CN110225941A - 轮胎 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的轮胎，可以提供一种具有由耐掉块性能优异的橡胶组合物构成的胎面的轮胎，其中，本发明的轮胎具有由橡胶组合物构成的胎面，相对于橡胶成分100质量份，所述橡胶组合物包含：1～20质量份的乙烯‑丙烯‑苯乙烯共聚物以及3～100质量份的炭黑，其中，所述乙烯‑丙烯‑苯乙烯共聚物的组成比为10～60质量％的乙烯、10～60质量％的丙烯和5～40质量％的苯乙烯。

Description

轮胎
技术领域
本发明涉及一种轮胎，其具有由包含规定的乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的橡胶组合物构成的胎面。
背景技术
传统上，出于改善炭黑在橡胶成分中的分散性的目的，已对炭黑的粒径和混炼方法进行了研究。然而，并未获得充分的分散性，需要对分散性进行改善。
JP2014-218566A描述了作为加工助剂而共混的混合树脂的一个示例的乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物。然而，该专利文献并未考虑乙烯、丙烯和苯乙烯的组成比。
此外，希望作为轮胎胎面的组分的胎面用橡胶组合物在燃料经济性、抓地性、操纵稳定性以及耐掉块性(chipping resistance)(抗拉强度)方面优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP2014-218566A
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供一种轮胎，其具有由耐掉块性优异的橡胶组合物构成的胎面。
解决问题的手段
本发明涉及一种轮胎，其具有由橡胶组合物构成的胎面，相对于橡胶成分100质量份，所述橡胶组合物包含：1～20质量份的乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物和3～100质量份的炭黑，其中，所述乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的组成比为10～60质量％的乙烯、10～60质量％的丙烯和5～40质量％的苯乙烯。
优选地，所述橡胶成分包含5～70质量％的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶。发明效果
本发明的轮胎为一种具有由耐掉块性能优异的橡胶组合物构成的胎面的轮胎。
具体实施方式
本发明实施方式的轮胎具备由包含规定量的乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物和炭黑的橡胶组合物构成的胎面，其中，乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的组成比为10～60质量％的乙烯、10～60质量％的丙烯和5～40质量％的苯乙烯。
上述乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物为乙烯、丙烯和苯乙烯的共聚物，该共聚物具有下述性能：乙烯相和丙烯相与橡胶成分相容，并且苯乙烯相与炭黑相容；因此，橡胶成分、所述共聚物以及炭黑的组合可改善炭黑在橡胶成分中的分散性。
乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物中的乙烯量为10～60质量％，更优选为20～50质量％，进一步优选为30～40质量％。乙烯量小于10质量％时，燃料经济性倾向于降低。此外，乙烯量大于60质量％时，抓地性倾向于降低。
乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物中的丙烯量为10～60质量％，更优选为20～50质量％，进一步优选为30～40质量％。丙烯量小于10质量％时，抓地性倾向于降低。此外，丙烯量大于60质量％时，燃料经济性倾向于降低。
乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物中的苯乙烯的量为5～40质量％，更优选为5～25质量％，进一步优选为10～20质量％。苯乙烯的量小于5质量％时，耐掉块性能倾向于降低。此外，苯乙烯的量大于40质量％时，燃料经济性倾向于降低。
这样的乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的一个示例为Flow Polymers公司制造的Promix400。
相对于橡胶成分100质量份，乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的含量为1质量份以上，更优选为2质量份以上，进一步优选为3质量份以上。乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的含量小于1质量份时，耐掉块性能倾向于降低。此外，乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的含量为20质量份以下，更优选为10质量份以下，进一步优选为5质量份以下。乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的含量大于20质量份时，燃料经济性倾向于降低。
所述橡胶成分并无特别限定，可使用用于常规轮胎胎面用橡胶组合物的橡胶成分。其示例包括：二烯系橡胶，比如异戊二烯系橡胶(包括天然橡胶和聚异戊二烯橡胶(IR))、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物橡胶(SIBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)；以及，丁基系橡胶。这些橡胶成分可单独使用或可组合使用它们中的两种以上。尤其是，从燃料经济性、耐磨性、耐久性和湿抓地性能的均衡的角度考虑，优选地，所述橡胶成分包含异戊二烯系橡胶、SBR、BR，并且还优选地，所述橡胶成分包含异戊二烯系橡胶和SBR，这是因为它们会提供特别优异的耐掉块性能。
所述天然橡胶的示例包括：天然橡胶(NR)；以及改性天然橡胶，比如环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)、脱蛋白天然橡胶(DPNR)、高纯度天然橡胶(UPNR)等。
含有异戊二烯系橡胶时，从外观性能的角度考虑，橡胶成分中的异戊二烯系橡胶的含量优选为30质量％以上，更优选为50质量％以上，进一步优选为70质量％以上。此外，从耐掉块性能的角度考虑，异戊二烯系橡胶的含量优选为90质量％以下，更优选为85质量％以下，进一步优选为80质量％以下。
所述SBR的示例包括：未改性的溶液聚合的SBR(S-SBR)、未改性的乳液聚合的SBR(E-SBR)以及它们的改性SBR(改性S-SBR、改性E-SBR)。改性SBR的示例包括：末端改性和/或主链改性的改性SBR、用锡或硅化合物等偶联的改性SBR(缩合物、具有支链结构者等)。这些之中，优选S-SBR，这是因为它会提供优异的燃料经济性。
从抓地性和橡胶强度的角度考虑，SBR的苯乙烯含量优选为5质量％以上，更优选为10质量％以上，进一步优选为20质量％以上。此外，从燃料经济性的角度考虑，SBR的苯乙烯含量优选为60质量％以下，更优选为50质量％以下，进一步优选为40质量％以下。需要指出的是，本文中使用的SBR的苯乙烯含量根据1H-NMR测定计算。
包含SBR时，从耐掉块性能的角度考虑，橡胶成分中的SBR的含量优选为5质量％以上，更优选为10质量％以上，更优选为15质量％以上，进一步优选为25质量％以上。此外，从耐磨性的角度考虑，SBR的含量优选为70质量％以下，更优选为55质量％以下，更优选为40质量％以下，更优选为35质量％以下，进一步优选为30质量％以下。
BR的示例包括：顺式含量为90％以上的高顺式BR、末端改性和/或主链改性的改性BR、用锡或硅化合物等进行了偶联的改性BR(缩合物、具有支链结构者等)。这些BR中，优选高顺式BR，这是因为它会提供优异的耐磨性。
包含BR时，从耐磨性的角度考虑，橡胶成分中的BR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。此外，从加工性的角度考虑，BR的含量优选为80质量％以下，更优选为75质量％以下，进一步优选为70质量％以下。
所述炭黑并无特别限定，并且可以为轮胎工业中通常使用的炭黑比如GPF、FEF、HAF、ISAF和SAF。这些可以单独使用，或者可以组合使用它们中的两种以上。
从耐候性和补强性的角度考虑，炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为80m2/g以上，更优选为90m2/g以上。此外，从燃料经济性、分散性、断裂特性和耐久性的角度考虑，炭黑的N2SA优选为400m2/g以下，更优选为300m2/g以下，更优选为250m2/g以下，更优选为200m2/g以下，进一步优选为150m2/g以下。需要指出的是，本文中使用的炭黑的N2SA根据JIS K 6217的方法A测定。
从补强性和耐久性的角度考虑，炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量优选为60ml/100g以上，更优选为80ml/100g以上。此外，从耐久性和耐疲劳性的角度考虑，炭黑的DBP吸油量优选为300ml/100g以下，更优选为200ml/100g以下，进一步优选为150ml/100g以下。
包含炭黑时，基于更有效地发挥本发明效果的理由，相对于橡胶成分100质量份，炭黑的含量优选为3质量份以上，更优选为5质量份以上。此外，从燃料经济性和加工性的角度考虑，炭黑的含量优选为100质量份以下，更优选为80质量份以下，进一步优选为60质量份以下。
本发明实施方式的橡胶组合物中，除上述乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、橡胶成分和炭黑之外，还可以适当地包含橡胶组合物制造时通过使用的配合剂，例如，除炭黑以外的补强填料(比如二氧化硅、碳酸钙、黏土)、偶联剂、氧化锌、硬脂酸、各种抗氧化剂、软化剂、蜡、硫化剂(比如硫)、各种硫化促进剂。
对于硫化剂，使用公知的硫化剂，例如，硫、有机过氧化物、树脂硫化剂、金属氧化物(比如氧化镁)。这些硫化剂可以单独使用，或者可以组合使用它们中的两种以上。
对于硫化促进剂，使用公知的硫化助剂，例如，次磺酰胺类、醛类、铵类、胺类、胍类、硫脲类、噻唑类、秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类。这些硫化促进剂可以单独使用，或者可以组合使用它们中的两种以上。这些之中，在本发明实施方式中，可以适当使用次磺酰胺类硫化促进剂。
次磺酰胺类硫化促进剂的示例包括例如N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS)、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CBS)、N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(DCBS)。这些之中，优选N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺。
抗氧化剂的示例包括：胺-酮系抗氧化剂、咪唑系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、磷系抗氧化剂。这些抗氧化剂可以单独使用，或者可以组合使用它们中的两种以上。
所述橡胶组合物可以通过常规方法制造。所述橡胶组合物可以例如通过下述方法制造：用橡胶工业中通常使用的公知的混炼装置(比如班伯里密炼机、捏合机或开放式辊炼机)混炼除硫化剂和硫化促进剂以外的上述各成分，然后添加硫化剂和硫化促进剂，随后进一步混炼混合物，然后进行硫化。
本发明实施方式的橡胶组合物优选用于轮胎胎面，这是因为它会提供优异的耐掉块性能。
包含本发明实施方式的橡胶组合物的轮胎可以使用上述橡胶组合物，通过常规方法制造。具体地说，所述轮胎可以通过下述方法制造：将通过根据需要将上述配合剂与橡胶成分混合而制造的所述橡胶组合物挤出加工为胎面或诸如此类的形状，然后在轮胎成型机上与其它轮胎部件层叠在一起，并且通过常规成型方法成型，从而形成未硫化轮胎，在硫化机中加热加压该未硫化轮胎。
本发明的优选实施方式如下。
[1]一种轮胎，其具有由橡胶组合物构成的胎面，相对于橡胶成分100质量份，所述橡胶组合物包含：1～20质量份(优选2～10质量份、更优选3～5质量份)的乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物，以及3～100质量份(优选3～80质量份、更优选5～80质量份、更优选5～60质量份)的炭黑，其中，乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的组成比为10～60质量％(优选20～50质量％、更优选30～40质量％)的乙烯、10～60质量％(优选20～50质量％、更优选30～40质量％)的丙烯和5～40质量％(优选5～25质量％、更优选10～20质量％)的苯乙烯。
[2]根据[1]所述的轮胎，其中，所述橡胶成分包含5～70质量％(优选5～55质量％、更优选10～55质量％、更优选10～40质量％、更优选15～35质量％、进一步优选25～30质量％)的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶。
实施例
将结合实施例对本发明进行说明，但是本发明并不仅限于这些实施例。
以下，对实施例和比较例中使用的各种化学品进行说明。
NR：TSR20
SBR：JSR株式会社制造的S-SBR(具有活性碳原子末端的改性S-SBR，苯乙烯含量：10质量％)
炭黑：三菱化学株式会社制造的DIABLACK I(N2SA：114m2/g，DBP吸油量：114ml/100g)
共聚物1：Flow Polymers公司制造的Promix 400
共聚物2：嘉拓(Struktol)公司制造的STRUKTOL 40MS
共聚物3：莱茵化学(Rhein Chemie)公司制造的Rhenosin 145A/P
蜡：日本精蜡株式会社制造的Ozoace-0355
抗氧化剂：大内新兴化学工业株式会社制造的NOCRAC 224(TMQ，2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物)
硬脂酸：日油株式会社(NOF CORPORATION)、花王株式会社等制造的硬脂酸氧化锌：三井金属矿业株式会社制造的氧化锌2号
硫：日本乾溜工业株式会社制造的Seimi硫(油含量：10％)
硫化促进剂：大内新兴化学工业株式会社制造的Nocceler NS-G(TBBS，N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)
实施例和比较例
根据下述表1中所示的配混配方，使用1.7L的密闭型班伯里密炼机，将除硫和硫化促进剂以外的所有化学品混炼5分钟，直至170℃的排出温度，获得混炼物。然后，通过上述班伯里密炼机，在150℃的排出温度下，将所获得的混炼物再次混炼(再炼(remill))4分钟。然后，将硫和硫化促进剂加入所获得的混炼物，使用双轴开放式辊炼机混炼4分钟，直至105℃，获得未硫化橡胶组合物。将所获得的未硫化橡胶组合物在170℃温度下加压硫化12分钟，获得试验用橡胶组合物。使用所获得的试验用橡胶组合物，进行下述评价。结果示于表1。
断裂时强度
根据JIS K6251“硫化橡胶和热塑性橡胶–拉伸特性的获取方法”，在23℃大气中，对由各硫化橡胶组合物构成的3号哑铃型试验片进行拉伸试验，测量断裂强度(TB)(MPa)。断裂时强度越高表示耐掉块性能越优异。
[表1]
表1
表1中的结果表明，包括规定量的规定乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物和炭黑的橡胶组合物的耐掉块性能优异，本发明实施方式的轮胎为一种具有由耐掉块性能优异的橡胶组合物构成的胎面的轮胎。

Claims (2)

1.一种轮胎，其具有由橡胶组合物构成的胎面，相对于橡胶成分100质量份，所述橡胶组合物包含：
1～20质量份的乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物，其中，所述乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物的组成比为10～60质量％的乙烯、10～60质量％的丙烯和5～40质量％的苯乙烯；以及，
3～100质量份的炭黑。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述橡胶成分包含5～70质量％的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶。
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