CN101351496A - 胎圈包布用橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种胎圈包布用橡胶组合物,该胎圈包布用橡胶组合物通过提高硬度和断裂时伸长率,在提高胎圈部的耐久性的同时,可抑制轮辋装卸时出现胎圈包布缺损。即,本发明关于胎圈包布用橡胶组合物,该胎圈包布用橡胶组合物含有橡胶成分,该橡胶成分中含有分散有平均一次粒径100nm以下的间规-1,2-聚丁二烯的顺丁橡胶,JIS-A硬度为75~85,以及拉伸试验中断裂时伸长率在180%以上。

Description

胎圈包布用橡胶组合物
技术领域
本发明涉及胎圈包布用橡胶组合物。
背景技术
运货卡车或巴士等重载重轮胎中,特别重视优良的耐久性,轮胎部位中,也必须提升构成轮胎的带束层部(缓冲层部)和与轮辋接触的胎圈部的耐久性。特别是要求胎圈部具有充分的耐久性,因此为了抑制胎圈部的变形,在轮辋和胎圈部之间设置有作为硬质橡胶部的胎圈包布。
为了提高胎圈包布的硬度,作为胎圈包布用橡胶组合物中的补强用填充剂,所知的有添加炭黑,但不能得到作为胎圈包布所要求的充分的硬度和断裂时伸长率。
此外,特开2004-106796号公报以及特开2005-247899号公报公开,添加了分散有间规-1,2-聚丁二烯的顺丁橡胶的轮胎用橡胶组合物,但顺丁橡胶中的间规-1,2-聚丁二烯的平均一次粒径大,不能被充分分散,因此该橡胶组合物的硬度和断裂时的伸长率不充分。
发明内容
本发明的目的是提供一种胎圈包布用橡胶组合物,该胎圈包布用橡胶组合物通过充分提高硬度和断裂时伸长率,使胎圈部的耐久性提高,同时可抑制轮辋装卸时出现的胎圈包布缺损。
本发明涉及一种胎圈包布用橡胶组合物,该胎圈包布用橡胶组合物含有具有分散有平均一次粒径在100nm以下的间规-1,2-聚丁二烯的顺丁橡胶的橡胶成分,JIS-A硬度为75~85,拉伸试验中的断裂时伸长率在180%以上。
上述胎圈包布用橡胶组合物更优选橡胶成分中含有30质量%以上的天然橡胶。
此外,本发明也涉及一种具备有由上述的胎圈包布用橡胶组合物构成的胎圈包布的轮胎。
具体实施方式
本发明的胎圈包布用橡胶组合物含有橡胶成分,该橡胶成分中含有分散有间规-1,2-聚丁二烯的顺丁橡胶(含SPB的BR)。
本发明的胎圈包布用橡胶组合物,通过作为橡胶成分,含有平均一次粒径100nm以下的含SPB的BR,可以在进一步提高作为胎圈包布所要求的高硬度性的同时,维持应对缺胶的伸长率。
在含SPB的BR中,间规-1,2-聚丁二烯(SPB)充分地微分散在作为基体的BR中,BR中的SPB的平均一次粒径非常小。
在含SPB的BR中,BR中的SPB的平均一次粒径在100nm以下,优选80nm以下,更优选50nm以下。SPB的平均一次粒径超过100nm时,基体中的SPB不能充分分散,由本发明的橡胶组合物构成的胎圈包布中无法得到充分的硬度,胎圈的耐久性较差。此外,BR中的SPB的平均一次粒径的测定通过透过型电子显微镜照片的图像解析处理,为绝对最大长的平均值。
由于本发明的橡胶组合物用作胎圈包布,因此其特征是与其他部件相比,其BR的含量极多。
含SPB的BR中的SPB的含有率在8重量%以上,优选10重量%以上。含有率不足8重量%时,JIS-A硬度难以到75以上,无法得到胎圈充分的耐久性。此外,含SPB的BR中的SPB的含有率在20重量%以下,优选16重量%以下。含有率超过20重量%时,断裂伸长率难以在180%以上,将轮胎从轮辋上装卸时容易出现胎圈部的胎圈包布前端缺损。此外,含SPB的BR中的SPB的含有率通过沸腾正己烷不溶物量显示。
含SPB的BR中的SPB,由于在使用温度范围内维持高硬度,为结晶较为理想。
作为满足上述条件的含SPB的BR的制造方法,并无特别限定,但可以通过特开2005-247899号公报提出的制造方法等进行制造。
胎圈包布用橡胶组合物中,橡胶成分中的含SPB的BR的含有率优选40重量%以上,更优选50重量%以上。含有率不足40重量%时,JIS-A硬度难以到75以上,有无法得到胎圈充分的耐久性的倾向。此外,橡胶成分中的含SPB的BR的含有率优选在70重量%以下,更优选65重量%以下。含有率超过70重量%时,断裂时伸长率难以在180%以上,将轮胎从轮辋上装卸时有容易出现胎圈部的胎圈包布前端缺损的倾向。
胎圈包布用橡胶组合物中,作为橡胶成分,还添加天然橡胶(NR)较为理想。
胎圈包布用橡胶组合物中,橡胶成分中的NR的含有率优选30重量%以上,更优选35重量%以上。含有率不足30重量%时,断裂时伸长率难以在180%以上,将轮胎从轮辋上装卸时有容易出现胎圈部的胎圈包布前端缺损的倾向。此外,NR的含有率优选在60重量%以下,更优选50重量%以下。含有率超过60重量%时,JIS-A硬度难以到75以上,无法得到胎圈充分的耐久性。
作为橡胶成分,除了上述的含间规-1,2-聚丁二烯的顺丁橡胶、NR外,作为橡胶成分,也可同时添加丁苯橡胶(SBR)。
胎圈包布用橡胶组合物中,在含有上述橡胶成分的同时,还含有作为补强用填充剂的炭黑较为理想。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选70~150m2/g。N2SA不足70m2/g时,JIS-A硬度难以到75以上,有无法得到胎圈充分的耐久性的倾向。此外,N2SA超过150m2/g时,JIS-A硬度难以到85以下,有断裂时伸长率下降的倾向。作为这样的满足N2SA数值范围的炭黑,可举出N330等。
炭黑的含量优选对于100重量份的橡胶成分为50~70重量份。含量不足50重量份时,橡胶组合物的硬度有下降的倾向。含量超过70重量份时,橡胶组合物的断裂时伸长率有下降的倾向。
胎圈包布用橡胶组合物中,除了上述橡胶成分和炭黑,还可以添加橡胶工业一般使用的二氧化硅、硬脂酸、防老剂、蜡、氧化锌、硫磺等的硫化剂、硫化促进剂等。
硫化剂的含量优选1重量份以上,另外,硫化促进剂的含量优选1重量份以上。此外,硫化剂和硫化促进剂的含量总计优选2.5~4.5重量份。硫化剂和硫化促进剂的含量合计不足2.5时,有损害低发热性的倾向。此外,超过4.5重量份时,断裂时伸长率难以在180%以上。
以上各成分的含量中,为了达成本发明的课题,最优选橡胶成分中的含SPB的BR含有率为40~70重量%、炭黑的含量为对于100重量份的橡胶成分为50~70重量份、硫化剂的含量在1重量份以上、硫化促进剂的含量在1重量份以上,硫化剂和硫化促进剂的含量总计为2.5~4.5重量份。
胎圈包布用橡胶组合物制造时的硫化温度优选145~155℃。硫化温度不足145℃时,硫化时间变得过长,生产率有下降的倾向。此外,硫化温度超过155℃时,断裂时伸长率难以在180%以上,将轮胎从轮辋上装卸时有容易出现胎圈部的胎圈包布前端缺损的倾向。
胎圈包布用橡胶组合物的JIS-A硬度在75以上,优选78以上。该橡胶组合物的JIS-A硬度不足75时,不能得到胎圈的充分耐久性。此外,胎圈包布用橡胶组合物的JIS-A硬度在85以下,优选83以下。该胎圈包布用橡胶组合物的JIS-A硬度超过85时,橡胶组合物的伸长率下降。此外,该硬度为在温度23℃下依据JIS K6253通过硬度计测定的。
拉伸试验中胎圈包布用橡胶组合物的断裂时伸长率在180%以上,优选220%以上,更优选250%以上。断裂时伸长率不足180%时,将具备有由该橡胶组合物组成的胎圈包布的轮胎从轮辋上装卸时容易出现胎圈部的胎圈包布前端缺损。此外,胎圈包布用橡胶组合物的断裂时伸长率优选350%以下,更优选300%以下。断裂时伸长率超过350%时,JIS-A硬度难以到75以上,无法得到胎圈充分的耐久性。此外,断裂时伸长率为依据JIS K6251拉伸试验进行,测定温度为23℃。
本发明的胎圈包布用橡胶组合物,适用于轮胎的胎圈包布。作为轮胎,特别优选用作运货卡车或巴士等的重载重用轮胎。
实施例
以下根据实施例对本发明进行详细说明,但本发明并不局限于此。
以下所示为本发明使用的各种配方成分。
NR:TSR20
BR1(VCR412):宇部兴产株式会社制造的VCR412(含有分散了的间规-1,2-聚丁二烯结晶的BR,间规-1,2-聚丁二烯的量:12重量%,间规-1,2-聚丁二烯结晶的平均一次粒径:250nm)
BR2(试制品):宇部兴产株式会社制造的试制品(含有分散了的间规-1,2-聚丁二烯结晶的BR,间规-1,2-聚丁二烯的量:12重量%,间规-1,2-聚丁二烯结晶的平均一次粒径:43nm)
BR3(试制品):宇部兴产株式会社制造的试制品(含有分散了的间规-1,2-聚丁二烯结晶的BR,间规-1,2-聚丁二烯的量:12重量%,间规-1,2-聚丁二烯结晶的平均一次粒径:90nm)
炭黑1:三菱化学株式会社制造的N330(N2SA:82m2/g)
炭黑2:东海Carbon株式会社制造的N550(N2SA:42m2/g)
氧化锌:三井金属矿业株式会社制造
硬脂酸:日本油脂株式会社制造
防老剂:Flexsys公司制造的6C
蜡:日本精蜡株式会社制造的Ozoace wax
粉末硫磺:鹤见化学工业株式会社制造
硫化促进剂:精工化学株式会社制造的TBBS
此外,VCR412和VCR试制品的平均一次粒径的测定通过透过型电子显微镜照片的图像解析处理,为绝对最大长的平均值。
另外,炭黑N330以及炭黑N550的氮吸附比表面积(N2SA)根据JIS K 6217-2的氮吸附法的比表面积求法进行测定。
(BR2的制造方法)
将含有以规定量的水分溶解的32重量%浓度的1,3-丁二烯、且68重量%浓度的含有以顺式-2-丁烯为主成分的C4馏分的混合物(水分:2.09mmol/L)以每小时12.5L(含有二硫化碳20mg/L)送入保持在20℃的容量2L的附有搅拌机的不锈钢熟成槽,同时通入二乙基氯化铝(10重量%的正己烷溶液,3.13mmol/L),将该反应槽溶液中的二乙基氯化铝/水的摩尔比调为1.5。将得到的熟成液送入保持在40℃的容量5L的附有搅拌机的不锈钢顺式聚合槽。该顺式聚合槽中供给有辛酸钴(辛酸钴0.0117mmol/L,正己烷溶液)和分子量调节剂1,2-丁二烯(1,2-丁二烯8.2mmol/L,1.535mol/L的正己烷溶液)。将得到的顺式聚合液送入内容5L的附有螺条型搅拌机的不锈钢1,2-聚丁二烯聚合槽,进行35℃、10小时的连续聚合。该1,2-聚丁二烯聚合槽中连续通入三乙基铝(10重量%的正己烷溶液,4.09mmol/L)。将得到的聚合液送入附有搅拌机的聚合槽,加入对于100重量份的橡胶为1重量份的2,6-二叔丁基对甲酚,再加入少量甲醇,停止聚合后,蒸发除去未反应的1,3-丁二烯和C4馏分,常温真空干燥,得到8.3kg的BR2。
(BR3的制造方法)
将在BR2的制造方法中的混合物中的C4馏分变为58重量%浓度、且将环己烷变为10重量%浓度以外,其他与BR2的制造方法相同地制造。
实施例1~4以及比较例1~9
(试验用轮胎的制造方法)
根据表1的配方内容,将除了氧化锌、硫磺和硫化促进剂以外的上述配方成分在混炼温度100~150℃以及混炼时间5~10分钟的条件下,在班伯里混炼机中混炼。
接着,加入氧化锌、硫磺和硫化促进剂,使用开炼机,以混炼温度60~100℃、混炼时间5~10分钟的条件下进行混炼,使用挤出机挤出成型为橡胶片。
将得到的橡胶片成形为胎圈包布的形状,与其它轮胎部件贴合,通过151℃、40分钟的硫化,制作实施例1~3以及比较例1~9的试验用轮胎(轮胎尺寸11R22.5),用于以下的测定试验。
<胎圈包布的硬度测定>
在试验用轮胎的胎圈包布的轮辋嵌合部,测定轮胎内面挠曲部分的硬度。此外,硬度计依据JIS K6253,测定温度为23℃。
<胎圈包布断裂时伸长率>
对于从试验用轮胎的胎圈包布采取的橡胶试验片,进行拉伸试验,测定断裂时伸长率。此外,拉伸试验依据JIS K6251进行,测定温度为23℃。
<胎圈耐久试验>
对试验用轮胎的与路面接触的胎面部位进行研磨除去,直至轮胎残沟为4mm,之后将该试验用轮胎装入8.25尺寸的轮辋,首先,在内压800kPa、速度20km/h以及载重58kN的条件下行驶96小时,接着,在内压950kPa、速度20km/h以及载重68kN的条件下行驶96小时,进行行驶试验。在此基础上,测定在内压1000kPa、速度20km/h以及载重77kN的条件下胎圈出现损伤的时间。胎圈的损伤发生时间对于比较例1的450小时,若在500小时以上则判断为有改善效果。此外,在温度为25℃中进行实验。
上述测定试验结果如表1所示。
表1
Figure A20068005033400081
产业可利用性
根据本发明,通过在胎圈包布用橡胶组合物中添加含有平均一次粒径小的间规-1,2-聚丁二烯的顺丁橡胶,可以提高该橡胶组合物的硬度和断裂时伸长率,在提高胎圈部耐久性的同时,可抑制轮辋装卸时出现胎圈包布缺损。

Claims (3)

1.一种胎圈包布用橡胶组合物,所述橡胶组合物含有橡胶成分,所述橡胶成分中含有分散有平均一次粒径在100nm以下的间规-1,2-聚丁二烯的顺丁橡胶,
所述橡胶组合物的JIS-A硬度为75~85,以及
拉伸试验中断裂时伸长率在180%以上。
2.如权利要求1所述的胎圈包布用橡胶组合物,橡胶成分中还含有30重量%以上的天然橡胶。
3.一种具有由权利要求1或2所述的胎圈包布用橡胶组合物构成的胎圈包布的轮胎。
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