轮胎和防滑链。
冰雪路面与一般路面相比，摩擦系数非常小，所以容易打滑。因此，为了改进无防滑钉轮胎，人们从材料及设计上做了各种尝试。例如，已开发出一种包含具有优越低温特性的二烯橡胶的橡胶组合物。另外，也曾尝试通过获得在冰雪路面上对冰的刮擦效果来提高冰上的摩擦性能，比如，通过改变轮胎表面的不平整度来增加表面边缘部分，以及混合入具有刮擦效果的无机填充剂(参考JP-A-217918)。
然而，与防滑钉轮胎相比，这些无防滑钉轮胎存在着在冰雪路面上的摩擦性能仍然不够充分这样的问题，还需要进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善了冰上摩擦性能的轮胎用橡胶组合物及充气轮胎。
本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物，所述轮胎用橡胶组合物，以二烯橡胶100重量份计，含有0.5到30重量份的具有2个以上突起且所述突起的平均长度不低于10μm的填充物。
本发明还涉及一种含有上述轮胎用橡胶组合物的充气轮胎。
附图说明
图1为本发明中所使用的含有2个以上突起的填充物中，连接突起顶端和填充物中心(拐点)之间的线的夹角X的说明图。
图2为本发明中含有2个以上突起的填充物中该突起的长度L的说明图。
具体实施方式
本发明的轮胎用橡胶组合物含有作为橡胶成分的二烯橡胶和填充物。
作为二烯橡胶，任何二烯橡胶都可以使用。例如，天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、各种聚丁二烯橡胶(BR)、各种苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、丙稀腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶以及聚氯丁二烯橡胶(CR)都可以单独使用或以任何比例混合使用。其中，从良好的低温特性和低温特性、加工性和耐久性之间的良好平衡这些方面来考虑，优选使用NR和BR作为橡胶组分。
本发明的轮胎用橡胶组合物含有具有2个以上突起的填充物。由于混合了具有2个以上突起的填充物，而这2个或2个以上突起显示出锚式的固定效果，因此可以防止填充物在轮胎行驶过程中由于受到刺激和磨损而脱落，而且，还能让橡胶表面出现微小突起，因此可以具有排除冰雪路面和轮胎之间产生的水膜的效果和呈现细微的刮擦效果。另外，在本发明中，当把填充物混合在上述橡胶成分中时，填充物在耐磨性、耐热性和导热性方面也表现出良好的效果。
填充物含有2个以上突起，优选3个以上，没有突起或只有一个突起的填充物不能显示锚式的固定作用，而且在轮胎行驶过程中，由于受到刺激或磨损而易于脱落。
这里，填充物至少含有两个以上突起是指如图1所示，连接突起顶端和填充物中心(拐点)的直线之间的角度X小于180°。含有一个突起的填充物的X角为180°，例如纤维等线性填充物就是这样的。
填充物突起的平均长度优选10μm以上，比较理想的是50μm以上，更理想的是100μm以上。当这些填充物的突起平均长度小于10μm时，在冰雪路面上对冰的刮擦效果就会不充分。这里，突起的长度为如图2所示的L。
上述填充物可以举出氧化锌须晶〔例如，有松下电子工业株式会社的Pana-Tetra(四角锥体形状的氧化锌单晶〕和来自冲绳的星砂。其中，优选使用氧化锌须晶，因为氧化锌须晶是一种比冰硬比沥青软的材料。
以二烯成分计为100重量份计，填充物的量至少为0.5重量份，优选1重量份以上，比较理想的是5重量份以上。当填充物的量小于0.5重量份时，在冰雪路面上的摩擦性能就不能得到改善。并且，填充物的量最多为30重量份，优选20重量份以下。当填充物的量超过30重量份时，耐磨性降低。
为提高填充物和二烯橡胶的粘着力，填充物可以用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)，聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)、硅烷偶联剂或硅化试剂进行表面处理。
除了上述橡胶成分和填充剂，本发明的轮胎用橡胶组合物可以包含各种混合在轮胎用橡胶组合物或普通橡胶组合物中的混合剂和添加剂，例如，增强剂(填充剂)、硫化剂(交联剂)、硫化促进剂、各种油、抗氧剂、软化剂、增塑剂、偶联剂。这些混合剂和添加剂可以使用常规用量。
上述增强剂可以举出二氧化硅等无机填充剂。
上述无机填充剂用量以二烯橡胶为100重量份计，优选不超过150重量份，更优选不超过100质量份。当无机填充物的用量超过150重量份时，加工性就会降低。并且，无机填充剂用量优选不低于5重量份。
如果混合二氧化硅的话，优选同时使用硅烷偶联剂。硅烷偶联剂的用量以二氧化硅为100重量份计，优选不低于1重量份，更优选不低于2重量份。当硅烷偶联剂的用量低于1重量份时，未硫化橡胶组合物的粘性会变高。同样，硅烷偶联剂的用量以二氧化硅为100重量份计，优选不超过20重量份，更优选不超过15重量份。当硅烷偶联剂的用量超过20重量份时，尽管量大了，但是添加硅烷偶联剂的效果却降低了，并且成本变高。
增强剂的另一个例子是炭黑。炭黑的用量以二烯橡胶为100重量份计，优选不低于5重量份，更优选不低于10重量份。当炭黑用量低于5重量份时，就不能够获得有效的增强特性且耐磨性也会降低。另外，炭黑用量优选不高于150重量份，更优选不高于100重量份。当炭黑的用量超过150重量份时，加工性降低而硬度增加，从而降低在冰上的摩擦性能。
在混合了油的情况下，油的用量以二烯橡胶为100重量份计，优选不低于5重量份，更优选不低于10重量份。当油的用量低于5重量份时，硬度变高，在冰上的摩擦性能降低。同样地，油的用量优选不超过100重量份，更优选不超过70重量份。当油的用量超过100重量份时，耐磨性降低。
硫化剂可以使用硫。硫的用量以二烯橡胶为100重量份计，优选不低于0.2重量份，更优选不低于0.5重量份。当硫的用量低于0.2重量份时，交联密度变低不能获得足够的强度。同样地，硫的用量优选不超过10重量份，更优选不超过4重量份。当硫的用量超过10重量份时，交联密度增加，相应地硬度也增加，从而降低在冰上的摩擦性能。
当混合了硫化促进剂的情况下，硫化促进剂的用量以二烯橡胶为100重量份计，优选不低于0.1重量份，更优选不低于1重量份。当硫化促进剂的用量低于0.1重量份时，硫化率减慢生产性降低。同样地，硫化加速剂的用量优选不超过10重量份，更优选不超过5重量份。当硫化促进剂的用量超过10重量份时，橡胶产生焦化现象，性质变差。
通过混合含有2个以上突起且突起的平均长度在10μm以上的填充剂，本发明的轮胎用橡胶组合物，由于橡胶表面的微小凹凸显示出排水效果以及在冰雪路面上的刮擦效果，可以提高在冰雪路面上的摩擦系数。所述橡胶组合物优选用于充气轮胎的胎面胶。
本发明的充气轮胎可以采用本发明的橡胶组合物按照常规的方法生产。即，根据需要混合了上述添加剂的本发明的橡胶组合物，在硫化之前，挤压加工成轮胎各个部件的形状，然后，在轮胎成形机上按照常规的方法成型为未硫化轮胎。未硫化轮胎在硫化机中加热加压由此得到无防滑钉轮胎。
以下，结合实施例对本发明作详细说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例和对照例中所用原料如下所述。
天然橡胶：来自Tech Bee Hang有限公司生产的RSS#3
聚丁二烯橡胶：来自Ube工业有限公司生产的UBEPOL-BR150B
炭黑：来自昭和Cabot有限公司生产的SHOABLACK N220
二氧化硅：来自Degussa公司生产的Ultrasil VN3
硅烷偶联剂：来自Degussa公司生产的Si69(二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物)抗氧剂：来自大内新兴化学工业株式会社生产的NOCRAC 6C(N-1，3-二甲基丁基-N’-苯基-对苯二胺)
蜡：来自大内新兴化学工业株式会社生产的SUNNOC蜡
油：来自Idemitsu Kosan有限公司生产的Diana Process油PS323
硬脂酸：来自NOF公司的硬脂酸
氧化锌：来自三井金属矿业冶炼株式会社的氧化锌1型
氧化锌须晶：来自松下电子工业株式会社的Pana-Tetra A(突起数：4，突起平均长度：10μm)
氧化锌须晶：来自松下电子工业株式会社的Pana-Tetra B(突起数：4，突起平均长度：50μm)
氧化锌须晶：来自松下电子工业株式会社的Pana-Tetra C(突起数：4，突起平均长度：100μm)
硫：来自鹤见化学工业株式会社的硫磺粉末
硫化促进剂：来自大内新兴化学工业株式会社的Nocceler CZ(N-环己基-2-苯并噻唑基亚磺酰胺)
实施例1～5和对照例1～3
将表1所列举的除硫和硫化促进剂外的其他成分置于1.7L的密闭型班伯里密炼机中捏合3～5分钟。当温度升到150℃以上时，混合橡胶被排放出来得到基本捏合橡胶。用开放式辊将基本捏合橡胶、硫和硫化促进剂进行捏合，然后硫化，得到橡胶组合物。
将得到的橡胶组合物按照常规方法，在胎面模具里用压延辊挤压形成胎面，得到195/65R15号的轮胎。对得到的轮胎进行如下测试。结果如表1所示。
(在冰上的摩擦性能)
上述轮胎被安装在排气量为2000cc日本FR汽车上。测定在冰面上时速30km/h的制动停止距离。对照例1的制动停止距离值以100计，用指数来分别表示测量结果。指数越大，表示在冰上的摩擦性能越好。
(耐磨性)
上述轮胎被安装在排气量为2000cc日本FR汽车上。测定行驶30,000km后的磨损。对照例1的磨损值以100计，用指数来分别表示测量结果。指数越大，表示耐磨性越好。
表1
Figure C20051008110400081
由表1可知，在实施例1～5中，混合了特定量的突起平均长度为10μm以上的氧化锌须晶，既保持了耐磨性又改善了在冰上的摩擦性能。
在对照例2中，混合了氧化锌须晶3但量很少，在冰上的摩擦性能的改善效果就很小。在对照例3中，其混合量很大，耐磨性明显降低。
根据本发明，通过在二烯橡胶中混合含有2个以上平均长度不小于10μm的突起的填充物，通过消除了产生于轮胎和冰雪路面上的水膜以及在冰雪路面上的刮擦效果，可以得到具有良好的冰上摩擦性能的无防滑钉轮胎。

Claims (1)

1.一种具有轮胎胎面的无防滑钉轮胎，其特征在于，以100重量份的二烯橡胶为基准，用于胎面橡胶的橡胶组合物包括0.5～30重量份的具有至少2个突起的填充物、5～100重量份的二氧化硅、10～100重量份的炭黑、以及10～70重量份的油；其中所述突起的平均长度不小于10μm，所述填充物具有至少2个突起是指，连接突起顶端和填充物中心，即拐点的直线之间的角度X小于180°。
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