轮胎和评估轮胎抓地性能的方法

文档序号:722670 发布日期:2021-04-16 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 轮胎和评估轮胎抓地性能的方法 (Tire and method for evaluating grip performance of tire ) 是由 松永贵信 小森佳彦 宫崎达也 于 2019-09-05 设计创作,主要内容包括:本发明旨在提供在磨合前后均显示出令人满意的抓地性能的轮胎。本发明涉及包含胎面橡胶的轮胎,所述胎面橡胶满足以下关系式(I):(a)/(b)≥0.75(I)式中,符号(a)和符号(b)分别表示在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中测得的轮胎胎面接触部分的最小马氏硬度和最大马氏硬度。(The present invention aims to provide a tire exhibiting satisfactory gripping performance before and after running-in. The present invention relates to a tire comprising a tread rubber satisfying the following relational formula (I): (a) in the formula,/(b) ≧ 0.75(I), the symbol (a) and the symbol (b) respectively represent the minimum and maximum March&#39;s hardness of the tire tread contact portion measured in a region of a tire radial depth of 10 μm to 200 μm from the tire surface.)

轮胎和评估轮胎抓地性能的方法

技术领域

本发明涉及轮胎和评估轮胎抓地性能的方法。

背景技术

良好的湿抓地性能是期望的轮胎的重要性能。通常已知通过增加轮胎胎面橡胶的磁滞损耗来改善湿抓地性能。为此,增加橡胶的温度依赖性曲线的tan δ峰温度(Tg)是众所周知的(例如,参见专利文献1)。掺入树脂来改善湿抓地性能也是已知的。

引用列表

专利文献

专利文献1:JP 2006-056979 A

发明内容

技术问题

然而,本发明人的研究表明,即使采用增加tan δ峰温度或掺入树脂的技术,所得的新轮胎在磨合(running-in)(磨合期)之前也可能显示出不足的抓地性能。

本发明旨在解决该问题,并提供在磨合(磨合期)前后均显示出令人满意的抓地性能的轮胎。

解决问题的方案

本发明人对本发明人发现的新问题进行了大量研究,发现可通过调节胎面橡胶的特定部分的马氏硬度(Martens hardnesses)使其满足特定关系式,使得磨合前后均显示出令人满意的抓地性能,从而完成本发明。

具体地,本发明涉及轮胎,所述轮胎包含胎面橡胶,所述胎面橡胶满足以下关系式(I):

(a)/(b)>0.75 (I)

式中,符号(a)和符号(b)分别表示在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中测得的轮胎胎面接触部分的最小马氏硬度和最大马氏硬度。

优选地,最小马氏硬度(a)为0.35mgf/μm2以下。

优选地,最大马氏硬度(b)为0.05mgf/μm2以上。

优选地,胎面橡胶由橡胶组合物形成,相对于橡胶组合物中100质量份的橡胶组分,所述橡胶组合物包含2.1质量份以上的至少一种苯二胺系抗氧化剂。

优选地,胎面橡胶由橡胶组合物形成,相对于橡胶组合物中100质量份的橡胶组分,所述橡胶组合物20质量份以上的至少一种液态增塑剂。

优选地,胎面橡胶由橡胶组合物形成,相对于橡胶组合物中100质量份的橡胶组分,所述橡胶组合物包含0.1质量份以上的至少一种酰胺化合物或至少一种SP值为9.0以上的非离子表面活性剂。

本发明还涉及评估轮胎抓地性能的方法,所述方法包括:

制备从轮胎胎面橡胶切下的试样,所述试样具有接地面和测量面,所述接地面形成轮胎胎面接触部分,所述测量面垂直于接地面且沿轮胎径向延伸;以及

使用显微硬度计或薄膜硬度计,沿轮胎径向测量在试样制备步骤中制备的试样的测量面的马氏硬度。

优选地,测量步骤包括:测量测量面对应于距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域的马氏硬度。

优选地,方法包括:在测量马氏硬度之前,将在试样制备步骤中制备的试样的测量面的表面去除至20μm以上的深度,形成新的测量面;以及,测量新的测量面的马氏硬度。

发明的有益效果

本发明的第一方面的轮胎包含满足关系式(I)的胎面橡胶。此种轮胎在磨合前后均可显示出令人满意的抓地性能。

本发明的第二方面的评估轮胎抓地性能的方法包括:制备从轮胎胎面橡胶切下的试样,其中,所述试样具有接地面和测量面,所述接地面形成轮胎胎面接触部分,所述测量面垂直于接地面且沿轮胎径向延伸;以及使用显微硬度计或薄膜硬度计,沿轮胎径向测量在试样制备步骤中制备的试样的测量面的马氏硬度。可通过此种方法来评估轮胎抓地性能。

附图说明

图1显示了胎面橡胶的示例性马氏硬度分布。

图2显示了本发明的一个实施方式的轮胎的一部分的截面图。

图3显示了本发明的一个实施方式的轮胎的一部分的截面图。

图4(a)、(b)和(c)各自显示了试样的示意图。

具体实施方式

(发明的第一方面)

本发明的第一方面的轮胎包含满足以下关系式(I)的胎面橡胶:

(a)/(b)≥0.75 (I)

式中,符号(a)和符号(b)分别表示在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中测得的轮胎胎面接触部分的最小马氏硬度和最大马氏硬度。因此,轮胎在磨合前后均可显示出令人满意的抓地性能。

在下文中,最小马氏硬度(a)也简称为“马氏硬度(a)”,最大马氏硬度(b)也简称为“马氏硬度(b)”,两种硬度也统称为“马氏硬度(a)和马氏硬度(b)”。

轮胎提供了上述效果。产生此种有益效果的原因尚未完全清楚,但可解释如下。

发明人的研究表明,为了获得良好的抓地性能,理想情况是胎面橡胶的内部是刚性的而胎面橡胶的外部是软的。

具体地,出于防止橡胶变形以允许橡胶保持大的实际路面接触面积以及确保用于操纵稳定性的转弯力的考虑,胎面的内部优选是硬的。

另一方面,出于允许橡胶顺应路面上的石材骨料(间距8mm)的微小凹凸(80μm至0.1mm)的考虑,胎面的表面部分优选是软的。此种顺应性将使得橡胶与路面之间的实际接触面积增加,从而使得磁滞损耗更高并因此使得抓地性良好。

基于上述考虑,发明人研究了为何新轮胎在磨合之前可能显示出抓地性能不足。

结果显示,在距胎面表面深0至100μm处(在此处形成了富含增塑剂的聚合物层),胎面在硫化后即刻(即在轮胎制造后即刻)是软的;然而,由于氧气渗透,特别是当交联密度低或抗氧化剂含量低时,胎面在轮胎储存期间容易硬化。换言之,据发现在制造轮胎至使用轮胎期间,胎面的表面层变硬,从而导致磨合之前的抓地性能降低。

通过广泛研究此现象,本发明人发现,尽管轮胎通常在制造几个月至约1年后才被使用,在仓库等中储存几个月至约1年会使表面层硬化,但同时添加剂(例如抗氧化剂、增塑剂和蜡)会迁移到表面层以软化表面层或抑制表面层硬化。具体地,苯二胺系抗氧化剂可迁移并渗出至表面层以抑制由氧气、臭氧或紫外线引起的表面层硬化。此外,液态增塑剂、酰胺化合物和非离子表面活性剂可迁移并渗出至表面层,以软化表面层并使苯二胺系抗氧化剂在表面层中均匀分布,从而可更合适地抑制表面层硬化。此外,液态增塑剂可用作抗氧化剂的载体以促进抗氧化剂向表面层迁移。此外,酰胺化合物和非离子表面活性剂还可用于软化最外表面上的渗出层。应注意,SP值与橡胶组分相差更大的添加剂更容易渗出。

此外,液态增塑剂和非离子表面活性剂本身不提供抓地性,而是起到改善树脂在橡胶中的分散性以及使树脂渗出物或薄膜塑化的作用。

然后,对于在仓库中储存几个月至约1年的轮胎的胎面橡胶,配混添加剂向表面层的迁移和表面层的硬化已进行,因此由氧气、臭氧或UV劣化引起的硬化在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的位置处可能是显著的(如图1所示)。因此,轮胎之间可能会出现显著差异。

关于出现在10μm至200μm之间的任何位置处的最小马氏硬度和最大马氏硬度,满足关系式(I)意味着:在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中,最小马氏硬度和最大马氏硬度之间的差异小。换言之,满足关系式(I)意味着:在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中,局部硬化得到抑制。因此,已发现,通过满足关系式(I)从而可抑制10μm至200μm的区域中的局部硬化,可顺应路面上的微小凹凸以增加实际接触面积,从而使磨合之前的抓地性能更接近磨合之后的抓地性能,使得可在磨合前后均显示出令人满意的抓地性能。

据认为,这是因为满足关系式(I)使得可顺应路面上的微小凹凸以增加实际接触面积,从而使磨合之前的抓地性能更接近磨合之后的抓地性能,从而在磨合之前可显示出良好的抓地性能;此外,还可减少橡胶块的变形,以减少橡胶块边缘的抬起,从而在磨合之后可显示出良好的抓地性能。因此,可在磨合前后均显示出令人满意的抓地性能。

由于以上原因,包含满足关系式(I)的胎面橡胶的轮胎在磨合前后均可显示出令人满意的抓地性能。因此,本发明通过包含满足关系式(I)的参数的胎面橡胶的轮胎结构,解决了在磨合前后均提供令人满意的抓地性能的问题(目的)。换言之,参数并不规定问题(目的),本申请要解决的问题是在磨合前后均提供令人满意的抓地性能。为了提供该问题的解决方案,设计了满足关系式(1)的参数的胎面橡胶结构。因此,关键特征是满足关系式(I)的参数。

本发明的第一方面的轮胎包含胎面橡胶,所述胎面橡胶满足以下关系式(I):

(a)/(b)>0.75 (I)

式中,符号(a)和符号(b)分别表示在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中测得的轮胎胎面接触部分的最小马氏硬度和最大马氏硬度。

在本文中,术语“轮胎胎面接触部分”指会与路面接触的胎面部分。在图2所示的轮胎2中,轮胎胎面接触部分指胎面4的胎面表面20且不对应于不与路面接触的沟22。

本发明的第一方面的轮胎包含满足关系式(I)的胎面橡胶,其中,符号(a)和符号(b)分别表示在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm(图3中的位置“a”)至200μm(图3中的位置“b”)的区域(即,图3中的位置a至位置b)中测得的轮胎胎面接触部分的最小马氏硬度和最大马氏硬度。

关系式(I)的下限优选为0.75、更优选为0.76、进一步更优选为0.78、特别优选为0.79、最优选为0.80、进一步优选为0.83、进一步优选为0.85、进一步优选为0.90、进一步优选为0.92、进一步优选为0.93、进一步优选为0.94。关系式(I)的上限没有限制,但优选为1.00。当值在上述范围内时,可更合适地获得有益效果。

最小马氏硬度(a)没有限制,只要它满足关系式(I)即可。

最小马氏硬度(a)的下限没有限制,但最小马氏硬度(a)优选为0.05mgf/μm2以上、更优选为0.10mgf/μm2以上、进一步优选为0.12mgf/μm2以上,同时最小马氏硬度(a)优选为0.35mgf/m2以下、更优选为0.30mgf/m2以下、进一步优选为0.25mgf/μm2以下。当值在上述范围内时,可更合适地获得有益效果。

最大马氏硬度(b)没有限制,只要它满足关系式(I)即可。

最小马氏硬度(a)和最大马氏硬度(b)与轮胎技术领域所用的肖氏(A)Hs(肖氏A硬度)大致相关,其为在几毫米压痕深度处测得的宏观硬度。通常,Hs为60至75对应于最大马氏硬度(b)为0.10至0.30。最大马氏硬度(b)优选为0.05mgf/μm2以上、更优选为0.10mgf/μm2以上、进一步优选为0.13mgf/μm2以上。上限没有限制,但优选为0.50mgf/μm2以下、更优选为0.45mgf/m2以下、进一步优选为0.40mgf/μm2以下、特别优选为0.35mgf/μm2以下、最优选为0.30mgf/μm2以下、进一步最优选为0.25mgf/μm2以下。当值在上述范围内时,可更合适地获得有益效果。

在本文中,马氏硬度(a)和马氏硬度(b)由下文实施例中描述的测量方法测得。

具体地如表1所示,可通过改变用于形成胎面橡胶的橡胶组合物(以下也称为“胎面橡胶组合物”)中掺入的化学品(特别是苯二胺系抗氧化剂、液态增塑剂、酰胺化合物或SP值为9.0以上的非离子表面活性剂)的类型或量来控制马氏硬度(a)和马氏硬度(b)。

在表中,符号↓表示“减少”,符号↑表示“增加”,符号→表示“不受影响”。在此,0.1以下的变化也被视为“不受影响”。

[表1]

如果硬度(肖氏(A)硬度)随化学品含量增加而变化2以上,则可能需要控制油等的掺入量。

更具体地,例如,可通过适当地选择掺入橡胶组合物的化学品(特别是苯二胺系抗氧化剂、液态增塑剂、酰胺化合物或SP值为9.0以上的非离子表面活性剂)或适当控制化学品的量,来赋予用于形成胎面橡胶的橡胶组合物的规定比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b)。具体地,可通过以下方式赋予规定比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b):(1)相对于100质量份的橡胶组分,将苯二胺系抗氧化剂的量调节为2.1质量份以上;(2)相对于100质量份的橡胶组分,将液态增塑剂的量调节为20质量份以上;和/或(3)相对于100质量份的橡胶组分,将酰胺化合物或SP值为9.0以上的非离子表面活性剂的量调节为0.1质量份以上。特别地,技术(1)和(2)、尤其(2)是重要的。此外,技术(3)也很重要,因为添加剂的量具有很大的影响。

此外,技术(1)和(2)的组合、技术(1)和(3)的组合以及技术(1)、(2)和(3)的组合也是合适的。

尽管硬度(a)和(b)倾向于朝同一方向变化,用于控制比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b)的其他技术包括适当地控制二氧化硅、炭黑、高分子量聚合物(SBR、BR)、稀土催化的BR(高顺式BR)或硫化剂。

包含满足规定比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b)的胎面橡胶的轮胎可通过以下方法制造:根据上述技术制备胎面橡胶组合物;以及制备具有由橡胶组合物形成的胎面的轮胎。

更具体地,包含满足规定比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b)的胎面橡胶的轮胎可通过以下方法制造:根据上述技术制备胎面橡胶组合物;制备具有由橡胶组合物形成的胎面的轮胎;以及将轮胎储存在仓库等中直至使用,在此期间,胎面橡胶内进行配混添加剂向表面层的迁移和表面层的硬化。

以下描述了可用于橡胶组合物(用于形成胎面橡胶的橡胶组合物)中的化学品。

可用于橡胶组合物中的橡胶组分的实例包括二烯系橡胶,例如异戊二烯系橡胶、聚丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶(SIBR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)和丁基橡胶(IIR)。橡胶组分可由单一橡胶或两种以上橡胶的组合组成。在这些之中,优选SBR、BR和异戊二烯系橡胶,更优选SBR和/或BR。

可使用任何SBR,实例包括轮胎工业中通常使用的那些,例如乳液聚合的SBR(E-SBR)和溶液聚合的SBR(S-SBR)。这些可单独使用或两种以上组合使用。

橡胶组分的重均分子量(Mw)优选为150,000以上、更优选为350,000以上。Mw的上限没有限制,但优选为4,000,000以下、更优选为3,000,000以下。

SBR的苯乙烯含量优选为5质量%以上、更优选为10质量%以上、进一步优选为15质量%以上,但优选为50质量%以下、更优选为40质量%以下、进一步优选为35质量%以下。当苯乙烯含量在上述范围内时,趋于更合适地获得有益效果。

SBR的乙烯基含量优选为10质量%以上、更优选为15质量%以上,但优选为50质量%以下、更优选为40质量%以下。当乙烯基含量在上述范围内时,趋于更合适地获得有益效果。

SBR可以为未改性SBR或改性SBR。

改性SBR可以为具有与填料(例如二氧化硅)相互作用的官能团的任何SBR。例如,它可以为:通过用具有官能团的化合物(改性剂)改性SBR的至少一个链端而获得的链端改性SBR(即,用官能团封端的链端改性SBR);在主链上具有官能团的主链改性SBR;在主链和链端均具有官能团的主链和链端改性的SBR(例如,主链具有官能团且至少一个链端被改性剂改性的主链和链端改性的SBR);或者,已用分子中具有两个以上环氧基的多官能化合物改性(偶联)从而引入了羟基或环氧基的链端改性SBR。这些可单独使用或两种以上组合使用。

官能团的实例包括:氨基、酰胺基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯基、亚氨基、咪唑基、脲基、醚基、羰基、氧羰基、巯基、硫醚基、二硫醚基、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基、亚肼基、偶氮基、重氮基、羧基、腈基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基和环氧基。这些官能团可被取代。在这些中,优选氨基(优选氢原子被C1-C6烷基取代的氨基)、烷氧基(优选C1-C6烷氧基)、烷氧基甲硅烷基(优选C1-C6烷氧基甲硅烷基)和酰胺基。

住友化学株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社、瑞翁株式会社等制造或销售的SBR产品可用作SBR。

以橡胶组分为100质量%计,SBR的量优选为40质量%以上、更优选为50质量%以上、进一步更优选为70质量%以上,但优选为95%质量%以下、更优选为90质量%以下。当SBR的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

可使用任何BR,包括轮胎工业中通常使用的那些。实例包括轮胎工业中常用的那些,例如高顺式BR、含有1,2-间同立构的聚丁二烯晶体的BR(含有SPB的BR)、使用稀土催化剂合成的聚丁二烯橡胶(稀土催化的BR)和通过用锡化合物改性得到的锡改性的聚丁二烯橡胶(锡改性BR)。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选稀土催化的BR。

稀土催化的BR指使用稀土催化剂合成的聚丁二烯橡胶,其特征在于具有高顺式含量和低乙烯基含量。稀土催化的BR可以为轮胎制造中通常使用的一种。

可使用已知的稀土催化剂。实例包括含有镧系元素稀土化合物、有机铝化合物、铝氧烷或含卤素化合物的催化剂,其可选地含有路易斯碱。在这些之中,特别优选使用含Nd化合物作为镧系元素稀土化合物的钕(Nd)催化剂。

BR的顺式含量优选为90质量%以上、更优选为93质量%以上、进一步更优选为95质量%以上。当顺式含量不低于下限时,可更合适地获得有益效果。

BR的乙烯基含量优选为1.8质量%以下、更优选为1.0质量%以下、进一步更优选为0.5质量%以下、特别优选为0.3质量%以下。当乙烯基含量不高于上限时,可更合适地获得有益效果。

BR可以为未改性BR或改性BR。

改性BR的实例包括其中引入了上述官能团的改性BR。优选实施方式如关于改性SBR所描述的。

BR可购自宇部兴产株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社、瑞翁株式会社等。

以橡胶组分为100质量%计,BR的量优选为5质量%以上、更优选为10质量%以上,但优选为60质量%以下、更优选为50质量%以下、进一步更优选为30质量%以下。当BR的量在上述范围内时,趋于更合适地获得有益效果。

异戊二烯系橡胶的实例包括天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、精制NR、改性NR和改性IR。NR可以为轮胎工业中常用的NR,例如SIR20、RSS#3或TSR20。可使用任何IR,实例包括轮胎工业中常用的那些IR,例如IR2200。精制NR的实例包括脱蛋白天然橡胶(DPNR)和高纯天然橡胶(UPNR)。改性NR的实例包括环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)和接枝天然橡胶。改性IR的实例包括环氧化聚异戊二烯橡胶、氢化聚异戊二烯橡胶和接枝聚异戊二烯橡胶。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,天然橡胶是优选的。

以橡胶组分为100质量%计,SBR和BR的合计量优选为30质量%以上、更优选为50质量%以上、进一步更优选为70质量%以上、特别优选为90质量%以上、最优选为100质量%。当SBR和BR的合计量在上述范围内时,趋于更合适地获得有益效果。

在本文中,重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)可通过凝胶渗透色谱(GPC)(购自东曹株式会社的GPC-8000系列,检测器:差示折光计,色谱柱:购自东曹株式会社的TSKGELSUPERMULTIPORE HZ-M)测得,其已用聚苯乙烯标准品进行校准。

顺式含量(顺式-1,4-丁二烯单元含量)和乙烯基含量(1,2-丁二烯单元含量)可通过红外吸收光谱法测得。苯乙烯含量可通过1H-NMR分析测得。

优选地,橡胶组合物包含至少一种蜡。

可使用任何蜡。实例包括:石油系蜡,例如石蜡和微晶蜡;天然蜡,例如植物蜡和动物蜡;合成蜡,例如乙烯、丙烯或其他类似单体的聚合物。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选石油系蜡,更优选石蜡或微晶蜡。还优选包含50质量%以上的支链烷烃的微晶蜡(以微晶蜡为100质量%计)。

蜡可购自大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、精工化学株式会社等。

相对于100质量份的橡胶组分,石蜡的量优选为2.3质量份以下、更优选为2.0质量份以下、进一步更优选为1.5质量份以下、特别优选为1.3质量份以下。为改善静态耐臭氧性,石蜡的量优选为0.3质量份以上、更优选为0.5质量份以上、进一步更优选为0.8质量份以上、特别优选为1.0质量份以上。

相对于100质量份的橡胶组分,微晶蜡的量优选为0.3质量份以上、更优选为0.5质量份以上、进一步更优选为0.8质量份以上,以改善磨合之前的抓地性能;同时微晶蜡的量优选为3质量份以下、更优选为2质量份以下、进一步优选为1.5质量份以下,以改善磨合之后的抓地性能。

优选地,橡胶组合物包含至少一种抗氧化剂。

抗氧化剂的实例包括:萘胺系抗氧化剂,例如苯基-α-萘胺;二苯胺系抗氧化剂,例如辛基化二苯胺和4,4′-双(α,α′-二甲基苄基)二苯胺;苯二胺系抗氧化剂(对苯二胺系抗氧化剂),例如N-异丙基-N′-苯基-对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺、N,N′-二-2-萘基-对苯二胺和N,N′-双(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺;喹啉系抗氧化剂,例如2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物;单酚系抗氧化剂,例如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和苯乙烯化酚;以及双酚系抗氧化剂、三酚系抗氧化剂或多酚系抗氧化剂,例如四[亚甲基-3-(3′,5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸酯]甲烷。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选苯二胺系抗氧化剂,更优选N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺或N,N′-双(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺。

尽管喹啉系抗氧化剂可与苯二胺系抗氧化剂一起使用,但喹啉系抗氧化剂的迁移速度慢于苯二胺系抗氧化剂,因此对表面层的软化作用较小。

抗氧化剂可购自精工化学株式会社、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社、富莱克斯公司等。

相对于100质量份的橡胶组分,苯二胺系抗氧化剂的量优选为2.1质量份以上、更优选为2.4质量份以上、进一步更优选为3质量份以上、特别优选为3.4质量份以上、最优选为4质量份以上、进一步最优选为5质量份以上,但优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下、进一步优选为7质量份以下。当苯二胺系抗氧化剂的量在上述范围内时,可在预定范围内调节比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b),可更合适地获得有益效果。

相对于100质量份的橡胶组分,抗氧化剂的量(总量)优选为3质量份以上、更优选为4质量份以上、进一步更优选为6质量份以上,但优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下、进一步优选为8质量份以下。当抗氧化剂的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

优选地,橡胶组合物包含至少一种液态增塑剂。

可使用在20℃下为液态的任何液态增塑剂,实例包括油、液态树脂和液态聚合物。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选油或液态树脂。

相对于100质量份的橡胶组分,液态增塑剂的量优选为10质量份以上、更优选为20质量份以上、进一步更优选为25质量份以上、特别优选为30质量份以上、最优选为35质量份以上,但优选为100质量份以下、更优选为80质量份以下、进一步更优选为60质量份以下、特别优选为50质量份以下。当液态增塑剂的量在上述范围内时,可在预定范围内调节比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b),可更合适地获得有益效果。在本文中,液态增塑剂的量包括充油橡胶(如果使用)所含的油的量。

油的实例包括操作油、植物油及它们的混合物。操作油的实例包括链烷烃操作油、芳族操作油、环烷操作油、温和萃取溶剂化物(MES,mild extraction solvate)和经处理的馏分芳烃提取物(TDAE)。植物油的实例包括:蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、菜籽油、豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香、松树油、松焦油、妥尔油、玉米油、米糠油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花油、棕榈仁油、山茶油、荷荷巴油、澳洲坚果油、桐油和含油酸的油。这些可单独使用或两种以上组合使用。为更好地获得本发明的有益效果,在这些之中,优选操作油;其中,芳族操作油或含油酸的油是优选的。

油可购自出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社、日本能源公司、欧丽松(Olisoy)、H&R公司、丰国制油株式会社、昭和壳牌石油株式会社、富士兴产株式会社等。

液态树脂的实例包括在20℃下为液态的树脂,例如萜烯树脂(包括萜烯酚醛树脂和芳族改性的萜烯树脂)、苯乙烯树脂、C5树脂、C9树脂、C5/C9树脂、二环戊二烯(DCPD)树脂、香豆酮-茚树脂(包括仅基于香豆酮的树脂或仅基于茚的树脂)、酚醛树脂、烯烃树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸树脂。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选香豆酮-茚树脂。

液态聚合物(液态二烯聚合物)的实例包括在20℃下为液态的液态聚合物,例如液态苯乙烯-丁二烯共聚物(液态SBR)、液态聚丁二烯聚合物(液态BR)、液态聚异戊二烯聚合物(液态IR)、液态苯乙烯-异戊二烯共聚物(液态SIR)、液态苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(液态SBS嵌段聚合物)、液态苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(液态SIS嵌段聚合物)、液态法呢烯聚合物和液态法呢烯-丁二烯共聚物。这些聚合物的链端或主链可用极性基团改性。这些液态聚合物可单独使用或两种以上结合使用。

优选地,橡胶组合物包含至少一种树脂(固态树脂:在室温(25℃)下为固态的树脂)。在此种情况下,趋于获得更好的抓地性能。

树脂的软化点优选为60℃以上、更优选为65℃以上、进一步更优选为80℃以上。软化点的上限没有限制,但优选为160℃以下、更优选为135℃以下。当软化点在上述范围内时,趋于更合适地获得有益效果。

树脂的软化点根据JIS K 6220-1:2001使用环和球的软化点测量设备测得,并且被定义为球掉落的温度。

可使用任何树脂(固态树脂),实例包括芳族乙烯基聚合物、香豆酮-茚树脂、萜烯树脂、二环戊二烯树脂(DCPD树脂)、C5石油树脂、C9石油树脂、C5/C9石油树脂、对叔丁基苯酚乙炔树脂和丙烯酸树脂。这些可单独使用或两种以上组合使用。

此外,这些树脂可被氢化。在这些之中,优选芳香族乙烯基聚合物或萜烯树脂。

芳族乙烯基聚合物指通过聚合α-甲基苯乙烯和/或苯乙烯制备的树脂。实例包括苯乙烯均聚物(苯乙烯树脂)、α-甲基苯乙烯均聚物(α-甲基苯乙烯树脂)、α-甲基苯乙烯与苯乙烯的共聚物,以及苯乙烯与其他单体的共聚物。

可使用具有衍生自萜烯化合物的单元的任何萜烯树脂。实例包括多萜(通过聚合萜烯化合物制备的树脂)、萜烯芳族树脂(通过共聚萜烯化合物和芳族化合物制备的树脂)和芳族改性的萜烯树脂(通过用芳族化合物改性萜烯树脂获得的树脂)。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选萜烯芳族树脂或芳族改性的萜烯树脂,更优选芳族改性的萜烯树脂。

萜烯化合物指具有由(C5H8)n表示的组成的烃或其含氧衍生物,其具有萜烯主链且被分类为:单萜烯(C10H16)、倍半萜烯(C15H24)、二萜烯(C20H32)和其他萜烯。实例包括:α-蒎烯、β-蒎烯、双戊烯、柠檬烯、月桂烯、别罗勒烯、罗勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉树脑、1,4-桉树脑、α-萜品醇、β-萜品醇和γ-萜品醇。萜烯化合物的其他实例包括树脂酸(松香酸),例如枞酸(abietic acid)、新枞酸、长叶松酸(palustric acid)、左旋海松酸(levopimaric acid)、海松酸和异海松酸。因此,萜烯树脂包括松香树脂,其主要包含通过加工松木树脂获得的松香酸。松香树脂的实例包括:天然松香树脂(聚合松香),例如脂松香(gum rosin)、木松香和妥尔油松香;改性的松香树脂,例如马来酸改性的松香树脂和松香改性的酚醛树脂;松香酯,例如松香甘油酯;以及通过歧化松香树脂得到的歧化松香树脂。

芳族化合物可以为具有芳环的任何化合物,实例包括:酚类化合物,例如苯酚、烷基酚、烷氧基酚和含不饱和烃基的酚;萘酚类化合物,例如萘酚、烷基萘酚、烷氧基萘酚和含不饱和烃基的萘酚;苯乙烯和苯乙烯衍生物,例如烷基苯乙烯、烷氧基苯乙烯和含不饱和烃基的苯乙烯。在这些之中,苯乙烯是优选的。

树脂和液态树脂可购自丸善石化株式会社、住友电木株式会社、安原化学株式会社、东曹株式会社、罗格斯化学公司、BASF、亚利桑那化学公司、日涂化学株式会社、日本触媒株式会社、JXTG能源株式会社、荒川化学工业株式会社、田冈化学工业株式会社等。

相对于100质量份的橡胶组分,树脂的量优选为5质量份以上、更优选为7质量份以上、进一步更优选为10质量份以上、特别优选为20质量份以上,但更优选为60质量份以下、更优选为50质量份以下、还更优选为40质量份以下。当树脂的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

优选地,橡胶组合物包含至少一种酰胺化合物和/或至少一种SP值为9.0以上的非离子表面活性剂。

可使用任何酰胺化合物,实例包括脂肪酸酰胺和脂肪酸酰胺酯。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选脂肪酸酰胺、更优选为脂肪酸酰胺和脂肪酸酰胺酯的混合物。

也可使用酰胺化合物和脂肪酸金属盐的混合物。为了更合适地获得有益效果,优选酰胺化合物与脂肪酸金属盐的混合物。

脂肪酸金属盐的金属的实例包括钾、钠、镁、钙、钡、锌、镍和钼。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选碱土金属,例如钙和锌、更优选钙。

脂肪酸金属盐的脂肪酸可以为饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸的实例包括癸酸、月桂酸和硬脂酸。不饱和脂肪酸的实例包括油酸和反油酸。这些可单独使用或两种以上组合使用。优选饱和脂肪酸、更优选硬脂酸。在不饱和脂肪酸中,优选油酸。

脂肪酸酰胺可以为饱和脂肪酸酰胺或不饱和脂肪酸酰胺。饱和脂肪酸酰胺的实例包括硬脂酸酰胺和山嵛酸酰胺(behenamide)。不饱和脂肪酸酰胺的实例包括油酸酰胺和芥酸酰胺。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选不饱和脂肪酸酰胺、更优选油酸酰胺。

脂肪酸酰胺酯可以为饱和脂肪酸酰胺酯或不饱和脂肪酸酰胺酯。饱和脂肪酸酰胺酯的实例包括硬脂酸酰胺酯和山嵛酸酰胺酯。不饱和脂肪酸酰胺酯的实例包括油酸酰胺酯和芥酸酰胺酯。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选不饱和脂肪酸酰胺酯、更优选为油酸酰胺酯。

酰胺化合物可购自日油株式会社、嘉拓(Struktol)、朗盛(Lanxess)等。

相对于100质量份的橡胶组分,酰胺化合物的量优选为0.1质量份以上、更优选为0.5质量份以上、进一步更优选为0.8质量份以上,但优选为5质量份以下、更优选为4质量份以下、进一步优选为3质量份以下、特别优选为2质量份以下。当酰胺化合物的量在上述范围内时,可在预定范围内调节比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b),可更合适地获得有益效果。在本文中,当酰胺化合物以与脂肪酸金属盐的混合物形式存在时,酰胺化合物的量包括酰胺化合物中所含的脂肪酸金属盐的量。

可使用SP值为9.0以上的任何非离子表面活性剂,实例包括:由下式(1)和/或下式(2)表示的非离子表面活性剂;Pluronic型非离子表面活性剂;山梨醇酐脂肪酸酯,例如聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐三硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐三棕榈酸酯;以及聚氧乙烯烷基醚,例如聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯2-乙基己基醚、聚氧乙烯油醇醚、乙二醇二丁醚、乙二醇二月桂基醚、乙二醇二-2-乙基己基醚和乙二醇二油基醚。这些非离子表面活性剂可单独使用或两种以上组合使用。为更合适地获得有益效果,在这些当中,更优选Pluronic型非离子表面活性剂。

式(1)中,R1表示C6-C26烃基,d表示整数。

式(2)中,R2和R3相同或不同,且各自表示C6-C26烃基,e表示整数。

式(1)的非离子表面活性剂的实例包括:乙二醇单油酸酯、乙二醇单棕榈酸酯(palmeate)、乙二醇单棕榈酸酯(palmitate)、乙二醇单异油酸酯(vaccenate)、乙二醇单亚油酸酯、乙二醇单亚麻酸酯、乙二醇单花生四烯酸酯、乙二醇单硬脂酸酯、乙二醇单软脂酸酯(cetylate)和乙二醇单月桂酸酯。

式(2)的非离子表面活性剂的实例包括:乙二醇二油酸酯、乙二醇二棕榈酸酯、乙二醇二棕榈酸酯、乙二醇二异油酸酯、乙二醇二亚油酸酯、乙二醇二亚麻酸酯、乙二醇二花生四烯酸酯、乙二醇二硬脂酸酯、乙二醇二软脂酸酯、和乙二醇二月桂酸酯。

Pluronic型非离子表面活性剂也称为聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物或聚丙二醇环氧乙烷加合物,通常由下式(I)表示。如式(I)所示,Pluronic型非离子表面活性剂在其两侧均具有亲水性基团(具有环氧乙烷结构),且在亲水性基团之间还具有环氧丙烷结构的疏水性基团。

在式(I)中,a、b和c表示整数。

Pluronic型非离子表面活性剂的聚环氧丙烷嵌段的聚合度(式(I)中的b)和添加的聚环氧乙烷单元的数量(式(I)中的a+c)没有限制,可根据使用条件、目的或其它因素适当地进行选择。聚环氧丙烷嵌段比例更高的表面活性剂趋于对橡胶具有更高的亲和力,因此以更慢的速率迁移至橡胶表面。特别地,为合适地控制非离子表面活性剂的起霜以更合适地获得有益效果,聚环氧丙烷嵌段的聚合度(式(I)中的b)优选为100以下、更优选为10至70、进一步更优选为10至60、特别优选为20至60、最优选为20至45。出于相同理由,添加的聚环氧乙烷单元的数量(式(I)中的a+c)优选为100以下、更优选为3至65、进一步更优选为5至55、特别优选为5至40、最优选为10至40。当聚环氧丙烷嵌段的聚合度和添加的聚环氧乙烷单元的数量在上述范围内时,可合适地控制非离子表面活性剂的起霜,可更合适地获得有益效果。

Pluronic型非离子表面活性剂的实例包括购自BASF(日本)的Pluronic系列、购自三洋化成工业株式会社的Newpol PE系列、购自旭电化工业株式会社的Adeka Pluronic L或F系列、购自日本第一工业制药株式会社的Epan系列,以及购自日油株式会社的Unilub或Pronon系列。这些可单独使用或两种以上组合使用。

非离子表面活性剂的SP值为9.0以上、优选为9.1以上、更优选为9.2以上,但优选12以下、更优选为11以下、进一步更优选为10.5以下。当SP值在上述范围内时,可更合适地获得有益效果。

在本文中,术语“SP值”指通过Hoy法使用化合物的结构计算出的溶解度参数,Hoy法描述于例如K.L.Hoy,“Table of Solubility Parameters”,Solvent and CoatingsMaterials Research and Development Department,Union Carbites Corp.(1985)。

相对于100质量份的橡胶组分,SP值为9.0以上的非离子表面活性剂的量优选为0.1质量份以上、更优选为0.5质量份以上、进一步更优选为0.8质量份以上,但优选为5质量份以下、更优选为3质量份以下、进一步优选为2质量份以下。当该量在上述范围内时,可在预定范围内调节比率(a)/(b)以及马氏硬度(a)和马氏硬度(b),可获得更合适的总体抓地性能且不损害附着力。

橡胶组合物可包含至少一种二氧化硅。

二氧化硅的实例包括干法二氧化硅(无水二氧化硅)和湿法二氧化硅(含水二氧化硅)。在这些之中,优选湿法二氧化硅,因为它具有大量的硅烷醇基团。这些可单独使用或两种以上组合使用。

二氧化硅的氮吸附比表面积(N2SA)优选为80m2/g以上、更优选为110m2/g以上,但优选为300m2/g以下、更优选为280m2/g以下、进一步更优选为200m2/g以下。当N2SA在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

二氧化硅的N2SA根据ASTM D3037-81通过BET法测得。

二氧化硅可购自德固赛、罗地亚、东曹硅化工株式会社、日本索尔维、德山株式会社等。

相对于100质量份的橡胶组分,二氧化硅的量优选为30质量份以上、更优选为50质量份以上、进一步更优选为70质量份以上、特别优选为90质量份以上,但优选为200质量份以下、更优选为160质量份以下、进一步更优选为150质量份以下、特别优选为130质量份以下。当二氧化硅的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

在橡胶组合物中,以填料(补强填料)为100质量%计,二氧化硅的量优选为60质量%以上、更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、特别优选为90质量%以上。上限没有限制,可以为100质量%。

优选地,包含二氧化硅的橡胶组合物还包含至少一种硅烷偶联剂。

可使用任何硅烷偶联剂,实例包括:硫化物系硅烷偶联剂,例如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物和3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸一硫化物;巯基系硅烷偶联剂,例如3-巯基丙基三甲氧基硅烷和2-巯基乙基三乙氧基硅烷;乙烯基系硅烷偶联剂,例如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷;氨基系硅烷偶联剂,例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷;环氧丙氧基系硅烷偶联剂,例如γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷和γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷;硝基系硅烷偶联剂,例如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷;以及氯基系硅烷偶联剂,例如3-氯丙基三甲氧基硅烷和3-氯丙基三乙氧基硅烷。可使用购自德固赛、迈图、信越有机硅、东京化成工业株式会社、Azmax株式会社、道康宁东丽株式会社等的商品。这些可单独使用或两种以上组合使用。在这些之中,优选硫化物系硅烷偶联剂,因为这样趋于更好地获得有益效果。

相对于100质量份的二氧化硅,硅烷偶联剂的量优选为3质量份以上、更优选为5质量份以上,但优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下。当硅烷偶联剂的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

橡胶组合物可包含至少一种炭黑作为补强填料。

可使用任何炭黑,实例包括:N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550和N762。这些可单独使用或两种以上组合使用。

炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为80m2/g以上、更优选为100m2/g以上,但优选为400m2/g以下、更优选为300m2/g以下、进一步更优选为150m2/g以下、特别优选为130m2/g以下。当N2SA在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

在本文中,炭黑的N2SA根据JIS K6217-2:2001测得。

炭黑可购自旭碳株式会社、卡博特(日本)公司、东海碳素株式会社、三菱化学株式会社、狮王株式会社、新日化碳株式会社、哥伦比亚碳等。

相对于100质量份的橡胶组分,炭黑的量优选为3质量份以上、更优选为5质量份以上,但优选为60质量份以下、更优选为50质量份以下、更优选为40质量份以下、特别优选为20质量份以下、最优选为10质量份以下。当炭黑的量在上述范围内时,可更合适地获得有益效果。

橡胶组合物可包含至少一种氢氧化铝、硫酸镁、矾土、氧化镁、滑石或硅藻土作为补强填料。在此种情况下,趋于获得更好的抓地性能。

氢氧化铝的氮吸附比表面积(N2SA)优选为3m2/g至60m2/g。N2SA的下限优选为6m2/g以上、更优选为12m2/g以上,而上限优选为50m2/g以下、更优选为40m2/g以下、进一步优选为20m2/g以下。当N2SA在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。氢氧化铝的N2SA通过BET法根据ASTM D3037-81测得。

相对于100质量份的橡胶组分,氢氧化铝的量优选为3质量份以上、更优选为4质量份以上,但优选为60质量份以下、更优选为50质量份以下、进一步更优选为40质量份以下、特别优选为20质量份以下、最优选为15质量份以下。当氢氧化铝的量在上述范围内时,趋于更合适地获得有益效果。

橡胶组合物可包含至少一种硬脂酸。

硬脂酸可以为常规的硬脂酸,例如可购自日油株式会社、花王株式会社、富士胶片和光纯药株式会社或千叶脂肪酸株式会社。

相对于100质量份的橡胶组分,硬脂酸的量优选为0.5质量份以上、更优选为1质量份以上,但优选为10质量份以下、更优选为5质量份以下。当硬脂酸的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

橡胶组合物可包含至少一种氧化锌。

氧化锌可以为常规氧化锌,例如可购自三井金属矿业株式会社、东邦锌业株式会社、白水科技株式会社、正同化学工业株式会社或界化学工业株式会社。

相对于100质量份的橡胶组分,氧化锌的量优选为0.5质量份以上、更优选为1质量份以上,但优选为10质量份以下、更优选为5质量份以下。当氧化锌的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

橡胶组合物可包含至少一种硫。

硫的实例包括橡胶工业中通常使用的那些,例如粉状硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫和可溶性硫。这些可单独使用或两种以上组合使用。

硫可购自鹤见化学工业株式会社、轻井泽硫磺株式会社、四国化成工业株式会社、富莱克斯(Flexsys)公司、日本乾溜工业株式会社、细井化学工业株式会社等。

相对于100质量份的橡胶组分,硫的量优选为0.1质量份以上、更优选为0.5质量份以上,但优选为10质量份以下、更优选为5质量份以下、进一步更优选为3质量份以下。当硫的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

橡胶组合物可包含至少一种硫化促进剂。

硫化促进剂的实例包括:噻唑系硫化促进剂,例如2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫化物和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺;秋兰姆系硫化促进剂,例如四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)、四苄基秋兰姆二硫化物(TBzTD)和四(2-乙基己基)秋兰姆二硫化物(TOT-N);次磺酰胺系硫化促进剂,例如N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺和N,N′-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺;以及胍系硫化促进剂,例如二苯胍、二邻甲苯胍和邻甲苯双胍。这些可单独使用或两种以上组合使用。为更合适地获得有益效果,在这些之中,优选次磺酰胺系硫化促进剂和/或胍系硫化促进剂,更优选次磺酰胺系硫化促进剂和胍系硫化促进剂的组合。

硫化促进剂可购自川口化学工业株式会社、大内新兴化学工业株式会社等。

相对于100质量份的橡胶组分,硫化促进剂的量优选为1质量份以上、更优选为2质量份以上,但优选为10质量份以下、更优选为7质量份以下。当硫化促进剂的量在上述范围内时,趋于更好地获得有益效果。

除上述组分外,橡胶组合物还可包含轮胎工业中通常使用的添加剂,包括例如有机过氧化物和填料,例如碳酸钙、粘土和云母。相对于100质量份的橡胶组分,每种添加剂的量优选为0.1质量份至200质量份。

例如,橡胶组合物可如下制备:在橡胶捏合机器(例如开放式辊轧机或班伯里密炼机)中捏合组分,根据需要将捏合的混合物硫化。

捏合条件如下:在捏合除硫化剂和硫化促进剂以外的添加剂的基础捏合步骤中,捏合温度通常为100至180℃、优选为120至170℃;在捏合硫化剂和硫化促进剂的最终捏合步骤中,捏合温度通常为120℃以下、优选为80℃至110℃。然后,通过将硫化剂和硫化促进剂捏合而得到的组合物通常通过例如加压硫化来硫化。对于乘用车轮胎,硫化温度通常为140℃至190℃、优选为150至185℃;对于卡车和客车轮胎,硫化温度通常为130至160℃、优选为135至155℃。对于乘用车轮胎,硫化时间通常为5分钟至15分钟;对于卡车和客车轮胎,硫化时间通常为25分钟至60分钟。

橡胶组合物用于轮胎的胎面。对于在胎面(包括胎面行驶面和胎面基部)方面的用途,橡胶组合物可合适地用于胎面行驶面。

本发明的轮胎(充气轮胎等)可通过常规方法由上述橡胶组合物生产。具体地,可将未硫化橡胶组合物挤出成轮胎部件(例如胎面)的形状,然后以常规方式在轮胎成型机中与其他轮胎部件组装以生产未硫化的轮胎,然后可将未硫化的轮胎在硫化机中进行加热和加压以生产轮胎。

此处,轮胎的胎面至少部分地包含橡胶组合物。整个胎面可包含橡胶组合物。换言之,胎面橡胶至少部分地由橡胶组合物形成,整个胎面橡胶可由橡胶组合物形成。

对于乘用车轮胎,胎面橡胶在轮胎径向上的厚度为5mm至12mm;对于卡车和客车轮胎,胎面橡胶在轮胎径向上的厚度为7mm至25mm。本申请关注深度为1mm以内的表面层的物理性能,因此可应用于任何应用。

轮胎可合适地用作乘用车轮胎、大型乘用车轮胎、大型SUV轮胎、卡车和公共汽车轮胎、或两轮车轮胎、或赛车轮胎、无钉防滑冬胎(冬季轮胎)、全季节轮胎、缺气保用轮胎、航空轮胎、矿用轮胎等。

(发明的第二方面)

轮胎技术领域中常规使用的肖氏(A)Hs(肖氏A硬度)在约2mm压针长度下测得,且还与橡胶测试和拉伸性能相关,因此通常用作轮胎操纵性能的指标。然而,本发明人的研究表明,Hs与抓地性能(特别是初始抓地性能)可能不相关。因此,没有用于评估抓地性能(特别是初始抓地性能)的常规技术。

本发明的第二方面解决了该问题,本发明的第二方面涉及基于上述发现评估轮胎抓地性能的方法。

具体地,本发明第二方面的评估轮胎抓地性能的方法包括:

制备从轮胎胎面橡胶切下的试样,所述试样具有接地面和测量面,所述接地面形成轮胎胎面接触部分,所述测量面垂直于接地面且沿轮胎径向延伸;以及

使用显微硬度计或薄膜硬度计,沿轮胎径向测量在试样制备步骤中制备的试样的测量面的马氏硬度。

<试样制备步骤>

在试样制备步骤中,可从轮胎胎面橡胶上切下橡胶块,如图4所示。进行切割,使得形成轮胎胎面接触部分的接地面(图4中的胎面表面20)留在橡胶块中。然后,切下的橡胶块可用于制备试样,该试样被成形为具有接地面(图4中的胎面表面20)和测量面,该接地面形成轮胎胎面接触部分,该测量面垂直于接地面且沿轮胎径向延伸(参见图4)。关于试样的测量面,总共有四个可能的面,包括图4所示的两个面(图4中的测量面30)和图中未示出的两个面(即隐藏的背面),这些面中的任何一个均可用作测量面。

此处,橡胶块可从轮胎的任何部分切下,只要切下的橡胶块具有胎面表面20,如图4(a)至(c)所示。可沿轮胎周向或以不同于轮胎周向的角度切下橡胶块。

如图4所示,可通过切下橡胶块或通过进一步加工该切下的橡胶块来形成测量面。

<测量步骤>

在测量步骤中,可使用显微硬度计或薄膜硬度计,沿轮胎径向方向测量在试样制备步骤中制备的试样的测量面的马氏硬度。

此处,马氏硬度可以任何间隔测量。优选以20μm的间隔进行测量,因为如此可提供效率和准确性。

可使用任何显微硬度计,实例包括压头显微硬度计,购自Hysitron的TI-950Triboindenter、购自Fischer的Picodentor HM500、购自岛津制作所的DUH-W201S动态超显微硬度计、购自Fischer Instruments的HM-2000,以及购自Fischer Instruments的Fischerscope H100。

可使用任何薄膜硬度计,实例包括马氏硬度计,购自Elionix公司的ENT-2100纳米压痕仪和购自日本电气公司的MHA-400薄膜硬度计。在这些之中,薄膜硬度计是优选的。

马氏硬度可在任何区域中进行测量,但优选在测量面对应于距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中进行测量。在此种情况下,可有效地评估抓地性能。

测量面的表面粗糙度(μm)优选为2以下、更优选为1以下、进一步更优选为0.5以下,而下限没有限制。在此种情况下,可更合适地评估抓地性能。

在本文中,术语“表面粗糙度”指JIS B0601-2001中定义的中心线表面粗糙度Ra。

施加于压头的负载优选为30mgf以上、更优选为50mgf以上,但优选为200mgf以下、更优选为100mgf以下。在此种情况下,可更合适地评估抓地性能。

可适当地控制压头的压入深度,但优选为10μm以下、更优选为8μm以下,但优选为2μm以上、更优选为5μm以上。在此种情况下,可更合适地评估抓地性能。

此处,为了减少空气在测量面上的氧化作用,优选在测量马氏硬度之前,将在试样制备步骤中制备的试样的测量面的表面去除至20μm以上(优选200μm以上、更优选500μm以上,上限没有限制)的深度,形成新的测量面;测量新的测量面的马氏硬度。在此种情况下,可更合适地评估抓地性能。

此外,为了减少空气在测量面上的氧化作用,优选在形成实际要测量的测量面之后的6个小时内测量马氏硬度。

<评估步骤>

在评估步骤中,可基于测量步骤中测得的马氏硬度分布来评估抓地性能。具体地,可基于距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中的最小马氏硬度(a)和最大马氏硬度(b)是否满足关系式(I)来评估抓地性能(特别是磨合前后的抓地性能)。

如上所述,本发明的第二方面的评估轮胎抓地性能的方法包括:制备从轮胎胎面橡胶切下的试样,其中,所述试样具有接地面和测量面,所述接地面形成轮胎胎面接触部分,所述测量面垂直于接地面且沿轮胎径向延伸;以及,使用显微硬度计或薄膜硬度计,沿轮胎径向测量在试样制备步骤中制备的试样的测量面的马氏硬度。由此,所述方法可评估轮胎的抓地性能(特别是磨合前后的抓地性能)。

实施例

以下参考实施例来具体描述本发明的方面,但本发明不限于实施例。

实施例和比较例中所用的化学品如下所列。

<SBR1>:N9548(苯乙烯含量:35质量%,乙烯基含量:18质量%,油含量:37.5质量份(相对于100质量份的橡胶固体)),购自瑞翁株式会社;

<SBR2>:NS612(苯乙烯含量:15质量%,乙烯基含量:30质量%),购自瑞翁株式会社;

<BR>:BUNA-CB25(使用Nd催化剂合成的稀土催化的BR,乙烯基含量:0.7质量%,顺式含量:97质量%,SP值:8.2),购自朗盛;

<炭黑>:SHOBLACKN220(N2SA:114m2/g),购自卡博特(日本);

<二氧化硅1>:ULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g),购自赢创德固赛;

<二氧化硅2>:Z115Gr(N2SA:115m2/g),购自罗地亚;

<氢氧化铝>:Apyral 200(N2SA:15m2/g),购自Nabaltec;

<硅烷偶联剂>:Si75(双(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基二硫化物)),购自赢创德固赛;

<α-甲基苯乙烯树脂>:SYLVARES SA85(α-甲基苯乙烯和苯乙烯的共聚物,软化点:85℃),购自亚利桑那化学;

<萜烯树脂>:YS树脂TO125(芳族改性萜烯树脂,软化点:125℃),购自安原化学株式会社;

<芳族油>:AH-24(芳族操作油),购自出光兴产株式会社;

<液态香豆酮-茚树脂>:NOVARES C10(液态香豆酮-茚树脂,软化点:10℃),购自罗格斯化学;

<表面活性剂>:NEWPOL PE-64(Pluronic型非离子表面活性剂,PEG/PPG-25/30共聚物,式(I),其中,a+c=25且b=30,SP值:9.2),购自三洋化成工业株式会社;

<WB16>:WB16(脂肪酸钙盐、脂肪酸酰胺和脂肪酸酰胺酯的混合物,灰分:4.5%),购自嘉拓;

<硬脂酸>:硬脂酸珠“TSUBAKI”,购自日油株式会社;

<抗氧化剂1>:Antigene 6C(6PPD,N-(1,3-二甲基丁基)N′-苯基-对苯二胺),购自住友化学株式会社;

<抗氧化剂2>:Vulkanox 4030(77PD,N,N′-双-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺),购自朗盛;

<抗氧化剂3>:NOCRAC 224(TMQ,2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物),购自大内新兴化学工业株式会社;

<石蜡>:Ozoace 0355,购自日本精蜡株式会社;

<微晶蜡>:Hi-Mic 1080(以微晶蜡为100质量%计,支链烷烃含量:50.6质量%),购自日本精蜡株式会社;

<氧化锌>:氧化锌#2,购自白水科技株式会社;

<硫>:HK200-5(含5%油的粉状硫),购自细井化学工业株式会社;

<硫化促进剂1>:NOCCELER NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺),购自大内新兴化学工业株式会社;

<硫化促进剂2>:NOCCELERD(二苯胍),购自大内新兴化学工业株式会社。

(实施例和比较例)

根据表2所示的各个配方,使用1.7L班伯里密炼机(神户制钢所)将除硫和硫化促进剂以外的化学品在150℃下捏合五分钟,得到捏合的混合物。然后,在开放式辊轧机中将捏合的混合物与硫和硫化促进剂在80℃下捏合5分钟,得到未硫化的橡胶组合物。

将未硫化的橡胶组合物成形为胎面行驶面的形状,将其并与其他轮胎部件组装在一起,得到未硫化的轮胎。将未硫化的轮胎在170℃下加压硫化10分钟,得到轮胎(尺寸:225/50R17,胎面橡胶在轮胎径向上的厚度:9mm)。

为模拟市场上的新轮胎,将轮胎在空气温度20℃至40℃的仓库中放置了3个月,然后用作测试轮胎。

如下所述评估如上制备的测试轮胎。表2显示了结果。

(马氏硬度)

从测试轮胎的胎面橡胶上切下橡胶块。进行切割,使得形成轮胎胎面接触部分的接地面留在橡胶块中。然后,使用切下的橡胶块制备试样,该试样被成形为具有接地面和测量面,所述接地面形成轮胎胎面接触部分,所述测量面垂直于接地面且沿轮胎径向延伸(参见图4)。

此外,为了减少空气的氧化作用,将试样的测量面的表面去除至约500μm的深度,以在测量之前(测量前1小时)形成新测量面。然后,在对应于距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的新测量面的区域,沿轮胎径向测量马氏硬度。然后,测得距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中的最小马氏硬度(a)和最大马氏硬度(b)。

马氏硬度如下测得。

使用购自Elionix公司的ENT-2100纳米压痕仪(薄膜硬度计)进行测量。

测量条件如下:

温度:23℃

试样厚度(Berkovich压头的压痕方向厚度):2mm

测量面的表面粗糙度:0.2

负载F:50mgf

Berkovich压头的角度α:65.03°

Berkovich压头的材料:涂有DLC(类金刚石)的铁

压痕深度h:7μm

基于压痕深度h和压头角度α,使用以下公式计算面积As(h)(在深度h下的压头的表面积(压头与试样之间的投影接触面积)):

As(h)=3×31/2×tanα/cosα×h2

基于施加于压头的负载F(最大测试负载)和面积As(h),使用以下公式计算马氏硬度:

马氏硬度=F/As(h)。

(磨合之前的抓地性能(湿抓地性能))

将一组测试轮胎安装在汽车的每个车轮上(2500cc,4WD,日本制造)。驾驶员驾驶汽车在潮湿的沥青上行驶,并主观评估了抓地力、反应性、制动时的减速性以及环路行进性能。结果表示为相对于比较例1(=100)的指数(磨合之前的抓地性能指数)。指数越高,表示磨合之前的抓地性能(湿抓地性能)越好。

(磨合之后的抓地性能(湿抓地性能))

在评估磨合之前的抓地性能(湿抓地性能)之后,驾驶员在环路上进一步驾驶汽车0.5小时行进约70km,以使胎面表面磨损至深度约为10μm。然后,如对磨合之前抓地性能(湿抓地性能)的评估,驾驶员主观评估了(磨合之后的)抓地性能。

结果表示为相对于比较例1(=100)的指数(磨合之后的抓地性能指数)。指数越高,表示磨合之后的抓地性能(湿抓地性能)越好。

[表2]

表2显示,包含满足关系式(I)的胎面橡胶的实施例的轮胎在磨合前后均显示出令人满意的抓地性能。

表2还显示了以下结果。

苯二胺系抗氧化剂含量更高或石蜡含量更低时,微晶蜡的掺入倾向于降低马氏硬度(a)。

液态增塑剂含量更高且表面活性剂含量更高时,苯二胺系抗氧化剂趋于更均匀地分布在表面上,从而导致马氏硬度(a)进一步降低。

液态增塑剂含量低时,掺入苯二胺系抗氧化剂的影响较小,导致马氏硬度增加(a)。

即使当液态增塑剂含量低且树脂含量高时,使用表面活性剂、微晶蜡或其他添加剂也趋于降低马氏硬度(a)。

二氧化硅含量更高倾向于伴随液态增塑剂含量更高,导致马氏硬度(a)降低。

接下来,将用比较例1、实施例1和实施例01制备的各试样的测量面的表面去除至500μm的深度,形成测量前(1小时前)的新测量面。然后,以沿轮胎径向距轮胎表面20μm的间隔,在对应于距轮胎表面的轮胎径向深度为20μm至200μm的新测量面的区域中测量马氏硬度。此处,其他条件如上所述。结果如图1所示。

如图1所示,在距轮胎表面20μm处,一些实施例显示出由氧气、臭氧或UV劣化引起的差异显著的显著硬化。此种劣化在距轮胎表面40μm至60μm处没有发生,在距轮胎表面40μm至60μm处的硬度低于距轮胎表面200μm处的硬度。推测这是因为它可能是富含增塑剂和树脂组分的层。

尽管轮胎会磨损,但由于与路面的实际接触面积为1/10000,当行驶温度达到60℃以上时,表层会劣化,而一些组分从内部沉积渗出,推测总是再现与新轮胎相同的现象。

可基于在距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm至200μm的区域中的最小马氏硬度(a)和最大马氏硬度(b)是否满足关系式(I)来评估抓地性能(特别是磨合前后的抓地性能)。

附图标记列表

2:轮胎

4:胎面

20:胎面表面

22:沟

30:测量面

位置a:距轮胎表面的轮胎径向深度为10μm的位置

位置b:距轮胎表面的轮胎径向深度为200μm的位置

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