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用于轮胎的橡胶组合物

阅读：707发布：2021-02-13

IPRDB可以提供用于轮胎的橡胶组合物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种用于轮胎的橡胶组合物，其包含：(1)100重量份包括天然橡胶和/或二烯型合成橡胶的橡胶组分；和(2)(a)0.5到40重量份具有中空或实心圆柱状并且具有100μm或更小的中空或实心圆柱高的多孔性硅藻土，以及(b)(i)碳黑和/或(ii)二氧化硅，其中组分(a)和(b)的总量为40到80重量份。橡胶组合物可以表现出在冰上加强的摩擦力而并不削弱其耐磨性或强度。，下面是用于轮胎的橡胶组合物专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于无钉防滑轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其包含(1)100重量份至少一种选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶的橡胶组分和(2)(a)0.5到40重量份圆柱或柱的高度为100μm或更小的圆柱或柱状多孔性硅藻土，其中L/D比为0.2到3.0，其中L为圆柱或柱的高度，D为底部表面的直径，以及(b)(i)碳黑和/或(ii)二氧化硅，其中组分(a)和(b)的总量为40到80重量份。

2.如权利要求1的用于无钉防滑轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其中所述多孔性硅藻土为直链藻多孔性硅藻土。

3.如权利要求1或2的用于无钉防滑轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其中基于100重量份橡胶组分，二氧化硅的量为0.05到30重量份。

4.如权利要求1或2的用于无钉防滑轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其中基于多孔性硅藻土(a)和二氧化硅(b)(ii)的重量，其进一步包括6到10％重量的硅烷偶联剂。

5.如权利要求1或2的用于无钉防滑轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其中基于100重量份橡胶，其进一步包括1到15重量份可热膨胀的微胶囊。

说明书全文

用于轮胎的橡胶组合物

技术领域

[0001] 本发明涉及用于轮胎的橡胶组合物，更特别涉及一种能够增强冰上摩擦力而却不会降低耐磨性和强度的用于轮胎的橡胶组合物，其特别适合用于覆盖雪或冰的道路的无钉防滑轮胎(studless tire)的轮胎胎面。

背景技术

[0002] 在用于无钉防滑轮胎的橡胶组合物中，研究了由于包括高硬度颗粒的配方的抓地(clawing)效应。此外，同时，包括多孔性材料颗粒的配方被选择用于改进冰上湿滑性能。但是，存在的问题在于大量引入这些颗粒将会导致橡胶的耐磨性变差，强度降低等。作为多孔性材料，硅藻土已知为一种并不昂贵的多孔物质，但是也存在橡胶的强度降低的问题。 [0003] 例如，日本专利公开No.9-302153A等尝试将多种高硬度材料混合到轮胎胎面橡胶中并且利用高硬度材料中的这些在冰表面上的抓地效应仪实现轮胎胎面橡胶的冰上摩擦力。但是，将具有高抓地效应的高硬度材料混合到轮胎胎面的基质橡胶中具有的缺点为接近0℃的水分含量大的冰上性能的改进效果较小并且此外高硬度材料作为与橡胶没有亲和力的杂质存在，并且因此在耐磨性和破损性质方面的降低是显著的。

[0004] 此外，无钉防滑轮胎的轮胎胎面具有切入它们用于改进覆盖雪或冰的公路表面上的性能的称为“胎纹沟”的精细凹槽。胎纹沟设计的目的是改进性能，但是胎纹沟的提供导致轮胎胎面刚性的降低。此外，刹车期间等，胎纹沟本身瓦解，并且因此存在的问题是期望的效果没有表现出来。这个问题可以通过增硬用于轮胎胎面的橡胶避免，但是众所周知的是普通橡胶的增硬导致覆盖雪或冰的公路表面上的性能变差。

发明内容

[0005] 因此，本发明的目的在于改进橡胶组合物的冰上摩擦力，而并不导致降低耐磨性或强度。

[0006] 根据本发明，提供了一种用于轮胎的橡胶组合物，其包含(1)100重量份天然橡胶和/或基于二烯的合成橡胶的橡胶组分和(2)(a)0.5到40重量份圆柱或柱的高度为100μm或更小的圆柱或柱状多孔硅藻土，以及(b)(i)碳黑和/或(ii)二氧化硅，其中组分(a)和(b)的总量为40到80重量份。

[0007] 根据本发明，通过在橡胶组合物中混合上述特殊的多孔硅藻土，可以改进冰上摩擦力，而并不破坏橡胶的耐磨性和降低其强度。

[0008] 实现本发明的最佳方式

[0009] 本发明发现注意到橡胶非线性伸长的配方，亦即在相对高伸长时能够增加弹性模量而保持低硬度的配方，能够解决上述问题。此外，我们发现有可能通过具有以上特殊形状的多孔硅藻土的配方而获得这种橡胶组合物。

[0010] 作为设计成本发明橡胶组合物配方的橡胶组分，可以使用天然橡胶(NR)和/或基于二烯的合成橡胶例如聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)。这些橡胶可以单独使用或以它们的任何混合物使用。

[0011] 根据本发明，可以通过混合(1)100重量份天然橡胶和/或基于二烯的合成橡胶的橡胶组分，(2)(a)0.5到40重量份，优选2到40重量份圆柱或柱的高度为100μm或更小的圆柱或柱状多孔硅藻土以及(b)(i)碳黑和/或(ii)二氧化硅，以至于组分(a)和(b)为40到80重量份，优选40到60重量份，获得用于轮胎的期望的橡胶组合物。

[0012] 如果用于本发明的多孔硅藻土(a)的量小，结果效果有可能变小，并且因此这不是优选的。相反，如果量大，破损性质等的降低有可能变得不可接受，且因此也不是优选的。

[0013] 可用于本发明的碳黑没有特别的限制。任何碳黑都可以使用，但是具有80m2/g或更多N2SA(基于JIS K 6217-2：2001测量)且吸附DBP的量为100ml/100g或更多(基于JIS K 6217-4：2001测量)的碳黑是优选的。此外，可以将二氧化硅混合在橡胶组合物中。2
例如，可以使用任何二氧化硅如潮湿的二氧化硅或干燥的二氧化硅，但是具有100到200m/g的BET比表面积(基于ASTM D3037测量)的二氧化硅是优选的。基于100重量份的橡胶组分，碳黑(b)(i)和二氧化硅(b)(ii)作为其与组分(a)混合后的总量为40到80重量份。如果该量小，增强性将会变得太小，因此这不是优选的，而相反，如果该量较大，硬度将会变得太高，因此这也不是优选的。

[0014] 在本发明优选的方式中，0.5到40重量份，优选2到40重量份，更优选3到25重量份的圆柱或柱的高度为100μm或更小，优选1到30μm的圆柱或柱状多孔硅藻土与100重量份的橡胶混合。本发明中可使用的圆柱或柱状多孔硅藻土优选具有0.2到3.0的L/D比，更优选0.3到2.0，其中圆柱或柱的高度为L而底部的直径为D。特别地，例如直链藻(Melosira)多孔硅藻土与此相对应。大多数通常可获得用于园艺中的多孔硅藻土是扁平的多孔硅藻土。圆柱状是特别的。

[0015] 硅藻土由远古时代生活在湖泊和海洋残中的单细胞硅藻的残留物构成。适用于本发明的硅藻是称为Melosira Granulata Curbata的类型，其具有均匀的孔隙和独特的蜂窝结构。它典型的化学组成为SiO2(89.2％)，Al2O3(4.0％)，Fe2O3(1.5％)，CaO(0.5％)和MgO(0.3％)。这种硅藻土是已知的且可商购获得。本发明可以使用这种商购获得的产品。 [0016] 在本发明优选方面的橡胶组合物中，从使轮胎甚至在低温下柔软地与公路表面接触的观点来看，二氧化硅可以以优选的0.05到30重量份，更优选5到25重量份的量混合到100重量份的橡胶组合物中。

[0017] 在本发明的橡胶组合物中，为了改进多孔硅藻土和二氧化硅的增强性的目的，基于多孔硅藻土(a)和二氧化硅(b)(ii)的重量，优选以6到10％重量的量混合硅烷偶联剂。作为硅烷偶联剂，优选使用二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物等。可以使用商购获得的产品如Degussa制造Si69。

[0018] 在本发明的橡胶组合物中，可热膨胀的微胶囊可以以1到15重量份，更优选为1到7重量份的量混合到100重量份的橡胶中，以进一步改进多孔硅藻土颗粒的抓地效应。 [0019] 可热膨胀的微胶囊是可热膨胀的热塑性树脂颗粒，其中可以由于热而蒸发生成气体的液体包封在热塑性树脂中。在高于膨胀开始温度的温度(通常为140到190℃)下加热颗粒，以便因此膨胀而获得包括包含热塑性树脂的外壳的包封有气体的热塑性树脂颗粒，其中包封着气体，包封有气体的热塑性树脂颗粒的颗粒尺寸优选5到300μm，更优选为10到200μm。

[0020] 这种可热膨胀的微胶囊(即可热膨胀的热塑性树脂颗粒)例如当前可从瑞典的EXPANCEL作为“Expancel 091DU-80”或“Expancel 092DU-120”获得的或从Matsumoto Yushi Seiyaku作为“Matsumoto Microsphere F-85”或“Matsumoto Microsphere F-100”获得。

[0021] 作为形成包封有气体的热塑性树脂颗粒的外壳组分的热塑性树脂，例如优选使用(甲基)丙烯腈的聚合物或具有高(甲基)丙烯腈含量的它的共聚物。在共聚物的情况中，作为其它单体(即共聚单体)，可以使用单体例如乙烯卤化物，亚乙烯卤化物，苯乙烯单体，(甲基)丙烯酸酯单体，乙酸乙烯酯，丁二烯，乙烯基吡啶，氯丁二烯。注意到所述热塑性树脂可以制备成可用交联剂交联，交联剂例如二乙烯基苯，二(甲基)丙烯酸乙二醇酯，二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，二(甲基)丙烯酸1，3-丁二醇酯，烯丙基(甲基)丙烯酸酯，三丙烯基缩甲醛(triacrylformal)，三烯丙基异氰脲酸酯。对于交联的方式，优选使用未交联的单体，但是，树脂可以是部分交联到一定程度而并不降低作为热塑性树脂的性质。

[0022] 作为由于热可蒸发生成气体的液体，例如指的是烃，例如可以是正戊烷，异戊烷，新戊烷，丁烷，异丁烷，己烷，石油醚，氯代烃类例如氯甲烷，二氯甲烷，二氯乙烯，三氯乙烷，三氯乙烯。

[0023] 在本发明的橡胶组合物中，除了上述组分，可以混合不同的添加剂，例如通常用于轮胎和其它橡胶组合物的其它增强剂(即填料)，硫化或交联剂，硫化或交联促进剂，不同类型的油，抗氧剂，增塑剂。这些添加剂以普通的方法混合以获得可以用于硫化或交联的组合物。这些添加剂的量还可以是常规的通常的混合的量前提是不反过来影响本发明的目的。实施例

[0024] 现在将用实施例进一步解释本发明，但是本发明的范围并不限于这些实施例。 [0025] 实施例1到9和对比实施例1到9

[0026] 样品的制备

[0027] 在表I所示的每一个配方中，除了硫化促进剂、硫和可热膨胀的微胶囊的组分在1.7升内部混合器中混合4分钟并且当达到150℃时卸料以获得母料。这种母料与硫化促进剂，硫和可热膨胀的微胶囊通过开放的辊混合以获得橡胶组合物。

[0028] 之后，因此获得的橡胶组合物在预先准备的模具中在160℃下加压硫化15分钟以制备硫化橡胶片，然后使用以下所示的测试方法对其测定硫化橡胶的物理性质。结果如表I所示。

[0029] 用于评价橡胶物理性质的测试方法

[0030] 硬度

[0031] 基于JIS K 6253测定0℃的硬度。结果如表I中所示，对比实施例1 或4的值标记为100。该值越大，硬度越高。

[0032] 300％模量和断裂强度

[0033] 基于JIS K 6251测定的300％伸长的应力显示为“300％模量”。此外，相同的测试期间断裂时的负载显示为“断裂强度”。每一项都如图I所示。表I中对比实施例1或4的值标记为100。该值越高，增强性越高。

[0034] 耐磨性

[0035] Lambourn磨损测试机(Iwamoto Seisakusho制造)用于测定在5kg(＝49N)负载、25％滑移比、4分钟的时间和室温的条件下测定耐磨性。结果如表I中所示，将对比实施例1或4的值标记为100。该值越大，耐磨性越出众。

[0036] 冰上摩擦系数(内部鼓测试)(参见日本专利公开No.2001-288306A)

[0037] 将通过每种混合物硫化获得的片材附着于扁平柱状的基础橡胶上并且使用内鼓2
型冰上摩擦力测试机在-3.0℃的温度、5.5kg/cm(大约0.54MPa)的负载下和鼓速率为
25km/h下测量。结果如表I中所示，将对比实施例1或4的值标记为100。该值越大，冰上橡胶的摩擦力越好。

[0038]

[0039]

[0040] 表I脚注

[0041] ＊1：天然橡胶(RSS#3)

[0042] ＊2：Nippon Zeon制造的聚丁二烯橡胶(Nipol BR1220)

[0043] ＊3：Tokai Carbon制造的Carbon N234

[0044] ＊4：Toso Silica制造的Nipsil AQ

[0045] ＊5：Degussa制造的Si69

[0046] ＊6：NOF Corporation制造的Beads Stearic Acid

[0047] ＊7：Seido Chemical Industry制造的Zinc Oxide Type 3

[0048] ＊8：抗氧剂：Flexsys制造的6PPD

[0049] ＊9：油：Fuji Kosan制造的Aromatic Oil

[0050] ＊10：可热膨胀微胶囊：Matsumoto Yushi-Seiyaku制造的微球F100D [0051] ＊11：硫：Tsurumi Chemical制造的商标为Gold Flower的油处理的硫粉 [0052] ＊12：硫化促进剂：Ouchi Shinko Chemical Industrial制造的NoccelerCZ-G [0053] ＊13：Nacalai Tesque制造的扁平多孔硅藻土

[0054] ＊14：Eagle Picher制造的圆柱状多孔硅藻土(实际测量值L/D＝0.3到2，L＝3到12μm)

[0055] ＊15：Eagle Picher制造的圆柱状多孔硅藻土(FP-2)(实际测量值L/D＝0.3到2，L＝3到12μm)

[0056] 从表I的结果可以清楚的是，通过混合圆柱状多孔硅藻土或扁平状多孔硅藻土改进了冰上摩擦力。但是于对比实施例1或4相比，包含圆柱状多孔硅藻土的实施例1到3或实施例4到8改进了耐磨性和300％模量，但是包含扁平多孔硅藻土的对比实施例2到3或对比实施例6到9在耐磨性、300％模量和断裂强度方面比包含相同量的圆柱状多孔硅藻土的实施例1到3或实施例4到8的差，虽然硬度是相等的。注意到的是，通过混合多孔硅藻土，断裂强度稍微有所降低，但是这可以通过添加偶联剂改进(参见实施例3)。

[0057] 在混合了50重量份圆柱状多孔硅藻土的对比实施例5中，硬度太高，且因此冰上摩擦力降低并且断裂强度的降低比包含35重量份的实施例7要多。

[0058] 实施例10到14和对比实施例10到14的样品的制备

[0059] 在表II所示的每个配方中，非硫化促进剂的成分和硫在1.7升内部混合器中混合4分钟并且当达到150℃时卸料以获得母料。这种母料与硫化促进剂和硫通过开放的辊混合以获得橡胶组合物。

[0060] 之后，因此获得的橡胶组合物在预先准备的模具中在160℃下加压硫化15分钟以制备硫化橡胶片，然后使用以下所示的测试方法对其测定硫化橡胶的物理性质。结果如表II所示。

[0061] 用于评价橡胶物理性质的测试方法

[0062] 硬度

[0063] 基于JIS K 6253测定0℃的硬度。结果如表II中所示，将对比实施例10或14的值标记为100。该值越大，硬度越高。

[0064] 100％模量和断裂强度

[0065] 基于JIS K 6251测定的100％拉伸的应力显示为“100％模量”。而相同的测试期间断裂时的负载显示为“断裂强度”。每一项都如表II所示。结果表明，表II中对比实施例10或14的值标记为100。该值越高，增强性越高。

[0066] 冰上摩擦系数(即内部鼓测试)(参见日本专利公开No.2001-288306A) [0067] 将通过每种混合物硫化获得的片材附着于扁平柱状的基础橡胶上并且使用内鼓2
型冰上摩擦力测试机在-3.0℃的温度、5.5kg/cm(大约0.54MPa)的负载下和鼓速率为
25km/h下测量。如表II中所示，将对比实施例10或14的值标记为100。该值越大，冰上橡胶的摩擦力越突出。

[0068]

[0069] 表II脚注＊

[0070] 1：天然橡胶(RSS#3)

标题	发布/更新时间	阅读量
一种橡胶-专利编号CN107383500A	2020-05-13	781
一种橡胶-专利编号CN107383499A	2020-05-13	185
阻燃橡胶-专利编号CN107325355A	2020-05-13	886
耐油橡胶-专利编号CN103665820B	2020-05-11	389
橡胶手套-专利编号CN102144819A	2020-05-11	409
一种橡胶-专利编号CN107629261A	2020-05-12	315
防霉橡胶-专利编号CN107501944A	2020-05-12	988
耐火橡胶-专利编号CN103665496A	2020-05-11	269
耐油橡胶-专利编号CN103665820A	2020-05-11	798
橡胶履带-专利编号CN108725617A	2020-05-12	630

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