專利名稱：：頂胎面用橡膠組合物及具有該頂胎面的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于頂胎面的橡膠組合物和一種具有使用該橡膠組合物的頂胎面的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
：釘面輪胎和安裝鏈條的輪胎已被用于在冰雪路面上行駛，但在使用這些輪胎時(shí)，路面被釘面輪胎中的金屬釘或輪胎上的鏈條磨削，于是產(chǎn)生了塵埃問題，即路面中被削去的材料飛入空中。因此，建議用無釘防滑輪胎代替釘面輪胎和鏈條在冰雪路面上行駛。由于相對(duì)于普通路面的情況，普通輪胎在冰雪路面上具有明顯較低的摩擦系數(shù)故較易滑動(dòng)，于是人們對(duì)無釘防滑輪胎的材料及設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。例如，巳有人報(bào)道了包含二烯橡膠的具有出色的低溫性能的橡膠組合物的發(fā)展以及通過改變胎面的不平坦性來增加其表面邊部的裝置。然而，相對(duì)于釘面輪胎，無釘防滑輪胎存在在冰雪路面上具有較差的摩擦系數(shù)的問題。此外，眾所周知，在無釘防滑輪胎中混入了具有刮擦效應(yīng)的無機(jī)短纖維。由于短纖維因刺激作用而脫落并且因行駛等而產(chǎn)生磨損，故存在刮擦效應(yīng)失效的問題。日本專利JP2002-47378A公開了一種用于輪胎的胎面橡膠組合物，該橡膠組合物包含特定量的二烯橡膠、玻璃纖維、炭黑、二氧化硅以及硅橡膠粉，其中輪胎在冰面上的耐磨性和其它性能得到提高并且橡膠因老化而產(chǎn)生的硬化受到抑制。然而，該技術(shù)中完全沒有考慮輪胎在積雪路面上的性能(在積雪路面上的操控穩(wěn)定性)，故仍需改進(jìn)。日本專利JP10-168234A公開了一種特別用于賽級(jí)輪胎的胎面橡膠組合物，該橡膠組合物包含特定量的二烯橡&、炭黑、二氧化硅和硅聚合物比如硅橡膠粉或液體硅橡膠，其中輪胎的濕防滑性得到提高。然而，該技術(shù)中完全沒有考慮輪胎在積雪路面上的性能，故仍需改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于頂胎面的橡膠組合物，能提高其在積雪路面上的操控穩(wěn)定性，以及具有使用該橡膠組合物制備的頂胎面的充氣輪胎。本發(fā)明涉及一種用于頂胎面的橡膠組合物，以100重量份的選自于天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁苯橡膠和丁二烯橡膠中的至少一種二烯橡膠為基準(zhǔn)，包含5200重量份碘吸收量為100300mg/g的炭黑、250重量份的硅油，以及以100重量份硅油為基準(zhǔn)，還包含120重量份的硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明還涉及一種具有使用該頂胎面用橡膠組合物制備的頂胎面的充氣輪胎。具體實(shí)施例方式本發(fā)明中的用于頂胎面的橡膠組合物包含二烯橡膠組分、炭黑、硅油和硅烷偶聯(lián)劑。至于上述二烯橡膠組分，由于要求無釘防滑輪胎的胎面具有出色的低溫性能，故使用選自于天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁苯橡膠(SBR)和丁二烯橡膠(BR)中的至少一種二烯橡膠。其中，優(yōu)選NR和/或BR，進(jìn)一步優(yōu)選NR和BR的組合，這是因?yàn)榧词箤?duì)無釘防滑輪胎的軟胎面也能獲得出色的增強(qiáng)特性。當(dāng)使用NR時(shí)，二烯橡膠組分中NR的含量?jī)?yōu)選為不低于10wt%，進(jìn)一步優(yōu)選為不低于20wt%。當(dāng)NR的含量低于10wtn/。時(shí)，加工性能有降低的傾向。此外，NR的含量?jī)?yōu)選為不超過90wt。/。，進(jìn)一步優(yōu)選為不超過80wt。/。。當(dāng)NR的含量超過90wt。/。時(shí)，不能保持無釘防滑輪胎的胎面所需的低溫性能，于是其在積雪路面上的性能有明顯降低的傾向。至于BR，可以使用通常用于橡膠工業(yè)中的1,4-順式BR和1,4-反式BR。當(dāng)使用BR時(shí)，二烯橡膠組分中BR的含量?jī)?yōu)選為不低于10wt。/。，進(jìn)一步優(yōu)選為不低于20wt%。當(dāng)BR的含量低于10wt。/。時(shí)，不能保持無釘防滑輪胎的胎面所需的低溫性能，于是其在積雪路面上的性能有明顯降低的傾向。此外，BR的含量?jī)?yōu)選為不超過90wt。/。，進(jìn)一步優(yōu)選為不超過80wt。/。。當(dāng)BR的含量超過90wtn/。時(shí)，加工性能有降低的傾向。除NR、IR、SBR和BR之外，二烯橡膠的例子可以是通常用于橡膠工業(yè)中的二烯橡膠，比如丁基橡膠(IIR)、氯丁橡膠(CR)、丁腈橡膠(NBR)、三元乙丙橡膠(EPDM)和苯乙烯-異戊二烯-丁二烯橡膠(SIBR)。然而，優(yōu)選不使用除NR、IR、SBR和BR之外的二烯橡膠，因?yàn)檫@會(huì)降低加工性能。用于本發(fā)明的頂胎面用橡膠組合物中的炭黑的碘吸收量(IA)應(yīng)不低于100mg/g,優(yōu)選為不低于110mg/g，因?yàn)檫@可提高增強(qiáng)特性。此外，炭黑的碘吸收量(IA)應(yīng)不超過300mg/g，優(yōu)選為不超過250mg/g，因?yàn)檫@可提高低發(fā)熱性、耐久性和加工性能。炭黑沒有特別限定，只要能獲得上述物理特性和效果即可，例如，購自CabotJapanKabushiki.Kaisha.的SHOWBLACKN220(IA:121mg/g)可以用作炭黑。以100重量份的二烯橡膠組分為基準(zhǔn)，炭黑的含量不低于5重量份，優(yōu)選為不低于10重量份。當(dāng)炭黑的含量低于5重量份時(shí)，不能獲得增強(qiáng)效果。此外，炭黑的含量不超過200重量份，優(yōu)選為不超過100重量份。當(dāng)炭黑的含量超過200重量份時(shí)，加工性能降低。本發(fā)明的的特征之一是將硅油和硅烷偶聯(lián)劑一起使用。本發(fā)明的目的是通過利用用于本發(fā)明的硅油的低溫性能來提高輪胎在積雪路面上的性能。即，本發(fā)明不同于日本專利JP2002-47378A和JP10-68234A中所描述的發(fā)明，這是因?yàn)槟切┌l(fā)明的目的是通過利用硅橡膠的親油性(疏水性)來提高輪胎在冰面上的性能。硅油沒有特別限定，可以使用那些通?；烊胂鹉z組合物中的硅油。硅油的例子有用于輪胎工業(yè)中的硅油，比如二甲基硅油、甲基苯基硅油、以及甲基氫化硅油。這些硅油可以單獨(dú)使用，也可以至少兩種組合使用。其中，優(yōu)選二甲基硅油，因?yàn)檫@可獲得出色的加工性能。二甲基硅油的例子是購自Shin-Etsu化學(xué)有限公司的KF-965-100cs。以IOO重量份的二烯橡膠組分為基準(zhǔn)，硅油的含量不低于2重量份，優(yōu)選為不低于5重量份，尤其優(yōu)選為不低于10重量份。當(dāng)硅油的含量低于2重量份時(shí)，因混入硅油所產(chǎn)生的效果無法預(yù)期。此外，硅油的含量不超過50重量份，優(yōu)選為不超過40重量份，尤其優(yōu)選為不超過20重量份。當(dāng)硅油的含量超過50重量份時(shí)，分散性和耐磨性均降低。用于本發(fā)明中的硅油被混入作為軟化劑，當(dāng)將其與硅烷偶聯(lián)劑一起使用時(shí)，低溫性能得到提高。因此，本發(fā)明中的硅油不同于日本專利JP2002-47378A或JP10-168234A中所描述的硅橡膠或硅氧垸聚合物比如在硫化前為液體的液體硅橡膠。硅烷偶聯(lián)劑沒有特別限定，只要它是傳統(tǒng)地混入橡膠組合物中的一種即可。硅垸偶聯(lián)劑的例子是硫化硅垸偶聯(lián)劑，比如二(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(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、二(3-三甲氧基甲硅垸基丙基)四硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、二(4-三甲氧基甲硅垸基丁基)四硫化物、二(3-三乙氧基甲硅垸基丙基)三硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、二(4-三乙氧基甲硅垸基丁基)三硫化物、二(3-三甲氧基甲硅垸基丙基)三硫化物、二(2-三甲氧基甲硅垸基乙基)三硫化物、二(4-三甲氧基甲硅垸基丁基)三硫化物、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、二(4-三甲氧基甲硅垸基丁基)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、3-三甲氧基甲硅垸基丙基苯并噻唑基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物、3-三乙氧基甲硅垸基丙基甲基丙烯酸酯一硫化物、以及3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯一硫化物；巰基硅垸偶聯(lián)劑比如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垸、以及2-巰基乙基三乙氧基硅烷；乙烯基硅垸偶聯(lián)劑比如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅垸；氨基硅垸偶聯(lián)劑比如3-氨基丙基三乙氧基硅垸、3-氨基丙基三甲氧基硅垸、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷、以及3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷；環(huán)氧丙氧基硅垸偶聯(lián)劑比如Y-環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷和Y-環(huán)氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅垸；硝基硅垸偶聯(lián)劑比如3-硝基丙基三甲氧基硅垸和3-硝基丙基三乙氧基硅垸；以及氯代硅垸偶聯(lián)劑比如3-氯代丙基三甲氧基硅烷、3-氯代丙基三乙氧基硅垸、2-氯代乙基三甲氧基硅垸和2-氯代乙基三乙氧基硅烷。至于硫化硅垸偶聯(lián)劑，可以使用購自DegussaGmbH的Si69(二(3-三乙氧基甲硅垸基丙基)四硫化物)。以100重量份的硅油為基準(zhǔn)，硅烷偶聯(lián)劑的含量不低于1重量份，優(yōu)選為不低于2重量份。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的含量低于1重量份時(shí)，觀察不到因混入硅垸偶聯(lián)劑所產(chǎn)生的效果，于是耐磨性降低。此外，硅垸偶聯(lián)劑的含量不超過20重量份，優(yōu)選為不超過15重量份。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的含量超過20重量份時(shí)，增加硅烷偶聯(lián)劑的含量沒有產(chǎn)生增加的效果但增大了成本，并且降低了增強(qiáng)特性和耐磨性。本發(fā)明的特征之一是將硅油和硅烷偶聯(lián)劑一起使用。通過將硅油和硅烷偶聯(lián)劑一起使用，可以獲得如下效果，即硅油被鍵合到橡膠聚合物上從而作為不從橡膠中析出的軟化劑。除上述橡膠組分、炭黑、硅油和硅垸偶聯(lián)劑之外，本發(fā)明的用于頂胎面的橡膠組合物中可以適當(dāng)?shù)鼗烊氤Ｓ糜谙鹉z工業(yè)中的配合劑，比如除炭黑外的填料如二氧化硅、各種軟化劑比如操作油和蠟、各種抗氧化劑、硬脂酸、氧化鋅、硫化劑比如硫、以及硫化促進(jìn)劑。通過常用的方法，使用本發(fā)明的頂胎面用橡膠組合物制備本發(fā)明的充氣輪胎。即，在未硫化階段，將本發(fā)明的頂胎面用橡膠組合物(其內(nèi)根據(jù)需要混入上述配合劑)擠壓加工成輪胎的頂胎面的形狀，然后用通常的方法，在輪胎造型機(jī)上將其與其他的輪胎部件塑模在一起以獲得未硫化輪胎。通過在硫化機(jī)中加熱加壓該未硫化輪胎來獲得本發(fā)明的充氣輪胎。如上所述獲得的本發(fā)明的充氣輪胎優(yōu)選用作無釘防滑輪胎，這是因?yàn)樵撎ッ婢哂谐錾牡蜏匦阅軓亩深A(yù)期能提高其在積雪路面上的性能。此外，由于本發(fā)明的充氣輪胎的胎面具有包含胎面基部和頂胎面的雙層結(jié)構(gòu)，故可達(dá)到在使用軟橡膠時(shí)仍保持樣品剛性的效果。實(shí)施例下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。下面對(duì)用于實(shí)施例和對(duì)照例中的各種化學(xué)品進(jìn)行說明。天然橡膠(NR):RSS#3丁二烯橡膠(BR):UBEPOL-BR150B，購自Ube工業(yè)有限公司炭黑SHOWBLACKN220(IA:121mg/g)，購自CABOTJAPANKabushikiKaisha操作油DAINA操作油PS323，購自IdemitsuKosan有限公司硅油KF-965-100cs(二甲基硅油)，購自Shin-Etsu化學(xué)有限公司蠟SUNNOC蠟，購自O(shè)UCHISHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司抗氧化劑NOCRAC6C(N-(l，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)有限公司硬脂酸硬脂酸，購自NOF公司氧化鋅氧化鋅No.1,購自MitsuiMiningAndSmelting有限公司硅垸偶聯(lián)劑Si69(二(3-三乙氧基甲硅垸基丙基)四硫化物)，購自DegussaGmbH硫硫粉，購自Tsummi化學(xué)工業(yè)公司酸性硫化促進(jìn)劑NOCCELERCZ(N-環(huán)己基-2-苯并噻唑亞磺酰胺)，購自O(shè)UCHISHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司堿性硫化促進(jìn)劑NOCCELERD(1，3-二苯胍)，購自O(shè)UCHISHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司實(shí)施例13和對(duì)照例1和2根據(jù)表l中所示的混合配方，使用1.7L的內(nèi)班伯里密煉機(jī)將除了硫和硫化促進(jìn)劑之外的各種配合劑捏合35分鐘直到溫度達(dá)到15(TC為止，從而獲得捏合物。然后將硫和硫化促進(jìn)劑添加到捏合物中，并用開放式輥軋機(jī)將其在7(TC下捏合2分鐘，以獲得未硫化的橡膠組合物。然后將制得的未硫化的橡膠組合物塑模成規(guī)定的尺寸并在170°C下預(yù)硫化12分鐘，從而獲得實(shí)施例13和對(duì)照例1和2中的硫化橡膠試樣。(低溫硬度測(cè)定)由硫化橡膠組合物制得具有規(guī)定尺寸的硫化橡膠試樣，并且根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISK6253的"硫化橡膠和熱塑橡膠的硬度測(cè)試方法"，在-10'C下，用A型彈簧測(cè)定各個(gè)試樣的硬度。(粘彈性試驗(yàn))使用IwamotoSeisakusyoKabushiki.Kaisha.制造的粘彈性波譜儀，在10Hz的頻率、10%的初始應(yīng)變以及0.5%的動(dòng)態(tài)應(yīng)變下，在-6070'C下對(duì)硫化橡膠試樣的損耗角正切(tan5)進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)tan5-溫度曲線計(jì)算硫化橡膠試樣的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)。Tg的值越小，試樣在低溫下的動(dòng)態(tài)特性越出色。(積雪路面上的操控穩(wěn)定性)通過常用的方法，使用砑光輥將上述未硫化的橡膠組合物塑模成頂胎面的形狀，然后將其與其它的輪胎部件層壓，并在17(TC下預(yù)硫化12分鐘，以獲得無釘防滑輪胎(輪胎尺寸:195/65R15)。將安裝了制得的輪胎的汽車在具有厚實(shí)的積雪路面的試驗(yàn)場(chǎng)中行駛。然后，以對(duì)照例1中的在積雪路面上的操控穩(wěn)定性的指數(shù)為IOO做基準(zhǔn)，由測(cè)試司機(jī)對(duì)行駛期間的操控穩(wěn)定性進(jìn)行感官評(píng)估。輪胎在積雪路面上的操控穩(wěn)定性的指數(shù)越大，其在積雪路面上的操控穩(wěn)定性越出色。上述評(píng)估結(jié)果如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于頂胎面的橡膠組合物和具有使用該橡膠組合物制備的頂胎面的充氣輪胎，由于該橡膠組合物包含特定量的特定的橡膠組分、特定的炭黑、硅油和硅垸偶聯(lián)劑，故能夠提高輪胎在積雪路面上的操控穩(wěn)定性。權(quán)利要求1.一種用于頂胎面的橡膠組合物，以100重量份的選自于天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁苯橡膠和丁二烯橡膠中的至少一種二烯橡膠為基準(zhǔn)，包含5～200重量份碘吸收量為100～300mg/g的炭黑和2～50重量份的硅油，以及以100重量份所述硅油為基準(zhǔn)的1～20重量份硅烷偶聯(lián)劑。2.—種充氣輪胎，具有使用如權(quán)利要求1所述的頂胎面用橡膠組合物制備的頂胎面。全文摘要本發(fā)明提供了一種用于頂胎面的橡膠組合物，能提高其在積雪路面上的操控穩(wěn)定性，以及具有使用該橡膠組合物的頂胎面的充氣輪胎。以100重量份的選自于天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁苯橡膠和丁二烯橡膠中的至少一種二烯橡膠為基準(zhǔn)，該用于頂胎面的橡膠組合物包含5～200重量份碘吸收量為100～300mg/g的炭黑、2～50重量份的硅油，以及以100重量份的硅油為基準(zhǔn)，還包含1～20重量份的硅烷偶聯(lián)劑，并且通過使用該橡膠組合物制備了具有頂胎面的充氣輪胎。文檔編號(hào)B60C1/00GK101096433SQ20071012801公開日2008年1月2日申請(qǐng)日期2007年6月21日優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日發(fā)明者兒島良治申請(qǐng)人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社