本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，以及一種包括由該橡膠組合物構(gòu)成的部件的輪胎。

背景技術(shù)：

對于橡膠組合物，要求其具有多種物理性能，如能量效率、耐磨性、機械強度等，并且為了提高這些物理性能，已采取各種措施。

例如，為了提高近年來受關(guān)注的能量效率，已知使用大粒徑二氧化硅是有效的。然而，雖然使用大粒徑二氧化硅可以提高能量效率，但是它會導致耐磨性和機械強度降低的問題。

此外，考慮到加工的便利性、粉末散射等對環(huán)境的影響，所以進行了二氧化硅的?；?。然而，并未充分考慮到?；趸桀w粒的硬度和包含該二氧化硅的橡膠組合物物理性能的關(guān)系。作為控制包含二氧化硅的橡膠組合物的物理性能的因素，雖然已知有由BET比表面積等表示的粒徑、孔分布、表面活性基團等，但這些因素對于預測包含二氧化硅的橡膠組合物的物理性能和控制其物理性能而言是不充足的。

專利文獻1公開了一種混入了兩種具有不同氮吸附比表面積或粒徑的二氧化硅的橡膠組合物，其能夠以良好的平衡方式改善能量效率、抗斷裂性和加工性。然而，該文獻未考慮粒化二氧化硅顆粒的硬度。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：JP 2014-125548 A

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明的一個目的是提供一種橡膠組合物，其在維持能量效率的同時具有優(yōu)異的橡膠性能，例如耐磨性、橡膠強度、橡膠彈性等，以及一種包含由該橡膠組合物構(gòu)成的部件的輪胎。

解決問題的方法

本發(fā)明人經(jīng)過深入研究，發(fā)現(xiàn)通過使用包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的橡膠組合物可以解決以上問題，這是由于當橡膠成分等被捏合時，粒化二氧化硅顆粒的硬度促進其分散，通過進一步研究，發(fā)明人完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明涉及一種包含二氧化硅的橡膠組合物，該二氧化硅具有不大于130m²/g的BET比表面積和依據(jù)JIS K6221-1982 6.3.3測定的不小于23.5cN的粒化顆粒硬度。

上述二氧化硅優(yōu)選具有不大于180ml/100g的DBP吸油量。

二氧化硅中孔徑為10-100nm的孔的孔容積優(yōu)選不大于1.7ml/g。

本發(fā)明還涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的部件的輪胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的胎面基部的輪胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的邊口襯膠三角膠的輪胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的胎面的用于卡車和客車的輪胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的胎圈三角膠的輪胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的內(nèi)襯層的輪胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的胎面的冬胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的胎側(cè)壁的輪胎。

本發(fā)明涉及一種包括由上述橡膠組合物所構(gòu)成的胎面底部的輪胎。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，通過使用包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的橡膠組合物，提供了一種在維持能量效率的同時具有優(yōu)異橡膠性能的橡膠組合物。本發(fā)明進一步提供了一種包含由上述橡膠組合物構(gòu)成的部件的輪胎。

具體實施方式

本發(fā)明的橡膠組合物的特征在于：包括具有不大于130m²/g的BET比表面積和依據(jù)JIS K6221-1982 6.3.3測定的不小于23.5cN的?；w粒硬度的二氧化硅。

二氧化硅的BET比表面積不大于130m²/g，優(yōu)選不大于125m²/g，更優(yōu)選不大于120m²/g，進一步優(yōu)選不大于118m²/g。如果BET比表面積超過130m²/g，不會得到足夠的加工性和能量效率。而BET比表面積的下限沒有特別限定，為了可以得到出色的耐磨性，優(yōu)選不小于50m²/g，更優(yōu)選不小于70m²/g，進一步優(yōu)選不小于90m²/g。應(yīng)該注意的是，這里二氧化硅的BET比表面積根據(jù)ASTM D3037-81的BET法測定。

根據(jù)JIS K6221-19826.3.3測定的上述二氧化硅的?；w粒硬度不小于23.5cN，優(yōu)選不小于25.5cN，更優(yōu)選不小于27.5cN，進一步優(yōu)選不小于29.4cN。如果?；w粒硬度小于23.5cN，那么捏合時的轉(zhuǎn)矩趨于不足，并且橡膠組合物的強度和耐磨性會下降。而?；w粒硬度的上限沒有特別限定，為了可以獲得優(yōu)異的加工性，優(yōu)選不大于98.1cN，更優(yōu)選不大于49.0cN，進一步優(yōu)選不大于35.3cN。值得注意的是，這里?；w粒硬度(cN)是使用根據(jù)JIS K6221-1982 6.3.3測定的?；w粒硬度(g)，通過下式轉(zhuǎn)換得到的數(shù)值。

粒化顆粒硬度(cN)＝測定的?；w粒硬度(g)×0.980665

一個用于調(diào)節(jié)上述?；w粒硬度的方法是，例如，在通過干法?；趸钑r，通過調(diào)節(jié)壓力等來調(diào)節(jié)?；w粒硬度的方法，在該干法中，在使用減壓和機械壓力的情況下對沉淀粉末二氧化硅進行預壓縮，然后通過成型槽將二氧化硅壓縮成型(參見DE1807714B1)，但方法不限于此。

上述二氧化硅的DBP吸油量優(yōu)選不大于180ml/100mg，更優(yōu)選不大于175ml/100mg。如果DBP吸油量超過180ml/100mg，則難以同時獲得加工性和耐磨性。二氧化硅的DBP吸油量的下限沒有特別限定，通常不小于50ml/100mg。值得注意的是，二氧化硅的DBP吸油量是根據(jù)JIS K6217-4進行測定的數(shù)值。

上述二氧化硅中孔徑為10-100nm的孔的孔容積優(yōu)選不大于1.7ml/g，更優(yōu)選不大于1.6ml/g。如果孔容積超過1.7ml/g，耐磨性趨于劣化。而孔容積的下限沒有特別限定，為了使二氧化硅的制粒過程是容易的，優(yōu)選不小于0.1ml/g。值得注意的是，這里二氧化硅的孔容積是通過用孔徑分布測定裝置的水銀壓入法測定的值。

基于100質(zhì)量份的橡膠成分，上述二氧化硅的含量優(yōu)選不小于5質(zhì)量份，更優(yōu)選不小于10質(zhì)量份。如果該二氧化硅的含量小于5質(zhì)量份，則趨于不能充分達到本發(fā)明的效果。另一方面，二氧化硅的含量優(yōu)選不大于200質(zhì)量份，更優(yōu)選不大于180質(zhì)量份。如果二氧化硅的含量超過200質(zhì)量份，加工性和能量效率趨于劣化。

如果輪胎的邊口襯膠三角膠、內(nèi)襯層或胎面底部由本發(fā)明的橡膠組合物所構(gòu)成，則基于100質(zhì)量份的橡膠成分，上述二氧化硅的含量優(yōu)選不小于10質(zhì)量份，更優(yōu)選不小于20質(zhì)量份。如果二氧化硅的含量小于10質(zhì)量份，則趨于不能充分達到本發(fā)明的效果。另一方面，二氧化硅的含量優(yōu)選不大于60質(zhì)量份，更優(yōu)選不大于50質(zhì)量份。如果二氧化硅的含量超過60質(zhì)量份，加工性和能量效率趨于劣化。

如果用于卡車和客車的輪胎的胎面由本發(fā)明的橡膠組合物所構(gòu)成，那么基于100質(zhì)量份的橡膠成分，上述二氧化硅的含量優(yōu)選不小于10質(zhì)量份，更優(yōu)選不小于20質(zhì)量份。如果二氧化硅的含量小于10質(zhì)量份，則趨于不能充分達到本發(fā)明的效果。另一方面，二氧化硅的含量優(yōu)選不大于40質(zhì)量份，更優(yōu)選不大于30質(zhì)量份。如果二氧化硅的含量超過40質(zhì)量份，加工性和耐磨性趨于劣化。

如果輪胎的胎圈三角膠由本發(fā)明的橡膠組合物所構(gòu)成，那么基于100質(zhì)量份的橡膠成分，上述二氧化硅的含量優(yōu)選不小于5質(zhì)量份，更優(yōu)選不小于20質(zhì)量份，進一步優(yōu)選不小于35質(zhì)量份。如果二氧化硅的含量小于5質(zhì)量份，橡膠的補強性不足，則會引起輪胎耐久性的問題。另一方面，二氧化硅的含量優(yōu)選不大于100質(zhì)量份，更優(yōu)選不大于80質(zhì)量份，進一步優(yōu)選不大于65質(zhì)量份。如果二氧化硅的含量超過100質(zhì)量份，加工性趨于劣化。

可在本發(fā)明中使用的橡膠成分沒有特別的限制，其例子包括天然橡膠(NR)、環(huán)氧化天然橡膠(ENR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯-異戊二烯-丁二烯共聚物橡膠(SIBR)、氯丁橡膠(CR)、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)、丁基橡膠(IIR)、鹵化丁基橡膠(X-IIR)等。這些橡膠成分可以單獨使用，也可以兩種或多種組合使用。在這些中，為了容易地確保輪胎各部件所要求的性能，優(yōu)選使用二烯橡膠，如NR、ENR、BR、SBR等。關(guān)于這些橡膠成分，橡膠的主鏈或末端可以使用改性劑進行改性，或者通過使用多官能改性劑，如四氯化錫、四氯化硅等，使橡膠具有部分支鏈結(jié)構(gòu)。值得注意的是，橡膠成分的種類和各橡膠成分的配合量可依賴于這些橡膠成分應(yīng)用的部件等進行適當選擇。

NR沒有特別限定，其例子包括通常用于輪胎工業(yè)的那些，如SIR20、RSS#3、TSR20等。

當NR被混入時，其在橡膠成分中的含量優(yōu)選不小于5質(zhì)量％，更優(yōu)選不小于10質(zhì)量％，進一步優(yōu)選不小于30質(zhì)量％，特別優(yōu)選不小于50質(zhì)量％。如果該含量小于5質(zhì)量％，不能得到良好的能量效率和橡膠強度。而NR含量的上限沒有特別限定，優(yōu)選不大于90質(zhì)量％，更優(yōu)選不大于80質(zhì)量％。

對于ENR，可以使用市售ENR，或?qū)R進行環(huán)氧化以使用。為了將NR環(huán)氧化，可以使用氯醇法、直接氧化法、過氧化氫法、烷基過氧化氫法、過酸法等方法，但方法不限于此。過酸法的例子為將有機過酸如過氧乙酸和過甲酸與NR進行反應(yīng)的方法。

當ENR被混入時，其在橡膠成分中的含量優(yōu)選不小于10質(zhì)量％，更優(yōu)選不小于40質(zhì)量％。當該含量低于10質(zhì)量％時，由ENR獲得的填料的分散效果趨于難以得到。另一方面，ENR的含量優(yōu)選不大于99質(zhì)量％，更優(yōu)選不大于60質(zhì)量％。如果含量超過99質(zhì)量％，加工性和/或斷裂強度可能劣化。

丁二烯橡膠沒有特別限定，例如可以使用高順式1,4-聚丁二烯橡膠(高順式BR)、包含1,2-間同立構(gòu)聚丁二烯晶體的丁二烯橡膠(含SPB的BR)，改性丁二烯橡膠(改性BR)等。在這些中，為了使改善耐磨性的效果較高，優(yōu)選順式含量不小于95質(zhì)量％的高順式BR。

當BR被混入時，其在橡膠成分中的含量優(yōu)選不小于5質(zhì)量％，更優(yōu)選不小于10質(zhì)量％。如果BR的含量小于5質(zhì)量％，則改善耐磨性的效果趨于不夠充分。另一方面，BR的含量優(yōu)選不大于90質(zhì)量％，更優(yōu)選不大于80質(zhì)量％。如果BR的含量超過90質(zhì)量％，加工性和/或抓地性能趨于劣化。

苯乙烯丁二烯橡膠沒有特別限定，例如可以使用通常用于輪胎工業(yè)的那些，如乳液聚合苯乙烯-丁二烯橡膠(E-SBR)、溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡膠(S-SBR)、這些SBR的末端被改性的改性SBR(改性E-SBR，改性S-SBR)等。在這些中，為使加工性和抓地性能之間具有良好的平衡，優(yōu)選S-SBR。

當SBR被混入時，其在橡膠成分中的含量優(yōu)選不小于10質(zhì)量％，更優(yōu)選不小于20質(zhì)量％。如果BR的含量小于10質(zhì)量％，加工性和/或抓地性能趨于惡化。SBR含量的上限沒有特別限定，可以是100質(zhì)量％。

當輪胎的胎圈三角膠由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成時，如果SBR被混入，其在橡膠成分中的含量優(yōu)選不小于5質(zhì)量％，更優(yōu)選不小于10質(zhì)量％，進一步優(yōu)選不小于15質(zhì)量％。另一方面，SBR的含量優(yōu)選不大于95質(zhì)量％，更優(yōu)選不大于60質(zhì)量％，進一步優(yōu)選不大于55質(zhì)量％，特別優(yōu)選不大于50質(zhì)量％。在這個范圍內(nèi)的SBR含量可以獲得滿意的能量效率和加工性。

SBR的苯乙烯含量優(yōu)選不小于5質(zhì)量％，更優(yōu)選不小于10質(zhì)量％，進一步優(yōu)選不小于20質(zhì)量％。如果該含量小于5質(zhì)量％，則不能得到充分的橡膠強度。另一方面，苯乙烯含量優(yōu)選不大于60質(zhì)量％，更優(yōu)選不大于50質(zhì)量％，進一步優(yōu)選不大于30質(zhì)量％。如果該含量超過60質(zhì)量％，則不能獲得良好的燃料效率。值得注意的是，這里SBR的苯乙烯含量是由1H-NMR測定進行計算的。

除了上述成分，本發(fā)明的橡膠組合物還可以適當包括通常在橡膠工業(yè)中使用的配合劑，例如，二氧化硅以外的補強用填料如硅烷偶聯(lián)劑、炭黑等，油、蠟、氧化鋅、硬脂酸、各種抗老化劑、硫化劑、硫化促進劑和類似物。

通常與二氧化硅合用的任意硅烷偶聯(lián)劑都可以作為上述硅烷偶聯(lián)劑使用，其例子包括：硫化物硅烷偶聯(lián)劑，如雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、雙(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、雙(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、雙(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、雙(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、雙(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、雙(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、雙(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、雙(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、雙(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、雙(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、雙(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、雙(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、雙(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、雙(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、雙(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)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基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲?；牧蚧?、2-三甲氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲?；牧蚧?、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、3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯一硫化物等；巰基硅烷偶聯(lián)劑，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、2-巰基乙基三乙氧基硅烷、3-辛?；虼?1-丙基三乙氧基硅烷等；乙烯基硅烷偶聯(lián)劑，如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等；氨基硅烷偶聯(lián)劑，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、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷等；縮水甘油氧基硅烷偶聯(lián)劑，如γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷等；硝基硅烷偶聯(lián)劑，如3-硝基丙基三甲氧基硅烷、3-硝基丙基三乙氧基硅烷等；氯代硅烷偶聯(lián)劑，如3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、2-氯乙基三甲氧基硅烷、2-氯乙基三乙氧基硅烷等，這些可以單獨使用，也可以兩種或多種結(jié)合使用。對于這些硅烷偶聯(lián)劑的商品名，其例子包括德固賽公司生產(chǎn)的Si69、Si75、Si363和邁圖高新材料股份有限公司生產(chǎn)的NXT、NXT-LV、NXTULV、NXT-Z，等等。在這些中，考慮到同時實現(xiàn)良好的成本與良好的性能，優(yōu)選使用NXT，其為一種巰基硅烷偶聯(lián)劑，以及優(yōu)選使用硫化物硅烷偶聯(lián)劑，特別優(yōu)選使用雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，如Si69，和/或雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，如Si75。

當硅烷偶聯(lián)劑被混入時，基于100質(zhì)量份二氧化硅，其含量優(yōu)選不小于0.5質(zhì)量份，更優(yōu)選不小于1.5質(zhì)量份，進一步優(yōu)選不小于2.5質(zhì)量份。如果硅烷偶聯(lián)劑的含量小于0.5質(zhì)量份，則可能難以使二氧化硅良好分散。另一方面，基于100質(zhì)量份二氧化硅，硅烷偶聯(lián)劑的含量優(yōu)選不大于20質(zhì)量份，更優(yōu)選不大于15質(zhì)量份，進一步優(yōu)選不大于10質(zhì)量份。如果硅烷偶聯(lián)劑的含量超過20質(zhì)量份，則二氧化硅的分散效果趨于難以提高，并且造成不必要的成本增加。還可能使焦燒時間變短，捏合和擠出時的加工性趨于劣化。

上述炭黑沒有特別限定，GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等可以單獨使用，也可以兩種或多種結(jié)合使用。假定石油資源過度消耗，優(yōu)選使用由可再生生物材料制成的炭黑。通過混入炭黑，可以得到滿意的補強效果，并提高防止白化的效果。

炭黑的氮吸附比表面積(N₂SA)優(yōu)選不小于10m²/g，更優(yōu)選不小于20m²/g，進一步優(yōu)選不小于100m²/g。如果N₂SA小于10m²/g，則不能獲得足夠的耐氣候性，并且耐磨性變差。另一方面，炭黑的N₂SA優(yōu)選不大于280m²/g，更優(yōu)選不大于250m²/g。如果炭黑的N₂SA超過280m²/g，分散性和耐磨性趨于劣化。值得注意的是，這里炭黑的N₂SA是根據(jù)JIS K6217，方法A進行測定的。

當輪胎的胎圈三角膠是由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成時，炭黑的N₂SA優(yōu)選不小于10m²/g，更優(yōu)選不小于30m²/g，進一步優(yōu)選不小于50m²/g。如果N₂SA小于10m²/g，則不能獲得充足的粘合性和橡膠強度。另一方面，炭黑的N₂SA優(yōu)選不大于250m²/g，更優(yōu)選不大于150m²/g，進一步優(yōu)選不大于100m²/g。如果炭黑的N₂SA超過250m²/g，則硫化前的粘度趨于變得很高，并且加工性和能量效率劣化。

當炭黑被混入時，基于100質(zhì)量份橡膠成分，其含量優(yōu)選不小于1質(zhì)量份，更優(yōu)選不小于3質(zhì)量份。另一方面，炭黑的含量優(yōu)選不大于150質(zhì)量份，更優(yōu)選不大于100質(zhì)量份。上述范圍內(nèi)的炭黑含量可以確保橡膠組合物的動態(tài)強度，并且可獲得滿意的耐氣候性。

當輪胎的胎圈三角膠由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成時，如果炭黑被混入，那么基于100質(zhì)量份橡膠成分，其含量優(yōu)選不小于5質(zhì)量份，更優(yōu)選不小于20質(zhì)量份，進一步優(yōu)選不小于40質(zhì)量份。如果該含量小于5質(zhì)量份，則不能得到充分的粘合性和橡膠強度。另一方面，炭黑含量優(yōu)選不大于100質(zhì)量份，更優(yōu)選不大于80質(zhì)量份，進一步優(yōu)選不大于70質(zhì)量份。如果該含量超過100質(zhì)量份，分散性和/或加工性趨于劣化。

本發(fā)明的橡膠組合物可以通過常用方法來制造，例如可通過如下方法進行制備，在班伯里混煉機、捏合機、開放式軋輥等中捏合各上述成分，再進行硫化。

以這種方式得到的本發(fā)明的橡膠組合物可以適當?shù)赜糜谳喬サ母鞣N部件，如輪胎中的胎冠、胎面基部、胎面底部、邊口襯膠三角膠、胎圈三角膠、胎側(cè)壁、緩沖墊橡膠、用于覆蓋胎體簾線的橡膠、泄氣補強層、絕緣層、胎圈包布層、內(nèi)襯層等。而橡膠組合物也可以適當用于帶狀物、輥等，特別優(yōu)選用于輪胎部件。

本發(fā)明的輪胎可通過常用方法使用本發(fā)明的上述橡膠組合物進行制造。即，基于橡膠成分視需要包括上述配合劑的橡膠組合物被擠壓成未硫化狀態(tài)的輪胎的各個部件(例如，胎面)的形狀，在輪胎成型機上，通過常用方法將其與輪胎的其他部件組裝在一起，形成未硫化的輪胎。在硫化器中將該未硫化輪胎進行加熱加壓，得到本發(fā)明的輪胎。而本發(fā)明的輪胎可以是充氣輪胎或無空氣(固體)輪胎，特別優(yōu)選充氣輪胎。

特別地，包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的胎面基部的輪胎具有優(yōu)異的能量效率和耐彎曲性。包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的邊口襯膠三角膠的輪胎具有優(yōu)異的能量效率和操縱穩(wěn)定性。包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的胎面的用于卡車和客車的輪胎具有優(yōu)異的能量效率、耐磨性和操縱穩(wěn)定性。包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的胎圈三角膠的輪胎具有優(yōu)異的能量效率。包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的內(nèi)襯層的輪胎具有優(yōu)異的能量效率和耐透氣性。包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的胎面的冬胎具有優(yōu)異的能量效率、耐磨性、操縱穩(wěn)定性和冰上性能。包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的胎側(cè)壁的輪胎具有優(yōu)異的能量效率和耐彎曲性。另外，包含由本發(fā)明的橡膠組合物構(gòu)成的胎面底部的輪胎具有優(yōu)異的能量效率和操縱穩(wěn)定性。

實施例

以下，基于實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明，但本發(fā)明并不限于實施例。

以下對實施例和比較例中使用的各種化學品進行說明。

SBR1：Buna VSL2525-0(S-SBR，苯乙烯含量：25質(zhì)量％，乙烯基含量：25質(zhì)量％)，由LANXESS AG生產(chǎn)

SBR2：Nipol1502(E-SBR，苯乙烯含量：23.5質(zhì)量％，乙烯基含量：18質(zhì)量％)，由ZEON公司生產(chǎn)

BR：BR150B(順式含量：97％，ML₁₊₄(100℃)：40，Mw/Mn：3.3)，由Ube工業(yè)有限公司生產(chǎn)

VCR：VCR617(含SPB的BR，SPB含量：17質(zhì)量％，SPB熔點：200℃)，由Ube工業(yè)有限公司生產(chǎn)

NR 1：TSR20

NR2：RSS#3

ENR：ENR25(環(huán)氧化率：25％)，由Kumpulan Guthrie Berhad公司生產(chǎn)

炭黑1：Diablack I(ISAF碳，N₂SA：114m²/g，DBP吸油量：114ml/100g)，由三菱化學株式會社生產(chǎn)

炭黑2：ShoBlack N351H(N₂SA：64m²/g，DBP吸油量：136ml/100g)，由日本卡博特株式會社生產(chǎn)

碳黑3：SEAST N(N330，N₂SA：74m²/g，DBP吸油量：102ml/100g)，由東海碳素有限公司生產(chǎn)

碳黑4：SEAST V(N660，N₂SA：27m²/g，DBP吸油量：26ml/100g)，由東海碳素有限公司生產(chǎn)

碳黑5：ShoBlack N330(HAF，N₂SA：75m²/g，DBP吸油量：102ml/100g)，由日本卡博特株式會社公司生產(chǎn)

碳黑6：ShoBlack N550(FEF，N₂SA：42m²/g，DBP吸油量：115ml/100g)，由日本卡博特株式會社生產(chǎn)

二氧化硅1：由以下所示的制造方法制備的?；趸?/p>

二氧化硅2：由以下所示的制造方法制備的粒化二氧化硅

二氧化硅3：ZEOSIL115GR，由羅地亞有限公司生產(chǎn)

二氧化硅4：5000GR，由贏創(chuàng)德固賽公司生產(chǎn)

二氧化硅5：Ultrasil U360，德固賽公司生產(chǎn)

硅烷偶聯(lián)劑1：Si69(雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物)，由德固賽公司生產(chǎn)

硅烷偶合劑2：Si266(雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)，由德固賽公司生產(chǎn)

油1：TDAE油，由日本能源公司生產(chǎn)

油2：操作油，由日本JX石油和能源公司生產(chǎn)

油3：礦物油PW-380，由出光興產(chǎn)株式會社生產(chǎn)

蠟：OZOACE 0355，由日本精蠟株式會社生產(chǎn)

氧化鋅：氧化鋅II，由三井金屬礦業(yè)株式會社生產(chǎn)

硬脂酸：硬脂酸珠“Tsubaki”，由NOF公司生產(chǎn)

抗老化劑1：Nocrac 6C(N-(1,3-二甲基丁基)-N-苯基-對苯二胺，6PPD)，由大內(nèi)新興化學工業(yè)公司生產(chǎn)

抗老化劑2：Nocrac 224(2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉聚合物)，由大內(nèi)新興化學工業(yè)公司生產(chǎn)

抗老化劑3：Antage RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉聚合物)，由川口化學工業(yè)株式會社生產(chǎn)

硫1：硫粉，由鶴見化學工業(yè)株式會社生產(chǎn)

硫2：Mu-cron OT20(不溶性硫)，由四國化學株式會社生產(chǎn)

硫化促進劑1：Nocceler NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑亞磺酰胺)，由大內(nèi)新興化學工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)

硫化促進劑2：Nocceler D(1,3-二苯基胍)，由大內(nèi)新興化學工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)

?；趸璧纳a(chǎn)

上述二氧化硅1和二氧化硅2是基于濕法二氧化硅的常規(guī)生產(chǎn)方法進行制備的，所不同的是改變了造粒壓實機的壓力。

測量二氧化硅1-5的?；w粒硬度、BET比表面積、DBP吸油量和孔容積。結(jié)果示于表1。

[表1]

表1

實施例1、2和比較例1-3

根據(jù)表2所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行如下評價。該評價以比較例1作為標準比較例進行。所得結(jié)果示于表2。

<加工性指數(shù)>

根據(jù)按照JIS K6300-1“未硫化橡膠-物理特性-第1部分：用門尼粘度計測定門尼粘度和焦燒時間”的門尼粘度的測定方法，在130℃的溫度條件下測定各未硫化橡膠組合物的門尼粘度(ML₁₊₄)。結(jié)果由根據(jù)下列計算公式的指數(shù)表示，其中將標準比較例的ML₁₊₄作為100。加工性指數(shù)越大，ML₁₊₄越小，加工性能越優(yōu)異。

(加工性指數(shù))＝(標準比較例的ML₁₊₄)/(各組合物的ML₁₊₄)×100

<滾動阻力指數(shù)>

在溫度為70℃、初始應(yīng)變?yōu)?0％、動態(tài)應(yīng)變?yōu)?％、頻率為10Hz的條件下，使用巖本制作所株式會社制造的粘彈性譜儀VES測定各硫化橡膠組合物的損耗角正切(tanδ)。結(jié)果由根據(jù)下列計算公式的指數(shù)表示，其中將標準比較例的tanδ作為100。滾動阻力指數(shù)越大，能量效率越優(yōu)異。

(滾動阻力指數(shù))＝(標準比較例的tanδ)/(各組合物的tanδ)×100

<橡膠強度指數(shù)>

根據(jù)JIS K6251“硫化橡膠和熱塑性橡膠-拉伸特性的計算”，在23℃環(huán)境下、使用包括各硫化橡膠組合物的3號啞鈴型試驗片進行拉伸測試，并測定斷裂伸長率(EB)(％)和斷裂拉伸強度(TB)(MPa)。結(jié)果由根據(jù)下列計算公式的指數(shù)表示，其中將標準比較例的EB×TB作為100。橡膠強度指數(shù)越大，抗斷裂性越優(yōu)異。

(橡膠強度指數(shù))＝(各組合物的EB×TB)/(標準比較例的EB×TB)×100

<耐磨性指數(shù)>

在室溫、1.0kg載重、30％滑移率的條件下，使用Lambourn磨耗試驗機測定各硫化橡膠組合物的磨損量。結(jié)果由根據(jù)下列計算公式的指數(shù)表示，其中將標準比較例的磨損量作為100。該指數(shù)越大，耐磨性越優(yōu)異。

(耐磨性的指數(shù))＝(標準比較例的磨損量)/(各組合物的磨損量)×100

<操縱穩(wěn)定性指數(shù)>

在溫度為70℃、初始應(yīng)變?yōu)?0％、動態(tài)應(yīng)變?yōu)?％、頻率為10Hz的條件下，使用巖本制作所株式會社制造的粘彈性譜儀VES測定各硫化橡膠組合物的復數(shù)模量(E*)。結(jié)果由根據(jù)下列計算公式的指數(shù)表示，其中將標準比較例的E*作為100。操縱穩(wěn)定性指數(shù)越大，操縱穩(wěn)定性越好。

(操縱穩(wěn)定性指數(shù))＝(各組合物的E*)/(標準比較例的E*)×100

[表2]

表2

從表2結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的橡膠組合物在維持能量效率的同時，在耐磨性、橡膠強度和橡膠彈性方面優(yōu)異。

實施例3、4和比較例4、5(用于胎面基部的橡膠組合物)

根據(jù)表3所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)和滾動阻力指數(shù)的評價，以及如下評價。該評價以比較例4作為標準比較例進行。所得結(jié)果示于表3。

<耐彎曲指數(shù)>

根據(jù)JIS K6260“硫化橡膠或熱塑性橡膠-抗撓曲裂紋性和抗撓曲裂紋生長性(德墨西亞式)的測定”，測定各硫化橡膠組合物的抗撓曲裂紋生長性。結(jié)果由根據(jù)下列計算公式的指數(shù)表示，其中將標準比較例的裂紋生長率作為100?？箵锨鸭y性指數(shù)越小，耐彎曲性越優(yōu)異。

(耐彎曲性指數(shù))＝(各組合物的裂紋生長率)/(標準比較例的裂紋生長率)×100

[表3]

表3

從表3結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于胎面基部的橡膠組合物在維持能量效率的同時，在耐彎曲性方面優(yōu)異。

實施例5、6和比較例6、7(用于邊口襯膠三角膠的橡膠組合物)

根據(jù)表4所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)、滾動阻力指數(shù)、橡膠強度和操縱穩(wěn)定性指數(shù)的評價。該評價以比較例6作為標準比較例進行。所得結(jié)果示于表4。

[表4]

表4

從表4結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于邊口襯膠三角膠的橡膠組合物在維持能量效率的同時，具有優(yōu)異的橡膠強度和操縱穩(wěn)定性。

實施例7-9和比較例8、9(用于卡車和客車的輪胎的胎面的橡膠組合物)

根據(jù)表5所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)、滾動阻力指數(shù)、橡膠強度指數(shù)、耐磨性指數(shù)和操縱穩(wěn)定性指數(shù)的評價。該評價以比較例8作為標準比較例進行。所得結(jié)果示于表5。

[表5]

表5

從表5結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和粒化顆粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于卡車和客車的輪胎胎面的橡膠組合物在維持能量效率的同時，具有優(yōu)異的橡膠強度、耐磨性和操縱穩(wěn)定性。

實施例10-13和比較例10-13(用于胎圈三角膠的橡膠組合物)

根據(jù)表6和7所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)、滾動阻力指數(shù)、橡膠強度指數(shù)、耐磨性指數(shù)和操縱穩(wěn)定性指數(shù)的評價。表6中以比較例10作為標準比較例，表7中以比較例12作為標準比較例，進行評價。所得結(jié)果示于表6和7。

[表6]

表6

[表7]

表7

從表6和7結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和粒化顆粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于胎圈三角膠的橡膠組合物在維持能量效率的同時，具有優(yōu)異的橡膠強度。

實施例14、15和比較例14和15(用于內(nèi)襯層的橡膠組合物)

根據(jù)表8所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)、滾動阻力指數(shù)和橡膠強度指數(shù)的評價，并進行后續(xù)評價。以比較例14作為標準比較例進行評價。所得結(jié)果示于表8。

<抗透氣性指數(shù)>

制備分別包括各硫化橡膠組合物的橡膠試驗片(直徑：90mm，厚度：1mm)，并根據(jù)ASTM D 1434-75M計算各橡膠試驗片的透氣系數(shù)(cc·cm/cm²·sec/cmHg)。結(jié)果由根據(jù)下列計算公式的指數(shù)表示，以標準比較例的透氣系數(shù)為100。該抗透氣性指數(shù)越大，空氣傳導越難，抗透氣性越優(yōu)異。

(抗透氣性指數(shù))＝(標準比較例的透氣系數(shù))/(各組合物的透氣系數(shù))×100

[表8]

表8

從表8結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于內(nèi)襯層的橡膠組合物在維持能量效率的同時，具有優(yōu)異的橡膠強度和抗透氣性。

實施例16、17以及比較例16、17(用于冬胎的胎面的橡膠組合物)

根據(jù)表9所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)、滾動阻力指數(shù)、橡膠強度指數(shù)、耐磨性和操縱穩(wěn)定性的評價。然后，將所得到的各未硫化橡膠組合物成型為胎面的形狀，在輪胎成型機上與輪胎的其他部件層疊，形成未硫化輪胎，并將該未硫化輪胎在170℃下加壓硫化12分鐘，得到測試用的冬胎。關(guān)于這些測試用冬胎，進行以下評價。評價以比較例16作為標準比較例進行。所得結(jié)果示于表9。

<冰上性能指數(shù)>

將各試驗輪胎安裝在測試汽車(日本制造的FR汽車，排量：2000cc)上，并且在北海道名寄試驗跑道上(溫度：-6℃至-1℃)，測量以30km/h速度行駛的測試汽車制動被鎖定的位置到測試汽車停下位置的距離。結(jié)果由根據(jù)下列公式的指數(shù)表示，以標準比較例的停止距離為100。冰上性能指數(shù)越大，冰上制動性能越優(yōu)異。試驗結(jié)果示于表9。

(冰上制動性能指數(shù))＝(標準比較例的停止距離)/(各測試輪胎的停止距離)×100

[表9]

表9

從表9的結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和粒化顆粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于冬胎胎面的橡膠組合物在維持能量效率的同時，具有優(yōu)異的橡膠強度、耐磨性、操縱穩(wěn)定性和冰上性能。

實施例18、19以及比較例18、19(用于胎側(cè)壁的橡膠組合物)

根據(jù)表8所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)、滾動阻力指數(shù)和耐彎曲指數(shù)的評價。評價以比較例18作為標準比較例進行。所得結(jié)果示于表10。

[表10]

表10

從表10的結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于胎側(cè)壁的橡膠組合物在維持能量效率的同時，具有優(yōu)異的耐彎曲性。

實施例20、21以及比較例20、21(用于胎面底部的橡膠組合物)

根據(jù)表11所示的配方，使用1.7L班伯里混煉機，在從混煉機中排出時為150℃的混合溫度下，將所有的化學品(除了硫和硫化促進劑以外)捏合5分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后，將硫和硫化促進劑加入到所得到的捏合產(chǎn)品，在從混煉機中排出時為105℃的混合溫度下，將混合物捏合4分鐘，得到未硫化的橡膠組合物。在具有1mm厚度的模具中，在150℃下，將得到的未硫化的橡膠組合物加壓硫化30分鐘，得到硫化橡膠組合物。對于所得到的未硫化橡膠組合物和硫化橡膠組合物，進行上述加工性指數(shù)、滾動阻力指數(shù)、橡膠強度指數(shù)和操縱穩(wěn)定性指數(shù)的評價。評價以比較例20作為標準比較例進行。所得結(jié)果示于表11。

[表11]

表11

從表11的結(jié)果可以看出，包含BET比表面積和?；w粒硬度在預定范圍內(nèi)(按照預定方法測定)的二氧化硅的用于胎面底部的橡膠組合物在維持能量效率的同時，具有優(yōu)異的橡膠強度和操縱穩(wěn)定性。