CN1286893C - 轮胎用橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎 - Google Patents

轮胎用橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明，在不使耐久性降低的同时，使轮胎轻量化、减小轮胎的滚动阻力，且提高操纵稳定性。具体的是涉及一种轮胎用橡胶组合物，该轮胎用橡胶组合物，含有二烯系橡胶100重量份、无机填充剂20～120重量份和聚乙烯粉末5～70重量份，通过在140℃以下混炼而制成。所述聚乙烯粉末的粒径在500μm以下为宜。

Description

轮胎用橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎
                            技术领域
本发明涉及一种面向乘用车的轮胎用橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎。
                            背景技术
为了减小轮胎的滚动阻力，人们考虑使轮胎轻量化。作为已有的轮胎轻量化的方法，可以举出减少构成轮胎的橡胶使用量的方法，但是使用这种方法会使轮胎的耐久性降低。并且由于橡胶的使用量减少，轮胎的刚性和操纵的稳定性降低。另外，若减少橡胶配合中的填充剂的量，虽然可以降低滚动阻力，但又使橡胶的增强性降低。
作为公知技术，例如若向橡胶成分中配合聚乙烯等高分子、可以改善湿滑性能及提高制动性能(参照日本专利，特开2001-233994号公报、特许第3021801号公报以及特开平9-40809号公报)。另外，若向橡胶成分中配合聚乙烯等，可提高橡胶的抗断裂性、实现低发热性(参照日本专利，特开平9-241433号公报)。
但是，若使用这些技术，由于橡胶组合物的混炼温度高，超过了聚乙烯的熔点，被配合的聚乙烯不能完全分散。因此，操纵稳定性不充分，从而不能制造轻量化的轮胎。而且，由于这些聚乙烯粉末与二烯系橡胶的粘附不好，容易成为断裂的主要因素。
                            发明内容
本发明的目的在于不降低耐久性，使轮胎轻量化、减小轮胎的滚动阻力、且提高操纵稳定性。
本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物，该组合物含有二烯系橡胶100重量份、无机填充剂20～120重量份和聚乙烯粉末5～70重量份，且在140℃以下经过混炼而制成。
所述聚乙烯粉末的粒径理想的是在500μm以下。
又，本发明还涉及一种将所述橡胶组合物用于胎面基部的充气轮胎。
                        具体实施方式
本发明的轮胎用橡胶组合物包括：二烯系橡胶、无机填充剂、聚乙烯粉末。
本发明的轮胎用橡胶组合物，作为橡胶成分包括：苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊橡胶(IR)、丁腈橡胶(NBR)、天然橡胶(NR)等二烯系橡胶。
本发明的轮胎用橡胶组合物，作为无机填充剂包括：炭黑和/或二氧化硅。所述炭黑的种类没有特殊限制，可列举出，HAF、ISAF、SAF等等。又，所述二氧化硅的种类也没有特殊限制，例如，可列举出干法二氧化硅(硅酐)、湿法二氧化硅(水合硅酸)等等。作为无机填充剂的炭黑和/或二氧化硅的配合量，相对于二烯系橡胶100重量份为20～120重量份。较理想的是30～100重量份，更理想的是35～85重量份。若炭黑和/或二氧化硅的配合量不足20重量份，则增强性显著下降，若超过120重量份，则滚动阻力恶化，也不理想。
本发明的轮胎用橡胶组合物，含有聚乙烯粉末(PE)。PE粉末可以是聚合后干燥过的、也可以是将聚合后被干燥的物质再冻结粉碎，制造方法没有特别的限定。本发明所使用的PE粉末，可以称为粒径小的粉末。PE粉末的粒径理想的是在500μm以下，比较理想的是1～300μm，特别理想的是10～200μm。PE粉末的粒径若超过500μm，由于PE粉末在橡胶中不能分散而作为异物残留，会降低耐久性，因此不理想。另外，PE粉末，从其高熔点以及硬度的角度考虑，结晶度高比较理想。
PE粉末的配合量相对于二烯系橡胶100重量份为5～70重量份。较好的是5～60重量份，更好的是10～55重量份。若PE粉末的含有量不足5重量份，则达不到轻量化和减小滚动阻力的目的，也不能期望操纵稳定性的提高。但若超过70重量份，橡胶强度降低、成本增高，因此不理想。
在所述二烯烃类的橡胶中混合PE粉末时，混炼时的温度为140℃以下，理想的是110～140℃。若在超过140℃的温度下进行混炼，PE粉末就会熔化、发生相变换而橡胶不能成为一个整体，橡胶片加工性降低。而温度在110℃以下往往混炼不充分，分散状态不好，因此不理想。
在本发明的轮胎用橡胶组合物中，可以配合操作油剂(链烷烃系操作油、环烷烃系操作油、芳香族系操作油)。操作油剂的配合量，相对于二烯系橡胶100重量份，较好的是1～60重量份，更好的是1～30重量份。若操作油剂的配合量不足1重量份，会有加工性方面恶化的倾向，若超过60重量份，具有橡胶的硬度降低、操纵稳定性恶化的倾向。
在本发明的轮胎用橡胶组合物中，还可以配合与上述二氧化硅并用的有机硅烷偶合剂。另外，除了橡胶成分、无机填充剂、PE粉末之外，作为通常橡胶组合物所使用的配合剂，例如，蜡、防老化剂、硬脂酸、氧化锌、加工用油、硫化剂、硫化促进剂等也可适当地配合。
本发明的轮胎用橡胶组合物是将橡胶成分、炭黑和/或二氧化硅组成的无机填充剂、PE粉末以及根据需要的其他配合剂，使用通常的加工装置，例如，辊筒、班伯里密炼机、捏合机等混炼而得到。
本发明的轮胎是将上述轮胎用橡胶组合物特别用于轮胎的胎面，用常规方法制得。即，将上述轮胎用橡胶组合物在未硫化的阶段挤压加工成轮胎的胎面部的形状，在轮胎成型机上用常规方法贴合，使未硫化的轮胎成形。该未硫化轮胎在硫化机中加热、加压，得到轮胎。
本发明的轮胎用橡胶组合物能适用于构成轮胎的橡胶配合，而用于胎面基部最理想。在用于胎面冠顶部时，由于有使耐磨损性降低的倾向而不理想。
下面根据实施例对本发明的轮胎用橡胶组合物作进一步的详细说明，但本发明并不限定于此。
实施例1～3和比较例1～3
除了硫磺、硫化促进剂的成分之外，使用(株)神户制钢所制造的1.7L班伯里机在最高温度为140℃以下混炼后，得到混炼物，在该混炼物中加入硫磺、硫化促进剂，用双轴滚筒混合。将得到的混合物在150℃的温度中进行30分钟的硫化得到轮胎用橡胶组合物。表1示出了实施例、比较例所使用的各成分。所使用的PE粉末是粒径为120μm、熔点为142℃的Ticona制的GUR AP 3746。在实施例及比较例中，在胎面基部中使用PE粉末进行制作，但本发明并不仅限制于此。
                         表1
  成分
  二烯烃系橡胶   SBR1502(JSR(株)裂)
  炭黑   N330(昭和卡伯特(株)裂)
  操作油剂   Diana操作油PS32(出光興産(株)
  蜡   サソノックワックス(大内新興化学工業(株)裂)
  防老化剂   防老化剂13(フレキツス製)
  硬脂酸   桐(日本油脂(株)裂)
  锌白   氧化锌2号(三井金属鉱業(株)裂)
  PE粉末   GUR AP 3746(Ticona社裂)
  硫黄   不溶硫磺(日本乾留工業(株)裂)
  硫化促进剂   促进剂-NS(大内新興化学工業(株))
测定项目
硬度(JIS-A)
对调制后的轮胎用橡胶组合物的硬度，在25℃下用JIS-A硬度表进行了测定。
粘弹性
使用(株)岩本制作所制造的VES-F-3，频率10Hz、初期变形10％、动变形2％，测定了在60℃下复弹性模数(E*)和损耗角正切值(tanδ)。该E*值越大其刚性越高、操纵稳定性越优异。而tanδ值越小越不容易发热。
拉力试验
以JIS-K6251为基准使用3号哑铃，对调制后的轮胎用橡胶组合物实施了拉力试验，测定了断裂强度(TB)、断裂延伸(EB)。显示的数值越大，橡胶的强度越良好。
撕裂试验
以JIS-K6251为基准，对调制后的轮胎用橡胶组合物实施了该试验。显示的数值越大橡胶的强度越良好。
操纵稳定性
按常用方法制作195/60R15号的轮胎。使用安装该轮胎的普通乘用车，在试验场实施了感官试验。特别是对方向盘反应性，以比较例1为6分作了相对评价。分数越高操纵稳定性越良好。
轮胎的轻量化
在无风的状态下，用重量表测定了制成的轮胎的重量。考虑到偏差，对同一规格的轮胎测定N＝3以上，其平均值作为轮胎的重量。表2所记载的值表示与基准轮胎比较时的轻量化程度。
评价结果
                                              表2
  実施例   比較例
  1   2   3   1   2   3
配合︵重量份︶   橡胶成分(SBR)炭黑操作油剂蜡防老化剂硬脂酸锌白PE粉末硫黄硫化促进剂   1008515222252.51.5   10055152222352.51.5   10020152222702.51.5   1009015222202.51.5   1.0087.51522222.52.51.5   10015152222752.51.5
試験   Hs   70   71   71   70   70   71
  VESE*(MPa)tanδ(％) 7.90.23 7.70.18 7.50.13 8.50.26 7.90.25 6.30.12
  拉力TB(MPa)EB(％) 19420 18470 16410 20400 20410 14440
  撕裂(N/m)   61   69   67   57   59   65
  轮胎轻量化/g   52   180   340   基準   9   355
  操纵稳定性   6   6   6   6   6   5
在实施例1中，断裂强度(TB)、断裂延伸(EB)、撕裂强度试验结果与比较例1比较，几乎同等，且达到了轮胎的轻量化。tanδ值也减小，滚动阻力降低。在实施例3中TB虽然稍微降低，但在轻量化方面取得较大效果。tanδ值也大幅度减小，滚动阻力降低了。而在比较例2中，在轻量化方面，没有取得较大效果，tanδ值也没有大幅度减小，滚动阻力没有降低。又，比较例3中E*值减小，操纵稳定性恶化于。
一般，聚乙烯的比重在1以下(0.94)，而轮胎用橡胶组合物的比重在1以上。如本发明那样，在橡胶组合物中配合低比重的聚乙烯粉末，可以减小滚动阻力，轮胎达到轻量化。
产业上利用的可能性
根据本发明，能不降低耐久性，使轮胎轻量化、减小轮胎的滚动阻力，且达到改善操纵稳定性的效果。

Claims (2)

1.一种充气轮胎，它具有包含橡胶组合物的胎面基部，其特征在于，所述橡胶组合物包括二烯橡胶100重量份，无机填充剂20-120重量份和聚乙烯粉末5-70重量份；通过在140℃以下的混炼而制成。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述橡胶组合物中的聚乙烯粉末的粒径为500μm以下。
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