CN101683770A - 制造无钉防滑轮胎的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法包括第一步、第二步和第三步。在第一步，通过捏和含有充矿物油丁二烯橡胶的复合橡胶组分和除硫和硫化促进剂之外的配合剂，得到捏和后的物质。在第二步，通过捏和在第一步中获得的捏和后的物质、同时向其中加入硫和硫化促进剂，得到生胶组合物。在第三步，在用于轮胎胎面的模具中，在加压/加热下硫化生胶组合物。

Description

制造无钉防滑轮胎的方法

该非临时申请是基于在2008年9月26日向日本专利局申请的日本专利申请No.2008-247780，将其全部内容并入本文以作参考。

技术领域

本发明涉及一种制造无钉防滑轮胎的方法。

背景技术

虽然人们已使用有钉轮胎或雪链在结冰的道路上开车，但为抑制环境问题比如由灰尘导致的污染，已经取代性地开发无钉防滑轮胎作为用于在结冰的道路上行驶的轮胎。用于无钉防滑轮胎的材料和无钉防滑轮胎的设计应如此选择：与在普通的道路上行驶相比，同样适合于在显著不规则的结冰的道路上行驶。

为改进在结冰道路上的抓地特性，日本未审查的专利公开No.9-87427(1997)公开了一种用于无钉防滑轮胎的橡胶组合物，其含有选自由天然橡胶、异戊二烯橡胶和丁二烯橡胶所构成的组中的至少一种橡胶组分、二氧化硅、硅化试剂、炭黑和矿物油。

为提供出色的耐磨性和热稳定性，并且抑制在结冰和积雪道路上开车中的抓地特性的下降，日本未审查的专利公开No.2001-288296公开了一种用于轮胎的胎面胶组合物，其含有天然橡胶、合成聚异戊二烯橡胶和聚丁二烯橡胶中的至少一种、硫和有机过氧化物。

然而，在这两个案子中，都需要进一步改进冰上性能(ice performance)。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种制造具有出色耐磨性、同时在低温下将橡胶硬度设定至低水平的无钉防滑轮胎的方法，以便改进其冰上/雪上性能。

根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法包括第一步、第二步和第三步。在第一步，通过捏和含有充矿物油丁二烯橡胶的复合橡胶组分和除硫和硫化促进剂之外的配合剂，得到捏和后的物质。在第二步，通过捏和所述捏和后的物质、同时向其中加入硫和硫化促进剂，得到生胶组合物。在第三步，在用于轮胎胎面的模具中，在加压/加热下硫化生胶组合物。

在根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法中，复合橡胶组分中的橡胶组分优选含有以橡胶含量计的20至80质量％的充矿物油丁二烯橡胶。

在根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法中，第一步优选包括捏和获得的捏和后物质、同时向其中加入油的步骤。

在根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法中，以100质量份的复合橡胶组分中的橡胶组分为基准，在第一步中油的加入量优选是5至10质量份。

通过根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法而得到的无钉防滑轮胎可以适合地获得出色的冰上性能和出色的耐磨性。

基于本发明的下述具体实施方式，本发明的上述目的及其他目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。

具体实施方式

<用于无钉防滑轮胎的配合剂>

(复合橡胶组分)

在根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法中，含有充矿物油丁二烯橡胶(在下文中也称为“充矿物油BR”)的复合橡胶组分被用作配合剂。这是因为，如果使用非充油橡胶，则由于随后作为软化剂加入的油的影响，增强剂比如炭黑的分散性会降低，并且耐磨性会下降。

根据本发明，矿物油作为用于填充丁二烯橡胶的填充油而被使用。这是因为，芳香族矿物油或者环烷矿物油具有如此高的动态粘度，以致于橡胶硬度的温度依赖性被提高，从而难以确保足够的轮胎机动性。

而用矿物油填充丁二烯橡胶的方法不作特别限制。通过将矿物油加入并混合入丁二烯橡胶的聚合溶液或乳液、并且此后通过加入固化剂等或者直接脱溶剂而获得夹层(clam)，可以得到充矿物油丁二烯橡胶。作为另一种选择，通过将丁二烯橡胶和矿物油在熔化状态下互相混合，可以制备出充矿物油BR。

以100质量份的丁二烯橡胶为基准，用于填充丁二烯橡胶的矿物油的量优选是10至60质量份。如果矿物油的量小于10质量份，则此后作为用于降低温度依赖性的软化剂而加入的油量会被提高，并且耐磨性很难确保。

为获得出色的特性比如橡胶强度和弹性系数，除上述的充矿物油BR之外，二烯橡胶被用作根据本发明制造的无钉防滑轮胎的复合橡胶组分。作为这样的二烯橡胶的例子，可以列举出天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶(IR)和异丁烯-异戊二烯橡胶(IIR)。这些材料中的一种可以单独使用，或者至少两种材料可以彼此组合使用。

至于充矿物油BR和二烯橡胶之间的混合比率，复合橡胶组分中的橡胶组分优选含有以橡胶含量计的20至80质量％的充矿物油BR。换句话说，充矿物油BR和二烯橡胶优选是如此混合：例如，假定在充矿物油BR中除矿物油外的橡胶成分的质量和二烯橡胶的质量的总和是100质量份，则除矿物油外的橡胶成分的质量是20至80质量份。如果除矿物油外的橡胶成分的质量小于20％，则难以充分地获得降低橡胶硬度温度依赖性的效果，并且难以确保根据本发明的耐磨性。另一方面，如果除矿物油外的橡胶成分的质量超过80质量％，则虽然冰上性能得到改善，但耐磨性降低。更优选复合橡胶组分中的橡胶组分含有以橡胶含量计的30至70质量％的充矿物油BR。

(油)

在根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法中，除了作为填充油使用的矿物油之外，油可以作为软化剂而被单独地混入。矿物油或芳香油可以用作油。考虑到耐磨性，以100质量份的橡胶组分为基准，油的含量优选是0至40质量份。

上述的油可以在初始阶段与另一种配合剂一起同时导入复合橡胶组分中。作为另一种选择，仅将油另外导入，并且在临时获得复合橡胶组分与另一配合剂的捏和后物质之后进行捏和。当油在初始阶段与另一种配合剂一起同时导入复合橡胶组分中时，以100质量份的复合橡胶组分中的橡胶组分为基准，在初始阶段导入的油含量优选是不超过20质量份，以免抑制填料比如炭黑或二氧化硅的分散性。

(另一种配合剂)

在根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法中，必要时可以使用增强剂或填料比如：炭黑或二氧化硅；用于使二氧化硅和橡胶组分彼此相结合的硅烷偶联剂；各种添加剂比如硫化剂、硫化促进剂、硫化助剂、抗氧化剂、软化剂和增塑剂。以100质量份的复合橡胶组分中的橡胶组分为基准，优选混入5至100质量份的炭黑。为使在润湿道路上的滚动阻力和摩擦性能之间能够相容，优选混入二氧化硅，并且以100质量份的复合橡胶组分中的橡胶组分为基准，该二氧化硅的含量优选是5至100质量份。

<制造无钉防滑轮胎的方法>

根据本发明制造无钉防滑轮胎的方法包括：第一步，通过捏和含有充矿物油丁二烯橡胶的复合橡胶组分和除硫和硫化促进剂之外的配合剂，获得捏和后的物质；第二步，通过捏和所述捏和后的物质同时向其中加入硫和硫化促进剂，获得生胶组合物；以及第三步，在用于轮胎的模具中，在加压/加热下硫化生胶组合物。

(第一步)

在第一步，通过捏和含有充矿物油丁二烯橡胶的复合橡胶组分和除硫和硫化促进剂之外的配合剂，得到捏和后的物质。此时，除了作为填充油使用的矿物油之外，油可以作为软化剂而被单独地混入。该油可以在初始阶段与另一种配合剂一起同时导入复合橡胶组分中。作为另一种选择，仅将油另外导入，并且在临时获得复合橡胶组分与另一种配合剂的捏和后物质之后进行捏和。当单独地导入油和填料例如炭黑或二氧化硅时，填料的分散性以及胎面胶的耐磨性可以被进一步改进。因此，优选在临时获得捏和后的物质之后将油另外导入。

捏和方法没有特别限制，但可以使用众所周知的方法，比如，一种方法是，在班布里密炼机等中在100至160℃温度下捏和材料1至10分钟。同样，在另外仅导入油的情况中，也可以使用众所周知的方法，比如，该方法是，在班布里密炼机等中在100至160℃温度下捏和材料1至10分钟。

(第二步)

在第二步，通过捏和在第一步中获得的捏和后的物质，同时向其中加入硫和硫化促进剂，得到生胶组合物。捏和方法没有特别限制，但可以使用众所周知的方法，比如，一种方法是，在敞开式辊磨机等中在60至100℃温度下捏和材料1至5分钟。

(第三步)

根据本发明的制造无钉防滑轮胎的方法没有特别限制，但例如可以使用普遍使用的方法，比如一种方法是，通过以对应于轮胎胎面的形状挤出生胶组合物，并且用轮胎成型机对其加压/加热，从而得到轮胎。

[实施例]

现在参考实施例和对照例，对本发明进行更具体的描述。

<实施例1～5和对照例1～3>

(生胶组合物和无钉防滑轮胎的制备)

将具有在表1“导入物1”中显示的含量的化学品导入班布里密炼机中，并且在约150℃温度下捏和五分钟。在实施例2和3以及对照例2和3的每一个中，进一步加入具有在表1中“导入物2”中显示的含量的矿物油，并且在约150℃温度下将材料捏和五分钟。此后将具有在表1中“第二步”中显示的含量的硫和硫化促进剂加至在表1中显示的“第一步”中获得的捏和后的物质中，并且将捏和后的物质在敞开式辊磨机中在约80℃温度下捏和三个分钟，从而得到生胶组合物。使生胶组合物形成胎面形状，与其他的轮胎组件结合，并且在170℃温度下硫化15分钟，借此制备根据实施例1至5和对照例1至3的无钉防滑轮胎。对获得的生胶组合物和无钉防滑轮胎进行下述项目的评估：

(打滑性)

橡胶在第二步的捏和中不抓紧转动件的这样一种现象被称为“打滑”。如果发生打滑，橡胶混炼就不能进行。存在/不存在打滑的评估如下：

A：不打滑

B：打滑

(碳分散性)

将上述生胶组合物在170℃温度下硫化12分钟，并且用冷冻显微切片机从其中制备生胶组合物薄截面。对于该生胶组合物的薄截面，通过根据ASTMD 2663B用光学显微镜测量每单位面积橡胶的未分散的碳的数量，计算出未分散的炭黑的比率。将其中碳完全分散进入橡胶组分的状态设定为100％，那么数值会随着分散性降低而减小。

(拉伸断裂强度)

将上述生胶组合物在170℃温度下硫化12分钟，从其上切割出2mm厚的试验片。根据日本工业标准JIS K 6251“硫化橡胶和热塑性橡胶-获得拉伸特性的方法”，用3号哑铃在试验片上进行抗拉试验，以测量各个组合物的拉伸断裂强度(TB)，并且由以对照例1(100)为基准，根据下述等式得到指数。拉伸断裂强度随着数值的提高而增加。

(拉伸断裂强度指数)＝(各个组合物的拉伸断裂强度)/(对照例1的拉伸断裂强度)×100

(冰上制动性能)

将19/65R15型的DS-2无钉防滑轮胎安装在国产的2000cc的RF汽车上，并且在下列条件下评估其实际性能：

试验场所：北海道名寄试验场

气温：-1至-6℃

至于冰上制动性能，测量在30km/h的速度下踏住制动器(antilock)刹车之后直至停止的停车距离，并且以对照例1(100)为基准，由下述等式得到指数。冰上制动性能随着数值的增加而提高。

(冰上制动性能)＝(对照例1的停车距离)/(各个组合物的停车距离)×100

(耐磨性)

至于耐磨性，将195/65R15型的DS-2无钉防滑轮胎安装在国产的RF汽车上，测量在行进8000km之后轮胎胎面的凹槽深度，用于计算当轮胎花纹凹槽的深度降低1mm时的行驶距离，并且以对照例1(100)为基准，由下述等式得到指数。耐磨性随着数值的增加而提高。

(耐磨性)＝(各个组合物的行驶距离)/(对照例1的行驶距离)×100

NR：RSS#3

BR：BR150B，宇部兴产株式会社生产(顺式1，4结合量＝97％，ML₁₊₄(100℃)＝35，在25℃下5％甲苯溶液的粘度＝48，Mw/Mn＝3.3)

充矿物油BR：BR133P，宇部兴产株式会社制造(顺式1，4结合量＝98％，ML₁₊₄(100℃)＝35，在25℃下5％甲苯溶液的粘度＝48，Mw/Mn＝2.8，以100重量份的丁二烯橡胶为基准混入37.5重量份的矿物油)

炭黑：Dia Black I，三菱化学公司生产(ISAF炭黑，平均粒径：23mm，DBP吸油量：114ml/100g，氮吸附比表面积：114m²/g)

二氧化硅：Ultrasil VN3，德固赛公司生产(比表面积：175m²/g)

硅烷偶联剂：Si-69，德固赛公司生产

矿物油：PS-32，出光兴产株式会社生产

硬脂酸：Kiri，日本油脂株式会社生产

氧化锌：购自三井金属矿业株式会社的两种类型氧化锌

抗氧化剂：Nocrack 6C，大内新兴化学工业株式会社生产

蜡：Ozoace蜡，日本精蜡株式会社生产

硫：粉末硫，鹤见化学株式会社生产

硫化促进剂：NOCCELER NS，大内新兴化学工业株式会社生产

(性能评估)

在实施例1、4和5中的每一个中均使用了充矿物油BR。实施例1的冰上制动性能与对照例1相当，并且拉伸断裂强度和耐磨性出色。与实施例1相比，实施例4具有较大含量的充矿物油BR，并且冰上制动性能出色。实施例5的冰上制动性能比对照例1稍差，但拉伸断裂强度和耐磨性出色。

在实施例2和3的每一个中，使用充矿物油BR，并且在第一步，矿物油与填料相分离地导入。实施例2和3中的每一个的冰上制动性能与对照例1相当，并且拉伸断裂强度和耐磨性出色。

在对照例1至3中的每一个都没有使用充矿物油BR。对照例2造成打滑。对照例3在所有的评估项目中都与对照例1相当。

虽然对本发明进行了描述和详细示例，但是，应清楚地理解，例证和实施例仅用于说明而非用于限制。本发明的保护范围被解释于附后的权利要求中。

Claims (4)

1.一种制造无钉防滑轮胎的方法，其包括：

第一步，通过捏和含有充矿物油丁二烯橡胶的复合橡胶组分和除硫和硫化促进剂之外的配合剂，得到捏和后的物质；

第二步，通过一边捏和所述捏和后的物质、一边向其中加入硫和硫化促进剂，得到生胶组合物；以及

第三步，在轮胎胎面用模具中，在加压/加热下使所述生胶组合物硫化。

2.如权利要求1所述的制造无钉防滑轮胎的方法，其特征在于，

所述复合橡胶组分中的橡胶组分含有以橡胶含量计的20至80质量％的所述充矿物油丁二烯橡胶。

3.如权利要求1所述的制造无钉防滑轮胎的方法，其特征在于，

所述第一步包括一边捏和获得的所述捏和后的物质、一边向其中加入油的步骤。

4.如权利要求3所述的制造无钉防滑轮胎的方法，其特征在于，

以100质量份所述复合橡胶组分中的所述橡胶组分为基准，在所述第一步中加入的所述油的含量是5至10质量份。