CN110818969A - 胎面用橡胶组合物以及充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能综合性地改善低油耗性、湿抓地性能和耐磨性的胎面用橡胶组合物以及使用该组合物的充气轮胎。本发明涉及一种胎面用橡胶组合物,其含有橡胶成分和氮吸附比表面积为170~250m2/g的二氧化硅,相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为70~120质量份,所述胎面用橡胶组合物的tanδ峰值温度为‑25~‑15℃,50℃时的tanδ为0.10~0.25,0℃时的tanδ为0.35~0.90。
Description
技术领域
本发明涉及胎面用橡胶组合物以及充气轮胎。
背景技术
充气轮胎的胎面需要湿抓地性能优异。作为提高湿抓地性能的方法,已知有增加填充剂量的方法,但是若增加填充剂量,则低油耗性倾向于恶化。此外,除了炭黑和二氧化硅这样的一般性的填充剂以外,还对通过氢氧化铝之类的特殊的填充剂提高湿抓地性能的方法也在进行研究(例如专利文献1),但是该方法存在耐磨性恶化的情况。因此,难以综合性地改善低油耗性、湿抓地性能和耐磨性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2005-213353号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于解决上述课题,并提供一种能综合性地改善低油耗性、湿抓地性能和耐磨性的胎面用橡胶组合物以及使用该组合物的充气轮胎。
用以解决课题的手段
本发明涉及一种胎面用橡胶组合物,其含有橡胶成分和氮吸附比表面积为170~250m2/g的二氧化硅,相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为70~120质量份,所述胎面用橡胶组合物的tanδ峰值温度为-25~-15℃,50℃时的tanδ为0.10~0.25,0℃时的tanδ为0.35~0.90。
优选所述二氧化硅的氮吸附比表面积为200~250m2/g。
所述橡胶组合物优选:所述橡胶成分100质量%中,顺式含量为50质量%以下的丁二烯橡胶的含量为5~60质量%。
所述橡胶组合物优选含有巯基系硅烷偶联剂。
所述橡胶组合物优选:相对于所述橡胶成分100质量份,下式(1)所表示的二硫代磷酸锌的含量为0.3~5质量份。
(式中,R1~R4分别独立地表示碳原子数1~18的直链或支链烷基、或碳原子数5~12的环烷基。)
所述橡胶组合物优选含有秋兰姆系硫化促进剂和/或二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂。
所述橡胶组合物优选含有萜烯系树脂。
此外,本发明涉及具有由所述橡胶组合物构成的胎面的充气轮胎。
发明效果
根据本发明,由于是含有橡胶成分和氮吸附比表面积为170~250m2/g的二氧化硅,相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为70~120质量份,胎面用橡胶组合物的tanδ峰值温度为-25~-15℃,50℃时的tanδ为0.10~0.25,0℃时的tanδ为0.35~0.90的胎面用橡胶组合物,因此可以综合性地改善低油耗性、湿抓地性能和耐磨性。
具体实施方式
本发明的胎面用橡胶组合物含有橡胶成分和氮吸附比表面积为170~250m2/g的二氧化硅,相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为70~120质量份,所述胎面用橡胶组合物的tanδ峰值温度为-25~-15℃,50℃时的tanδ为0.10~0.25,0℃时的tanδ为0.35~0.90。
迄今为止,本发明人利用使橡胶组合物的tanδ峰值温度高于通常温度来改善湿抓地性能,并且使二氧化硅等填充剂减量来改善低油耗性这样的做法,尝试兼具湿抓地性能和低油耗性。但是,该做法在由填充剂的减量引起的湿抓地性能的改善效果受损方面、有耐磨性恶化的倾向的方面等存在改善余地。另一方面,上述橡胶组合物通过将tanδ峰值温度调整至低于通常温度的上述范围,从而滚动阻力下降,低油耗性得到改善。由此,不需要为了确保低油耗性而减少填充剂量,进而即使增加填充剂量也可以维持良好的低油耗性,因此可以将二氧化硅调整至比通常增量的上述范围,改善湿抓地性能和耐磨性。
此外,通过使用氮吸附比表面积为上述范围的二氧化硅、50℃时的tanδ以及0℃时的tanδ为上述范围,由此得到更良好的低油耗性、湿抓地性能以及耐磨性。
认为通过以上作用,可以综合性地改善低油耗性、湿抓地性能和耐磨性。
此外,通过降低tanδ峰值温度来降低滚动阻力的理由推测是由于若tanδ峰值温度变低,则tanδ在广泛的温度范围内会变小。因此,认为:例如当存在50℃时的tanδ为相同程度、tanδ峰值温度不同的2种橡胶组合物时,tanδ峰值温度低的橡胶组合物的滚动阻力会变小。
上述橡胶组合物的tanδ峰值温度只要是-25~-15℃即可,但优选是-24℃以上,此外优选是-17℃以下,更优选是-19℃以下,进一步优选是-21℃以下。若在上述范围内,则有更良好地得到效果的倾向。
此外,上述橡胶组合物的tanδ峰值温度是:对硫化后的上述橡胶组合物,使用粘弹性光谱计VES(株式会社岩本制作所制造),在初期应变10%、振幅±0.5%、频率10Hz、升温速度2℃/分钟的条件下,测定-100~100℃的温度区域的tanδ得到的温度分布曲线中的峰值温度(玻璃化转变温度(Tg))。
上述橡胶组合物的tanδ峰值温度可以通过混合内容的变更(例如变更橡胶成分的种类以及混合比、添加加工助剂)来进行调整。
上述橡胶组合物只要50℃时的tanδ为0.10~0.25即可,但优选是0.12以上,更优选是0.13以上,此外优选是0.20以下,更优选是0.17以下,进一步优选是0.15以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物只要0℃时的tanδ为0.35~0.90即可,但优选是0.40以上,更优选是0.42以上,此外优选是0.70以下,更优选是0.60以下,进一步优选是0.55以下,特别优选是0.48以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,上述橡胶组合物的tanδ是:对硫化后的上述橡胶组合物,使用粘弹性光谱计VES(株式会社岩本制作所制造),在初期应变10%、振幅±0.5%、频率10Hz的条件下,在各测定温度下测定而得的。
上述橡胶组合物的tanδ可以通过与tanδ峰值温度相同的做法进行调整。
作为用于上述橡胶组合物的橡胶成分,可举例如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯系橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚橡胶(SIBR)等二烯系橡胶。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选SBR、BR。
作为SBR并无特别限定,例如可以使用乳液聚合苯乙烯丁二烯橡胶(E-SBR)、溶液聚合苯乙烯丁二烯橡胶(S-SBR)等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
SBR的苯乙烯量优选是10质量%以上,更优选是20质量%以上,此外优选是60质量%以下,更优选是40质量%以下,进一步优选是30质量%以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,SBR的苯乙烯量可以通过1H-NMR测定来测定。
SBR的乙烯基量优选是15质量%以上,更优选是30质量%以上,此外优选是70质量%以下,更优选是50质量%以下,进一步优选是40质量%以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,SBR的乙烯基量(1,2-结合丁二烯单元量)可以通过红外吸收光谱分析法来测定。
SBR的重均分子量(Mw)优选为40万以上,更优选为50万以上,此外优选为200万以下,更优选为180万以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,Mw可以通过基于利用凝胶渗透色谱(GPC)(东曹株式会社制造的GPC-8000系列,检测器:差示折光计,色谱柱:东曹株式会社制造的TSKGEL SUPERMULTIPORE HZ-M)得到的测定值,经过标准聚苯乙烯换算来求得。
SBR可为非改性SBR、改性SBR中的任意种。作为改性SBR,只要是具有与二氧化硅等填充剂相互作用的官能团的SBR就可以,例如可举出SBR的至少一侧的末端被具有上述官能团的化合物(改性剂)改性的末端改性SBR(在末端具有上述官能团的末端改性SBR)、在主链具有上述官能团的主链改性SBR、在主链和末端具有上述官能团的主链末端改性SBR(例如在主链具有上述官能团,并且至少一侧的末端被上述改性剂改性的主链末端改性SBR)、被分子中具有2个以上的环氧基的多官能化合物改性(偶联)而导入有羟基或环氧基的末端改性SBR等。
作为上述官能团,例如可举出氨基、酰胺基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯基、亚氨基、咪唑基、脲基、醚基、羰基、氧基羰基、巯基、硫醚基(sulfide group)、二硫醚基(disulfide group)、磺酰基、亚硫酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基、亚肼基、偶氮基、重氮基、羧基、氰基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基、环氧基等。此外,这些官能团可具有取代基。其中,优选氨基(优选氨基所具有的氢原子被碳原子数1~6的烷基取代的氨基)、烷氧基(优选碳原子数1~6的烷氧基)、烷氧基甲硅烷基(优选碳原子数1~6的烷氧基甲硅烷基)、酰胺基。
作为用于改性SBR的改性剂,例如可以举出乙二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚等多元醇的聚缩水甘油醚;二缩水甘油基化双酚A等具有2个以上的酚基的芳香族化合物的聚缩水甘油醚;1,4-二缩水甘油基苯、1,3,5-三缩水甘油基苯、聚环氧化液状聚丁二烯等聚环氧化合物;4,4’-二缩水甘油基-二苯基甲胺、4,4’-二缩水甘油基-二苄基甲胺等含有环氧基的叔胺;二缩水甘油基苯胺、N,N’-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧代苯胺、二缩水甘油基邻甲苯胺、四缩水甘油基间二甲苯二胺、四缩水甘油基氨基二苯基甲烷、四缩水甘油基对苯二胺、二缩水甘油基氨基甲基环己烷、四缩水甘油基-1,3-双氨基甲基环己烷等二缩水甘油基氨基化合物;
双-(1-甲基丙基)氨基甲酰氯、4-吗啉碳酰氯、1-吡咯烷碳酰氯、N,N-二甲基氨基甲酰氯、N,N-二乙基氨基甲酰氯等含氨基的酰氯;1,3-双-(缩水甘油基氧基丙基)-四甲基二硅氧烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)-五甲基二硅氧烷等含环氧基的硅烷化合物;
(三甲基甲硅烷基)[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]硫化物、(三甲基甲硅烷基)[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]硫化物、(三甲基甲硅烷基)[3-(三丙氧基甲硅烷基)丙基]硫化物、(三甲基甲硅烷基)[3-(三丁氧基甲硅烷基)丙基]硫化物、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]硫化物、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二乙氧基甲硅烷基)丙基]硫化物、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二丙氧基甲硅烷基)丙基]硫化物、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二丁氧基甲硅烷基)丙基]硫化物等含硫醚基的硅烷化合物;
乙烯亚胺、丙烯亚胺等N-取代氮丙啶化合物;甲基三乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三乙氧基硅烷等烷氧基硅烷;4-N,N-二甲基氨基二苯甲酮、4-N,N-二-叔丁基氨基二苯甲酮、4-N,N-二苯基氨基二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二苯基氨基)二苯甲酮、N,N,N’,N’-双-(四乙基氨基)二苯甲酮等具有氨基和/或取代氨基的(硫代)二苯甲酮化合物;4-N,N-二甲基氨基苯甲醛、4-N,N-二苯基氨基苯甲醛、4-N,N-二乙烯基氨基苯甲醛等具有氨基和/或取代氨基的苯甲醛化合物;N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-苯基-2-吡咯烷酮、N-叔丁基-2-吡咯烷酮、N-甲基-5-甲基-2-吡咯烷酮等N-取代吡咯烷酮;N-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-苯基-2-哌啶酮等N-取代哌啶酮;N-甲基-ε-己内酰胺、N-苯基-ε-己内酰胺、N-甲基-ω-月桂内酰胺、N-乙烯基-ω-月桂内酰胺、N-甲基-β-丙内酰胺、N-苯基-β-丙内酰胺等N-取代内酰胺类;
除这些以外,还可以举出N,N-双-(2,3-环氧丙氧基)-苯胺、4,4-亚甲基-双-(N,N-缩水甘油基苯胺)、三-(2,3-环氧丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮类、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基马来酰亚胺、N,N-二乙基脲、1,3-二甲基乙烯脲、1,3-二乙烯基乙烯脲、1,3-二乙基-2-咪唑啉酮、1-甲基-3-乙基-2-咪唑啉酮、4-N,N-二甲基氨基苯乙酮、4-N,N-二乙基氨基苯乙酮、1,3-双(二苯基氨基)-2-丙酮、1,7-双(甲基乙基氨基)-4-庚酮等。
此外,可以用公知的方法实施通过上述化合物(改性剂)进行的改性。
作为SBR,例如可以使用由住友化学株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社、日本瑞翁株式会社等制造并销售的SBR。
含有SBR时,橡胶成分100质量%中的SBR的含量优选的是40质量%以上,更优选的是50质量%以上,进一步优选的是60质量%以上,此外优选的是95质量%以下,更优选的是80质量%以下,进一步优选的是65质量%以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
作为BR并无特别限定,例如可以举出高顺式含量的BR(高顺式BR)、含有1,2-间规聚丁二烯结晶的BR(含有SPB的BR)、用稀土类元素系催化剂合成的丁二烯橡胶(稀土类系BR)、通过锡化合物改性的锡改性丁二烯橡胶(锡改性BR)等在轮胎工业中一般性的BR。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
BR的顺式含量优选的是99质量%以下,更优选的是98质量%以下,进一步优选的是50质量%以下,此外优选的是20质量%以上,更优选的是30质量%以上。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,BR的顺式含量可以通过红外吸收光谱分析法进行测定。
BR的反式含量优选的是60质量%以下,更优选的是50质量%以下,此外优选的是1质量%以上,更优选的是2质量%以上。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,BR的反式含量可以通过红外吸收光谱分析法进行测定。
BR的乙烯基量优选的是30质量%以下,更优选的是20质量%以下。下限并无特别限定,可为0质量%,但优选的是1质量%以上。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,BR的乙烯基量可以通过红外吸收光谱分析法进行测定。
BR的重均分子量(Mw)优选的是20万以上,更优选的是40万以上,此外,优选的是80万以下,更优选的是60万以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
BR可为非改性BR、改性BR中的任意种,但优选改性BR。作为改性BR,可举出导入有前述的官能团的改性BR。作为上述官能团,优选氨基(优选是氨基所具有的氢原子被碳原子数1~6的烷基取代的氨基)、烷氧基(优选是碳原子数1~6的烷氧基)、烷氧基甲硅烷基(优选是碳原子数1~6的烷氧基甲硅烷基)、酰胺基。
作为BR,例如可以使用宇部兴产株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社、日本瑞翁株式会社等的产品。
含有BR时,橡胶成分100质量%中的BR的含量优选的是5质量%以上,更优选的是20质量%以上,更优选的是35质量%以上,此外优选的是60质量%以下,更优选的是50质量%以下,进一步优选的是40质量%以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物含有二氧化硅。
作为二氧化硅,例如可举出干式法二氧化硅(硅酸酐)、湿式法二氧化硅(含水硅酸)等,但基于硅烷醇基多的理由,优选湿式法二氧化硅。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
二氧化硅的氮吸附比表面积(N2SA)只要是170~250m2/g即可,但优选的是200m2/g以上,更优选的是220m2/g以上,进一步优选的是230m2/g以上,此外,优选的是240m2/g以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果(尤其是耐磨性的改善效果)的倾向。
此外,二氧化硅的氮吸附比表面积是根据ASTM D3037-81用BET法测定的值。
作为二氧化硅,例如可以使用赢创德固赛公司、罗地亚公司等的制品。
二氧化硅的含量只要是相对于橡胶成分100质量份为70~120质量份即可,但优选的是90质量份以上,更优选的是100质量份以上,此外,优选的是110质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物优选含有巯基系硅烷偶联剂。由此,能够得到特别良好的低油耗性。
此外,巯基系硅烷偶联剂除了可以使用具有巯基的硅烷偶联剂之外,还可以使用巯基被保护基团保护的结构的化合物(例如硫代酯)。
作为巯基系硅烷偶联剂,例如可举出3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷、下式所表示的化合物(EVONIK-DEGUSSA公司制造的Si363)等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为特别适宜的巯基系硅烷偶联剂,可举出包含下式(I)所示的结合单元A和下式(II)所示的结合单元B的硅烷偶联剂。该硅烷偶联剂由于其自身为低聚物状,因此与上述的单分子的巯基系硅烷偶联剂比较,可以在二氧化硅表面形成体积更大的凝胶层,显著改善耐磨性等。
(式中,v是0以上的整数,w是1以上的整数。R11表示氢、卤素、含支链或不含支链的碳原子数1~30的烷基、含支链或不含支链的碳原子数2~30的烯基、含支链或不含支链的碳原子数2~30的炔基、或该烷基的末端的氢被羟基或羧基取代后的基团。R12表示含支链或不含支链的碳原子数1~30的亚烷基、含支链或不含支链的碳原子数2~30的亚烯基、或含支链或不含支链的碳原子数2~30的亚炔基。R11与R12可形成环结构。)
在包含式(I)所示的结合单元A和式(II)所示的结合单元B的硅烷偶联剂中,结合单元A的含量优选的是30摩尔%以上,更优选的是50摩尔%以上,此外优选的是99摩尔%以下,更优选的是90摩尔%以下。此外,结合单元B的含量优选的是1摩尔%以上,更优选的是5摩尔%以上,进一步优选的是10摩尔%以上,此外优选的是70摩尔%以下,更优选的是65摩尔%以下,进一步优选的是55摩尔%以下。此外,结合单元A和B的总含量优选的是95摩尔%以上,更优选的是98摩尔%以上,特别优选的是100摩尔%。
此外,结合单元A、B的含量是也包括结合单元A、B位于硅烷偶联剂的末端的情况的量。结合单元A、B位于硅烷偶联剂的末端的情况的形态并无特别限定,只要形成与表示结合单元A、B的式(I)、(II)相对应的单元即可。
关于式(I)、(II)中的R11,作为卤素,可举出氯、溴、氟等。作为含支链或不含支链的碳原子数1~30的烷基,可举出甲基、乙基等。作为含支链或不含支链的碳原子数2~30的烯基,可举出乙烯基、1-丙烯基等。作为含支链或不含支链的碳原子数2~30的炔基,可举出乙炔基、丙炔基等。
关于式(I)、(II)中的R12,作为含支链或不含支链的碳原子数1~30的亚烷基,可举出亚乙基、亚丙基等。作为含支链或不含支链的碳原子数2~30的亚烯基,可举出亚乙烯基、1-亚丙烯基等。作为含支链或不含支链的碳原子数2~30的亚炔基,可举出亚乙炔基、亚丙炔基等。
在包含式(I)所示的结合单元A和式(II)所示的结合单元B的硅烷偶联剂中,结合单元A的重复数(v)和结合单元B的重复数(w)的总的重复数(v+w)优选3~300的范围。
当含有巯基系硅烷偶联剂时,巯基系硅烷偶联剂的含量相对于二氧化硅100质量份,优选的是3质量份以上,更优选的是6质量份以上,此外优选的是15质量份以下,更优选的是10质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物优选含有下式(1)表示的二硫代磷酸锌作为加工助剂。由此可以抑制由橡胶成分和巯基系硅烷偶联剂之间的反应导致的凝胶化,促进二氧化硅的分散。
(式中,R1~R4分别独立地表示碳原子数1~18的直链或支链烷基、或碳原子数5~12的环烷基。)
式(1)中,作为R1~R4表示的直链或支链烷基,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、4-甲基戊基、2-乙基己基、辛基、十八烷基等,另一方面,作为环烷基,可举出环戊基、环己基、环辛基等。其中,基于在橡胶组合物中容易分散且容易制造的观点,R1~R4优选是碳原子数2~8的直链或支链烷基,更优选是正丁基、正丙基、异丙基、正辛基,进一步优选是正丁基。
上述二硫代磷酸锌可以单独使用1种,也可以并用2种以上。作为二硫代磷酸锌,例如可以使用莱茵化学(Rhein Chemie)公司等的产品。
当含有上述二硫代磷酸锌时,相对于橡胶成分100质量份,上述二硫代磷酸锌的含量(有效成分的含量)优选的是0.3质量份以上,更优选的是0.5质量份以上,此外优选的是5质量份以下,更优选的是2质量份以下,进一步优选的是1质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物优选含有萜烯系树脂。
萜烯系树脂是含有萜烯系化合物(萜烯系单体)作为构成单体的聚合物,可举出以萜烯系化合物作为主成分(50质量%以上)而使之聚合而得的聚合物等。具体地,可以使用使萜烯系化合物聚合而得的聚萜烯树脂、将萜烯系化合物和芳香族化合物聚合而得的芳香族改性萜烯树脂、或它们的氢化物等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
萜烯系化合物是以(C5H8)n的组成表示的烃以及其含氧衍生物,是被分类为单萜烯(C10H16)、倍半萜烯(C15H24)、二萜烯(C20H32)等的以萜烯为基本骨架的化合物,例如可举出α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、柠檬烯、月桂烯、别罗勒烯、罗勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉树脑、1,4-桉树脑、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为用于芳香族改性萜烯树脂的芳香族化合物,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯系化合物、或苯酚、双酚A、甲酚等酚系化合物。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
出于有更良好地得到效果的倾向的理由,萜烯系树脂优选聚萜烯树脂、芳香族改性萜烯树脂(尤其是萜烯系化合物和苯乙烯系化合物的共聚物)。
萜烯系树脂的软化点优选的是90℃以上,更优选的是110℃以上,此外优选的是150℃以下,更优选的是130℃以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
当含有萜烯系树脂时,相对于橡胶成分100质量份,萜烯系树脂的含量优选的是5质量份以上,更优选的是10质量份以上,此外优选的是30质量份以下,更优选的是20质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有炭黑。
作为炭黑并无特别限定,可以举出N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选的是80m2/g以上,更优选的是110m2/g以上,此外,优选的是200m2/g以下,更优选的是150m2/g以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
此外,炭黑的N2SA是根据JIS K6217-2:2001测定的值。
作为炭黑,例如可以使用旭碳株式会社(ASAHI CARBON CO.,LTD.)、CABOT JAPAN株式会社、东海碳素株式会社、三菱化学株式会社、狮王株式会社、新日化碳株式会社、Columbia carbon公司等的产品。
当含有炭黑时,相对于橡胶成分100质量份,炭黑的含量优选的是5质量份以上,更优选的是10质量份以上,此外优选的是30质量份以下,更优选的是20质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有油。
作为油,例如可以举出操作油、植物油脂、或其混合物。作为操作油,例如可以使用链烷烃系操作油、芳香族系操作油、环烷烃系操作油等。作为植物油脂,可以举出蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、菜籽油、大豆油、棕榈油、椰油、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、向日葵油、棕榈核油、山茶油、霍霍巴油、澳洲坚果油、桐油等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
当含有油时,相对于橡胶成分100质量份,油的含量优选的是5质量份以上,更优选的是10质量份以上,此外优选的是30质量份以下,更优选的是20质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有蜡。
作为蜡,没有特别限定,可以举出石蜡、微晶蜡等石油系蜡;植物蜡、动物蜡等天然蜡;乙烯、丙烯等的聚合物等合成蜡等。这些可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为蜡,例如可以使用大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、精工化学株式会社等的产品。
当含有蜡时,相对于橡胶成分100质量份,蜡的含量优选的是1质量份以上,更优选的是1.5质量份以上,此外优选的是20质量份以下,更优选的是10质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有防老剂。
作为防老剂,例如可以举出苯基-α-萘胺等萘胺系防老剂;辛基化二苯胺、4,4’-双(α,α’-二甲基苄基)二苯胺等二苯胺系防老剂;N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺、N,N’-二-2-萘基对苯二胺等对苯二胺系防老剂;2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉的聚合物等喹啉系防老剂;2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚等单酚系防老剂;四-[亚甲基-3-(3’,5’-二-叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等双酚系防老剂、三酚系防老剂、多酚系防老剂等。这些可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为防老剂,例如可以使用精工化学株式会社、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社、Flexis公司等的产品。
当含有防老剂时,相对于橡胶成分100质量份,防老剂的含量优选的是1质量份以上,更优选的是2质量份以上,此外优选的是10质量份以下,更优选的是5质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有硬脂酸。
作为硬脂酸,可以使用以往公知的硬脂酸,例如可以使用日油株式会社、NOF公司、花王株式会社、富士胶片和光纯药株式会社、千叶脂肪酸株式会社等的产品。
当含有硬脂酸时,相对于橡胶成分100质量份,硬脂酸的含量优选的是1质量份以上,更优选的是2质量份以上,此外优选的是10质量份以下,更优选的是5质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有氧化锌。
作为氧化锌,可以使用以往公知的氧化锌,例如可以使用三井金属矿业株式会社、东邦亚铅株式会社、HAKUSUI TECH株式会社、正同化学工业株式会社、堺化学工业株式会社等的产品。
当含有氧化锌时,相对于橡胶成分100质量份,氧化锌的含量优选的是1质量份以上,更优选的是2质量份以上,此外优选的是10质量份以下,更优选的是5质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有硫。
作为硫,可举出橡胶工业中常用的粉末硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫、可溶性硫等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为硫,例如可以使用鹤见化学工业株式会社、轻井泽硫磺株式会社、四国化成工业株式会社、日本干溜工业株式会社、细井化学工业株式会社等的产品。
当含有硫时,相对于橡胶成分100质量份,硫的含量优选的是0.5质量份以上,更优选的是1.5质量份以上,此外优选的是10质量份以下,更优选的是5质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
上述橡胶组合物可含有硫化促进剂。
作为硫化促进剂,可以举出2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫化物、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺等噻唑系硫化促进剂;四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)、四苄基秋兰姆二硫化物(TBzTD)、四(2-乙基己基)秋兰姆二硫化物(TOT-N)等秋兰姆系硫化促进剂;N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧化乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧化乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N’-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺等次磺酰胺系硫化促进剂;二苯基胍、二邻甲苯胍、邻甲苯双胍等胍系硫化促进剂;五亚甲基二硫代氨基甲酸哌啶盐(PPDC)、二甲基二硫代氨基甲酸锌(ZnMDC)、二乙基二硫代氨基甲酸锌(ZnEDC)、二丁基二硫代氨基甲酸锌(ZnBDC)、N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌(ZnEPDC)、N-五亚甲基二硫代氨基甲酸锌(ZnPDC)、二丁基二硫代氨基甲酸钠(NaBDC)、二甲基二硫代氨基甲酸铜(CuMDC)、二甲基二硫代氨基甲酸铁(FeMDC)、二乙基二硫代氨基甲酸碲(TeEDC)等二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选秋兰姆系硫化促进剂、二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂,更优选秋兰姆系硫化促进剂。
当含有硫化促进剂时,相对于橡胶成分100质量份,硫化促进剂的含量优选的是1质量份以上,更优选的是2质量份以上,此外优选的是10质量份以下,更优选的是5质量份以下。在上述范围内时,有更良好地得到效果的倾向。
除了前述成分之外,上述橡胶组合物中也可进一步混合轮胎工业中通常使用的添加剂例如有机过氧化物;碳酸钙、滑石、氧化铝、粘土、氢氧化铝、云母等填充剂;等。相对于橡胶成分100质量份,这些添加剂的含量优选0.1~200质量份。
上述橡胶组合物例如可以通过将前述各成分用橡胶混炼装置进行混炼,之后进行硫化的方法等进行制造。
作为混炼条件,在混炼除硫化剂和硫化促进剂以外的添加剂的基础捏炼工序中,混炼温度通常为100~180℃,但基于改善微粒二氧化硅的分散性的观点来看,优选在维持130~165℃的同时混炼1~5分钟左右。在混炼硫化剂、硫化促进剂的最终捏炼工序中,混炼温度通常为120℃以下,优选为85~110℃。此外,已混炼了硫化剂、硫化促进剂的组合物通常可被施以加压硫化等硫化处理。作为硫化温度,通常为140~190℃,优选是150~185℃。硫化时间通常为5~15分钟。
上述橡胶组合物用于胎面(胎面行驶面)。
本发明的充气轮胎可使用上述橡胶组合物用通常的方法制造。即,在未硫化的阶段将上述橡胶组合物挤出加工为胎面的形状,与其他轮胎部件一起在轮胎成型机上以通常的方法进行成形,从而形成未硫化轮胎。通过在硫化机中对该未硫化轮胎进行加热加压来得到轮胎。
上述充气轮胎可以用于乘用车用轮胎、货车用轮胎、客车用轮胎、双轮车用轮胎、高性能轮胎等,尤其适于乘用车用轮胎。
实施例
基于实施例具体说明本发明,但本发明并不仅限定于这些实施例。
对于实施例和比较例中使用的各种化学品进行总结说明。
SBR:JSR株式会社制造的SL552(溶液聚合SBR、苯乙烯量:23.5质量%、乙烯基量:33.5质量%、Mw:52万)
BR1:下述制造例中制作的改性BR(顺式含量:36质量%、反式含量:52质量%、乙烯基量:12质量%、Mw:55万)
BR2:宇部兴产株式会社制造的BR150B(顺式含量:97质量%)
炭黑:三菱化学株式会社制造的DIABLACK N220(N2SA:114m2/g)
二氧化硅1:赢创德固赛公司制造的Ultrasil VN3(N2SA:175m2/g)
二氧化硅2:赢创德固赛公司制造的Ultrasil 9000GR(N2SA:240m2/g)
硅烷偶联剂1:Momentive公司制造的NXT-Z45(结合单元A和结合单元B的共聚物(结合单元A:55摩尔%、结合单元B:45摩尔%))
硅烷偶联剂2:赢创德固赛公司制造的Si266(双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)
树脂:安原化学株式会社制造的YS RESIN TO125(芳香族改性萜烯树脂(萜烯化合物和苯乙烯的共聚物)、软化点:125℃)
油:三共油化工业株式会社制造的A/Omix
二硫代磷酸锌:Rhein Chemie公司制造的TP-50(式(1)中,R1~R4为正丁基,有效成分50质量%)
氧化锌:三井金属矿业株式会社制造的锌白1号
硬脂酸:日油株式会社制造的硬脂酸
防老剂:大内新兴化学工业株式会社制造的Nocrac 6C(N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺)
硫:鹤见化学株式会社制造的粉末硫
硫化促进剂1:大内新兴化学工业株式会社制造的Nocceler CZ(N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)
硫化促进剂2:大内新兴化学工业株式会社制造的Nocceler D(1,3-二苯胍)
硫化促进剂3:三新化学工业株式会社制造的SancelerTBZTD(四苄基秋兰姆二硫化物(TBzTD))
(制造例)
氮气氛下,容量烧瓶中加入3-二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷,进一步加入无水己烷,制作末端改性剂。
在充分进行了氮气置换的耐压容器中加入正己烷、丁二烯、TMEDA,升温至60℃。接着,加入丁基锂之后,升温至50℃并搅拌3小时。接着,追加上述末端改性剂,搅拌30分钟。向反应溶液中添加甲醇以及2,6-叔丁基对甲酚后,将反应溶液放入加入有甲醇的不锈钢容器中,回收凝聚体。使得到的凝聚体减压干燥24小时,得到改性BR(BR1)。
(实施例以及比较例)
按照表1所示的配方,使用株式会社神户制钢所制造的1.7L班伯里密炼机将除硫以及硫化促进剂以外的化学品在150℃的条件下混炼5分钟,得到混炼物。接着,向得到的混炼物中添加硫以及硫化促进剂,使用开放式辊炼机于80℃的条件下捏合5分钟,得到未硫化橡胶组合物。将得到的未硫化橡胶组合物成形为胎面形状,与其他轮胎部件一起贴合,形成未硫化轮胎,在150℃的条件下硫化12分钟,制造试验用轮胎(尺寸:195/65R15)。使用得到的试验用轮胎进行下述评价,于表1表示结果。
(tanδ峰值温度)
对于从各试验用轮胎的胎面中切出的试验片,使用粘弹性光谱计VES(株式会社岩本制作所制造),在初期应变10%、振幅±0.5%、频率10Hz、升温速度2℃/分钟的条件下,测定-100~100℃温度区域的tanδ,从得到的温度分布曲线中求得tanδ峰值温度。
(50℃tanδ、0℃tanδ)
对于从各试验用轮胎的胎面中切出的试验片,使用粘弹性光谱计VES(株式会社岩本制作所制造),在初期应变10%、振幅±0.5%、频率10Hz的条件下,测定50℃时的tanδ(50℃tanδ)以及0℃时的tanδ(0℃tanδ)。
(低油耗性)
使用滚动阻力试验机,测定使各试验用轮胎在轮辋(15×6JJ)、内压(230kPa)、负荷(3.43kN)、速度(80km/h)下行驶时的滚动阻力,以设比较例1为100时的指数进行表示(低油耗性指数)。指数越大,表示滚动阻力越小,低油耗性越优异。指数为80以上时为良好
(湿抓地性能)
将各试验用轮胎安装到车辆(日本国产FF2000cc)的所有车轮上,湿润柏油路面上求得自初速度100km/h得到的制动距离,以设比较例1为100时的指数进行表示(湿抓地性能指数)。指数越大,表示制动距离越短,湿抓地性能越优异。指数为90以上时为良好。
(耐磨性)
使用LAT试验机(Laboratery Abration an Skid Tester),在负荷40N、速度20km/h、滑移角5°的条件下,测定自各试验用轮胎的胎面中切出的试验片的容积损失量,以设比较例1为100时的指数进行表示(耐磨性指数)。指数越大,表示容积损失量越少,耐磨性能越优异。
[表1]
如表1所示,在含有橡胶成分的同时以规定量含有氮吸附比表面积在特定范围内的二氧化硅,且tanδ峰值温度、50℃时的tanδ以及0℃时的tanδ在特定范围内的实施例,与比较例1比较,该实施例的低油耗性、湿抓地性能以及耐磨性综合性地得到改善。
Claims (9)
1.一种胎面用橡胶组合物,其含有:
橡胶成分和氮吸附比表面积为170~250m2/g的二氧化硅,
相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为70~120质量份,
所述胎面用橡胶组合物的tanδ峰值温度为-25~-15℃,50℃时的tanδ为0.10~0.25,0℃时的tanδ为0.35~0.90。
2.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物,其中,所述二氧化硅的氮吸附比表面积为200~250m2/g。
3.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物,其中,所述胎面用橡胶组合物的tanδ峰值温度为-24~-17℃。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的胎面用橡胶组合物,其中,所述橡胶成分100质量%中,顺式含量为50质量%以下的丁二烯橡胶的含量为5~60质量%。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的胎面用橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物含有巯基系硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的胎面用橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物含有秋兰姆系硫化促进剂和/或二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的胎面用橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物含有萜烯系树脂。
9.一种充气轮胎,具有由权利要求1~8中任一项所述的橡胶组合物构成的胎面。
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