CN104744746A - 一种用于轿车跑气保用轮胎胎侧部位的橡胶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，原料各组分按重量份计组成如下：天然橡胶40.0-60.0份；顺丁橡胶40.0-60.0份；炭黑50.0-80.0份；软化剂1.0-5.0份；增粘树脂1.0-5.0份；抗老剂1.0-3.0份；氧化锌2.0-5.0份；硬脂酸1.0-3.0份；硫磺2.0-5.0份；促进剂2.0-4.0份；抗硫化返原剂1.0-3.0份。该支撑胶配方兼顾三种性能要求，即具有高硬度、低生热、屈挠性好，得到了硬度75-80，100％定伸模量在6-9MPa，回弹为58-68的支撑胶，保证轮胎在缺气行驶状态下安全性和可用性(行驶性)，极大的提高了轮胎在缺气状态下车辆行驶的安全性。

Description

一种用于轿车跑气保用轮胎胎侧部位的橡胶组合物

技术领域

本发明领域涉及轮胎制造领域，具体来说是一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物。

技术背景

汽车的全部机动性能需要通过轮胎将力传递到地面来实现，所以轮胎的性能直接影响汽车的性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。行车安全性是轮胎最重要的使用属性。

目前，在家用轿车领域，子午线轮胎已经渐渐替代斜交胎成为主流，子午线轮胎无内胎的设计使得轮胎行驶过程中被扎破后，不像有内胎的斜交胎那样发生爆裂的危险，而使得轮胎在短时间内具有一定的行驶能力，如何提高低气压或零气压状态下的行驶能力，即缺气保用轮胎，已成为国内外各大轮胎厂研发的重大课题。

轿车跑气保用轮胎目前主要有自体支撑型、辅助***型和自密封型3种类型。本专利中所述的跑气保用轮胎为自体支撑型，其特点是胎侧填充了高硬度、低生热、屈挠性优良的胎侧支撑胶(月牙状)，当轮胎缺气后仍然能够支撑车辆以80km/h的速度行驶80km。

在跑气保用轮胎的生产技术领域，实现轮胎的低压或零压行驶性能一直是开发者追求的目标。跑气保用轮胎的国际标准为0气压下以80km/h的速度测试60min，且胎面、胎侧无脱层等损坏，试验轮胎试验前与试验后的试验负荷下断面高度变化率不大于20％。另外在正常使用过程中跑气保用轮胎并不降低轮胎湿地抓着力或大幅提升轮胎滚动阻力。支撑胶在正常行驶过程中，因其配置在轮胎胎侧内部，具有比普通胎侧更强的刚性，由此能够对抗跑气行驶过程中轮胎受到的来自车辆的载荷压力，且不至于使得轮辋触地面造成轮辋损坏。同时支撑胶具有的高曲挠与低生热的特点，更延长了零气压行驶过程中轮胎的使用寿命。

近些年来，轮胎行业技术领域已经推出了一系列的跑气保用轮胎，其他专利如日本东洋橡胶工业株式会社专利号200780025875.5中介绍的“一种在胎侧部配置有加强橡胶层的自支撑型跑气保用轮胎”，在胎侧部的帘布层的内侧上，分别配置有截面大致呈月牙形的加强橡胶层A和B，但加强橡胶层A和B的橡胶硬度分别在60-90邵A，且两层硬度差在5-30范围内，能够有效抑制跑气行驶时的胎圈脱落现象，同时降低路面行驶噪音。

但是，作为配方设计优选方案，本发明的跑气保用轮胎支撑胶，在注重轮胎操控性能上，必须兼顾耐曲挠和低生热的特点，在考虑零气压行驶性能的同时，更着重考虑正常行驶下的轮胎的运动状况。因此选用支撑胶方案的跑气轮胎在正常使用时，不能因支撑胶的加入而过大提高滚动阻力，也不能因支撑胶的高生热降低轮胎使用寿命，因此，如何发明一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，具有重要的现实意义。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，该支撑胶配方兼顾三种性能要求，即具有高硬度、低生热、屈挠性好，得到了硬度75-80，100％定伸模量在6-9MPa，回弹为58-68的支撑胶，保证轮胎在缺气行驶状态下安全性和可用性(行驶性)。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，原料各组分按重量份计组成如下：

进一步的，所述的天然橡胶为生胶门尼粘度在73-93之间，其主要成分为聚异戊二烯。

进一步的，所述的顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶，又称稀土顺丁橡胶，是以稀土金属钕为主体的催化体系聚合的一种顺丁橡胶，其牌号为Buna CB24。

进一步的，所述的炭黑选用总表面积(NSA)在39-93m2/g的“炉法工艺”制造的湿法造粒炭黑，选用N375/N550/N660中的一种或多种。

进一步的，所述软化剂为TDAE油。

进一步的，所述的增粘树脂软化点在130～150℃。

进一步的，所述的防老剂为防老剂RD或防老剂4020中的一种或多种。

进一步的，所述硫磺采用不溶性硫磺IS7020。

进一步的，所述促进剂采用次磺酰胺类促进剂，名称为TBBS。

进一步的，所述抗硫化返原剂采用朗盛公司的VP KA 9188。

本发明的有益效果为：

本发明中的顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶，又称稀土顺丁橡胶，是以稀土金属钕为主体的催化体系聚合的一种顺丁橡胶，其有如下优点：1)较高的拉伸性能和回弹性能；2)较低的压缩生热性能；3)加工安全性好，硫化速度快；4)不同温度下50-110℃下的滞后损失比通常所用的镍系顺丁低14％以上，弹性模量高6％以上。

本发明设计的用于跑气保用轮胎的支撑胶，胎面生胶选用天然橡胶和钕系顺丁胶，用以提供高强度，耐屈挠、低生热性能的综合统一，炭黑选用低生热的型号，增粘树脂选用超级增粘用以提高和子口胶、胎侧胶的粘合性能，防止脱层。跑气保用轮胎的国际标准为0气压下以80km/h的速度测试60min，且胎面、胎侧无脱层等损坏，试验轮胎试验前与试验后的试验负荷下断面高度变化率不大于20％。本发明的支撑胶在正常使用过程中并不降低轮胎湿地抓着力或大幅提升轮胎滚动阻力，在跑气保用轮胎的生产技术领域的应用，实现轮胎的低压或零压行驶性能。

本发明设计的用于跑气保用轮胎的支撑胶，采用了朗盛公司生产的高抗硫化返原的新型交联剂，其产品名称为VP KA 9188。其特点是参与的硫磺硫化中，将形成热力学稳定的且具柔性的混合交联键，

结构如下：(x≤3)

橡胶－Sx–(CH2)6–Sx–橡胶

使用该材料的硫化橡胶显示了良好的动静态模量、拉伸强度、撕裂强度、硬度、回弹、压缩变形、生热和固德里奇屈挠试验中的蠕变，损耗因子tanδ的保持性等。橡胶组合物中除了生胶、补强体系、增塑体系，抗硫化返原剂外还使用了各种药品如硫化剂和促进剂和防老剂等，硫化剂采用油含量为20％的不溶性硫磺，促进剂采用分子量为408.75，初熔点≥65℃的秋兰姆类超速促进剂，得到的支撑胶具有75-80的硬度，6-9MPa的100％定伸模量，58-68的回弹性能，满足高硬度、低生热、屈挠性好设计方向，确保了胎侧部位的支撑性能，极大的提高了轮胎在缺气状态下车辆行驶的安全性，减少或避免了安全事故的发生。

支撑胶在正常行驶过程中，因其配置在轮胎胎侧内部，具有比普通胎侧更强的刚性，由此，能够对抗跑气行驶过程中轮胎受到的来自车辆的载荷压力，且不至于使得轮辋触地面造成轮辋损坏。同时支撑胶具有的高曲挠与低生热的特点，更延长了零气压行驶过程中轮胎的使用寿命。

具体实施方式

结合实施例对本发明作进一步的描述：

一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，原料各组分按重量份计组成如下：

天然橡胶40.0-60.0份、顺丁橡胶40.0-60.0份、炭黑50.0-80.0份、软化剂1.0-5.0份、增粘树脂1.0-5.0份、抗老剂1.0-3.0份、氧化锌2.0-5.0份、硬脂酸1.0-3.0份、硫磺2.0-5.0份、促进剂2.0-4.0份、抗硫化返原剂1.0-3.0份。

本发明橡胶组分包含天然橡胶(NR)和顺式1,4-聚丁二烯含量高于96％的聚丁二烯橡胶且是以稀土金属钕为主体的催化体系聚合而成的(Nd-BR)。

橡胶组合物中的NR用量不能太少，优先40-60重量份，含量低于40重量份时，胶料的拉伸强度偏低，加工性能差。

实施例中的NR为泰国产天然胶。

实施例中的Nd-BR采用的是朗盛公司生产的钕系顺丁，其牌号为BunaCB24。

以100phr的橡胶组合物为基准，炭黑的含量不低于50phr，优选不低于55phr，当炭黑低于50phr时，橡胶组合物将获得不了足够的硬度，此外，炭黑的含量不能超过80phr，超过80phr时，胶料生热较高，耐久性能受到影响。炭黑选用总表面积(NSA)在39-93m²/g的炉法炭黑，实施例中使用黑猫公司生产的牌号为N375的炭黑。

本发明除了上述介绍到的生胶、补强体系外还使用了各种药品如软化剂、增粘剂、防老剂、硫化剂、抗硫化返原剂、促进剂等。软化剂采用德国汉圣公司生产的TDAE油，其牌号为V500，增粘剂为德国BASF公司生产的超级增粘树脂，产品名称为Koresin。硫化剂采用不溶性硫磺IS7020，促进剂为常用的次磺酰胺类，名称为TBBS，抗硫化返原剂采用朗盛公司的VP KA9188。

下表1是本发明中配方设计中的实施例

表1

配方编号	A	B	C	D	E
						材料	份数	份数	份数	份数	份数
TSR20	60	35	40	50	50
						Nd-BR	40	65	60	50	50
N375	60	60	50	60	60
						ZnO	4	4	4	4	4
硬脂酸	2	2	2	2	3
						防老剂	3	3	3	3	3
IS7020	4.0	2.5	4.0	4.0	2.5
						TBBS	2	2	2	2	2
KA9188	1	1	1	1	1
						其它	5	5	5	5	5

根据表1的组合物配合表，首先将天然胶和顺丁胶放入密炼机在转速50转/分钟的速度下混炼1min，让两种生胶充分混合均匀，然后再加入除硫磺，促进剂和抗硫化返原剂外的其它材料，混炼约2min，在温度为165℃时排料。待母胶冷却且停放4小时后，再加入硫磺、促进剂和抗硫化返原剂，低速混炼约2min，然后排料，获得橡胶组合物。

表2组合物的物理性能表，硫化条件：150℃*30min

采用表1中的A和B配方进行了轮胎验证试验。配方A的密炼工艺及压出工艺非常好，胶料压出流畅且表面光亮，配方B在密炼和压出时都遇到一定的问题，密炼时，母胶排料挤出时开头及边部散不易成团，压出容易焦烧，压出速度不易过快，且不合格半成品的处理非常困难。

上述配方A和B的支撑胶的试验室机床性能测试见表3

表3：机床结果(跑气保用胎225/45RF17)

轮胎除支撑胶配方不同外，其它设计相同。

以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，原料各组分按重量份计组成如下：

2.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述的天然橡胶为生胶门尼粘度在73-93之间，其主要成分为聚异戊二烯。

3.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述的顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶，又称稀土顺丁橡胶，是以稀土金属钕为主体的催化体系聚合的一种顺丁橡胶，其牌号为Buna CB24。

4.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述的炭黑选用总表面积(NSA)在39-93m2/g的“炉法工艺”制造的湿法造粒炭黑，选用N375/N550/N660中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述软化剂为TDAE油。

6.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述的增粘树脂软化点在130～150℃。

7.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述的防老剂为防老剂RD或防老剂4020中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述硫磺采用不溶性硫磺IS7020，所述抗硫化返原剂采用朗盛公司的VP KA 9188。

9.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂采用次磺酰胺类促进剂，名称为TBBS。

10.根据权利要求1所述的一种用于轿车跑气保用轮胎的胎侧部位的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先将天然胶和顺丁胶放入密炼机在转速50转/分钟的速度下混炼1min，让两种生胶充分混合均匀；

(2)向上述混合物中加入炭黑、软化剂、增粘树脂、抗老剂、氧化锌和硬脂酸，混炼约2min，在温度达到165℃时排料；

(3)待母胶冷却且停放4小时后，再加入硫磺、促进剂和抗硫化返原剂，低速混炼约2min，然后排料，获得橡胶组合物。