CN115666967A - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
提供一种与以往相比低温环境下的湿抓地性能得到充分提高的充气轮胎。一种充气轮胎,所述充气轮胎具备胎面,所述胎面中形成有2条以上的在轮胎周向上连续延伸的周向主沟,其特征在于,所述胎面的被邻接的2条周向主沟在轮胎宽度方向上分隔的陆部中,形成有多条横沟,所述横沟在中央部侧的宽度比在端部侧的宽度宽;形成胎面的橡胶层中的至少1层由橡胶组合物形成,所述橡胶组合物含有苯乙烯量为30质量%以下且丁二烯部分中乙烯基结合量为40质量%以下的苯乙烯‑丁二烯系橡胶以及异戊二烯系橡胶作为橡胶成分,所述橡胶组合物在频率为10Hz、初期应变为2%和动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切(tanδ)在‑20℃以上且0℃以下的范围内显示极大值(峰)。
Description
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎,具体地,涉及一种低温环境下的湿抓地性能优异的充气轮胎。
背景技术
近年,伴随着车辆的高速化的发展,针对充气轮胎(以下,也简称为“轮胎”)的湿抓地性能的改进,尤其是低温环境下,具体地,在日本在小于10℃的低温环境下的湿抓地性能的改进的要求日益提高。
在这样的状况下,出于提高湿抓地性能的目的,已进行了针对胎面橡胶的研究(专利文献1和2)以及针对胎面形状的研究(专利文献3和4)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第5499769号
[专利文献2]PCT公报第2017-104423号
[专利文献3]JP 2017-19494 A
[专利文献4]JP 2019-199206 A
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而,上述以往技术中,低温环境下的湿抓地性能仍难说已经得到充分提高,需要进一步的改善。
因此,本发明的目的在于提供一种充气轮胎,与以往的充气轮胎相比,本发明的充气轮胎在低温环境下的湿抓地性能得到充分提高。
[用于解决问题的手段]
本发明人对上述问题的解决方案进行认真研究后发现,通过如下所述的发明可以解决上述问题,进而完成了本发明。
方案1的发明是:
一种充气轮胎,所述充气轮胎具备胎面,所述胎面具备2条以上的在轮胎周向上连续延伸的周向主沟,其特征在于,
所述胎面的被邻接的2条周向主沟在轮胎宽度方向上分隔的陆部(land portion)中,形成有多条横沟,所述横沟在中央部侧的宽度比在端部侧的宽度宽;
形成胎面的橡胶层中的至少1层由橡胶组合物形成,
所述橡胶组合物含有苯乙烯量为30质量%以下且丁二烯部分中乙烯基结合量为40质量%以下的苯乙烯-丁二烯系橡胶以及异戊二烯系橡胶作为橡胶成分,
所述橡胶组合物在频率为10Hz、初期应变为2%和动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切(tanδ)在-20℃以上且0℃以下的范围内显示极大值(峰)。
方案2的发明是:
根据方案1所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,所述橡胶成分100质量份中所占的异戊二烯系橡胶的量为10质量份以上且60质量份以下。
方案3的发明是:
根据方案2所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,所述橡胶成分100质量份中所占的异戊二烯系橡胶的量为20质量份以上且40质量份以下。
方案4的发明是:
根据方案1~3中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,所述橡胶成分100质量份中所占的苯乙烯-丁二烯系橡胶的量为50质量份以上且60质量份以下。
方案5的发明是:
根据方案1~4中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,
所述橡胶成分中进一步添加有丁二烯系橡胶;以及
所述橡胶成分100质量份中,丁二烯系橡胶的量为10质量份以上且30质量份以下。
方案6的发明是:
根据方案1~5中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物含有大于5质量份且小于40质量份的树脂成分。
方案7的发明是:
根据方案6所述的充气轮胎,其特征在于,所述树脂成分为萜烯系树脂。
方案8的发明是:
根据方案1~7中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物含有40质量份以上且200质量份以下的二氧化硅。
方案9的发明是:
根据方案8所述的充气轮胎,其特征在于,所述二氧化硅的氮吸附比表面积为150m2/g以上。
方案10的发明是:
根据方案8或9所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物含有硅烷偶联剂。
方案11的发明是:
根据方案10所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物中的所述硅烷偶联剂的含量为3.0质量份以上且10.0质量份以下。
方案12的发明是:
根据方案11所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物中的所述硅烷偶联剂的含量为4.5质量份以上且7.0质量份以下。
方案13的发明是:
根据方案10~12中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物含有巯基系硅烷偶联剂作为硅烷偶联剂。
方案14的发明是:
根据方案1~13中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
所述橡胶组合物在频率为10Hz、初期应变为2%和动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切(tanδ)在-15℃以上且0℃以下的范围内显示极大值(峰)。
方案15的发明是:
根据方案1~14中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
所述胎面由多个橡胶层形成;以及
所述橡胶组合物用在胎面的行驶面(cap)橡胶层。
方案16的发明是:
根据方案1~15中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
在所述横沟在周向主沟端部侧的宽度为A(mm),所述横沟在中央部侧的宽度为B(mm)时,满足1.0≦B/A≦40.0。
方案17的发明是:
根据方案16所述的充气轮胎,其特征在于,满足5.0≦B/A≦35.0。
方案18的发明是:
根据方案1~17中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
在将轮胎安装于正规轮辋上且内压为正规内压时的轮胎的截面宽度为Wt(mm)且外径为Dt(mm)时,满足1963.4≦(Dt2×π/4)/Wt≦2827.4。
方案19的发明是:
根据方案1~18中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述轮胎为乘用车用充气轮胎。
[发明的效果]
根据本发明,可以提供一种充气轮胎,与以往的充气轮胎相比,本发明的充气轮胎在低温环境下的湿抓地性能得到充分提高。
附图说明
[图1]该图是表示根据本发明的一实施方式的充气轮胎的胎面接地面的形态的示意展开图的一例。
[图2]该图是表示根据本发明的一实施方式的充气轮胎的胎面接地面的形态的示意展开图的另一例。
[图3]该图是表示以往的充气轮胎的胎面接地面的形态的示意展开图。
[图4]该图是表示图1所示的胎面接地面的变形例的示意展开图。
[附图标记]
3 周向主沟
4 陆部
5 横沟
10 枝沟
CL 中心线
c 中央部侧
e 端部侧
具体实施方式
以下,基于实施方式,具体说明本发明。
[1]本发明的轮胎的特征
首先,说明根据本发明的轮胎的特征。
本发明人认为,为了提高在低温环境下的湿抓地性能,不是单独进行针对胎面形状的研究或针对胎面橡胶的研究,而是需要使它们中的每一个满足特定条件。然后,进行了各种实验和研究,进而完成了本发明。
即,在本发明的轮胎中,首先,关于胎面形状,形成有2条以上的在轮胎周向上连续延伸的周向主沟,以及在被邻接的2条周向主沟在轮胎宽度方向上分隔的陆部中,形成有多条横沟,所述横沟在中央部侧的宽度比在端部侧的宽度宽。
其次,关于胎面橡胶,形成胎面的橡胶层中的至少1层含有苯乙烯量为30质量%以下且丁二烯部分中乙烯基结合量为40质量%以下的苯乙烯-丁二烯系橡胶以及异戊二烯系橡胶作为橡胶成分;以及所述橡胶组合物在频率为10Hz、初期应变为2%和动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切(tanδ)在-20℃以上且0℃以下的范围内显示极大值(峰)。
通过使用这样的胎面形状以及胎面橡胶,彼此互相协作,可以提供一种在低温环境下的湿抓地性能得到充分提高的充气轮胎。
在胎面由多个橡胶层(例如,行驶面橡胶层以及基部橡胶层)形成时,该橡胶组合物优选用于行驶面橡胶层。
[2]本发明的实施方式
以下,基于实施方式,具体说明本发明。
1.胎面形状
如上所述,本实施方式的轮胎具有胎面,所述胎面中,形成有2条以上的在轮胎周向上连续延伸的周向主沟,以及在被邻接的2条周向主沟在轮胎宽度方向上分隔的陆部中形成有多条横沟,所述横沟在中央部侧的宽度比在端部侧的宽度宽。
构成胎面的橡胶组合物的橡胶成分的玻璃化转变温度(Tg)低,在低温环境下行驶时,橡胶成分的硬度与除此以外的其它成分的硬度之间的差变大,应力倾向于集中在界面上。进而,该应力集中会引起接地面上胎面陆部掉块(chipping),导致接地面积减少,降低湿制动性能(wet braking performance)。这种掉块特别可能发生在靠近周向主沟的端部侧。
因此,本实施方式中,横沟以在中央部侧的宽度比在端部侧的宽度宽的形状形成。其结果是,在靠近周向主沟的端部侧的接地面积变大,因此接地面的陆部端部侧的掉块的发生得到抑制,并且可以充分发挥在低温环境下的湿制动性能。
具体地,图1和图2是分别表示根据本实施方式的充气轮胎的胎面接地面的形态的示意展开图的示例。并且,图3是表示以往的轮胎的胎面接地面的形态的示意展开图的一例。图1~图3中,3为周向主沟,4为陆部,5为横沟。并且,CL为显示胎面中心的中心线。进一步地,c是指横沟5的中央部侧,e是指横沟5的端部侧。
如图1~图3所示,各轮胎具备胎面,所述胎面具有2条以上(图1~图3中为3条)的在轮胎周向上连续延伸的周向主沟3,陆部4被邻接的2条周向主沟在轮胎宽度方向上分隔。在陆部4中,形成有多条横沟5。
本实施方式中,如图1和图2所示,横沟5形成为在中央部侧c的宽度比在端部侧e的宽度宽的形状。通过以这样的形状形成横沟5,靠近周向主沟3的端部侧e上的接地面积变大,因此端部侧e的掉块的发生得到抑制,并且可以充分发挥在低温环境下的湿制动性能。
这被认为是由于在横沟5在中央部侧c的宽度比在端部侧e的宽度宽的情况下,接地面积增加,并且应力也被分散于宽度宽的中央部侧c,因此应力在端部侧e的集中得到缓和,掉块的发生得到抑制。
另一方面,以往的轮胎中,如图3所示,横沟5的形状没有形成为在中央部侧c的宽度比在端部侧e的宽度宽的形状,因此容易导致低温环境下的端部侧e的掉块的发生。
本实施方式中,横沟5可如图1所示在陆部4中呈完结状态,即,未与周向主沟3连接的状态,也可如图2所示处于与周向主沟3连接的状态。进而,如图4所示,横沟5与周向主沟3可介由枝沟10连接。此外,横沟5所设置的方向可为如图1和图2所示,相对于周向主沟3呈倾斜的方向,也可为正交方向。
本实施方式中,横沟形成为:其B/A为1.0以上且40.0以下,更优选为5.0以上且35以下,其中,在端部侧的宽度为A(mm)并且在中央部侧的宽度为B(mm)。由此,在端部侧可以确保充分大的接地面积。在横沟的宽度朝向宽度方向上的端部而逐渐减少、端部的宽度变为0时,上述的“在端部侧的宽度”是指,从周向主沟的端部起算,相对于轮胎宽度方向上的长度,在内侧10%位置处的横沟的宽度。
上述中,“周向主沟”是指,轮胎宽度方向上的截面积为10mm2以上的沟。
“接地面”是指,将轮胎安装于正规轮辋上、且在将轮胎在填充有正规内压的状态下在正规载荷下滚动时,与路面接触的轮胎的整个周围的外周面。具体地,例如,其可以通过将轮胎安装于正规轮辋上、施加正规内压、使轮胎在25℃下静止24小时、随后在胎面表面上涂上墨水、在施加正规载荷的情况下将轮胎按压于厚纸、然后将墨水转移于纸上来求得。
在此,“正规轮辋”是在包括轮胎所基于的规格在内的规格体系中针对每个轮胎所规定的轮辋。例如,在JATMA(日本机动车轮胎协会)的情况下,它是“JATMA YEAR BOOK”中记载的适用尺寸中的标准轮辋,在“ETRTO(欧洲轮胎与轮辋技术组织)”的情况下,它是“STANDARDS MANUAL”中记载的“测定轮胎(Measuring Rim)”,在TRA(轮胎和轮辋协会:TheTire and Rim Association,Inc.)的情况下,它是“YEAR BOOK”中记载的“设计轮辋(Design Rim)”。在规格中未规定的轮胎的情况下,它是指可以组装并且可以保持内压的轮辋,即,它是轮辋与轮胎之间不会发生漏气且轮辋直径最小、进而轮辋宽度最窄的轮辋。
“正规内压”是上述规格针对每个轮胎所规定的气压。在JATMA的情况下,它是最大气压,在TRA的情况下,它是表格“各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES)”中记载的最大值,在ETRTO的情况下,它是“充气压力(INFLATION PRESSURE)”。
此外,“正规载荷”是在包括轮胎所基于的规格在内的规格体系中针对每个轮胎所规定的载荷,是指轮胎上可以复合的最大质量。在JATMA的情况下,它是最大复合能力,在TRA的情况下,它是表“各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES)”中记载的最大值,在ETRTO的情况下,它是“负荷能力(LOADCAPACTY)”。
另外,本实施方式中,横沟的沟宽是指,在将正规状态下的轮胎以0度的外倾角在正规载荷下按压时得到的接地面中,与横沟中心线垂直的宽度方向上的距离。
2.胎面橡胶
其次,本实施方式的轮胎中,如上所述,形成胎面的橡胶层中的至少1层由含有苯乙烯量为30质量%以下且丁二烯部分中乙烯基结合量为40质量%以下的苯乙烯-丁二烯系橡胶以及异戊二烯系橡胶作为橡胶成分,以及所述橡胶组合物在频率为10Hz、初期应变为2%和动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切(tanδ)在-20℃以上且0℃以下的范围内显示极大值(峰)。
苯乙烯量为30质量%以下且丁二烯部分中乙烯基结合量为40质量%以下的苯乙烯-丁二烯系橡胶(例如SBR)的极性低,因此与异戊二烯系橡胶(例如天然橡胶(NR))的相容性优异。通过用这种方式将相容性良好的不同种类的橡胶混合在橡胶成分中,可以同时实现对路面的追随性以及与路面的摩擦性两者。
进一步地,通过设计胎面橡胶,使得其在损耗角正切(tanδ)-20℃以上且0℃以下的范围内显示极大值(峰),即,通过设计玻璃化转变温度Tg为得高,可提高制动时橡胶的刚性,因此即使在低温环境下也可以获得良好的湿制动性能。
本实施方式中,tanδ可以使用例如由GABO公司制造的粘弹性测定装置Iplexer(注册商标)来测定。上述tanδ的峰温度更优选在-15℃以上且0℃以下的范围内。
(1)用于橡胶组合物的配混材料
这样的橡胶组合物可以由下述橡胶成分以及其他配混材料获得。
(a)橡胶成分
作为橡胶成分,优选含有二烯系橡胶。具体的二烯系橡胶的示例包括异戊二烯系橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)和苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚橡胶(SIBR)。这些可单独使用或两种以上组合使用。
(A)异戊二烯系橡胶
在橡胶组合物含有异戊二烯系橡胶时,橡胶成分100质量份中,异戊二烯系橡胶的含量(总含量),作为下限,优选为10质量份以上,更优选为20质量份以上,另外,作为上限,优选60质量份以下,更优选为40质量份以下。通过这样的含量,SBR相与异戊二烯系橡胶相形成共连续结构,并且可以将其他配合剂保持在各相中,从而可以充分抑制上述掉块的发生。
异戊二烯系橡胶的示例包括天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、改质NR(reformedNR)、改性NR(modified NR)和改性IR。
作为NR,例如可以使用轮胎工业中常用的SIR20、RSS#3、TSR20等。IR没有特别限定,例如可以使用轮胎工业中常用的IR2200等。改质NR包括脱蛋白天然橡胶(DPNR)、高纯度天然橡胶(UPNR)等。改性NR包括环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)、接枝化天然橡胶等。改性IR包括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。这些可单独使用或两种以上组合使用。
(B)SBR
在橡胶组合物含有SBR时,橡胶成分100质量份中,SBR的含量,作为下限,优选为30质量份以上,另外,作为上限,优选为60质量份以下。SBR的重均分子量,例如,作为下限为10万以上,作为上限为200万以下。本实施方式中使用的SBR中,苯乙烯量为30质量%以下,丁二烯部分中乙烯基结合量(1,2-键丁二烯单元量)为40质量%以下。SBR的结构鉴定(苯乙烯量和乙烯基结合量的测定)例如可以通过使用日本电子株式会社制造的JNM-ECA系列的装置来进行。
SBR没有特别限定,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。SBR可为非改性SBR或者改性SBR。
改性SBR可为任意的具有与填料例如二氧化硅相互作用的官能团的SBR。其示例包括:末端改性SBR(在末端具有上述官能团的末端改性SBR),其中,SBR的至少一个末端用具有上述官能团的化合物(改性剂)进行了改性;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个末端用上述改性剂改性的主链末端改性SBR);以及末端改性SBR,其用分子中具有2个以上的环氧基的多官能化合物改性(偶联),且引入有环氧基或羟基。
上述官能团的示例包括氨基、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、氧羰基、巯基、硫醚基(sulfide group)、二硫醚基(disulfide group)、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基、亚肼基(hydrazogroup)、偶氮基、重氮基、羧基、腈基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基和环氧基。此外,这些官能团可具有取代基。
此外,作为改性SBR,例如,可以使用用由下式(1)表示的化合物(改性剂)改性的SBR。
式中,R1、R2和R3相同或不同,分别表示烷基、烷氧基、(甲)硅烷氧基、缩醛基、羧基(-COOH)、巯基(-SH)或它们的衍生物。R4和R5相同或不同,表示氢原子或烷基。R4和R5可结合,与氮原子一起形成环结构。n表示整数。
作为被由上式表示的化合物(改性剂)改性的改性SBR,可以使用溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶(S-SBR)的聚合末端(活性末端)被由上式表示的化合物改性而成的SBR(例如,JP2010-111753A中记载的改性SBR)。
作为R1、R2和R3,烷氧基是合适的(优选具有1~8个碳原子的烷氧基,更优选具有1~4个碳原子的烷氧基)。作为R4和R5,烷基是合适的(优选具有1~3个碳原子的烷基)。n优选为1~5,更优选为2~4,进一步优选为3。另外,在R4和R5结合、与氮原子一起形成环结构时,优选4~8元环。烷氧基还包括环烷氧基(环己氧基等)和芳氧基(苯氧基、苄氧基等)。
上述改性剂的具体示例包括:2-二甲基氨基乙基三甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、2-二甲基氨基乙基三乙氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基三乙氧基硅烷、2-二乙基氨基乙基三甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、2-二乙基氨基乙基三乙氧基硅烷以及3-二乙基氨基丙基三乙氧基硅烷。这些可单独使用或两种以上组合使用。
另外,作为改性SBR,也可以使用用下述化合物(改性剂)改性的改性SBR。改性剂的示例包括:多元醇的多缩水甘油醚,例如,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;具有2个以上的酚羟基的芳香族化合物的多缩水甘油醚,例如,二缩水甘油基化双酚A;多环氧化合物,例如,1,4-二缩水甘油基苯、1,3,5-三缩水甘油基苯、以及多环氧化液状聚丁二烯;含有环氧基的叔胺,例如,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;
二缩水甘油基氨基化合物,例如,二缩水甘油基苯胺、N,N'-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧基苯胺、二缩水甘油基邻甲苯胺、四缩水甘油基间苯二甲胺(tetraglycidylmetaxylene diamine)、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和四缩水甘油基-1,3-双氨基甲基环己烷;
含有氨基的酰氯,例如,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-二甲基甲酰氯、N,N-二乙基甲酰氯等;含有环氧基的硅烷化合物,例如,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;
含有硫醚基的硅烷化合物,例如,(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]硫化物以及(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二丁氧基甲硅烷基)丙基]硫化物;N-取代的氮丙啶化合物(aziridine compound),例如,乙烯亚胺和丙烯亚胺;烷氧基硅烷,例如,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和N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三乙氧基硅烷;具有氨基和/或取代氨基的(硫代)二苯甲酮化合物,例如,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)二苯甲酮和N,N,N',N'-双-(四乙基氨基)二苯甲酮;具有氨基和/或取代氨基的苯甲醛化合物,例如,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;N-取代吡咯烷酮,例如,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-吡咯烷酮和N-甲基-5-甲基-2-吡咯烷酮;N-取代哌啶酮,例如,N-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮和N-苯基-2-哌啶酮;N-取代内酰胺,例如,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-丙内酰胺和N-苯基-β-丙内酰胺;以及,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、1,3-二甲基亚乙基脲、1,3-二乙烯基亚乙基脲、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-丙酮和1,7-双(甲基乙基氨基)-4-庚酮等。用上述化合物(改性剂)的改性可以通过公知方法实施。
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、Versalis公司等制造和销售的SBR。SBR可单独使用或两种以上组合使用。
(C)BR
根据需要,橡胶组合物可含有丁二烯系橡胶(BR)。在橡胶组合物含有BR时,橡胶成分100质量份中,BR的含量例如为10质量份以上且30质量份以下。BR的重均分子量例如为10万以上且200万以下。BR中的乙烯基结合量例如为1质量%以上且30质量%以下。BR的顺式量例如为1质量%以上且98质量%以下。BR的反式量例如为1质量%以上且60质量%以下。
BR没有特别限定,可以使用顺式含量高(顺式含量为90%以上)的BR、顺式含量低的BR、含有间规聚丁二烯晶体的BR等。BR可为非改性BR或者改性BR,作为改性BR,可以举出引入有上述官能团的改性BR。这些可单独使用或两种以上组合使用。顺式含量可以通过红外吸收光谱分析法来测定。
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、日本瑞翁株式会社的制品等。
(b)橡胶成分以外的配混材料
(A)二氧化硅
橡胶组合物优选含有二氧化硅。具体地,优选氮吸附比表面积(N2SA)为150m2/g以上且250m2/g以下的二氧化硅,更优选N2SA为190m2/g以上且220m2/g以下的二氧化硅。二氧化硅的N2SA是根据ASTM D3037-93通过BET法测定的值。
相对于橡胶成分100质量份,二氧化硅的含量的下限优选为40质量份以上,更优选为50质量份以上,进一步优选为55质量份以上。上限优选为200质量份以下,更优选为150质量份以下,进一步优选为120质量份以下,特别优选为100质量份以下。
相对于橡胶成分100质量份,二氧化硅的含量优选为40质量份以上且200质量份以下,并且二氧化硅的含量优选大于SBR中的苯乙烯量和乙烯基结合量。由于通过上述二氧化硅的含量,二氧化硅可以均匀地分散在整个基质中,即使在低温下也可以使硬度均匀,提高轮胎对路面的追随性,并且可以抑制掉块的发生。
二氧化硅的具体示例包括干法二氧化硅(无水二氧化硅)和湿法二氧化硅(含水二氧化硅)。其中,优选湿法二氧化硅,这是因为它具有大量的硅烷醇基。例如,可以使用德固赛(Degussa)公司、罗地亚(Rhodia)公司、东曹二氧化硅株式会社(Tosoh Silica Co.,Ltd.)、索尔维日本株式会社(Solvay Japan Co.,Ltd.)和德山(Tokuyama)株式会社等的制品。
(B)硅烷偶联剂
橡胶组合物优选在含有二氧化硅的同时还含有硅烷偶联剂。硅烷偶联剂没有特别限定。硅烷偶联剂的示例包括:硫化物系硅烷偶联剂,例如,双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、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)二硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物和3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫化物;巯基系硅烷偶联剂,例如,3-巯基丙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷、Momentive公司制造的NXT和NXT-Z;乙烯基系硅烷偶联剂,例如,乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷;氨基系硅烷偶联剂,例如,3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷;环氧丙氧基系硅烷偶联剂,例如,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;硝基系硅烷偶联剂,例如,3-硝基丙基三甲氧基硅烷、3-硝基丙基三乙氧基硅烷;含氯硅烷偶联剂,例如,3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷。这些可单独使用或两种以上组合使用。
相对于二氧化硅100质量份,硅烷偶联剂的优选含量例如为3.0质量份以上且20.0质量份以下,更优选为4.5质量份以上且10质量份以下,进一步优选为8.0质量份以下。作为硅烷偶联剂,例如可以使用德固赛公司、Momentive公司、信通有机硅株式会社、东京化成工业株式会社、Azumax株式会社、东丽道康宁株式会社等的制品。
其中,特别优选反应性高的巯基系硅烷偶联剂,这是因为它可以提高二氧化硅的分散,同时补强SBR相和NR相,并抑制掉块的发生。
(C)炭黑
橡胶组合物优选含有炭黑。相对于橡胶成分100质量份,炭黑的含量例如为1质量份以上且200质量份以下。
炭黑没有特别限定,其示例包括:炉黑(炉法炭黑),例如,SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF、ECF;乙炔黑(乙炔炭黑);热黑(热裂法炭黑),例如,FT、MT;槽黑(槽法炭黑),例如,EPC、MPC、CC;以及石墨。这些可单独使用或两种以上组合使用。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)例如为30m2/g以上且250m2/g以下。炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收量例如为50ml/100g以上且250ml/100g以下。炭黑的氮吸附比表面积按照ASTM D4820-93测定,炭黑的DBP吸收量按照ASTM D2414-93测定。
具体的炭黑没有特别限定,其示例包括N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762。市售品包括例如旭炭株式会社(Asahi Carbon Co.,Ltd.)、卡博特日本株式会社(Cabot Japan Co.,Ltd.)、东海碳素株式会社(Tokai Carbon Co.,Ltd.)、三菱化学株式会社、狮王株式会社、新日化碳株式会社(Shin Nikka Carbon Co.,Ltd.)、哥伦比亚炭黑公司(Columbia Carbon Co.,Ltd.)的制品。这些可单独使用或两种以上组合使用。
(D)树脂成分
橡胶组合物优选含有树脂成分,由此可以将Tg设计得高。相对于橡胶成分100质量份,树脂成分的含量的下限优选为5质量份以上,更优选为大于25质量份。上限优选小于40质量份,更优选小于30质量份。在这样的范围内,通过以比苯乙烯-乙烯基结合量少的量含有树脂成分,可以防止因与基质中的SBR的相互作用而形成树脂的微小区域(domain)。
从湿抓地性能的角度考虑,树脂成分的软化点优选为60℃以上,更优选为65℃以上。另外,从低温下的湿抓地性能的角度考虑,优选为150℃以下,更优选为140℃以下,进一步优选为130℃以下。树脂成分的软化点根据JIS K 6220-1:2001,通过环球式软化点测定装置测定,并且被定义为球落下处的温度。
树脂成分没有特别限定,其示例包括轮胎工业中常用的石油树脂、萜烯系树脂、松香系树脂、酚系树脂等。这些树脂成分可单独使用一种,或者可并用两种以上。其中,优选使用萜烯系树脂,并且它可与其它树脂组合使用。
萜烯系树脂与异戊二烯系橡胶的相容性良好,在体系内不易形成微小区域。因此,容易缓和应力集中,提高低温下的耐磨性。另外,由于萜烯系树脂与异戊二烯系橡胶的良好相容性,使得体系内部变得均匀,因此可以提高tanδ的峰温度,可以提高在有高频功率输入时的发热性。
萜烯系树脂的示例包括多萜烯、萜[烯]酚和芳香族改性萜烯树脂。多萜烯是通过聚合萜烯化合物而得到的树脂以及它们的氢化物。萜烯化合物是具有(C5H8)n组成的烃或其含氧衍生物,其是具有被分类为单萜(C10H16)、倍半萜(C15H24)、二萜(C20H32)等萜烯作为基本骨架的化合物。其示例包括α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、柠檬烯、月桂烯、别罗勒烯、罗勒烯(ocimene)、α-水芹烯(α-phellandrene)、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉树脑、1,4-桉树脑、α-萜品醇、β-萜品醇和γ-萜品醇。
多萜烯的示例包括:萜烯树脂,例如,由上述萜烯化合物制成的α-蒎烯树脂、β-蒎烯树脂、柠檬烯树脂、二戊烯树脂和β-蒎烯/柠檬烯树脂;以及,通过氢化上述萜烯树脂而得到的氢化萜烯树脂。萜[烯]酚的示例包括:通过将上述萜烯化合物和酚系化合物共聚而得到的树脂;以及,通过氢化上述树脂而得到的树脂。具体地,可举出将上述萜烯化合物、酚系化合物和福尔马林缩合而成的树脂。酚系化合物的示例包括:苯酚、双酚A、甲酚和二甲酚。芳香族改性萜烯树脂的示例包括:通过用芳香族化合物对萜烯树脂进行改性而得到的树脂;以及,通过氢化上述树脂而得到的树脂。作为芳香族化合物,只要是具有芳香环的化合物就没有特别限定,其示例包括:苯酚化合物,例如,苯酚、烷基苯酚、烷氧基苯酚、含有不饱和烃基的苯酚;萘酚化合物,例如,萘酚、烷基萘酚、烷氧基萘酚、含有不饱和烃基的萘酚;苯乙烯衍生物,例如,苯乙烯、烷基苯乙烯、烷氧基苯乙烯、含有不饱和烃基的苯乙烯;苯并呋喃以及茚。
作为市售的萜烯系树脂,可以使用例如安原化学株式会社的制品,它可单独使用或两种以上组合使用。
石油树脂的示例包括C5系石油树脂、芳香族系石油树脂和C5C9系石油树脂。
“C5系石油树脂”是指,通过聚合C5馏分而得到的树脂。C5馏分的示例包括具有4~5个碳原子的石油馏分,例如,环戊二烯、戊烯、戊二烯和异戊二烯。作为C5系石油树脂,优选使用二环戊二烯树脂(DCPD树脂)。
“芳香族系石油树脂”是指聚合C9馏分而得到的树脂,可进行氢化或改性。C9馏分的示例包括具有8~10个碳原子的石油馏分,例如,乙烯基甲苯、烷基苯乙烯、茚和甲基茚。作为芳香族系石油树脂的具体例子,例如,优选使用苯并呋喃-茚树脂、苯并呋喃树脂、茚树脂和芳香族乙烯基系树脂。作为芳香族乙烯基系树脂,优选α-甲基苯乙烯或苯乙烯的均聚物、或者α-甲基苯乙烯与苯乙烯的共聚物,因为其经济、易于加工并且发热性优异。更优选α-甲基苯乙烯与苯乙烯的共聚物。作为芳香族乙烯基系树脂,例如,可以使用从Clayton公司、Eastman Chemical公司等商购的那些。
“C5C9系石油树脂”是指通过C5馏分与C9馏分共聚而得到的树脂,可进行氢化或改性。C5馏分和C9馏分的示例包括上述石油馏分。作为C5C9系石油树脂,例如可以使用从东曹株式会社、LUHUA公司等商购的那些。
松香系树脂没有特别限定,其示例包括天然树脂松香、通过氢化、歧化、二聚、酯化等对天然树脂松香进行改性而得到的松香改性树脂。
酚系树脂没有特别限定,其示例包括酚醛树脂、烷基酚醛树脂、烷基酚乙炔树脂、油改性酚醛树脂。
(E)油
橡胶组合物可含有油。油的含量,例如,相对于橡胶成分100质量份,作为下限,优选为3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。上限优选为50质量份以下,更优选为40质量份以下,进一步优选为30质量份以下。油的含量也包括橡胶(充油橡胶)中所含的油的量。
油的示例包括操作油、植物油脂以及它们的混合物。作为操作油,例如可以使用链烷烃系操作油、芳香系操作油、环烷烃系操作油等。植物油脂的示例包括蓖麻油、棉籽油、亚麻仁油、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、葵花油、棕榈仁油、山茶油、荷荷巴油、澳洲坚果油、桐油。这些可单独使用或两种以上组合使用。
可以使用的油的示例包括:出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社、日本能源株式会社、Olisoy公司、H&R公司、丰国制油株式会社、昭和壳牌石油株式会社、富士兴产株式会社的制品。
(F)蜡
橡胶组合物优选含有蜡。相对于橡胶成分100质量份,蜡的含量例如为0.5质量份以上且20质量份以下。
蜡没有特别限定,其示例包括:石油系蜡,例如,石蜡、微晶蜡;天然蜡,例如,植物系蜡、动物系蜡;以及合成蜡,例如,乙烯、丙烯等的聚合物。这些可单独使用或两种以上组合使用。
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制品。
(G)防老剂
橡胶组合物优选含有防老剂。相对于橡胶成分100质量份,防老剂的含量为例如1质量份以上且10质量份以下。
防老剂的示例包括:萘胺系防老剂,例如,苯基-α-萘胺;二苯胺系防老剂,例如,辛基化二苯胺、4,4'-双(α,α'-二甲基苄基)二苯胺;对苯二胺系防老剂,例如,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;喹啉系防老剂,例如,2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉的聚合物;单酚系防老剂,例如,2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚;以及,双酚、三酚、多酚系防老剂,例如,四-[亚甲基-3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酯]甲烷。这些可单独使用或两种以上组合使用。
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、Flexsys公司等的制品。
(H)硬脂酸
橡胶组合物可含有硬脂酸。相对于橡胶成分100质量份,硬脂酸的含量例如为0.5质量份以上且10.0质量份以下。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的制品。
(I)氧化锌
橡胶组合物可包含氧化锌。相对于橡胶成分100质量份,氧化锌的含量例如为0.5质量份以上且10.0质量份以下。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、东邦锌业株式会社(Toho Zinc Co.,Ltd.)、白水科技(HakusuiTech)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制品。
(J)交联剂和硫化促进剂
橡胶组合物优选含有硫等交联剂。相对于橡胶成分100质量份,交联剂的含量例如为0.1质量份以上且10.0质量份以下。
硫的示例包括在橡胶工业中常用的粉末硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫和可溶性硫。这些可单独使用或两种以上组合使用。
作为硫,例如,可以使用鹤见化学工业株式会社、轻井沢硫黄株式会社、四国化成工业株式会社、Flexsys公司、日本乾溜工业株式会社、细井化学工业株式会社的制品。
硫以外的交联剂的示例包括:含有硫原子的硫化剂,例如,田岡化学工业株式会社制造的Tackirol V200、Flexsys制造的DURALINK HTS(1,6-六亚甲基-二硫代硫酸钠·二水合物)、LANXESS制造的KA9188(1,6-双(N,N'-二苄基硫代氨基甲酰基二硫代)己烷);以及,有机过氧化物,例如,过氧化二异丙苯。
橡胶组合物优选含有硫化促进剂。相对于橡胶成分100质量份,硫化促进剂的含量例如为0.3质量份以上且10.0质量份以下。
硫化促进剂的示例包括:噻唑系硫化促进剂,例如,2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫化物、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺;秋兰姆系硫化促进剂,例如,四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)、四苄基秋兰姆二硫化物(TBzTD)和四(2-乙基己基)秋兰姆二硫化物(TOT-N);次磺酰胺系硫化促进剂,例如,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-氧联亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧联亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N'-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺;胍系硫化促进剂,例如,二苯基胍、二邻甲苯胍(di-ortho-tolylguanidine)、邻甲苯基双胍(orthotolylbiguanidine)。这些可单独使用或两种以上组合使用。
(K)其它
除了上述成分以外,橡胶组合物还可进一步含有轮胎工业中常用的添加剂,例如,有机过氧化物,以及填料,例如,碳酸钙、滑石、氧化铝、粘土、氢氧化铝和云母。相对于橡胶成分100质量份,这些添加剂的含量例如为0.1质量份以上且200质量份以下。
(2)橡胶组合物的制造
橡胶组合物通过通常的方法制造,例如,包括将橡胶成分与二氧化硅或炭黑等填料混炼的基础捏炼步骤以及将在所述基础捏炼工序中得到的混炼物与交联剂混炼的最终捏炼步骤的制造方法。
混炼可以使用班伯里密炼机、捏合机、开炼机(open roll)等公知的(密闭式)混炼机来进行。
基础捏炼步骤的混炼温度例如为50℃以上且200℃以下,混炼时间例如为30秒以上且30分钟以下。基础捏炼步骤中,除了上述成分以外,还可根据需要适当添加混炼橡胶工业中常用的配合剂,例如,油等软化剂、硬脂酸、氧化锌、防老剂、蜡、硫化促进剂等。
在最终捏炼步骤中,将在基础捏炼步骤中得到的混炼物与交联剂进行混炼。最终捏炼步骤的混炼温度例如为室温以上且80℃以下,混炼时间例如为1分钟以上且15分钟以下。在最终捏炼步骤中,除了上述成分以外,还可根据需要适当添加硫化促进剂、氧化锌等进行混炼。
3.轮胎制造
本发明的轮胎使用通过最终捏炼步骤而得到的未硫化橡胶组合物、通过通常的方法制造。即,将未硫化橡胶组合物挤出加工成胎面的各轮胎部件的形状,并在轮胎成型机上通过常规方法与其它轮胎部件一起成形,制作未硫化轮胎。
具体地,将作为用于确保轮胎气密性的部件的内衬层、作为承受轮胎受到的负荷、冲击和充气压力的部件的胎体、作为强力紧固胎体以提高胎面刚性的部件的带束层等卷绕在成形鼓上,将胎体的两端固定于两侧缘部,配置作为用于将轮胎固定于轮辋的部件的胎圈部,成形为环形。然后,将胎面贴合在外周的中央部,将作为保护胎体并承受弯曲的部件的胎侧壁部贴合在径向外侧,制造未硫化轮胎。
然后,将制造的未硫化轮胎在硫化机中加热加压,得到轮胎。硫化步骤可以通过适用公知的硫化手段来实施。硫化温度例如为120℃以上且200℃以下,硫化时间例如为5分钟以上且15分钟以下。
本实施方式中,优选地,在将轮胎安装于正规轮辋上并且内压为正规内压时的轮胎的截面宽度为Wt(mm)、外径为Dt(mm)时,满足1963.4≤(Dt2×π/4)/Wt≤2827.4。即,优选地,相对于轮胎的截面宽度Wt,轮胎的从轮胎的横向起计的面积[(Dt/2)2×π)=(Dt2×π/4)]大于以往的。通过满足上式,可以充分确保轮胎滚动时的惯性矩(moment of inertia)。另外,通过使外径大于以往的,可以延长制动时不接触地面的时间,有效率地重复接地时的发热和空气冷却,并在制动时在胎面部处获得良好的发热性。其结果,可以进一步提高低温环境下的湿抓地性能。
上式中的轮胎外径Dt是指,在将轮胎组装于正规轮辋、将内压设定为正规内压(例如,乘用车用轮胎中为250kPa)、并且不施加负荷的状态下的轮胎的外径。轮胎的截面宽度Wt是指,在将轮胎组装于正规轮辋、将内压设定为正规内压、并且不施加负荷的状态下,从包括轮胎侧面上的所有图案、文字等的胎侧壁之间的直线距离(即,轮胎的总宽度)中除去轮胎侧面上的图案、文字等后而得到的宽度。
可以满足上式的具体轮胎包括145/60R18、145/60R19、155/55R18、155/55R19、155/70R17、155/70R19、165/55R20、165/55R21、165/60R19、165/65R19、165/70R18、175/55R19、175/55R20、175/55R22、175/60R18、185/55R19、185/60R20、195/50R20以及195/55R20。
满足上式的轮胎优选适用于乘用车用充气轮胎,并且通过满足上式,可以更好地有助于本发明的问题的解决。
本文所说的乘用车用充气轮胎是指,安装于用四轮行驶的车辆上的轮胎,最大负荷能力为1000kg以下。
最大负荷能力只要是1000kg以下就没有特别限定。但是,一般来说,随着最大负荷能力的增加,轮胎重量倾向于增加,相应地,制动距离也会因惯性而变长。因此,最大负荷能力优选为900kg以下,更优选为800kg以下,进一步优选为700kg以下。
从因上述惯性而导致的制动距离的角度来看,轮胎重量优选为20kg以下,更优选为15kg以下,进一步优选为12kg以下、10kg以下、8kg以下。本发明的轮胎可设置有电子部件,在这种情况下,这里所说的轮胎重量是包括电子部件和电子部件安装构件的重量的轮胎重量。如果在内腔部中设置密封材料、海绵等,则轮胎的重量包括它们。
[实施例]
以下,参照实施例更详细地说明本发明。
1.胎面用橡胶组合物的制造
首先,制造橡胶组合物。
(1)配混材料
首先,准备以下所示的各配混材料。
(a)橡胶成分
(A)NR:TSR20
(B)SBR1:Versalis公司制造的Europrene SOL RC3737(苯乙烯量:37质量%,乙烯基结合量:37质量%)
(C)SBR2:Versalis公司制造的Europrene SOL RC2525(苯乙烯量:25质量%,乙烯基结合量:25质量%)
(D)SBR3:根据下一段落记载的方法制造的改性S-SBR(苯乙烯量:28质量%,乙烯基结合量:56质量%)
(E)BR:宇部兴产株式会社制造的BR150B
SBR3根据以下所示的程序制造。首先,将环己烷、四氢呋喃、苯乙烯和1,3-丁二烯装入氮取代的高压釜反应器中。在将反应器内容物的温度调节至20℃后,加入正丁基锂,引发聚合。在绝热条件下进行聚合,最高温度达到85℃。在聚合转化率达到99%时,加入1,3-丁二烯,然后进一步实施聚合5分钟。然后,添加N,N-双(三甲基甲硅烷基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为改性剂进行反应。聚合反应完成后,加入2,6-二叔丁基-对甲酚。然后,通过汽提除去溶剂并通过调节至110℃的热辊进行干燥,获得SBR3。
(b)橡胶成分以外的配混材料
(A)二氧化硅:赢创工业(Evonik Industries)公司制造的Ultrasil VN3(N2SA:175m2/g)
(B)硅烷偶联剂1:赢创工业公司制造的Si266(双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)
(C)硅烷偶联剂2:Momentive公司制造的NXT-Z45(巯基系硅烷偶联剂)
(D)炭黑:三菱化学株式会社制造的Diablack N220
(E)油:出光兴产株式会社制造的Diana Process AH-24(芳香系)
(F)树脂1:Clayton公司制造的SYLVARES SA 85(芳香族乙烯基系树脂)
(G)树脂2:安原化学株式会社制造的TO125(芳香族改性萜烯树脂)
(H)蜡:大内新兴化学株式会社制造的Sunnoc Wax
(I)防老剂:大内新兴化学株式会社制造的Nocrac 6C
(J)硬脂酸:日油株式会社制造的珠状硬脂酸"椿(Tsubaki)"
(K)氧化锌:三井金属矿业株式会社制造的锌白1号
(L)交联剂以及硫化促进剂
硫:鹤见化学工业株式会社制造的粉末硫
硫化促进剂:大内新兴化学株式会社制造的Nocceler NS
(2)橡胶组合物的制造
按照表1所示的配方,使用班伯里密炼机,在150℃的条件下将除硫和硫化促进剂以外的材料混炼5分钟,得到混炼物。各配混量为质量份。
[表1]
2.轮胎制造
接着,在得到的胎面用橡胶组合物中添加硫和硫化促进剂,使用开炼机,在80℃的条件下捏炼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具有表2和表3所示的横沟图案的胎面,然后与其他轮胎部件贴合在一起,形成未硫化轮胎。将所形成的未硫化轮胎在170℃的温度下加压硫化10分钟,制造试验轮胎(尺寸:175/80R16)。
在表2和表3中,横沟图案1是指图3所示的横沟图案,横沟图案2是指图1所示的横沟图案,横沟图案3是指图2所示的横沟图案。在横沟图案2和3中,横沟形成为:在端部侧的宽度为A(mm)、中央部侧的宽度为B(mm)时,B/A在图案2中为3.0,在图案3中为6.0。
3.评价试验
(1)损耗角正切(tanδ)的测定
从各试验轮胎的胎面部的橡胶层中,以使轮胎周向为长边的方式,以长20mm×宽4mm×厚1mm的尺寸采集粘弹性测定样品。使用GABO公司制造的Eplexor系列,在频率为10Hz、初期应变为2%、振幅±1%、升温速度为2℃/min的条件下,从-50℃至5℃改变温度,由此测定tanδ,并制作温度分布曲线。然后,将与所得的温度分布曲线中的最大tanδ值对应的温度(tanδ峰温度)定义为玻璃化转变温度(Tg)。结果也显示在表1中。
(2)低温湿抓地性能评价试验
将各试验轮胎安装在车辆(日本国产FF车,排气量2000cc)的所有车轮上,在湿润沥青路面(温度小于20℃)的测试路线上,以80km/h的速度行驶8000km,然后踩下刹车。测量制动距离。评价是通过根据下式将当试验轮胎为新品时测量的比较例1的试验轮胎的制动距离为100进行指数化来进行的。数值越大,则低温下的湿抓地性能越优异。结果也示于表2和表3中。
湿抓地性能=[(比较例1的制动距离/试验轮胎的制动距离)]×100
(3)磨耗性能的评价
同时,对磨耗性能进行评价。
具体地,对于上述低温湿抓地性能评价试验中行驶8000km后的各试验轮胎,测定轮胎赤道部附近的周向主沟的深度,计算相对于试验前测量的沟深度的变化率(降低率)。基于比较例8的变化率和各试验轮胎的变化率,并通过下式进行指数化,由此进行评价。数值越大,则槽磨耗越少,磨耗性能越优异。结果也示于表2和表3中。
磨耗性能=[(比较例8的沟深度变化率/试验轮胎的沟深度变化率)]×100
[表2]
[表3]
从表2和表3可以看出,在胎面由橡胶组合物(其中,橡胶组合物含有苯乙烯量为30质量%以下且丁二烯部分中乙烯基结合量为40质量%以下的苯乙烯-丁二烯系橡胶以及异戊二烯系橡胶作为橡胶成分,橡胶组合物在频率为10Hz、初期应变为2%、动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切(tanδ)在-20℃以上且0℃以下范围内显示峰)形成,且横沟形成为在中央部侧的宽度比在端部侧的宽度宽时,低温环境下的湿抓地性能得到提高。
在橡胶成分100质量份中异戊二烯系橡胶的量为20质量份以上且60质量份以下时,并且在tanδ的峰温度为-15℃以上且0℃以下时等,可以看出低温环境下的湿抓地性能得到进一步提高。另外,甚至在如方案2~12所示地适当选择配方材料时,还可以看出,低温环境下的湿地抓地性能得到进一步提高。
以上,基于实施方式对本发明进行了说明,但本发明不限于上述实施方式。可以在与本发明相同和等同的范围内,对上述实施方式进行各种变更。
Claims (19)
1.一种充气轮胎,其具有胎面,所述胎面具有2条以上的在轮胎周向上连续延伸的周向主沟,其特征在于,
所述胎面的被邻接的2条周向主沟在轮胎宽度方向上分隔的陆部中,形成有多条横沟,所述横沟在中央部侧的宽度比在端部侧的宽度宽;
形成胎面的橡胶层中的至少1层由橡胶组合物形成,
所述橡胶组合物含有苯乙烯量为30质量%以下且丁二烯部分中乙烯基结合量为40质量%以下的苯乙烯-丁二烯系橡胶以及异戊二烯系橡胶作为橡胶成分,
所述橡胶组合物在频率为10Hz、初始应变为2%和动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切tanδ在-20℃以上且0℃以下的范围内显示极大值即峰。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,在所述橡胶成分100质量份中,异戊二烯系橡胶的量为10质量份以上且60质量份以下。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,所述橡胶成分100质量份中,异戊二烯系橡胶的量为20质量份以上且40质量份以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,所述橡胶成分100质量份中,苯乙烯-丁二烯系橡胶的量为50质量份以上且60质量份以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物中,
所述橡胶成分中还添加有丁二烯系橡胶;
所述橡胶成分100质量份中,丁二烯系橡胶的量为10质量份以上且30质量份以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物含有大于5质量份且小于40质量份的树脂成分。
7.根据权利要求6所述的充气轮胎,其特征在于,所述树脂成分为萜烯系树脂。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物含有40质量份以上且200质量份以下的二氧化硅。
9.根据权利要求8所述的充气轮胎,其特征在于,所述二氧化硅的氮吸附比表面积为150m2/g以上。
10.根据权利要求8或9所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物含有硅烷偶联剂。
11.根据权利要求10所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物中的所述硅烷偶联剂的含量为3.0质量份以上且10.0质量份以下。
12.根据权利要求11所述的充气轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物中的所述硅烷偶联剂的含量为4.5质量份以上且7.0质量份以下。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述橡胶组合物含有巯基系硅烷偶联剂作为硅烷偶联剂。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
所述橡胶组合物在频率为10Hz、初始应变为2%和动态应变率为1%的条件下测定的损耗角正切tanδ在-15℃以上且0℃以下的范围内显示极大值即峰。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
所述胎面由多个橡胶层形成;
所述橡胶组合物用在胎面的行驶面橡胶层。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
在所述横沟在周向主沟端部侧的宽度为以mm表示的A,所述横沟在中央部侧的宽度为以mm表示的B时,满足1.0≦B/A≦40.0。
17.根据权利要求16所述的充气轮胎,其特征在于,满足5.0≦B/A≦35.0。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
在将轮胎安装于标准轮辋上且内压为标准内压时的轮胎的截面宽度为以mm表示的Wt且外径为以mm表示的Dt时,满足1963.4≦(Dt2×π/4)/Wt≦2827.4。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述轮胎为乘用车用充气轮胎。
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