專利名稱：生態(tài)型輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用從非石油資源中獲得的原材料的生態(tài)型輪胎(ecotire)。
然而，近年來，環(huán)境問題被重視，控制CO2排出的規(guī)章制度被強(qiáng)化，另外，因石油原料有限，供給量每年正在減少，預(yù)測(cè)將來石油的價(jià)格會(huì)上漲，從石油資源中獲得的原材料的使用會(huì)受限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種輪胎，它的原材料是從非石油資源中獲得的，代替現(xiàn)在輪胎中使用的從石油資源中獲得的原材料的部分或全部，是對(duì)地球友好的輪胎(生態(tài)型輪胎)。
也就是說，本發(fā)明涉及總重量的75重量％以上由從非石油資源中獲得的原材料構(gòu)成的輪胎。
作為前述非石油資源的原材料，可以用天然橡膠、無機(jī)填料和/或生物填料、植物油脂、天然纖維等。
現(xiàn)在市售的輪胎總重量的一半以上是由從石油資源中得到的原材料構(gòu)成的。例如，作為橡膠成分用的苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丁二烯橡膠(BR)、丁基橡膠(IIR)等的合成橡膠，是從原油的輕油分解而來的C4餾分中提取單體，聚合而被制造。作為填充劑使用的碳黑是在燃料油燃燒的氣氛下，將原油噴霧、熱分解制造的。作為操作油使用的芳香油、環(huán)烷油、石蠟油等的石油類油是由原油經(jīng)過常壓蒸餾得到的重油成分。圈套線(case cord)等使用的合成纖維聚酯是以從原油中精制得到的乙烯和對(duì)二甲苯為原料，從乙烯中得到乙二醇，從對(duì)二甲苯中得到對(duì)苯二甲酸二丁酯或?qū)Ρ蕉姿?，由乙二醇和?duì)苯二甲酸二丁酯或?qū)Ρ蕉姿峥s聚制造的。此外，也有使用從石蠟、防老化劑、樹脂、粘合劑，加硫促進(jìn)劑等從石油資源中獲得的原材料。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種生態(tài)型輪胎，它是用非石油資源中獲得的原材料代替這些合成橡膠、碳黑、石油類油、合成纖維等從石油資源的獲得的原材料，輪胎全體的75重量％以上，優(yōu)選85重量％以上，更優(yōu)選95重量％是從非石油資源中獲得的原材料制成的。非石油資源的原材料低于75重量％時(shí)，抑制石油資源使用的效果小。從石油資源中獲得的原材料中，合成橡膠、碳黑是輪胎的主要構(gòu)成成分，優(yōu)選用非石油資源的原材料替代它們。輪胎部分材料的類別中，石油資源的原材料在外胎面中含有最多，構(gòu)成外胎面的石油資源的原材料約占輪胎全重量的23％。然后，按外壁、圈套頂部、內(nèi)部襯墊、緩沖層頂部、胎圈的順序含石油資源的原材料增多，這些輪胎部件材料中優(yōu)選用非石油資源的原材料替代石油資源的原材料。這里，非石油資源可舉例如植物來源的資源、礦物、煤、天然氣、貝殼、蛋殼、骨粉、甲殼類的殼等。
作為替代合成橡膠的從非石油資源中獲得的原材料，可舉天然橡膠。另外，也可用天然橡膠經(jīng)過改性的改性天然橡膠。合成橡膠的重量?jī)?yōu)選75重量％以上、更優(yōu)選85重量％以上用天然橡膠替代。天然橡膠低于75重量％時(shí)，抑制石油資源使用的效果小，而且轉(zhuǎn)動(dòng)阻力有增大的趨勢(shì)。
作為替代碳黑的非石油資源的原材料，可舉例如二氧化硅、絹云母、碳酸鈣、粘土、氧化鋁、滑石粉、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鎂、氧化鈦等的無機(jī)填料，淀粉、纖維素等的植物多糖、甲殼質(zhì)、甲殼糖等的動(dòng)物多糖等的生物填料。其中，為確保橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性，優(yōu)選二氧化硅。
使用二氧化硅時(shí)，二氧化硅的BET比表面積優(yōu)選150～250m2/g，二氧化硅的BET比表面積小于150m2/g時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)性有劣化的趨勢(shì)，超過250m2/g時(shí)，分散性不好，凝集，故物料的性質(zhì)有降低的傾向。
碳黑的質(zhì)量?jī)?yōu)選75重量％以上，更優(yōu)選85重量％以上用無機(jī)填料和/或生物填料替代，無機(jī)填料和生物填料的合計(jì)量低于75重量％時(shí)，抑制石油資源使用的效果小，而且轉(zhuǎn)動(dòng)阻力有增大的趨勢(shì)。
用無機(jī)填料替代碳黑時(shí)，優(yōu)選并用硅烷偶合劑。作為硅烷偶合劑，可以是現(xiàn)有的輪胎領(lǐng)域中使用的物質(zhì)，沒有特別的限制。例如，可舉二(3-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物、二(3-三甲氧甲硅烷丙基)四硫化物、二(2-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、2-巰基乙基三甲氧基硅烷等。它們可以各自單獨(dú)、或任意組合使用。其中，從硅偶合劑的補(bǔ)強(qiáng)性效果和加工性上看，優(yōu)選二(3-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物、3-巰基丙基三乙氧基硅烷，進(jìn)一步，從加工性的觀點(diǎn)看，特別優(yōu)選二(3-三乙氧甲硅烷丙基)四硫化物。
無機(jī)填料中合并用硅烷偶合劑時(shí)，優(yōu)選對(duì)無機(jī)填料的硅烷偶合劑使用量為3～20重量％。硅烷偶合劑的添加量不足3重量％時(shí)，得不到足夠的添加效果，超過20重量％時(shí)，增加成本而且得到提高的效果小。
作為替代石油類油的從非石油資源中獲得的原材料，可舉蓖麻油，棉籽油、亞麻子油、菜油、豆油、棕櫚油、椰子油、花生油、松香油、松焦油、松漿油、玉米油、大米油、紅花油、芝麻油、橄欖油、向日葵油、棕櫚仁油、山茶油、加州希蒙得木油、澳大利亞堅(jiān)果油、紅花油和桐油。其中，從供給量、價(jià)格和軟化效果的觀點(diǎn)來說，優(yōu)選菜油、棕櫚油和椰子油。
其中，優(yōu)選不飽和度小的植物油脂，碘價(jià)(加成100g油碘的克數(shù))優(yōu)選100～130的半干性油，碘價(jià)為100以下的不干性油、固體脂等。碘價(jià)超過130時(shí)，tanδ上升，硬度低下，有轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大、操作穩(wěn)定性低下的傾向。
用植物油脂替代石油類油的優(yōu)選75重量％以上，更優(yōu)選85重量％以上。植物油脂不足75重量％時(shí)，抑制石油資源使用的效果小，而且轉(zhuǎn)動(dòng)阻力有增大的趨勢(shì)。
另外，植物油脂優(yōu)選配合加硫后的橡膠硬度為40～90的量。橡膠硬度不到40時(shí)，有得不到必需的剛性的傾向，超過90時(shí)，有加工劣化的傾向。
作為替代合成纖維的從非石油資源中獲得的原材料，可舉由木漿制造的人造纖維、醋酸酯，從棉籽的粗的棉絨制造的銅紡(cupro)等。其中，從輪胎必需有高強(qiáng)度這點(diǎn)看，優(yōu)選人造纖維。
本發(fā)明輪胎是用非石油資源中獲得的原材料代替現(xiàn)在輪胎中使用的從石油資源中獲得的原材料的部分或全部，其他采用同原來的輪胎同樣的方法制造。
具體實(shí)施例方式
以下，基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，本發(fā)明并不限于此。
實(shí)施例和比較例所用藥品總結(jié)如下所示。
(從石油資源中獲得的原材料)SBR住友化學(xué)工業(yè)(株)制SBR1502BR宇部興產(chǎn)(株)制BR150BIIR?？松梨诨瘜W(xué)(株)制C1-IIR1068碳黑(ISAF)三菱化學(xué)(株)制Diablack I碳黑(FEF)三菱化學(xué)(株)制Diablack E碳黑(GPF)三菱化學(xué)(株)制Diablack G碳黑(HAF)三菱化學(xué)(株)制Diablack HA碳黑(LM-HAF)三菱化學(xué)(株)制Diablack LH芳香油(株)日本能源制Process X-140礦物油出光興產(chǎn)(株)制Diana Process PA32蠟日本Seiro(株)制Ozoace 0355防老化劑住友化學(xué)工業(yè)(株)制Antigen 6C硬化樹脂住友電木(株)制Sumilite樹脂PR12686粘合劑(COST)(株)日本能源制COST-F粘合劑(S.620)住友化學(xué)工業(yè)(株)制Sumicanol 620加硫促進(jìn)劑大內(nèi)新興化學(xué)工業(yè)(株)制Nocceler NS(從非石油資源中獲得的原材料)天然橡膠RSS#3
二氧化硅Degussa Hules制Ultrasil VN3偶合劑Degussa Hules制Si-69絹云母日本Forum制KM-S碳酸鈣白石工業(yè)(株)制 白艷華CC植物油日清制油(株)制 精制棕櫚油J(S)硬脂酸日本油脂(株)制 硬脂酸椿氧化鋅三井金屬礦業(yè)(株)制 氧化鋅2種硫鶴見化學(xué)(株)制 粉末硫?qū)嵤├?將表1所示物質(zhì)進(jìn)行混合，形成外胎面A(輪胎重量的40％)、側(cè)面A(輪胎重量的17％)、內(nèi)部襯墊A(輪胎重量的8％)，結(jié)合區(qū)頂部A(輪胎重量的3％)、輪胎胎唇基面A(輪胎重量的5％)，緩沖層頂部A(輪胎重量的8％)和輪胎胎殼頂層A(輪胎重量的3％)，緩沖層中用鋼線(輪胎重量的8％)，在輪胎殼頂層用由1840dtex/2人造纖維構(gòu)成的線(輪胎重量的5％)。
將上述各部件以及其他部件(輪胎重量的3％)按通常的方法貼付在輪胎成型機(jī)上，形成未加硫輪胎，在加硫機(jī)上加熱加壓，得到非石油資源的原材料97重量％的生態(tài)型輪胎(輪胎尺寸195/65R15 91S)。
比較例1將表1所示物質(zhì)混合，形成外胎面B、側(cè)壁B、內(nèi)部襯墊B、結(jié)合區(qū)頂部B、輪胎胎唇基面B、緩沖層B和輪胎胎殼層B，將它們用同實(shí)施例1的方法，得到非石油資源的原材料44重量％的現(xiàn)有輪胎。但，輪胎胎殼層頂部用1670dtex/2聚酯構(gòu)成的線。
表1

對(duì)由實(shí)施例和比較例制造的輪胎進(jìn)行以下的耐久性評(píng)價(jià)和性能量化。
①高速耐久性按JIS D4230“汽車用輪胎”的高速性能試驗(yàn)A中S規(guī)格進(jìn)行評(píng)價(jià)。
②轉(zhuǎn)動(dòng)阻力系數(shù)(RRC)速度為80km/h、氣壓250kPa、載荷4.0kN的條件下，測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)阻抗，將轉(zhuǎn)動(dòng)阻抗被載荷除得到的數(shù)乘以104即是轉(zhuǎn)動(dòng)阻力系數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)阻力系數(shù)小，則發(fā)熱性就小，性能良好。
③制動(dòng)試驗(yàn)于時(shí)速100km，從干柏油路面和濕柏油路面的制動(dòng)停止距離求算摩擦系數(shù)。比較例1的μ指數(shù)表示是100。指數(shù)大的，性能良好。
④實(shí)車性能評(píng)價(jià)用排氣量2000cc的小汽車，測(cè)試課程在干柏油和濕柏油路面上進(jìn)行把手、硬度和駕車舒適度的評(píng)估。比較例1評(píng)分為6點(diǎn)，評(píng)分高則性能良好。只有經(jīng)過訓(xùn)練的測(cè)試司機(jī)能感知0.5點(diǎn)的分差。
結(jié)果如表2所示。從表2可知，實(shí)施例1的生態(tài)型輪胎與比較例1的現(xiàn)有輪胎比，有滾動(dòng)阻力非常小、低燃料消耗性的優(yōu)點(diǎn)，在高速耐久性和其他性能上，與比較例1的現(xiàn)有輪胎相同。
表2

按照本發(fā)明，用天然橡膠替代合成橡膠、無機(jī)填料和/或生物填料替代碳黑、植物油脂替代石油類油、天然纖維替代合成纖維等的非石油資源原材料構(gòu)成輪胎總重量的75重量％以上，可得到對(duì)地球友好、防備將來石油供給量減少的新型輪胎。
權(quán)利要求
1.一種輪胎，其中，總重量的75重量％以上由從非石油資源獲得的原材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其中，從非石油資源獲得的原材料包括天然橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輪胎，其中，從非石油資源獲得的原材料包括無機(jī)填料和/或生物填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輪胎，其中，從非石油資源獲得的原材料包括植物油脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的輪胎，其中，從非石油資源獲得的原材料包括天然纖維。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利于環(huán)境的輪胎，其中，原材料是從非石油資源中獲得的，替代現(xiàn)有輪胎中使用的從石油資源中獲得的原材料的部分或全部，用天然橡膠替代合成橡膠、無機(jī)填料和/或生物填料替代碳黑、植物油脂替代石油類油、天然纖維替代合成纖維等，非石油資源的原材料構(gòu)成輪胎總重量的75重量％以上。
文檔編號(hào)C08K3/00GK1406776SQ0214221
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者菊地尚彥, 保地和郎, 堀口卓也 申請(qǐng)人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社