CN108137844B - 橡胶组合物和轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供：可以确保硫化速度与发泡速度之间的平衡的橡胶组合物、和轮胎。本发明的橡胶组合物包含二烯系橡胶组分、产生二氧化碳的发泡剂、脂肪酸金属盐和尿素，其中相对于100质量份的二烯系橡胶组分以0.1至20质量份的量添加发泡剂，相对于100质量份的二烯系橡胶组分以0.1至20质量份的总量添加脂肪酸金属盐和尿素，并且脂肪酸金属盐:尿素的质量比为1:0.5至1:3.9。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶组合物和轮胎。
背景技术
常规地，有机发泡剂已经主要用作包含在橡胶组合物中的发泡剂。除了有机发泡剂以外，如果无机发泡剂(例如，参见JP 2014-520174 A(PTL 1))也可以用作包含在橡胶组合物中的发泡剂，则即使当与有机发泡剂组合使用时性能改善效果下降的配混剂也能够与无机发泡剂组合用于橡胶组合物。这可以扩大橡胶组合物中的发泡剂和配混剂的组合的选择范围。
引用列表
专利文献
PTL 1：JP 2014-520174 A
发明内容
发明要解决的问题
然而，在其中例如碳酸氢钠等无机发泡剂用作发泡剂的情况下，难以确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
因此，本发明的目的是提供可以确保硫化速度与发泡速度之间的平衡的橡胶组合物和轮胎。
用于解决问题的方案
根据本发明的橡胶组合物包含：二烯系橡胶组分、产生二氧化碳的发泡剂、脂肪酸金属盐和尿素，其中相对于100质量份所述二烯系橡胶组分所述发泡剂以0.1至20质量份的量配混，相对于100质量份所述二烯系橡胶组分所述脂肪酸金属盐和所述尿素以合计0.1至20质量份的量配混，并且所述脂肪酸金属盐与所述尿素的质量比为1:0.5至1:3.9。
发明的效果
作为进行深入研究的结果，我们发现，在使用产生二氧化碳的发泡剂的情况下，可以通过以预定的比例包含脂肪酸金属盐和尿素来确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
根据本发明，能够提供可以确保硫化速度与发泡速度之间的平衡的橡胶组合物和轮胎。
具体实施方式
以下详细地说明根据本公开的一个实施方案的橡胶组合物和轮胎。
(橡胶组合物)
根据本公开的一个实施方案的橡胶组合物(下文中也称为“示例的橡胶组合物”)至少包含二烯系橡胶组分、发泡剂、脂肪酸金属盐和尿素，并且任选地包含其它组分。
除了二烯系橡胶组分、发泡剂、脂肪酸金属盐和尿素以外，示例的橡胶组合物可以进一步包含通常用于橡胶工业的配混剂，其在不影响本发明的目的的范围内可以适当地选择。商购可得的产品可以适宜地用作这些配混剂。根据该实施方案的橡胶组合物可以通过如下来制造：将二烯系橡胶组分、发泡剂、脂肪酸金属盐和尿素的混合物与任意适当地选择的配混剂混合并且将混合物进行混炼、加温、挤出等。
<二烯系橡胶组分>
对二烯系橡胶组分不特别限定，并且可以根据目的适当地选择。实例包括天然橡胶(NR)，以及例如丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶(IR)和氯丁橡胶(CR)等二烯系合成橡胶。这里提及的“二烯系橡胶”还包括这些橡胶的适当改性的产物。这些可以单独或以两种以上的组合使用。
其中，就确保橡胶组合物或轮胎的冰上(低温)屈挠性而言，天然橡胶(NR)和丁二烯橡胶(BR)是优选的。
<发泡剂>
对发泡剂不特别限定，只要其产生二氧化碳即可，并且可以根据目的适当地选择。实例包括无机发泡剂例如碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钙、碳酸钙、碳酸氢铵和碳酸铵。这些可以单独或以两种以上的组合使用。
其中，就硫化速度与发泡速度之间的平衡而言，碳酸氢钠是优选的。
对相对于100质量份二烯系橡胶组分的发泡剂的含量不特别限定，只要其在0.1至20质量份的范围内即可，并且可以根据目的适当地选择。该含量优选为5质量份以上，并且更优选5至15质量份。
如果该含量小于0.1质量份，则不发生发泡。如果该含量大于20质量份，则存在耐磨耗性降低的可能性。如果该含量在优选的范围或更优选的范围内，则可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
<脂肪酸金属盐>
对脂肪酸金属盐不特别限定，并且可以根据目的适当地选择。例如，就硫化速度与发泡速度之间的平衡而言，硬脂酸锌和硬脂酸镁是优选的。这些可以单独或以两种以上的组合使用。
其中，硬脂酸锌是特别优选的。
<尿素>
对相对于100质量份二烯系橡胶组分的尿素的含量不特别限定，只要脂肪酸金属盐和尿素的总含量在0.1至20质量份的范围内即可，并且可以根据目的适当地选择。该含量优选为3质量份以上。
如果该含量在优选的范围或更优选的范围内，则可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
在其中发泡剂为碳酸氢钠的情况下，尿素的含量优选为碳酸氢钠的含量的1/2倍以上。如果尿素的含量是作为发泡剂的碳酸氢钠的含量的1/2倍以上，则可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
<脂肪酸金属盐和尿素的总含量>
对相对于100质量份二烯系橡胶组分的脂肪酸金属盐和尿素的总含量不特别限定，只要其在0.1至20质量份的范围内即可，并且可以根据目的适当地选择。总含量优选为3质量份以上，并且更优选5质量份以上。
如果总含量在优选的范围或更优选的范围内，则可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
<脂肪酸金属盐与尿素的质量比>
对脂肪酸金属盐与尿素的质量比不特别限定，只要其在1:0.5至1:3.9的范围内即可，并且可以根据目的适当地选择。该质量比优选为1:0.7至1:3.3，并且更优选1:0.9至1:2.7。
如果该质量比小于1:0.5，则碳酸氢钠不发泡。如果该质量比大于1:3.9，则硫化过快，并且不发生发泡。如果该质量比在优选的范围或更优选的范围内，则可以确保发泡速度与硫化速度之间的平衡。
<其它组分>
对其它组分不特别限定，并且可以根据目的适当地选择。实例包括填料、防老剂、软化剂、硬脂酸、氧化锌、硫化促进剂、硫化剂、油和硫磺。
优选地，在根据本实施方案的橡胶组合物中，脂肪酸金属盐为选自由硬脂酸锌和硬脂酸镁组成的组中的至少一种。在该构成的情况下，可以可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
进一步优选地，在根据本实施方案的橡胶组合物中，发泡剂为碳酸氢钠。在该构成的情况下，可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
进一步优选地，在根据本实施方案的橡胶组合物中，相对于100质量份二烯系橡胶组分，尿素以3质量份以上的量配混。在该构成的情况下，可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
进一步优选地，在根据本实施方案的橡胶组合物中，相对于100质量份二烯系橡胶组分，脂肪酸金属盐和尿素以合计5质量份以上的量配混。在该构成的情况下，可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
进一步优选地，在根据本实施方案的橡胶组合物中，相对于100质量份二烯系橡胶组分，发泡剂以5质量份以上的量配混。在该构成的情况下，可以更可靠地确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
(轮胎)
根据本公开的一个实施方案的轮胎(下文中也称为“示例的轮胎”)包括其中使用根据本发明的橡胶组合物的胎面。
示例的轮胎的制造方法可以是常规的方法。例如，将例如包含未硫化橡胶的胎体层、带束层和胎面层等通常用于轮胎制造的构件在轮胎成形用转鼓上顺次层叠。然后将转鼓移除从而得到生胎。然后根据通常的方法将生胎加热和硫化，从而得到期望的轮胎(例如充气轮胎)。因此，示例的轮胎的制造方法包括例如(i)层叠步骤和(ii)加热和硫化步骤。
根据本发明的轮胎包括其中使用根据本发明的橡胶组合物的胎面。
根据本实施方案的轮胎可以确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。因此，例如可以产生排水效果，从而改善冰上性能，即在最滑的冰上(0℃附近)的性能。
实施例
使用实施例在以下更详细地描述本发明的技术，尽管本发明不限于这些实施例。
(实施例1至13和比较例1至10)
基于在表1和2中列出的各配混配方，根据通常的方法制造实施例1至13和比较例1至10的橡胶组合物。在表1和2中，单位为“质量份”，除非另有说明。
将得到的各橡胶组合物硫化作为胎面(发泡橡胶层)，并且根据通常的方法制造轮胎尺寸为185/70R15的试验用的乘用车用子午线轮胎。
<发泡率的测量>
发泡率Vs表示胎面中的总发泡率，并且使用从各胎面收集的样品(n＝10)根据下式计算：
Vs＝((ρ0/ρ1)-1)×100(％)
其中ρ1为硫化后的橡胶(发泡橡胶)的密度(g/cm3)，并且ρ0为硫化后的橡胶(发泡橡胶)中的固相部的密度(g/cm3)。例如，硫化后的橡胶(发泡橡胶)的密度和硫化后的橡胶(发泡橡胶)中的固相部的密度通过测量在乙醇中的质量和在空气中的质量来计算。测量结果和评价结果在表1和2中列出。发泡率的评价标准如下。
<发泡率的评价标准>
○：与现有的发泡剂相比为95％以上且小于105％
△：与现有的发泡剂相比为50％以上且小于95％，与现有的发泡剂相比为105％以上
×：与现有的发泡剂相比为小于50％
<硫化速度的测量>
使用一般的流变仪进行测量，并且以硫化速度T0.9定量化。测量结果和评价结果在表1和2中列出。硫化速度的评价标准如下。
<硫化速度的评价标准>
○：与现有的相比为90％以上
△：与现有的相比为50％以上且小于90％
×：与现有的相比为小于50％
<冰上性能的评价>
将对应于各个上述试验用轮胎(轮胎尺寸185/70R15)的四个轮胎安装至国产1600CC级乘用车上，并且检测在冷冻温度-1℃下的冰上制动性能。使用比较例1的轮胎作为对照，由根据下式的指数表示结果。值越大表明冰上性能越好。评价结果在表1和2中列出。
冰上性能＝((比较例1的轮胎的制动距离)/(样品轮胎的制动距离))×100
表1
表2
*1.天然橡胶(NR)
*2.丁二烯橡胶(BR)：(制造商名称：JSR Corporation，商品名：聚丁二烯橡胶BR01)
*3.炭黑(CB)：(由Asahi Carbon Co.,Ltd.制造，[N134(N2SA：146m2/g)])
*4.二氧化硅：(由Tosoh Silica Corporation制造，商品名“Nipsil AQ”)
*5.硅烷偶联剂：(由Evonik Degussa Japan Co.,Ltd.制造，商品名“Si69”)
*6.油：环烷系操作油：(由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.制造，商品名“DianaProcess Oil NS-24”，倾点：-30℃)
*7.蜡
*8.防老剂6C：(N-苯基-N’-(1,3-二甲基丁基)-对苯二胺，由Ouchi ShinkoChemical Industrial Co.,Ltd.制造，“NOCRAC NS-6”)
*9.抗氧化剂RD：(由Seiko Chemical Co.,Ltd.制造，“NONFLEX RD”)
*10.硫化促进剂CZ：(由Sanshin Chemical Industry Co.,Ltd.制造，“SancelerCZ”)
*11.脂肪酸金属盐：硬脂酸锌：(由NOF Corporation制造，“Zinc Stearate G”)
*12.无机发泡剂：碳酸氢钠：(由Otsuka Chemical Co.,Ltd.制造，“P-5”)：产生二氧化碳的发泡剂
*13.有机发泡剂：二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)：不产生二氧化碳的发泡剂
*14.有机发泡剂：偶氮二甲酰胺(ADCA)：不产生二氧化碳的发泡剂
如表1和2中所示，其中(i)发泡剂的含量相对于100质量份二烯系橡胶组分为0.1至20质量份、(ii)脂肪酸金属盐和尿素的总含量相对于100质量份二烯系橡胶组分为0.1至20质量份、和(iii)脂肪酸金属盐与尿素的质量比为1:0.5至1:3.9的实施例1至13的橡胶组合物与不满足(i)至(iii)中的至少之一的比较例1至10的橡胶组合物相比，可以确保硫化速度与发泡速度之间的平衡。
此外，如表1和2中所示，与由不满足(i)至(iii)中的至少之一的比较例1至10的橡胶组合物制造的轮胎相比，由满足全部(i)至(iii)的实施例1至13的橡胶组合物制造的轮胎已经改善了冰上性能并且可以在预定范围内的硫化时间制造。
Claims (6)
1.一种轮胎，其在胎面使用了轮胎用橡胶组合物，所述轮胎用橡胶组合物包含：二烯系橡胶组分、产生二氧化碳的发泡剂、脂肪酸金属盐、和尿素，
其中相对于100质量份所述二烯系橡胶组分，所述发泡剂以0.1至20质量份的量配混，
相对于100质量份所述二烯系橡胶组分，所述脂肪酸金属盐和所述尿素以合计0.1至20质量份的量配混，并且
所述脂肪酸金属盐与所述尿素的质量比为1:0.5至1:3.9。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述脂肪酸金属盐为选自由硬脂酸锌和硬脂酸镁组成的组中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中所述发泡剂为碳酸氢钠。
4.根据权利要求1至3任一项所述的轮胎，其中，在所述轮胎用橡胶组合物中，相对于100质量份所述二烯系橡胶组分，所述尿素以3质量份以上的量配混。
5.根据权利要求1至4任一项所述的轮胎，其中，在所述轮胎用橡胶组合物中，相对于100质量份所述二烯系橡胶组分，所述脂肪酸金属盐和所述尿素以合计5质量份以上的量配混。
6.根据权利要求1至5任一项所述的轮胎，其中，在所述轮胎用橡胶组合物中，相对于100质量份所述二烯系橡胶组分，所述发泡剂以5质量份以上的量配混。
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