CN1817947A - 轮胎胎面用橡胶组合物及包含该橡胶组合物的轮胎 - Google Patents

轮胎胎面用橡胶组合物及包含该橡胶组合物的轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明提供了具有优良硬度和提高了加工性和抓地防滑性能的轮胎胎面用橡胶组合物，以及包含使用该橡胶组合物的轮胎。所述轮胎胎面用橡胶组合物包括：作为基准的100重量份含有环氧化天然橡胶的橡胶组分，30～80重量份BET比表面积小于150m2/g的硅石，以及10重量份或更少的炭黑，所述轮胎包含上述轮胎胎面用橡胶组合物。

Description

轮胎胎面用橡胶组合物及包含该橡胶组合物的轮胎
                                技术领域
本发明涉及轮胎胎面用橡胶组合物及包含该橡胶组合物的轮胎。
                               背景技术
一直以来，混合有100重量％天然橡胶的橡胶组合物被用作为生产轮胎胎面的橡胶组合物(轮胎胎面用橡胶组合物)。然而，在这样的情况下，由于所获得的轮胎抓地防滑力低，通过进一步混合包含例如苯乙烯—丁二烯橡胶这样的石油资源的橡胶组分，与天然橡胶一起来作为橡胶组分，从而提高抓地防滑力。
然而，近年来，由于人们对环境问题越来越重视，二氧化碳排放条例也变得严格了，并且，有限的原油供应也一年年地减少。因此，可以预见将来石油价格的上涨，使用诸如苯乙烯—丁二烯橡胶和炭黑这样的源自石油资源的原料会受到限制。因此，设想将来石油资源枯竭，就有必要使用例如天然橡胶、以及硅石和碳酸钙等白色填料之类的石油以外的资源。然而，在那样的情况下，就要求它具备与一直以来使用石油所获得的轮胎胎面性能(例如轮胎的抓地防滑性能)、以及轮胎胎面用橡胶组合物的硬度和加工性一样的性能，或更加优越的性能。
为提高上述使用石油以外资源的性能，例如，日本未审查专利(公开号No.：2002-533234)公开了轮胎胎面用橡胶组合物的制造方法，该方法以含有石油以外资源的环氧化天然橡胶作为橡胶组分。但是，由于混合在所述橡胶组合物中的硅石的BET比表面积大，因而制造轮胎时的加工性变差。
                            发明内容
本发明的目的在于提供具有优良硬度并提高了加工性和抓地防滑性能的轮胎胎面用橡胶组合物及包含该橡胶组合物的轮胎。
本发明涉及轮胎胎面用橡胶组合物，其包括：作为基准的100重量份包含环氧化天然橡胶的橡胶组分，30～80重量份BET比表面积小于150m2/g的硅石、以及10重量份或更少的炭黑。
橡胶组分中环氧化天然橡胶的含量优选为50重量％或更多。
进一步，本发明涉及包含轮胎用橡胶组合物的轮胎。
                              具体实施方式
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物包含橡胶组分、硅石和炭黑。
橡胶组分包含环氧化天然橡胶(ENR)。
ENR是通过向要反应的天然橡胶乳液中添加环氧化试剂，例如过乙酸，来生产的。本发明所使用的ENR没有特别的限定，但是具体地包括环氧化率为25％(ENR25)和环氧化率为50％(ENR50)等的ENR。另外，也可以使用其他不同环氧化率的ENR。这些ENR可以单独使用或者两种以上组合使用。
在橡胶组合物中，ENR的含量比优选50重量％或更多，更优选70重量％或更多，进一步优选80重量％或更多。当ENR的含量比小于50重量％，抓地防滑性能趋于降低。进一步，特别优选ENR的含量为100重量％。
橡胶工业中常用的橡胶组分可以与ENR组合使用作为橡胶成分，但其中，优选NR和ENR的组合，因为它包含石油以外的成分，所以是环保友好型的，而且这种组合能够以良好的平衡方式实现滚动阻力的降低和抓地防滑性能的提高。
当组合使用NR和ENR时，橡胶组分中ENR的含量优选50重量％或更少，更优选30重量％或更少，进一步优选20重量％或更少。当ENR的含量超过50重量％，抓地防滑性能趋于降低。
硅石的BET比表面积小于150m2/g，优选为30m2/g或更少。当BET比表面积大于150m2/g，加工性变差。进一步，硅石的BET比表面积优选为60m2/g或更多，更加优选为80m2/g或更多。当BET比表面积小于60m2/g，耐磨性趋于降低。
以100重量份橡胶组分为基准，硅石的含量为30重量份或更多，优选为50重量份或更多。当含量小于30重量份，抓地防滑性能不充分。进一步，硅石的含量为80重量份或更少，优选70重量份或更少。当含量超过80重量份，就不能以良好的平衡方式实现加工性和抓地防滑性的提高。
作为炭黑，可以使用例如N220、N234、N330、N351、N550等在轮胎工业中常用规格的炭黑。其中，优选N220炭黑，因为可以获得适宜的轮胎黑色度以及提高耐候性。
以100重量份的橡胶组分为基准，炭黑含量为10重量份或更低，优选6重量份或更低。当含量超过10重量份，由于橡胶组合物中石油资源的比例增大所以不优选。进一步，炭黑含量为2重量份或更多，优选4重量份或更多。当含量小于2重量份，会出现轮胎黑色度不足或耐候性降低等问题。
在本发明的轮胎胎面用橡胶组合物中，硅烷偶合剂可以与硅石组合使用。硅烷偶合剂没有特别限定，但具体的例子包括硫化物系列，例如，二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物，二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物，二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N-二甲基氨基硫羰基四硫化物，3-三乙氧基甲硅烷基丙基-N，N-二甲基氨基硫羰基四硫化物，2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基氨基硫羰基四硫化物，3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑基四硫化物，3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑基四硫化物，3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫化物，3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫化物；巯基系列，例如，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；乙烯基系列，例如，乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷；氨基系列，例如，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，3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷；环氧丙氧基系列，例如，γ-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷，γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，γ-环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷；硝基系列，例如，3-硝基丙基三甲氧基硅烷，3-硝基丙基三乙氧基硅烷；含氯系列，例如，3-氯丙基三甲氧基硅烷，3-氯丙基三乙氧基硅烷，2-氯乙基三甲氧基硅烷，2-氯乙基三乙氧基硅烷。这些硅烷偶联剂可单独使用，也可两种或两种以上组合使用。进一步，这些硅烷偶联剂可按照常规的混合量使用。
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物可以包含油作为软化剂。作为油，可以使用操作油、植物油和脂肪类及其混合物。
操作油具体地包括链烷烃操作油、环烷烃操作油和芳香烃操作油。
进一步，植物油和脂肪类具体包括，蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、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、米糠油、藏红花油、芝麻油、橄榄油、向日葵油、棕榈仁油、山茶油、加州希蒙得木油、澳大利亚坚果壳油、红花油、木油。
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物中，除了橡胶组分、硅石、炭黑、硅烷偶联剂和软化剂外，如果需要的话，还可以适宜地添加橡胶工业中常用的各种填充剂、例如石蜡，以及抗氧化剂、硬脂酸、氧化锌、硫磺、硫化促进剂等。
本发明的轮胎包含本发明的轮胎胎面用橡胶组合物，特别地，优选具有包含轮胎胎面用橡胶组合物的轮胎胎面。
本发明的轮胎可以使用本发明的轮胎胎面用橡胶组合物采用常规方法生产。即，混合了上述橡胶组分、硅石和炭黑以及根据需要混合的硅烷偶联剂及上述各种添加剂的本发明的轮胎胎面用橡胶组合物，在未硫化阶段用常规方法在轮胎铸模成型机上按照轮胎胎面的形状挤出并铸模成型，以形成未硫化轮胎。在硫化机中将未硫化轮胎加热加压制得轮胎。
实施例
通过实施例对本发明进行详细介绍，但本发明不限于这些实施例。
实施例中所用的各种化学品如下所述。
NR：TSR
ENR25：环氧化天然橡胶(环氧化率：25mol％)，Kumpulan Guthrie Berhad公司(马来西亚)
生产
炭黑：SHOWBLACK N220，SHOWA CABOT K.K.生产
硅石A：ULTRASIL VN2，Degussa公司生产(BET比表面积：125m2/g)
硅石B：ULTRASIL VN3，Degussa公司生产(BET比表面积：210m2/g)
硅烷偶联剂：Si75，日本Degussa公司生产
油：大豆油，Nissin Oillio集团公司生产
石蜡：SUNNOC WAX，OUCHISHINKO化学工业株式会社生产
抗氧化剂：NOCRAC 6C(N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基-苯二胺)，OUCHISHINKO化学工业株式会社生产
硬脂酸：硬脂酸，NOF公司生产
氧化锌：氧化锌1号，三井金属矿业(Mitsui Mining And Smelting)株式会社生产
硫磺：硫磺粉末，Tsurumi化学工业株式会社生产
硫化促进剂NS：NOCCELER CZ，OUCHISHINKO化学工业株式会社生产
实施例1～5和对照例1～3
将表1所示的除硫和硫化促进剂外的上述各种化学品在1.7L班伯里混合机中(Kobe钢铁株式会社生产)捏合，然后加入硫和硫化促进剂并用开口辊捏合，从而得到未硫化产品。
(挤出加工性)
目测用挤压机挤出的橡胶片(未硫化)结构的形状。有诸如缺口等问题的评为×，没有这些问题的评为○。
<橡胶组合物的生产>
以下，使用在150℃将上述未硫化橡胶产品硫化30分钟所得到的橡胶组合物进行测试。
(硬度)
使用JIS-A硬度计在25℃测定上述橡胶组合物的硬度。
<轮胎的生产>
将上述未硫化产品在轮胎铸模成型机上铸模成型成胎面形状，然后与其他的轮胎部件一起层压制得未硫化轮胎。再将它在150℃硫化30分钟制得轮胎。所制得的轮胎用于进行以下测试。
抓地防滑性能
以防滑刹车系统(Anti Lock Brake System，ABS)所获得的刹车性能为基准进行抓地防滑性能评价。即，将上述轮胎安装在配有ABS的1800cc级的车辆上，在沥青路面上(湿路面状态；打滑号大约为50)进行车载行驶，速度为100km/h时刹车，计算直到车辆停止的制动率。又，将实施例1的制动率为100作基准，其他实施例和比较例的制动率用指数表示。指数越大，刹车性能越好，抓地防滑性能越高。
测试结果如表1所示。
表1
                             实施例                 比较例
  1   2   3   4   5   1   2   3
  混合量(重量份)NRENR25炭黑硅石A硅石B硅烷偶联剂油石蜡抗氧化剂硬脂酸氧化锌硫磺硫化促进剂NS 5050575-6151.52231.52.0 -100575-6151.52231.52.0 -100555-4.451.52231.52.0 6040575-6151.52231.52.0 -100545-3.601.52231.52.0 100-575-6151.52231.52.0 -100585-6.8251.52231.52.0 -1005-554.451.52231.52.0
  评价结果挤出加工性抓地防滑性硬度 ○10060 ○11561 ○10558 ○9560 ○9557 ○7559 ×12060 ×10559
在实施例1～5中，橡胶片的挤出加工性和橡胶组合物的硬度良好，又，使用所述橡胶组合物制得的轮胎胎面的抓地防滑性能也良好。
比较例1中，橡胶组分中ENR含量小于50重量％，轮胎的抓地防滑性能低。
比较例2中，使用了大量硅石，橡胶片的挤出加工性差。
比较例3中，含有BET比表面积大的硅石，橡胶片的挤出加工性差。
根据本发明，通过含有环氧化天然橡胶构成的橡胶组分、BET比表面积低的硅石以及少量炭黑，可以提供具有优良硬度和提高了加工性和抓地防滑性能的轮胎胎面用橡胶组合物，以及包含该橡胶组合物的轮胎。

Claims (3)

1.轮胎胎面用橡胶组合物，其包括：
作为基准的100重量份含有环氧化天然橡胶的橡胶组分，30～80重量份BET比表面积小于150m2/g的硅石，以及10重量份或更少的炭黑。
2.如权利要求1所述的轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组分中环氧化天然橡胶的含量为50重量％或更多。
3.一种轮胎，其含有如权利要求1所述的轮胎胎面用橡胶组合物。
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