CN104508034B - 轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎 - Google Patents

轮胎胎踵或胎趾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

本发明提供一种组合物，其特征在于，相对于由顺‑1,4键的含量为97％以上、100℃下的门尼粘度(ML1+4)为45以上、且25℃下的5质量％甲苯溶液粘度(T‑cp)〔cps〕与门尼粘度之比即(T‑cp)/(ML1+4)为2.0以上的30～70质量％的丁二烯橡胶，及30～70质量％的其他二烯类橡胶所构成的100质量份的橡胶成分，配混55～75质量份的氮吸附比表面积为35m2/g以上且低于50m2/g的炭黑(1)，5～20质量份的氮吸附比表面积为50m2/g以上95m2/g以下的炭黑(2)，且炭黑(1)及(2)的合计为60～95质量份。

Description

轮胎胎踵或胎趾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胎踵或胎趾用橡胶组合物，及使用该橡胶组合物的充气轮胎，具体而言，涉及一种能够高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，及使用该橡胶组合物的充气轮胎。
背景技术
轮胎胎踵(tire rim cushion)或胎趾(ガムフィニッシング，rubberfinishing)用橡胶，因为要支撑车辆载荷，因此将承受很强的压缩载荷，所以要求有较高的橡胶硬度。另外，还要求即使受到压缩变形，橡胶也难以永久变形的性质，即耐压缩永久变形性(resistance to compressionset)，和耐磨损性等性质。
近年来，随着环境意识的提高，改善轮胎低油耗性的要求也日益高涨。作为实现轮胎胎踵或胎趾用橡胶的低发热化的方法之一，可以举出减少充填物配混量的方法，但是这种方法会降低硬度，且耐磨损性也会恶化。
因此，在以往技术中，高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性非常困难。
并且，在下述专利文献1中公开了一种含有具有特定的粘度比的聚丁二烯橡胶的轮胎垫带用橡胶组合物。可是，以专利文献1所述的技术，不能同时高水准的满足低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-56978号公报
发明内容
发明要解决的问题
由此，本发明的目的在于，提供一种能够高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，及使用该橡胶组合物的充气轮胎。
技术方案
本发明者们经过锐意研究最终发现，通过对具有特定特性的丁二烯橡胶，并用特定量的具有特定的氮吸附比表面积的2种炭黑，能够解决上述问题，并且完成了本发明。
即，本发明如下所述。
1.一种轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，相对于含有顺-1,4键的含量为97％以上、100℃下的门尼粘度(ML1+4)为45以上、且25℃下的5质量％甲苯溶液粘度(T-cp)〔cps〕与该门尼粘度之比即(T-cp)/(ML1+4)为2.0以上的30～70质量％的丁二烯橡胶及30～70质量％的其他二烯类橡胶的100质量份橡胶成分，
配混55～75质量份的氮吸附比表面积为35m2/g以上且低于50m2/g的炭黑(1)，且5～20质量份的氮吸附比表面积为50m2/g以上95m2/g以下的炭黑(2)，所述炭黑(1)及(2)的合计为60～95质量份。
2.如所述1中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，当所述炭黑(2)的配混量即质量为1时，所述炭黑(1)的配混量即质量在5～15的范围内。
3.如所述2中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，当所述炭黑(2)的配混量即质量为1时，所述炭黑(1)的配混量即质量在5～10范围内。
4.如所述1中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述顺-1,4键的含量为98以上。
5.如所述1中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述门尼粘度(ML1+4)为45～70。
6.如所述5中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述门尼粘度(ML1+4)为50～70。
7.如所述1中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述(T-cp)/(ML1+4)为2.0以上且小于3.3。
8.如所述7中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述(T-cp)/(ML1+4)为2.2以上且小于2.5。
9.如所述7中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述(T-cp)/(ML1+4)为2.3以上且小于2.5。
10.如所述1中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶成分由40～50质量％的丁二烯橡胶，及50～60质量％的其他二烯类橡胶所构成。
11.如所述1中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑(1)的氮吸附比表面积(N2SA)为35～45m2/g，所述炭黑(2)的氮吸附比表面积(N2SA)为65～85m2/g。
12.如所述1中所记载的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑(1)的配混量为，相对于所述橡胶成分100质量份为60～70质量份，所述炭黑(2)的配混量为，相对于所述橡胶成分100质量份为5～15质量份，且所述炭黑(1)及(2)的合计配混量为65～85质量份。
13.一种充气轮胎，其将所述1中所记载的橡胶组合物用于轮胎胎踵或胎趾。
发明效果
根据本发明可以提供一种轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，及使用该橡胶组合物的充气轮胎，其对具有特定特性的丁二烯橡胶，并用特定量的具有特定的氮吸附比表面积的2种炭黑，因此能够高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性。
具体实施方式
以下，详细说明本发明。
(丁二烯橡胶)
本发明所使用的丁二烯橡胶(BR)必须满足顺-1,4键含量为97％以上，100℃下的门尼粘度(ML1+4)为45以上，且25℃下的5质量％甲苯溶液粘度(T-cp)〔cps〕与该门尼粘度之比即(T-cp)/(ML1+4)为2.0以上，以下称为“特定BR”。如果不全部满足上述各特性，则不能发挥本发明的效果。
顺-1,4键含量是使用核磁共振装置(NMR)测定的值，顺-1,4键含量优选为98％以上。
门尼粘度是依据JIS 6300-1使用L型转子测定的值。门尼粘度必须为45以上，如此则能够兼顾硬度与低油耗性。门尼粘度优选为50以上。另外，门尼粘度的上限并无特别限定，但优选为70以下。
所述(T-cp)/(ML1+4)是BR聚合物链的支化度的指标，该值越大，则支化度越小即直线性越高。该值小于2.0，则不能改善低发热性、硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性中任一个。从本发明效果的观点考虑，(T-cp)/(ML1+4)的值优选为2.0以上且小于3.3，更优选为2.2以上且小于2.5，特别优选为2.3以上且小于2.5。
此处，甲苯溶液粘度(T-cp)是通过将试样橡胶在甲苯中溶解为5质量％溶液，并利用佳能芬斯克粘度计测定该溶液在25℃下的粘度而获得的值。
(其他二烯类橡胶)
作为本发明中使用的其他二烯类橡胶，可列举天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、所述特定BR以外的丁二烯橡胶、丁苯橡胶(SBR)及丁腈橡胶(NBR)等二烯类橡胶。这些可单独使用，也可并用两种以上。此外，其分子量和显微结构并无特别限制，可以被胺基、酰胺基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、羧基、羟基等末端改性，也可以被环氧化。
本发明中，在所述特定BR与其他二烯类橡胶的合计100质量份中，所述特定BR必须占30～70质量％，其他二烯类橡胶必须占30～70质量％，且所述特定BR及所述其他二烯类橡胶的合计为100质量份。如果特定BR低于30质量％，则低发热性会恶化。相反如果超过70质量％，则硬度或破断强度会恶化。
特定BR和其他二烯类橡胶的比例优选为特定BR占40～50质量％，其他二烯类橡胶占50～60质量％。
(炭黑)
本发明将并用具有特定的氮吸附比表面积的2种炭黑作为一个特征。
即，本发明并用氮吸附比表面积(N2SA)为35m2/g以上且小于50m2/g的炭黑(1)与氮吸附比表面积(N2SA)为50m2/g以上95m2/g以下的炭黑(2)。
在只使用炭黑(1)或(2)中任一方时，或者，使用炭黑(1)及(2)以外的其他炭黑时，兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性会比较困难。
从提高本发明的效果的观点来看，炭黑(1)的更优选的氮吸附比表面积(N2SA)为35～45m2/g，炭黑(2)的更优选的氮吸附比表面积(N2SA)为65～85m2/g。
另外，氮吸附比表面积是依据JIS K6217测定的值。
(填充剂)
本发明的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，除了所述炭黑以外，还可以配混各种填充剂。作为填充剂并无特别限制，可根据用途适当选择，例如可列举二氧化硅、粘土、滑石及碳酸钙等无机填充剂。
(轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物的混配比例)
本发明的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，相对于所述橡胶成分100质量份，配混55～75质量份的氮吸附比表面积(N2SA)为35m2/g以上且小于50m2/g的炭黑(1)，5～20质量份的氮吸附比表面积(N2SA)为50m2/g以上95m2/g以下的炭黑(2)，且所述炭黑(1)及(2)的合计为60～95质量份。
所述炭黑(1)的混配量相对于所述橡胶成分100质量份，低于55质量份时，硬度、耐磨损性会恶化，相反超过75质量份时，则将得不到低发热性，耐压缩永久变形性也会恶化。
所述炭黑(2)的混配量相对于所述橡胶成分100质量份，低于5质量份时，硬度会恶化，相反超过20质量份时，则将得不到低发热性，耐压缩永久变形性也会恶化。
所述炭黑(1)及(2)的合计低于60质量份时，硬度、耐磨损性会恶化，相反超过95质量份时，则将得不到低发热性，耐压缩永久变形性也会恶化。
所述炭黑(1)的更优选的混配量，相对于所述橡胶成分100质量份，为60～70质量份。
所述炭黑(2)的更优选的混配量，相对于所述橡胶成分100质量份，为5～15质量份。
所述炭黑(1)及(2)的更优选的合计混配量为65～85质量份。
而且，所述炭黑(1)及(2)的混配量的量的比率，从进一步提高本发明的效果，即进一步高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性的观点来看，当所述炭黑(2)的配混量为1质量时，所述炭黑(1)的配混量优选为5～15质量，更优选为5～10质量。
在本发明轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物中，除了所述成分以外，还能够配混硫化或交联剂、硫化或交联促进剂、各种油、防老化剂及可塑剂等一般配混在橡胶组合物中的各种添加剂，该添加剂可通过一般方法混炼成组合物，用于硫化或交联。在不违反本发明目的的前提下，这些添加剂的配混量可以设定为以往的一般配混量。
此外，本发明轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物可按照以往的充气轮胎的制造方法，用于制造充气轮胎。
本发明的橡胶组合物能够高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性，由此，特别适用于轮胎胎踵或胎趾。
实施例
以下，通过实施例和比较例进一步说明本发明，但本发明并不限定于下述事例。
实施例1～6及比较例1～11
样品的制备
在表1所示的配混质量份中，利用1.5升的密闭式班伯里密炼机将硫化促进剂和硫磺以外的成分混炼5分钟后，在温度150℃下放出主料，并进行室温冷却。然后利用辊式炼胶机将该主料加入硫化促进剂和硫磺后混炼2分钟，获得轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物。继而在规定的模具中于160℃下将所获得的橡胶组合物加压硫化20分钟，制备成硫化橡胶试验片。通过下述试验法，测定所获得的硫化橡胶试验片的物性。
硬度：依据JIS K6253测定20℃下的肖氏A硬度。以比较例1的值为指数100，表示其结果。指数越大，则表示硬度越高。
发热性：使用(株)东洋精机制作所制造的粘弹性分光计，在初始变形＝10％、振幅＝±2％、频率＝20Hz的条件下测定tanδ(60℃)，以该值评价发热性。以比较例1的值为指数100，表示其结果。指数越小，则表示越低发热性。
耐磨损性:依据ASTM-D2228，使用皮克磨耗试验机测定了磨耗量。以比较例1的值的倒数为指数100，表示其结果。指数越大，则表示耐磨损性越优异。
耐压缩永久变形性:依据JIS K6262，在70℃×22小时、初始应变25％的条件下测定耐压缩永久变形性。以比较例1的值为指数100，表示其结果。指数越大，则表示耐压缩永久变形性越优异。
结果一同示于表1中。
*1：NR(RSS#1)
*2：BR-1(日本Zeon株式会社制造Nipol BR-1220，顺-1,4键含量＝98％、100℃下的门尼粘度(ML1+4)＝43、(T-cp)/(ML1+4)＝1.4)
*3：BR-2(宇部兴产株式会社制造UBEPOL 230，顺-1,4键含量＝98％、100℃下的门尼粘度(ML1+4)＝38、(T-cp)/(ML1+4)＝3.1)
*4：BR-3(宇部兴产株式会社制造UBEPOL 150L，顺-1,4键含量＝98％、100℃下的门尼粘度(ML1+4)＝43、(T-cp)/(ML1+4)＝2.8)
*5：BR-4(宇部兴产株式会社制造BR360L，顺-1,4键含量＝98％、100℃下的门尼粘度(ML1+4)＝51、(T-cp)/(ML1+4)＝2.4)
*6：炭黑-1(东海碳株式会社制造SEAST V，N2SA＝27m2/g、DBP吸油量＝87cm3/100g)
*7：炭黑-2(东海碳株式会社制造SEAST SO，N2SA＝42m2/g、DBP吸油量＝115cm3/100g)
*8：炭黑-3(东海碳株式会社制造SEAST N3，N2SA＝79m2/g、DBP吸油量＝101cm3/100g)
*9：炭黑-4(泰国炭公司制造商品名THAIBLACK N330T，N2SA＝65m2/g、DBP吸油量＝77cm3/100g)
*10：炭黑-5(新日化碳公司制造商品名Niteron#300IH，N2SA＝115m2/g、DBP吸油量＝120cm3/100g)
*11：锌白(正同化学工业株式会社制造氧化锌3种)
*12：硬脂酸(日油株式会社制造微珠状硬脂酸)
*13：油(昭和壳牌石油株式会社制造Extract 4号S)
*14：硫磺(鹤见化学工业株式会社制造含金华印油的微粉硫磺)
*15：硫化促进剂(大内新兴化学工业株式会社制造Nocceler CZ-G)
如上述表1表明，由实施例1～6制备的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，相对于具有特定特性的丁二烯橡胶，并用了特定量的具有特定的氮吸附比表面积的2种炭黑，因此，相对于比较例1的橡胶组合物，能够高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性。特别是在炭黑(1)及(2)的混配量的量的比率中，当所述炭黑(2)的配混量为1质量时，将所述炭黑(1)的配混量设定在5～15质量范围的实施例1,2,4,5，能够进一步高度兼顾低发热性与硬度、耐磨损性、及耐压缩永久变形性。
与此相比，比较例2为没有使用炭黑(2)，而是使用了具有低于炭黑(1)的氮吸附比表面积(N2SA)的炭黑的例子，因此恶化了硬度及耐磨损性。
比较例3为没有使用炭黑(1)，而是使用了具有低于炭黑(1)的氮吸附比表面积(N2SA)的炭黑的例子，因此恶化了硬度及耐磨损性。
比较例4,炭黑(1)及(2)的配混量超过了本发明中规定的上限，因此得不到低发热性，且出来现了耐压缩永久变形性的恶化。
比较例5,炭黑(2)的配混量超过了本发明规定的上限，因此得不到低发热性，且出来现了耐压缩永久变形性的恶化。
比较例6,BR的100℃下的门尼粘度(ML1+4)及(T-cp)/(ML1+100)低于本发明中规定的下限，因此硬度降低，得不到发热性，且耐磨损性及耐压缩永久变形性都出现了恶化。
比较例7,BR的100℃下的门尼粘度(ML1+4)低于本发明中规定的下限，因此硬度及耐压缩永久变形性都出现了恶化。
比较例8,BR的100℃下的门尼粘度(ML1+4)低于本发明中规定的下限，因此硬度及耐压缩永久变形性都出现了恶化。
比较例9为没有使用炭黑(2)，而是使用了具有高于炭黑(2)的氮吸附比表面积(N2SA)的炭黑的例子，因此低发热性及耐压缩永久变形性都出现了恶化。
比较例10,炭黑(1)及(2)的合计混配量低于本发明中规定的下限，因此硬度及耐磨损性都出现了恶化。

Claims (12)

1.一种轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，相对于100质量份橡胶成分配混进了55～75质量份的氮吸附比表面积为35m2/g以上且低于50m2/g的炭黑1、和5～20质量份的氮吸附比表面积为50m2/g以上95m2/g以下的炭黑2，所述炭黑1及炭黑2的合计为60～95质量份，
所述橡胶成分中含有30～70质量％的丁二烯橡胶和30～70质量％的其他二烯类橡胶，
所述丁二烯橡胶，其顺-1,4键的含量为97％以上、100℃下的门尼粘度(ML1+4)为45以上、且25℃下的5质量％甲苯溶液粘度(T-cp)与所述门尼粘度之比即(T-cp)/(ML1+4)为2.0以上且小于3.3，其中，所述甲苯溶液粘度(T-cp)的单位是cps。
2.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，当所述炭黑2的质量配混量为1时，所述炭黑1的质量配混量在5～15的范围内。
3.如权利要求2所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，当所述炭黑2的质量配混量为1时，所述炭黑1的质量配混量在5～10的范围内。
4.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述顺-1,4键的含量为98%以上。
5.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述门尼粘度(ML1+4)为45～70。
6.如权利要求5所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述门尼粘度(ML1+4)为50～70。
7.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述(T-cp)/(ML1+4)为2.2以上且小于2.5。
8.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述(T-cp)/(ML1+4)为2.3以上且小于2.5。
9.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶成分由40～50质量％的所述丁二烯橡胶及50～60质量％的其他二烯类橡胶构成。
10.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑1的氮吸附比表面积(N2SA)为35～45m2/g，所述炭黑2的氮吸附比表面积(N2SA)为65～85m2/g。
11.如权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑1的配混量相对于所述橡胶成分100质量份为60～70质量份，所述炭黑2的配混量相对于所述橡胶成分100质量份为5～15质量份，且所述炭黑1及2的合计配混量为65～85质量份。
12.一种充气轮胎，轮胎胎踵或胎趾中使用了权利要求1所述的轮胎胎踵或胎趾用橡胶组合物。
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