專利名稱：輪胎用橡膠組合物和使用該橡膠組合物的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎用橡膠組合物和一種充氣輪胎，特別是一種在冰上具有優(yōu)良摩擦力的輪胎用橡膠組合物和使用該橡膠組合物的輪胎。更具體地，本發(fā)明涉及一種輪胎用橡膠組合物和將該組合物用于輪胎面的充氣輪胎，該橡膠組合物中，冰雪路面上的摩擦力被提高，且通過在二烯橡膠中混合具有至少兩個(gè)突出物的填充劑，當(dāng)輪胎行駛時(shí)可防止填沖劑脫落。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，當(dāng)在冰雪路面上駕駛汽車時(shí)，使用鑲釘輪胎或在輪胎上安裝鏈條。但是，由于按照這種方法會(huì)產(chǎn)生環(huán)境問題，例如，產(chǎn)生粉塵，因此，開發(fā)出一種無防滑釘輪胎作為用于在冰雪路面上行駛的可供選擇的輪胎。
冰雪路面很滑，因?yàn)槟Σ料禂?shù)顯著低于普通道路。因此，從材料和設(shè)計(jì)考慮，已經(jīng)做出了多種嘗試以改進(jìn)無防滑釘輪胎。例如，為了提高冰上摩擦力，公知的方法有，使用包含低溫下具有良好性能的二烯橡膠的橡膠組合物的方法，通過改變輪胎表面的不平整性來增加表面邊緣組分的方法，以及通過混合短纖維、天然玻璃或無機(jī)填充劑到橡膠組合物中來獲得冰雪路面上的咬住效果的方法(參見JP-A-2002-114868，JP-A-2001-39104，JP-A-2002-53704和JP-A-8-217918)。
然而，存在的問題是喪失了刮擦效果，因?yàn)榛烊氲牟牧嫌捎谛旭倳r(shí)的激發(fā)和磨損而脫落，相比于鑲釘輪胎，無防滑釘輪胎在冰雪路面上的摩擦力仍然不夠。因此，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種冰上摩擦力被提高的輪胎用橡膠組合物和將該橡膠組合物用于輪胎面的充氣輪胎。
本發(fā)明涉及一種輪胎用橡膠組合物，其中，包括0.5-30重量份的具有至少兩個(gè)突出物(protuberance)的填充劑和100重量份的二烯橡膠。
該輪胎用橡膠組合物優(yōu)選包括0.5-20重量份的多孔天然玻璃。
此外，該輪胎用橡膠組合物還優(yōu)選包括0.5-20重量份的具有1-100μm的平均纖維直徑和0.1-5mm的平均纖維長度的非金屬纖維。
該輪胎用橡膠組合物優(yōu)選滿足下式2X+Y+2Z≤30其中，X、Y和Z分別代表非金屬纖維、具有至少兩個(gè)突出物的填充劑和多孔天然玻璃的量。
填充劑優(yōu)選為氧化鋅晶須。
本發(fā)明還涉及一種包含該輪胎用橡膠組合物的充氣輪胎。
從胎面切下的橡膠樣品的胎面厚度方向上的復(fù)合彈性模量E1對胎面圓周方向上的復(fù)合彈性模量E2的比率優(yōu)選滿足下式1.1≤E1/E2。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的輪胎用橡膠組合物包括二烯橡膠和填充劑。
對于二烯橡膠，能使用任何二烯橡膠。例如，可單獨(dú)使用或以任何比例混合使用二烯橡膠，如天然橡膠(NR)、聚異戊二烯橡膠(IR)，各種聚丁二烯橡膠(BR)、各種苯乙烯-丁二烯共聚橡膠(SBR)，丙烯腈-丁二烯共聚橡膠(NBR)，丁基橡膠(IIR)，鹵化丁基橡膠和聚氯丁二烯橡膠(CR)。其中，從低溫下的優(yōu)良性能和低溫下的優(yōu)良平衡性能，加工性能和耐用性能考慮，優(yōu)選NR和BR用作橡膠組分。
填充劑具有至少兩個(gè)，優(yōu)選至少三個(gè)突出物。通過混合具有至少兩個(gè)突出物的填充劑，兩個(gè)或多個(gè)突出物顯示出制動(dòng)效果，由此防止了填充劑因行駛時(shí)的激發(fā)和磨損而脫落，并從橡膠表面上帶出微小突出物。結(jié)果是，對產(chǎn)生于冰雪路面和輪胎之間的水膜的抑制效果和刮擦效果被顯示出來。不具有突出物或僅具有一個(gè)突出物的填充劑不能顯示出制動(dòng)效果，且填充劑容易在輪胎行駛的時(shí)候因激發(fā)和磨損而脫落。同樣，在本發(fā)明中，當(dāng)填充劑混合在橡膠組分中時(shí)，填充劑在耐磨損、耐熱性和導(dǎo)熱性方面也顯示出良好的效果。
針狀短纖維填充劑的長度優(yōu)選為至少1μm，更優(yōu)選為至少10μm。當(dāng)針狀短纖維填充劑的長度小于1μm時(shí)，在冰雪路面上的摩擦力不能被提高。同時(shí)，針狀短纖維填充劑的長度優(yōu)選不超過5000μm，更優(yōu)選不超過1000μm。當(dāng)針狀短纖維填充劑的長度超過5000μm時(shí)，耐磨損性能趨向于顯著降低。
針狀短纖維填充劑的直徑(平均值)優(yōu)選為至少0.5μm。當(dāng)針狀短纖維填充劑的直徑小于0.5μm時(shí)，不能充分的獲得刮擦效果，且不能提高冰上摩擦力。同時(shí)，針狀短纖維填充劑的直徑優(yōu)選為不超過2000μm，更優(yōu)選不超過200μm。當(dāng)針狀短纖維填充劑的直徑超過2000μm時(shí)，耐磨損性能趨向于顯著降低。
填充劑的實(shí)例是氧化鋅晶須(例如，得自松下工業(yè)信息設(shè)備有限公司(MatsushitaIndustrial Information Equipment Co.，Ltd.)的PANATETRA(氧化鋅的四角形單晶體))和沖繩的星沙。其中，優(yōu)選使用氧化鋅晶須，因?yàn)檠趸\晶須是比冰更硬比瀝青更軟的材料。
以100重量份的二烯橡膠為基準(zhǔn)，填充劑的量為至少0.5重量份，優(yōu)選至少1重量份，更優(yōu)選至少5重量份。當(dāng)填充劑的量少于0.5重量份時(shí)，不能提高在冰雪路面上的摩擦力。同時(shí)，填充劑的量為不超過30重量份，優(yōu)選不超過25重量份，更優(yōu)選不超過20重量份，進(jìn)一步優(yōu)選不超過10重量份。當(dāng)填充劑的量超過30重量份時(shí)，耐磨損性降低。
為了提高填充劑和二烯橡膠的粘合力，填充劑能用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)和硅烷偶聯(lián)劑或硅化(sililaton)試劑進(jìn)行表面處理。
本發(fā)明的輪胎用橡膠組合物優(yōu)選含有多孔天然玻璃(二氧化硅)。通過混合多孔天然玻璃，提高了冰上摩擦力，這是因?yàn)樘烊徊ＡТ嬖谟谙鹉z表面時(shí)的天然玻璃的刮擦效果或者通過在玻璃脫落后形成的細(xì)微不平整性抑制水的效果。
多孔天然玻璃的的實(shí)例為包括作為原料的shirasu和人造土壤的shirasuballoon。
多孔天然玻璃的平均粒徑優(yōu)選為至少1μm，更優(yōu)選為至少50μm。當(dāng)平均粒徑小于1μm時(shí)，刮擦效果不充分，當(dāng)玻璃脫落后不平整性很小時(shí)，抑制水的效果趨向于不充分。同時(shí)，多孔天然玻璃的平均粒徑優(yōu)選為不超過250μm，更優(yōu)選為不超過200μm。當(dāng)平均粒徑大于250μm時(shí)，橡膠強(qiáng)度降低，耐磨損性趨向于降低。
多孔天然玻璃的平均孔徑優(yōu)選不超過50μm，更優(yōu)選為不超過10μm。當(dāng)平均孔徑大于50μm時(shí)，當(dāng)顆粒與橡膠混煉時(shí)顆粒容易被損壞，結(jié)果是，不能充分地得到刮擦效果和通過不平整性抑制水的效果。
以100重量份的二烯橡膠為基準(zhǔn)，多孔天然玻璃的量優(yōu)選為至少0.5重量份，更優(yōu)選為1重量份。當(dāng)多孔天然玻璃橡膠的量少于0.5重量份時(shí)，不能充分地得到刮擦效果和通過不平整性抑制水的效果。同時(shí)，多孔天然玻璃的量優(yōu)選不超過20重量份，更優(yōu)選不超過10重量份。當(dāng)多孔天然玻璃的量超過20重量份時(shí)，橡膠強(qiáng)度和耐磨損性降低，因此不適宜。
此外，本發(fā)明的輪胎用橡膠組合物優(yōu)選包含非金屬纖維。通過混合非金屬纖維，顯示出在冰雪路面上對冰的微小刮擦效果。
通常，用砑光輥擠出的橡膠中的非金屬纖維在擠出方向上取向。為了有效地顯示出用纖維對冰的刮擦效果，必須使用特定的方法(裝置)作為制備方法，例如垂直于擠出方向切片后將各片疊加的方法；和將纖維在胎面厚度方向上取向的方法，這是通過用管狀擠出頭擠出以在垂直于擠出方向的方向上使纖維取向，再在平行于擠出方向切片，將每一片旋轉(zhuǎn)90°，然后將各片層疊合在一起。但是，在本發(fā)明中，通過將非金屬纖維與具有至少兩個(gè)突出物的填充劑一起混入到橡膠中，防止了纖維在橡膠擠出方向上的取向。因此，當(dāng)制備輪胎時(shí)，不需用特定方法(裝置)，就能充分地獲得由于非金屬纖維對冰的刮擦效果。
非金屬纖維不會(huì)損壞路面，且磨損率方面和橡膠的差別很小。因此，非金屬纖維適合在輪胎和冰雪路面之間獲得粘合力。本發(fā)明中，作為非金屬纖維，優(yōu)選使用非金屬無機(jī)纖維。此外，考慮到纖維被斬?cái)喑珊线m的長度，并且在混煉橡膠時(shí)變短，由此易于分散和取向，以及考慮到能夠獲得復(fù)合彈性模量的比率適當(dāng)?shù)南鹉z組合物，優(yōu)選使用玻璃纖維或碳纖維。
非金屬纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為至少1μm，更優(yōu)選為至少3μm。當(dāng)平均纖維直徑小于1μm時(shí)，纖維的橫截面面積很小，故而在厚度方向上取向的纖維不能充分地形成具有高的對橡膠表面的接地壓力的區(qū)域。同時(shí)，平均纖維直徑優(yōu)選不超過100μm，更優(yōu)選不超過50μm，進(jìn)一步優(yōu)選不超過40μm。當(dāng)平均纖維直徑超過100μm時(shí)，推開產(chǎn)生在冰雪路面與輪胎之間的水膜的能力很弱，其結(jié)果是，粘合力和粘合摩擦不能適當(dāng)?shù)仄鹱饔谩?br> 非金屬纖維的平均纖維長度優(yōu)選為至少0.1mm。當(dāng)平均纖維長度短于0.1mm時(shí)，行駛時(shí)纖維容易從橡膠表面脫落，并且推開水膜的效果降低。同時(shí)，平均纖維長度優(yōu)選不超過5mm，更優(yōu)選不超過3mm，進(jìn)一步優(yōu)選不超過2mm。當(dāng)平均纖維長度長于5mm時(shí)，纖維的分散和取向容易變得困難，橡膠的加工性能容易降低。
以100重量份的二烯橡膠為基準(zhǔn)，非金屬纖維的量優(yōu)選為至少0.5重量份，更優(yōu)選為至少1重量份。當(dāng)非金屬纖維的量小于0.5重量份時(shí)，形成對橡膠表面的接地壓力的纖維的量很小，且不能充分地獲得抑制水膜的效果和刮擦冰的效果。同時(shí)，非金屬纖維的量優(yōu)選不超過20重量份，更優(yōu)選不超過18重量份，進(jìn)一步優(yōu)選不超過15重量份。當(dāng)非金屬纖維的量超過20重量份時(shí)，橡膠組合物的硬度變得過高，且橡膠表面不能緊隨冰雪路面。其結(jié)果是，粘合力和粘合摩擦容易降低。
本發(fā)明的橡膠組合物優(yōu)選滿足下式
(2X+Y+2Z)≤30其中，X、Y和Z分別代表非金屬纖維、填充劑和多孔天然玻璃的量。通過用這種方法限定用量，就能得到冰上摩擦力和耐磨損性能。當(dāng)(2X+Y+2Z)大于30時(shí)，冰上摩擦力和耐磨損性能都不能得到。更具體地，(2X+Y+2Z)不超過25。
除了二烯橡膠、填充劑、多孔天然玻璃和非金屬纖維之外，本發(fā)明的輪胎用橡膠組合物可以含有各種混合在輪胎用橡膠組合物或者普通橡膠組合物中的配合劑和添加劑，例如，增強(qiáng)劑(填充劑)、硫化劑(交聯(lián)劑)、硫化促進(jìn)劑，各種油，抗氧劑，軟化劑，增塑劑和偶聯(lián)劑。這些配合劑和添加劑的量可以是常用量。
增強(qiáng)劑的實(shí)例是二氧化硅和/或分子式(1)所代表的無機(jī)填充劑mM·xSiOy·zH2O (1)(其中，M為選自金屬、金屬氧化物和金屬氫氧化物、及其氫化物、金屬碳酸鹽中的至少一種，上述金屬選自鋁、鎂、鈦、鈣和鋯，m、x、y和z為定數(shù))。
以100重量份的二烯橡膠為基準(zhǔn)，無機(jī)填充劑的量優(yōu)選為不超過150重量份，更優(yōu)選不超過100重量份。當(dāng)無機(jī)填充劑的量超過150重量份時(shí)，加工性能容易變差。同時(shí)，無機(jī)填充劑的量優(yōu)選為至少5重量份。
當(dāng)混入二氧化硅時(shí)，優(yōu)選一起使用硅烷偶聯(lián)劑。
以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，硅烷偶聯(lián)劑的量優(yōu)選為至少1重量份，更優(yōu)選為至少2重量份。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的量小于1重量份時(shí)，未硫化的橡膠組合物的粘度容易變得很高。同時(shí)，以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，硅烷偶聯(lián)劑的量優(yōu)選不超過20重量份，更優(yōu)選不超過15重量份。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的量超過20重量份時(shí)，雖然量很大，但增加硅烷偶聯(lián)劑的效果很小，且成本容易升高。
增強(qiáng)劑的另一個(gè)實(shí)例是碳黑。以100重量份的二烯橡膠為基準(zhǔn)，炭黑的量優(yōu)選為至少5重量份，更優(yōu)選為至少10重量份。當(dāng)碳黑的量小于5重量份時(shí)，不能獲得足夠地增強(qiáng)效果，且耐磨損性容易降低。同時(shí)，碳黑的量優(yōu)選不超過150重量份，更優(yōu)選不超過100重量份。當(dāng)碳黑的量超過150重量份時(shí)，冰上的摩擦性容易減小，同時(shí)加工性能變差，硬度變高。
當(dāng)混入油時(shí)，以100重量份二烯橡膠為基準(zhǔn)，油的用量優(yōu)選為至少5重量份，更優(yōu)選為至少10重量份。當(dāng)油的用量不足5重量份時(shí)，硬度很高且冰上摩擦容易減小。同時(shí)，，油的量優(yōu)選不超過150重量份，更優(yōu)選不超過100重量份，進(jìn)一步優(yōu)選不超過70重量份。當(dāng)油的量超過150重量份時(shí)，耐磨損性容易降低。
當(dāng)硫磺作為硫化劑混入時(shí)，以100重量份的二烯橡膠為基準(zhǔn)，硫磺的量優(yōu)選為至少0.2重量份，更優(yōu)選為至少0.5重量份。當(dāng)硫磺的量小于0.2重量份時(shí)，交聯(lián)度很低，且強(qiáng)度達(dá)不到。同時(shí)，硫磺的量優(yōu)選不超過10重量份，更優(yōu)選不超過4重量份。當(dāng)硫磺的量超過10重量份時(shí)，冰上摩擦容易減小，同時(shí)隨著交聯(lián)密度的增加，硬度變高。
當(dāng)硫化促進(jìn)劑混入時(shí)，以100重量份的二烯橡膠為基準(zhǔn)，硫化促進(jìn)劑的量優(yōu)選為至少0.1重量份，更優(yōu)選為至少1重量份。當(dāng)硫化促進(jìn)劑的量小于0.1重量份時(shí)，硫化速率很低且生產(chǎn)率容易降低。同時(shí)，硫化促進(jìn)劑的量優(yōu)選不超過10重量份，更優(yōu)選不超過5重量份。當(dāng)硫化促進(jìn)劑的量超過10重量份時(shí)，引起橡膠過早硫化且其性能容易降低。
通過混入具有至少兩個(gè)突出物的填充劑，多孔天然玻璃和非金屬纖維，本發(fā)明的輪胎用橡膠組合物因橡膠表面的細(xì)微不平整性而顯示出刮擦效果和抑制水的效果，且能提高冰雪路面上的摩擦系數(shù)。
本發(fā)明的輪胎用橡膠組合物優(yōu)選用于充氣輪胎的胎面膠。形成輪胎面的方法可以是一般的用砑光輥擠出成型的方法。然而，在混合了非金屬纖維的情況下，非金屬纖維優(yōu)選在胎面厚度方向上取向，例如，使用輥處理橡膠組合物的方法，其中，纖維被砑光輥分散，然后層疊得到定向的橡膠片，如JP-A-2001-39104中描述的。
具體地，從胎面切下的橡膠樣品的胎面厚度方向上的復(fù)合彈性模量E1對胎面圓周方向上的復(fù)合彈性模量E2的比率優(yōu)選滿足下式1.1≤E1/E2。
E1/E2優(yōu)選為至少1.1，更優(yōu)選為至少1.2。同時(shí)，E1/E2優(yōu)選不超過4，更優(yōu)選不超過3.5。當(dāng)E1/E2小于1.1時(shí)，不能充分地形成對接地表面的高接地壓力的區(qū)域。其結(jié)果是，抑制產(chǎn)生在輪胎與冰雪路面之間的水膜的效果很小，且不能提高粘合摩擦、刮擦效果和咬住摩擦。當(dāng)E1/E2大于4時(shí)，輪胎面花紋塊的硬度變的太高，以致胎面膠表面不能緊隨冰雪路面，且粘合摩擦容易減小。
本發(fā)明的充氣輪胎能通過一般方法用本發(fā)明的輪胎用橡膠組合物制備。也就是說，必要時(shí)混合了上述添加劑的輪胎用橡膠組合物在硫化前被擠出加工成各個(gè)輪胎構(gòu)件的形狀，然后通過一般方法在輪胎成型機(jī)上成型以形成未硫化輪胎。在硫化機(jī)中加熱加壓該未硫化輪胎以獲得充氣輪胎。
具體實(shí)施例方式
下文中，基于實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受其限制。
下面描述用在實(shí)施例和比較實(shí)施例中的原料。
天然橡膠得自Tech Bee Hang Co.，Ltd.的RSS#3聚丁二烯橡膠得自Ube Industries，Ltd.的UBEPOL-BR150B碳黑得自Showa Cabot Co.，Ltd.的SHOWBLACK N220二氧化硅得自Degussa Co.的Ultrasil VN3硅烷偶聯(lián)劑得自Degussa Co.的Si69(二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物)油得自Idemitsu Kosan Co.，Ltd.的Diana加工油石蠟得自O(shè)uchi Shinko Chemical Industrial Co.，Ltd.的SUNNOC石蠟抗氧劑得自O(shè)uchi Shinko Chemical Industrial Co.，Ltd.的NOCRAC 6C(N-1，3-二甲基丁基-N’-苯基-對-亞苯二胺)硬脂酸得自NOF Coporation的硬脂酸氧化鋅得自Mitsui Mining and Smelting Co.，Ltd的氧化鋅1型氧化鋅得自Matsushita Industrial Information Equipment Co.，Ltd.的PANATETRAA(四角形氧化鋅，突出物數(shù)4，針狀纖維長度2-50μm，針狀纖維直徑(平均值)0.2-30μm)玻璃纖維得自Nippon Sheet Glass Co.，Ltd.的短切原絲(平均纖維直徑11μm，切割長度(平均纖維長度)3mm，)多孔天然玻璃得自Hess Pumice Products，Inc.的Pumice LHM-90(Shirasu，平均粒徑100μm，平均孔徑5μm)硫磺得自Tsurumi Chemicals Co.，Ltd.的粉末硫磺硫化促進(jìn)劑1得自O(shè)uchi Shinko Chemical Industrial Co.，Ltd.的Nocceler CZ(N-環(huán)己基-2-苯并噻唑基亞磺酰胺)硫化促進(jìn)劑2得自O(shè)uchi Shinko Chemical Industrial Co.，Ltd.的Nocceler D(N，N’-二苯胍)(橡膠組合物的制備)表1-4中所示的除硫磺和硫化促進(jìn)劑以外的組分在1.7L班伯里密煉機(jī)中混煉3-5分鐘。當(dāng)溫度達(dá)到150℃或更高時(shí)，排出經(jīng)混合的橡膠以得到生混煉膠。用敞式輥混煉生混煉膠、硫磺和硫化促進(jìn)劑，然后硫化以得到橡膠組合物。
實(shí)施例1-3和比較實(shí)施例1(冰上摩擦測試)
通過測定當(dāng)將得到的橡膠組合物(橡膠樣品)以恒負(fù)載壓到位于恒溫的房間中的冰面上，然后恒速滑動(dòng)時(shí)的阻力(摩擦力)來進(jìn)行冰上摩擦測試。測試條件為-5℃的冰上溫度和恒定室溫，20km/h的速度以及2kg/cm2的安裝壓力。假設(shè)比較實(shí)施例為100，測試結(jié)果分別用一指數(shù)表示。數(shù)值越大，摩擦力越高.
結(jié)果示于表1中。
表1實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3比較實(shí)施例1組合物(重量份)天然橡膠 75 75 75 75聚丁二烯橡膠 25 25 25 25碳黑 30 30 30 30二氧化硅 25 25 25 25硅烷偶聯(lián)劑2 2 2 2油25 25 25 25石蠟 1 1 1 1抗氧劑1 1 1 1硬脂酸2 2 2 2氧化鋅3 3 3 3氧化鋅晶須5 10 30 -硫磺 1 1 1 1硫化促進(jìn)劑1 1.5 1.5 1.51.5硫化促進(jìn)劑2 1 1 1 1共計(jì) 197.5 205.5 222.5 192.5評估冰上摩擦系數(shù) 112 123 118110實(shí)施例4-16和比較實(shí)施例2-8(輪胎的制備)通過使用砑光輥用一般方法將所得到的橡膠組合物擠出成胎面形狀以形成輪胎面，制備195/65R15輪胎。以下面的方式測試得到的輪胎。其結(jié)果示于表2-4中。
(冰上摩擦)將輪胎安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)大小為2000cc的日本FR汽車上。在冰板上以30km/h的速度下測量制動(dòng)停車距離。假設(shè)比較實(shí)施例2的制動(dòng)停車距離為100，結(jié)果分別用指數(shù)表示。指數(shù)越大，冰上摩擦力越好。
(耐磨損性)將輪胎安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)大小為2000cc的日本FR汽車上。測量行駛30000km后的磨損量。假設(shè)比較實(shí)施例2的磨損量為100，結(jié)果分別用指數(shù)表示。指數(shù)越大，耐磨損性越好。
(復(fù)合彈性模量)從輪胎面上切割厚度為1.0mm，寬度為4mm，長度為5mm的橡膠樣品，并用作測量樣品。使用Iwamoto Corporation制造的粘彈計(jì)在規(guī)定測量條件(溫度25℃，頻率10Hz，起始應(yīng)變10％，動(dòng)應(yīng)變1％)下測量胎面厚度方向和圓周方向上的復(fù)合彈性模量(E1和E2)。
實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施比較實(shí)比較實(shí)比較實(shí)例4 例5 例6 例7 例8 施例2 施例3 施例4組合物(重量份)天然橡膠60 60 60 60 60 606060聚丁二烯橡膠40 40 40 40 40 404040碳黑30 30 30 30 30 303030二氧化硅20 20 20 20 20 202020硅烷偶聯(lián)劑 2 2 2 2 2 2 2 2油 20 20 20 20 20 202020石蠟2 2 2 2 2 2 2 2抗氧劑 2 2 2 2 2 2 2 2硬脂酸 2 2 2 2 2 2 2 2氧化鋅 3 3 3 3 3 3 3 3氧化鋅晶須 10 20 10 10 10 - - 40玻璃纖維5 5 10 - 30 - 105硫磺1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5硫化促進(jìn)劑1 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5測試E1/E2 1.121.181.300.981.200.96 0.62 1.22冰上摩擦120 125 134 108 140 100 110 126耐磨損性93 90 88 97 70 100 9582
如表2中所示，相比于僅加入了氧化鋅晶須的實(shí)施例7和僅加入了玻璃纖維的比較實(shí)施例3，混合了氧化鋅晶須和玻璃纖維的實(shí)施例4-6在冰上的摩擦顯著提高。和實(shí)施例4-6一樣，混合了氧化鋅晶須和玻璃纖維的比較實(shí)施例4和實(shí)施例8在冰上的摩擦是優(yōu)良的。但是，由于氧化鋅晶須和玻璃纖維的量太大，耐磨損性顯著降低。
表3實(shí)施 實(shí)施 實(shí)施實(shí)施例實(shí)施實(shí)施實(shí)施例9 例10 例1112例13例14例15組合物(重量份)天然橡膠 60 60 60 6060 60 60聚丁二烯橡膠 40 40 40 4040 40 40碳黑 30 30 30 3030 30 30二氧化硅 20 20 20 2020 20 20硅烷偶聯(lián)劑 222 2 2 2 2油 20 20 20 2020 20 20石蠟 222 2 2 2 2抗氧劑 222 2 2 2 2硬脂酸 222 2 2 2 2氧化鋅 333 3 3 3 3(X)玻璃纖維--- 5 5 3 10(Y)氧化鋅晶須 10 20 10 105 5 10(Z)多孔天然玻璃5510 5 5 2 10硫磺 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5硫化促進(jìn)劑11.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.52X+Y+2Z20 30 30 3025 15 50評估結(jié)果冰上摩擦 120 125 134 142 124 120 134耐磨損性 93 90 88 9193 96 82
表4實(shí)施實(shí)施實(shí)施比較實(shí)比較實(shí)比較實(shí) 比較實(shí)比較實(shí)比較實(shí)例6 例7 例16施例2 施例3 施例5 施例6 施例7 施例8組合物(重量份)天然橡膠60 60 60 606060 606060聚丁二烯橡膠40 40 40 404040 404040碳黑30 30 30 303030 303030二氧化硅20 20 20 202020 202020硅烷偶聯(lián)劑 2 2 2 2 2 2 2 2 2油 20 20 20 202020 202020石蠟2 2 2 2 2 2 2 2 2抗氧劑 2 2 2 2 2 2 2 2 2硬脂酸 2 2 2 2 2 2 2 2 2氧化鋅 3 3 3 3 3 3 3 3 3(X)玻璃纖維 10 - - - 10- - 7.5 5(Y)氧化鋅晶須 10 10 10 - - - 40- 40(Z)多孔天然玻 - - 30 - - 10 5 7.5 5璃 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.51.5 1.5 1.5硫磺1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.51.5 1.5 1.5硫化促進(jìn)劑12X+Y+2Z 30 10 70 0 2020 503060評估結(jié)果冰上摩擦134 108 140 100 110 110126 132 128耐磨損性88 97 70 100 9595 828978在以適當(dāng)?shù)牧炕旌狭搜趸\晶須和多孔玻璃纖維的實(shí)施例9-11中，以及在以適當(dāng)?shù)牧炕旌狭搜趸\晶須、多孔玻璃纖維和玻璃纖維的實(shí)施例12-15中，在未顯著降低耐磨損性的同時(shí)，提高了冰上摩擦。特別地，當(dāng)(2X+Y+2Z)為30或更小時(shí)，冰上摩擦和耐磨損性都能得到。
根據(jù)本發(fā)明，通過在二烯橡膠中混入具有至少兩個(gè)突出物的填充劑，輪胎行駛時(shí)，由于填充劑的咬住效果防止了填充劑脫落，且提高了冰上摩擦。同時(shí)，通過混入多孔天然玻璃，玻璃刮擦冰雪路面，在玻璃脫落之后，產(chǎn)生在輪胎與冰雪路面之間的水膜被橡膠表面上的細(xì)微不平整性的擋水效果所抑制。通過將非金屬纖維和填充劑一起使用，除了冰雪路面上的刮擦效果之外，制備輪胎時(shí)，在不使用特定方法的情況下，能提供具有優(yōu)良冰上摩擦的充氣輪胎。同時(shí)，通過規(guī)定填充劑、多孔天然玻璃和非金屬纖維的量，冰上摩擦和耐磨損性都能得到。
權(quán)利要求
1.一種輪胎用橡膠組合物，包括0.5-30重量份的具有至少兩個(gè)突出物的填充劑，和100重量份的二烯橡膠。
2.如權(quán)利要求1所述的輪胎用橡膠組合物，其特征在于，進(jìn)一步包括0.5-20重量份的多孔天然玻璃。
3.如權(quán)利要求1所述的輪胎用橡膠組合物，其特征在于，進(jìn)一步包括0.5-20重量份的平均纖維直徑為1-100μm且平均纖維長度為0.1-5mm的非金屬纖維。
4.如權(quán)利要求1所述的輪胎用橡膠組合物，其特征在于，它滿足下式2X+Y+2Z≤30其中，X、Y和Z分別代表所述非金屬纖維、具有至少兩個(gè)突出物的所述填充劑和所述多孔天然玻璃的量。
5.如權(quán)利要求1所述的輪胎用橡膠組合物，其特征在于，所述填充劑為氧化鋅晶須。
6.一種包含如權(quán)利要求1所述的輪胎用橡膠組合物的充氣輪胎。
7.如權(quán)利要求6所述的充氣輪胎，其特征在于，從胎面切割的橡膠樣品的胎面厚度方向上的復(fù)合彈性模量E1與胎面圓周方向上的復(fù)合彈性模量E2的比率滿足下式1.1≤E1/E2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高了冰上摩擦的輪胎用橡膠組合物，和一種將該組合物用于輪胎面的充氣輪胎。具體地，本發(fā)明涉及一種輪胎用橡膠組合物和一種將該組合物用于輪胎面的充氣輪胎，該橡膠組合物包括0.5－30重量份的具有至少兩個(gè)突出物的填充劑，和100重量份的二烯橡膠。
文檔編號C08K7/08GK1580111SQ20041005894
公開日2005年2月16日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者岸本浩通, 村岡清繁, 皆越亮, 津森勇 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社