CN113621183A - 轮胎胎面用橡胶组合物、轮胎胎面和轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供提高耐磨性和耐掉块性的平衡的轮胎胎面用橡胶组合物、由该橡胶组合物形成的轮胎胎面和具备该轮胎胎面的轮胎。一种轮胎胎面用橡胶组合物,其包含含苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶的二烯系橡胶成分、包括炭黑的填充剂、含芳香环的树脂和多元醇。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎胎面用橡胶组合物、由该橡胶组合物形成的轮胎胎面和具备该轮胎胎面的轮胎。
背景技术
掉块(chipping)是指形成胎面的表层部的一部分橡胶鱗状剥离的现象。安装有轮胎的车辆在行驶时,胎面的表面与路面接触。由于胎面和路面的接触,在胎面表面的一部分橡胶上形成伤痕(初期裂痕)。转弯行驶时和紧急制动时,受到来自于路面的剪切变形,从而应力集中于该伤痕上。裂痕以该伤痕的前端为起点发展,从而产生掉块。
专利文献1中记载了胎面用橡胶组合物,其包含:橡胶成分,相对于100质量份橡胶成分,20质量份以上80质量份以下的炭黑、10质量份以上80质量份以下的二氧化硅、0.2质量份以上5质量份以下的硅烷偶联剂和0.1质量份以上5质量份以下的含有规定的烷氧基的化合物,该胎面用橡胶组合物可以制造未硫化时的加工性优异、具有低滚动阻力和高耐掉块性的轮胎。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2009-96919号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的轮胎胎面用橡胶组合物、由该橡胶组合物形成的轮胎胎面和具备该轮胎胎面的轮胎。
【解决课题的手段】
为了解决上述课题,本发明人深入研究,结果发现:在含苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶的橡胶成分中混合包括炭黑的填充剂、含芳香环的树脂和多元醇作为橡胶组合物时可以解决上述课题,进一步地反复研究,完成本发明。
即,本发明涉及
[1]一种轮胎胎面用橡胶组合物,其包含
含苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶的二烯系橡胶成分、
包括炭黑的填充剂、
含芳香环的树脂,和
多元醇,
[2]根据上述[1]所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述苯乙烯丁二烯橡胶在上述二烯系橡胶成分中的含量为10~50质量%,优选15~50质量%,更优选20~50质量%,更优选25~45质量%,更优选30~45质量%,更优选30~40质量%,更优选30~35质量%,
[3]根据上述[1]或[2]所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述苯乙烯丁二烯橡胶的苯乙烯含量为15%以上,优选15~50%,更优选15~40%,更优选15~30%,更优选15~25%,或优选18%以上,优选18~50%,更优选18~40%,更优选18~30%,更优选18~25%,或优选20%以上,优选20~50%,更优选20~40%,更优选20~30%,更优选20~25%,或优选22%以上,优选22~50%,更优选22~40%,更优选22~30%,更优选22~25%,
[4]根据上述[1]~[3]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述多元醇的碳原子数为6以上,优选6~10,更优选6~9,更优选6~8,
[5]根据上述[1]~[4]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述含芳香环的树脂为包含含芳香环的单体的均聚物或共聚物,上述含芳香环的单体具有至少一个羟基,
[6]根据上述[1]~[5]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,所述橡胶组合物还包含选自再生橡胶和粉末橡胶中的至少一个,
[7]根据上述[1]~[6]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述二烯系橡胶成分的平均玻璃化转变温度(Tg)为-50℃以下,优选-85~-50℃,更优选-80~-55℃,更优选-80~-60℃,更优选-75~-60℃,更优选-75~-65℃,
[8]根据上述[1]~[7]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述多元醇包含直链状多元醇,
[9]根据上述[1]~[8]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述异戊二烯系橡胶在上述二烯系橡胶成分中的含量为30质量%以上,优选30~90质量%,更优选30~80质量%,更优选30~60质量%,更优选30~50质量%,或优选35质量%以上,更优选35~90质量%,更优选40~90质量%,更优选40~80质量%,更优选40~60质量%,更优选45~60质量%,更优选45~50质量%,
[10]根据上述[1]~[9]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述多元醇满足下述式(A):
(A)α/β≦0.5(优选0.2≦α/β≦0.5,或者,优选α/β≦0.4,更优选0.2≦α/β≦0.4,或者,优选α/β≦0.3,更优选0.2≦α/β≦0.3)
α:1分子多元醇中具有的羟基数量
β:多元醇的碳原子数
[11]根据上述[1]~[10]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,上述多元醇的熔点小于50℃,优选-20℃以上且小于50℃,更优选-20~49℃,更优选-15~47℃,更优选-15~45℃,
[12]根据上述[1]~[11]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,相对于上述二烯系橡胶成分100质量份,上述炭黑的含量为40质量份以上,优选40~150质量份,更优选41~100质量份,更优选43~100质量份,更优选45~100质量份,更优选45~60质量份,
[13]根据上述[1]~[12]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,在上述填充剂中,上述炭黑的含量为80质量%以上,优选85质量%以上,更优选90质量%以上,更优选95质量%以上,更优选99质量%以上,更优选100质量%,
[14]一种轮胎胎面,其由上述[1]~[13]中的任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物形成,
[15]一种轮胎,其具备上述[14]所述的轮胎胎面,
[16]根据上述[15]所述的轮胎,其中所述轮胎为重载轮胎,
[17]根据上述[16]所述的轮胎,其中所述轮胎为卡车用的重载轮胎。
【发明效果】
本发明可以提供,使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的轮胎胎面用橡胶组合物、由该橡胶组合物形成的轮胎胎面和具备该轮胎胎面的轮胎。
附图说明
【图1】轮胎截面图的一例。
【符号说明】
10 轮胎
11 胎面部
12 胎侧壁部
13 胎圈部
14 胎圈芯
15 胎体
16 钢带(steel belt)
18 纵向花纹
30 轮辋
具体实施方式
本申请的一个实施方式为轮胎胎面用橡胶组合物,其包含:含苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶的二烯系橡胶成分、包括炭黑的填充剂、含芳香环的树脂和多元醇。
尽管不希望受到理论的拘束,但是,可以认为发挥上述效果的机制如下。即,含芳香环的树脂和苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)的SP值接近,因此,具有相容性,以及炭黑表面的羟基(OH)和含芳香环的树脂苯环也可以相互作用,因此,SBR-含芳香环的树脂-炭黑可以擬似连接。另一方面,多元醇与异戊二烯系橡胶具有相容性,以及炭黑表面的羟基和多元醇的羟基相互作用,因此,异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑也可以擬似连接。可以认为,在整个橡胶组合物中,这样的“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”和“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”协同作用,结果提高了耐磨性和耐掉块性的平衡。
上述苯乙烯丁二烯橡胶在上述二烯系橡胶成分中的含量优选10~50质量%。该含量为10质量%以上时,易于发挥SBR带来的耐掉块性的改善效果,此外,可以认为“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”变多,因此,可以适宜地发挥使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的效果。此外,该含量为50质量%以下时,可以适宜地发挥使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的效果。此外,具有可以抑制发热,可以确保低油耗性的倾向。该含量更优选15质量%以上,更优选20质量%以上,更优选25质量%以上,进一步优选30质量%以上。此外,该含量更优选45质量%以下,更优选40质量%以下,进一步优选35质量%以下。另外,作为SBR,使用充油型SBR时,将作为该充油型SBR中所含的固体成分的SBR自身的含量作为二烯系橡胶成分中的SBR的含量。
上述苯乙烯丁二烯橡胶的苯乙烯含量优选15%以上。可以认为,该含量为15%以上时,可以确保苯乙烯含量,因此,易于得到作为SBR的效果,“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”变多,因此,可以适宜地发挥使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的效果。该苯乙烯含量更优选18%以上,更优选20%以上,进一步优选22%以上。此外,从耐磨性和低油耗性的观点考虑,该苯乙烯含量优选50%以下,更优选40%以下,更优选30%以下,进一步优选25%以下。另外,本说明书中的苯乙烯含量是通过1H-NMR测定计算的值。
上述多元醇的碳原子数优选6以上。可以认为,碳原子数为6以上时,多元醇和异戊二烯系橡胶的相容性更加优异,因此,易于有效地体现“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”,可以良好地发挥本发明的效果。该碳原子数可以为7以上。此外,从易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,该碳原子数的上限优选10以下,更优选9以下,进一步优选8以下。
上述含芳香环的树脂为包含含芳香环的单体的均聚物或共聚物,优选上述含芳香环的单体具有至少一个羟基。含芳香环的单体具有至少一个羟基,从而羟基占每分子含芳香环的树脂的比例变多。因此,可以认为,炭黑表面的羟基和含芳香环的树脂的分子中的羟基可以相互作用,从而含芳香环的树脂-炭黑的相互作用更加牢固,可以适宜地发挥使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的效果。此外,含芳香环的树脂的分子中的羟基和多元醇的羟基相互作用,因此,可以认为,在整个橡胶组合物中,“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”和“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”可以有效地发挥协同作用。另外,如果含芳香环的单体具有的羟基的数量为1个,就可以充分地发挥本发明的效果,因此,优选1个,但是可以为2个,可以为3个,也可以为4个。
上述轮胎胎面用橡胶组合物优选还包含选自再生橡胶和粉末橡胶中的至少一个。通常,可以认为混合有再生橡胶、粉末橡胶的橡胶组合物存在断裂伸长率等易于劣化之类的问题,但是,本发明的橡胶组合物由于作为包含含苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶的二烯系橡胶成分、包括炭黑的填充剂、含芳香环的树脂和多元醇的橡胶组合物,因此,即使混合再生橡胶、粉末橡胶,通过上述机制,也可以提高耐磨性和耐掉块性的平衡。作为选自再生橡胶和粉末橡胶中的至少一个,可以仅为再生橡胶,可以仅为粉末橡胶,也可以并用再生橡胶和粉末橡胶,优选仅为再生橡胶。
上述二烯系橡胶成分的平均玻璃化转变温度(Tg)优选-50℃以下。可以认为,该平均Tg为-50℃以下时,可以降低整个橡胶组合物的Tg,提高耐磨性,因此,可以适宜地发挥使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的效果。该平均Tg更优选-55℃以下,更优选-60℃以下,进一步优选-65℃以下。此外,该平均Tg优选-85℃以上,更优选-80℃以上,进一步优选-75℃以上。此处,可以通过Σ(各二烯系橡胶成分的Tg×全二烯系橡胶成分中的各二烯系橡胶成分的质量分率)求得本说明书中二烯系橡胶成分的平均玻璃化转变温度(Tg)。另外,本说明书中的Tg是根据JIS K 7121,使用TA仪器日本株式会社制造的差示扫描量热仪(Q200),在升温速度10℃/分钟的条件下测定的值。
上述多元醇优选包含直链状多元醇。可以认为,包含直链状多元醇时,多元醇和异戊二烯系橡胶的相容性更加优异,因此,易于有效地呈现“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”,可以良好地发挥本发明的效果。除了直链状多元醇以外,多元醇也可以包含分支状多元醇、环状多元醇,从易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,更优选仅为直链状多元醇。
上述异戊二烯系橡胶在上述二烯系橡胶成分中的含量优选30质量%以上。可以认为,该含量为30质量%以上时,“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”变多,因此,可以适宜地发挥使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的效果。该含量更优选35质量%以上,更优选40质量%以上,进一步优选45质量%以上。此外,该含量优选90质量%以下,更优选80质量%以下,更优选60质量%以下,进一步优选50质量%以下。
上述多元醇优选满足下述式(A)。可以认为,满足下述式(A)时,易于有效地呈现“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”和“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”两者,可以良好地发挥本发明的效果。α/β的值优选0.4以下,进一步优选0.3以下。此外,作为α/β的值的下限优选0.2以上。
(A)α/β≦0.5
α:1分子多元醇中具有的羟基的数量
β:多元醇的碳原子数
上述多元醇的熔点优选小于50℃。可以认为,该熔点小于50℃时,多元醇易于均匀地分散在二烯系橡胶成分中,因此,易于有效地呈现“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”,也可以良好地发挥本发明的效果。该熔点更优选49℃以下,更优选47℃以下,进一步优选45℃以下。此外,该熔点的下限无特别限定,但是,例如可以为-20℃以上或者-15℃以上。
相对于上述二烯系橡胶成分100质量份,上述炭黑的含量优选40质量份以上。可以认为,该含量为40质量份以上时,“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”和“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”变多,可以良好地发挥本发明的效果。该含量更优选41质量份以上,更优选43质量份以上,进一步优选45质量份以上。此外,从可以得到在橡胶中的良好的分散性、易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,该含量优选150质量份以下,更优选100质量份以下,进一步优选60质量份以下。
上述填充剂中,上述炭黑的含量优选80质量%以上。可以认为,该含量为80质量%以上时,易于有效地呈现“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”和“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”两者,也可以良好地发挥本发明的效果。
本发明的其他实施方式为由上述轮胎胎面用橡胶组合物形成的轮胎胎面。
本发明的其他实施方式为具备上述轮胎胎面的轮胎。
上述轮胎优选重载轮胎。可以认为,上述轮胎为重载轮胎时,可以良好地发挥本发明的效果。
上述重载轮胎优选为卡车用。可以认为,上述重载轮胎为卡车用的重载轮胎时,尤其可以良好地发挥本发明的效果。
另外,本说明书中,使用“~”表示数值范围时,除非另有说明,否则包含其两端的数值。
<二烯系橡胶成分>
本发明的二烯系橡胶成分包含苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶。
作为苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶以外的二烯系橡胶成分(其他的二烯系橡胶成分),可以适宜地使用现有橡胶工业中使用的任一种,可列举例如丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯异戊二烯橡胶(SIR)、苯乙烯异戊二烯丁二烯橡胶(SIBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)等。其他的二烯系橡胶成分,可以使用1种或组合使用2种以上。其中,从可以更加良好地发挥本发明的效果的理由考虑,优选BR。即,作为二烯系橡胶成分,更优选包含SBR、异戊二烯系橡胶和BR,也可以仅为SBR、异戊二烯系橡胶和BR。或者,作为二烯系橡胶成分,可以仅为SBR和异戊二烯系橡胶。此外,橡胶成分可以分为二烯系橡胶成分和非二烯系橡胶成分,本发明的橡胶成分优选由二烯系橡胶成分组成。
(苯乙烯丁二烯橡胶)
作为苯乙烯丁二烯橡胶(SBR),无特别限定,可列举例如未改性的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);将它们改性的改性乳液聚合苯乙烯丁二烯橡胶(改性E-SBR)、改性溶液聚合苯乙烯丁二烯橡胶(改性S-SBR)等改性SBR。作为改性SBR,可列举末端和/或主链被改性的改性SBR;由锡、硅化合物等偶联改性SBR(缩聚物、具有分支结构的SBR等)等。此外,作为SBR,有加入增量油调整柔软性的充油型SBR和不加增量油的非充油型SBR,可以使用它们中的任一种。SBR可以使用例如由JSR株式会社、旭化成化学株式会社、日本瑞翁株式会社、ZS Elastomers Co.,Ltd.等制造销售的SBR等。其中,从使耐磨性和耐掉块性的平衡提高的观点考虑,优选E-SBR、S-SBR和改性S-SBR中的至少一个,更优选E-SBR和改性S-SBR中的至少一个,可以仅为E-SBR,也可以仅为改性S-SBR。改性S-SBR中,为了强化与炭黑的相互作用,可提高橡胶物性,因此,可以适当地使用锡偶联S-SBR。SBR可以组合使用1种或2种以上。
SBR的乙烯基含量(1,2-键丁二烯单元量)无特别限定,优选10.0~80.0%。从橡胶强度、抓地性能的观点考虑,该乙烯基含量更优选13.0%以上,更优选20.0%以上,进一步优选40.0%以上。另一方面,从耐磨性和低油耗性的观点考虑,该乙烯基含量更优选70.0%以下,更优选60.0%以下,更优选40.0%以下,进一步优选20.0%以下。另外,本说明书中的乙烯基含量是通过红外吸收光谱分析法测定的值。
SBR的玻璃化转变温度(Tg)优选-90℃以上,更优选-80℃以上,进一步优选-70℃以上。此外,从耐磨性的观点考虑,该Tg优选-10℃以下,更优选-30℃以下,进一步优选-45℃以下。SBR的Tg在上述范围内时,有更适宜地得到本发明的效果的倾向。
(异戊二烯系橡胶)
作为异戊二烯系橡胶,可列举例如天然橡胶(NR)、改质NR、改性NR、异戊二烯橡胶(IR)、改性IR等。作为NR,可以使用例如SIR20、RSS#3、TSR20等轮胎工业中通常的NR。作为改质NR,可列举脱蛋白质天然橡胶(DPNR)、高纯度天然橡胶等,作为改性NR,可列举环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)、接枝化天然橡胶等。作为IR,无特别限定,可以使用轮胎工业中通常的IR。作为改性IR,可列举环氧化异戊二烯橡胶、氢化异戊二烯橡胶、接枝化异戊二烯橡胶等。其中,从更加良好地发挥本发明的效果的理由考虑,作为异戊二烯系橡胶,优选包含选自NR、改质NR和改性NR中的至少一种,更优选包含NR,进一步优选仅使用NR。异戊二烯系橡胶,可以使用1种或组合使用2种以上。
异戊二烯系橡胶的玻璃化转变温度(Tg),只要不损害本发明的效果就无特别限定,通常为-80~-60℃左右,或者-75~-65℃左右。
(丁二烯橡胶)
作为丁二烯橡胶(BR),无特别限定,可以适宜地使用该领域通常使用的。可以使用例如低顺式聚丁二烯橡胶(低顺式BR)、高顺式聚丁二烯橡胶(高顺式BR)、使用稀土元素系催化剂合成的稀土系丁二烯橡胶(稀土系BR)、包含1,2-间规立构聚丁二烯晶体的丁二烯橡胶(含SPB的BR)、改性丁二烯橡胶(改性BR)等各种BR。其中,优选高顺式BR。BR可以使用例如宇部兴产株式会社、日本瑞翁株式会社、JSR株式会社、LANXESS公司等制造销售的等。BR可以使用1种或组合使用2种以上。
高顺式BR是指顺式含量(顺式-1,4键含有率)为90%以上的丁二烯橡胶。其中,优选顺式-1,4键含有率为95%以上的,更优选96%以上的,进一步优选97%以上的。通过含有高顺式BR,从而可以提高低发热性、拉伸强度、断裂伸长率、耐磨性,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。另外,本说明书中的顺式含量是根据红外吸收光谱分析法测定的值。
作为稀土系BR,可以适宜地使用利用稀土元素系催化剂而合成,乙烯基含量(1,2-键丁二烯单元量)优选1.8%以下,更优选1.0%以下,进一步优选0.8%以下,顺式含量(顺式-1,4键含有率)优选90%以上,更优选95%以上,更优选96%以上,进一步优选97%以上的。通过使乙烯基含量和顺式含量在上述范围内,从而可以得到所得的橡胶组合物的断裂伸长率和耐磨性优异的效果。
作为稀土系BR的合成中使用的稀土元素系催化剂,可以使用公知的,可列举例如镧系稀土元素化合物、有机铝化合物、铝氧烷、含卤素的化合物、根据需要含路易斯碱的催化剂。
含SPB的BR,可列举1,2-间规立构聚丁二烯晶体并非简单地分散在BR中而是与BR化学键合地分散的。通过上述晶体与橡胶成分化学成键而分散,从而有提高复弹性模量的倾向。
作为改性BR,可列举:末端和/或主链被改性的改性BR;由锡、硅化合物等偶联改性的BR(缩聚物、具有分支结构的等),通过具有与二氧化硅相互作用的官能团改性末端和/或主链的改性BR,尤其是具有选自甲硅烷基、氨基、酰胺基、羟基和环氧基中的至少一种的改性BR等。通过使用改性BR,从而可以得到与填充剂的相互作用更加牢固、低油耗性优异的效果。
BR的玻璃化转变温度(Tg)优选-150℃以上,更优选-130℃以上,进一步优选-120℃以上。此外,从耐磨性的观点考虑,该Tg优选-70℃以下,更优选-80℃以下,更优选-90℃以下,进一步优选-100℃以下。BR的Tg在上述范围内时,有良好地发挥本发明的效果的倾向。
含有BR时的二烯系橡胶成分中的含量,从耐磨性的观点考虑,优选5质量%以上,更优选10质量%以上,进一步优选15质量%以上。此外,该含量优选60质量%以下,更优选40质量%以下,更优选30质量%以下,进一步优选20质量%以下。BR的含量在上述范围内时,有良好地发挥本发明的效果的倾向。
<其他的橡胶成分>
橡胶组合物可以进一步地含有非二烯系橡胶成分(其他橡胶成分)。这样的其他橡胶成分无特别限定,例如可列举丁基橡胶(IIR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、乙丙橡胶、硅橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氟橡胶(FKM)、丙烯酸橡胶(ACM)、氯醇橡胶等。其他的橡胶成分可以使用1种或组合使用2种以上。
<填充剂>
本发明的填充剂包含炭黑。其中,其中从可以良好地发挥本发明的效果的理由考虑,本发明的填充剂优选由炭黑组成。
(炭黑)
作为炭黑,无特别限定,可以使用GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等橡胶工业中通常的炭黑。炭黑,可以使用例如旭碳株式会社、卡博特日本株式会社、东海碳素株式会社、三菱化学株式会社、狮王株式会社、日铁碳株式会社(NIPPON STEEL Carbon Co.,Ltd.)、哥伦比亚炭黑(Colombia Carbon)公司等制造销售的等。炭黑可以使用1种或组合使用2种以上。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)无特别限定,从可以得到充分的增强性、易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,优选50m2/g以上,更优选70m2/g以上,更优选90m2/g以上,进一步优选111m2/g以上。此外,从分散性优异、难以发热的观点考虑,该N2SA优选500m2/g以下,更优选450m2/g以下,更优选300m2/g以下,更优选250m2/g以下,更优选200m2/g以下,更优选180m2/g以下,进一步优选160m2/g以下。炭黑的N2SA在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。另外,本说明书中的炭黑的N2SA是根据JIS K 6217-2:2001测定的值。
炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量无特别限定,从可以得到充分的增强性、易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,优选50ml/100g以上,更优选70ml/100g以上,更优选90ml/100g以上,进一步优选111ml/100g以上。此外,从低油耗性的观点考虑,该DBP吸油量优选220ml/100g以下,更优选180ml/100g以下,进一步优选130ml/100g以下。炭黑的DBP吸油量在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。另外,本说明书中的炭黑的DBP吸油量是根据JIS K 6217-4:2008测定的值。
炭黑在填充剂中的含量优选80质量%以上,更优选85质量%以上,90质量%以上更优选,95质量%以上更优选,99质量%以上更优选,特别优选100质量%。
(其他的填充剂)
作为填充剂,除了炭黑以外,也可以进一步使用其他的填充剂。作为这样的填充剂,无特别限定,可以任意使用例如二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝(alumina)、碳酸钙、滑石、粘土等该领域通常使用的填充剂。这些填充剂可以使用1种或组合使用2种以上。作为填充剂,使用炭黑以外的物质时,从低油耗性、湿抓地性能和增强效果的观点考虑,优选二氧化硅。
作为二氧化硅无特别限定,可列举例如,通过干式法制备的二氧化硅(无水硅酸),通过湿式法制备的二氧化硅(含水硅酸)等。其中,从表面的硅烷醇基多、与硅烷偶联剂的反应位点多的理由考虑,优选通过湿式法制备的二氧化硅。二氧化硅可以使用例如赢创德固赛公司、索尔维公司、东曹硅化工株式会社、株式会社德山等制造销售的等。二氧化硅可以使用1种或组合使用2种以上。
二氧化硅的N2SA无特别限定,从确保低油耗性和充分的增强性的观点考虑,优选80m2/g以上,更优选110m2/g以上,更优选140m2/g以上,进一步优选170m2/g以上。此外,从二氧化硅的分散性、加工性的观点考虑,该N2SA优选500m2/g以下,更优选400m2/g以下,更优选300m2/g以下,进一步优选200m2/g以下。另外,本说明书中的二氧化硅的N2SA,是根据ASTMD3037-81按照BET法测定的值。
相对于二烯系橡胶成分100质量份,二氧化硅的含量优选5质量份以上,更优选7质量份以上,进一步优选10质量份以上。此外,该含量优选150质量份以下,更优选100质量份以下,进一步优选60质量份以下。二氧化硅的含量在上述范围内时,有可以得到充分的增强性、在橡胶中的良好的分散,可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。
<硅烷偶联剂>
含有二氧化硅时,优选其与硅烷偶联剂并用。作为硅烷偶联剂,无特别限定,在橡胶工业中,可以使用以往与二氧化硅并用的任意硅烷偶联剂。作为这样的硅烷偶联剂,可列举例如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物等具有硫醚基的硅烷偶联剂(硫化物系);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等具有巯基的硅烷偶联剂(巯基系);3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷3-己酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷、3-辛酰基硫代-1-丙基三甲氧基硅烷等具有硫酯基的硅烷偶联剂;乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等具有乙烯基的硅烷偶联剂;3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷等具有氨基的硅烷偶联剂;γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等环氧丙氧基系硅烷偶联剂;3-硝基丙基三甲氧基硅烷、3-硝基丙基三乙氧基硅烷等硝基系硅烷偶联剂;3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷等氯基系硅烷偶联剂等。其中,从与二氧化硅的键合力强、低油耗性优异的角度考虑,优选硫化物系、巯基系。此外,从可以适宜地提高低油耗性和耐磨性的角度考虑,使用巯基系时优选。作为这样的硅烷偶联剂,可以使用例如迈图公司、赢创德固赛公司等制造销售的。这些硅烷偶联剂可以使用1种或组合使用2种以上。
从可以得到充分的二氧化硅分散效果的理由考虑,相对于二氧化硅100质量份,硅烷偶联剂的含量优选1.0质量份以上,更优选2.0质量份以上,更优选4.0质量份以上,进一步优选6.0质量份以上。此外,从有效地得到充分的偶联效果、二氧化硅分散效果而确保增强性的理由考虑,该含量优选20.0质量份以下,更优选18.0质量份以下,进一步优选15.0质量份以下。
<含芳香环的树脂>
本发明中,“含芳香环的树脂”是指其结构中含有芳香环的树脂。具体而言,含芳香环的树脂为包含含芳香环的单体的均聚物或共聚物,优选是上述含芳香环的单体为具有至少一个羟基的含芳香环的树脂。作为含芳香环的树脂,如果为该领域中使用的树脂,且为含芳香环的树脂就无特别限定。作为这样的树脂,可列举例如C9系石油树脂、C5C9系石油树脂、烷基酚树脂、苯并呋喃系树脂、芳香族改性萜烯树脂、萜烯酚树脂等。其中,从与SBR的相容性更加优异的理由考虑,优选包含C9系石油树脂和萜烯酚树脂中的至少一个,进一步优选其为C9系石油树脂和萜烯酚树脂中的至少一个。含芳香环的树脂可以仅为C9系石油树脂,也可以仅为萜烯酚树脂。此外,作为含芳香环的单体具有至少一个羟基的树脂,优选烷基酚树脂和萜烯酚树脂的至少一个,更优选萜烯酚树脂。含芳香环的树脂可以使用1种或组合使用2种以上。
(C9系石油树脂)
作为C9系石油树脂,可列举通过使相当于碳原子数8~10的石油馏分(C9馏分)的苯乙烯、乙烯基甲苯、烷基苯乙烯、茚等单体进行阳离子聚合而得到的树脂。C9系石油树脂,可以使用例如JXTG能源株式会社等制造销售的等。此外,作为C9系石油树脂的具体例子,可列举苯乙烯系树脂。作为苯乙烯系树脂无特别限定,可以适宜地使用α-甲基苯乙烯系树脂(AMS)。作为α-甲基苯乙烯系树脂,可列举α-甲基苯乙烯均聚物(聚-α-甲基苯乙烯)、α-甲基苯乙烯与包含芳香族化合物、酚系化合物的其他的化合物的共聚物。作为可以构成该共聚物的其他的化合物,可列举苯乙烯、甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、二乙烯基苯等。作为α-甲基苯乙烯系树脂,可以适宜地使用亚利桑那化学公司制造的。
(C5C9系石油树脂)
C5C9系石油树脂是指,通过使C5馏分和C9馏分共聚而得到的树脂,也称为脂肪族/芳香族共聚系石油树脂。此外,也可以使用使上述的石油树脂氢化后的树脂。C5馏分可列举例如石油脑的热裂解得到的等,作为C5馏分中所含的成分,可列举例如1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、3-甲基-1-丁烯等烯烃系烃,2-甲基-1,3-丁二烯(异戊二烯)、1,2-戊二烯、1,3-戊二烯(间戊二烯)、3-甲基-1,2-丁二烯等二烯烃系烃等。C9馏分与关于上述C9系石油树脂的C9馏分相同。作为C5C9系石油树脂,可列举例如以茚、苯乙烯、乙烯基甲苯、异戊二烯和间戊二烯为主成分的共聚物,以茚、苯乙烯、乙烯基甲苯和间戊二烯为主成分的共聚物等。C5C9系石油树脂,可以使用例如鲁华公司、齐隆公司、东曹株式会社等制造销售的等。
(烷基酚树脂)
作为烷基酚树脂,可列举:烷基酚与甲醛、乙醛、糠醛等醛类通过酸或碱催化剂反应而得到的烷基酚醛缩聚树脂;烷基酚与乙炔等与炔烃反应而得到的烷基酚炔烃缩合树脂;用腰果壳油、妥尔油、亚麻籽油、各种动植物油、不饱和脂肪酸、松香、烷基苯树脂、苯胺、三聚氰胺等化合物改性这些树脂而成的改性烷基酚树脂等。作为构成烷基酚树脂的烷基酚,可列举甲酚、二甲苯酚、叔丁基苯酚、辛基苯酚、壬基苯酚等。烷基酚树脂,可以使用例如通过田冈化学工业株式会社等制造销售的等。
(苯并呋喃系树脂)
苯并呋喃系树脂是以苯并呋喃为主成分的树脂,可列举例如苯并呋喃树脂;苯并呋喃茚树脂;以苯并呋喃、茚和苯乙烯为主成分的共聚树脂等。苯并呋喃系树脂可以使用例如日涂化学株式会社等制造销售的等。
(芳香族改性萜烯树脂)
芳香族改性萜烯树脂是将作为单体的萜烯化合物和芳香族化合物共聚而得的树脂。萜烯化合物是指为异戊二烯(C5H8)的聚合物,分类成单萜烯(C10H16)、倍半萜烯(C15H24),二萜烯(C20H32)等的以萜烯为基本骨架的化合物。更具体而言,可列举α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、柠烯、香叶烯、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、莰烯、三环烯、桧萜、对薄荷二烯类、蒈烯类等。作为芳香族化合物,可列举例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基甲苯等。芳香族改性萜烯树脂,可以使用例如Yasuhara Chemical Co.,Ltd等制造销售的等。
(萜烯酚树脂)
萜烯酚树脂为作为单体的萜烯化合物和酚系化合物共聚的树脂。萜烯酚树脂可以为被氢化的,也可以为未被氢化的。萜烯化合物与上述的芳香族改性萜烯树脂涉及的萜烯化合物相同。作为酚系化合物,可列举例如苯酚、双酚A、甲酚、二甲苯酚等,优选苯酚。萜烯酚树脂,例如,可以使用Yasuhara Chemical Co.,Ltd等制造销售的等。
(含芳香环的树脂的Mw)
从难以挥发、抓地性能良好的角度考虑,含芳香环的树脂的重均分子量(Mw)优选300以上,更优选400以上,进一步优选500以上。此外,该Mw优选10000以下,更优选2500以下,更优选1500以下,进一步优选1200以下。另外,本说明书中的重均分子量(Mw)可以基于使用凝胶渗透色谱仪(GPC)(东曹株式会社制GPC-8000系列,检测器:差示折光仪,色谱柱:东曹株式会社制造的TSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M)的测定值通过标准聚苯乙烯换算求得。
(含芳香环的树脂的软化点)
含芳香环的树脂的软化点优选160℃以下,更优选145℃以下,进一步优选130℃以下。此外,该软化点优选20℃以上,更优选35℃以上,进一步优选50℃以上。含芳香环的树脂的软化点在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。另外,本说明书中的软化点是用环球法软化点测定装置测定JIS K 6220-1:2001中规定的软化点,球下降的温度。
(含芳香环的树脂的SP值)
含芳香环的树脂的SP值优选8.00以上,更优选8.50以上,进一步优选8.80以上。此外,该SP值优选11.00以下,更优选10.00以下,进一步优选9.50以下。含芳香环的树脂的SP值在上述范围内时,有提高与SBR的相容性,易于有效地呈现“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”,可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。另外,本说明书中的含芳香环的树脂的SP值是指基于化合物的结构通过Hoy法算出的溶解度参数(Solubility Parameter),2个成分的SP值的差越小相容性越良好。Hoy法是指例如,K.L.Hoy“Table of SolubilityParameters”,Solvent and Coatings Materials Research and DevelopmentDepartment,Union Carbites Corp.(1985)(“溶解度参数表”,联合碳化物公司的溶剂和涂料材料研究与开发部)中记载的计算方法。
(含芳香环的树脂的含量)
从易于有效地呈现“SBR-含芳香环的树脂-炭黑的擬似连接”的理由考虑,相对于二烯系橡胶成分100质量份,含芳香环的树脂的含量优选0.5质量份以上,更优选1.0质量份以上,更优选1.5质量份以上,进一步优选2.0质量份以上。此外,该含量优选30.0质量份以下,更优选20.0质量份以下,更优选10.0质量份以下,进一步优选5.0质量份以下。含芳香环的树脂的含量在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。
<多元醇>
作为多元醇无特别限定,可以使用例如直链状多元醇、分支状多元醇、环状多元醇等。作为直链状多元醇,例如,可列举二醇类、糖醇类等。作为二醇类,可列举例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、异戊二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇、1,2-辛二醇、1,2-癸二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇等。作为糖醇类,可列举例如赤藓糖醇、苏糖醇等丁糖醇类;阿拉伯糖醇、木糖醇、核糖醇等戊糖醇类;山梨糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇等己糖醇类;庚七醇等庚糖醇类;D-赤藓-D-半乳糖辛醇(D-erythro-D-galactoctitol)等辛糖醇类;壬糖醇类;癸糖醇类等。这些糖醇类的立体异构没有限制,可以为D型也可以为L型,还可以为以任意比例具有D型和L型的DL型。作为分支状多元醇,可列举例如2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、2-乙基-1,6-己二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇等。作为环状多元醇,可列举例如葡萄糖、木糖、果糖、麦芽糖、白坚木醇(quebrachitol)等。
其中,作为多元醇,优选包含直链状多元醇和环状多元醇中的至少一个,更优选包含直链状多元醇,更优选仅为直链状多元醇。
直链状多元醇中,优选包含二醇类和糖醇类中的至少一个,更优选其为二醇类和糖醇类中的至少一个,可以仅为二醇类,也可以仅为糖醇类。从可以更良好地发挥本发明的效果的理由考虑,更优选仅为二醇类。作为二醇类,优选包含乙二醇和1,2-己二醇中的至少一个,更优选包含1,2-己二醇。此外,作为二醇类,可以仅为乙二醇,也可以仅为1,2-己二醇,从可以更良好地发挥本发明的效果的理由考虑,更优选仅为1,2-己二醇。作为糖醇类,优选甘露糖醇、半乳糖醇、木糖醇、山梨糖醇,更优选木糖醇、山梨糖醇,进一步优选山梨糖醇。
多元醇可以使用例如东京化成工业株式会社、关东化学株式会社、富士胶片和光纯药株式会社等制造销售的等。多元醇可以使用1种或组合使用2种以上。
如果1分子多元醇中具有的羟基数量为2以上,那么,炭黑表面的羟基和多元醇的羟基可以相互作用,可以充分地发挥本发明的效果。该羟基的数量,也可以为3以上或4以上。此外,从易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,该羟基的数量的上限优选10以下,更优选9以下,进一步优选8以下。
从易于有效地呈现“异戊二烯系橡胶-多元醇-炭黑的擬似连接”的理由考虑,相对于二烯系橡胶成分100质量份,多元醇的含量优选0.3质量份以上,更优选0.6质量份以上,更优选0.8质量份以上,进一步优选1.0质量份以上。此外,该含量优选6.0质量份以下,更优选4.0质量份以下,更优选2.0质量份以下,进一步优选1.5质量份以下。多元醇的含量在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。
<选自再生橡胶和粉末橡胶中的至少一个>
(再生橡胶)
本发明中,“再生橡胶”是指JIS K 6313-2012中规定的使汽车用轮胎、内胎和其他橡胶制品的使用完毕的橡胶等再生后的橡胶以及与它们具有同等性状的橡胶。另外,不包括粉末状橡胶。此外,可对再生橡胶实施脱硫处理。
再生橡胶的种类可以为内胎再生橡胶(tube reclaimed rubber)、轮胎再生橡胶和其他再生橡胶中的任一种,也可以组合多种。其中,优选轮胎再生橡胶。
再生橡胶可以使用公知的制造方法得到的,例如以最普通的平锅法(panreclaiming process)(油法)为代表,开发了使用班伯里密炼机/双螺杆反应挤出机的方法、使用微波的方法、使用超声波的方法、照射电子射线的方法等,可以用任意方法制造。此外,也可以使用市售的再生橡胶。作为用于制造再生橡胶的一个具体例子,可列举将硫化橡胶粉末投入密闭式混合机或挤出机中,在100~250℃下加热,施加机械剪切力的同时处理5~50分钟脱硫,进行再生的方法。作为市售品,例如,可以使用村冈橡胶工业株式会社、ASAHI SAISEIGOMU Co.,Ltd.等制造销售的等。
再生橡胶中的橡胶成分的天然橡胶含有比率优选40质量%以上,更优选50质量%以上,进一步优选70质量%以上。天然橡胶含有比率在上述范围内时,有得到优异的断裂伸长率的倾向。另外,本说明书中的再生橡胶中的橡胶成分的天然橡胶含有比率是指通过热裂解气相色谱(PyGC)的测定求得的值。
再生橡胶可以使用1种或组合使用2种以上。
从考虑环境的观点考虑,相对于二烯系橡胶成分100质量份,含有再生橡胶时的含量优选1质量份以上,更优选5质量份以上,进一步优选10质量份以上。此外,从易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,该含量优选30质量份以下,更优选20质量份以下,进一步优选15质量份以下。
(粉末橡胶)
本发明中,“粉末橡胶”是指回收废橡胶制品而得的硫化粉末橡胶。作为成为粉末橡胶的原料的废橡胶,从考虑环境和成本的观点考虑,优选使用将旧轮胎的胎面橡胶粉碎、切割的胶边(spew)、毛边(burr)等(废轮胎的粉碎物)。此外,废橡胶的橡胶种类无特别限定,可列举NR、SBR、BR、IR等二烯系橡胶等。另外,作为粉末橡胶,可以使用泰勒筛中的通过30目的产品、通过40目的产品等。
粉末橡胶的平均粒径优选70μm以上,更优选100μm以上。该平均粒径优选1mm以下,更优选750μm以下。另外,本说明书中的粉末橡胶的平均粒径为通过根据JIS Z 8815:1994测定的粒度分布计算的质量基准的平均粒径。
粉末橡胶中的橡胶成分的天然橡胶含有比率优选40质量%以上,更优选50质量%以上,进一步优选60质量%以上。天然橡胶含有比率在上述范围内时,有得到优异的断裂伸长率的倾向。另外,本说明书中的粉末橡胶中的橡胶成分的天然橡胶含有比率是根据指热裂解气相色谱(PyGC)的测定求出的值。
粉末橡胶可以使用例如村冈橡胶工业株式会社、ASAHI SAISEIGOMU Co.,Ltd.、Lehigh Technologies公司等制造销售的等。粉末橡胶可以使用1种或组合使用2种以上。
从考虑环境的观点考虑,相对于二烯系橡胶成分100质量份,含有粉末橡胶时的含量优选1质量份以上,更优选5质量份以上,进一步优选10质量份以上。此外,从易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,该含量优选30质量份以下,更优选20质量份以下,进一步优选15质量份以下。
(再生橡胶和粉末橡胶的总含量)
从考虑环境的观点考虑,相对于100质量份二烯系橡胶成分,含有选自再生橡胶和粉末橡胶中的至少一个时的再生橡胶和粉末橡胶的总含量优选5质量份以上,更优选10质量份以上,进一步优选15质量份以上。此外,从易于良好地发挥本发明的效果的观点考虑,该含量优选50质量份以下,更优选40质量份以下,进一步优选30质量份以下。
<其他成分>
除了上述成分以外,本发明的橡胶组合物可以适当地含有橡胶组合物的制造中通常使用的其他的成分,例如油、液状聚合物、上述含芳香环的树脂以外的树脂、硬脂酸、氧化锌、防老剂、蜡、加工助剂、硫化剂、硫化促进剂等。
(油)
作为油,无特别限定,适宜任意使用橡胶工业中通常使用的油,可列举例如石蜡系、芳香族系、环烷系操作油等操作油。此外,作为环境对策,可列举稠环式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物含量低的操作油。作为低PCA含量操作油,可列举将芳香族系操作油再提取而成的处理后馏出芳烃萃取物(Treated DistillateAromatic Extract,TDAE)、作为沥青和环烷油混合油的芳香替代油、温和萃取溶剂化物(mild extraction solvates)(MES)和重环烷系油等。其中,优选芳香族系操作油,更优选TDAE油。油可以使用例如H&R公司、JXTG能源株式会社、出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社等制造销售的等。油可以使用1种或组合使用2种以上。
含有油时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,其含量无特别限定,更优选0.5质量份以上,更优选1质量份以上,进一步优选3质量份以上。此外,该含量优选25质量份以下,更优选10质量份以下,进一步优选7质量份以下。油的含量在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。另外,油的含量也包括充油、油处理中使用的油的量。
(液状聚合物)
液状聚合物作为无特别限定,可列举例如液状丁二烯聚合物(液状BR)、液状苯乙烯丁二烯共聚物(液状SBR)、液状异戊二烯聚合物(液状IR)、液状苯乙烯异戊二烯共聚物(液状SIR)等液状二烯系聚合物。液状聚合物可以使用例如株式会社可乐丽、日本曹达株式会社、Cray Valley公司、Noveon公司等制造销售的等。液状聚合物可以使用1种或组合使用2种以上。
含有液状聚合物时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,其含量无特别限定,更优选0.5质量份以上,更优选1质量份以上,进一步优选3质量份以上。此外,该含量优选25质量份以下,更优选10质量份以下,进一步优选7质量份以下。液状聚合物的含量在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。
(上述含芳香环的树脂以外的树脂)
作为上述含芳香环的树脂以外的树脂,可列举例如脂肪族系石油树脂(例如C5系石油树脂)、萜烯树脂、松香系树脂等。它们可以使用1种或组合使用2种以上。含有上述含芳香环的树脂以外的树脂时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,该含量与上述含芳香环的树脂的含量相同。从更加良好地发挥含有上述含芳香环的树脂而带来的本发明的效果的观点考虑,优选不含上述含芳香环的树脂以外的树脂。
(硬脂酸)
含有硬脂酸时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,从加工性的观点考虑,其含量优选0.5质量份以上,更优选1质量份以上。此外,从硫化速度的观点考虑,该含量优选10质量份以下,更优选5质量份以下。
(氧化锌)
含有氧化锌时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,加工性的从的观点考虑,其含量优选0.5质量份以上,更优选1质量份以上。此外,从耐磨性的观点考虑,该含量优选10质量份以下,更优选5质量份以下。
(防老剂)
作为防老剂,无特别限定,可以适宜地任意使用橡胶工业中通常使用的防老剂,可列举例如喹啉系防老剂、醌系防老剂、酚系防老剂、苯二胺系防老剂、氨基甲酸金属盐等。防老剂可以使用例如大内新兴化学工业株式会社、川口化学工业株式会社、住友化学株式会社等制造销售的等。防老剂可以使用1种或组合使用2种以上。
含有防老剂时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,其含量优选0.5质量份以上,更优选0.8质量份以上,进一步优选1.0质量份以上。此外,该含量优选7.0质量份以下,更优选5.0质量份以下,进一步优选3.0质量份以下。防老剂的含量在上述范围内时,可以充分地得到防老化效果,同时有抑制防老剂在轮胎表面析出而引起变色的倾向。
(蜡)
作为蜡,无特别限定,可以任意使用橡胶工业中通常使用的蜡,可列举例如石油系蜡、矿物系蜡、合成蜡等。其中,优选石油系蜡。作为石油系蜡,可列举例如石蜡、微晶蜡、这些蜡的精选特种蜡(selected special wax)等。蜡可以使用例如大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、百瑞美公司等制造销售的等。蜡可以使用1种或组合使用2种以上。
含有蜡时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,从橡胶的耐候性的观点考虑,其含量优选0.3质量份以上,更优选0.7质量份以上,进一步优选0.8质量份以上。此外,从防止喷霜引起的轮胎的白化的观点考虑,该含量优选3.0质量份以下,更优选2.5质量份以下,进一步优选2.0质量份以下。
(加工助剂)
作为加工助剂,可列举例如脂肪酸金属盐、脂肪酸酰胺、酰胺酯、二氧化硅表面活性剂、脂肪酸酯、脂肪酸金属盐和酰胺酯的混合物、脂肪酸金属盐和脂肪酸酰胺的混合物等。其中,优选脂肪酸金属盐。加工助剂,例如可以使用Struktol公司制造的等。加工助剂可以使用1种或组合使用2种以上。
含有加工助剂时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,其含量优选0.5质量份以上,更优选0.8质量份以上,进一步优选1.0质量份以上。此外,加工助剂的含量优选10.0质量份以下,更优选8.0质量份以下,进一步优选6.0质量份以下。加工助剂的含量在上述范围内时,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。
(硫化剂)
作为硫化剂,无特别限定,可以使用公知的硫化剂,可列举例如,过氧化二枯基等有机过氧化物、硫系硫化剂、树脂硫化剂、氧化镁等金属氧化物等。其中,优选硫系硫化剂。作为硫系硫化剂,可以使用例如硫、二硫代吗啉等硫供体等。其中,优选使用硫。硫化剂可以使用1种或组合使用2种以上。
作为硫,可列举粉末硫、沉淀硫、胶体硫、表面处理硫(油处理硫、用分散剂处理的特殊硫、母料型硫等)、不溶性硫(油处理不溶性硫等)等,可以适宜地任意使用。硫可以使用例如鹤见化学工业株式会社、轻井泽硫黄株式会社、四国化成工业株式会社、Flexis公司、日本干馏工业株式会社、细井化学工业株式会社等制造销售的等。
含有硫化剂时,相对于二烯系橡胶成分100质量份,其含量优选0.5质量份以上,更优选0.6质量份以上,更优选0.9质量份以上。此外,该含量优选6.0质量以下,更优选5.0质量份以下,进一步优选4.0质量份以下。硫化剂的含量在上述范围内时,有可以得到适当的增强效果的倾向,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。另外,使用硫作为硫化剂时,使用油处理硫等包含硫以外的成分的硫化剂时,硫的含量是指油处理硫等所含的硫成分自身的含量。
(硫化促进剂)
作为硫化促进剂,无特别限定,可以使用公知的硫化促进剂,可列举例如次磺酰胺系、噻唑系、秋兰姆系、硫脲系、胍系、二硫代氨基甲酸酯系、醛-胺系或者醛-氨系、咪唑啉系或黄原酸盐系硫化促进剂等。其中,优选次磺酰胺系、胍系和秋兰姆系中的至少一个,更优选次磺酰胺系。硫化促进剂可以使用例如大内新兴化学工业株式会社、三新化学工业株式会社等制造销售的等。硫化促进剂可以使用1种或组合使用2种以上。
作为次磺酰胺系硫化促进剂,可列举例如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-苯并噻唑基次磺酰胺(DZ)等。其中,从可以更良好地发挥本发明的效果的理由考虑,优选N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS)。
作为秋兰姆系硫化促进剂,可列举例如四甲基秋兰姆单硫化物、四甲基秋兰姆二硫化物、四苄基秋兰姆二硫化物(TBzTD)等。
作为胍系硫化促进剂,等可列举例如1,3-二苯基胍(DPG)、二邻甲苯胍、邻甲苯基二胍。其中,从可以更良好地发挥本发明的效果的理由考虑,优选1,3-二苯基胍(DPG)。
相对于二烯系橡胶成分100质量份,硫化促进剂的含量优选0.5质量份以上,更优选1.0质量份以上,进一步优选1.5质量份以上。此外,该含量优选8.0质量份以下,更优选7.0质量份以下,进一步优选6.0质量份以下。硫化促进剂的含量在上述范围内时,有可以确保断裂强度和断裂伸长率的倾向,有可以更加良好地发挥本发明的效果的倾向。
<轮胎胎面用橡胶组合物、轮胎胎面和轮胎>
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物提高耐磨性和耐掉块性的平衡,因此,可以使用于轮胎的胎面。
轮胎胎面用橡胶组合物可以使用通常的方法制造。例如,可以使用班伯里密炼机、捏合机等密闭式混炼机,开放式辊炼机等通常的橡胶工业中可以使用的公知的混炼机,混炼在上述各成分中硫化剂和硫化促进剂以外的成分(基础混炼工序),此后,加入硫化剂和硫化促进剂进一步地混炼(精炼混炼工序),进行硫化的方法等制造。另外,可以在各工序之间进行回炼(remill)(再混炼工序)。
可以使用上述轮胎胎面用橡胶组合物,用通常的方法制造轮胎胎面和轮胎。即,将混合有上述成分的橡胶组合物在未硫化阶段按照轮胎胎面的形状挤出、加工,在轮胎成型机上与其他的轮胎部件一起贴合,按照通常的方法成型,从而形成未硫化轮胎,在硫化机中加压硫化未硫化轮胎,从而可以制造具有轮胎胎面的轮胎。
作为混炼条件,无特别限定,可列举例如基础混炼工序中,在吐出温度120~170℃下混炼1~15分钟,在再混炼工序中,在吐出温度120~170℃下混炼1~15分钟,精炼混炼工序中,在70~110℃下,混炼1~10分钟的方法。作为硫化条件,无特别限定,可列举例如在150~200℃下硫化10~30分钟的方法。
本发明的轮胎可为充气轮胎或非充气轮胎,优选充气轮胎。此外,本发明的轮胎可以用作作为乘用车用轮胎、载重汽车和客车、建设车辆等重载用轮胎、两轮机动车用轮胎、竞技用轮胎等高性能轮胎、冬用轮胎,缺气保用轮胎等各种轮胎,可以适宜地用于乘用车用轮胎、重载轮胎。其中,本发明的轮胎的耐磨性和耐掉块性的平衡被提高,特别适宜用作重载轮胎。优选作为重载轮胎用于卡车(truck bus)。
【实施例】
基于实施例,具体地说明本发明,但是本发明并不限定于此。
<评价>
设定用于:使用以下所示的各种试剂,按照表1和2,改变配方而得到的橡胶组合物组成的胎面的轮胎(图1所示的结构的轮胎(12R22.5))的胎面,基于下述评价方法算出的结果如表1和2所示。另外,表1中基准比较例为比较例1,表2中的基准比较例为比较例6。
(各种药品)
NR:RSS#3(Tg:-60℃)
SBR1:SL553(锡偶联S-SBR,乙烯基含量:42%,苯乙烯含量:10%,Tg:-64℃,可以从JSR株式会社购得)
SBR2:JSR1502(E-SBR,乙烯基含量:18%,苯乙烯含量:23.5%,Tg:-51℃,可以从JSR株式会社购得)
SBR3:Nipol NS616(S-SBR,苯乙烯含量:21%,乙烯基含量:66%,Tg:-23℃,可以从ZS Elastomers Co.,Ltd.购得)
BR:UBEPOL BR150B(高顺式BR,顺式含量:97%,反式含量:2%,乙烯基含量:1%,Tg:-114℃,可以从宇部兴产株式会社购得)
再生橡胶:天然橡胶含有比率73质量%的再生橡胶(可以从村冈橡胶工业株式会社购得)
粉末橡胶:粉末橡胶粉W2-A(可以从ASAHI SAISEIGOMU Co.,Ltd.购得)
炭黑:N220(N2SA:114m2/g,DBP吸油量:114ml/100g,可以从三菱化学株式会社购得)
二氧化硅:ULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g,可以从赢创德固赛公司购得)
含芳香环的树脂1:使Nisseki Neopolymer L90(C9馏分(无羟基)聚合后的C9系石油树脂,软化点:90~100℃,Mw:1000,SP值:9.10,可以从JXTG能源株式会社购得)
含芳香环的树脂2:YS POLYSTER T115(萜烯化合物和酚(具有一个羟基)共聚后的萜烯酚树脂,软化点:110~120℃,Mw:500~1050,SP值:8.81,可以从Yasuhara ChemicalCo.,Ltd购得)
多元醇1:乙二醇(碳原子数:2,羟基的数量:2,α/β:1,熔点:-13℃,可以从东京化成工业株式会社购得)
多元醇2:1,2-己二醇(碳原子数:6,羟基的数量:2,α/β:0.3,熔点:45℃,可以从东京化成工业株式会社购得)
多元醇3:山梨糖醇(碳原子数:6,羟基的数量:6,α/β:1,熔点:95℃,可以从关东化学株式会社购得)
硅烷偶联剂:Si266(硫化物系,双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物,可以从赢创德固赛公司购得)
氧化锌:氧化锌2号(可以从三井金属矿业株式会社购得)
硬脂酸:珠状硬脂酸椿(可以从日油株式会社购得)
硫:粉末硫(含有5%油,可以从鹤见化学工业株式会社购得)
硫化促进剂:NOCCELER NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS),可以从大内新兴化学工业株式会社购得)
(试验用轮胎)
按照表1和2所示的混合配方,使用株式会社神户制钢所制造的1.7L班伯里密炼机,将硫和硫化促进剂以外的试剂,在吐出温度150℃下混炼5分钟。接着,在得到的混炼物中添加硫和硫化促进剂,用开放式辊炼机混炼4分钟直至达到105℃,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,与其他的轮胎部件贴合制造未硫化轮胎,在170℃下加压硫化20分钟得到试验用轮胎。
(耐磨性)
将各试验用轮胎安装在车辆(载重汽车)的全部车轮上,在沥青路面上行驶,测定行驶距离8000km后的轮胎胎面部花纹沟深度,求得轮胎花纹沟深度减少1mm时的行驶距离。以基准比较例的轮胎花纹沟减少1mm时的行驶距离为100,结果以下述计算式的指数表示。指数越大耐磨性越良好。
(耐磨性指数)=(各混合例的轮胎花纹沟减少1mm时的行驶距离)/(基准比较例的轮胎花纹沟减少1mm时的行驶距离)×100
(耐掉块性)
将各试验用轮胎安装在车辆(载重汽车)的全部车轮上,在假定岩石地的恶劣试验道路上行驶10圈,合计胎面橡胶的各个欠缺尺寸,以基准比较例为100,以下述计算式得到的指数表示。指数越大表示耐掉块性越良好。
(耐掉块性指数)=(基准比较例的欠缺量)/(各混合的欠缺量)×100
(性能平衡)
耐磨性指数和耐掉块性指数的数值的总和以“性能平衡”表示。性能平衡的数值越大表示耐磨性和耐掉块性的平衡越优异。
【表1】
【表2】
表2
根据上述结果可知,用本发明的轮胎胎面用橡胶组合物可以提高耐磨性和耐掉块性的平衡。
Claims (20)
1.一种轮胎胎面用橡胶组合物,其包含:
含苯乙烯丁二烯橡胶和异戊二烯系橡胶的二烯系橡胶成分、
包括炭黑的填充剂、
含芳香环的树脂,和
多元醇。
2.根据权利要求1所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述苯乙烯丁二烯橡胶在所述二烯系橡胶成分中的含量为10~50质量%。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述苯乙烯丁二烯橡胶的苯乙烯含量为15%以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述多元醇的碳原子数为6以上。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述多元醇的碳原子数为6~10。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述含芳香环的树脂为包含含芳香环的单体的均聚物或共聚物,所述含芳香环的单体具有至少一个羟基。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述轮胎胎面用橡胶组合物还包含选自再生橡胶和粉末橡胶中的至少一个。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述二烯系橡胶成分的平均玻璃化转变温度Tg为-50℃以下。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述二烯系橡胶成分的平均玻璃化转变温度Tg为-85~-50℃。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述多元醇包含直链状多元醇。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述异戊二烯系橡胶在所述二烯系橡胶成分中的含量为30质量%以上。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述多元醇满足下述式(A),
(A)α/β≦0.5
α:1分子多元醇中具有的羟基的数量
β:多元醇的碳原子数。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述多元醇的熔点小于50℃。
14.根据权利要求1~12中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述多元醇的熔点为-20℃以上、小于50℃。
15.根据权利要求1~13中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,相对于所述二烯系橡胶成分100质量份,所述炭黑的含量为40质量份以上。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物,其中,所述填充剂中,所述炭黑的含量为80质量%以上。
17.一种轮胎胎面,其由权利要求1~16中任一项所述的轮胎胎面用橡胶组合物形成。
18.一种轮胎,其具备权利要求17所述的轮胎胎面。
19.根据权利要求18所述的轮胎,其中,所述轮胎为重载轮胎。
20.根据权利要求19所述的轮胎,其中,所述轮胎为卡车用的重载轮胎。
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