橡胶组合物及使用该橡胶组合物的漏气保用轮胎

申请号 CN200780011852.9 申请日 2007-03-27 公开(公告)号 CN101415765A 公开(公告)日 2009-04-22
申请人 住友橡胶工业株式会社; 发明人 保地和郎;
摘要 本 发明 可以提供一种 橡胶 组合物以及使用该橡胶组合物的漏气保用轮胎,该橡胶组合物通过相对于100重量份的二烯系橡胶成分,还含有5~120重量份的平均高宽比为3~80、平均粒径为2~80μm的薄片状 石墨 ,可以使破坏强度、低发热性、轮胎在刺破状态下行驶耐久性以及低油耗性全都提高。
权利要求

1.一种橡胶组合物,相对于100重量份的二烯系橡胶成分,还含有5~120重量份的平 均高宽比为3~80、平均粒径为2~80μm的薄片状石墨
2.如权利要求1所述的橡胶组合物,在二烯系橡胶成分中含有20~80重量%的顺丁橡 胶。
3.如权利要求2所述的橡胶组合物,顺丁橡胶是含有间规-1,2-聚丁二烯结晶的顺丁橡 胶。
4.如权利要求1~3中任一项所述的橡胶组合物,
断裂强度为10MPa以上,
损耗模量E"及复数弹性模量E*满足式(1):E"/(E*)2≦7.0×10-9Pa-1。
5.如权利要求1~4中任一项所述的橡胶组合物,使用于胎侧部补强橡胶层。
6.一种漏气保用轮胎,具有使用权利要求1~5中任一项所述的橡胶组合物的胎侧部补 强橡胶层。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种橡胶组合物及使用该橡胶组合物的漏气保用轮胎。

背景技术

近几年,在开发一种轮胎被刺破时也可安全行驶的漏气保用轮胎。这些漏气保用轮胎 通过在胎侧部配置高弹性模量的较厚的补强橡胶层,在轮胎被刺破时维持轮胎的刚性,在 反复受到挠曲变形的情况下,也可减轻橡胶的破损,可以行驶某种程度的距离。这样,不 需要常备备用轮胎,通过实现整个车辆的重量的轻量化,可以提高低油耗性。然而,漏气 保用轮胎在被刺破时的轮胎跑气行驶(run flat)在速度及距离方面有界限,需要改善其耐 久性。
日本专利特开2005-264150号公报中公开了一种橡胶组合物以及将该橡胶组合物用于 胎侧部补强层的漏气保用轮胎,该橡胶组合物通过含有规定量的二烯系橡胶、规定的炭黑、 规定的薄板状天然矿石以及硫磺或硫磺化合物,使低发热性及高强度并存,可以使轮胎在 刺破状态下行驶的耐久性得到改善。然而,由于薄板状天然矿石的比重高,所以将其混合 在橡胶中的话,每容积的重量变重,导致低油耗性下降,并且轮胎在刺破状态下行驶的耐 久性、低发热性及破坏强度也有改善的余地。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以使破坏强度、低发热性、轮胎在刺破状态下行驶的耐 久性及低油耗性全都提高的橡胶组合物及使用该橡胶组合物的漏气保用轮胎。
本发明涉及一种橡胶组合物,该橡胶组合物中,相对于100重量份的二烯系橡胶成分, 还含有5~120重量份的平均高宽比为3~80、平均粒径为2~80μm的薄片状石墨
优选在上述二烯系橡胶成分中含有20~80重量%的顺丁橡胶。
上述顺丁橡胶优选是含有间规-1,2-聚丁二烯结晶的顺丁橡胶。
优选上述橡胶组合物的断裂强度在10MPa以上,损耗模量E"及复数弹性模量E*满足 式(1):E"/(E*)2≦7.0×10-9Pa-1。
优选上述橡胶组合物用于胎侧部补强橡胶层。
又,本发明涉及一种具有使用上述橡胶组合物的胎侧部补强橡胶层的漏气保用轮胎。

具体实施方式

本发明的橡胶组合物含有二烯系橡胶成分及薄片状石墨。
作为二烯系橡胶,举例有例如天然橡胶(NR)、环化天然橡胶(ENR)、顺丁橡胶(BR)、 丁苯橡胶(SBR)、异戊橡胶(IR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、 苯乙烯异戊二烯聚丁二烯橡胶(SIBR)、异苯橡胶、异戊二烯聚丁二烯橡胶等,这些可以 单独使用,也可以2种以上组合使用。尤其,出于低发热性优良的理由,优选NR、BR。
作为NR,可以使用RSS#3级等的在橡胶工业中一般使用的。
从可得到充分的橡胶强度的方面,二烯系橡胶成分中的NR的含量优选在20重量%以 上,更优选在40重量%以上。又,从低发热性优良方面,NR的含量优选在80重量%以下, 更优选在70重量%以下。
作为BR,出于可得到高硬度的橡胶的理由,优选含有间规-1,2-聚丁二烯结晶的BR (含SPB的BR)。
作为含SPB的BR,并不特别限定,可以使用宇部兴产株式会社制造的VCR412或 VCR617等。
从低发热性优良方面,二烯系橡胶成分中的BR的含量优选在20重量%以上,更优选 在30重量%以上。又,从可得到充分的橡胶强度方面,BR的含量优选在80重量%以下, 更优选在60重量%以下。
薄片状石墨中的薄片状是包含薄片(flake)状、圆盘状等的形状的概念,具体地指满 足以下的平均高宽比及平均粒径的概念。又,在本发明中,石墨是具有六板状的结晶结 构的层状的石墨,不包含炭黑等。
薄片状石墨的平均高宽比(长径与厚度之比)在3以上,优选在5以上,更优选在10 以上。薄片状石墨的平均高宽比不足3,则不能得到充分的橡胶硬度。又,薄片状石墨的 平均高宽比在80以下,优选在30以下。薄片状石墨的平均高宽比若超过80,则薄片状石 墨难以分散到橡胶中,破坏强度下降。另外,平均高宽比并不被特别限定,但例如用电子 显微镜观察薄片状石墨,测定任意的50个的长径及厚度,由平均长径(a)及平均厚度(b) 作为a/b求得。
薄片状石墨的平均粒径在2μm以上,优选在5μm以上,更优选在10μm以上。薄片状 石墨的平均粒径不足2μm,则不能得到充分的橡胶硬度。又,薄片状石墨的平均粒径在80μm 以下,优选在50μm以下。平均粒径若超过80μm,则薄片状石墨成为破坏的起点,耐挠曲 疲劳性下降。另外,薄片状石墨的平均粒径指上述平均长径(a)。
相对于100重量份的二烯系橡胶成分,薄片状石墨的含量在5重量份以上,优选在10 重量份以上,更优选在15重量份以上。薄片状石墨的含量不足5重量份,则将本发明的 橡胶组合物用于漏气保用轮胎时,轮胎在刺破状态下行驶时的耐久性不好。又,薄片状石 墨的含量在120重量份以下,优选在80重量份以下,更优选在60重量份以下。薄片状石 墨的含量超过120重量份,则薄片状石墨难以分散到橡胶中,并且容易发热。
本发明的橡胶组合物通过含有规定量的二烯系橡胶成分及规定的薄片状石墨,可以实 现漏气保用轮胎的轻量化,使强度及轮胎在刺破状态下行驶的耐久性提高。
优选在本发明的橡胶组合物中进一步含有炭黑。
从可得到充分的补强性及耐久性方面,炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选30m2/g, 更优选35m2/g。又,从低发热性优良方面,炭黑的含量优选在100m2/g以下,更优选在80m2/g 以下,更优选在60m2/g以下。
从可得到充分的补强性方面,炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP)优选在50ml/100g 以上,更优选在80ml/100g以上。又,从断裂时伸长率等的耐疲劳特性方面,炭黑的DBP 优选在300ml/100g以下,更优选在200ml/100g以下。
从可得到充分的橡胶强度的方面,相对于100重量份的二烯系橡胶成分,炭黑的含量 优选在10重量份以上,更优选在20重量份以上,更优选在30重量份以上。又,从适当 地保持混炼时的粘度、加工性优良方面,炭黑的含量优选在100重量份以下,更优选在70 重量份以下,更优选在60重量份以下。
又,优选在本发明的橡胶组合物中进一步含有硫磺或硫磺化合物。
作为硫磺或硫磺化合物,出于抑制硫磺的表面析出的理由,优选不溶性硫磺。
不溶性硫磺的平均分子量从在低温也不易发生分解而难以析出表面方面考虑,优选在 10000以上,更优选在100000以上。又,从在橡胶中的分散性优良方面考虑,不溶性硫磺 的平均分子量优选在500000以下,更优选在300000以下。
从可得到充分的硬度,不易弯曲,不容易破坏方面考虑,相对于100重量份的二烯系 橡胶成分,硫磺或硫磺化合物的含量优选在3重量份以上,更优选在4重量份以上。又, 从不易喷霜,得到充分的加工性方面考虑,硫磺或硫磺化合物的含量优选在20重量份以 下,更优选在15重量份以下。
又,优选在本发明的橡胶组合物中进一步含有硫化促进剂。
作为硫化促进剂,举例有N-叔丁基-2-苯并噻唑基亚磺酰胺(TBBS)、N-环己基-2-苯 并噻唑基亚磺酰胺(CBS)、N,N’-二环己基-2-苯并噻唑基亚磺酰胺(DZ)、巯基苯并噻 唑(MBT)、二苯并噻唑基二硫化物(MBTS)、二苯基胍(DPG)等,作为延迟系硫化促 进剂不易在制造过程中发生焦烧,硫化特性优良、在硫化后的橡胶的物性中,相对于由于 外引起的变形,低发热性也优良,提高漏气保用轮胎的耐久性的效果也较大,出于以上 的理由,优选TBBS、CBS、DZ等的亚磺酰胺系硫化促进剂。
在本发明的橡胶组合物中除了混合上述二烯系橡胶成分、薄片状石墨、炭黑、硫磺或 硫磺化合物以及硫化促进剂之外,也可以根据需要适当地混合以前在橡胶工业使用的添加 剂,例如硬脂酸、氧化锌、各种防老剂、蜡、油等。
本发明的橡胶组合物用一般的方法制造。即,通过用本伯里密炼机、捏合机或开炼机 等,将上述橡胶成分、纸纤维、填充剂、以及根据需要添加的其他添加剂进行混炼,然后 进行硫化,可以制造本发明的橡胶组合物。
在本发明的硫化后的橡胶组合物中,从轮胎在刺破状态下行驶时不易因车辆的负载而 被破坏、得到充分的在刺破状态下行驶的性能方面,断裂强度(TB)优选在10MPa以上, 更优选在12MPa以上,更优选在14MPa以上。另外,不特别设定TB的上限值,但通常 优选在30MPa以下。
又,在本发明的硫化后的橡胶组合物中,优选70℃下的损耗模量(E")及复数弹性模 量(E*)满足式(1):E"/(E*)2≦7.0×10-9Pa-1。
从轮胎在刺破状态下行驶时不易发热、可以抑制橡胶的热老化、不易破坏的方面,E"/ (E*)2优选7.0×10-9Pa-1以下,更优选在6.0×10-9Pa-1以下。另外,不特别设定E"/(E*)2 的下限值,但通常优选在1.0×10-9Pa-1以上。
本发明的橡胶组合物优选作为漏气保用轮胎的胎侧部补强橡胶层使用。在这里的胎侧 部补强橡胶层是指配置在漏气保用轮胎的胎侧部和胎体部之间的内衬胶条(lining strip)层, 通过在漏气保用轮胎中存在胎侧部补强用橡胶,即使在失去空气压的状态也可以支撑车 辆,可以给予优良的在刺破状态下行驶的耐久性。
本发明的漏气保用轮胎使用本发明的橡胶组合物用通常的方法制造。即,在未硫化步 骤中,将根据需要已混合上述添加剂的本发明的橡胶组合物按照轮胎的胎侧部补强橡胶层 的形状进行挤压加工,在轮胎成形机上用通常的方法与其他的轮胎构件一起进行成形,形 成未硫化轮胎。通过在硫化机中对该未硫化轮胎进行加热加压,得到漏气保用轮胎。
实施例
根据实施例,对本发明进行具体地说明,但本发明并不限于此。
接着,对实施例以及比较例中使用的各种药品进行概括地说明。
天然橡胶(NR):RSS#3
顺丁橡胶(BR):宇部兴产株式会社制造的VCR412(SPB的平均粒径:250nm,SPB 的含量:12重量%)
炭黑(FEF):三菱化学株式会社制造的DIABLACK E(N2SA:41m2/g,DBP吸油量: 115ml/100g)
薄片状石墨:株式会社中越石墨工业所制造的BF-18A(高宽比:40,平均粒径:18μm)
母:日本Fourum株式会社制造的KM-8(高宽比:15,平均粒径:17μm)
硬脂酸:日本油脂株式会社制造的山茶
氧化锌:三井金属矿业株式会社制造的氧化锌2种
防老剂:住友化学株式会社制造的ANTIGENE 6C(N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基 对苯二胺)
偶联剂:Degussa公司制造的Si-75(双(三乙氧基硅烷丙基)二硫化物)
不溶性硫磺:四国化学工业株式会社制造的Mu-cron OT
硫化促进剂:大内新兴化学工业株式会社制造的Nocceler NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑 基亚磺酰胺)
实施例1~2及比较例1~2
根据表1所示的配方,用株式会社神户制所制造的本伯里密炼机,在150℃的条件 下,对除硫磺及硫化促进剂之外的药品混炼4分钟,得到混炼物。接着,使用开炼机,往 得到的混炼物中添加硫磺及硫化促进剂,在80℃的条件下混炼3分钟,制作未硫化橡胶组 合物。进一步,通过将得到的未硫化橡胶组合物成形为轮胎的胎侧部补强橡胶层的形状, 与其他的轮胎构件粘贴,进行硫化,制作实施例1~2及比较例1~2的漏气保用轮胎(轮 胎尺寸:215/45ZR17)。
(拉伸试验)
从漏气保用轮胎的内衬胶条层中切出2mm厚度的试验片,依据JIS K 6251“硫化橡胶 及热塑性橡胶-拉伸特性的求法”,使用3号哑铃,实施拉伸试验,分别测定各混合的破裂 强度(TB)。TB越大,表示强度越优异。
(粘弹性试验)
使用上述试验片,用株式会社岩本制造厂制造的粘弹性分光光度计,在频率10Hz、初 期变形10%、动态变形1%的条件下,测定70℃下的粘弹性(复数弹性模量E*及损耗模量 E"),算出E"/(E*)2的值。E"/(E*)2越小,表示低发热性越优良。
轮胎重量
测定各混合的漏气保用轮胎的重量,以比较例1的轮胎的重量(12.60kg)为基准,通 过式(2):
(轮胎重量差)=(各配比的轮胎的重量)-(比较例1的轮胎的重量),
算出与各配比轮胎的重量差(g)。另外,轮胎重量差越小,则表示低油耗性越优良。
(轮胎在刺破状态下行驶的性能)
在气内压0kPa下,使上述漏气保用轮胎在滚筒上以80km/时的速度行驶,测定轮胎毁 坏为止时的行驶距离。进一步,根据式(3):
(轮胎在刺破状态下行驶性能指数)=(各配比的行驶距离)÷(比较例1的行驶距离)×100,
将比较例1作为100,进行指数表示(轮胎在刺破状态下行驶性能指数)。轮胎在刺破状态 下行驶性能指数越大,表示轮胎在刺破状态下行驶的耐久性越优良。
将上述试验的评价结果表示于表1中。
[表1]
表1

产业上的可利用性
本发明提供一种橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的漏气保用轮胎,该橡胶组合物通 过含有规定量的二烯系橡胶成分及规定的薄片状石墨,可以使破坏强度、低发热性、轮胎 在刺破状态下行驶耐久性以及低油耗性全都提高。
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