轮胎胎面用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎制造技术

本发明专利技术涉及一种同时具有高耐磨耗性和低发热性的轮胎胎面用橡胶组合物，特别涉及一种相对于每１００重量份的橡胶成分，配合１０～２５０重量份炭黑得到的轮胎胎面用橡胶组合物，所述炭黑通过满足２．００≤α≤９．００....式（１）、－２．５×α＋８５．０≤β≤９０．０....式（２）的炭黑制备工序制备得到，式中α＝ｔ１×Ｔ１、β＝ｔ２×Ｔ２，其中ｔ１（ｓｅｃ）为在炭黑制备过程中从原料烃被导入高温燃烧气流中开始到骤冷介质被导入为止的滞留时间，Ｔ１（℃）为在该空间内的平均反应温度，ｔ２（ｓｅｃ）为从骤冷介质被导入开始到反应气流进入反应停止区为止的滞留时间，Ｔ２（℃）为在该空间内的平均反应温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎，特别涉及具有优异耐磨耗性的同时还具有高回弹性的低发热性轮胎胎面用橡胶组合物。
技术介绍
炭黑作为一种工业上有用的原材料，一般是用以下方法生成的，在严密控制的条件下，将原料烃喷雾到于熔炉内生成、或在外部生成后导入炉内的高温燃烧气体中，通过此原料烃的热分解或不完全燃烧而生成炭黑。炭黑能显著地提高橡胶配合时组合物的机械性，特别是拉伸强度、耐磨耗性等特性，因为炭黑具有上述特殊性质，所以被广泛用作以轮胎为代表的各种橡胶制品的填充加强剂。橡胶配合用炭黑，其物理化学特性，即构成炭黑的单位粒径、每单位重量的表面积(比表面积)、粒子的连接状况(结构)、表面形状等对配合橡胶组合物的性能具有很大影响，所以应根据所要求的橡胶性能、使用的环境等，选择使用各种特性不同的炭黑。在用于轮胎接地面的橡胶组合物中，对高速运转与道路接触所产生磨耗的耐性(耐磨耗性)优异，同时能够降低与路面接触产生的橡胶组合物反复变形所致的滞后损耗(hysteresis loss)特性(低发热性)是十分重要的因素，但已知上述两个特性存在相互冲突的现象。使用轮胎配合用炭黑来提高耐磨耗性的手段，例如，采用具有更大的比表面积、或一定结构的炭黑时，如上所述，存在耐磨耗性和低发热性相互冲突的特性，为解决此课题公开了具有各种特性的炭黑。例如，公开了一种着重于炭黑中所含碳以外的构成元素或表面活性，特别限定了炭黑表面的氢量和氧量之和或其配比的专利技术(例如参见特开平4-108837号公报及特开平10-36703号公报)。另外，公开一种通过减少炭黑中含有的用吡啶或甲苯萃取得到的溶剂萃取成分(重质焦油成分)，改善在橡胶中的分散性等，从而改良配合橡胶组合物的加强性、耐磨耗性的专利技术(例如参见特开平10-36703号公报及特开平9-40883号公报)。将原料烃导入高温气流中，通过其热分解或不完全燃烧生成炭黑的反应过程极其复杂，尚不能详细地阐明，但已有报道公开，只要炭黑的生成条件一定，通过远离使炭黑形成反应停止的骤冷介质的导入位置、及降低用于停止反应的水量等，就能够得到含有UV吸光度在0.15以下的低芳香族烃的炭黑(例如参见特开平8-269360号公报)。因为此专利技术涉及着色用炭黑的制备过程，形成的炭黑在高温气氛中暴露时间长，表面活性通常会降低，因此人们担心橡胶配合组合物的耐磨耗性或低发热性等特性会降低。
技术实现思路
目前为止，一般的观点是，为提高轮胎的耐磨耗性，在构成轮胎的橡胶组合物配合的炭黑的粒径或结构为支配性的因素，炭黑的粒径越小，耐磨耗性越强，但炭黑的粒径极小时会引起在橡胶中分布欠佳、发热性增强。用该橡胶组合物制作轮胎胎面时虽耐磨耗性优异，但低燃费性欠佳。即，在炭黑的粒径方面，耐磨耗性和低发热性之间存在着二律背反关系。另外，随着结构的增加耐磨耗性具有提高的倾向，但过于增加时，存在加工性或耐崩花性下降，及发热性增强的问题。进而，即使增加炭黑配合份数，使耐磨耗性增加至一定程度，也会产生与高结构化时相同的问题(加工性降低等)。因此，鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种同时具有高耐磨耗性和低发热性的轮胎胎面用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的充气轮胎。本专利技术人等为实现上述目的，着眼于在炭黑制备工序中原料烃等的滞留时间或平均反应温度，进行专心的研究。结果发现，在各制备工序中，通过对表示在何种温度下在多长时间内接受热量的这些参数的乘积(表示热历程程度的指标)进行定义，并将此值设定在特定的范围内，能够制备出同时具有优异的耐磨耗性和低发热性的炭黑，从而完成了本专利技术。本专利技术的第1项专利技术为一种轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于相对于每100重量份橡胶成分配合10～250重量份炭黑，其中所述炭黑通过炭黑制备工序制备得到，该炭黑制备工序采用燃烧区和反应区和反应停止区同轴连接的制备炉，其中包括在燃烧区内通过燃料用烃的燃烧生成高温燃烧气体的工序；和在反应区内向高温燃烧气流中喷雾导入原料烃，通过不完全燃烧或热分解反应将原料烃转化成炭黑的工序；和在反应停止区内通过用骤冷介质骤冷高温燃烧气流而终止反应的工序，该制备工序在满足式(1)和式(2)的条件下进行，2.00≤α≤9.00.....式(1)-2.5×α+85.0≤β≤90.0.....式(2)式中α＝t1×T1、β＝t2×T2，其中t1(sec)为在炭黑制备过程中从原料烃被导入高温燃烧气流开始到骤冷介质被导入为止的滞留时间，T1(℃)为在该空间内的平均反应温度，t2(sec)为从骤冷介质被导入开始到反应气流进入反应停止区域为止的滞留时间，T2(℃)为在该空间内的平均反应温度。在α值低于2.00的制备条件下所得的炭黑，甲苯着色透过率低于90％，一氯代苯萃取量高于0.15％，炭黑中含有的多环芳香族烃成分增多，因为此成分对橡胶无补强效果，不能给与橡胶组合物充分的补强性，因此导致耐磨耗性降低。另外，在α值高于9.00的制备条件下，即在炭黑反应工序中接受过度的热历程的条件下得到的炭黑，氢解吸率(desorption ratio)低于0.260-6.25×10-4×CTAB(重量％)，橡胶组合物的耐磨耗性降低的同时发热性变大，因此不优选。另外，在即使α值满足上述范围，但β值低于-2.5×α+85.0的关系式值的制备条件下，即从导入骤冷介质后开始到反应停止区为止的热历程小的情况下所得到的炭黑，甲苯着色透过率低于90％，一氯代苯萃取量高于0.15％相反，在接受β值超过90.0的过剩热历程的制备条件下得到的炭黑，氢解吸率低于0.260-6.25×10-4×CTAB(重量％)，根据与上述相同的原因，不优选。第1专利技术涉及的轮胎胎面用橡胶组合物，通过使上述的热历程最优化，能够避免橡胶组合物的机械特性、特别是耐磨耗性的降低，在获得高耐磨耗性的同时低发热性也很优良。另外，α值及β值更优选满足下述式(3)和式(4)，3.00≤α≤8.00.....式(3)-2.5×α+85.0≤β≤86.0.....式(4)另外，第1专利技术涉及的轮胎胎面用橡胶组合物，优选配合由以下炭黑制备工序制备得到的炭黑，所述炭黑制备工序还包括在反应区或反应停止区中导入气体的导入工序。此处，作为“气体”可以使用空气、氧气和烃的混合物、通过上述气体燃烧反应生成的燃烧气体等。通过导入上述气体，能够调整平均反应温度T1、T2。需要说明的是，也可以通过适当地调节在骤冷介质导入位置的水量等，来调整平均反应温度T2。另外，第1专利技术涉及的轮胎胎面用橡胶组合物必需配合邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP)为40～250ml/100g、压缩DBP吸油量(24M4DBP)为35～220ml/g的炭黑。DBP低于40ml/100g或24M4DBP低于35ml/g时，轮胎胎面用橡胶组合物不具备最低限必需的拉伸应力，另外，DBP在250ml/100g以上或24M4DBP在220ml/g以上时，不能确保最低限必需的伸长率(elongation)。另外，优选配合邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP)为95～220ml/100g、压缩DBP吸油量(24M4DBP)为90～200ml/g的炭黑。另外，第1专利技术涉及的轮胎胎面用橡胶组合物要求配合溴化十六烷基三甲基铵吸附比表面积(CTAB)为70～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，其特征为，每１００重量份橡胶成分配合１０～２５０重量份通过炭黑制备工序制备的炭黑，所述炭黑制备工序中采用了燃烧区和反应区和反应停止区同轴连接的制备炉，所述炭黑制备工序包括以下工序：在所述燃烧区内通过燃料用烃 的燃烧生成高温燃烧气体的工序；和在所述反应区内将原料烃喷雾导入所述高温燃烧气流中，通过不完全燃烧或热分解反应，将所述原料烃转化成炭黑的工序；和在所述反应停止区内，通过用骤冷介质骤冷所述高温燃烧气流而终止反应的工序，所 述制备工序满足式（１）和式（２），２．００≤α≤９．００．．．．．式（１）－２．５×α＋８５．０≤β≤９０．０．．．．．式（２）式中α＝ｔ１×Ｔ１、β＝ｔ２×Ｔ２，其中ｔ１（ｓｅｃ）为从所述原料烃被导入所述高温燃烧气 流中开始到所述骤冷介质被导入为止的滞留时间，Ｔ１（℃）为在该空间内的平均反应温度，ｔ２（ｓｅｃ）为从所述骤冷介质被导入开始到反应气流进入所述反应停止区为止的滞留时间，Ｔ２（℃）为在该空间内的平均反应温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳冈正起，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：JP[日本]