CN105308112B - 橡胶组合物和充气轮胎 - Google Patents

橡胶组合物和充气轮胎 Download PDF

Info

Publication number
CN105308112B
CN105308112B CN201480031194.XA CN201480031194A CN105308112B CN 105308112 B CN105308112 B CN 105308112B CN 201480031194 A CN201480031194 A CN 201480031194A CN 105308112 B CN105308112 B CN 105308112B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
carbon black
rubber composition
mass
rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480031194.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105308112A (zh
Inventor
北乡亮太
川名佑纪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Rubber Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Rubber Industries Ltd filed Critical Sumitomo Rubber Industries Ltd
Publication of CN105308112A publication Critical patent/CN105308112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105308112B publication Critical patent/CN105308112B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/01—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00—Compositions of natural rubber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)

Abstract

本发明提供可以兼顾耐磨性和低生热性的橡胶组合物，以及含有该橡胶组合物的充气轮胎。本发明涉及一种橡胶组合物，其含有一种以上的炭黑，所述一种以上的炭黑中的至少一种由BMCI值为150以下、脂肪族烃含量为30质量％以上的原料油制造。

Description

橡胶组合物和充气轮胎
技术领域
本发明涉及橡胶组合物以及含有该橡胶组合物的充气轮胎。
背景技术
当在橡胶组合物中添加炭黑时，炭黑的物理性质，例如，比表面积、结构和表面性质将极大地影响该橡胶组合物的性能。因此，根据橡胶组合物的性能的要求、该橡胶组合物所使用的环境条件等，可以使用具有不同性质的各种炭黑(例如，参考专利文献1)。
与路面相接触的胎面橡胶，被要求在行驶中具有优异的耐摩擦性(耐磨性)，并在行驶中在橡胶变形时呈现较低的滞后损失，即，低生热性。现已提出若干种方法用于兼顾上述的耐磨性和低生热性，例如在橡胶组合物中大量填充炭黑的方法，或者使用具有高比表面积(小粒径)或高结构的炭黑的方法。然而，这些炭黑的使用虽然可以改善耐磨性，但可能导致在低生热性方面不足。
为了通过控制炭黑的比表面积和结构之外的性质来改善轮胎的耐磨性，已经提出增加炭黑的聚集体直径分布的尖锐度的方法。然而，含有这样的炭黑的橡胶组合物会劣化低生热性，而具有该橡胶组合物形成的胎面的轮胎可能在低生热性方面不足。进一步地，降低聚集体直径分布的尖锐度虽然可以改善轮胎的低生热性，但同时趋于降低耐磨性。因此，仅仅控制炭黑的聚集体直径分布的也并非一种可有效兼顾轮胎的耐磨性和低生热性的方法。
如上所述，耐磨性和低生热性之间为互抵关系(trade-off relationship)。尽管在获得高水准的两种性能方面已经获得一定进展，但人们尚未发现给予充分性能的炭黑。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2001-081239 A
发明内容
技术问题
本发明的目的是解决上述问题，并提供可以兼顾耐磨性和低生热性的橡胶组合物，以及含有该橡胶组合物的充气轮胎。
解决问题的方案
经深入研究，本发明人发现：含有具有特定聚集性质的炭黑、例如来自特定的原料油的炭黑的橡胶组合物，可以兼顾耐磨性和低生热性。由此完成了本发明。
本发明涉及一种橡胶组合物，其含有一种以上的炭黑，所述一种以上的炭黑中的至少一种由BMCI值为150以下、脂肪族烃含量为30质量％以上的原料油制造，所述BMCI值基于平均沸点T(℃)和相对于60°F的水的比重D(60/60°F)，根据下式进行计算：
BMCI＝48640/(T+273)+473.7D-456.8。
优选地，所述一种以上的炭黑中的至少一种由BMCI值为95以上、脂肪族烃含量为60质量％以下的原料油制造。
优选地，在所述原料油中，基于100质量％的脂肪族烃，来自动物油或植物油、或它们的改性产物的脂肪族烃的含量为10质量％以上。
优选地，所述原料油中含有妥尔油。
优选地，所述一种以上的炭黑中的至少一种采用炉法制造。
本发明还涉及一种橡胶组合物，其含有一种以上的炭黑，所述一种以上的炭黑中的至少一种具有如下的聚集性质：斯托克直径分布曲线的众数直径(mode diameter)(Dmod)为79nm以下，所述分布曲线的半宽度(ΔD50)与所述Dmod的比值(ΔD50/Dmod)为0.78以上。
上述橡胶组合物各自优选用作轮胎用橡胶组合物。
本发明还涉及一种充气轮胎，其由上述轮胎组合物中的任意一种形成。
发明的有益效果
本发明的含有特定的炭黑的橡胶组合物，可以兼顾低生热性和耐磨性，并且可以提供具有优异的这两种性能的充气轮胎。
具体实施方式
本发明的第一个方面涉及一种含有一种以上炭黑的橡胶组合物，其中，所述一种以上的炭黑中的至少一种为由BMCI值为150以下、脂肪族烃含量为30质量％以上的原料油制造的炭黑(1)，其中，所述BMCI值基于平均沸点T(℃)和相对于60°F的水的比重D(60/60°F)，根据下式进行计算：
BMCI＝48640/(T+273)+473.7D-456.8。
本发明的第二个方面涉及一种含有一种以上炭黑的橡胶组合物，其中，所述一种以上的炭黑中的至少一种为具有如下的聚集性质的炭黑(1)：斯托克直径分布曲线的众数直径(Dmod)为79nm以下，所述分布曲线的半宽度(ΔD50)与所述Dmod的比值(ΔD50/Dmod)为0.78以上。
根据本发明，在橡胶组合物中加入具有特定聚集性质的炭黑，该性质包括Dmod在特定值以下、ΔD50/Dmod比值在特定值以上，例如由BMCI值为特定值以下、脂肪族烃含量为特定值以上的原料油制造的炭黑(1)。这将在维持或改善良好的低生热性的同时，改善耐磨性，因此能够同时获得高水准的耐磨性和低生热性。
本发明中，可以用作橡胶组分的橡胶材料的例子包括：二烯类橡胶例如异戊二烯类橡胶、聚丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶(SBR)。橡胶材料可以单独使用，也可以2种以上组合使用。其中，优选异戊二烯类橡胶和BR，并且更优选异戊二烯类橡胶，这是因为它们可被用于轮胎而获得驾驶稳定性、低生热性、断裂伸长率、对纤维帘线的粘附性、加工性和抗返硫性的均衡改善。
异戊二烯类橡胶的例子包括：聚异戊二烯橡胶(IR)、天然橡胶(NR)和环氧化天然橡胶(ENR)。其中优选NR，这是因为其在轮胎耐久性、对纤维帘线的粘附性等方面优异。NR可以是通常用于橡胶工业的NR中的任意一种，例如SIR20、RSS#3或TSR20。IR没有特别限定，可以使用通常用于橡胶工业的IR中的任意一种。
基于100质量％的橡胶组分，异戊二烯类橡胶的含量优选为20质量％以上，更优选为30质量％以上，进一步优选为60质量％以上。如果该含量低于20质量％，耐磨性、低生热性和橡胶强度不足。该含量可为100质量％。当异戊二烯类橡胶与其他橡胶材料组合使用时，异戊二烯类橡胶的含量优选为70质量％以下。
BR没有特别限定。其例子包括高顺式BR例如可购买自瑞翁公司的BR1220和可购自宇部兴产公司的BR130B和BR150B，以及含间同异构的聚丁二烯晶体的BR例如可购自宇部兴产公司的VCR412和VCR617。特别地，优选顺式含量为90质量％以上的BR，这是因为其具有良好的耐磨性。
本发明中，使用炭黑(1)。炭黑(1)的添加可以兼顾耐磨性和低生热性。
在本发明的第二个方面中，炭黑(1)的聚集性质包括：斯托克直径分布曲线的众数直径(Dmod)为79nm以下，优选为69nm以下，更优选为63nm以下。如果Dmod大于79nm，本发明的效果(特别是改善耐磨性的效果)不足。Dmod的下限值没有特别限定，但优选为50nm以上，更优选为56nm以上。如果其小于50nm，炭黑(1)趋于具有低分散性，导致断裂时的拉伸性能降低以及降低的耐磨性。
在本发明的第二个方面中，炭黑(1)的聚集性质包括：所述分布曲线的半宽度(ΔD50)与所述Dmod的比值(ΔD50/Dmod)为0.78以上，优选为0.90以上，更优选为1.0以上，进一步优选为1.1以上。如果该比值小于0.78，本发明的效果(特别是改善低生热的效果)不足。ΔD50/Dmod比值的上限值没有特别限定，但优选为2.5以下，更优选为2.0以下。如果其大于2.5，耐磨性会劣化，其结果是不能获得预期的效果。
本文中炭黑的Dmod和ΔD50采用下述方法测定。
在20％的乙醇水溶液中加入表面活性剂(可购自西格玛化学品公司的"NONIDETP-40")。在该混合物中加入精确称量的炭黑样品，制备炭黑浓度为0.01重量％的样品溶液。使用超声波分散器(可购自Ultrasonic Engineering公司的"Ultrasonic Generator USV-500V")，在200kHz频率和100W功率下，对该样品溶液进行5分钟的分散处理。由此，制备炭黑浆料。另一发明，在离心式粒径分布分析仪(可购自BROOKHAVEN INSTRUMENTS公司的"BI-DCP PARTICL SIZER")中，加入10ml自旋液体(spin liquid)(纯水)，然后向其中加入1ml的缓冲液(20体积％的乙醇水溶液)。然后，分别加入1ml的上述制备的炭黑浆料，然后在8000rpm下对混合物进行离心沉降，测定斯托克直径。由此，获得斯托克直径相对于相对发生频率的直方图。将经过该直方图的峰(A)且平行于Y轴的直线与该直方图的X轴的交点设为C。点C处的斯托克直径作为众数斯托克直径(Dmod)。进一步地，将线段AC的中点设为F，确定经过点F且平行于X轴的直线G与该直方图的分布曲线的两个交点(D，E)。将点D和点E的斯托克直径的差的绝对值作为斯托克直径的半宽度(分布曲线的半宽度(ΔD50))。
炭黑(1)的三甲基十六烷基溴化铵吸附比表面积(CTAB)优选为60～150m2/g，更优选为80～145m2/g，进一步优选为100～140m2/g，特别优选为105～135m2/g。当该CTAB在上述范围内时，更适于获得本发明的效果。
本文中炭黑的三甲基十六烷基溴化铵吸附比表面积(CTAB)按照JIS K 6217-3：2001进行测定。
炭黑(1)的碘吸附值(IA)(mg/g)优选为100～400mg/g，更优选为110～300mg/g，进一步优选为120～250mg/g。当该碘吸附值(IA)在上述范围内时，更适于获得改善耐磨性的效果，以及更适于获得本发明的效果。
炭黑(1)的三甲基十六烷基溴化铵吸附比表面积(CTAB)与碘吸附值(IA)(mg/g)的比值(CTAB/IA)优选为0.8～1.2m2/mg，更优选为0.85～1.15m2/mg，进一步优选为0.9～1.1m2/mg。当该CTAB/IA比值在上述范围内时，更适于获得本发明的效果。
本文中炭黑的碘吸附值(IA)按照JIS K 6217-1：2008进行测定。
可将CTAB/IA比值所定义的表面活性指数作为炭黑的结晶度指数(石墨化率)。具体地，较高的CTAB/IA比值表示较低的结晶度，其趋于导致炭黑和橡胶组分的相互作用较大。
该CTAB/IA比值还可以用作评价炭黑表面存在的酸性官能团的数量的参数。因为炭黑表面的酸性官能团有助于与橡胶组分的相互作用，故较高的CTAB/IA比值表示在炭黑表面存在更多的酸性官能团。因此，当CTAB/IA比值在上述范围内时，炭黑可以对橡胶组分具有更显著的补强效果，以及更适于获得本发明的效果。
炭黑(1)的24M4邻苯二甲酸二丁酯吸油量(24M4DBP)优选为50～120cm3/100g，更优选为70～120cm3/100g，进一步优选为90～115cm3/100g，特别优选为为95～110cm3/100g。当该24M4DBP在上述范围内时，更适于获得本发明的效果。
本文中炭黑的24M4邻苯二甲酸二丁酯吸油量(24M4DBP)按照ASTM D 3493-85a进行测定。
炭黑(1)可以是酸性、中性或碱性，但优选按照JIS K 6220-1测定的pH为2.0～10.0，更优选为5.5～9.5。当炭黑(1)的pH在上述范围内时，更适于改善橡胶组合物的机械强度和耐磨性，以及更适于获得本发明的效果。
炭黑(1)优选通过例如具有如下特征的方法制造：使用BMCI值为150以下、脂肪族烃含量为30质量％以上的原料油(原料烃)制造。该方法适于制造具有上述性质的炭黑(1)。进一步地，该方法可以容易地以一锅法制备具有上述性质的炭黑(1)，换言之，通过仅使用所述原料油制备炭黑，而不需要制备和混合多种炭黑或进行例如表面处理等后续处理来制备炭黑。
本文中的BMCI值由平均沸点T(℃)和相对于60°F的水的比重D(60/60°F)通过下式计算。
该平均沸点T是指在原料油的蒸馏测试中，原料油的50质量％被蒸馏出时的温度。
BMCI＝48640/(T+273)+473.7D-456.8
在本发明的第一个方面中，原料油的BMCI值为150以下，优选为140以下，更优选为130以下，进一步优选为120以下，特别优选为110以下。如果该BMCI值大于150，则炭黑的粒径分布过于尖锐，不能具有上述的特定聚集性质，低生热性恶化。原料油的BMCI值的下限没有特别限定，但优选为95以上。如果其小于95，产量可能恶化(获得的炭黑量不足)。
在本发明的第一个方面中，脂肪族烃含量(基于100质量％原料油的脂肪族烃的量)为30质量％以上，优选为40质量％以上。如果该脂肪族烃含量小于30质量％，则炭黑不能具有上述特定的聚集性质，低生热性恶化。脂肪族烃含量的上限值没有特别限定，但优选为60质量％以下。如果该脂肪族烃含量大于60质量％，产量可能恶化(获得的炭黑量不足)。
所述原料油中，基于100质量％的脂肪族烃，来自动物油或植物油、或它们的改性产物的脂肪族烃的含量优选为10质量％以上，更优选为20质量％以上，进一步优选为30质量％以上。该含量的上限值没有特别限定，可为100质量％。当该含量在上述范围内时，更适于获得本发明的效果，进一步地，因为能采用可再生资源作为原料油来获得该效果，可以解决资源枯竭和环境影响的问题。
满足上述性质的原料油可以是满足上述性质的单一的原料油。另外，也可以混合2种以上的原料油以满足上述性质。
具体地，原料油可以是例如，含有如下组分的原料油混合物：(1)选自于由如下物质构成的组中的至少一种：芳烃例如蒽、煤烃例如杂酚油、石油重油例如EHE油(生产乙烯时的副产物油)和FCC油(流化床催化裂化残留油)；以及(2)脂肪族烃。可以对这些进行改性。特别地，优选含有煤烃和脂肪族烃的原料油混合物。
脂肪族烃的例子包括：以操作油为代表的石油脂肪族烃，以例如大豆油、菜籽油和棕榈油的脂肪酸为代表的动物和植物油。
动物和植物油包括：水产动物油例如从鱼肝中获得的脂肪油(肝油)和从鲸鱼中获得的海洋动物油，陆生动物油例如牛油和猪油，以及含有提取自植物的种子、果实、果核等的脂肪酸甘油酯的脂肪和油。
这些原料油中优选含有煤烃和石油脂肪族烃的原料油混合物，以及含有煤烃和动物油或植物油的原料油混合物。更优选含有杂酚油和石油脂肪族烃的原料油混合物，以及含有杂酚油和大豆油的原料油混合物。此外，含有脂肪族烃的妥尔油适宜用作原料油。煤烃优选为煤芳族烃。
炭黑(1)可以采用已知的方法制造，只要采用上述的原料油即可。制造方法没有特别限定。具体地，优选通过将原料油喷入燃烧气体内来制造炭黑的方法。其例子包括传统上已知的方法例如炉法或槽法。其中，优选下述的炉法，这是因为其适于提供上述特定的聚集性质。
在例如JP 2004-43598 A和JP 2004-277443 A中所述的炉法(油炉法)，使用具有如下区域的装置：在反应炉中产生高温燃烧气体流的燃烧区域，将原料烃导入高温燃烧气体流中以通过热解将原料烃转化为炭黑的反应区域，以及急速冷却反应气体来停止反应的急冷区域。可以通过控制条件，例如燃烧条件、高温燃烧气体的流速、向反应炉中导入原料油的条件，以及从炭黑转化到反应终止的时间，来制造具有不同性质的各种炭黑。
在燃烧区域，将作为含氧气体的空气、氧气或它们的混合物与气态的或液态的燃料烃混合，并进行燃烧以形成高温燃烧气体。燃料烃的例子包括石油液体燃料例如一氧化碳、天然气、煤气、石油气和重油，以及煤液体燃料例如杂酚油。优选对燃烧进行控制以使燃烧温度在1400℃～2000℃的范围内。
在反应区域，原料烃通过从平行或侧向设置的喷嘴喷出，被导入在燃烧区域形成的高温气体流中，从而使原料烃被热解并转化为炭黑。优选地，原料油通过1个以上的喷嘴被导入具100～1000m/s流速的高温气体流。原料油优选通过2个以上的喷嘴分开导入。此外，反应区域优选具有狭窄部以提高反应效率。狭窄部优选具有0.1～0.8的狭窄部直径对该狭窄部的上游部分直径的比率。
在急冷区域，进行喷水等以将高温反应气体冷却至1000℃～800℃或更低。从导入原料油到终止反应的时间优选为2～100毫秒。在冷却后的炭黑从气体中分离回收后，可对其进行已知的工序，例如造粒和干燥。
炭黑(1)的添加量优选为1质量份以上，更优选为5质量份以上，进一步优选为10质量份以上，特别优选为20质量份以上。如果该含量少于1质量份，趋于不能充分获得本发明的效果。炭黑的量也优选为250质量份以下，更优选为200质量份以下，进一步优选为150质量份以下，特别优选为100质量份以下。如果该含量大于250质量份，则橡胶组合物趋于变得过硬以至于耐磨性降低，并且还趋于具有极低的加工性。此外，低生热性也趋于恶化。
本发明中，在炭黑(1)之外，还可以添加炭黑(1)以外的炭黑(下文中也称为炭黑(2))。
炭黑(2)没有特别限定。其例子包括GPF、FEF、HAF、ISAF和SAF。
当本发明的橡胶组合物被用作胎面用橡胶组合物时，炭黑(2)的氮吸附比表面积(N2SA)优选为80m2/g以上，更优选为90m2/g以上，进一步优选为100m2/g以上。如果该N2SA小于80m2/g，补强性趋于降低，导致耐磨性不足。炭黑(2)的N2SA也优选为200m2/g以下，更优选为190m2/g以下，进一步优选为180m2/g以下。如果该N2SA大于200m2/g，低生热性趋于恶化。此外，这样的炭黑趋于具有低分散性，导致断裂时的拉伸性能降低和耐磨性降低。
本文中炭黑的N2SA按照JIS K 6217-2：2001进行测定。
当本发明的橡胶组合物被用作胎面用橡胶组合物时，炭黑(2)的邻苯二甲酸二丁酯吸油值(DBP)优选为40ml/100g以上，更优选为60ml/100g以上。如果该DBP小于40ml/100g，补强性趋于降低，导致耐磨性不足。炭黑(2)的DPB也优选为300ml/100g以下，更优选为200ml/100g以下，进一步优选为100ml/100g以下。如果其大于300ml/100g，耐久性和断裂伸长率恶化。
本文中炭黑的DBP按照JIS K 6217-4：2001进行测定。
当本发明的橡胶组合物被用作用于胎侧壁、胎体或搭接部的橡胶组合物时，炭黑(2)的氮吸附比表面积(N2SA)优选为20m2/g以上，更优选为30m2/g以上。如果该N2SA小于20m2/g，补强性趋于降低，导致耐久性不足。炭黑(2)的N2SA也优选为110m2/g以下，更优选为100m2/g以下。如果该N2SA大于110m2/g，低生热性趋于恶化。
当本发明的橡胶组合物被用作用于胎侧壁、胎体或搭接部的橡胶组合物时，炭黑(2)的邻苯二甲酸二丁酯吸油值(DBP)优选为40ml/100g以上，更优选为60ml/100g以上。如果该DBP小于40ml/100g，补强性趋于降低，导致耐磨性不足。炭黑(2)的DPB也优选为300ml/100g以下，更优选为200ml/100g以下，进一步优选为100ml/100g以下。如果其大于300ml/100g，耐久性和耐疲劳性恶化。
基于100质量份橡胶组分，总的炭黑含量优选为1质量份以上，更优选为5质量份以上，进一步优选为10质量份以上，特别优选为20质量份以上。如果该总含量少于1质量份，补强性不充足。总的炭黑含量也优选为250质量份以下，更优选为200质量份以下，进一步优选为150质量份以下，特别优选为100质量份以下。如果该总含量大于250质量份，加工性降低，并且低生热性、耐磨性和耐久性降低。
基于100质量％炭黑，炭黑(1)的含量优选为1质量％以上，更优选为5质量％以上，进一步优选为10质量％以上，特别优选为20质量％以上。如果该含量低于1质量％，不能充分地获得本发明的效果，以致难以兼顾耐磨性和低生热性。该含量可以为100质量％。如果炭黑(1)与其他炭黑组合使用，炭黑(1)的含量优选为80质量％以下。
本发明的橡胶组合物优选含有油。添加油可以在动态粘弹性测定中维持tanδ(损耗角正切)的同时，降低E*(复合弹性模量)，由此改善抓地性能。
油的例子包括操作油、植物脂肪和油、以及它们的混合物。操作油的例子包括石蜡操作油、环烷操作油和芳香操作油。植物脂肪和油的例子包括蓖麻油、棉籽油、亚麻子油、菜籽油、大豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香、松油、松焦油、妥尔油、玉米油、米油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花籽油、棕榈仁油、山茶油、霍霍巴油、澳洲坚果油、红花油和桐油。这些油中，优选芳香操作油，这是因为其与橡胶具有相容性，并且还可维持tanδ。
当橡胶组合物中含有油时，基于100质量份橡胶组分，油含量优选为1质量份以上，更优选为3质量份以上。当该含量低于1质量份时，橡胶软化效果(软化效果)可能太小以致降低E*的效果降低。油的含量也优选为15质量份以下，更优选为8质量份以下。如果该含量高于15质量份，则虽然软化效果充分，但补强性显著降低，导致耐磨性降低和耐久性(断裂时的拉伸性能)降低。该油含量包括橡胶(充油橡胶)中所含的油的含量。
在上述组分之外，本发明的橡胶组合物可适当地含有橡胶组合物制造中所常用的添加剂。添加剂的例子包括：补强填料例如二氧化硅、粘土和滑石，硅烷偶联剂，氧化锌，硬脂酸，加工助剂，各种抗氧化剂，蜡，硫化剂例如硫和含硫化合物，以及硫化促进剂。
本发明的橡胶组合物可用通常方法制备。具体地，例如，橡胶组合物可以通过以下方法制备：通过班伯里混炼机、捏合机、开炼机等捏合上述组分，然后硫化捏合后的混合物。
本发明的橡胶组合物可用作轮胎用橡胶组合物。特别地，其适宜用作轮胎用橡胶组合物。本发明的橡胶组合物可以用于各种轮胎组件，特别适用于胎面、胎侧壁、胎体、搭接部等。
本发明的充气轮胎可以采用通常的方法由该橡胶组合物形成。
具体地，将未硫化的含有上述组分的橡胶组合物挤出为轮胎组件例如胎面的形状，在轮胎成型机上采用通常的方法将其与其他轮胎组件组装，形成未硫化的轮胎，然后在硫化机中对未硫化轮胎进行加热和加压，由此形成轮胎。
本发明的充气轮胎可适用于乘用车轮胎、卡车和公共汽车用轮胎、两轮机动车用轮胎、高性能轮胎等，特别适用于高性能轮胎。依据本发明的充气轮胎在干燥路面上具有优异的抓地性。
本文中，术语“高性能轮胎”是指特别在干燥路面上具有优异抓地性的轮胎，包括赛车用的赛车轮胎。
实施例
本发明采用实施例进行详细说明。但本发明并不局限于实施例。
[炭黑制造设备]
使用如下的炭黑制造设备：具有按顺序连接的燃烧区域、原料导入区域和后续反应区域，该燃烧区域的内径为500mm、长度为1750mm，设有空气入口和燃烧喷嘴，该原料导入区域与燃烧区域相连，包括内径为55mm、长度为700mm的狭窄部，其设有从周边穿入该部的原料喷嘴，该后续反应区域的内径为200mm、长度为2700mm，设有急冷装置。
[制造条件](炉法)
采用该制造设备，使用天然气作为燃料、具有表1中所示性质的油和石油烃作为原料油，以及如表2所示的其他条件，来制造炭黑。表2还包括在制造例中制备的炭黑的产量和性质。炭黑的性质采用上述方法测定.制造例2～5和7～14中制备的炭黑分别对应上述的炭黑(1)。制造例12～14的炭黑产量差，不能产生足以测评的数量的炭黑。因此，不能测定在这些制造条件下的原料油的量，并且不对这些炭黑进行后述的性质测试和将炭黑加入橡胶组合物的测试。
[表1]
实施例和比较例中所使用的化学品如下所列。
NR：TSR20(天然橡胶)
炭黑：制造例1～11中制备的炭黑
油：可购自出光兴产公司的Diana Process AH-24
氧化锌：可购自三井金属矿业公司的氧化锌
硬脂酸：可购自NOF公司的硬脂酸“TSUBAKI”
抗氧化剂：可购自精工化学公司的OZONONE 6C(N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺)
硫：可购自鹤见化学工业公司的粉末硫
硫化促进剂：可购自大内新兴化学工业公司的NOCCELER NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺)
实施例和比较例
使用BP型班伯里混炼机，在150℃下，对100质量份NR、45质量份炭黑(表3和4所示)、5质量份油、5质量份氧化锌、3质量份硬脂酸和2质量份抗氧化剂进行3分钟捏合，获得捏合后混合物。然后在该捏合后混合物中加入2质量份硫和1质量份硫化促进剂，在50℃下用开炼机捏合混合物5分钟，制备未硫化橡胶组合物。
将该未硫化橡胶组合物在170℃下加压硫化12分钟，制备硫化橡胶组合物。
对由此制备的硫化橡胶组合物进行如下评价。结果如表3和4所示。请注意表3中的基准比较例为比较例1，表4中的基准比较例为比较例2。
(耐磨性)
使用兰伯恩磨耗试验机，在20℃温度、20％滑移率、2分钟测试时间的条件下，测定兰伯恩磨耗量。然后由兰伯恩磨耗量计算体积磨损量。将组合物的体积磨损量表示为指数(兰伯恩磨耗指数)，其中基准比较例的兰伯恩磨耗指数为100。兰伯恩磨耗指数越高，耐磨性越好。
(低生热性)
组合物的损耗角正切(tanδ)采用粘弹性光谱仪VES(可购自岩本制作所公司)，在50℃温度，10％初始应变，2％动态应变下进行测定。将基准比较例的tanδ设为100，采用下式，将其他组合物的tanδ表示为指数(滚动阻力指数)。指数越高表示滚动阻力性能越好(更好的低生热性)。如果该指数值为95以上，可认为滚动阻力性能良好。
(滚动阻力指数)＝(基准比较例的tanδ)/(各组合物的tanδ)×100
[表3]
[表4]
表3和4显示，加入炭黑(1)的实施例在维持或改善良好的低生热性的同时，表现出改善的耐磨性，因此能够同时获得高水准的耐磨性和低生热性。

Claims (7)

1.一种橡胶组合物，其含有一种以上的炭黑，
所述一种以上的炭黑中的至少一种由BMCI值为95以上但150以下、脂肪族烃含量为30质量％以上但60质量％以下的原料油制造，且其24M4邻苯二甲酸二丁酯吸油量24M4DBP为70～120cm3/100g，
所述BMCI值基于平均沸点T和相对于60°F的水的比重D，根据下式进行计算，所述平均沸点T的单位为℃，所述比重D的单位为60/60°F：
BMCI＝48640/(T+273)+473.7D-456.8。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，在所述原料油中，基于100质量％脂肪族烃，来自动物油或植物油、或它们的改性产物的脂肪族烃的含量为10质量％以上。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，所述原料油中含有妥尔油。
4.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，所述一种以上的炭黑中的至少一种采用炉法制造。
5.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物中含有异戊二烯类橡胶。
6.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其用作轮胎用橡胶组合物。
7.一种充气轮胎，其由权利要求6所述的橡胶组合物形成。
CN201480031194.XA 2013-06-14 2014-06-11 橡胶组合物和充气轮胎 Active CN105308112B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-125290 2013-06-14
JP2013125290A JP6100623B2 (ja) 2013-06-14 2013-06-14 ゴム組成物及び空気入りタイヤ
PCT/JP2014/065422 WO2014200009A1 (ja) 2013-06-14 2014-06-11 ゴム組成物及び空気入りタイヤ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105308112A CN105308112A (zh) 2016-02-03
CN105308112B true CN105308112B (zh) 2018-03-20

Family

ID=52022300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480031194.XA Active CN105308112B (zh) 2013-06-14 2014-06-11 橡胶组合物和充气轮胎

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9598552B2 (zh)
EP (1) EP2998351B1 (zh)
JP (1) JP6100623B2 (zh)
CN (1) CN105308112B (zh)
WO (1) WO2014200009A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6217157B2 (ja) * 2013-06-14 2017-10-25 三菱ケミカル株式会社 カーボンブラックの製造方法
EP3196244B1 (en) * 2014-10-06 2021-02-24 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Rubber composition and pneumatic tire
CN110709478B (zh) 2017-05-03 2022-04-19 卡博特公司 炭黑以及混有该炭黑的橡胶配混料
CN109306082B (zh) * 2017-07-27 2022-07-15 住友橡胶工业株式会社 工业车辆用充气型缓冲轮胎
JP7040130B2 (ja) * 2018-03-02 2022-03-23 住友ゴム工業株式会社 トレッド用ゴム組成物およびタイヤ
EP3599219A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-29 Black Bear Carbon B.V. Recovered carbon black and composite material comprising said recovered carbon black
US11703818B2 (en) 2020-08-03 2023-07-18 Trane International Inc. Systems and methods for indoor air quality based on dynamic people modeling to simulate or monitor airflow impact on pathogen spread in an indoor space and to model an indoor space with pathogen killing technology, and systems and methods to control administration of a pathogen killing technology
WO2022029263A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Apollo Tyres Global R&D B.V. Rubber composition for tyres with low rolling resistance and good winter properties
JP7364615B2 (ja) 2021-04-02 2023-10-18 住友理工株式会社 ゴム組成物およびそれを用いたゴム製品、並びにホース
JP2023020658A (ja) * 2021-07-30 2023-02-09 株式会社ブリヂストン タイヤトレッド用ゴム組成物、及びタイヤ
WO2024069725A1 (ja) * 2022-09-27 2024-04-04 住友理工株式会社 ゴム組成物およびそれを用いたゴム製品、並びにホース
US20240124683A1 (en) 2022-09-28 2024-04-18 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber - forming additives from biomass through syngas production
US20240117149A1 (en) 2022-09-28 2024-04-11 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber - forming additives from end of life tires through syngas production

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5202373A (en) * 1987-12-21 1993-04-13 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Rubber compositions for tire treads
US6787595B1 (en) * 1999-10-26 2004-09-07 Bridgestone Corporation Rubber composition and tire

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4766364A (en) 1987-11-04 1988-08-23 International Business Machines Corporation Parallel power systems
JPH02308834A (ja) * 1989-05-23 1990-12-21 Bridgestone Corp 空気入りタイヤ
US5124396A (en) * 1990-03-13 1992-06-23 Cabot Corporation Treadwear/hysteresis carbon blacks
JP3810098B2 (ja) 1993-01-29 2006-08-16 株式会社ブリヂストン ゴム組成物
JP3283953B2 (ja) * 1993-03-04 2002-05-20 東海カーボン株式会社 ゴム組成物
JPH0734000A (ja) 1993-07-20 1995-02-03 Noboru Ariyama ランプブラックの連続製造方法及びその装置
JPH07311108A (ja) * 1994-05-18 1995-11-28 Kansei Corp 電子装置のシール構造
JP3456759B2 (ja) * 1994-06-09 2003-10-14 東海カーボン株式会社 ファーネスカーボンブラック
JP3585017B2 (ja) * 1997-04-14 2004-11-04 株式会社ブリヂストン ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ
JPH1129718A (ja) * 1997-07-09 1999-02-02 Tokai Carbon Co Ltd カーボンブラック用改質原料油
JP3361058B2 (ja) * 1998-07-02 2003-01-07 住友ゴム工業株式会社 タイヤトレッド用ゴム組成物
JP4416219B2 (ja) 1999-09-16 2010-02-17 住友ゴム工業株式会社 高性能タイヤ用トレッドゴム組成物の製造方法
EP1149866A3 (en) * 2000-04-27 2003-04-23 JSR Corporation Rubber mixtures based on crosslinked rubber particles and non-crosslinked rubbers
JP2004043598A (ja) 2002-07-10 2004-02-12 Mitsubishi Chemicals Corp カーボンブラックの製造方法及び装置
JP2004277443A (ja) 2003-03-12 2004-10-07 Mitsubishi Chemicals Corp カーボンブラックの製造方法及びその装置
US7337815B2 (en) * 2004-01-20 2008-03-04 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with tread of rubber composition containing diverse carbon blacks
JP2005336442A (ja) 2004-05-26 2005-12-08 Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho:Kk 廃油からのカーボン微粒子の製造方法及び製造装置
JP2006111685A (ja) * 2004-10-13 2006-04-27 Yokohama Rubber Co Ltd:The カーボンブラック及びそれを含むゴム組成物
JP4805584B2 (ja) * 2005-01-21 2011-11-02 住友ゴム工業株式会社 トレッド用ゴム組成物およびそれからなるタイヤ
JP5073254B2 (ja) * 2005-09-26 2012-11-14 住友ゴム工業株式会社 タイヤトレッド用ゴム組成物
JP2007131730A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Sumitomo Rubber Ind Ltd ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ
JP5282377B2 (ja) * 2007-07-19 2013-09-04 三菱化学株式会社 カーボンブラックの製造方法
EP2031015B1 (en) * 2007-07-27 2016-01-27 Bridgestone Corporation Rubber composite and tire using the same
EP2404964B1 (de) * 2010-07-07 2013-09-11 Continental Reifen Deutschland GmbH Kautschukmischung
JP5553090B2 (ja) * 2012-07-31 2014-07-16 三菱化学株式会社 カーボンブラック及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5202373A (en) * 1987-12-21 1993-04-13 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Rubber compositions for tire treads
US6787595B1 (en) * 1999-10-26 2004-09-07 Bridgestone Corporation Rubber composition and tire

Also Published As

Publication number Publication date
US20170145181A1 (en) 2017-05-25
JP6100623B2 (ja) 2017-03-22
JP2015000900A (ja) 2015-01-05
EP2998351B1 (en) 2019-02-27
EP2998351A1 (en) 2016-03-23
CN105308112A (zh) 2016-02-03
EP2998351A4 (en) 2017-01-18
US10590254B2 (en) 2020-03-17
WO2014200009A1 (ja) 2014-12-18
US9598552B2 (en) 2017-03-21
US20160083553A1 (en) 2016-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105308112B (zh) 橡胶组合物和充气轮胎
JP5659594B2 (ja) タイヤトレッド用ゴム組成物
JP6157083B2 (ja) トレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP2007231177A (ja) タイヤトレッド用ゴム組成物
JP6045551B2 (ja) ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP6217157B2 (ja) カーボンブラックの製造方法
JP6092829B2 (ja) 空気入りタイヤ
JP6042399B2 (ja) ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP6045558B2 (ja) 空気入りタイヤの製造方法
RU2552748C2 (ru) Резиновая смесь и шина
CN110343295A (zh) 胎面用橡胶组合物和轮胎
JP2016089088A (ja) タイヤ用ゴム組成物の製造方法およびタイヤ
JP6045555B2 (ja) 空気入りタイヤ
JP6045553B2 (ja) ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP6045557B2 (ja) ゴム組成物及び空気入りタイヤの製造方法
JP6042398B2 (ja) 空気入りタイヤ
JP6045556B2 (ja) 空気入りタイヤ
JP6042400B2 (ja) 空気入りタイヤ
JP4780941B2 (ja) シリカ処理カーボンブラックの製造方法、該方法により得られたカーボンブラックおよびそれを配合したゴム組成物
JP7369619B2 (ja) 変性植物油及びその製造方法、並びにゴム組成物及びタイヤ
JP7215007B2 (ja) ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP2024044763A (ja) タイヤ用ゴム組成物およびタイヤ
JP2013116940A (ja) タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant