CN1914258A - 橡胶/短纤维母料和其制备方法以及使用该母料的充气轮胎 - Google Patents
橡胶/短纤维母料和其制备方法以及使用该母料的充气轮胎 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1914258A CN1914258A CN 200580003698 CN200580003698A CN1914258A CN 1914258 A CN1914258 A CN 1914258A CN 200580003698 CN200580003698 CN 200580003698 CN 200580003698 A CN200580003698 A CN 200580003698A CN 1914258 A CN1914258 A CN 1914258A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rubber
- short fiber
- staple fibre
- masterbatch
- fiber masterbatch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 127
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 127
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 6
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 17
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 13
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 description 13
- 230000002600 fibrillogenic effect Effects 0.000 description 13
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 13
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 13
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 13
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 9
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 8
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 6
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 6
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 6
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 6
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 4
- 229910021151 KY-100S Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 4
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 4
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 4
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 3
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 3
- 239000002304 perfume Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 4-n-(4-methylpentan-2-yl)-1-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(NC(C)CC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000122501 Hypericum x moserianum Species 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHOQXEIFYTTXJU-UHFFFAOYSA-N Isobutylene-isoprene copolymer Chemical group CC(C)=C.CC(=C)C=C VHOQXEIFYTTXJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100434170 Oryza sativa subsp. japonica ACR2.1 gene Proteins 0.000 description 2
- 229920013649 Paracril Polymers 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000002421 finishing Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N N-[2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethyl]-2-oxo-3H-1,3-benzoxazole-6-carboxamide Chemical compound C1CN(CCN1CCNC(=O)C2=CC3=C(C=C2)NC(=O)O3)C4=CN=C(N=C4)NC5CC6=CC=CC=C6C5 NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004902 Softening Agent Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N ethyl acetate Substances CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013038 hand mixing Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 packing ring Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000010058 rubber compounding Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
一种橡胶/短纤维母料，其通过搅拌和混合平均直径小于0.5μm的短纤维的水分散体和橡胶胶乳，然后从混合物中除去水而得到，以及该母料的实用制备方法和使用该母料的充气轮胎。
Description
发明领域
本发明涉及橡胶/短纤维母料和其制备方法以及使用该母料的充气轮胎。更具体地，其涉及由均匀分散在橡胶中的平均直径小于0.5μm的短纤维组成的橡胶/短纤维母料和其实用制备方法，以及使用该母料的具有改进的抗切削性和其他物理性能的充气轮胎。
背景技术
由短纤维增强橡胶以提高硬度或模量等的技术是已知的。当直径粗时，短纤维易于分散在橡胶中，但是抗疲劳性和其他物理性能降低。相反地，如果制成较细的，虽然可提高增强作用以及抗疲劳性，但存在短纤维发生缠结以及在橡胶中的分散性变差的问题。为了解决这些问题，提议将纤维横截面中具有海岛结构的短纤维分散至橡胶中以及在混合时利用剪切力以使短纤维形成原纤维，由此同时实现分散作用和抗疲劳性(例如，参见JP-A-10-7811)。然而，不得不长时间地将这些短纤维与橡胶混合，因此，存在基质橡胶劣化以及难以控制原纤维化程度的问题。
此外，例如，JP-A-56-100801公开一种在高压力下使纤维素纤维的悬浮液通过小尺寸的孔口以得到微原纤化的纤维素的方法，但这是在水分散体的情况下得到的，因此在干燥时会出现凝结。因而，实践中并没有用于干燥以及随后将其混入橡胶中。注意JP-A-2001-164052公开了使用芳族聚酰胺短纤维母料用于轮胎，但是该出版物中公开的芳族聚酰胺短纤维的直径是0.5～1000μm。该短纤维的直径大，因此在抗疲劳性方面仍有问题。
另一方面，根据其作用在充气轮胎的不同部分需要不同的物理性能。在适合于胎圈部件(tire beads)(通常由胎圈钢丝、外胎(bead cover)、胎边填料、橡胶精加工件(gum finishing)、轮辋缓冲橡胶(rim cushion)等构成)、特别是适合于橡胶精加工件和轮辋缓冲橡胶的橡胶组合物方面进行着积极的开发(例如，参见JP-A-9-59430)。对于提高轮胎生产率同时保持所述轮胎部件性能的开发也在进行。例如，尝试在不混合短纤维的情况下形成橡胶精加工件，但是抗切削性不能令人满意。此外，已知设计用于使得该轮胎即使在穿孔或破裂等导致轮胎内部压力迅速下降时也能够行驶一定距离的缺气行驶轮胎。近年来，已经采取多种手段以同时实现缺气行驶性能和降低的重量(例如，参见JP-A-2004-1627)。因此，正尝试减少胎侧增强型缺气行驶轮胎的胎侧厚度以减轻轮胎的重量，但是抗切削性会是一个问题。
发明简述
因此，本发明的目的在于提供一种由均匀分散在橡胶中的平均直径小于0.5μm的短纤维组成的橡胶/短纤维母料及其实用制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种橡胶组合物，其具有优异抗切削性等等，以及适合用于充气轮胎的胎圈，特别是橡胶精加工件或轮辋缓冲橡胶，以及此外适合用于缺气行驶轮胎的胎侧等，以及提供使用该组合物的轮胎。
根据本发明，提供一种橡胶/短纤维母料，其可通过搅拌和混合平均直径小于0.5μm的短纤维的水分散体与橡胶胶乳以及从该混合物中除去水而得到，优选其中以固含量计所述短纤维的混合量是每100重量份橡胶0.1～100重量份(以下称作“0.1～100phr”)的母料。
根据本发明，还提供一种制备橡胶/短纤维母料的方法，其包括搅拌和混合平均直径小于0.5μm的短纤维的水分散体和橡胶胶乳，然后在由脉冲燃烧产生的冲击波的氛围下喷射干燥该混合物，以及提供通过该方法得到的橡胶/短纤维母料。
根据本发明，进一步提供一种将短纤维含量为2～20phr的上述橡胶组合物用于橡胶精加工件或轮辋缓冲橡胶的充气轮胎。
根据本发明，进一步提供一种将短纤维含量为0.1～10phr的上述橡胶组合物用于胎侧的充气轮胎。
实施发明的最佳方式
在本发明中，将平均直径小于0.5μm、优选0.001～0.4μm的短纤维的水分散体和橡胶胶乳搅拌及混合，然后从该混合物中除去水以制备橡胶/短纤维母料。如果像过去那样通过Banbury混炼机等将短纤维混入橡胶中，则分散作用倾向于变差，但是，像在本发明中那样，通过预先在水中将平均直径小于0.5μm短纤维原纤化以得到分散体和将该分散体与橡胶胶乳混合以及干燥该混合物，可以使所述短纤维均匀分散在橡胶中。可以将该橡胶/短纤维母料用于获得具有平衡的橡胶增强作用和抗疲劳性的橡胶组合物。该橡胶组合物在抗切削性和其他物理性能方面优异，以及因此，其适合用于充气轮胎的胎圈，特别是橡胶精加工件和轮辋缓冲橡胶，以及此外适合用于缺气行驶轮胎的胎侧。
根据本发明，通过搅拌和混合平均直径小于0.5μm、优选0.001～0.4μm的短纤维的水分散体和橡胶胶乳以及从该混合物中除去水，可以得到由其中均匀分散短纤维的橡胶组成的橡胶/短纤维母料。至于所用的橡胶胶乳，例如可以优选使用橡胶胶乳如天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、丁苯橡胶(SBR)、聚丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯酸类橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)，其优选具有5～60重量％的浓度。
对可用于本发明中的短纤维的种类没有特别限制，只要其是通过机械剪切力原纤化的纤维，但是优选使用选自纤维素、芳族聚酰胺、聚乙烯醇(PVA)等的那些，它们可单独地使用或者以其任意混合物使用。以固含量计，所述短纤维的混合量基于100重量份橡胶优选为0.1～100重量份，更优选1～30重量份。为了制成所述短纤维，可以将短纤维分散在水中，然后将短纤维打浆或使短纤维经过孔口或者施加机械剪切力。实际中，具有不同直径的短纤维是市售可得的。在本发明中，可以将这些短纤维分散在水中以及例如通过高压均质器原纤化而使用。
对根据本发明混合橡胶胶乳和短纤维的水分散体的方法没有特别限制。例如，可以使用一般方法如螺旋桨型搅拌机、均质器、旋转式搅拌机、电磁搅拌机、人工搅拌。在本发明中，可以通过例如一般方法如自然干燥、烘箱干燥、冷冻干燥、喷雾干燥从所述橡胶胶乳和短纤维水分散体的混合物中除去水。在本发明的一个优选实施方式中，在由脉冲燃烧产生的冲击波下干燥所述混合物，以通过工业上足够的能力在不施加剪切力的条件下制备母料以及得到易于处理的母料。通过将该母料用于橡胶组合物，容易同时实现增强作用和抗疲劳性。也就是说，在本发明的一个优选实施方式中，将橡胶胶乳/短纤维混合分散体在由脉冲燃烧产生的冲击波的氛围下喷射以除去湿分并立即干燥该混合物。
通过在由脉冲燃烧产生的冲击波的氛围下喷射而干燥混合物的方法是已知的。例如，可以使用JP-A-6-28681中所述的产生脉冲冲击波的脉冲燃烧器等进行干燥以制备橡胶/短纤维母料。在本发明中，可以使用这样的脉冲燃烧器以在干燥室中喷雾干燥优选固体浓度不大于60重量％的混合物，条件为优选50～1200Hz、更优选250～1000Hz的频率以及优选不大于140℃、更优选40～100℃的温度，从而得到橡胶/短纤维母料。
对根据本发明待干燥的所述橡胶/短纤维分散体的混合物的固体浓度没有特别限制，但是优选60重量％或更小。进一步优选3～30重量％。如果固体浓度大于60重量％，则该混合物的粘度变得太高，以致当将其供入脉冲冲击波干燥器中时，其将会在传输管中凝固以及不能良好地喷射入所述燃烧室中或者很可能出现其他麻烦。此外，如果固体浓度太低，则虽然干燥本身不会成问题，但是单位时间内能够干燥的聚合物混合物的量将下降，这很可能变成干燥效率方面的问题。干燥之前该混合物的优选粘度为于25℃不大于2000mPa·s，更优选不大于1500mPa·s。
根据本发明可以将所述橡胶/短纤维母料混入橡胶中以得到橡胶组合物。对用于与所述母料混合的橡胶没有特别限制。根据应用目的，可以提及橡胶胶乳如天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯酸类橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)。此外，可以以任意比例添加树脂胶乳如聚苯乙烯、乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯。对所述母料和橡胶的混合量也没有特别限制，但优选使所述短纤维的含量为0.1～30重量份，更优选0.5～20重量份，由此可以在不损害加工性能的情况下提高所述橡胶的模量。
本发明的橡胶组合物可以包含填料如炭黑、二氧化硅；硫化剂或交联剂；硫化或交联促进剂；各种类型的油类；抗氧化剂；增塑剂；以及通常混入用于轮胎或其他通用橡胶用途的其他各种类型的添加剂。可以通过一般方法将这些添加剂混合及硫化以得到用于硫化或交联的组合物。这些添加剂的混合量在不与本发明目的抵触的范围内可以采用过去所用的一般用量。
如上所述的本发明的包含橡胶/短纤维母料的橡胶组合物适合用作充气轮胎的胎圈、特别是轮辋缓冲橡胶或橡胶精加工件(或chaffer)用的橡胶组合物。可以将该橡胶组合物用于通过与常规橡胶组合物相同的方法而制造充气轮胎。特别地，根据本发明的方法，由于可以预先得到在胶乳状态的橡胶中处于均匀分散状态的短纤维，与过去在橡胶中处于固态的分散体相比，其分散性优异，特别是可以极大地提高轮胎生产中的生产率。
为充气轮胎的胎圈提供称作“橡胶精加工件(或chaffer)”的包含增强短纤维的橡胶以在轮辋组装时保护轮胎。另外还有使用旨在提高生产率以及不含纤维的橡胶精加工件的实例，但是抗切削性不能令人满意。将短纤维混入轮胎组合物中的技术是已知的，但是增强作用和抗疲劳性是对立的性能。存在的问题是，平均直径小的短纤维可得到优异的抗疲劳性，但是分散效果差。
可以混合本发明的包含橡胶/短纤维母料的橡胶组合物以得到在所述橡胶组合物中2～20phr、优选3～15phr的含量，以及可以适当地用于轮胎的轮辋缓冲橡胶和/或精加工件(finishings)。如果所述短纤维含量小，则抗切削性的改善效果变小，因此这不是优选的，然而相反地如果太大，则橡胶的加工性能降低，这同样不是优选的。
如果将短纤维混入至胎侧混合物中，则抗切削性得以提高，但是重复的抗疲劳性降低。通过使用在水中解开成小平均直径的短纤维，可以获得抗切削性和抗疲劳性这两者的令人满意的平衡效果。然而，如果将平均直径小的短纤维干混入橡胶中，则分散效果差以及不能提高抗疲劳性，但是通过混合橡胶胶乳和短纤维的水分散体和然后除去水，如本发明中的那样，可得到具有良好分散性的母料。如果使用上述脉冲燃烧干燥作为除水的方法，则可得到具有工业上足够生产率的混合物。
如上所述，本发明的包含橡胶/短纤维母料的橡胶组合物此外适合用于减轻胎侧增强型缺气行驶轮胎的胎侧的重量，换句话说，在缺气行驶轮胎的轮胎横截面高度的1/2部分处的胎侧橡胶的厚度是1～4mm。可以将该橡胶组合物用于通过类似于常规橡胶组合物的方法制造缺气行驶轮胎。
对于减轻胎侧增强型缺气行驶轮胎重量的技术已经进行了许多研究，但是如果缺气行驶轮胎胎侧制得较薄，则由不能被抓住的路缘引起的摩擦切口会成为问题。如果将短纤维混入该胎侧组合物中，则抗切削性得以提高，但是会出现重复抗疲劳性变差的问题。与此相对照，通过混合在水中解开的平均直径小的短纤维与胶乳以及除去水而得到用于胎侧橡胶组合物的橡胶/短纤维母料，可以解决该问题。至于所述短纤维，特别适宜地使用芳族聚酰胺。
可以混合本发明的包含所述橡胶/短纤维母料的橡胶组合物以得到在该橡胶组合物中0.1～10phr、优选0.5～8phr的短纤维含量，并其适合用于缺气行驶轮胎的胎侧。如果混合量太小，则不能改善抗切削性，因此这不是优选的，然而相反如果太大，则橡胶的加工性能下降，因此这也不是优选的。
如上所述，如果将短纤维混入胎侧组合物中，则抗切削性得以提高，但是重复疲劳强度较差。因此，通过使用在水中解开的平均直径小的短纤维，可以满足抗切削性和抗疲劳性的平衡。在这种情况下，如果将平均直径小的短纤维干混入橡胶中，则分散性差以及抗疲劳性不能得到提高，但是根据本发明，通过混合所述胶乳和水分散的短纤维以及然后除去水而得到具有良好分散性的母料。如果使用脉冲燃烧干燥作为除水的方法，则可以得到具有工业上足够的生产率的混合物。
此外，当本发明的包含橡胶/短纤维母料的橡胶组合物用于轮胎的带束层边时，如JP-A-11-99806中那样，可以预期轮胎的路面噪音减小。
实施例
现在将用实施例进一步说明本发明，但是本发明的范围决不限于这些
实施例。
实施例1～3和比较例1～4
母料(MB)#A至#E的制备
根据表I中的配方，通过均质器处理不同种类的纤维以得到短纤维，然后将其供入50倍于其量的水中，接着加入预定量的NR胶乳，温和地搅拌所得到的混合物用于混合及分散。随后如下表I中所示通过烘箱或脉冲燃烧而干燥各配方。
烘箱干燥：将橡胶胶乳与短纤维分散在水中的混合物放在金属桶中以及在100℃烘箱中放置直至湿分完全蒸发。
脉冲燃烧：将以如上相同方法制成的胶乳/短纤维混合物(即于25℃的粘度：1700mPa·s)通过由Pultech制成的Hypulcon(即处理能力2kg/h)干燥(脉冲频率1000Hz，干燥室温度60℃)。
表I
| M.B.#A | M.B.#B | M.B.#C | M.B.#D | M.B.#E | |
| 配方(重量份)NR胶乳(HYTEX HA，Golden Hope Plantations)(固含量60％)纸浆(Kraft桉树纸浆，CENIBRA)芳族聚酰胺短纤维(Kevlar短纤维，Toray-Dupont)微原纤化的纤维素(Celish KY-100S，Daicel Chemical Industries)微原纤化的芳族聚酰胺(Tiara KY-400S，Daicel Chemical Industries)水 | 166.710---500 | 166.7-10--500 | 166.7--10-500 | 166.7---10500 | 166.7--10-500 |
| 平均纤维直径(μm) | 50 | 10 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 干燥方法 | 烘箱 | 烘箱 | 烘箱 | 烘箱 | 脉冲燃烧 |
| 制备时间(h) | 12 | 12 | 12 | 12 | 2 |
试样的制备
在表II所示的各个配方中，将除了硫化促进剂和硫以外的成分在1.7L容积的Banbury混炼机中混合5分钟，当达到140℃时排出以得到母料。将硫化促进剂和硫通过8-英寸开式辊混合在母料中以得到橡胶组合物。
然后，将如此得到的橡胶组合物在15×15×0.2cm模具中于150℃硫化30分钟以制备硫化橡胶片，然后就硫化橡胶的物理性能根据下列测试方法来测试该硫化橡胶片。结果列于表II中。
物理性能评价测试方法
短纤维的分散性
切削得到的各个硫化橡胶组合物，通过下列标准由光学显微镜放大的照片(×300)来目测评价短纤维的分散状态：
A：肉眼观察不到分散不均
B：观察到微小的分散不均区域
C：总体上在橡胶片中观察到纤维的分散不均
拉伸试验
50％模量：按照JIS K6251(JIS No.3哑铃)测定
断裂拉伸强度：按照JIS K6251(JIS No.3哑铃)测定
断裂伸长率：按照JIS K6251(JIS No.3哑铃)测定
恒定应变样片疲劳测试
对冲压成JIS No.3哑铃状的试样在应变率20％和400rpm下重复地施加应变。测量直至断裂为止的次数。n＝5的平均值示于表II中。
表II
| 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 配方(重量份)NR(RSS#3)芳族聚酰胺短纤维(Kevlar短纤维，Toray-Dupont)微原纤化的纤维素(Celish KY-100S，Daicel Chemical Industries)M.B.#A(见表I)M.B.#B(见表I)M.B.#C(见表I)M.B.#D(见表I)M.B.#E(见表I)HAF级碳(SHOBLACK N339，Showa-Cabot)氧化锌(Zinc White#3，Seido Chemical)硬脂酸(Beads Stearic Acid，NOF Corporation)芳香油(Extract#4S，Showa Shell Oil)硫(Gold Flower牌硫粉，150目，Tsurumi Chemical Industry)硫化促进剂(Noccelar NS-F)，Ouchi Shinko Chemical Industries) | 1005------4052521 | 100--55----4052521 | 100---55---4052521 | 100-5-----4052521 | 100----55--4052521 | 100-----55-4052521 | 100------554052521 |
| 短纤维分散(目测评价) | C | B | B | C | A | A | A |
| 材料的物理性能(室温)50％模量(MPa)断裂拉伸强度(MPa)断裂伸长率(％) | 7.818.2220 | 4.322.6370 | 7.625.0340 | 5.616.1190 | 6.624.8390 | 7.727.2420 | 6.826.8420 |
| 恒定应变样片疲劳测试(直至断裂的次数)(×10,000) | 25 | 32 | 40 | 19 | 180 | 150 | 210 |
实施例4-6和比较例5-7
母料(MB)#F至#H的制备
根据表III中所示的配方(重量份)，通过均质器处理不同种类的纤维以得到短纤维，然后将其供入50倍于其量的水中，接着加入预定量的NR胶乳以及温和地搅拌所得到的混合物。将如此得到的胶乳/短纤维混合物通过由Pultech制成的Hypulcon干燥(即处理能力2kg/h，脉冲频率1000Hz，干燥室温度70℃)。
表III
| 成分名称 | M.B.#F | M.B.#G | M.B.#H |
| NR胶乳(HYTEX HA，Golden Hope Plantations)纸浆(Kraft纸浆(桉树)，CENIBRA)微原纤化的纤维素(Celish KY-100S，Daicel Chemical Industries)微原纤化的芳族聚酰胺(Tiara KY-400S，Daicel Chemical Industries)水 | 166.720--500 | 166.7-20-500 | 166.7--20500 |
| 平均纤维直径(μm) | 50 | 10 | 0.1 |
试样的制备
在表IV所示的各个配方中(重量份)，将除了硫化促进剂和硫以外的成分在1.7L容积的Banbury混炼机中混合5分钟，当达到140℃时排出以得到母料。将硫化促进剂和硫通过8-英寸开式辊混合在母料中以得到橡胶组合物。
然后，将如此得到的橡胶组合物在15×15×0.2cm模具中于170℃硫化10分钟以制备硫化橡胶片或闸刀切削的试样片，然后就硫化橡胶的物理性能根据下列测试方法对其进行测试。结果列于表IV中。
表IV
| 成分名称 | 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| NR(STR20)BR(Nipol BR1220，Nippon Zeon)芳族聚酰胺短纤维(Kevlar短纤维，Toray Dupont)M.B.#FM.B.#GM.B.#HHAF级碳(Seast N，Tokai Carbon)氧化锌(zinc White#3，Seido Chemical)硬脂酸(Beads Stearic Acid，NOF Corporation)抗氧化剂(Nocrac 6C，Ouchi Shinko Chemical Industries)蜡(Sannox，Ouchi Shinko Chemical Industries)芳香油(Extract#4S，Showa Shell Oil)硫(Crystex HS OT 20，Akzo Nobel)硫化促进剂(Noccelar NS-F)，Ouchi Shinko Chemical Industries) | 6040----7032211031 | 60405---7032211031 | 3040-35--7032211031 | 3040--35-7032211031 | 1040--60-7032211031 | 3040---357032211031 |
| 短纤维分散(目测评价) | - | B | B | A | A | A |
| 拉伸试验(室温)50％模量(MPa)断裂拉伸强度(MPa)断裂伸长率(％) | 2.019.0280 | 11.116.5210 | 8.617.1250 | 10.517.9270 | 14.816.0220 | 10.917.2240 |
| 闸刀切削试验切削量(mm) | 16 | 8 | 11 | 9 | 5 | 7 |
| 轮辋组装试验评价 | P | F | F | G | G | G |
物理性能评价测试方法
短纤维的分散性
切削得到的各个硫化橡胶组合物，通过下列标准由光学显微镜放大的照片(×300)来目测评价短纤维的分散状态：
A：肉眼观察不到分散不均
B：观察到微小的分散不均区域
C：总体上在橡胶片中观察到纤维的分散不均
拉伸试验
按照JIS K6251，通过JIS No.3哑铃形状的测定进行拉伸试验。
闸刀切削试验
制备50mm(长)×100mm(宽)×20mm(高)的硫化橡胶试样，测量通过在试样上方25cm处自然落下重量3.0kg的快刀而造成的切削深度(mm)。
轮辋组装试验
使用比较例和实施例的配方制成轮胎(195/55R15)。将这些轮胎安装在轮辋上又拆卸下来重复10次，然后目测检查对胎圈的损伤(没有损伤由“G”表示，损伤由“P”表示，两者之间的状态由“F”表示)。
实施例7-9和比较例8-10
母料(MB)#I至#K的制备
根据表V中所示的配方(重量份)，通过均质器处理不同种类的纤维以得到短纤维，然后将其供入50倍于其量的水中，接着加入预定量的NR胶乳以及温和地搅拌所得到的混合物。将得到的胶乳/短纤维混合物通过由Pultech制造的Hypulcon干燥(即处理能力2kg/h，脉冲频率1000Hz，干燥室温度60℃)。
表V
| 成分名称 | M.B.#I | M.B.#J | M.B.#K |
| NR胶乳(HYTEX HA，Golden Hope Plantations)纸浆(Kraft纸浆(桉树)，CENIBRA)微原纤化的纤维素(Celish KY-100S，Daicel Chemical Industries)微原纤化的芳族聚酰胺(Tiara KY-400S，Daicel Chemical Industries)水 | 166.710--500 | 166.7-10-500 | 166.7--10500 |
| 平均纤维直径(μm) | 50 | 0.1 | 0.1 |
试样的制备
在表VI所示的各个配方中(重量份)，将除了硫化促进剂和硫以外的成分在1.7L容积Banbury混炼机中混合5分钟，当达到140℃时出料以得到母料。将硫化促进剂和硫通过8-英寸开式辊混合在母料中以得到橡胶组合物。
然后，将如此得到的橡胶组合物在15×15×0.2cm模具中在160℃下硫化15分钟以制备硫化橡胶片，然后就硫化橡胶的物理性能根据下列测试方法来对其进行测试。结果列于表VI中。
物理性能评价测试方法
短纤维分散性：如上所述
拉伸试验：如上所述
抗臭氧性试验
按照JIS K6259，将试样在40％的伸长率下暴露于50℃的温度和1ppm(＝100pphm)的臭氧浓度中72小时，然后就裂纹出现的情况目测检查该试样表面。
G(好)：没有观察到裂纹
P(差)：在表面上出现裂纹
Pico磨损试验
按照ASTM D2228，将Pico磨损测试机用于试验。抗磨损性表示成以比较例1作为100的指标。数字越大，显示的抗磨损性越好。
表VI
| 成分名称 | 比较例8 | 比较例9 | 比较例10 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 |
| NR(STR20)BR(Nipol BR1220，Nippon Zeon)芳族聚酰胺短纤维(Kevlar短纤维，Toray Dupont)M.B.#IM.B.#JM.B.#KFEF级碳(Diablack E，Mitsubishi Chemical)氧化锌(Zinc White#3，Seido Chemical)硬脂酸(Beads Stearic Acid，NOF Corporation)抗氧化剂(Nocrac 6C，Ouchi Shinko Chemical Industries)蜡(Sannox，Ouchi Shinko Chemical Industries)芳香油(Extract#4S，Showa Shell Oil)硫(Gold Flower牌硫粉，Tsurumi Chemical))硫化促进剂(Noccelar NS-F)，Ouchi Shinko Chemical Industries) | 5050----503231101.51 | 50505---503231101.51 | -50-55--503231101.51 | -50--55-503231101.51 | 3050---22503231101.51 | -50---55503231101.51 |
| 短纤维分散(目测评价) | - | B | B | A | A | A |
| 拉伸试验(室温)50％模量(MPa)断裂拉伸强度(MPa)断裂伸长率(％) | 0.917.1550 | 7.213.6260 | 4.815.0460 | 6.915.8450 | 3.216.9510 | 7.115.5440 |
| 抗臭氧性试验评价 | G | P | P | G | G | G |
| Pico磨损试验抗磨损性(指数) | 100 | 105 | 90 | 116 | 108 | 123 |
参照例、实施例10-12和比较例11
通过表VII中所示的说明制造轮胎尺寸225/45ZR17的缺气行驶轮胎，以及通过下列方法测试性能。结果示于表VII中。
路缘碰撞试验
将设置为气胎压力140kPa的测试轮胎安装在2L排量乘用车的右前轮上，以30度角行驶在5cm高的铁制路缘上。显示胎体破裂时的极限速度。从10km/h的速度开始试验以及以2km/h的增量增加。
表VII
| 结构 | 参照例 | 比较例11 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 |
| 胎侧橡胶配方胎侧厚度(mm)胎侧增强橡胶层厚度(mm) | 比较例858 | 比较例828 | 实施例758 | 实施例938 | 实施例918 |
| 路缘碰撞试验极限速度(km/h) | 14 | 10 | 20 | 18 | 14 |
工业适用性
根据本发明，通过预先将平均直径小于0.5μm的短纤维以原纤化的状态分散在水中，将其与橡胶胶乳搅拌和混合，以及除去水，可以得到橡胶/短纤维母料，其中短纤维均匀分散。此外，通过在由脉冲燃烧产生的冲击波的氛围下喷射干燥该分散体以除去水，可以通过无工业障碍的方法制备橡胶/短纤维母料。因此，其可用作橡胶制品如轮胎、软管、带、胶辊、包装物、垫圈、橡胶减振器、挡风雨条、衬套和打印机辊的母料。特别地，其在抗切削性、抗磨损性、高硬度等方面优异，因此，最适宜用于充气轮胎的橡胶精加工件和轮辋缓冲橡胶以及缺气行驶轮胎的增强胎侧。
Claims (13)
1.一种橡胶/短纤维母料，其可通过搅拌和混合平均直径小于0.5μm的短纤维的水分散体和橡胶胶乳，然后从所述混合物中除去水而得到。
2.权利要求1的橡胶/短纤维母料，其中所述短纤维的混合量以固含量计为每100重量份橡胶0.1～100重量份。
3.权利要求1或2的橡胶/短纤维母料，其中所述短纤维是选自纤维素、芳族聚酰胺和聚乙烯醇中的至少一种短纤维。
4.一种制备橡胶/短纤维母料的方法，其包括搅拌和混合平均直径小于0.5μm的短纤维的水分散体和橡胶胶乳，然后在由脉冲燃烧产生的冲击波的氛围下喷射干燥该混合物。
5.权利要求4的制备橡胶/短纤维母料的方法，其中所述混合物在干燥之前于25℃的粘度不大于2000mPa·s。
6.权利要求4或5的制备橡胶/短纤维母料的方法，其中所述脉冲燃烧的频率为50～1200Hz以及用于喷射所述混合物的干燥室的温度不大于140℃。
7.一种橡胶组合物，其包含权利要求1～3中任一项所述的橡胶/短纤维母料。
8.一种橡胶组合物，其包含可通过权利要求4～6中任一项所述的方法得到的橡胶/短纤维母料。
9.一种使用以固含量计短纤维含量为每100重量份橡胶2～20重量份的权利要求7或8的橡胶组合物用于橡胶精加工件或轮辋缓冲橡胶的充气轮胎。
10.权利要求9的充气轮胎，其中将所述橡胶组合物以0.5～3mm的厚度至少设置在所述充气轮胎的胎圈部分，其中所述胎圈部分与轮辋接触。
11.一种使用以固含量计短纤维含量为每100重量份橡胶0.1～10重量份的权利要求7或8的橡胶组合物用于胎侧的充气轮胎。
12.权利要求11的充气轮胎，其中所述充气轮胎是缺气行驶轮胎。
13.权利要求12的充气轮胎，其中在所述缺气行驶轮胎的横截面高度的1/2部分处胎侧橡胶的厚度是1～4mm。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP376983/2004 | 2004-12-27 | ||
| JP2004376983 | 2004-12-27 | ||
| JP154228/2005 | 2005-05-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1914258A true CN1914258A (zh) | 2007-02-14 |
Family
ID=37722579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200580003698 Pending CN1914258A (zh) | 2004-12-27 | 2005-12-20 | 橡胶/短纤维母料和其制备方法以及使用该母料的充气轮胎 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1914258A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102086276A (zh) * | 2009-12-08 | 2011-06-08 | 固特异轮胎和橡胶公司 | 具有含有纤维素的成分的轮胎 |
| CN101631829B (zh) * | 2007-09-10 | 2013-02-20 | 住友橡胶工业株式会社 | 硫化橡胶组合物、充气轮胎及其制造方法 |
| CN103183853A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 韩国轮胎株式会社 | 轮胎带束层贴合用橡胶组合物及利用该组合物制造的轮胎 |
| CN103965527A (zh) * | 2013-01-25 | 2014-08-06 | 住友橡胶工业株式会社 | 橡胶组合物及充气轮胎 |
| CN105885143A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-24 | 宁波拓普集团股份有限公司 | 一种减震橡胶的制备方法 |
| CN103665465B (zh) * | 2012-09-03 | 2016-11-23 | 住友橡胶工业株式会社 | 橡胶组合物及充气轮胎 |
| CN109415515A (zh) * | 2016-07-11 | 2019-03-01 | 日本制纸株式会社 | 母料的制造方法 |
-
2005
- 2005-12-20 CN CN 200580003698 patent/CN1914258A/zh active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101631829B (zh) * | 2007-09-10 | 2013-02-20 | 住友橡胶工业株式会社 | 硫化橡胶组合物、充气轮胎及其制造方法 |
| CN102086276A (zh) * | 2009-12-08 | 2011-06-08 | 固特异轮胎和橡胶公司 | 具有含有纤维素的成分的轮胎 |
| CN102086276B (zh) * | 2009-12-08 | 2013-01-02 | 固特异轮胎和橡胶公司 | 具有含有纤维素的成分的轮胎 |
| CN103183853A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 韩国轮胎株式会社 | 轮胎带束层贴合用橡胶组合物及利用该组合物制造的轮胎 |
| CN103183853B (zh) * | 2011-12-28 | 2015-08-05 | 韩国轮胎株式会社 | 轮胎带束层贴合用橡胶组合物及利用该组合物制造的轮胎 |
| CN103665465B (zh) * | 2012-09-03 | 2016-11-23 | 住友橡胶工业株式会社 | 橡胶组合物及充气轮胎 |
| CN103965527A (zh) * | 2013-01-25 | 2014-08-06 | 住友橡胶工业株式会社 | 橡胶组合物及充气轮胎 |
| CN105885143A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-24 | 宁波拓普集团股份有限公司 | 一种减震橡胶的制备方法 |
| CN109415515A (zh) * | 2016-07-11 | 2019-03-01 | 日本制纸株式会社 | 母料的制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070241480A1 (en) | Rubber/Short Fiber Master Batch and Production Method Thereof and Pneumatic Tires Using Such Master Batch | |
| CN1914258A (zh) | 橡胶/短纤维母料和其制备方法以及使用该母料的充气轮胎 | |
| JP4581116B2 (ja) | 加硫ゴム組成物、空気入りタイヤおよびこれらの製造方法 | |
| CN1324053C (zh) | 天然胶乳,天然橡胶,含有该物质的橡胶组合物及轮胎 | |
| RU2424910C2 (ru) | Автомобильная шина | |
| CN100340601C (zh) | 组件包含官能化苯乙烯/丁二烯弹性体、二氧化硅和苯乙烯/α－甲基苯乙烯树脂的轮胎 | |
| JP7009753B2 (ja) | 空気入りタイヤ | |
| CN1869115A (zh) | 包裹胎体帘线用橡胶组合物及使用该橡胶组合物包裹的胎体帘线 | |
| DE112015002409B4 (de) | Kautschukzusammensetzung für Reifen, vulkanisiertes Produkt und Verwendung des vulkanisierten Produkts in einem spikelosen Reifen | |
| RU2386647C2 (ru) | Резиновая смесь для боковины и для пневматической шины | |
| CN1882442A (zh) | 轮胎和可交联的弹性体组合物 | |
| CN1872905A (zh) | 气密层用橡胶组合物 | |
| JP2011063651A (ja) | ゴム／短繊維マスターバッチの製造方法 | |
| CN1948375A (zh) | 轮胎胎面用橡胶组合物 | |
| CN108430797A (zh) | 车轮轮胎 | |
| JP5616372B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物、その製造方法及び空気入りタイヤ | |
| EP2620470B1 (en) | Rubber composition for tire, and pneumatic tire | |
| JP5933302B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物、その製造方法及び空気入りタイヤ | |
| JP4800188B2 (ja) | ビードエイペックス用ゴム組成物およびそれを用いたビードエイペックスを有するタイヤ | |
| JP2015010136A (ja) | タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ | |
| JP2011026414A (ja) | タイヤ用ゴム組成物及びその製造方法 | |
| CN1919911A (zh) | 轮胎用橡胶组合物以及具有包含该橡胶组合物的增强层的防爆轮胎 | |
| JP4137966B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| CN1837275A (zh) | 轮胎用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎 | |
| KR101747503B1 (ko) | 고무조성물 및 이를 포함하는 타이어 트래드용 고무조성물 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070214 |