技术领域

本发明涉及一种气密层用橡胶组合物。

                               背景技术

近来，由于社会对汽车低油耗的强烈需求，设计了一种低发热量且重量较轻的轮胎， 并且在轮胎部件之中，也应用了位于轮胎内部的具有较轻重量的气密层，其具有减少空气 由充气轮胎内部向外部泄漏的量(空气泄漏量)的功能，并且改善了气密性。

目前，对于轮胎气密性的改善是通过使气密层用橡胶组合物包含丁基橡胶和二烯橡 胶，并且优选为包含丁基橡胶。丁基橡胶在降低空气泄漏量方面效果显著，但获得的橡胶 组合物的滞后损失较大，并且，问题在于所含丁基橡胶的量越大，轮胎的发热量也越大， 从而汽车的节油性能也越差。

此外，当含有的用于改善节油性能的天然橡胶的比例增大时，会出现空气泄漏量增加 的问题。

在日本未审查专利申请第11-140234号中公开了一种包含片状云母的气密层用橡胶组 合物。然而，未能充分提高轮胎的气密性，并且无法降低滚动阻力，而且会有气密层出现 裂纹的问题。

                               发明内容

本发明的目的在于提供一种气密层用橡胶组合物，它能够改善轮胎的气密性，降低滞 后损失，并且进一步防止产生裂纹。

本发明涉及一种气密层用橡胶组合物，以100重量份的橡胶组分为基准，包含10～50 重量份的、纵横比至少为50并且平均颗粒直径为40～100μm的云母。其中所述橡胶组分 包含30～60wt％的丁基橡胶、20～50wt％的天然橡胶或异戊二烯橡胶、以及10～40wt％ 的丁二烯橡胶。

此外，本发明涉及一种气密层用橡胶组合物，以100重量份的橡胶组分为基准，进一 步包含至少4重量份的增塑剂、以及10～50重量份的炭黑和/或二氧化硅。

根据本发明，通过使气密层用橡胶组合物含有分别包含特定量的丁基橡胶、天然橡胶 或异戊二烯橡胶、以及丁二烯橡胶的橡胶组分、以及特定量的具有较大纵横比和平均颗粒 直径的云母，能够实现降低滞后损失并且提高加工性能，同时能够保持气密性和抗裂纹生 长性。

                               具体实施方式

本发明的气密层用橡胶组合物包含橡胶组分和云母。

橡胶组分包含丁基橡胶、天然橡胶(在后文中以NR表示)或异戊二烯橡胶(在后文 中以IR表示)、以及丁二烯橡胶(在后文中以BR表示)。

用于本发明的丁基橡胶的例子为丁基橡胶、溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶及类似物。 其中，从提高硫化速度考虑，优选使用溴化丁基橡胶或氯化丁基橡胶。

橡胶组分中丁基橡胶的含量至少为30wt％，优选至少为35wt％。当丁基橡胶的含量 小于30wt％时，无法保持气密性和抗裂纹生长性。同时，橡胶组分中丁基橡胶的含量至多 为60wt％，优选至多为55wt％。当丁基橡胶的含量大于60wt％时，tanδ会增大，并且造 成难以抑制气密层产生热量。

而用于本发明的NR，能够使用通常在轮胎工业及类似物中使用的RSS#3及类似物。 同时，用于本发明的IR，同样能够使用通常在轮胎工业及类似物中使用的IR。其中，从 以低成本增加断裂性能的角度考虑，优选使用NR。

橡胶组分中NR或IR的含量至少为20wt％，优选至少为30wt％。当NR或IR的含量 小于20wt％时，橡胶组合物的断裂性能变差。同时，橡胶组分中NR或IR的含量至多为 50wt％，优选至多为40wt％。当NR或IR的含量大于50wt％时，气密性变差。

而BR，能够使用通常在轮胎工业及类似物中使用的BR150B(购自Ube工业有限公 司)及类似物。其中，可优选使用包含间同立构1，2-聚丁二烯的BR。而BR，具体说， 可优选使用高顺式BR和高结晶间同立构1，2-聚丁二烯的混合物，例如购自Ube工业有 限公司的VCR。

使用包含间同立构1，2-聚丁二烯的BR，能够使未硫化的橡胶组合物具有较高的粘度， 并且在揉合时具有出色的生产率。

包含间同立构1，2-聚丁二烯的BR中间同立构1，2-聚丁二烯的含量优选至少为3wt％， 进一步优选至少为5wt％。当间同立构1，2-聚丁二烯的含量小于3wt％时，低含量的间同立 构1，2-聚丁二烯会造成粘度较低，并且在揉合时生产率较低。同时，间同立构1，2-聚丁二 烯的含量优选至多为25wt％，进一步优选至多为20wt％。当间同立构1，2-聚丁二烯的含量 大于25wt％时，会有聚丁二烯树脂的分散度较低并且抗裂纹生长性较低的趋势。

橡胶组分中BR的含量至少为10wt％，优选至少为12wt％。当BR的含量小于10wt％ 时，裂纹会有生长的趋势，并且气密层的耐久度较低。同时，橡胶组分中BR的含量至多 为40wt％，优选至多为30wt％。当BR的含量大于40wt％时，具有较低的辊轧加工性能， 并且会造成难以轧模为没有孔隙的板状。

而云母，优选使用选自白云母、金云母以及黑云母中的至少一种。其中，考虑到由于 金云母具有比其他云母更大的纵横比而具有较好的空气屏蔽的效果，优选使用金云母。

云母的平均颗粒直径至少为40μm，优选至少为45μm。当云母的平均颗粒直径小于 40μm时，提高气密性的效果不足。同时，云母的平均颗粒直径至多为100μm，优选至 多为70μm。当云母的平均颗粒直径大于100μm时，云母太大会成为起始破裂点，并且 由于弯曲疲劳气密层会有损坏的趋势。

包裹云母表面的树脂的例子有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、尼龙树脂、聚酯 树脂及类似物。其中，由于在橡胶中较高的溶解度而优选使用聚氨酯树脂、丙烯酸树脂和 环氧树脂。包裹方法的例子如下。首先，将树脂熔化。然后，向其中加入云母，并且搅拌 混合物。最后，使混合物凝固后将混合物研磨粉化。

云母的纵横比至少为50，优选至少为55。当云母的纵横比小于50时，提高气密性的 效果不足。同时，云母的纵横比优选至多为100，进一步优选至多为70。当云母的纵横比 大于100时，云母的强度下降从而使云母发生破裂。在这里，纵横比指的是云母的长轴直 径与云母的厚度的比值。

云母能够通过研磨法例如湿磨法和干磨法制得。湿磨法能够提供扁平的表面，并且对 气密性有略高的改善。同时，干磨法的制备步骤比较简单，从而降低成本。综上所述，各 个方法具有各自的特性，并且可以根据不同的情况优选使用。

以100重量份的橡胶组分为基准，云母的量至少为10重量份，优选至少为30重量份。 当云母的量小于10重量份时，无法使气密层的气密性、低发热性以及高抗裂纹生长性获 得出色提高的效果。同时，以100重量份的橡胶组分为基准，云母的量至多为50重量份， 优选至多为45重量份，进一步优选至多为40重量份。当云母的量大于50重量份时，由 于橡胶组合物的撕裂强度下降而容易产生裂纹。

本发明的气密层用橡胶组合物优选进一步包含增强剂。

而增强剂，能够优选使用炭黑和/或二氧化硅，进一步优选为炭黑。基于包含丁基橡胶、 NR或IR以及BR的橡胶组分，通过包含特定量的具有较大纵横比的云母，并且此外进一 步包含特定量的炭黑，本发明的气密层用橡胶组合物能够降低滞后损失并且提高气密性、 抗裂纹生长性以及加工性能。

而二氧化硅，能够使用通常在轮胎工业中使用的二氧化硅。

炭黑的氮吸附比表面积优选为20～100m2/g。当炭黑的氮吸附比表面积小于20m2/g 时，对橡胶的增强性能较低。同时，当炭黑的氮吸附比表面积大于100m2/g时，橡胶组合 物的硬度增大，并且低发热性有变差的趋势。

以100重量份的橡胶组分为基准，炭黑和/或二氧化硅的量优选至少为10重量份，进 一步优选至少为20重量份。当炭黑和/或二氧化硅的量小于10重量份时，聚合物和云母无 法充分分散，并且当橡胶组合物辊轧为板状时，会有产生空隙的趋势。同时，以100重量 份的橡胶组分为基准，炭黑和/或二氧化硅的量优选至多为50重量份，进一步优选至多为 45重量份。当炭黑和/或二氧化硅的量大于50重量份时，低发热性有变差的趋势。

本发明的气密层用橡胶组合物优选进一步包含增塑剂。

而增塑剂，具体能够使用矿物油及类似物。

以100重量份的橡胶组分为基准，增塑剂的量优选至少为4重量份，进一步优选至少 为6重量份。当增塑剂的量小于4重量份时，云母在橡胶中会有难以分散的趋势，并且加 工性能有变差的趋势。同时，以100重量份的橡胶组分为基准，增塑剂的量优选至多为20 重量份，进一步优选至多为16重量份。当增塑剂的量大于20重量份时，未硫化的橡胶组 合物的粘度较低，并且在揉合时的加工性能较差。

除了橡胶组分、云母、增强剂以及增塑剂以外，本发明的气密层用橡胶组合物还能够 包含通常在轮胎工业中使用的抗氧化剂、硬脂酸、氧化锌、硫化剂、硫化促进剂及类似物。

本发明的气密层用橡胶组合物是用于制备轮胎。能够通过传统的方法使用本发明的气 密层用橡胶组合物制备轮胎。即，根据需要将上述添加剂加入本发明的气密层用橡胶组合 物，并且在硫化前挤压为轮胎气密层的形状，然后使用传统方法在轮胎成形机上模塑形成 未硫化的轮胎。将未硫化的轮胎在硫化机中加热加压从而制得硫化轮胎。

                                实施例

在下文中，本发明将基于实施例进行详细介绍，但本发明不只限于此。

实施例和对照例中使用的各种原料如下所述。

丁基橡胶：EXXON CHLOROBUTYL 1068，购自Exxon化学有限公司；

BR：BR150B(1，4-高-顺BR)，购自Ube工业有限公司；

含有间同立构1，2-聚丁二烯的BR(VCR)：VCR 412(晶态间同立构1，2-聚丁二烯的分散 体，并且间同立构1，2-聚丁二烯的含量为12wt％)，购自Ube工业有限公司；

NR：RSS#3

云母1：MICA(云母)S-200HG(纵横比为55，平均颗粒直径为50μm)，购自Revco有 限公司；

云母2：SERICITE TK-S8(云母，纵横比为70，平均颗粒直径为15μm)，购自Forum公 司；

云母3：LPK(云母，纵横比为55，平均颗粒直径为15μm)，购自Forum公司；

云母4：W1(云母，纵横比为30，平均颗粒直径为15μm)，购自Forum公司；

粘土：“POLYFIL DL”(纵横比为10)，购自J.M.Huber公司；

氧化锌：GINREI R，购自Toho Zinc有限公司；

抗氧化剂：NOCRAC 224(胺-酮基)，购自Ouchi Shinko化学工业有限公司；

炭黑：SEASTV(N660，氮吸附比表面积为27m2/g)，购自Tokai Carbon有限公司； 不溶性硫：SEIMISULFUR(二硫化碳中的不溶性硫含量为至少60％，并经10％油处理)， 购自Nippon Kanryu工业有限公司；

芳香油：PROCESS X-140，购自Japan Energy公司；

硬脂酸：TSUBAKI，购自Nihon Oil&Fat工业有限公司；

硫化促进剂DM：NOCCELER DM，购自Ouchi Shinko化学工业有限公司；

硫化促进剂NS：NOCCELER NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺)，购自Ouchi Shinko化 学工业有限公司。

                     实施例1～6和对照例1～13

(测试轮胎制备)

根据表1和表2所示的量，加入由丁基橡胶、BR、VCR和NR组成的橡胶组分、云 母、炭黑和增塑油。此外，以100重量份的橡胶组分为基准，加入1重量份的抗氧化剂、 1.5重量份的硬脂酸和5重量份的氧化锌，并且使用班伯里混合器将混合物在150℃下揉 合4分钟。然后，以100重量份的橡胶组分为基准，向揉合产物中加入1.67重量份的不溶 性硫、1.5重量份的硫化促进剂DM和1.5重量份的硫化促进剂NS，并且使用双轴开放式 辊轧机在80℃下揉合4分钟，以制得未硫化的橡胶组合物。使用模具将制得的未硫化的 橡胶组合物辊轧(厚度为1.5mm)为板状，并且在170℃下硫化12分钟，制得直径为90 mm并且厚度为1mm的橡胶板。

(辊轧可加工性)

将在所述的测试轮胎制备步骤中由班伯里混合器制得的揉合产物应用于加热的辊轧 机(温度为80℃)。以适当的粘性将其绕在辊轧机上，通过均一地挤压为厚度为0.8mm的 板状，肉眼观察是否存在空隙以及板的边缘是否产生毛口，并且评估如下。

◎出色

○好

△可以接受的下限

×不可接受

××完全无法加工

(空气泄漏测试)

根据ASTM D-1434-75M测定所述橡胶板的空气泄漏量，并且分别计算测得的空气泄 漏量的倒数。以实施例1的倒数值为100作基准，分别对倒数值进行指数化(气密指数)。 气密指数越大，由于橡胶板的空气泄漏量较小，橡胶板的气密性越好。

(粘度测试)

在测试温度为70℃、频率为10Hz、初始应变为10％、以及动态应变为2％的条件下， 使用Iwamoto公司生产的粘弹性分光计，测定所述橡胶板的损耗因数tanδ。tanδ的值越 小，低发热性越好。

(裂纹生长测试)

基于JIS K 6260制备样品。然后在将橡胶板反复以70％的张力弯曲300,000次的弯曲 裂纹生长测试后测定产生的裂纹的长度。然后，计算测定值的倒数。此外，以实施例1的 倒数值为100作基准，分别对倒数值进行指数化(抗裂纹生长指数)。指数越大，抗裂纹 生长性越好。

上述测试结果如表1和表2所示。

                                                                      表1                             实施例                               对照例   1   2   3   4   5   6   1   2   3   4   5   6   组合物(重量份)   丁基橡胶   BR   VCR   NR   云母1   炭黑   油     50   -   15   35   35   15   8     35   -   40   25   35   15   8     50   15   -   35   35   15   8     50   -   15   35   50   15   8     50   -   15   35   50   30   8     50   -   15   35   35   15   12     50   -   15   35   5   30   8     50   -   15   35   60   15   8     50   -   15   35   60   5   8     25   -   15   60   60   15   8     25   -   50   25   60   15   8     50   -   -   50   35   15   8   测试结果   气密指数   tanδ     抗裂纹生长指数   加工性能     100   0.10   100   ○     60   0.08   250   ◎     95   0.10   120   ○     150   0.13   70   ○     160   0.15   65   ○     80   0.15   150   ◎     20   0.15   200   ○     170   0.16   30   △     160   0.15   20   ×     70   0.16   15   △     70   0.16   90   ○     100   0.10   5   △

                                          表2                                    对照例   7   8   9   10   11   12   13   组合物(重量份)   丁基橡胶   BR   VCR   NR   SBR   云母1     云母2   云母3   云母4     粘土     炭黑   油     -   -   -   70   30   -     30   -   -     -     60   8     -   -   -   70   30   -     -   35   -     -      60   8     -   -   -   70   30   -     -   -   30      -     60   8     30   20   -   50   -   -      -   -   -     100     20   8     30   20   -   50   -   35     -   -   -     -     15   8     45   -   -   55   -   -     -   -   -     200     20   8     30   -   20   50   -   -     -   -   -     180     20   8   测试结果   气密指数   tanδ     抗裂纹生长指数   加工性能     95   0.24   10   ○     90   0.24   20   ○     30   0.25   25   ○     50   0.12   100   ×     50   0.10   120   ◎     80   0.20   60   ××     120   0.12   50   ×