專利名稱：用于輪胎胎面的橡膠組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是用于輪胎胎面的橡膠組合物，更具體地說，涉及的是用于輪胎胎面、能夠增大摩擦力而不會實質性削弱滯后損失性能的橡膠組合物。
背景技術：
關于輪胎胎面使用的橡膠，人們出于安全的考慮一直在尋找具有高摩擦力的橡膠。另一方面，人們從環(huán)境和健康的角度出發(fā)，一直在尋找具有低滾動阻力的輪胎，即尋找在輪胎轉動時具有低滯后損失的橡膠。為同時達到這兩方面的性能，人們已知的有用二氧化硅配合的技術(例如，可參閱Journal of the Adhesion Society of Japan，Vol.37，No.5(2001)，pp.21 to26)。關于為什么二氧化硅會表現(xiàn)出這種特點，可以提及的是含二氧化硅的橡膠在低應力區(qū)具有低彈性模量這一事實。但是，由于必須使用硅烷偶聯(lián)劑才能將二氧化硅與橡膠化學結合，所以二氧化硅與硅烷偶聯(lián)劑之間的反應必須受到控制。特別是當復合大量的二氧化硅時，存在著反應過程中出現(xiàn)多種限制的問題。

發(fā)明內容
因而，本發(fā)明的目標在于提供用于輪胎胎面、能夠增大摩擦力而不會實質性降低滯后損失性能的橡膠組合物。
本發(fā)明提供了用于輪胎胎面的橡膠組合物，它含有以重量計100份的二烯基橡膠和以重量計5到150份的炭黑，炭黑的氮吸附比表面積N2SA(m2/g)為80到150，并在著色強度(對于ITRB)(即TINT)(％)與鄰苯二甲酸二丁酯吸附DBPA(ml/100g)之間滿足關系式TINT(％)＞1.4DBPA(ml/100g)。
本發(fā)明還提供了用于輪胎胎面的橡膠組合物，它含有以重量計100份的平均玻璃化溫度Tg在-50℃到-10℃范圍的二烯基橡膠，以重量計5到150份的炭黑，炭黑的氮吸附比表面積N2SA(m2/g)為80到150并且鄰苯二甲酸二丁酯吸附DBPA(ml/100g)在30到80的范圍，和以重量計0到145份其它任意可選的填料。
本發(fā)明的最佳實施方案在本發(fā)明中，氮吸附比表面積N2SA(m2/g)是指使用2300型自動比表面積測量儀按照JIS K6217-2的方法測量的值，著色強度(對于ITRB)(即TINT)(％)是指在薄膜伸展法的條件下使用Densichron反射計按照JIS K6217-5的方法測量的值，而鄰苯二甲酸二丁酯吸附DBPA(ml/100g)是指使用B型吸油計按照JIS K6217-4的方法測量的值。
發(fā)明人對于配合入二烯基橡膠的炭黑的種類進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)，通過配合具有合適的顆粒尺寸及與其結構規(guī)模相比具有更高著色強度的炭黑，可以令人吃驚地獲得低應力區(qū)的彈性模量與復合二氧化硅的情形時程度大致相同的橡膠組合物。
根據(jù)本發(fā)明，可以混合用于輪胎胎面的橡膠組合物的二烯基橡膠包括，例如，任何可用作制造輪胎的起始橡膠的二烯基橡膠。作為代表性的二烯基橡膠，可提及的有各種天然橡膠(NR)，各種聚異丁烯橡膠(IR)，各種聚丁二烯橡膠(BR)，各種聚苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠(SBR)，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等等。這些橡膠可以單獨使用，或使用它們的任意混合物。從提高摩擦力的角度考慮，本發(fā)明使用的平均玻璃化溫度優(yōu)選-50℃到-10℃、更優(yōu)選-45℃到-20℃的二烯基橡膠是特別優(yōu)選的。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，用于輪胎胎面的橡膠組合物如上文所述包括以重量計5到150份、特別是以重量計10到140份的炭黑，其氮吸附比表面積N2SA(m2/g)為80到150，優(yōu)選82到140，并在TINT(％)與鄰苯二甲酸二丁酯吸附DBPA(ml/100g)之間滿足關系式TINT(％)＞1.4DBPA(ml/100g)。
炭黑的氮吸附比表面積N2SA(m2/g)是表征炭黑顆粒尺寸的值，并按照JIS-K6217進行測量。著色強度TINT(％)是當炭黑用于例如有色墨水時的重要指標。它表明在涂覆與白色涂料混合在一起的炭黑時的亮度(以JIS-K6217測量)。顏色越黑，著色能力就越強。DBPA(ml/100g)是表征炭黑顆粒結構的值，并按照JIS-K6217測量。
如果用于本發(fā)明的炭黑的顆粒尺寸(即N2SA的值)太小，所獲橡膠組合物抗破裂或抗磨性方面的特征就不合格，而相反，如果該值太大，就很難使炭黑在與橡膠等混合時充分地分散，并且抗破裂或抗磨性方面的特征因此變得不合格。本發(fā)明使用的炭黑的DBPA優(yōu)選為30到80(ml/100g)，更優(yōu)選40到78(ml/100g)。使用這個范圍的DBPA可以進一步提高摩擦力。注意，也可以在不引起加工問題的程度上與炭黑一起使用二氧化硅。
本發(fā)明使用的炭黑的TINT(％)為DBPA(ml/100g)值的1.4倍，優(yōu)選至少1.5倍，更優(yōu)選1.6倍。至于與結構的規(guī)模相比具有大著色強度的炭黑，可以提及的有例如過去一直用于制作墨水的炭黑。這種炭黑的表面活性與橡膠使用的傳統(tǒng)炭黑不同，因此，在混合后不會形成緊密結合的橡膠。另外，很少有被有力約束的橡膠分子，并且因此低應力區(qū)的彈性模量與配合二氧化硅時的情形一樣變得較低。另外，如果炭黑的結構小，炭黑就難以在橡膠中形成網絡結構，并且低應力區(qū)的彈性模量趨于進一步地降低。
進一步解釋，過去用于輪胎胎面的炭黑，如果顆粒尺寸小(即N2SA大)并且結構大(即DBPA大)，就被認為是優(yōu)選的。這是因為人們認為這種炭黑生成了許多緊密結合的橡膠，并表現(xiàn)出高的加固性。與此相反，本發(fā)明使用的炭黑具有合適的顆粒尺寸(即N2SA為80到150m2/g)和小的結構(即DBPA為30到80ml/100g)并且至今不能用于輪胎胎面。另外，關于TINT，曾有過具有大DBPA和高TINT的炭黑，但是具有高TINT和小DBPA的炭黑從來沒有用于輪胎胎面。即，本發(fā)明使用的炭黑從來沒有用于輪胎胎面，它在輪胎胎面上的使用完全是新穎的。可見，從可加固性的角度考慮，小結構的炭黑不是優(yōu)選的，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用具有合適的顆粒尺寸和高TINT的炭黑，可以獲得甚至與傳統(tǒng)炭黑相比濕性能更好的、甚至就可加固性而言也足可用于輪胎胎面的橡膠組合物。
在本發(fā)明的第二方面，向以重量計100份的、Tg為-50℃到-10℃、優(yōu)選-45℃到-20℃的二烯基橡膠中，加入N2SA為80到150m2/g、優(yōu)選82到140m2/g并且DBPA為30到80ml/100g、優(yōu)選40到78ml/100g的炭黑，無論炭黑的TINT是多少，都可以獲得本發(fā)明期望的效果。注意，根據(jù)本發(fā)明第二方面的橡膠組合物，除了以重量計100份的二烯基橡膠和以重量計5到150份上面限定的炭黑之外，橡膠組合物可以含有以重量計0到145份、優(yōu)選以重量計5到135份的任意可選填充物(例如，一般的炭黑或二氧化硅)。
除以上基本成分外，根據(jù)本發(fā)明的橡膠組合物可含有多種輪胎常用添加劑，例如硫化和交聯(lián)劑、硫化和交聯(lián)促進劑、多種類型的油、抗老化劑和增塑劑?？赏ㄟ^常用的方法將配料混合以生成其后可用于硫化或交聯(lián)的組合物。只要本發(fā)明的目的沒有受到不利影響，這些添加劑的量可以做到傳統(tǒng)常用的量。本發(fā)明橡膠組合物可用作輪胎胎面使用的、能夠增加摩擦力而不削弱滯后損失性能的橡膠組合物。
實施例下面將用實施例進一步解釋本發(fā)明，但是，當然，本發(fā)明的范圍不限于這些實施例。
實施例1到4和對比例1到2樣品的制備按照表I所示的各種配方，用16升內部Bambury混合器，將橡膠、炭黑及硫和硫化促進劑以外的其它化合物混合5分鐘，以獲得母煉膠。然后使用開放式煉膠機在母煉膠中混合硫化促進劑和硫，從而獲得橡膠組合物。每種這樣獲得的橡膠組合物在15×15×0.2cm的模具中、于160℃的溫度下硫化30分鐘，從而獲得硫化橡膠片。
下一步，按照下列方法測試每種這樣獲得的硫化橡膠片的ΔE’(20℃)和濕式制動性能。結果如表I所示。
ΔE’的測試使用Toyo Seiki公司生產的粘彈性儀，以從0.2％到8.2％的動態(tài)應力為變量，測量儲能模量E’和損耗模量E”。以Cole-Cole曲線圖(參見G.Kraus，《彈性體的增強》(Reinforcement of Elastomers)，IntersciencePublishers，p.81(1965))確定零應力下的彈性模量E’0和應力無窮大時的彈性模量E’∞，并根據(jù)E’0-E’∞得出ΔE’。ΔE’值越小，路面突起可跟隨性就越好，抓地能力就提高得越多。
濕式制動測試在胎面部分使用不同的橡膠組合物制造型號為195/65R15的輪胎，并用其在瀝青路面上、初速為100km/h時進行剎車距離試驗。以對比例1為100將結果編制指數(shù)。該數(shù)值越大，剎車距離就越短，因而就越好。
表I

表I的腳注*127.3％油充SBR(Tg＝-35℃)，Nippon Zeon生產*2SBR(Tg＝-51℃)，Nippon Zeon生產*3炭黑，Showa Cabot生產(見表II)*4二氧化硅，Nippon Silica Industrial生產*5炭黑，Mitsubishi Chemical生產(見表II)*6炭黑，Mitsubishi Chemical生產(見表II)*7抗老化劑，F(xiàn)LEXSYS生產*8工業(yè)用氧化鋅，Seido Chemical生產*9硬脂酸，Nippon Oil and Fat生產*10芳香族油，Showa Shell Oil Sekiyu生產*11亞磺酰胺基硫化促進劑，F(xiàn)LEXSYS生產*12硫，Tsurumi Chemical生產表II

注意，Nipol 9528R(Tg＝-35℃)和Nipol 1502(Tg＝-51℃)的平均Tg為-35×0.5+(-51×0.5)＝-43℃。
工業(yè)應用如上所釋，根據(jù)本發(fā)明，可以增加橡膠的摩擦力，但不會引起滯后損失性能的下降，因而組合物用作輪胎胎面使用的橡膠組合物更為可取。
權利要求
l、用于輪胎胎面的橡膠組合物，含有以重量計100份的二烯基橡膠和以重量計5到150份的炭黑，炭黑的氮吸附比表面積N2SA(m2/g)為80到150，并在著色強度(對于ITRB)(即TINT)(％)與鄰苯二甲酸二丁酯吸附DBPA(ml/100g)之間滿足關系式TINT(％)＞1.4DBPA(ml/100g)。
2.根據(jù)權利要求1的用于輪胎胎面的橡膠組合物，其中所述炭黑的DBPA為30到80(ml/100g)。
3.根據(jù)權利要求1或2的用于輪胎胎面的橡膠組合物，其中所述二烯基橡膠的平均玻璃化溫度Tg在-50℃到-10℃的范圍。
4.用于輪胎胎面的橡膠組合物，含有以重量計100份的平均玻璃化溫度Tg在-50℃到-10℃范圍的二烯基橡膠，以重量計5到150份的炭黑，炭黑的氮吸附比表面積N2SA(m2/g)為80到150并且鄰苯二甲酸二丁酯吸附DBPA(ml/100g)在30到80的范圍，和以重量計0到145份其它任意可選的填料。
5.輪胎胎面使用根據(jù)權利要求1的橡膠組合物的充氣輪胎。
全文摘要
用于輪胎胎面的橡膠組合物，含有以重量計100份的二烯基橡膠和以重量計5到150份的炭黑，炭黑的氮吸附比表面積N
文檔編號C08L21/00GK1692137SQ20038010020
公開日2005年11月2日 申請日期2003年12月3日 優(yōu)先權日2002年12月9日
發(fā)明者網野直也, 井上芳久 申請人:橫濱橡膠株式會社