CN106589497A - 胎面用橡胶组合物及轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题是提供一种能不使低燃耗性能和耐磨耗性能恶化而提高湿地性能的胎面用橡胶组合物。涉及包含橡胶成分和内包粒子的微胶囊的胎面用橡胶组合物。内包粒子的微胶囊包含粒子和内包有粒子的胶囊状有机化合物。
Description
技术领域
本发明涉及胎面用橡胶组合物和轮胎。
背景技术
已知含有粒子状的有机化合物的橡胶组合物。专利文献1中，记载了通过将强化用填充剂的一部分以有机化合物粒子——中空粒子状的苯乙烯丙烯酸类交联型聚合物等——取代而改善刚性及低发热性、湿路面的抓地性的技术。专利文献2中，记载了通过具有发泡橡胶层的轮胎，来改善冰上性能和耐磨耗性及在工厂的加工性的技术，所述发泡橡胶层包含将微粒和熔融树脂进行物理性混合而制备的含有微粒的有机粒子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2000-26660
专利文献2：特开2006-274136
专利文献3：特开2011-148898
专利文献4：特开2011-46775
发明内容
发明要解决的课题
对轮胎而言要求低燃耗性能、湿润路面上的制动性能(以下，称作“湿地性能”)、耐磨耗性能等。专利文献1中所使用的中空粒子状的苯乙烯丙烯酸类交联型聚合物虽能提高湿地性能，但会使低燃耗性能和耐磨耗性能恶化。专利文献2中所使用的含有微粒的有机粒子也会使低燃耗性能和耐磨耗性能恶化。
本发明鉴于上述实际情况而成，其目的为提供一种能不使低燃耗性能和耐磨耗性能恶化而提高湿地性能的胎面用橡胶组合物。
解决课题的方法
为解决上述课题，本发明具备以下构成。即本发明涉及包含橡胶成分和内包粒子的微胶囊的胎面用橡胶组合物。内包粒子的微胶囊包含由有机化合物构成的壳和在壳内的粒子。通过内包粒子的微胶囊能不使低燃耗性能和耐磨耗性能恶化而提高湿地性能。可认为是由于在湿润路面制动时，将来自路面的微小凹凸而使胎面橡胶受到的高频率(10kHz附近)的振动变换为内包的粒子的动能而得以吸收。
本发明还涉及包含内包粒子的微胶囊的胎面橡胶的轮胎。与具有不含内包粒子的微胶囊的胎面橡胶的轮胎相比，本发明的轮胎湿地性能良好。
附图说明
[图1]为内包粒子的微胶囊的示意性剖视图。
[图2]为本发明的实施方式的轮胎的一部分的示意性剖视图。
具体实施方式
本发明的实施方式的橡胶组合物包含橡胶成分。橡胶成分为例如天然橡胶(NR)、二烯类合成橡胶等。二烯类合成橡胶为例如异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)等。本发明的实施方式的橡胶组合物可含至少1种橡胶成分。橡胶成分100质量％中的苯乙烯丁二烯橡胶的含量优选为50质量％以上。
如图1所示，本发明的实施方式的橡胶组合物进一步含有内包粒子的微胶囊20。内包粒子的微胶囊20包含粒子22a、22b……、22x(以下，统称“粒子22”)和内包粒子22的胶囊状有机化合物21。粒子22可在胶囊状有机化合物21的内部移动。
内包粒子的微胶囊20的平均粒径优选为1μm以上，更优选为10μm以上。若不到1μm，则有可能无法提高湿地性能。内包粒子的微胶囊20的平均粒径优选为100μm以下，更优选为50μm以下。若超过100μm，则破坏特性有可能恶化。内包粒子的微胶囊20的平均粒径可用扫描型电子显微镜(SEM)测定。
粒子22的粒径优选为0.01μm以上，更优选为0.1μm以上。粒子22的粒径优选为10μm以下，更优选为5μm以下。粒径可用SEM测定。
优选在胶囊状有机化合物21的内部存在空间。另外，胶囊状有机化合物21的内部也可以存在液体等。
对胶囊状有机化合物21而言，可通过作为一般的微胶囊化剂有用的交联性单体聚合而形成。可以列举例如：丙烯腈等腈类单体，丙烯酸、甲基丙烯酸等含有羧基的单体，(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯等(甲基)丙烯酸酯类单体等。也可以为使用2种以上这些交联性单体的共聚物。粒子22为例如粒子状的有机化合物、粒子状的无机化合物等。粒子状的有机化合物也可以为例如一般的树脂粒子或交联树脂粒子、构成胶囊状有机化合物21的交联性单体聚合物。粒子状的无机化合物为例如氧化锌、二氧化硅、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、滑石、氧化铝、氧化镁、氧化钛等。
对内包粒子的微胶囊而言，可通过在包含例如分散在水溶液中的有机溶剂和聚合起始剂、交联性单体、以及有机或无机粒子的油滴中进行聚合而制备。
相对于橡胶成分100质量份，内包粒子的微胶囊20的含量优选为1质量份以上，更优选为5质量份以上。若不到1质量份，则有时无法提高湿地性能。相对于橡胶成分100质量份，内包粒子的微胶囊20的含量优选为20质量份以下，更优选为15质量份以下。若超过20质量份，则破坏特性有可能恶化。
本发明的实施方式的橡胶组合物可进一步包含作为填充剂的二氧化硅。二氧化硅为例如湿式二氧化硅等。二氧化硅的配合量虽无特别限定，相对于橡胶成分100质量份，优选为10～120质量份，更优选为20～100质量份，进一步优选为30～80质量份。
本发明的实施方式的橡胶组合物可进一步包含硅烷偶联剂。硅烷偶联剂为例如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-硝基丙基三甲氧基硅烷、γ－氨基丙基三乙氧基硅烷等。相对于二氧化硅100质量份，硅烷偶联剂的含量优选为5～15质量份。
本发明的实施方式的橡胶组合物可进一步含有炭黑。例如SAF、ISAF、HAF、FEF级的炭黑等。优选SAF、ISAF、HAF级。相对于橡胶成分100质量份，炭黑的含量优选为5～120质量份，更优选为20～100质量份，进一步优选为30～80质量份。
本发明的实施方式的橡胶组合物可进一步含有油。油为例如石蜡类加工油、环烷类加工油、芳族类加工油等。
本发明的实施方式的橡胶组合物可进一步含有氧化锌、硬脂酸、蜡、抗老化剂、硫化剂、硫化促进剂等。
硫化剂为例如硫等。硫为例如粉末硫、沉淀硫、胶态硫、不溶性硫、油处理硫等。相对于橡胶成分100质量份，硫的含量优选为0.1～10质量份，更优选为0.5～5质量份。
硫化促进剂为例如亚磺酰胺类硫化促进剂、秋兰姆类硫化促进剂、噻唑类硫化促进剂、硫脲类硫化促进剂、胍类硫化促进剂、二硫代氨基甲酸盐类硫化促进剂等。相对于橡胶成分100质量份，硫化促进剂的含量优选为0.1～5质量份。
可通过使用班伯里混合机或捏合机等混合机进行混炼而制备本发明的实施方式的橡胶组合物。
本发明的实施方式的橡胶组合物可用于轮胎的胎面橡胶。对含有使用本发明的实施方式的橡胶组合物制备的胎面橡胶的轮胎而言，与具有不含内包粒子的微胶囊20的胎面橡胶的轮胎相比湿地性能良好。
如图2所示，本发明的实施方式的轮胎T包含一对胎圈部1、从各个胎圈部1向轮胎径向外侧延伸的胎侧部2、连接胎侧部2的各个轮胎径向外侧端的胎面部3。
在一对胎圈部1之间设置有环状的帘布层7。在帘布层7的内侧设置有为保持气压的内衬橡胶5。在胎圈部1的帘布层7的外侧设置有安装轮辋时与轮辋相接的垫带橡胶4。在胎侧部2的帘布层7的外侧设置有胎侧橡胶9。在胎面部3的帘布层7的外侧设置有带束层6、帘布增强层8和胎面橡胶10。带束层6包含多枚带束层片。帘布增强层8包含帘线和覆盖帘线的顶覆橡胶。
胎面橡胶10包含内包粒子的微胶囊20。内包粒子的微胶囊20分散在胎面橡胶10中。
可通过包括制造含有未硫化的胎面橡胶10的生胎的步骤、及加热生胎的步骤的方法而制造轮胎T。未硫化的胎面橡胶10包含橡胶组合物。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
[橡胶组合物的制备]
按照表1的记载，将除了硫和硫化促进剂以外的成分用班伯里混合机进行混炼，从而制备混合物。接着，通过将所得的混合物和硫与硫化促进剂用班伯里混合机混炼而制备橡胶组合物。表1的成分的详细如下所述。
·苯乙烯丁二烯橡胶：JSR公司制“SBR 1723”
·丁二烯橡胶：宇部兴产公司制“BR 150”
·炭黑：东海碳公司制“Seast KH”(HAF)
·二氧化硅：东曹公司制“Nipsil AQ”
·油：JX日矿日石能源公司“JOMO Process NC 140”
·硅烷偶联剂：赢创德固赛公司制“Si 75”
·氧化锌：三井金属矿业公司制“1号氧化锌”
·硬脂酸：花王公司制“LUNAC S20”
·蜡：日本精蜡公司制“OZOACE-0355”
·抗老化剂：住友化学工业公司制“Antigen 6C”
·内包粒子的微胶囊a：以制造例1制备。内包平均粒径1.5μm的PEGDM粒子的平均粒径15μm的PEGDM微胶囊。
·内包粒子的微胶囊b：以制造例1制备。内包平均粒径3.5μm的PEGDM粒子的平均粒径50μm的PEGDM微胶囊。
·内包粒子的微胶囊c：以制造例2制备。内包平均粒径0.3μm的氧化钛粒子的平均粒径6μm的PEGDM微胶囊。
·粒子1：JSR公司制“XTP 8771”(平均粒径0.8μm的中空粒子状的苯乙烯丙烯酸类交联型聚合物)
·粒子2：以制造例3制备。分散有平均粒径20μm的氧化铝的平均粒径100μm的聚乙烯粒子。
·硫：鹤见化学工业公司制“5％油处理粉末硫”
·硫化促进剂CZ：住友化学工业公司制“SOXINOL CZ”
·硫化促进剂D：三新化学工业公司制“Sanceler DM-G”
(制造例1—内包粒子的微胶囊试制品a、b—)
使用作为交联性单体的乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDM)、作为有机溶剂的甲苯和十六烷、及作为聚合起始剂的和光纯药工业公司制“VPS-0501”(含有聚二甲基硅氧烷单元的高分子偶氮聚合起始剂)，将其均匀溶液使用直接膜乳化法，作为均匀的粒子分散至聚乙烯醇水溶液中，制备悬浊液，在70℃下进行3小时聚合，得到内包粒子的微胶囊。内包粒子的微胶囊的粒径通过膜的细孔径而控制。
(制造例2—内包粒子的微胶囊试制品c—)
除了以下步骤外，通过与内包粒子的微胶囊试制品a、b同样的方法制备内包粒子的微胶囊c：将甲基聚硅氧烷溶于溶剂中，添加混合平均一次粒径0.3μm的氧化钛并干燥后，使通过对其加热而烧成处理过的表面处理氧化钛分散于油滴中。
(制造例3—粒子2—)
将聚乙烯100质量份和氧化铝15质量份在聚乙烯的熔点以上的温度下用班伯里混合机进行混合。将所得的树脂体冷冻粉碎后，进行筛分，得到粒子2。
[轮胎的制造]
将各橡胶组合物用于轮胎胎面部，制造尺寸195/65R15的试验轮胎并评价湿润制动性能、滚动阻力性能和耐磨耗性能。
[评价]
(湿润制动性能)
将轮胎安装到2000cc的FF车，在湿润路面上从以90km/h行驶的状态启动ABS，测定为减速至20km/h需要的距离(以下，称作“制动距离”)(n＝10的平均值)。以将比较例1的值设为100时的指数来表示制动距离的倒数。指数越大制动距离越短，意味着在湿润路面的制动性能越优异。
(滚动阻力性能)
在气压230kPa、负荷4.4kN、室温23℃、80km/h的条件下使用RR测定鼓对滚动阻力进行测定。以将比较例1的值设为100时的指数来表示滚动阻力。指数越小滚动阻力越小，意味着越优异。
(耐磨耗性能)
将轮胎安装到2000cc的4WD车上，行驶10000km。每2500km使之左右旋转。测定行驶后的剩余沟深(4个的平均值)。以将比较例1设为100时的指数来表示测定结果。指数越大意味着耐磨耗性能越好。
[表1]
与比较例1相比，各自配合有内包粒子的微胶囊a 10phr、15phr的实施例1、2以同等水平维持滚动阻力性能和耐磨耗性能的同时，湿润制动性能良好。
与比较例1相比，配合有内包粒子的微胶囊b的实施例3以同等水平维持滚动阻力性能和耐磨耗性能的同时，湿润制动性能良好。
与比较例1相比，配合有内包粒子的微胶囊c的实施例4以同等水平维持滚动阻力性能和耐磨耗性能的同时，湿润制动性能良好。
与比较例1相比，比较例2虽然湿润制动性能良好，但滚动阻力性能和耐磨耗性能恶化。
与比较例1相比，比较例3虽然湿润制动性能良好，但滚动阻力性能和耐磨耗性能恶化。
Claims (7)
1.一种胎面用橡胶组合物，其包含
橡胶成分、
以及含有粒子和内包有所述粒子的胶囊状有机化合物的内包粒子的微胶囊。
2.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其中相对于所述橡胶成分100质量份，所述内包粒子的微胶囊的含量为1质量份～20质量份。
3.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其中所述内包粒子的微胶囊的平均粒径为1μm～100μm。
4.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其中所述粒子的粒径为0.01μm～10μm。
5.一种轮胎，其包含胎面橡胶，
所述胎面橡胶包含含有粒子和内包有所述粒子的胶囊状有机化合物的内包粒子的微胶囊。
6.根据权利要求5所述的轮胎，其中所述内包粒子的微胶囊的平均粒径为1μm～100μm。
7.根据权利要求5所述的轮胎，其中所述粒子的粒径为0.01μm～10μm。
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