專利名稱：內(nèi)襯用橡膠組合物和含有該橡膠組合物的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)襯用橡膠組合物以及含有該橡膠組合物的輪胎。
背景技術(shù)：
丁基橡膠類如丁基橡膠和氯化丁基橡膠，以及炭黑等通常被用作制造輪胎內(nèi)襯用橡膠組合物(內(nèi)襯用橡膠組合物)的配合劑，但是最近環(huán)境問題非常嚴(yán)重，抑制CO2排放的規(guī)定有所加強(qiáng)，并且石油原料屬有限資源，其供應(yīng)量逐年降低；因此使用來自石油資源的配合劑如丁基橡膠和炭黑受到了限制。
因此，一旦將來石油資源枯竭，就有必要使用非石油原料如天然橡膠和白色填料如二氧化硅和碳酸鈣作為內(nèi)襯用橡膠組合物的配合劑。
然而，當(dāng)取自非石油原料的配合劑與內(nèi)襯用橡膠組合物復(fù)合時(shí)，由于混入了粘度比炭黑高的二氧化硅，在橡膠組合物的捏和過程中捏和制品的粘度增加，不能進(jìn)行充分的捏和；因此存在橡膠組合物的加工性能降低的問題。
此外，還存在具有包含該橡膠組合物的內(nèi)襯的輪胎的滾動(dòng)阻力增加的問題(滾動(dòng)阻力性能下降)。
為了降低捏和制品的粘度以改善捏和過程中的加工性能，在二氧化硅中復(fù)合了用于二氧化硅表面活性劑的加工助劑，如脂肪酸金屬鹽，但是由于加工助劑也來自石油資源，于是又有石油枯竭的擔(dān)憂而難以使用。
日本未經(jīng)審查專利公報(bào)No.2004-339288公開了一種內(nèi)襯用橡膠組合物，但是該組合物中沒有復(fù)合二氧化硅和大量的炭黑；因此仍存在不能適應(yīng)石油枯竭的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠改善輪胎的滾動(dòng)阻力性能并進(jìn)一步改善加工性能的內(nèi)襯用橡膠組合物以及一種具有包含該內(nèi)襯用橡膠組合物的內(nèi)襯的輪胎。
本發(fā)明涉及一種內(nèi)襯用橡膠組合物，其含有以100重量份包含天然橡膠的橡膠組分為基準(zhǔn)計(jì)，含有至少30重量份BET比表面積小于150m2/g的二氧化硅和至多5重量份的炭黑。
此外，本發(fā)明涉及一種具有包含該內(nèi)襯用橡膠組合物的內(nèi)襯的輪胎。
根據(jù)本發(fā)明，通過一種包含天然橡膠、低BET比表面積的二氧化硅和炭黑的橡膠組分，從而提供了一種輪胎的滾動(dòng)阻力性能和加工性能得到改善的內(nèi)襯用橡膠組合物和一種具有包含該內(nèi)襯用橡膠組合物的內(nèi)襯的輪胎。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的內(nèi)襯用橡膠組合物包含橡膠組分、二氧化硅和炭黑。
橡膠組分包含天然橡膠。除天然橡膠(NR)之外，本發(fā)明的天然橡膠還包括對(duì)NR進(jìn)行改性后的改性天然橡膠。改性天然橡膠包括環(huán)氧化天然橡膠(ENR)，氫化天然橡膠等。
ENR是通過在待反應(yīng)天然橡膠的乳液中加入環(huán)氧化劑如過乙酸制造得到的。本發(fā)明使用的ENR沒有具體限制，但具體包括環(huán)氧化率為25％(ENR25)和50％(ENR50)等的ENR。此外，也可以使用不同的環(huán)氧化率的ENR。
這些ENR可單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。
橡膠組分中的改性天然橡膠的含量優(yōu)選為50～100wt％。當(dāng)改性天然橡膠的含量小于50wt％時(shí)，抗透氣性會(huì)不足。
作為NR，可使用輪胎工業(yè)中常用的KR7和TSR。
橡膠組分中NR的含量優(yōu)選0～50wt％。當(dāng)NR的含量超過50wt％時(shí)，抗透氣性會(huì)不足。
作為內(nèi)襯用橡膠組合物的橡膠組分，通常使用幾乎不透氣的丁基橡膠類如丁基橡膠和氯化丁基橡膠。本發(fā)明也可使用丁基橡膠類，但是由于由非石油組分構(gòu)成的橡膠組分對(duì)環(huán)境的親和性好，而且當(dāng)與BET比表面積小于150m2/g的二氧化硅組合使用時(shí)，能夠以平衡的方式改善輪胎的滾動(dòng)阻力性能和橡膠組合物的加工性能；因此，本發(fā)明的橡膠組分包含天然橡膠而不是丁基橡膠。具體是，橡膠組分優(yōu)選包含NR和/或改性天然橡膠，更優(yōu)選NR和/或ENR，進(jìn)一步優(yōu)選NR和ENR。
二氧化硅的BET比表面積小于150m2/g并優(yōu)選至多為130m2/g。當(dāng)BET比表面積為150m2/g或以上時(shí)，橡膠組合物的加工性能變差且滾動(dòng)阻力性能差。
二氧化硅的含量以100重量份橡膠組分為基準(zhǔn)計(jì)至少為30重量份。當(dāng)二氧化硅的含量小于30重量份時(shí)，所得到的橡膠組合物的橡膠強(qiáng)度不足。此外，二氧化硅的含量優(yōu)選70重量份或更少，更優(yōu)選為至多50重量份。當(dāng)含量超過70重量份時(shí)，粘度過高；因此加工性能會(huì)顯著下降。
作為炭黑，可使用輪胎工業(yè)中常用的炭黑如N220，N234，N330、N351和N550。
炭黑的含量以100重量份橡膠組分為基準(zhǔn)計(jì)至多為5重量份，并優(yōu)選至多3重量份。當(dāng)其含量超過5重量份時(shí)，由于橡膠組合物中來自石油資源的比例增大而不可取。以及，炭黑的含量優(yōu)選小于3重量份或更少。
在本發(fā)明的內(nèi)襯用橡膠組合物中，硅烷偶聯(lián)劑可與二氧化硅組合使用。對(duì)硅烷偶聯(lián)劑沒有具體限制，但具體例子包括硫化物系，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-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物，2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物，2-三甲氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物，3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物，3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物，3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯一硫化物和3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯一硫化物；巰基系，如3-巰基丙基三甲氧基硅烷，3-巰基丙基三乙氧基硅烷，2-巰基乙基三甲氧基硅烷和2-巰基乙基三乙氧基硅烷；乙烯系，如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷；氨基系，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和3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷；環(huán)氧丙氧基系，如γ-環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷，γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，γ環(huán)氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷；硝基系，如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷；氯代系，如3-氯代丙基三甲氧基硅烷，3-氯代丙基三乙氧基硅烷，2-氯代乙基三甲氧基硅烷和2-氯代乙基三乙氧基硅烷等。這些硅烷偶聯(lián)劑可單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。此外，硅烷偶聯(lián)劑可以常規(guī)量使用。
在本發(fā)明的內(nèi)襯用橡膠組合物中可含有油作為軟化劑。作為油，可使用操作油、植物油脂或其混合物。
操作油具體包括石蠟操作油，環(huán)烷操作油，芳族操作油等。
此外，植物油脂具體包括蓖麻油，棉籽油，亞麻子油，菜籽油，大豆油，棕櫚油，椰子油，花生油，松香油，松油，松焦油，妥爾油，玉米油，米糠油，紅花油，芝麻油，橄欖油，葵花籽油，棕櫚堅(jiān)果油，山茶油，霍霍巴油，澳洲堅(jiān)果油，紅花油，桐油等等。
在本發(fā)明的內(nèi)襯用橡膠組合物中，除了橡膠組分、二氧化硅、炭黑、硅烷偶聯(lián)劑和軟化劑以外，如有必要，還可適當(dāng)?shù)募尤胼喬スI(yè)中常用的各種添加劑，如蠟、抗氧化劑、硬脂酸、氧化鋅和硫化促進(jìn)劑等。
本發(fā)明的輪胎是使用本發(fā)明的內(nèi)襯用橡膠組合物采用一般方法制造的。即，在未硫化階段，將本發(fā)明的含有橡膠組分、二氧化硅和炭黑、以及必要時(shí)加入的硅烷偶聯(lián)劑和各種添加劑的內(nèi)襯用橡膠組合物擠出塑模成輪胎內(nèi)襯部件的形狀，然后用常規(guī)方法在輪胎模塑成形機(jī)上形成未硫化輪胎。在硫化機(jī)中加熱加壓該未硫化輪胎以制得輪胎。
該輪胎優(yōu)選作為車輛的充氣輪胎。
實(shí)施例下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例中使用的各種化學(xué)品如下所述。
ENR25環(huán)氧化天然橡膠(環(huán)氧化率25mol％)，購自Kumpulan Guthrie Berhad(馬來西亞)公司NRTSR炭黑SHOBLACK N220，購自SHOWA CABOT株式會(huì)社二氧化硅AULTRASIL VN3(BET比表面積210m2/g)，購自Degussa公司二氧化硅BULTRASIL VN2(BET比表面積125m2/g)，購自DegussB公司硅烷偶聯(lián)劑Si75，購自Degussa公司抗氧化劑NOCRAC 6C(N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基-對(duì)苯二胺)，購自O(shè)UCHISHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司硬脂酸購自NOF公司氧化鋅氧化鋅No.1，購自三井礦業(yè)及冶煉有限公司硫硫粉末，購自Tsurumi化學(xué)工業(yè)有限公司硫化促進(jìn)劑NOCCELER NS，購自O(shè)UCHISHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司實(shí)施例1～2和對(duì)照例1(未硫化橡膠的制備)將表1中所列的除硫和硫化促進(jìn)劑以外的上述各種化學(xué)品在Kobe鋼有限公司制造的1.7L班伯里密煉機(jī)中在120℃下捏和3分鐘，然后加入硫和硫化促進(jìn)劑并使用開口輥在90℃下繼續(xù)捏和2分鐘以獲得未硫化橡膠。所得到的未硫化橡膠用于以下測定。
<門尼粘度指數(shù)>
根據(jù)JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))K6300標(biāo)準(zhǔn)測量未硫化橡膠在130℃時(shí)的門尼粘度(MLi+4)。計(jì)算獲得門尼粘度的倒數(shù)。以對(duì)照例1的門尼粘度的倒數(shù)值作為基準(zhǔn)(100)，分別用指數(shù)表示倒數(shù)值。門尼粘度指數(shù)越大，則門尼粘度越小，這表示橡膠組合物的加工容易、加工性能優(yōu)越。
<未硫化橡膠片的加工性能>
用軋輥將未硫化橡膠擠出成1.0mm厚的未硫化片，目視觀察未硫化橡膠片布的狀態(tài)。那些不產(chǎn)生碎屑且在布組織(flesh)內(nèi)沒有問題的表示為○，反之表示為×。
(充氣輪胎的制造)通過將未硫化橡膠塑模成內(nèi)襯的形狀，并將其與其它輪胎部件粘貼起來，然后在150℃的條件下硫化30分鐘，從而制得充氣輪胎(輪胎尺寸195/65/215)。
<滾動(dòng)阻力指數(shù)>
從上面得到的輪胎的內(nèi)襯上切下測試樣，使用Ueshima Seisakusho有限公司制造的分光計(jì)在60℃、±1％的動(dòng)態(tài)應(yīng)變振幅以及10Hz頻率的條件下測量測試樣的tanδ。計(jì)算獲得的tanδ的倒數(shù)。設(shè)定對(duì)照例1的tanδ值為100，分別用指數(shù)來表示tanδ值的倒數(shù)。滾動(dòng)阻力指數(shù)越大，則滾動(dòng)阻力降得越低，表示滾動(dòng)阻力性質(zhì)優(yōu)越。
測量結(jié)果如表1所示。
表1

在實(shí)施例1中，通過在橡膠組合物中復(fù)合具有低比表面積的二氧化硅，降低了門尼粘度，改善了加工性能，并降低了滾動(dòng)阻力。
從實(shí)施例2中看出，通過使用環(huán)氧化天然橡膠和NR作為橡膠組分并復(fù)合低比表面積的二氧化硅，可以在不增加門尼粘度的條件下相對(duì)于實(shí)施例1進(jìn)一步降低滾動(dòng)阻力。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)襯用橡膠組合物，其包括以100重量份包含天然橡膠的橡膠組分為基準(zhǔn)計(jì)，含有至少30重量份BET比表面積小于150m2/g的二氧化硅和至多5重量份的炭黑。
2.一種輪胎，它具有包含如權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯用橡膠組合物的內(nèi)襯。
全文摘要
提供了一種能夠改善輪胎滾動(dòng)阻力性能和進(jìn)一步改善加工性能的內(nèi)襯用橡膠組合物。所述內(nèi)襯用橡膠組合物，其包括以100重量份包含天然橡膠的橡膠組分為基準(zhǔn)，含有至少30重量份BET比表面積小于150m
文檔編號(hào)B60C1/00GK1840572SQ20061005928
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月8日
發(fā)明者平山智朗, 和田孝雄, 內(nèi)田守 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社