CN1821293A - 橡胶组合物和具有包含该橡胶组合物的胎面的轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供了一种橡胶组合物，用来生产使滚动阻力，湿刹车性能及汽车的驾驶性能以平衡的方式得到改善的轮胎，还提供了包含该橡胶组合物的胎面的轮胎。该橡胶组合物包含：氮吸附比表面积不大于100m2/g的二氧化硅(1)和氮吸附比表面积不小于180m2/g的二氧化硅(2)及橡胶组分。以100重量份橡胶组分作基准，二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的总含量为30到150重量份。且二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的含量满足下式：[二氧化硅(1)的含量]×0.2≤[二氧化硅(2)的含量]≤[二氧化硅(1)的含量]×6.5。同时提供一种包含所述橡胶组合物的胎面的轮胎。

Description

橡胶组合物和具有包含该橡胶组合物的胎面的轮胎
                               技术领域本发明涉及一种橡胶组合物以及具有包含该橡胶组合物的胎面的轮胎。
                               背景技术
通常通过降低轮胎的滚动阻力(改善滚动阻力性能)来减少汽车的燃油消耗。近来对于降低汽车燃油消耗的要求不断提高，对用来生产在轮胎部件中占有很高比例的胎面用橡胶组合物来说需要其具有良好的低发热。
作为用以满足橡胶组合物低发热的方法，公知的有减少增强用填料的方法。但是，其中存在因橡胶组合物硬度下降而使轮胎变软，汽车的操控性(驾驶性能)和轮胎的湿刹车性能降低等问题。
此外，日本未审查专利公报2003-192842号中揭示了一种含有无水二氧化硅和含水二氧化硅用来改善湿刹车性能的轮胎用橡胶组合物。但仍存在滚动阻力性能得不到充分改善的问题。
因此，现在还没有一种轮胎用的橡胶组合物能够使轮胎的滚动阻力性能，湿刹车性能以及汽车的驾驶性能三者处于良好平衡状态。
                                发明内容
本发明的目的在于提供一种橡胶组合物，可用来制造具有包含该橡胶组合物的胎面的轮胎，其可在平衡状态下获得低的耗油量，改善车辆的滚动阻力性能、湿刹车性能和驾驶性能。
本发明涉及一种橡胶组合物，其以100重量份橡胶组分为基准，氮气吸附比表面积不大于100m2/g的二氧化硅(1)和氮吸附比表面积不小于180m2/g的二氧化硅(2)的总含量为30至150重量份，其中二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的含量满足下式：
[二氧化硅(1)的含量]×0.2≤[二氧化硅(2)的含量]≤[二氧化硅(1)的含量]×6.5
本发明涉及一种具有包含该橡胶组合物的胎面的轮胎。
                                具体实施方式
本发明的橡胶组合物包含：橡胶组分，氮吸附比表面积不大于100m2/g的二氧化硅(1)(为下文所指的二氧化硅(1))，以及氮吸附比表面积不小于180m2/g的二氧化硅(2)(为下文所指的二氧化硅(2))。
橡胶组分优选二烯橡胶。二烯橡胶的例子包括：天然橡胶(NR)，异戊二烯橡胶(IR)，丁二烯橡胶(BR)，丁苯橡胶(SBR)，丁腈橡胶(NBR)，氯丁橡胶(CR)，丁基橡胶(IIR)，苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物橡胶(SIBR)等等。这些二烯橡胶可单独使用或者两种以上组合使用。其中，优选丁苯橡胶，因为它能使滚动阻力和湿刹车性能以良好的平衡方式得到改善。
二氧化硅(1)和二氧化硅(2)包括如干法制得的二氧化硅(无水二氧化硅)，湿法制得的二氧化硅(含水二氧化硅)等等，尤其优选用湿法制得的二氧化硅。
二氧化硅(1)的氮气吸附比表面积(为下文所指的N2SA)不大于100m2/g，优选不大于80m2/g，更优选不大于60m2/g。当N2SA大于100m2/g，会降低其与二氧化硅(2)混合效果。此外，二氧化硅(1)的N2SA优选不小于20m2/g，更优选不小于30m2/g。当二氧化硅(1)的N2SA小于20m2/g时，橡胶组分的断裂强度会降低。
以100重量份橡胶组分作基准，二氧化硅(1)的含量优选不小于10重量份，更优选不小于20重量份。当其含量小于10重量份时，滚动阻力不能得到充分降低。此外，二氧化硅(1)的含量优选不大于120重量份，更优选不大于80重量份。当其含量超过120重量份时，会降低橡胶组分的断裂强度。
二氧化硅(2)的N2SA不小于180m2/g，优选不小于190m2/g，更优选不小于195m2/g。当其N2SA小于180m2/g，会减弱与二氧化硅(1)的混合效果。此外，二氧化硅(2)的N2SA优选不大于300m2/g，更优选不大于240m2/g更好。当N2SA超过300m2/g时，会降低其加工性能。
以100重量份橡胶组分为基准，二氧化硅(2)优选不小于5重量份，更优选不小于10重量份。当其含量低于5重量份时，驾驶性能不佳。此外，二氧化硅(2)的含量优选不大于100重量份，更优选不大于60重量份。当其含量大于100重量份时，可加工性能会下降。
以100重量份橡胶组分为基准，二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的总含量不小于30份，优选不小于40份，更优选不小于50重量份。当总含量少于30重量份时，加入二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的增强效果不那么明显。并且，二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的总含量不大于150重量份，优选不大于120重量份，更优选不大于100重量份。当总含量超过150重量份时，二氧化硅难以在橡胶组分中分散均匀，会破坏橡胶组合物的可加工性能。
二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的含量满足下式：
[二氧化硅(1)的含量]×0.2≤[二氧化硅(2)的含量]≤[二氧化硅(1)的含量]×6.5
二氧化硅(2)的含量不小于二氧化硅(1)含量的0.2倍，当二氧化硅(2)的含量低于0.2倍的二氧化硅(1)含量时，驾驶性能会降低。此外，二氧化硅(2)的含量不大于二氧化硅(1)含量的6.5倍，优选不大于4倍，更优选不大于1倍。当二氧化硅(2)的含量大于6.5倍的二氧化硅(1)含量时，滚动阻力会增加。
轮胎的滚动阻力性能，湿刹车性能以及汽车的驾驶性能三者都可通过复合和捏合给定量的二氧化硅(1)和二氧化硅(2)到橡胶组分中而以良好的平衡方式得到改善。
除了橡胶组分、二氧化硅(1)和二氧化硅(2)外，本发明的橡胶组合物优选还含有有机硫化剂，该有机硫化剂为满足下列通式的硫化剂：
-(R-Sx)n-
其中，R代表(CH2-CH2-O)m-CH2-CH2，x是3到6的整数，n是10到400的整数，m是2到5的整数。
式中，x优选3到6的整数，更优选3到5的整数。当x少于3时，硫化会迟滞。当x大于6时，橡胶组合物的制造过程变困难。
式中，n优选10到400的整数，更优选10到300的整数。当n小于10时，有机硫化剂变得易挥发，难于操控。n大于400时，有机硫化剂和橡胶的相容性变差。
式中，m优选2到5的整数，更优选2到4的整数，更进一步优选2到3的整数。当m小于2时，抗弯曲性变差。当m大于5时，橡胶组合物的硬度变得不够。
以100重量份橡胶组分作基准，有机硫化剂的含量至少为0.5重量份，优选为1重量份，更优选为2重量份。当有机硫化剂的含量低于0.5重量份时，耐磨性变差。有机硫化剂的含量最多为30重量份，优选最多为25重量份。当有机硫化剂的含量超过30重量份时，由于硬度提高过大橡胶组合物抓地性能变差。
本发明的橡胶组合物中，除上述的橡胶组分，二氧化硅(1)，二氧化硅(2)和有机硫化剂以外，也包含了其他用于橡胶组合物制造中常用的增强用的填料如炭黑和黏土，抗氧化剂，软化剂，氧化锌，硬脂酸，蜡，除有机硫化剂之外的硫化剂，硅烷偶联剂，硫化促进剂，加工助剂等等。
本发明的轮胎优选包含前述的橡胶组合物，特别优选该轮胎具有包含所述橡胶组合物的胎面。此外，该胎面可通过把橡胶组合物做成片材状，然后层压片材成预定形状的方法制取，或让橡胶组合物在两个或更多个挤出机中挤压，在挤出机的顶部出口处形成两层的方法制取。
                                 实施例
本发明是在实施例的基础上进行具体解释，但本发明并不仅仅局限于此。
实施例中使用的各种化学品具体如下所述。
SBR(丁苯橡胶)：E15，Asahi Kasei公司生产
二氧化硅(1)：ULTRASIL 360，Degussa公司生产(用湿法制得的含水二氧化硅；N2SA：50m2/g)
二氧化硅(2)：ZEOSIL 1205MP，Rhodia公司生产(用湿法制得的含水二氧化硅；N2SA：200m2/g)
二氧化硅(3)：ULTRASIL VN3，Degussa公司生产(用湿法制得的含水二氧化硅：N2SA：175m2/g)
芳香族油：DIANNA PROCESS OIL AH-24，Idemitsu Kosan有限公司生产
氧化锌：ZINC OXIDE，Mitsui矿冶有限公司生产
硬脂酸：STEARIC ACID“TSUBAKI”，NOF公司生产
抗氧化剂：Antigene 6C(N-(1，3二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺)，Sumitomo化学试剂有限公司生产
蜡：SUNNOC N，Ouchishinko化学工业有限公司生产
硫磺：SULFUR POWDER，Karuizawa硫磺公司生产
有机硫化剂：20S4，Kawaguchi化学工业有限公司生产(前述有机硫化剂通式中m＝2，x＝4，n＝200)
硫化促进剂CZ：NOCCELER CZ(N-环己基-2一苯并噻唑亚磺酰胺)，Ouchishinko化学工业有限公司生产
硫化促进剂DPG：NOCCELER D(N，N’-二苯胍)，Ouchishinko化学工业有限公司生产
                       实施例1至2和对照例1至3
根据表1中所示配比，首先将丁苯橡胶，二氧化硅(1)和(3)，芳香族油，硬脂酸，抗氧化剂和蜡在班伯里(Banbury)密炼机中捏合3分钟，接着，加入作为硫化剂的硫磺、有机硫化剂和硫化促进剂，用辊筒进行捏合，从而获得经捏合的各种制品。每种经捏合密炼后的制品分别模压成胎面形状并与轮胎的其他部件一起层压进行硫化，制造出实施例1至7以及对照例1至3中测试用的轮胎(轮胎尺寸：195/65R15)。
(滚动阻力性能)
滚动阻力测试中所用测试轮胎的测试条件为轮圈尺寸为(15×6JJ)，轮胎内压为(230kPa)，负载(3.43kN)，速度(80km/h)，用滚动阻力测试机进行测试，其各组分配比和测试结果如表1所示。以对照例1的滚动阻力值100作基准，用指数表示其他实施例的滚动阻力值。表2是以实施例5的滚动阻力100作基准，用指数表示其他实施例的滚动阻力值。指数越大，滚动阻力越小，表明滚动阻力性能越好。
(湿刹车性能)
把测试轮胎装在汽车的四轮上(国产汽车FF2000CC)，在湿沥青马路上测量行驶速度为100Km/h时刹车的制动距离。此外，将各个例子的制动距离应用下面的公式得到对应的指数。指数越大，其湿刹车性能能越好。
表1的湿刹车性能能指数＝(对照例1的制动距离)÷(各个实施例的制动距离或各个对照例的制动距离)×100
表2的湿刹车性能能指数＝(实施例5的制动距离)÷(各个实施例的制动距离或各个对照例的制动距离)×100
(驾驶性能)
在汽车的各个轮子装上测试轮胎(国产汽车FF2000cc)，由驾驶员对汽车在行驶过程中驾驶性能凭感觉进行评估。满分为10分，设定表1的对照例1和表2中实施例5的分值为6，以此给出其他实施例的评估值。该数值越大，表明其驾驶性能越好，性能更加出众。
表1给出了实施例1至2，对照例1至3的轮胎滚动阻力，湿刹车性能和驾驶性能的测试结果。
                                         表1
        实施例                  对照例
1 2 1 2 3
  配比(重量份)丁苯橡胶(SBR)二氧化硅(1)二氧化硅(2)二氧化硅(3)芳香族油氧化锌硬脂酸抗氧化剂蜡硫磺硫化促进剂CZ硫化促进剂DPG 1004020-832221.51.30.5 1004812-832221.51.30.5 100--60832221.51.30.5 100573-832221.51.30.5 100555-832221.51.30.5
  评估结果滚动阻力性能指数湿刹车性能能指数驾驶性能指数 1041016.5 1061026 1001006 1021005 971006.5
(耐磨性能)
将汽车的四轮装上测试轮胎后，行驶30000公里，测量胎纹的凹槽深度，计算其倒数。把实施例5中的凹槽深度的倒数作为基准值100，计算得到的其他实施例用指数表示的倒数就是其耐磨性能指数。指数越大，耐磨性能越好。
表2给出了相应的滚动阻力，湿刹车性能，驾驶性能，耐磨性能的测试结果。
                                       表2
                          实施例
  3   4   5   6   7
  配比(重量份)丁苯橡胶(SBR)二氧化硅(1)二氧化硅(2)二氧化硅(3)芳香油氧化锌硬脂酸抗氧化剂蜡硫磺硫化促进剂CZ硫化促进剂DPG 100402083222111.30.5 100402083222-51.30.5 1004020832221.5-130.5 10040208322210.51.30.5 100402083222-351.30.5
  评估结果滚动阻力性能指数湿刹车性能能指数耐磨性能指数驾驶性能指数 1021011036 1031021056.5 1001001006 102100985.5 104951066.5
本发明可以提供一种轮胎胎面用橡胶组合物和包含该橡胶组合物的胎面的轮胎，具有低燃料消耗，能以良好的平衡方式改善滚动阻力性能，湿刹车性能以及汽车的驾驶性能。

Claims (3)

1.一种橡胶组合物，其特征在于，包含氮吸附比表面积不大于100m2/g的二氧化硅(1)和氮吸附比表面积不小于180m2/g的二氧化硅(2)及橡胶组分，其中，以100重量份橡胶组分作基准，二氧化硅(1)和(2)的总含量为30到150重量份，且二氧化硅(1)和二氧化硅(2)的含量满足下式：
[二氧化硅(1)的含量]×0.2≤[二氧化硅(2)的含量]≤[二氧化硅(1)的含量]×6.5。
2.如权利要求1所述橡胶组合物，其特征在于，还含有0.5至30重量份用下式表示的有机硫化剂：
-(R-Sx)n-
其中，R是(CH2-CH2-O)m-CH2-CH2，x是3到6的整数，n是10到400的整数，m是2到5的整数。
3.一种具有包含如权利要求1所述的橡胶组合物的胎面的轮胎。
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