重載用輪胎的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種重載用輪胎，所述輪胎具有令人滿意的耐切斷性和低發(fā)熱性，還具有優(yōu)異的對朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的抑制性。本發(fā)明特征在于包括包含橡膠組合物的胎側(cè)部(2)，所述橡膠組合物含有基于每100質(zhì)量份橡膠組分為0.1-30質(zhì)量份的沿輪胎圓周方向取向的取向性材料，所述胎側(cè)部(2)的平均厚度(G)為8-150mm。
【專利說明】重載用輪胎
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及可應(yīng)用于乘用車、卡車、公交車、工業(yè)車輛、建筑車輛、航空器等并且適合于實現(xiàn)耐切斷性和對朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的抑制性的改進的重載用輪胎。
【背景技術(shù)】
[0002]如本領(lǐng)域公知的，胎側(cè)部如輪胎側(cè)壁部的外傷可能會到達(dá)簾布層簾線(ply cord)從而由于切斷簾線或者內(nèi)部刺穿而引起致命的輪胎缺陷。因此，認(rèn)為極為重要的是改進耐切斷性和對朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋抑制性，并且為了克服該問題已經(jīng)開發(fā)了各種技術(shù)。
[0003]特別地，大型重載用輪胎經(jīng)常由于當(dāng)輪胎跨過石頭時發(fā)生的表面切割傷(cut)而遭受損傷，受損的切割傷傾向于向內(nèi)生長。因此，對于大型輪胎，極為有利的是改進耐切斷性和耐裂紋生長性從而延長輪胎的使用壽命。此外，因為大型輪胎具有大的質(zhì)量，因此也期望改進發(fā)熱性。
[0004]作為用于改進耐切斷性、低發(fā)熱性和耐裂紋生長性的技術(shù)，例如，專利文獻(xiàn)I公開了一種包含橡膠組分和白色填料的輪胎側(cè)壁部用橡膠組合物，其中所述橡膠組合物顯示包括連續(xù)相和一個或多個非連續(xù)相的海島結(jié)構(gòu)，并且其中所述白色填料不均勻地分布在至少一個非連續(xù)相中。
[0005]專利文獻(xiàn)2公開了一種輪胎側(cè)壁部用橡膠組合物，其包括100質(zhì)量份橡膠組分、5質(zhì)量份以下的炭黑、10-40質(zhì)量份二氧化硅和5-30質(zhì)量份的包括除了炭黑和二氧化硅以外的至少一種無機填料的無機填料組分，其中所述橡膠組分包括天然橡膠或改性天然橡膠。
[0006]專利文獻(xiàn)3公開了一種輪胎側(cè)壁部用橡膠組合物，其包括基于每100質(zhì)量份基材橡膠為5-50質(zhì)量份的平板狀云母，其中所述平板狀云母的平均粒徑為10 μ m-100 μ m并且垂直于輪胎的圓周方向而取向。
[0007]專利文獻(xiàn)4公開了一種輪胎側(cè)壁部用橡膠組合物，其包括基于每100質(zhì)量份橡膠組分為5-50質(zhì)量份的平板狀天然礦石,其中所述平板狀礦石的平均粒徑為10 μ m-100 μ m。
[0008](專利文獻(xiàn))
[0009]專利文獻(xiàn)1: JP2006-348222A
[0010]專利文獻(xiàn)2 = JP2OO8-3O3326A[0011 ]專利文獻(xiàn) 3: JP2004-027003A
[0012]專利文獻(xiàn)4: JP2003-292685A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的問題
[0014]然而，根據(jù)專利文獻(xiàn)I和2的技術(shù)主要目的是作為環(huán)境對策的降低炭黑的共混量，這導(dǎo)致與聚合物的相互補強性的降低。因此，即使可以補充耐裂紋生長性，該解決方案也極不適于大型輪胎，并且仍然存在不能充分改進耐切斷性的問題。
[0015]根據(jù)專利文獻(xiàn)3的技術(shù)的特征在于其起到防止形成臭氧類裂紋(ozone-basedcrack)作用的取向方向。然而，另一方面，從沿輪胎的深度方向的裂紋生長的觀點，該取向方向是不利的并且不會提供充分的大型輪胎的性能。
[0016]最后，根據(jù)專利文獻(xiàn)4的技術(shù)的特征在于共混在橡膠組合物中的平板狀天然礦石的平均粒徑大，這不會提供透氣性，但是會留下耐切斷性降低和耐裂紋生長性傾向于不足的問題。
[0017]因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種顯示令人滿意的耐切斷性和低發(fā)熱性以及優(yōu)異的對朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的抑制性的重載用輪胎。
[0018]用于解決問題的方案
[0019]為了尋求上述問題的解決方案，發(fā)明人進行了銳意研究。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在形成胎側(cè)部的橡膠組合物中包括沿輪胎的圓周方向取向的取向性材料起到提供充分的低發(fā)熱性的作用。還發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)計胎側(cè)部具有如8mm-150mm—樣大的平均厚度，可以實現(xiàn)令人滿意的耐切斷性并且抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)(即，朝向簾布層簾線)的裂紋生長。這些發(fā)現(xiàn)使得發(fā)明人完成本發(fā)明。
[0020]基于上述發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明，其特征在于如下新方面。
[0021](I)本發(fā)明的第一方面在于一種重載用輪胎，其特征在于具備胎側(cè)部，所述胎側(cè)部包括基于每100質(zhì)量份橡膠組分包含0.1-30質(zhì)量份的沿輪胎的圓周方向取向的取向性材料的橡膠組合物，其中所述胎側(cè)部的平均厚度為8-150mm。
[0022](2)本發(fā)明的第二方面在于一種根據(jù)第一方面的重載用輪胎，其特征在于所述胎側(cè)部為側(cè)壁部。
[0023](3)本發(fā)明的第三方面在于一種根據(jù)第二方面的重載用輪胎，其特征在于所述取向性材料為短纖維或無機填料。
[0024](4)本發(fā)明的第四方面在于一種根據(jù)第三方面的重載用輪胎，其特征在于所述無機填料為層狀礦物。
[0025](5)本發(fā)明的第五方面在于一種根據(jù)第四方面的重載用輪胎，其特征在于所述層狀礦物的平均粒徑在0.2 μ m-?ο μ m的范圍內(nèi)。
[0026](6)本發(fā)明的第六方面在于一種根據(jù)第五方面的重載用輪胎，其特征在于所述層狀礦物的平均粒徑在2 μ m-5 μ m的范圍內(nèi)。
[0027](7)本發(fā)明的第七方面在于一種根據(jù)第四方面的重載用輪胎，其特征在于所述層狀礦物的縱向長度與其厚度的比例為8以上。
[0028](8)本發(fā)明的第八方面在于一種根據(jù)第五方面的重載用輪胎，其特征在于所述橡膠組分包含25質(zhì)量％以上的天然橡膠。
[0029](9)本發(fā)明的第九方面在于一種根據(jù)第一方面的重載用輪胎，其特征在于所述橡膠組合物進一步包括30-65質(zhì)量份的具有氮吸附比表面積為40m2/g-120m2/g和鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為70ml/100g-120ml/100g的炭黑，基于每100質(zhì)量份橡膠組分。
[0030]發(fā)明的效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種顯示令人滿意的耐切斷性和低發(fā)熱性以及優(yōu)異的對朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的抑制性的重載用輪胎。
【專利附圖】

【附圖說明】[0032]圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的重載用輪胎的一部分的橫截面圖。
[0033]圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的重載用輪胎的胎面部的一部分的截面圖。
【具體實施方式】
[0034]現(xiàn)在，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征以及各種限定的基礎(chǔ)進行說明。在附圖中，圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的重載用輪胎的一部分的橫截面圖；圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的重載用輪胎的胎面部的一部分的截面圖。
[0035]本發(fā)明提供重載用輪胎，如圖1所示，其包括包含特定橡膠組合物的胎側(cè)部。如在此使用的，術(shù)語“側(cè)部”是指從輪胎的橫截面圖中觀察位于輪胎的各側(cè)上的輪胎的部位，即，在胎面端和胎圈部之間延伸的部位。
[0036]參考圖2，根據(jù)本發(fā)明，形成胎側(cè)部的橡膠組合物包括基于每100質(zhì)量份橡膠組分10為0.1-30質(zhì)量份的沿輪胎的圓周方向R取向的取向性材料20，胎側(cè)部的平均厚度G為8-150mm。由于包括沿輪胎的圓周方向R取向的取向性材料20，因此可以維持令人滿意的低發(fā)熱性。此外，由于使得胎側(cè)部2的平均厚度如8_以上一樣厚，因此可以將施加至裂紋尖端的輸入(input)分散至輪胎的圓周方向R并且由此改變裂紋的生長方向。結(jié)果，可以實現(xiàn)優(yōu)異的耐切斷性和有效地抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)U(即，朝向簾布層簾線30)的裂紋的生長。
[0037]<橡膠組合物>
[0038]如上所述，形成根據(jù)本發(fā)明的重載用輪胎的側(cè)部的橡膠組合物包括基于每100質(zhì)量份橡膠組分10為0.1-30質(zhì)量份的沿輪胎的圓周方向R取向的取向性材料20。
[0039](橡膠組分)
[0040]對于橡膠組分沒有特別限定。因此，例如，從實現(xiàn)優(yōu)異的耐切斷性和裂紋生長性的觀點，優(yōu)選使用二烯系橡膠。二烯系橡膠可以是天然橡膠(NR)、聚異戊二烯橡膠(IR)、丁苯橡膠(SBR)、聚丁二烯橡膠(BR)等。特別地，天然橡膠是高度適合的?？梢詢H使用一種二烯系橡膠或者可以共混兩種以上。
[0041]此外，從抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的觀點，優(yōu)選橡膠組分包含不小于25質(zhì)量％的天然橡膠。如果天然橡膠含量小于25質(zhì)量％，存在不能實現(xiàn)充分的耐裂紋生長性的風(fēng)險。
[0042](取向性材料)
[0043]為了實現(xiàn)充分的耐切斷性和低發(fā)熱性并且還抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長，在上述橡膠組合物中包括取向性材料。
[0044]在上述橡膠組合物中的取向性材料的含量基于每100質(zhì)量份橡膠組分在0.1-30質(zhì)量份的范圍內(nèi)，優(yōu)選在2-20質(zhì)量份的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在2-15質(zhì)量份的范圍內(nèi)，進一步更優(yōu)選在2-10質(zhì)量份的范圍內(nèi)，和最優(yōu)選在2-5質(zhì)量份的范圍內(nèi)。如果取向性材料的含量小于0.1質(zhì)量份，由于取向性材料的量不夠，不能實現(xiàn)充分的對朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的抑制性。另一方面，如果取向性材料的含量超過30質(zhì)量份，發(fā)熱性開始變差，不能實現(xiàn)充分的補強效果，耐裂紋生長性顯著降低，并且損害輪胎的外觀。
[0045]這里，取向性材料是指如圖2所示的如下材料:具有大的長徑比，是針狀、纖維狀或平板狀形狀并且當(dāng)配混至胎側(cè)部的橡膠中時調(diào)整以致取向性材料的縱向基本上與輪胎的圓周方向一致。在此情況下，取向性材料與輪胎的圓周方向平行排列，因為如果取向性材料沿著除輪胎的圓周方向以外的方向而取向，不能實現(xiàn)改進的對朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的抑制性。更具體地，取向性材料可以是長纖維、短纖維、有機纖維、無機填料等。從有效地抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的觀點，尤其，優(yōu)選取向性材料包括短纖維或者無機填料。附帶地，短纖維是指由脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、聚酯、聚烯烴、聚乙烯醇系或纖維素短纖維構(gòu)成的有機短纖維。
[0046]當(dāng)將無機填料用作取向性材料時，優(yōu)選無機填料由層狀礦物構(gòu)成，因為這樣的材料顯示優(yōu)異的耐切斷性和抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長。
[0047]優(yōu)選層狀礦物的平均粒徑在0.2-10 μ m的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在2_5 μ m的范圍內(nèi)。如果平均粒徑小于0.2 μ m，朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的抑制效果降低。另一方面，如果平均粒徑超過10 μ m,耐切斷性降低并且裂紋生長的抑制效果不足。注意平均粒徑是指如通過借助激光衍射分析的測量確定的粒徑，并且是任意數(shù)量的顆粒(例如，10個顆粒)的粒徑的平均值。
[0048]關(guān)于層狀礦物的形狀，優(yōu)選較長直徑與厚度的比例不小于8。該比例起到有效抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長的作用。優(yōu)選層狀礦物的厚度在2-10 μ m的范圍內(nèi)。
[0049](添加劑)
[0050]除了上述橡膠組分和取向性材料以外，橡膠組合物還可以包含例如，炭黑，交聯(lián)劑，硫化促進劑，軟化劑，防老劑，硅烷偶聯(lián)劑等。
[0051]為了改進輪胎的強度，可以將炭黑包括在橡膠組合物中。考慮到實現(xiàn)進一步改進的耐切斷性和裂紋生長的抑制性，優(yōu)選橡膠組合物包括具有氮吸附比表面積為40m2/g-120m2/g和鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為70ml/100g-120ml/100g的炭黑。還優(yōu)選炭黑的含量基于每100質(zhì)量份橡膠組分在30-65質(zhì)量份的范圍內(nèi)。如果炭黑含量小于30質(zhì)量份,不能實現(xiàn)充分的耐切斷性和裂紋生長的抑制性。另一方面，如果炭黑含量超過65質(zhì)量份，低發(fā)熱性會降低。
[0052]交聯(lián)劑可以由例如有機過氧化物、硫磺類硫化劑等構(gòu)成，并且可以以基于每100質(zhì)量份橡膠組分在0.3-30質(zhì)量份的范圍內(nèi)的含量共混。
[0053]硫化促進劑可以由例如以下之中的至少一種構(gòu)成:次磺酰胺類硫化促進劑、噻唑類硫化促進劑、秋蘭姆類硫化促進劑、硫脲類硫化促進劑、胍類硫化促進劑、二硫代氨基甲酸鹽類硫化促進劑、醛胺類硫化促進劑、醛氨類硫化促進劑、咪唑啉類硫化促進劑或黃原酸鹽類硫化促進劑。
[0054]為了改進橡膠組合物的加工性，可以將軟化劑添加至橡膠組合物。軟化劑可以由以下構(gòu)成:石油類軟化劑諸如加工油、潤滑油、石蠟、液體石蠟、石油浙青、凡士林等，脂肪油類軟化劑諸如蓖麻油、亞麻籽油、菜籽油、椰子油等，蠟類諸如蜂蠟、巴西棕櫚蠟、羊毛蠟等，還有妥爾油，代用品(sub)，亞油酸，棕櫚酸，硬脂酸，月桂酸等。
[0055]橡膠組合物可以包含增塑劑。增塑劑可以由例如以下構(gòu)成:DMP(鄰苯二甲酸二甲酯)、DEP(鄰苯二甲酸二乙酯)、DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)、DHP(鄰苯二甲酸二庚酯)、DOP (鄰苯二甲酸二辛酯)、DINP (鄰苯二甲酸二異壬酯)、DIDP (鄰苯二甲酸二異癸酯)、BBP (鄰苯二甲酸丁芐酯)、DWP (鄰苯二甲酸二月桂酯)、DCHP (鄰苯二甲酸二環(huán)己酯)等。
[0056]對防老劑沒有特別限定。因此，可以使用在橡膠工業(yè)中通常使用的各種胺類或者酚類防老劑。
[0057]為了防止或者延遲焦燒，橡膠組合物可以包含防焦劑。防焦劑可以由例如以下構(gòu)成:有機酸諸如鄰苯二甲酸酐、水楊酸、苯甲酸等，亞硝基化合物諸如N-亞硝基二苯胺等或者N-(環(huán)己基硫代)鄰苯二甲酰亞胺。
[0058]此外，優(yōu)選橡膠組合物包含硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑起到實現(xiàn)橡膠組分和填料諸如二氧化硅之間的強的偶聯(lián)的作用，以改進白色補強劑在橡膠組合物中的分散。優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑包括例如單獨的或者組合的一種或多種硫醇類官能團、胺類官能團或者鹵素類官能團。
[0059]<重載用輪胎>
[0060]根據(jù)本發(fā)明的重載用輪胎I如圖1所示，特征在于包括上述橡膠組合物的胎側(cè)部2。
[0061]根據(jù)本發(fā)明，有必要的是胎側(cè)部的平均厚度G(參見圖1)在8mm-150mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在15mm-150mm的范圍內(nèi)。如果胎側(cè)部的平均厚度小于8mm,即使可以維持低發(fā)熱性，耐切斷性和朝向內(nèi)測的裂紋生長的抑制也由于胎側(cè)部中的橡膠厚度G不夠而傾向于降低。因為如果平均厚度G超過150mm，在行駛期間產(chǎn)生的熱傾向于在輪胎中累積從而降低耐久性，因此確定胎側(cè)部2的平均厚度G的上限值150mm。如圖1所示，胎側(cè)部的厚度是指如沿著與輪胎寬度方向W平行的方向測量的在沿輪胎寬度方向的簾布層簾線的外表面(或者如果有的話，折返的簾布層簾線的外表面)和輪胎的外表面之間的距離。平均厚度是通過測量在不同位置處的厚度并且將測量的厚度全部平均化而獲得的值。
[0062]如上所述，胎側(cè)部2是指在胎面端和胎圈部之間的輪胎的部分，優(yōu)選側(cè)壁部。這是因為從防止缺陷的觀點，極為重要的是改進與側(cè)壁部有關(guān)的耐切斷性和抑制朝向輪胎內(nèi)側(cè)(即，朝向簾布層簾線)的裂紋生長。
[0063]當(dāng)將上述橡膠組合物應(yīng)用于側(cè)壁部時，對側(cè)壁部的構(gòu)造沒有特別限定。因此，例如，側(cè)壁部可以由一片、彼此層壓的多片構(gòu)成或者可以由螺旋形卷繞成帶狀的橡膠形成。
[0064]實施例
[0065]以下將參考具體實施例進一步詳細(xì)描述本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于這些實施例。
[0066](實施例1-5和比較例1-4)
[0067]將橡膠混煉機用于除了硫磺和硫化促進劑以外的下表I中所示的所有共混組分，在大約150°C的溫度下混煉3分鐘。然后，添加硫磺和硫化促進劑并在大約100°C的溫度下進一步繼續(xù)進行混煉2分鐘從而生成厚度為30mm的橡膠片。從該片，制備實施例和比較例的試驗片。
[0068](評價)
[0069]將如此獲得的試驗片在以下試驗之前在實驗室(145°C X90分鐘)進行硫化。
[0070](I)發(fā)熱性
[0071]進行根據(jù)JIS K6301的回彈試驗以確定在25°C的溫度下的回彈性模量(％ )。實施例和比較例的評價結(jié)果以指數(shù)表示，作為對照值的比較例I中的回彈性模量定義為100。在此情況下，評價值越高表示發(fā)熱性越低，因此結(jié)果越好。
[0072](2)耐切斷性
[0073]將落錘式切斷試驗機用于測量在落錘重量為15kg的條件下貫穿切斷試驗片所需的最小能量(kg.!!!)。實施例和比較例的評價結(jié)果以指數(shù)表示，作為對照值的比較例I中的最小能量定義為100。在此情況下，評價值越高表示耐切斷性越高，因此結(jié)果越好。
[0074](3)朝向輪胎內(nèi)側(cè)的裂紋生長
[0075]將實施例和比較例制備的橡膠組合物應(yīng)用作胎面橡膠。都以通常的方式，制備實施例1、3、4和5以及比較例I和3的試驗輪胎以具有尺寸為24.00R35，制備實施例2和比較例4的試驗輪胎以具有尺寸為53/80R63，制備比較例2的試驗輪胎以具有尺寸為
14.00R24。對于各個試驗輪胎，輪胎側(cè)壁部的平均厚度和形成側(cè)壁部的橡膠片的數(shù)量示于表1。
[0076]在試驗輪胎的側(cè)壁部做出深度為3mm的初始切割傷，然后將試驗輪胎進行轉(zhuǎn)鼓試驗(試驗載荷:指定載荷的100%，速度:8km/h)以測量直到裂紋到達(dá)簾布層簾線的達(dá)到時間。實施例和比較例的 評價結(jié)果以指數(shù)表示，作為對照值的比較例I中的達(dá)到時間定義為100。在此情況下，評價值越高表示抑制裂紋生長越有效，因此結(jié)果越好。評價結(jié)果示于表
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[0077]
【權(quán)利要求】
1.一種重載用輪胎，其特征在于具備胎側(cè)部，所述胎側(cè)部包括基于每100質(zhì)量份橡膠組分包含0.1-30質(zhì)量份的沿輪胎的圓周方向取向的取向性材料的橡膠組合物，該胎側(cè)部的平均厚度為8-150mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載用輪胎，其特征在于所述胎側(cè)部為側(cè)壁部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重載用輪胎，其特征在于所述取向性材料為短纖維或無機填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重載用輪胎，其特征在于所述無機填料為層狀礦物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重載用輪胎，其特征在于所述層狀礦物的平均粒徑在0.2 μ m-10 μ m的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的重載用輪胎，其特征在于所述層狀礦物的平均粒徑在2 μ m-5 μ m的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重載用輪胎，其特征在于所述層狀礦物的縱向長度與其厚度的比例為8以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載用輪胎，其特征在于所述橡膠組分包含25質(zhì)量％以上的天然橡膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載用輪胎，其特征在于所述橡膠組合物進一步包括30-65質(zhì)量份具有氮吸附比表面積為40m2/g-120m2/g和鄰苯二甲酸二丁酯吸油量為70ml/100g-120ml/100g的炭黑，基于每100質(zhì)量份橡膠組分。
【文檔編號】C08K3/04GK104010842SQ201280063484
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】山田丈志 申請人:株式會社普利司通