橡胶组合物和充气轮胎制造技术

本发明专利技术提供一种可以在湿抓地性能、耐磨性和磨损后的磨损外观上实现均衡改善的橡胶组合物、以及包括由该橡胶组合物形成的胎面的充气轮胎。本发明专利技术包括一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有：包括二烯橡胶的橡胶成分；BET为10～120m2/g的无机填料，该无机填料由下式表示的化合物、硫酸镁或碳化硅所形成；以及，BET为151m2/g以上的微粒子炭黑和/或凝固点为‑10℃以下的低温增塑剂，其中，相对于100质量份的上述橡胶成分，该橡胶组合物含有1～70质量份的上述无机填料、5～140质量份的上述微粒子炭黑、和1～30质量份的上述低温增塑剂，其中上述填料和炭黑的合计量为50～190质量份，mM·xSiOy·zH2O其中，M表示选自于由Al、Mg、Ti、Ca以及Zr构成的组中的至少一种金属、或者该金属的氧化物或氢氧化物；m表示1～5的整数；x表示0～10的整数；y表示2～5的整数；以及，z表示0～10的整数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及橡胶组合物以及包括由该橡胶组合物形成的胎面的充气轮胎。
技术介绍
充气轮胎由许多不同的部件制成，该部件包括胎面和胎侧壁。这些部件赋予充气轮胎以它们各自的性能。出于安全性等的观点，与路面接触的胎面需要具有湿抓地性能及其它性能。已提出了通过添加氢氧化铝来改善这些性能的方法。令人遗憾地，该方法将恶化耐磨性或磨损后的磨损外观(即波状的颗粒峰)，因而很少用于一般公共道路用的轮胎。磨损后的磨损外观的劣化，具体地，形成更高的波状的颗粒峰(波纹)，表示：行驶期间，橡胶受到了过度撕裂或拉伸。在这种情况下，通常将观察到磨损指数的减小。其它的方法包括：增加溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶中的苯乙烯含量或乙烯基含量的方法、使用改性的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶以控制tanδ曲线的方法、增加二氧化硅的含量以提供更高的tanδ峰的方法、以及添加抓地树脂(gripresin)的方法。目前，仍难以在维持其它物理性能的同时还改善湿抓地性能。专利文献1公开了，使用特定的橡胶成分和特定的无机填料比如氢氧化铝，以提高湿抓地性能、耐磨性和加工性。然而，在同时实现湿抓地性能和耐磨性上仍有改进的空间，并且存在对均衡改善还包括磨损后的磨损外观的性能的需要。引用文献列表专利文献专利文献1：JP4559573B
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于解决上述问题，并提供可以在湿抓地性能、耐磨性和磨损后的磨损外观上实现均衡改善的橡胶组合物以及包括由该橡胶组合物形成的胎面的充气轮胎。解決问题的方法本专利技术涉及一种橡胶组合物，其含有：包括二烯橡胶的橡胶成分；BET值为10～120m2/g的无机填料，所述无机填料由下式所示的化合物、硫酸镁、或碳化硅形成；以及BET值为151m2/g以上的微粒子炭黑或凝固点为-10℃以下的低温增塑剂中的至少一种，相对于100质量份的所述橡胶成分，所述橡胶组合物含有：1～70质量份的所述无机填料、5～140质量份的所述微粒子炭黑、以及1～30质量份的所述低温增塑剂，其条件是上述无机填料和微粒子炭黑的合计量为50～190质量份，mM·xSiOy·zH2O其中，M表示选自于由Al、Mg、Ti、Ca以及Zr构成的组中的至少一种金属、或者所述金属的氧化物或氢氧化物；m表示1～5的整数；x表示0～10的整数；y表示2～5的整数；以及，z表示0～10的整数。本专利技术的橡胶组合物中，无机填料优选为氢氧化铝。本专利技术的橡胶组合物中，微粒子炭黑的BET值优选为180m2/g以上。本专利技术的橡胶组合物中，优选地，低温增塑剂的重均分子量为400以上，并且其闪点为200℃以上。本专利技术的橡胶组合物中，低温增塑剂优选为脂肪族多元酸酯(aliphaticpolybasicacidester)。本专利技术的橡胶组合物中，橡胶成分优选包括70质量％以上的苯乙烯含量为15％～60％的苯乙烯-丁二烯橡胶。本专利技术的橡胶组合物优选用于轮胎胎面。本专利技术的另一方面涉及一种充气轮胎，该充气轮胎包括由本专利技术的橡胶组合物形成的胎面。本专利技术的有益效果本专利技术的橡胶组合物含有特定的橡胶成分、具有规定的BET值的规定的无机填料、以及具有特定的BET值的微粒子炭黑和/或具有特定的凝固点的低温增塑剂(例如，磷酸酯、邻苯二甲酸酯、或脂肪族多元酸酯)。包括由这种橡胶组合物形成的胎面的充气轮胎可以在湿抓地性能、耐磨性以及磨损后的磨损外观(即波状的颗粒峰)上实现均衡改善。附图说明图1显示在橡胶化合物的捏合或硫化期间铝与二氧化硅之间的反应、或者轮胎表面上的氢氧化铝与路面上的二氧化硅之间的瞬间反应。图2显示氢氧化铝的差示扫描量热分析曲线的图像。具体实施方式本专利技术的橡胶组合物含有特定的橡胶成分、规定量的具有规定BET值的规定的无机填料、以及具有特定BET值的微粒子炭黑和/或具有特定凝固点的低温增塑剂。添加具有特定的BET值的无机填料比如氢氧化铝将改善湿抓地性能。该效果推测是由以下效果(1)～(3)引起的。(1)在捏合期间，将所添加的无机填料比如氢氧化铝(Al(OH)3)部分地转化为莫氏硬度等于或高于二氧化硅的莫氏硬度的氧化铝(Al2O3)；或者，无机填料比如氢氧化铝与二氧化硅结合(经由共价键合或脱水)，并且通过经细分散的二氧化硅链将其固定在橡胶化合物中。这种金属氧化物聚集体或者无机填料被认为向路面上的骨料的微粗糙度(具有数十微米的间距(pitch))提供了锚固效果(anchoringeffect)，从而提高湿抓地性能。(2)行驶期间，作为路面上的二氧化硅与轮胎表面上的无机填料比如氢氧化铝之间接触(摩擦)的结果，共价键合被认为如图1所示地瞬间形成，从而改善湿抓地性能。(3)湿路上的轮胎表面的一部分经由水膜与路面接触。通常，这种水膜被认为通过在轮胎与路面直接接触的位置上产生的摩擦热来蒸发。然而，例如，当添加氢氧化铝时，该摩擦热被认为有助于轮胎表面上的氢氧化铝进行如“Al(OH)3→1/2Al2O3+3/2H2O”所示的吸热反应，从而降低水膜(水份)的蒸发。在水膜被蒸发的情况下，在轮胎表面和路面之间形成了空隙(voidspace)，因而路面与轮胎之间的接触面积减小，从而导致湿抓地性能降低。如上所述，通过添加常规的无机填料比如氢氧化铝的效果来改善湿抓地性能，但是另一方面，耐磨性或磨损后的磨损外观却通常恶化。因此，其难以在这些性能上实现均衡改善。在本专利技术中，由于混合具有规定BET值的无机填料比如氢氧化铝，所以在降低耐磨性与磨损后的磨损外观的劣化并维持性能良好的同时，还改善了湿抓地性能。因此，将在这些性能上实现均衡改善。进一步地，在本专利技术中，除了这种特定的无机填料之外，由于还混合了具有特定BET值的微粒子炭黑和/或具有特定凝固点的低温增塑剂，因而将显著地改善耐磨性和磨损后的磨损外观。因此，在本专利技术中，将协同地改善湿抓地性能、耐磨性和磨损后的磨损外观、甚至抗切屑性(cutandchipresistance)的平衡。本专利技术的橡胶组合物中，通过组合使用具有规定BET值的规定无机填料和具有特定BET值的微粒子炭黑，来改善耐磨性。其机制如下。具体地，在包含微粒子炭黑的橡胶组合物中，微粒子炭黑可与橡胶成分缠结，以形成当将未硫化橡胶浸渍于甲苯之中时也不溶解的不溶物(胶体相)。该胶体相对硫化后的耐磨性或轮胎硬度具有很大的影响。在本专利技术中，具有特定BET值的微粒子炭黑的使用使得其可以形成特别充分量的胶体相。当将具有规定BET值的无机填料比如氢氧化铝捏合进该胶体相之中时，无机填料以单颗粒状结合到在经捏合的橡胶混合物中的由微粒子炭黑和橡胶成分形成的胶体相之中。因此，无机填料被固定在胶体相中，从而改善抓地并改善耐磨性。由于在本专利技术的橡胶组合物中形成了特别充分量的胶体相，所以即使胶体相由于路面冲击而暂时切断，也将重新形成在微粒子炭黑颗粒之中的缠结(entanglement)。可能是因为这个原因而可以呈现更高的耐磨性。进一步地，本专利技术中使用的无机填料比如氢氧化铝具有比二氧化硅更充分小的BET值，因而具有低凝集性，该无机填料比如氢氧化铝将以单颗粒状均一地分布在硫化橡胶组合物中。这使得轮胎可以刮划出抓地时的路面的微粗糙度(数十微米的高度(通常＝0.08mm))。如果在与路面的全部接触面积上的划痕总数较多，则即使刮划微本文档来自技高网...

【技术保护点】
橡胶组合物，其包含：包括二烯橡胶的橡胶成分；BET值为10～120m2/g的无机填料，所述无机填料由下式所示的化合物、硫酸镁、或碳化硅形成；以及BET值为151m2/g以上的微粒子炭黑或凝固点为‑10℃以下的低温增塑剂中的至少一种，相对于100质量份的所述橡胶成分，所述橡胶组合物含有：1～70质量份的所述无机填料、5～140质量份的所述微粒子炭黑、以及1～30质量份的所述低温增塑剂，其条件是所述无机填料和所述微粒子炭黑的合计量为50～190质量份，mM·xSiOy·zH2O其中，M表示选自于由Al、Mg、Ti、Ca以及Zr构成的组中的至少一种金属、或者所述金属的氧化物或氢氧化物；m表示1～5的整数；x表示0～10的整数；y表示2～5的整数；z表示0～10的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.15 JP 2014-1015671.橡胶组合物，其包含：包括二烯橡胶的橡胶成分；BET值为10～120m2/g的无机填料，所述无机填料由下式所示的化合物、硫酸镁、或碳化硅形成；以及BET值为151m2/g以上的微粒子炭黑或凝固点为-10℃以下的低温增塑剂中的至少一种，相对于100质量份的所述橡胶成分，所述橡胶组合物含有：1～70质量份的所述无机填料、5～140质量份的所述微粒子炭黑、以及1～30质量份的所述低温增塑剂，其条件是所述无机填料和所述微粒子炭黑的合计量为50～190质量份，mM·xSiOy·zH2O其中，M表示选自于由Al、Mg、Ti、Ca以及Zr构成的组中的至少一种金属、或者所述金属的氧化物或氢氧化物；m表示1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎达也，
申请(专利权)人：住友橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP