CN101429299B - 夏用轮胎胎面的橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够维持耐磨耗性且提高行走性能的夏用轮胎胎面的橡胶组合物。本发明所述的夏用轮胎胎面的橡胶组合物含有原料橡胶和相对于该原料橡胶100重量份为1～25重量份的微囊，该微囊含有相变物质。这样的橡胶组合物通过使用相变物质来减少夏用轮胎胎面部的温度上升，能够维持耐磨耗性且提高行走性能。

Description

夏用轮胎胎面的橡胶组合物
技术领域
本发明涉及夏用轮胎胎面的橡胶组合物，更详细地说，涉及在维持耐磨耗性的同时提高在湿滑路面和干燥路面的行走性能的夏用轮胎胎面的橡胶组合物。
背景技术
在以往的夏用轮胎中，作为用于改善和提高行走性能的对策，在夏用轮胎的橡胶组合物中增加增强剂的添加量，或者使用苯乙烯含量或乙烯基含量多而玻璃化转变温度高的高分子物质。
然而，增加增强剂的添加量不仅在加工性方面发挥非常不利的作用，而且在性能上也产生问题。
因此，一直以来都在进行不使用这样的方法而提高行走性能的努力。
最近，将二氧化硅化合物用于胎面，来提高在湿滑路面的行走性能。二氧化硅化合物在改善和提高在湿滑路面的行走性能方面非常有用，但在耐磨耗性能方面发挥非常不利的作用。不仅如此，成本也比炭黑化合物高的多，在干燥路面的行走性能和操控性能并没有令人刮目的优点。
此外，作为其他的以往技术，在大韩民国公开特许2002-37596号中公开有如下技术，即对湿滑路面和干燥路面的制动性能优异、且用于改善行走性能的技术，该技术提供如下的胎面：将轮胎胎面的结构区分为从肩部到内侧满足特定物性的几个部位，并由具有适于各性能的化合物及物性的橡胶组合物形成。
然而，即使在肩部和内侧用性质不同的橡胶组成，也难以满足在多种路面的行走性，在挤出工序中的作业复杂，无法避免设备的变更，存在成本上升和生产率降低的问题。
作为用于提高夏用轮胎的制动性能的专利文献，可列举如下的专利文献。
大韩民国公开特许第2002-37596号《轮胎胎面》
发明内容
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于提供如下的夏用轮胎胎面的橡胶组合物：通过使用含相变物质的微囊，防止高温下轮胎胎面部的温度上升，从而在维持耐磨耗性的同时，能够提高在湿滑路面和干燥路面的行走性能。
本发明的其他目的和优点在下面进行说明，且通过本发明的实施例可明确。此外，本发明的目的和优点可以通过所要求保护的范围示出的方法和组合来实现。
本发明所述的夏用轮胎胎面的橡胶组合物含有原料橡胶和相对于所述原料橡胶100重量份为1～25重量份的微囊，该微囊含有相变物质。
此处，优选所述微囊含有一个以上的单元(cell)，在所述单元内部，相变物质形成核。
此外，所述相变物质的凝固点为44.4℃～61.4℃，可以使用选自碳原子数为22～28的正烷烃系、环状烷烃系和含芳香族的烷烃系化合物中的一种以上的物质。
此外，所述单元优选用选自丙烯酸酯单体、芳香族乙烯基系单体、氰化乙烯基系单体和马来酰亚胺单体中的一种以上的单体制造。
本说明书和所要求保护的范围中使用的术语和单词不能限定于通常或辞典的意思来解释，发明人为了用最佳方法说明自己的发明，应当基于能够恰当地定义术语概念的原则，以符合本发明的技术思想的意思和概念的形式来进行解释。
因此，本说明书中记载的的实施例和在附图中示出的构成只不过是本发明最优选的一个实施例，并不能全部表达本发明的技术思想，因此，应当理解在本申请时能够置换这些方式的多种等同物和变形例是可能的。
具体实施方式
本发明所涉及的夏用轮胎胎面的橡胶组合物含有原料橡胶和微囊。
所述原料橡胶只要是天然橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶等通常的夏用轮胎胎面中使用的橡胶即可。
以下，对本发明所涉及的微囊进行更详细的说明。
在所述微囊中，相变物质(Phase Change Material；通常称为“PCM”)是指，在一定温度范围无温度变化地从固相转成液相或者从液相转成气相或者相反地转相(phase)，并且能够吸收或放出热能的物质，将在相变化时维持同一温度且吸收或放出的热称为潜热。
即，相变物质通过从固体转成液体的其状态发生变化的相变化过程吸收热而蓄积潜热，相反，如果相变物质的温度下降到从液体转成固体的其状态发生变化的凝固点以下的温度，放出贮藏的潜热而使周围的温度上升。
作为这样的相变物质的例子，可列举十六烷、十七烷、十八烷、十九烷等烷烃族烃和氯化钙六水合物(CaCl2·6H2O)、氮化锂三水合物(Li3N·3H2O)、氮化锌六水合物(Zn3N2·6H2O)等无机氢氧化盐。
此处，所述相变物质可以单独使用纯粹的单一物质，但是使用纯粹的单一物质时在狭窄的温度范围内发生相变化，因此可以将所述相变物质混合2种以上来形成共熔混合物，或者调节水合程度，得到在宽温度范围内伴有高热量出入的能够发生相变化的相变物质。
另一方面，作为本发明的微囊中所含的相变物质，凝固点在44.4℃～61.4℃的范围，可以从碳原子数为22～28的正烷烃系、环状烷烃系和含芳香族的烷烃系化合物等中选择，具体地说，优选使用十三烷、十四烷、十五烷等正烷烃系化合物。烷烃系化合物是与轮胎用橡胶组合物中含有的蜡类似的物质，即使在行走时微囊的单元结构破坏也能够很好地分散于橡胶之中。
此外，将所述相变物质进行微囊化(microcapsulation)的单元制造中使用的单体，可以使用选自丙烯酸酯单体、芳香族乙烯基系单体、氰化乙烯基系单体和马来酰亚胺单体等中的一种以上。
作为丙烯酸酯单体，可以使用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等。作为芳香族乙烯基系单体，可以使用苯乙烯、叔丁基苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、单氯苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基萘、二乙烯基苯等。作为氰化乙烯基系单体，可以使用丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈等，作为马来酰亚胺单体，可以使用马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-己基马来酰亚胺、N-二氯己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-三马来酰亚胺等。
可以以相对于原料橡胶100重量份为1～25重量份、优选5～15重量份的比例含有含这样的相变物质的微囊。以小于1重量份的比例使用微囊时，由于没有防止在高温下轮胎胎面部的温度上升的效果，因此无法期待行走性能的提高，以超过25重量份的比例来使用时，由于增强剂的增强效果降低而无法期待耐磨耗性的维持。
另一方面，所述微囊的结构含有一个以上的变物质形成核(Core)且包围核的坚硬的(rigid)单元。
此外，可以在本发明所涉及的夏用轮胎胎面的橡胶组合物中添加配合剂，可以通过通常的方法添加炭黑、二氧化硅、二氧化硅偶联剂、氧化锌、硬脂酸、油、防老化剂、蜡、树脂、硫、硫化促进剂等配合剂。
以下，通过实施例对本发明所涉及的夏用轮胎胎面的橡胶组合物进行更具体的说明。但是，要明确本发明并不受以下实施例的限定。
实施例和比较例
对于硫化前橡胶片，按如下表1中记载的配合比率通过通常的混合方法混合橡胶和添加剂，将混合的橡胶在160℃下硫化20分钟，准备测定试验片。另外，如上所述准备的橡胶组合物的物性结果示于表2中。
【表1】
橡胶片的成分比
 
成分 比较例 实施例1
苯乙烯-丁二烯橡胶1) 100 100
炭黑2) 72 72
微囊3) - 10
氧化锌 2.5 25
硬脂酸 2 2
芳香油 42 42
防老剂 3.5 3.5
蜡 1 1
硫 2 2
硫化促进剂 1 1
注)
1)玻璃化转变温度-50℃、苯乙烯含量24％、乙烯基含量16％
2)氮吸附比表面积为95m2/g以上、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸油量为90～130mL/100g。
3)以凝固点为61.4℃的正二十八烷为相变物质而形成核，将甲基丙烯酸甲酯单体聚合而形成单元的美国Outlast Technogies公司的ThermoculesTM。
【表2】
橡胶组合物的物性结果
 
成分 比较例 实施例1
胎面部的温度(80℃) 79℃ 68℃
硬度(25℃/80℃) 63/54 63/58
300％模量 101 100
断裂时的伸长率(％) 539 545
拉伸强度(kg/cm2) 214 212
Lambourn磨耗指数 100 101
60℃ G’(MPa) 51.4 55.2
根据表2的结果可知，实施例1的橡胶组合物的Lambourn磨耗指数与比较例相比维持同等以上，且胎面部的温度低，而且，硬度和60℃的G’值高，由该结果可知，维持了耐磨耗性且提高了行走性能。
如上所述，根据本发明，使用如下的夏用轮胎胎面的橡胶组合物时，通过减少胎面部的温度上升而能够维持耐磨耗性且提高行走性能，所述夏用轮胎胎面的橡胶组合物含有具有一个以上的坚硬单元结构的微囊，所述单元包围具有在一定温度以上自动地吸收热、降到一定温度以下时自动地放出热的功能的相变物质，相变物质形成核。
以上这样的本发明所涉及的夏用轮胎胎面的橡胶组合物提供如下效果。
克服了无法同时实现耐磨耗性和行走性能提高的效果的以往技术的问题，使用含有相变物质的微囊能够在维持耐磨耗性的同时使行走性能提高。
此外，由于能够简化复杂的制造工序，因此具有能够显著减少制造费用和制造工序的优点。

Claims (4)

1.一种夏用轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，在该夏用轮胎胎面的橡胶组合物中，含有原料橡胶和相对于所述原料橡胶100重量份为1～25重量份的微囊，该微囊含有相变物质，所述相变物质的凝固点为44.4℃～61.4℃。
2.如权利要求1所述的夏用轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，所述微囊含有一个以上的单元，在所述单元内部，相变物质形成核。
3.如权利要求1或2所述的夏用轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，所述相变物质为选自碳原子数为22～28的正烷烃系、环状烷烃系和含芳香族的烷烃系化合物中的一种以上。
4.如权利要求2所述的夏用轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，所述单元是用选自丙烯酸酯单体、芳香族乙烯基系单体、氰化乙烯基系单体和马来酰亚胺单体中的一种以上的单体制造的。
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