轮胎胎面用橡胶组合物及含有该橡胶组合物的充气轮胎制造技术

提供了一种具有极为出色的冰上性能的充气轮胎，以及用于制备该充气轮胎的轮胎胎面用橡胶组合物。一种轮胎胎面用橡胶组合物，以１００重量份的二烯橡胶为基准，所述橡胶组合物含有０．５～１５重量份的具有平均纤维直径为１～１００μｍ并且平均长度为０．１～５ｍｍ的非金属纤维，以及０．５～３０重量份的蛋壳粉末，以及一种含有该轮胎胎面用橡胶组合物的充气轮胎。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物及含有该橡胶组合物的充气轮胎。
技术介绍
在冰雪路面行驶时，一般使用钉面轮胎，并且轮胎上安装了链条，然而会造成环境问题例如形成灰尘；因此，开发了无钉防滑轮胎作为用于在冰雪路面行驶的轮胎以代替上述轮胎。由于冰雪路面与普通路面相比，摩擦系数显著降低并且打滑，因此，需要对无钉防滑轮胎进行材料方面的专利技术和设计。例如，开发了加入二烯橡胶并且在较低温度下性能出色的橡胶组合物。此外，尝试了为提高在冰面上的摩擦性能(冰上性能)等的设计，通过改变轮胎表面上的不均衡状态以增加表面边缘组分，或通过混入具有刮擦效果的无机填充料(见JP-A-2003-105131)等，以获得对于积雪路面或冰面上的冰的刮擦效果。然而，与钉面轮胎相比，即便使用了上述无钉防滑轮胎，也无法获得充分的冰上性能，从而需要进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种具有极为出色的冰上性能的充气轮胎，以及用于制备该充气轮胎的轮胎胎面用橡胶组合物。本专利技术涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物，以其含有的100重量份的二烯橡胶为基准，还含有0.5～15重量份的具有平均纤维直径为1～100μm并且平均长度为0.1～5mm的非金属纤维，以及0.5～30重量份的蛋壳粉末。该轮胎胎面用橡胶组合物进一步含有0.5～30重量份的具有多个突起的填充料。在该轮胎胎面用橡胶组合物中，非金属纤维、蛋壳粉末和具有多个突起的填充料的总量至多为30重量份。本专利技术的充气轮胎优选含有该轮胎胎面用橡胶组合物。附图说明图1所示为本专利技术的轮胎胎面用橡胶组合物中非金属纤维和蛋壳粉末的状态的示意图；图2所示为本专利技术的轮胎胎面用橡胶组合物中非金属纤维、蛋壳粉末和具有至少2个突起的填充料的状态的示意图；以及图3所示为用于本专利技术的具有至少2个突起的填充料中连接突起边缘和填充料中心(拐点)的线的夹角X的原理图。具体实施例方式本专利技术的轮胎胎面用橡胶组合物含有橡胶组分、非金属纤维和蛋壳粉末。而二烯橡胶可以使用任何二烯橡胶。例如，二烯橡胶如天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、各种聚丁二烯橡胶(BR)、各种苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶(NBR)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶以及氯丁橡胶(CR)，可以单独或以任意比率将其混合使用。然而，从低温性能、加工性能、耐久性等的出色的平衡考虑，优选使用NR和BR作为二烯橡胶。本专利技术的非金属纤维的例子为非金属无机纤维例如玻璃纤维和碳纤维、以及非金属有机纤维例如聚酯纤维、尼龙纤维以及芳香聚酰胺纤维。其中，由于不会危害路面、能够进一步显示出对于积雪路面或冰面上的冰的微刮擦效果、以及在揉合橡胶的过程中会以适当的长度断裂从而易于分散和定向，特别优选非金属无机纤维作为非金属纤维。非金属纤维的平均纤维直径至少为1μm，并且优选至少为3μm。当平均纤维直径小于1μm时，由于纤维较小的截面积，在厚度方向排列的纤维在橡胶表面无法充分形成具有高地压的部分。此外，平均纤维直径至多为100μm，优选至多为50μm，并且进一步优选至多为40μm。当平均纤维直径大于100μm时，由于消除在积雪路面和冰面与轮胎之间产生的水膜的作用变差，粘附和粘附摩擦无法充分作用。非金属纤维的平均长度至少为0.1mm。当平均长度小于0.1mm时，纤维易于从橡胶表面脱落，并且消除水膜的效果变差。此外，平均长度至多为5mm，并且优选至多为3mm。当平均长度大于5mm时，纤维难以分散和定向，并且橡胶的加工性能下降。此外，非金属纤维的平均长度指的是揉合后非金属纤维的平均长度。以100重量份的二烯橡胶为基准，非金属纤维的含量至少为0.5重量份，并且优选至少为1重量份。当非金属纤维的加入量小于0.5重量份时，在橡胶表面形成地压的纤维的量下降，并且无法充分获得消除水膜以及刮擦冰面的效果。此外，非金属纤维的含量至多为15重量份，并且优选至多为10重量份。当非金属纤维的加入量超过15重量份时，刚度过大，并且橡胶表面无法贴合积雪路面和冰面，因此粘附和粘附摩擦有下降的趋势。除了非金属纤维以外，橡胶组合物中还加入了蛋壳粉末，从而在橡胶表面形成微突，因此，能够显示出例如消除在积雪路面和冰面与轮胎之间产生的水膜以及发挥与冰面的微刮擦效果的功能。此外，加入具有较大粒径的蛋壳粉末可以如图1所示在非金属纤维渗出橡胶表面并且与地面接触时，防止非金属纤维被推入橡胶内部，因此，能够更有效地获得刮擦的摩擦阻力。此外，与具有较大粒径的蛋壳粉末一起，根据需要加入具有多个突起的填充料，可以在具有多个突起的填充料与非金属纤维同时渗出橡胶表面并且与地面接触时，防止非金属纤维被推入橡胶内部，因此，如图2所示，能够更有效地获得刮擦的摩擦阻力。当橡胶组合物中加入了蛋壳粉末时，会获得四个效果，例如蛋壳粉末本身与积雪路面和冰面刮擦，蛋壳粉末中存在的细孔能吸收并消除水，蛋壳粉末脱落产生的小孔能吸收并消除水，以及蛋壳粉末脱落产生的细孔的边缘起到了与积雪路面和冰面刮擦的边缘的功能。因此，为了提高冰上性能，在产生刮擦效果的同时，通过蛋壳粉末中存在的细孔或蛋壳粉末脱落产生的细孔能极大地产生消除湿气的效果。蛋壳粉末的粒径优选至少为1μm，进一步优选至少为5μm，并且更进一步优选至少为10μm。当蛋壳粉末的粒径小于1μm时，会有无法防止非金属纤维被推入橡胶内部的趋势。此外，蛋壳粉末的粒径优选至多为200μm，并且进一步优选至多为150μm。当蛋壳粉末的粒径超过200μm时，耐磨性有下降的趋势。以100重量份的二烯橡胶为基准，蛋壳粉末的含量至少为0.5重量份，并且优选至少为1重量份。当蛋壳粉末的加入量小于0.5重量份时，由于基于非金属纤维其含量较小，并且无法防止非金属纤维被推入橡胶内部，因此无法充分获得冰上性能。此外，以100重量份的二烯橡胶为基准，蛋壳粉末的含量至多为30重量份，并且优选至多为15重量份。当蛋壳粉末的含量超过30重量份时，会有与橡胶揉合时分散变差并且耐磨性下降的趋势。当将非金属纤维和蛋壳粉末的含量分别设为X和Y时，优选使其满足下式。2X+Y≤30通过如上所述指定加入量，能够使冰上性能和耐久性例如耐磨性以出色的平衡的方式兼容。当(2X+Y)超过30时，耐久性例如耐磨性会有变差的趋势。本专利技术的轮胎胎面用橡胶组合物优选进一步含有具有多个突起(具有至少2个突起)的填充料。通过加入具有至少2个突起的填充料，至少2个突起显示了锚定效果，能够防止由行驶时的刺激和摩擦造成的脱落，并且由橡胶表面产生微突从而显示出消除在积雪路面和冰面与轮胎之间产生的水膜的效果以及刮擦的效果。此外，在本专利技术中，填充料在摩擦性能、耐热性、热传导性等方面显示了出色的效果。此外，由于由压延辊挤压的橡胶中的非金属纤维都朝向挤压方向，为了有效地显示出纤维与冰面的刮擦效果，需要使用特定的方法(设备)例如设置与挤压方向垂直切割板材的方法，以及通过使挤压机头为管状将纤维方向排列为与挤压方向垂直的方法，与挤压方向平行地切割板材，将切割的板材分别旋转90度并层压到一起，因此板材会朝向胎面厚度的方向。然而，由于通过将具有至少2个突起的填充料与非金属纤维一起加入橡胶，纤维分布为朝向橡胶挤压方向，本专利技术能够由非金属纤维充分获得与冰面的刮擦效果，而不用在制造轮胎的过程中使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮胎胎面用橡胶组合物，以其含有的１００重量份的二烯橡胶为基准，还含有０．５～１５重量份平均纤维直径为１～１００μｍ、平均长度为０．１～５ｍｍ的非金属纤维，以及０．５～３０重量份的蛋壳粉末。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：皆越亮，
申请(专利权)人：住友橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]