本發(fā)明涉及一種橡膠組合物和使用有該橡膠組合物的充氣輪胎，具體而言，涉及一種具有優(yōu)異的剛性和低發(fā)熱性的橡膠組合物和使用該橡膠組合物的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
隨著近年來(lái)環(huán)境意識(shí)的提高，要求充氣輪胎能夠降低發(fā)熱、改善油耗，例如還針對(duì)輪胎側(cè)壁用混合物進(jìn)行了同樣的研究。
為了實(shí)現(xiàn)低發(fā)熱化，使用分子量高的橡膠成分較為有效，但這會(huì)導(dǎo)致混合物的粘度上升、加工性劣化。
因此，通過(guò)增加操作油等軟化劑的配混量，能夠?qū)崿F(xiàn)粘度的降低，但該情況下，會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱性提高等的問(wèn)題。
另一方面，為了抑制胎圈芯和簾布層的上卷部的移動(dòng)、剝離，輪胎胎邊芯需要制成高剛性。通常為了將胎邊芯制成高剛性，已知有增加炭黑等增強(qiáng)劑含量的技術(shù)，但存在發(fā)熱性劣化的問(wèn)題。
如此，在本領(lǐng)域?qū)τ诩婢邉傂院偷桶l(fā)熱性的橡膠組合物的存在強(qiáng)烈的需求。
下述專利文獻(xiàn)1中，出于改善彈性、拉伸強(qiáng)度、發(fā)熱性和疲勞性的目的，公開(kāi)有一種橡膠組合物，該橡膠組合物相對(duì)于可硫化的橡膠100質(zhì)量份，含有0.1～50質(zhì)量份的熔點(diǎn)為100～180℃的聚酰胺彈性體和1～100質(zhì)量份的無(wú)機(jī)增強(qiáng)劑。
但是，這樣的聚酰胺彈性體在橡膠中為異物，因此可成為有損發(fā)熱性的因素。另外，無(wú)法提高剛性至本領(lǐng)域所要求的水平，存在改善的余地。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：國(guó)際專利公開(kāi)WO2009/093695號(hào)小冊(cè)子
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的問(wèn)題
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種橡膠組合物和使用有該橡膠組合物的充氣輪胎，該橡膠組合物在配混有聚酰胺彈性體的橡膠組合物中，具有優(yōu)異的剛性和低發(fā)熱性。
技術(shù)方案
本發(fā)明人等反復(fù)認(rèn)真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于二烯類橡膠以特定量配混具有特定氮吸附比表面積(N2SA)的炭黑和聚酰胺彈性體，同時(shí)使所述炭黑和聚酰胺彈性體的質(zhì)量比特定化，由此能夠解決上述課題，從而能夠完成本發(fā)明。
即本發(fā)明如下所述。
1.一種橡膠組合物，其特征在于，相對(duì)于(A)二烯類橡膠100質(zhì)量份，配混有(B)氮吸附比表面積(N2SA)為35m2/g以上的炭黑30～80質(zhì)量份和(C)聚酰胺彈性體1～30質(zhì)量份，且所述(B)炭黑和所述(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比，以前者：后者計(jì)，為1:0.35～1:1。
2.根據(jù)上述1所述的橡膠組合物，其特征在于，所述(B)炭黑和所述(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比，以前者：后者計(jì)，為1:0.35～1:0.8。
3.根據(jù)上述1所述的橡膠組合物，其特征在于，所述(B)炭黑和所述(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比，以前者：后者計(jì)，為1:0.4～1:0.6。
4.根據(jù)上述1所述的橡膠組合物，其特征在于，所述(B)炭黑的氮吸附比表面積(N2SA)為35～120m2/g。
5.根據(jù)上述1所述的橡膠組合物，其特征在于，所述(C)聚酰胺彈性體的軟段邵氏D硬度表現(xiàn)出比硬段邵氏D硬度低10以上的值。
6.根據(jù)上述5所述的橡膠組合物，其特征在于，所述(C)聚酰胺彈性體的軟段邵氏D硬度與硬段邵氏D硬度之差為30～50。
7.一種輪胎側(cè)壁用橡膠組合物，其由上述1所述的橡膠組合物構(gòu)成。
8.一種輪胎胎邊芯用橡膠組合物，其由上述1所述的橡膠組合物構(gòu)成。
9.一種充氣輪胎，其將上述7所述的橡膠組合物用于側(cè)壁而成。
10.一種充氣輪胎，其將上述8所述的橡膠組合物用于胎邊芯而成。有益效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種橡膠組合物和使用有該橡膠組合物的充氣輪胎，該橡膠組合物對(duì)于二烯類橡膠以特定量配混具有特定氮吸附比表面積(N2SA)的炭黑和聚酰胺彈性體，同時(shí)使所述炭黑和聚酰胺彈性體的質(zhì)量比特定化，因此具有優(yōu)異的剛性和低發(fā)熱性。
具體實(shí)施方式
以下進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
(二烯類橡膠)
本發(fā)明中使用的(A)二烯類橡膠可以使用能夠配混于橡膠組合物中的任意二烯類橡膠，例如可列舉天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠(SBR)、丙烯腈-丁二烯共聚橡膠(NBR)等。這些可以單獨(dú)使用，也可以合用2種以上。另外，對(duì)于其分子量和微結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別限制，可以利用胺、酰胺、硅烷、烷氧基、羧基、羥基等進(jìn)行末端改性，也可以進(jìn)行環(huán)氧化。
從本發(fā)明的效果方面出發(fā)，這些二烯類橡膠中，優(yōu)選NR、BR。
需要說(shuō)明的是，將本發(fā)明的橡膠組合物用于側(cè)壁的情況下，從更重視耐切割性、耐裂紋性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選二烯類橡膠100質(zhì)量份中NR為20質(zhì)量份～50質(zhì)量份、BR為50質(zhì)量份～80質(zhì)量份，將本發(fā)明的橡膠組合物用于胎邊芯的情況下，從更重視高剛性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選NR為50質(zhì)量份～80質(zhì)量份、BR為20質(zhì)量份～50質(zhì)量份。
(炭黑)
作為本發(fā)明中使用的(B)成分之一的炭黑使用氮吸附比表面積(N2SA)為35m2/g以上的炭黑。若氮吸附比表面積(N2SA)小于35m2/g，則剛性、發(fā)熱性均劣化。需要說(shuō)明的是，從能夠提供顯著優(yōu)異的剛性和低發(fā)熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，炭黑的氮吸附比表面積(N2SA)優(yōu)選為35～120m2/g，將本發(fā)明的橡膠組合物用于側(cè)壁的情況下，尤其優(yōu)選為35～80m2/g，從更重視耐裂紋性的觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選為35～45m2/g。
另外，用于胎邊芯的情況下，尤其優(yōu)選為35～110m2/g，從重視高剛性的觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選為60～80m2/g。
氮吸附比表面積(N2SA)為基于JIS K6217-2求出的值。
(聚酰胺彈性體)
本發(fā)明中使用的(C)成分的聚酰胺彈性體為公知的彈性體，例如在上述專利文獻(xiàn)1中包含其制造方法在內(nèi)進(jìn)行了詳細(xì)的公開(kāi)。(C)聚酰胺彈性體的硬段為聚酰胺，軟段為使用有聚醚、聚酯的多嵌段共聚物。硬段可列舉尼龍6、66、610、11、12等。軟段中的聚酯可列舉聚乙二醇、二醇聚(氧四亞甲基)二醇、聚(氧亞丙基)二醇等，聚酯可列舉聚(己二酸乙二醇酯)二醇、聚(亞丁基-1,4-己二酸酯)二醇等。另外，軟段也可以為這些物質(zhì)的嵌段和/或多嵌段共聚物。
需要說(shuō)明的是，從本發(fā)明的效果方面出發(fā)，特別優(yōu)選的聚酰胺彈性體為具有由尼龍12構(gòu)成的硬段和由聚醚構(gòu)成的軟段的聚酰胺聚醚彈性體，并且優(yōu)選其重均分子量為10000～200000。這樣的聚酰胺聚醚彈性體可以使用市售品，例如可列舉宇部興產(chǎn)株式會(huì)社生產(chǎn)的UBESTA XPA P9040X1等。
需要說(shuō)明的是，(C)聚酰胺彈性體的軟段邵氏D硬度表現(xiàn)出比硬段邵氏D硬度低10以上的值，由此進(jìn)一步提高了本發(fā)明的效果，優(yōu)選。需要說(shuō)明的是，此處所說(shuō)的軟段和硬段的邵氏D硬度是指以各個(gè)鏈段為單質(zhì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)的硬度，例如所述聚酰胺聚醚彈性體的情況下，優(yōu)選聚醚的邵氏D硬度表現(xiàn)出比尼龍12的邵氏D硬度低10以上的值。尤其優(yōu)選所述邵氏D硬度之差為30～50。
需要說(shuō)明的是，邵氏D硬度基于JIS K6253進(jìn)行測(cè)定。
(橡膠組合物的配混比例)
本發(fā)明的橡膠組合物以特定量配混所述(A)～(C)。即，本發(fā)明中的橡膠組合物中，相對(duì)于(A)二烯類橡膠100質(zhì)量份，配混有(B)氮吸附比表面積(N2SA)為35m2/g以上的炭黑30～80質(zhì)量份和(C)聚酰胺彈性體1～30質(zhì)量份。
若(B)炭黑的配混量小于30質(zhì)量份，則增強(qiáng)性下降，無(wú)法得到所期望的物性，因此不優(yōu)選，相反若超過(guò)80質(zhì)量份，則分散劣化，引起物性降低。
若(C)聚酰胺彈性體的配混量小于1質(zhì)量份，則配混量過(guò)少，無(wú)法發(fā)揮本發(fā)明的效果。相反若超過(guò)30質(zhì)量份，則剛性、發(fā)熱性劣化，同時(shí)會(huì)引起纏繞于輥上等加工性的劣化。
相對(duì)于(A)二烯類橡膠100質(zhì)量份，(B)炭黑的優(yōu)選配混量為40～70質(zhì)量份。
相對(duì)于(A)二烯類橡膠100質(zhì)量份，(C)聚酰胺彈性體的優(yōu)選配混量為15～30質(zhì)量份。
另外，本發(fā)明的橡膠組合物中，所述(B)炭黑和所述(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比，以前者：后者計(jì)，為1:0.35～1:1。若(C)聚酰胺彈性體的比例小于下限，則發(fā)熱性劣化，若超過(guò)上限，則發(fā)熱性和加工性劣化。
所述(B)炭黑和所述(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比，以前者：后者計(jì)，優(yōu)選為1:0.35～1:0.8，更加優(yōu)選為1:0.4～1:0.6。
本發(fā)明的橡膠組合物中，除了上述成分之外，還可以配混硫化或者交聯(lián)劑、硫化或者交聯(lián)促進(jìn)劑、各種填充劑、各種油、抗老化劑、增塑劑等橡膠組合物中通常配混的各種添加劑，該添加劑可以利用常規(guī)方法進(jìn)行混煉制成組合物，用于硫化或者交聯(lián)。只要不違反本發(fā)明的目的，這些添加劑的配混量可以為以往常規(guī)的配混量。
作為本發(fā)明的橡膠組合物的用途，可列舉輸送帶、軟管、輪胎等，特別優(yōu)選輪胎用途，并且由于其具有特別優(yōu)異的剛性和低發(fā)熱性，因此適合用作側(cè)胎面用和胎邊芯用。
另外，本發(fā)明中制造的橡膠組合物可以按照以往的充氣輪胎的制造方法用于制造充氣輪胎。
實(shí)施例
以下，參照實(shí)施例和比較例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不限制于下述例子。
實(shí)施例1～8、比較例1～15
樣品的制備
在表1和表2所示的配方(質(zhì)量份)中，利用非嚙合式混合器對(duì)硫化體系(硫化促進(jìn)劑、硫磺)以外的成分進(jìn)行約3分30秒混煉后，將所獲得的混煉物在開(kāi)煉機(jī)中加入硫化體系進(jìn)行混煉，獲得橡膠組合物。接著，將所獲得的橡膠組合物在規(guī)定的模具中以160℃進(jìn)行15分鐘加壓硫化，制備硫化橡膠試片。針對(duì)所獲得的硫化橡膠試片，利用以下所示的試驗(yàn)法對(duì)物性進(jìn)行測(cè)定。
100％模數(shù)(M100)：按照J(rèn)IS K6251，在23℃實(shí)施拉伸試驗(yàn)，對(duì)伸長(zhǎng)率為100％時(shí)的拉伸應(yīng)力進(jìn)行測(cè)定。以除了(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體之外的基本配混相同的比較例的值為100，以指數(shù)表示結(jié)果。指數(shù)越大，表示剛性越高。
tanδ(60℃)：針對(duì)硫化橡膠試片，使用巖本制作所株式會(huì)社生產(chǎn)的粘彈性分光計(jì)，在拉伸變形率10±2％、頻率20Hz、溫度60℃的條件下進(jìn)行測(cè)定。以除了(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體之外的基本配混相同的比較例的值為100，以指數(shù)表示結(jié)果。指數(shù)越小，表示發(fā)熱性越低。
將結(jié)果一并示于表1和2中。
*1：NR(NUSIRA SIR20)
*2：BR(日本Zeon株式會(huì)社生產(chǎn)的Nipol BR 1220)
*3：聚酰胺彈性體(宇部興產(chǎn)株式會(huì)社生產(chǎn)的UBESTAXPA P9040X1)
*4：炭黑-1(Cabot Japan株式會(huì)社生產(chǎn)的SHOBLACK N339、N2SA＝72m2/g)
*5：炭黑-2(Cabot Japan株式會(huì)社生產(chǎn)的SHOBLACK N550、N2SA＝42m2/g)
*6：炭黑-3(新日化碳株式會(huì)社生產(chǎn)的HTC#G、N2SA＝27m2/g)
*7：氧化鋅(正同化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)、Ⅲ型氧化鋅)
*8：硬脂酸(日油株式會(huì)社生產(chǎn)的硬脂酸)
*9：抗老化劑(住友化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)的Antigen 6C)
*10：蠟(大內(nèi)新興化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的SUNNOC)
*11：油(昭和殼牌石油株式會(huì)社生產(chǎn)的萃取物4號(hào)S)
*12：硫磺(輕井澤精煉所公司生產(chǎn)的充油硫磺)
*13：含硫硫化促進(jìn)劑(三新化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的Sanceler CM-PO)
由上述表1和表2可知，在實(shí)施例1～8中，能夠提供一種橡膠組合物，該橡膠組合物對(duì)于二烯類橡膠以特定量配混具有特定氮吸附比表面積(N2SA)的(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體，同時(shí)使(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比特定化，因此與各自對(duì)應(yīng)的比較例相比，具有優(yōu)異的剛性和低發(fā)熱性。
與此相對(duì)，比較例2～5、8中未配混(C)聚酰胺彈性體，因此即使配混各種炭黑，發(fā)熱性也未得以改善。
比較例6～7、9～10中(B)炭黑的氮吸附比表面積(N2SA)小于本發(fā)明規(guī)定的下限，因此發(fā)熱性劣化。
比較例11、12中(C)聚酰胺彈性體相對(duì)于(B)炭黑的質(zhì)量比小于本發(fā)明規(guī)定的下限，因此發(fā)熱性劣化。
比較例13、14、15中(C)聚酰胺彈性體相對(duì)于(B)炭黑的質(zhì)量比超過(guò)本發(fā)明規(guī)定的下限，因此加工性劣化。
(i)另外，對(duì)比較例1、實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較例11進(jìn)行比較后可發(fā)現(xiàn)，這些示例是使(C)聚酰胺彈性體的量變動(dòng)，且使其他原料的配混量相同的示例，但只有將(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比設(shè)在本發(fā)明規(guī)定范圍內(nèi)的實(shí)施例1和2顯示出優(yōu)異的剛性和發(fā)熱性。
(ii)對(duì)比較例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、比較例13進(jìn)行比較后可發(fā)現(xiàn)，這些示例是使(C)聚酰胺彈性體的量變動(dòng)，使其他原料的配混量相同，且與所述(i)中的炭黑的配混量不同的示例，但只有將(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比設(shè)在本發(fā)明規(guī)定范圍內(nèi)的實(shí)施例3和4顯示出優(yōu)異的剛性和發(fā)熱性。
(iii)對(duì)比較例3、實(shí)施例5、實(shí)施例6、比較例12進(jìn)行比較后可發(fā)現(xiàn)，這些示例是使(C)聚酰胺彈性體的量變動(dòng)，使其他原料的配混量相同，且與所述(i)中的炭黑的氮吸附比表面積(N2SA)不同的示例，但只有將(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比設(shè)在本發(fā)明規(guī)定范圍內(nèi)的實(shí)施例5和6顯示出優(yōu)異的剛性和發(fā)熱性。
(iv)對(duì)比較例4、實(shí)施例7、實(shí)施例8、比較例14進(jìn)行比較后可發(fā)現(xiàn)，這些示例是使(C)聚酰胺彈性體的量變動(dòng)，使其他原料的配混量相同，且與所述(iii)中的炭黑的配混量不同的示例，但只有將(B)炭黑和(C)聚酰胺彈性體的質(zhì)量比設(shè)在本發(fā)明規(guī)定范圍內(nèi)的實(shí)施例7和8顯示出優(yōu)異的剛性和發(fā)熱性。