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轮胎

文献发布时间:2023-06-19 19:30:30


轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎。

背景技术

轮胎的寿命性能提高的需求中,不仅胎面部,关于搭接部、胎圈包布部等胎面部以外的部件也需要长寿命化。特别是,搭接部是容易受到反复变形,劣化时容易产生裂纹(crack)的轮胎部件。

专利文献1记载了一种具备以由指定的搭接部三角胶用橡胶组合物构成的搭接部三角胶,低发热性及高速耐久性能得到提高的轮胎。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】WO第2020/058150号

发明内容

【发明要解决的课题】

本发明的目的在于提供一种搭接部的耐裂纹性能得到改善的轮胎。

【解决课题的手段】

本发明人深入研究后发现,通过使构成搭接部的橡胶成分中的总苯乙烯量和搭接部的最大厚度为指定的关系,可解决所述课题。

即,本发明涉及一种轮胎,具备搭接部,其中,所述搭接部由含有橡胶成分及填料的橡胶组合物构成,所述橡胶成分含有异戊二烯系橡胶及苯乙烯丁二烯橡胶,所述橡胶成分中的总苯乙烯量设为S(质量%),所述搭接部的最大厚度设为T(mm)时,S为1.0~15.0质量%,以数值之比表示的S/T为0.10以上。

【发明的效果】

本发明可以提供一种搭接部的耐裂纹性能得到改善的轮胎。

附图说明

【图1】是本发明的一实施方式的轮胎的概略局部截面图。

【附图标记】

1 轮胎

2 胎面部

3 胎侧壁部

4 搭接部

5 胎圈芯

6 胎圈三角胶

7 缓冲层(breaker)

8 轮辋

具体实施方式

本发明的一实施方式的轮胎是,一种轮胎,其具备搭接部,其中,所述搭接部由含有橡胶成分及填料的橡胶组合物构成,所述橡胶成分含有异戊二烯系橡胶及苯乙烯丁二烯橡胶(SBR),所述橡胶成分中的总苯乙烯量设为S(质量%),所述搭接部的最大厚度设为T(mm)时,S为1.0~15.0质量%,以数值之比表示的S/T为0.10以上。

通过使构成搭接部的橡胶成分中的总苯乙烯量及搭接部的最大厚度满足上述的要件,得到的轮胎的搭接部的耐裂纹性能得到显著改善。关于其理由,虽无在理论上约束的意图,但认为如下。

搭接部容易受到反复变形,劣化时容易产生裂纹。本发明的轮胎中,(1)通过作为构成搭接部的橡胶成分,混合异戊二烯系橡胶及SBR,由此它们为非相溶状态。此时,通过将橡胶成分中的总苯乙烯量设定在指定的范围,形成SBR中的苯乙烯集合的区域(domain),通过该区域可缓和搭接部变形时的应力,(2)SBR由于具有苯乙烯,耐臭氧性优异,(3)通过相对于搭接部的厚度,增加橡胶成分中的总苯乙烯量,由此具有以下特征:即便在搭接部厚、轮胎的转动时的冲击容易传导的状态下,在苯乙烯区域部也容易缓和应力,因此,在内部能容易吸收冲击。并且,通过它们的协同,由此耐臭氧性优异,且为相对于变形苯乙烯区域也容易缓和应力的状态,因此可达成搭接部的耐裂纹性能显著改善这样的值得特书的效果。

轮胎的轮胎重量G(kg)相对于最大负载能力W

通过将G/W

所述橡胶组合物中,相对于所述橡胶成分100质量份,优选含有5~35质量份以上的平均一次粒径在18nm以上的二氧化硅。此外,所述橡胶组合物中,相对于所述橡胶成分100质量份,优选含有35质量份以上的平均一次粒径在40nm以上的炭黑。

这可能是因为由于含有具有规定的平均一次粒径的填料,被这些填料束缚的橡胶分子的量(体积)被抑制至最小限度,容易柔软地移动,因此,在受到力时,即使是聚合物分子链,也能够使应力缓和,抑制裂纹产生。

所述橡胶成分优选含有10~50质量%的异戊二烯系橡胶。此外,所述橡胶成分优选含有5~40质量%的SBR。

通过在橡胶成分中,例如以所述的比例混合异戊二烯系橡胶及SBR,由此可使异戊二烯系橡胶与SBR的相容性提高,形成相分离构造,各相间能容易地缓和应力。

所述橡胶组合物在70℃时的tanδ(70℃tanδ)相对于70℃时的复弹性模量(MPa)(70℃E*)的数值之比(70℃tanδ/70℃E*)优选为0.015以下。

通过将70℃tanδ/70℃E*设定在所述的范围,可抑制轮胎转动时的发热,其结果是,可有效抑制轮胎的劣化。

<定义>

“搭接部的最大厚度”是从外表面到搭接部4的轮胎轴向内表面的沿着法线L测得的最大的厚度T(mm)。此外,“搭接部的最大厚度”在将轮胎用含轮胎旋转轴的面切开、使胎圈部的宽度和正规轮辋的宽度对应的状态下测得。

“橡胶成分中的总苯乙烯量(S)”是指,橡胶成分100质量%中所含的苯乙烯部分的合计含量(质量%),通过Σ(各含苯乙烯的橡胶的苯乙烯含量(质量%)×各含苯乙烯的橡胶在橡胶成分中的含量(质量%)/100)计算。例如,橡胶成分由第一SBR(苯乙烯含量25质量%)30质量%、第二SBR(苯乙烯含量27.5质量%)60质量%及NR 10质量%构成时,橡胶成分100质量%中的总苯乙烯量(S)为24.0质量%(=25×30/100+27.5×60/100)。

“轮胎重量”用G(kg)表示。G为不包括轮辋重量的仅轮胎本身的重量。此外,轮胎内腔部安装有消音材料、密封材料、传感器等时,G为包括这些重量的值。

“正规轮辋”是在包含轮胎所基于的规格的规格体系中,该规格给每种轮胎规定的轮辋,JATMA中为“标准轮辋”,TRA中为“Design Rim(设计轮辋)”,ETRTO中为“MeasuringRim(测量轮辋)”。此外,所述的规格体系中没有规定的尺寸的轮胎的情况下,是指可轮辋组装于该轮胎、轮辋/轮胎之间不产生漏气的最小直径的轮辋中、宽度最窄的轮辋。

“正规内压”是在包含轮胎所基于的规格的规格体系中,各规格给每种轮胎规定的气压,JATMA中为“最高气压”,TRA中为表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATIONPRESSURES(在各种冷充气压力下的轮胎负载极限)”记载的最大值,ETRTO中为“INFLATIONPRESSURE(充气压力)”。此外,所述的规格体系中没有规定的尺寸的轮胎的情况下,正规内压为250kPa。

“正规状态”是轮胎轮辋组装于正规轮辋且充填有正规内压,并且无负载的状态。此外,所述的规格体系中没有规定的尺寸的轮胎的情况下,是指该轮胎轮辋组装于所述的最小轮辋且充填250kPa作为正规内压,并且无负载的状态。

“轮胎重量G(kg)”是不包括轮辋重量的仅轮胎本身的重量。此外,轮胎内腔部安装有消音材料、密封材料、传感器等时,G是包括这些重量的值。

“最大负载能力(W

V={(Dt/2)

W

“再生炭黑”是从含炭黑的已使用的轮胎等制品的热分解工艺得到的炭黑,是指通过以JIS K 6226-2:2003为基准的热重测定法,在空气中加热使其氧化燃烧时,不燃烧的成分即灰分的质量(灰分量)的比例为13质量%以上的炭黑。即,由所述氧化燃烧导致的减量部分的质量(碳量)不足87质量%。再生炭黑也称为再生碳,用rCB表示。

“油含量”也包含充油橡胶所含的油量。

<测定方法>

“苯乙烯含量”是通过

“炭黑的平均一次粒径”可通过下述方法求取:通过透射型或扫描型电子显微镜观察,测定视野内观察到的炭黑的一次粒子400个以上,通过其平均求出。“炭黑的N

“70℃tanδ”是在温度70℃、频率10Hz、动态应变振幅1%的条件下测定的损耗角正切。损耗角正切测定用样品为长度20mm×宽度4mm×厚度1mm的硫化橡胶组合物。从轮胎中切出制作时,从轮胎的搭接部4中,以轮胎周向为长边,轮胎宽度方向(搭接部表面的法线方向)为厚度方向的方式切出。

“70℃E*”是在温度70℃、频率10Hz、动态应变振幅1%的条件下测定的复弹性模量(MPa)。复弹性模量测定用样品与70℃tanδ时同样地制作。

以下对本发明的一实施方式的轮胎的制作顺序详细说明。但以下的记载是用于说明本发明的示例,并非将本发明的技术的范围仅限于该记载范围的主旨。此外,本说明书中,用“~”表示数值范围时,包含其两端的数值。

<轮胎>

本实施方式的轮胎中,基于本发明的效果的观点,轮胎重量G(kg)相对于最大负载能力W

基于更好地发挥本发明的效果的观点,最大负载能力W

基于本发明的效果的观点,搭接部4的最大厚度T(mm)优选2.0mm以上,更优选2.5mm以上,进一步优选3.0mm以上,进一步优选3.5mm以上,特别优选4.0mm以上。此外,基于本发明的效果的观点,搭接部4的最大厚度T(mm)优选10.0mm以下,更优选8.0mm以下,进一步优选7.0mm以下,特别优选6.0mm以下。

橡胶成分中的总苯乙烯量S(质量%)相对于搭接部4的最大厚度T(mm)的数值之比(S/T)为0.10以上,优选0.20以上,更优选0.30以上,进一步优选0.40以上,特别优选0.50以上。通过将S/T设定在所述的范围,由此,即便在由搭接部厚度带来的刚性高的状态下,也有苯乙烯区域部中容易将应力缓和的倾向。另一方面,S/T的上限值没有特别限制,优选3.50以下,更优选3.00以下,进一步优选2.50以下,进一步优选2.00以下,进一步优选1.75以下,特别优选1.50以下。

[橡胶组合物]

本实施方式轮胎中,通过构成前述搭接部的橡胶成分中的总苯乙烯量和搭接部的最大厚度协同作用,可更有效地改善搭接部的耐裂纹性能。

<橡胶成分>

本实施方式的构成搭接部的橡胶组合物(以下,只要没有特别说明,是指本实施方式的橡胶组合物)中,作为橡胶成分,含有异戊二烯系橡胶及苯乙烯丁二烯橡胶(SBR),优选还含有丁二烯橡胶(BR),还可含有它们以外的其他橡胶成分。此外,橡胶成分可以是仅由异戊二烯系橡胶、SBR及BR构成的橡胶成分。

(异戊二烯系橡胶)

作为异戊二烯系橡胶,例如可使用异戊二烯橡胶(IR)及天然橡胶等轮胎工业中常用的异戊二烯系橡胶。天然橡胶中,除了包括非改性天然橡胶(NR)以外,也包括环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)、脱蛋白质天然橡胶(DPNR)、高纯度天然橡胶、接枝化天然橡胶等改性天然橡胶等。这些异戊二烯系橡胶可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

作为NR,没有特别限定,可使用轮胎工业中常用的天然橡胶,可举例如SIR20、RSS#3、TSR20等。

橡胶成分中的异戊二烯系橡胶的含量优选5质量%以上,更优选10质量%以上,进一步优选15质量%以上,特别优选20质量%以上。另一方面,橡胶成分中的异戊二烯系橡胶的含量优选50质量%以下,更优选45质量%以下,进一步优选40质量%以下,特别优选35质量%以下。通过将异戊二烯系橡胶的含量设定在所述的范围,由此,可以提高与SBR的相容性,形成相分离构造,各相间能够容易地缓和应力。

(SBR)

作为SBR没有特别限定,可举出溶液聚合SBR(S-SBR)、乳化聚合SBR(E-SBR)、它们的改性SBR(改性S-SBR、改性E-SBR)等。作为改性SBR,可举出末端和/或主链经改性的SBR、用锡、硅化合物等进行了偶联的改性SBR(缩合物、具有分支结构的物质等)等。其中,优选S-SBR及改性SBR。进一步地,也可使用这些SBR的氢化物(氢化SBR)等。这些SBR,可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

氢化SBR的氢化率,优选30摩尔%以上,更优选50摩尔%以上,进一步优选60摩尔%以上,进一步优选70摩尔%以上,特别优选80摩尔%以上。另一方面,氢化率的上限没有特别限定,只要不足100摩尔%即可,优选99摩尔%以下,更优选98摩尔%以下,进一步优选97摩尔%以下。氢化率可以通过下述方法调节:如后述的制造例1中记载的,在氢化反应中,调节氢气供给压力、反应温度等反应条件。此外,SBR的氢化率是指共轭二烯单元上的双键被氢化的比例,可根据测定

氢化SBR不只有对SBR氢化的方法,也可从用公知的方法合成的苯乙烯和乙烯和/或丁二烯的共聚物得到。用不对SBR氢化的方法得到氢化SBR时,将丁二烯部分的乙烯基键合氢化的结构可不存在。

SBR的苯乙烯含量,可适宜选择,以使得橡胶成分中的总苯乙烯量满足后述的范围,优选40质量%以下,更优选36质量%以下,进一步优选32质量%以下,特别优选28质量%以下。此外,SBR的苯乙烯含量优选5质量%以上,更优选7质量%以上,进一步优选10质量%以上,进一步优选13质量%以上,特别优选16质量%以上。此外,SBR的苯乙烯含量可通过所述测定方法测定。

橡胶成分中的SBR含量可适当选择,以使得橡胶成分中的总苯乙烯量满足后述的范围,优选3质量%以上,更优选5质量%以上,进一步优选7质量%以上,特别优选10质量%以上。另一方面,橡胶成分中的SBR含量优选50质量%以下,更优选45质量%以下,进一步优选40质量%以下,进一步优选35质量%以下,特别优选30质量%以下。

(BR)

作为BR没有特别限定,例如可使用顺式含量不足50摩尔%的BR(低顺式BR)、顺式含量在90摩尔%以上的BR(高顺式BR)、使用稀土类元素系催化剂合成的稀土类系丁二烯橡胶(稀土类系BR)、含有间规聚丁二烯结晶的BR(含SPB的BR)、改性BR(高顺式改性BR、低顺式改性BR)等轮胎工业中常用的BR。这些BR可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

作为高顺式BR,例如可使用由日本瑞翁株式会社、宇部兴产株式会社、JSR株式会社等市售的。通过含有高顺式BR,可提高低温特性及耐摩耗性能。高顺式BR的顺式含量优选95摩尔%以上,更优选96摩尔%以上,进一步优选97摩尔%以上。此外,BR的顺式含量通过所述测定方法测定。

含BR时,橡胶成分中的BR含量,基于本发明的效果的观点,优选5质量%以上,更优选10质量%以上,进一步优选15质量%以上,进一步优选20质量%以上,特别优选25质量%以上。另一方面,含BR时,橡胶成分中的BR含量优选85质量%以下,更优选80质量%以下,进一步优选75质量%以下,进一步优选70质量%以下,特别优选65质量%以下。

(其他橡胶成分)

作为本实施方式的橡胶成分,可含有除所述的异戊二烯系橡胶、SBR及BR以外的其他橡胶成分。作为其他橡胶成分,可使用轮胎工业中一般使用的可交联的橡胶成分,可举出苯乙烯异戊二烯橡胶(SIR)、苯乙烯异戊二烯丁二烯橡胶(SIBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)等除异戊二烯系橡胶、SBR及BR以外的二烯系橡胶;丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶、二元乙丙橡胶(ethylene propylene rubber)、聚降冰片烯橡胶、硅橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氟橡胶(FKM)、丙烯酸类橡胶(ACM)、表氯醇橡胶等除二烯系橡胶以外的橡胶成分。这些其他橡胶成分可以1种单独使用,也可以2种以上并用。本实施方式的橡胶成分,优选含有二烯系橡胶80质量%以上,更优选90质量%以上,进一步优选95质量%以上,特别优选98质量%以上,也可以是仅由二烯系橡胶构成的橡胶成分。此外,除可含有上述的橡胶成分之外,还可含有公知的热塑性弹性体,也可不含公知的热塑性弹性体。

橡胶成分中的总苯乙烯量,基于本发明的效果的观点,为15.0质量%以下,优选13.0质量%以下,更优选11.0质量%以下,进一步优选10.0质量%以下,特别优选9.0质量%以下。此外,橡胶成分中的总苯乙烯量,基于本发明的效果的观点,为1.0质量%以上,优选2.0质量%以上,更优选3.0质量%以上,进一步优选4.0质量%以上。

<填料>

本实施方式的橡胶组合物中,作为填料,优选含有二氧化硅,更优选含有炭黑及二氧化硅。此外,填料可是仅由炭黑及二氧化硅构成的填料。

(二氧化硅)

作为二氧化硅,没有特别限定,例如可使用通过干式法配制的二氧化硅(无水二氧化硅)、通过湿式法配制的二氧化硅(含水二氧化硅)等轮胎工业中常用的二氧化硅。此外,基于环境负负荷的观点,可使用以生物质材料为原料的二氧化硅(例如由稻壳精制的非晶质二氧化硅)。其中,基于硅烷醇基多的理由,优选通过湿式法配制的含水二氧化硅。这些二氧化硅可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

以生物质材料为原料的二氧化硅,例如可通过如下方法获得:从将稻壳燃烧得到的稻壳灰中,用氢氧化钠溶液提取硅酸盐,使用该硅酸盐,与以往的湿式二氧化硅同样地,与硫酸反应,生成二氧化硅沉淀,将所得到的二氧化硅沉淀进行过滤、水洗、干燥、粉碎。

二氧化硅结晶化时不溶于水,无法利用其成分之硅酸。通过管理燃烧温度和燃烧时间,可抑制稻壳灰中的二氧化硅的结晶化(参见JP特开2009-2594号公报,秋田县立大学网络期刊B/2019,vol.6,p.216-222等)。

从稻壳中提取的非晶质二氧化硅可使用由Wilmar公司等市售的。

二氧化硅的平均一次粒径优选17nm以上,更优选18nm以上,进一步优选19nm以上,特别优选20nm以上。通过使二氧化硅的平均一次粒径在所述的范围,被二氧化硅束缚的橡胶分子的量(体积)被抑制至最小限度,容易柔软地移动,因而,在受到力时,即使是聚合物分子链,也能够使应力缓和,抑制裂纹产生。另一方面,基于得到补强性的观点,该平均一次粒径优选30nm以下,更优选25nm以下。此外,二氧化硅的平均一次粒径通过所述测定方法测定。

二氧化硅的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)比表面积,基于本发明的效果的观点,优选180m

二氧化硅的氮吸附比表面积(N

相对于橡胶成分100质量份,二氧化硅的含量,基于得到补强性的观点,优选2质量份以上,更优选5质量份以上,进一步优选8质量份以上,特别优选10质量份以上。此外,基于得到柔软性、使应力缓和的观点,二氧化硅的含量优选35质量份以下,更优选30质量份以下,进一步优选25质量份以下,进一步优选20质量份以下,特别优选15质量份以下。

(炭黑)

作为炭黑没有特别限定,例如可使用GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等轮胎工业中常用的炭黑。此外,基于环境负荷的观点,及基于减少炭黑表面和橡胶分子链之间的摩擦、抑制发热性的观点,可使用从已使用轮胎的热分解得到的再生炭黑(rCB)。这些炭黑可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

再生炭黑可从已使用充气轮胎的热分解工艺得到。例如,欧洲专利申请公开号第3427975号说明书中记载,“橡胶化学与技术”,Vol.85,No.3,第408~449页(2012),特别是第438、440、442页提及通过排除氧的550~800℃下的有机材料的热分解或较低温度下的真空热分解得到(第[0027]段)。由这样的热分解工艺得到的炭黑,如日本专利第6856781号的说明书第[0004]段提及的,通常其表面缺少官能团(热分解炭黑和市售的炭黑的表面形态及化学的比较,Powder Technology 160(2005)190~193)。

再生炭黑,其表面可缺少官能团,或者可被处理成其表面包含官能团。为了使再生炭黑的表面包含官能团而进行的处理可通过通常方法实施。例如,欧洲专利申请公开号第3173251号说明书中,通过将从热分解工艺得到的炭黑在酸性条件下,用过锰酸钾处理,来得到其表面包含羟基和/或羧基的炭黑。此外,日本专利第6856781号中,将从热分解工艺得到的炭黑,用含有至少1个的硫醇基(thiol group)或二硫醚基(disulfide group)的氨基酸化合物处理,得到其表面活性化的炭黑。本实施方式的再生炭黑还包括为了让它们表面包含官能团而处理过的炭黑。

再生炭黑可使用由Strable Green Carbon公司、LDCarbon公司等市售的。

炭黑的平均一次粒径优选20nm以上,更优选25nm以上,进一步优选30nm以上,特别优选35nm以上。通过将炭黑的平均一次粒径设定在所述的范围,被炭黑束缚的橡胶分子的量(体积)被抑制至最小限度,容易柔软地移动,因此,在受到力时,即使是聚合物分子链,也能够使应力缓和,抑制裂纹产生。另一方面,该平均一次粒径,基于得到补强性的观点,优选90nm以下,更优选75nm以下,进一步优选60nm以下。此外,炭黑的平均一次粒径通过所述测定方法测定。

炭黑的氮吸附比表面积(N

含有炭黑时,相对于橡胶成分100质量份,炭黑的含量,基于得到补强性的观点及防止由紫外线导致的劣化的观点,优选30质量份以上,更优选35质量份以上,进一步优选40质量份以上,特别优选45质量份以上。此外,基于得到柔软性、使应力缓和的观点,炭黑的含量优选90质量份以下,更优选80质量份以下,进一步优选70质量份以下,进一步优选65质量份以下,特别优选60质量份以下。

炭黑的总含量中所占的再生炭黑的含有率没有特别限制,例如可以为超过1质量%,超过5质量%,超过10质量%,超过20质量%,超过25质量%,超过30质量%。另一方面,基于补强性的观点,该含有率优选不足95质量%,更优选不足90质量%,进一步优选不足85质量%。

(其他填料)

作为除二氧化硅及炭黑以外的其他填料,可混合氢氧化铝、碳酸钙、氧化铝、粘土、滑石等从以往就在轮胎工业中常用的填料。

炭黑的含量相对于二氧化硅的含量之比,优选10.0以下,更优选9.0以下,进一步优选8.0以下,进一步优选7.0以下,特别优选6.0以下。通过将炭黑的含量相对于二氧化硅的含量之比设定在所述的范围,可进一步提高耐裂纹性能。另一方面,炭黑的含量相对于二氧化硅的含量之比的下限值没有特别限制,例如可以是0.05以上,0.2以上,0.5以上,0.8以上,1.1以上,1.5以上,2.0以上。

相对于橡胶成分100质量份,填料的合计含量优选40质量份以上,更优选50质量份以上,进一步优选55质量份以上,特别优选60质量份以上。基于本发明的效果的观点,填料的合计含量优选120质量份以下,更优选110质量份以下,进一步优选100质量份以下,特别优选95质量份以下。

(硅烷偶联剂)

二氧化硅优选与硅烷偶联剂并用。作为硅烷偶联剂没有特别限定,在轮胎工业中,可使用从以往与二氧化硅并用的任意的硅烷偶联剂,可举例如3-巯基丙基三甲氧基硅烷、迈图公司制造的NXT-Z100、NXT-Z45、NXT等巯基系硅烷偶联剂;双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物等硫化物系硅烷偶联剂;3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷、3-己酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷、3-辛酰基硫代-1-丙基三甲氧基硅烷等硫酯(thioester)系硅烷偶联剂;乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基系硅烷偶联剂;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等氨基系硅烷偶联剂;γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等环氧丙氧基系硅烷偶联剂;3-硝基丙基三甲氧基硅烷、3-硝基丙基三乙氧基硅烷等硝基系硅烷偶联剂;3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷等氯(基)系硅烷偶联剂;等。其中,优选硫化物系硅烷偶联剂和/或巯基系硅烷偶联剂,更优选硫化物系硅烷偶联剂。这些硅烷偶联剂可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

相对于橡胶成分100质量份,硅烷偶联剂的含量,基于提高二氧化硅的分散性的观点,优选0.5质量份以上,更优选1.0质量份以上,进一步优选2.0质量份以上,特别优选4.0质量份以上。此外,基于防止耐摩耗性能的降低的观点,硅烷偶联剂的含量优选20质量份以下,更优选15质量份以下,进一步优选10质量份以下。

相对于二氧化硅100质量份,硅烷偶联剂的含量,基于提高二氧化硅的分散性的观点,优选1质量份以上,更优选3质量份以上,进一步优选5质量份以上,特别优选8质量份以上。此外,基于成本及加工性的观点,硅烷偶联剂的含量优选20质量份以下,更优选18质量份以下,进一步优选16质量份以下。

<其他配合剂>

本实施方式的橡胶组合物中,除了所述成分以外,还可适当含有以往轮胎工业中一般使用的配合剂,例如软化剂、蜡、硬脂酸、氧化锌、防老剂、硫化剂、硫化促进剂等。

作为软化剂,可举例如树脂成分、油、液状橡胶等。

作为树脂成分,没有特别限定,可举出轮胎工业中惯用的石油树脂、萜烯系树脂、松香系树脂、酚系树脂等。这些树脂成分可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

含有树脂成分时,相对于橡胶成分100质量份,树脂成分的含量,基于与苯乙烯区域相互作用、容易使应力缓和的观点,优选1质量份以上,更优选3质量份以上,进一步优选5质量份以上。此外,基于发热性抑制的观点,树脂成分的含量优选60质量份以下,更优选50质量份以下,进一步优选40质量份以下,特别优选30质量份以下。

作为油,可举例如操作油、植物油脂、动物油脂等。作为所述操作油,可举出链烯烃系操作油、环烷系操作油、芳香族系操作油等。此外,环境对策下,也可使用多环式芳香族化合物(polycyclic aromatic compound:PCA)的含量低的操作油。作为所述低PCA含量操作油,可举出轻度提取溶剂合物(MES)、处理馏出物芳香族系提取物(TDAE)、重环烷系油等。

含有油时,相对于橡胶成分100质量份,油的含量,基于加工性的观点,优选1质量份以上,更优选3质量份以上,进一步优选5质量份以上。此外,基于耐摩耗性能的观点,油的含量优选90质量份以下,更优选70质量份以下,进一步优选50质量份以下,特别优选30质量份以下。

液状橡胶,只要是在常温(25℃)下为液体状态的聚合物就没有特别限定,可举例如液状丁二烯橡胶(液状BR)、液状苯乙烯丁二烯橡胶(液状SBR)、液状异戊二烯橡胶(液状IR)、液状苯乙烯异戊二烯橡胶(液状SIR)、液状金合欢烯橡胶等。这些液状橡胶可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

含有液状橡胶时,相对于橡胶成分100质量份,液状橡胶的含量,优选1质量份以上,更优选3质量份以上,进一步优选5质量份以上。此外,液状橡胶的含量优选50质量份以下,更优选40质量份以下,进一步优选20质量份以下。

含有蜡时,相对于橡胶成分100质量份,蜡的含量,基于橡胶耐候性的观点,优选0.5质量份以上,更优选1.0质量份以上,进一步优选1.5质量份以上。此外,基于防止由喷霜导致的轮胎的白色化的观点,蜡的含量优选10质量份以下,更优选5.0质量份以下。

作为防老剂,没有特别限定,可举例如胺系、喹啉系、醌系、酚系、咪唑系的各化合物、氨基甲酸金属盐等防老化剂,优选N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺、N-异丙基-N’-苯基-对苯二胺、N,N’-二苯基-对苯二胺、N,N’-二-2-萘基-对苯二胺、N-环己基-N’-苯基-对苯二胺等苯二胺系防老化剂、及2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉等喹啉系防老化剂。这些防老剂可以1种单独使用,也可以2种以上并用。

含有防老剂时,相对于橡胶成分100质量份,防老剂的含量,基于橡胶耐臭氧裂纹性的观点,优选0.5质量份以上,更优选1.0质量份以上,进一步优选1.5质量份以上。此外,基于耐摩耗性能、湿抓地性能的观点,防老剂的含量优选10质量份以下,更优选5.0质量份以下。

含有硬脂酸时,相对于橡胶成分100质量份,硬脂酸的含量,基于加工性的观点,优选0.5质量份以上,更优选1.0质量份以上,进一步优选1.5质量份以上。此外,基于硫化速度的观点,硬脂酸的含量优选10质量份以下,更优选5.0质量份以下。

含有氧化锌时,相对于橡胶成分100质量份,氧化锌的含量,基于加工性的观点,优选0.5质量份以上,更优选1.0质量份以上,进一步优选1.5质量份以上。此外,基于耐摩耗性能的观点,氧化锌的含量优选10质量份以下,更优选5.0质量份以下。

作为硫化剂,适合使用硫。作为硫,可使用粉末硫、油处理硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫等。

作为硫化剂含有硫时的相对于橡胶成分100质量份的含量,基于确保充分硫化反应的观点,优选0.1质量份以上,更优选0.5质量份以上,进一步优选1.0质量份以上。此外,基于劣化防止的观点,优选5.0质量份以下,更优选4.0质量份以下,进一步优选3.5质量份以下。此外,作为硫化剂使用含油的硫时的硫化剂的含量为含油的硫中所含的纯硫分的合计含量。

作为硫以外的硫化剂,可举例如烷基苯酚·氯化硫缩合物、1,6-六亚甲基-二硫代硫酸钠·二水合物、1,6-双(N,N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫代)己烷等。这些硫以外的硫化剂,可使用由田冈化学工业株式会社、LANXESS株式会社、富莱克斯(FLEXSYS)公司等市售的。

作为硫化促进剂,可举例如次磺酰胺系、噻唑系、秋兰姆系、硫脲系、胍系、二硫代氨基甲酸系、醛-胺系或者醛-氨系、咪唑啉系或黄原酸盐系硫化促进剂等。这些硫化促进剂,可以1种单独使用,也可以2种以上并用。其中,基于更好地得到期望的效果的点,优选选自次磺酰胺系、胍系及噻唑系硫化促进剂中的1种以上的硫化促进剂,更优选次磺酰胺系硫化促进剂。

作为次磺酰胺系硫化促进剂,可举例如N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS)、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CBS)、N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(DCBS)等。其中,优选N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS)及N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CBS)。

作为胍系硫化促进剂,可举例如1,3-二苯基胍(DPG)、1,3-二-邻甲苯基胍、1-邻甲苯基双胍、双儿茶酚硼酸盐的二-邻甲苯基胍盐、1,3-二-邻枯烯基胍、1,3-二-邻联苯基胍、1,3-二-邻枯烯基-2-丙酰基胍等。其中,优选1,3-二苯基胍(DPG)。

作为噻唑系硫化促进剂,可举例如2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑的环己基胺盐、二-2-苯并噻唑基二硫化物等。其中,优选2-巯基苯并噻唑。

含有硫化促进剂时,相对于橡胶成分100质量份,硫化促进剂的含量优选1.0质量份以上,更优选1.5质量份以上,进一步优选2.0质量份以上。此外,相对于橡胶成分100质量份,硫化促进剂的含量优选8.0质量份以下,更优选7.0质量份以下,进一步优选6.0质量份以下,特别优选5.0质量份以下。通过将硫化促进剂的含量设定在上述范围内,倾向于能够确保破坏强度及伸长率。

本实施方式的橡胶组合物在70℃时的tanδ(70℃tanδ)相对于70℃时的复弹性模量(MPa)(70℃E*)的数值之比(70℃tanδ/70℃E*),优选0.005以上,更优选0.006以上,进一步优选0.007以上,特别优选0.008以上。此外,70℃tanδ/70℃E*优选0.020以下,更优选0.018以下,进一步优选0.016以下,特别优选0.014以下。通过将70℃tanδ/70℃E*设定在所述的范围,可抑制轮胎转动时的发热,其结果是,可有效抑制轮胎的劣化。

本实施方式的橡胶组合物在70℃时的复弹性模量(70℃E*)优选为15MPa以下,更优选14MPa以下,进一步优选13MPa以下,特别优选12MPa以下。此外,本实施方式的橡胶组合物的70℃E*优选为5MPa以上,更优选6MPa以上,进一步优选7MPa以上。此外,橡胶组合物的70℃E*通过所述测定方法测定。

本实施方式的橡胶组合物在70℃时的tanδ(70℃tanδ)优选为0.16以下,更优选0.15以下,进一步优选0.14以下,进一步优选0.13以下,特别优选0.12以下。此外,本实施方式的橡胶组合物的70℃tanδ优选为0.02以上,更优选0.03以上,进一步优选0.04以上,特别优选0.05以上。此外,橡胶组合物的70℃tanδ通过所述测定方法测定。

此外,本实施方式的橡胶组合物的70℃tanδ及70℃E*可通过后记的橡胶成分、填料、软化剂等的种类、混合量适当调整。

<制造>

本实施方式的橡胶组合物可通过公知的方法制造。例如可通过将所述的各成分用开炼机(open roll)、密闭式混炼机(班伯里密炼机、捏合机等)等橡胶混炼装置混炼来制造。

混炼工序包括:例如,将除硫化剂及硫化促进剂以外的配合剂及添加剂混炼的基础捏炼工序,和向在基础捏炼工序中得到的混炼物中添加硫化剂及硫化促进剂并混炼的最终捏炼(F捏炼)工序。进一步地,所述基础捏炼工序根据期望也可分为多个工序。

作为混炼条件没有特别限定,可举例如,基础捏炼工序中,排出温度150~170℃下进行3~10分钟混炼,最终捏炼工序中,70~110℃下进行1~5分钟混炼的方法。作为硫化条件,没有特别限定,可举例如150~200℃下进行10~30分钟硫化的方法。

具备由所述橡胶组合物构成的搭接部的本实施方式的轮胎可通过通常的方法制造。即,可以通过下述方法制造轮胎:针对橡胶成分,根据需要混合上述各成分,获得未硫化的橡胶组合物,将该未硫化的橡胶组合物挤出加工成搭接部的形状,在轮胎成型机上与其他轮胎部件贴合在一起,用通常的方法成型,由此形成未硫化轮胎,通过将该未硫化轮胎在硫化机中加热加压,来制造轮胎。作为硫化条件,没有特别限定,可举例如,150~200℃下进行硫化10~30分钟的方法。

<用途>

本实施方式的轮胎可适当用于乘用车用轮胎、货车·客车用轮胎、两轮车用轮胎、竞技用轮胎,其中,优选用于乘用车用轮胎。此外,乘用车用轮胎是指以在四轮行驶的汽车上安装为前提的轮胎,是指其最大负载能力在1000kg以下的轮胎。此外,本实施方式的轮胎可用于全季节用轮胎、夏季用轮胎、无钉防滑轮胎等冬季用轮胎。

【实施例】

以下,基于实施例说明本发明,但本发明不仅限于这些实施例。

以下,汇总展示实施例及比较例中使用的各种化学品。

NR:TSR20

IR:日本瑞翁株式会社制造的Nipol(注册商标)IR2200

SBR1:JSR株式会社制造的SBR1502(E-SBR,苯乙烯含量:23.5质量%)

SBR2:JSR株式会社制造的HPR840(S-SBR,苯乙烯含量:10质量%)

SBR3:通过下述制造例1制造的氢化SBR(氢化率:80摩尔%,苯乙烯含量:35质量%)

BR:宇部兴产株式会社制造的UBEPOL BR(注册商标)150B(顺式含量:97摩尔%)

炭黑1:卡博特日本株式会社制造的SHOBLACK N330(N

炭黑2:东海碳株式会社(TOKAI CARBON CO.,LTD.)制造的SEAST SO(FEF,N550,N

炭黑3:Streble Green Carbon公司制造的SS550(由轮胎的热分解工艺得到的炭黑)

二氧化硅1:Evonik Degussa公司制造的ULTRASIL VN3(N

二氧化硅2:Rhodia日本株式会社制造的ZEOSIL 115GR(N

二氧化硅3:Wilmar公司制造的K185(由稻壳精制的非晶质二氧化硅)

硅烷偶联剂:Evonik Degussa公司制造的Si266(双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)

油:H&R株式会社制造的VivaTec400(TDAE油)

蜡:日本精蜡株式会社制造的Ozoace 0355

防老剂1:大内新兴化学工业株式会社制造的NOCRAC 6C(N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺)

防老剂2:大内新兴化学工业株式会社制造的NOCRAC RD(聚(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉))

氧化锌:三井金属矿业株式会社制造的锌华1号

硬脂酸:日油株式会社制造的硬脂酸珠“Tsubaki(椿)”

硫:日本乾溜工业株式会社制造的SEIMI OT(含10%油的不溶性硫)

硫化促进剂:大内新兴化学工业株式会社制造的Nocceler CZ(N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CBS))

(制造例1:氢化SBR的制造)

向充分氮气置换的耐热反应容器中添加正己烷2000ml、苯乙烯60g、1,3-丁二烯140g、TMEDA 0.93g、正丁基锂0.45mmol,在50℃下进行5小时搅拌,进行聚合反应。接下来,一边将氢气以0.4MPa-Gauge的压力供给,一边进行20分钟搅拌,使之与未反应的聚合物末端锂反应,制成氢化锂。使氢气供给压力为0.7MPa-Gauge,反应温度为90℃,使用以二氯二茂钛为主体的催化剂,进行氢化。在达到氢的吸收变成目标氢化率的累计量的时间点下,使反应温度为常温,将氢气压返回常压,从反应容器中拔出,将反应溶液投入水中搅拌,通过汽提除去溶剂,由此得到氢化SBR。

(实施例及比较例)

按照表1-1及表1-2所示的混合配方,用1.7L密闭型班伯里密炼机,将除硫及硫化促进剂以外的化学品混炼5分钟,直到排出温度170℃,得到混炼物。接下来,用双轴开炼机,向得到的混炼物中添加硫及硫化促进剂,捏炼4分钟至105℃,得到未硫化橡胶组合物。将得到的未硫化橡胶组合物用具备指定的形状的口模的挤出机挤出成形为搭接部的形状,与其他的轮胎部件贴合在一起,形成未硫化轮胎,在170℃的条件下加压硫化12分钟,制造各试验用轮胎。

对得到的试验用轮胎进行下述的评价。评价结果如表1-1及表1-2所示。

<70℃tanδ及70℃E*的测定>

从各试验用轮胎的搭接部中,以轮胎周向为长边,轮胎宽度方向(搭接部表面的法线方向)为厚度方向的方式,切出长度20mm×宽度4mm×厚度1mm来制作硫化后的各橡胶试验片。关于各橡胶试验片,用GABO公司制造的EPLEXOR系列,在温度70℃、频率10Hz、动态应变振幅1%的条件下测定tanδ及复弹性模量(E*)。结果如表1-1及表1-2所示。

<耐裂纹性能>

向各试验用轮胎中填充250kPa的空气,用80℃的烤炉进行1周热劣化。然后,装在排气量2000cc的汽车的全部轮子上,实车使用1个月(行驶距离:10000km)。关于行驶后的各轮胎,测定搭接部的50mm×20mm的范围的表面上裂纹的长度,求出其合计。并且,通过下述式,将耐裂纹性能指数表示。指数越大,表示耐裂纹性能越良好。

(耐裂纹性能指数)=(比较例5的裂纹长的合计)/(各试验用轮胎的裂纹长的合计)×100

【表1-1】

【表1-2】

表1-2

基于表1-1及表1-2的结果可知,使构成搭接部的橡胶成分中的总苯乙烯量和搭接部的最大厚度为指定的关系的本发明的轮胎改善了搭接部的耐裂纹性能。

<实施方式>

本发明的实施方式的例子如下所示。

〔1〕一种轮胎,具备搭接部,其中,所述搭接部由含有橡胶成分及填料的橡胶组合物构成,所述橡胶成分含有异戊二烯系橡胶及苯乙烯丁二烯橡胶,所述橡胶成分中的总苯乙烯量设为S(质量%),所述搭接部的最大厚度设为T(mm)时,S为1.0~15.0质量%(优选2.0~13.0质量%,更优选3.0~11.0质量%,进一步优选4.0~10.0质量%),以数值之比表示的S/T为0.10以上(优选0.20以上,更优选0.30以上,进一步优选0.40以上,特别优选0.50以上)。

〔2〕根据上述〔1〕记载的轮胎,其中,轮胎的轮胎重量G(kg)相对于最大负载能力W

〔3〕根据上述〔1〕或〔2〕记载的轮胎,其中,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物含有5~35质量份(优选8~30质量份,更优选10~25质量份)的平均一次粒径在18nm以上的二氧化硅。

〔4〕根据上述〔1〕~〔3〕中任一项记载的轮胎,其中,相对于所述橡胶成分100质量份,所述橡胶组合物含有35质量份以上(优选35质量份以上,更优选40质量份以上,进一步优选45质量份以上)的平均一次粒径在40nm以上的炭黑。

〔5〕根据上述〔1〕~〔4〕中任一项记载的轮胎,其中,所述橡胶成分含有10~50质量%(优选15~45质量%)的异戊二烯系橡胶。

〔6〕根据上述〔1〕~〔5〕中任一项记载的轮胎,其中,所述橡胶成分含有5~40质量%(优选10~35质量%)的苯乙烯丁二烯橡胶。

〔7〕根据上述〔1〕~〔6〕中任一项记载的轮胎,其中,所述橡胶组合物的70℃时的tanδ(70℃tanδ)相对于70℃时的复弹性模量(MPa)(70℃E*)的数值之比(70℃tanδ/70℃E*)为0.005~0.020(优选0.006~0.018,更优选0.007~0.016,进一步优选0.008~0.014)。

〔8〕根据上述〔1〕~〔7〕中任一项记载的轮胎,其中,所述填料含有再生炭黑。

〔9〕根据上述〔1〕~〔8〕中任一项记载的轮胎,其中,所述填料含有以生物质材料为原料的二氧化硅(优选从稻壳精制的非晶质二氧化硅)。

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