CN1266208C - 生态型轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利于环境的轮胎，其中，原材料是从非石油资源中获得的，替代现有轮胎中使用的从石油资源中获得的原材料的部分或全部，用天然橡胶替代合成橡胶、无机填料和/或生物填料替代碳黑、植物油脂替代石油类油、天然纤维替代合成纤维等，非石油资源的原材料构成轮胎总重量的75重量%以上。

Description

生态型轮胎
技术领域
本发明涉及使用从非石油资源中获得的原材料的生态型轮胎(ecotire)。
背景技术
现在市售的轮胎总重量的一半以上是由从石油资源中得到的原材料构成的。例如，一般的小汽车的辐射轮胎，对轮胎的全重量，合成橡胶约占2成，碳黑约占2成，其它还含有芳香油、合成纤维，轮胎全体的5成以上含有从石油资源中得到的原材料。
然而，近年来，环境问题被重视，控制CO2排出的规章制度被强化，另外，因石油原料有限，供给量每年正在减少，预测将来石油的价格会上涨，从石油资源中获得的原材料的使用会受限制。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种轮胎，它的原材料是从非石油资源中获得的，代替现在轮胎中使用的从石油资源中获得的原材料的部分或全部，是对地球友好的轮胎(生态型轮胎)。
也就是说，本发明涉及总重量的75重量％以上由从非石油资源中获得的原材料构成的轮胎。
作为前述非石油资源的原材料，可以用天然橡胶、无机填料和/或生物填料、植物油脂、天然纤维等。
现在市售的轮胎总重量的一半以上是由从石油资源中得到的原材料构成的。例如，作为橡胶成分用的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)等的合成橡胶，是从原油的轻油分解而来的C4馏分中提取单体，聚合而被制造。作为填充剂使用的碳黑是在燃料油燃烧的气氛下，将原油喷雾、热分解制造的。作为操作油使用的芳香油、环烷油、石蜡油等的石油类油是由原油经过常压蒸馏得到的重油成分。圈套线(case cord)等使用的合成纤维聚酯是以从原油中精制得到的乙烯和对二甲苯为原料，从乙烯中得到乙二醇，从对二甲苯中得到对苯二甲酸二丁酯或对苯二甲酸，由乙二醇和时苯二甲酸二丁酯或对苯二甲酸缩聚制造的。此外，也有使用从石蜡、防老化剂、树脂、粘合剂，加硫促进剂等从石油资源中获得的原材料。
本发明实现了一种生态型轮胎，它是用非石油资源中获得的原材料代替这些合成橡胶、碳黑、石油类油、合成纤维等从石油资源的获得的原材料，轮胎全体的75重量％以上，优选85重量％以上，更优选95重量％是从非石油资源中获得的原材料制成的。非石油资源的原材料低于75重量％时，抑制石油资源使用的效果小。从石油资源中获得的原材料中，合成橡胶、碳黑是轮胎的主要构成成分，优选用非石油资源的原材料替代它们。轮胎部分材料的类别中，石油资源的原材料在外胎面中含有最多，构成外胎面的石油资源的原材料约占轮胎全重量的23％。然后，按外壁、圈套顶部、内部衬垫、缓冲层顶部、胎圈的顺序含石油资源的原材料增多，这些轮胎部件材料中优选用非石油资源的原材料替代石油资源的原材料。这里，非石油资源可举例如植物来源的资源、矿物、煤、天然气、贝壳、蛋壳、骨粉、甲壳类的壳等。
作为替代合成橡胶的从非石油资源中获得的原材料，可举天然橡胶。另外，也可用天然橡胶经过改性的改性天然橡胶。合成橡胶的重量优选75重量％以上、更优选85重量％以上用天然橡胶替代。天然橡胶低于75重量％时，抑制石油资源使用的效果小，而且转动阻力有增大的趋势。
作为替代碳黑的非石油资源的原材料，可举例如二氧化硅、绢云母、碳酸钙、粘土、氧化铝、滑石粉、碳酸镁、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、氧化钛等的无机填料，淀粉、纤维素等的植物多糖、甲壳质、甲壳糖等的动物多糖等的生物填料。其中，为确保橡胶的补强性，优选二氧化硅。
使用二氧化硅时，二氧化硅的BET比表面积优选150～250m2/g，二氧化硅的BET比表面积小于150m2/g时，补强性有劣化的趋势，超过250m2/g时，分散性不好，凝集，故物料的性质有降低的倾向。
碳黑的质量优选75重量％以上，更优选85重量％以上用无机填料和/或生物填料替代，无机填料和生物填料的合计量低于75重量％时，抑制石油资源使用的效果小，而且转动阻力有增变大的趋势。
用无机填料替代碳黑时，优选并用硅烷偶合剂。作为硅烷偶合剂，可以是现有的轮胎领域中使用的物质，没有特别的限制。例如，可举二(3-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物、二(3-三甲氧甲硅烷丙基)四硫化物、二(2-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三甲氧基硅烷等。它们可以各自单独、或任意组合使用。其中，从硅偶合剂的补强性效果和加工性上看，优选二(3-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物、3-巯基丙基三乙氧基硅烷，进一步，从加工性的观点看，特别优选二(3-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物。
无机填料中合并用硅烷偶合剂时，优选对无机填料的硅烷偶合剂使用量为3～20重量％。硅烷偶合剂的添加量不足3重量％时，得不到足够的添加效果，超过20重量％时，增加成本而且得到提高的效果小。
作为替代石油类油的从非石油资源中获得的原材料，可举蓖麻油，棉籽油、亚麻子油、菜油、豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香油、松焦油、松浆油、玉米油、大米油、红花油、芝麻油、橄榄油、向日葵油、棕榈仁油、山茶油、加州希蒙得木油、澳大利亚坚果油、红花油和桐油。其中，从供给量、价格和软化效果的观点来说，优选菜油、棕榈油和椰子油。
其中，优选不饱和度小的植物油脂，碘价(加成100g油碘的克数)优选100～130的半干性油，碘价为100以下的不干性油、固体脂等。碘价超过130时，tanδ上升，硬度低下，有转动阻力增大、操作稳定性低下的倾向。
用植物油脂替代石油类油的优选75重量％以上，更优选85重量％以上。植物油脂不足75重量％时，抑制石油资源使用的效果小，而且转动阻力有增大的趋势。
另外，植物油脂优选配合加硫后的橡胶硬度为40～90的量。橡胶硬度不到40时，有得不到必需的刚性的倾向，超过90时，有加工劣化的倾向。
作为替代合成纤维的从非石油资源中获得的原材料，可举由木浆制造的人造纤维、醋酸酯，从棉籽的粗的棉绒制造的铜纺(cupro)等。其中，从轮胎必需有高强度这点看，优选人造纤维。
本发明轮胎是用非石油资源中获得的原材料代替现在轮胎中使用的从石油资源中获得的原材料的部分或全部，其他采用同原来的轮胎同样的方法制造。
具体实施方式
以下，基于实施例对本发明进行详细的说明，本发明并不限于此。
实施例和比较例所用药品总结如下所示。
(从石油资源中获得的原材料)
SBR：住友化学工业(株)制SBR1502
BR：宇部兴产(株)制BR150B
IIR：埃克森美孚化学(株)制C1-IIR1068
碳黑(ISAF)：三菱化学(株)制Diablack I
碳黑(FEF)：三菱化学(株)制Diablack E
碳黑(GPF)：三菱化学(株)制Diablack G
碳黑(HAF)：三菱化学(株)制Diablack HA
碳黑(LM-HAF)：三菱化学(株)制Diablack LH
芳香油：(株)日本能源制Process X-140
矿物油：出光兴产(株)制Diana Process PA32
蜡：日本Seiro(株)制Ozoace 0355
防老化剂：住友化学工业(株)制Antigen 6C
硬化树脂：住友电木(株)制Sumilite树脂PR12686
粘合剂(COST)：(株)日本能源制COST-F
粘合剂(S.620)：住友化学工业(株)制Sumicanol 620
加硫促进剂：大内新兴化学工业(株)制Nocceler NS
(从非石油资源中获得的原材料)
天然橡胶：RSS#3
二氧化硅：Degussa  Hules制Ultrasil VN3
偶合剂：Degussa Hules制Si-69
绢云母：日本Forum制KM-S
碳酸钙：白石工业(株)制白艳华CC
植物油：日清制油(株)制精制棕榈油J(S)
硬脂酸：日本油脂(株)制硬脂酸椿
氧化锌：三井金属矿业(株)制氧化锌2种
硫：鹤见化学(株)制粉末硫
实施例1
将表1所示物质进行混合，形成外胎面A(轮胎重量的40％)、侧面A(轮胎重量的17％)、内部衬垫A(轮胎重量的8％)，结合区顶部A(轮胎重量的3％)、轮胎胎唇基面A(轮胎重量的5％)，缓冲层顶部A(轮胎重量的8％)和轮胎胎壳顶层A(轮胎重量的3％)，缓冲层中用钢线(轮胎重量的8％)，在轮胎壳顶层用由1840dtex/2人造纤维构成的线(轮胎重量的5％)。
将上述各部件以及其他部件(轮胎重量的3％)按通常的方法贴付在轮胎成型机上，形成未加硫轮胎，在加硫机上加热加压，得到非石油资源的原材料97重量％的生态型轮胎(轮胎尺寸：195/65R1591S)。
比较例1
将表1所示物质混合，形成外胎面B、侧壁B、内部衬垫B、结合区顶部B、轮胎胎唇基面B、缓冲层B和轮胎胎壳层B，将它们用同实施例1的方法，得到非石油资源的原材料44重量％的现有轮胎。但，轮胎胎壳层顶部用1670dtex/2聚酯构成的线。
表1
  外胎胎面   侧壁   内部衬垫   结合区顶部   轮胎胎唇基面顶部   缓冲层顶部   轮胎胎壳层顶部
  A   B   A   B   A   B   A   B   A   B   A   B   A   B
配合︵重量份︶   SBRBRIIR天然橡胶   ---100   80--20   ---100   -60-40   ---100   --7030   ---100   -70-30   ---100   30--70   ---100   ---100   ---100   30--70
  ISAFFEFGPFHAFLM-HAF二氧化硅硅烷偶合剂绢云母碳酸钙   -----856.8--   80----100.8--   -----554.0--   -50-------   -----604.820-   --65-----20   -----604.820-   65--------   -----705.6--   ---70-----   -----604.8--   ----60----   -----504.0--   ---45-----
  芳香油矿物油植物油   --30   45--   --5   5--   --9   99-   --8   8--   --5   5--   --5   -5-   --9   9--
  蜡防老化剂硬化树脂粘合剂(COST)粘合剂(S.620)硬脂酸氧化锌硫加硫促进剂   1.201.50---2.503.001.502.30   1.201.50---2.503.001.502.30   1.201.50---2.503.001.500.70   1.201.50---2.503.001.500.70   -1.50---1.504.000.751.30   -1.00---1.504.000.751.30   1.201.50---2.503.001.802.10   1.201.50---2.503.001.802.10   --15.00--2.504.003.003.85   --15.00--2.504.003.003.85   -2.00-1.001.00-8.005.002.15   -2.00-1.000.00-8.005.001.00   -----2.505.003.001.00   -----2.505.003.001.00
对由实施例和比较例制造的轮胎进行以下的耐久性评价和性能量化。
①高速耐久性
按JIS D4230“汽车用轮胎”的高速性能试验A中S规格进行评价。
②转动阻力系数(RRC)
速度为80km/h、气压250kPa、载荷4.0kN的条件下，测定转动阻抗，将转动阻抗被载荷除得到的数乘以104即是转动阻力系数。转动阻力系数小，则发热性就小，性能良好。
③制动试验
于时速100km，从干柏油路面和湿柏油路面的制动停止距离求算摩擦系数。比较例1的μ指数表示是100。指数大的，性能良好。
④实车性能评价
用排气量2000cc的小汽车，测试课程在干柏油和湿柏油路面上进行把手、硬度和驾车舒适度的评估。比较例1评分为6点，评分高则性能良好。只有经过训练的测试司机能感知0.5点的分差。
结果如表2所示。从表2可知，实施例1的生态型轮胎与比较例1的现有轮胎比，有滚动阻力非常小、低燃料消耗性的优点，在高速耐久性和其他性能上，与比较例1的现有轮胎相同。
表2
  项目   实施例1   比较例1
  高速耐久性   合格   合格
  RRC   80   91
  制动试验干μ(指数)湿μ(指数) 9090 100100
  实车性能评价干把手(评点)湿把手(评点)刚性感(评点)架车舒适度(评点) 5.55.55.55.5 6666
按照本发明，用天然橡胶替代合成橡胶、无机填料和/或生物填料替代碳黑、植物油脂替代石油类油、天然纤维替代合成纤维等的非石油资源原材料构成轮胎总重量的75重量％以上，可得到对地球友好、防备将来石油供给量减少的新型轮胎。

Claims (2)

1.一种轮胎，其中，总重量的75重量％以上由从非石油资源获得的原材料构成，且外胎胎面和侧壁部件的至少75重量％以上是由从非石油资源获得的原材料构成，该原材料包括天然橡胶、无机填料和/或生物填料、以及植物油脂。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，从非石油资源获得的原材料包括天然纤维。
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