專利名稱：充氣輪胎的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎。
背景技術：
為了降低輪胎的滾動阻力，或改進汽車的操控穩(wěn)定性，研究了各種方法。這些方法中已知的一個是使輪胎的胎面具有兩層結構(內(nèi)層和表層)。
近來，除了汽車性能和設施的顯著加強之外，公路網(wǎng)的擴張和改進也使高速行駛的可能性有所增加。特別地，在高速行駛時，需要具有能夠改善操控穩(wěn)定性及乘座舒適性的胎面基底的輪胎，并且需要對輪胎具有較大程度影響的胎面基底具有充分的剛度和硬度。
為了獲得這樣的胎面基底，在胎面基底用橡膠組合物中混合了大量的炭黑以提高剛度，但無法獲得滿足滾動阻力降低、操控穩(wěn)定性和乘座舒適性充分兼容的輪胎。此外，通過加入大量的硫可以使剛度和低發(fā)熱性以出色的平衡方式得到改善，然而，由于胎面基底的抗破裂性不充分，當胎面基底在行駛后露出時，會出現(xiàn)胎面基底破裂及過度磨損的問題。
此外，JP-A-2004-269684中公開了一種具有混入膠原顆粒的胎面基底的充氣輪胎。但這種輪胎不能充分滿足操控穩(wěn)定性、乘座舒適性以及降低滾動阻力的兼容性。
因此，需要開發(fā)一種充氣輪胎，其胎面基底具有充分的剛度、硬度和抗破裂性，并且能夠在行駛時，尤其是高速行駛時，滿足操控穩(wěn)定性、乘座舒適性以及降低滾動阻力的兼容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種充氣輪胎，其胎面基底具有充分的剛度、硬度和抗破裂性，并且充分滿足了操控穩(wěn)定性、乘座舒適性以及降低滾動阻力的兼容性。
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎，其胎面基底包含的橡膠組合物，以100重量份的二烯橡膠為基準，還含有0.5～10重量份的熱固樹脂，其中橡膠組合物在測量溫度為60℃并且動態(tài)應變?yōu)?％時測得的復合彈性模量E*為8～15MPa，tanδ最大為0.15，并且在張力測試中橡膠組合物的斷裂伸長EB至少為300％。
橡膠組合物優(yōu)選進一步含有氮吸附比表面積為74～115m2/g的炭黑。
熱固樹脂優(yōu)選為0.5～2.5重量份的間苯二酚甲醛樹脂。
具體實施例方式
本發(fā)明的充氣輪胎的胎面基底所包含的橡膠組合物含有二烯橡膠和熱固樹脂。
橡膠組合物中二烯橡膠的具體例子有天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁苯橡膠(SBR)和聚丁二烯橡膠(BR)。其中，作為二烯橡膠，優(yōu)選使用NR和/或BR。
天然橡膠的例子有通用天然橡膠，如RSS#3，其他例子有改性天然橡膠，如環(huán)氧化天然橡膠。
二烯橡膠中NR的含量優(yōu)選至少為50wt％，進一步優(yōu)選至少為55wt％，并且更進一步優(yōu)選至少為60wt％。當NR的含量小于50wt％時，會難以抑制發(fā)熱并且斷裂強度有變差的趨勢。此外，NR的含量優(yōu)選至多為100wt％。
當使用BR作為二烯橡膠時，BR可以是通用級，例如Ube工業(yè)株式會社生產(chǎn)的BR150B，但優(yōu)選為含有間同立構-1，2-聚丁二烯的聚丁二烯橡膠(VCR)，因為該橡膠組合物的損耗因數(shù)tanδ的降低抑制了輪胎發(fā)熱，該橡膠組合物的復合彈性模量E*能夠得到進一步的改善，并且能夠提高操控穩(wěn)定性。而VCR，特別優(yōu)選為高順聚丁二烯橡膠和高結晶間同立構-1，2-聚丁二烯的復合物，例如Ube工業(yè)株式會社生產(chǎn)的VCR。
二烯橡膠中BR的含量優(yōu)選至多為50wt％，并且進一步優(yōu)選至多為40wt％。當BR的含量大于50wt％時，會造成胎面基底的橡膠破裂，并且進一步導致低燃油消耗有變差的趨勢。
橡膠組合物中熱固樹脂的具體例子有苯酚化合物和甲醛的縮聚物以及三聚氰胺樹脂。
苯酚化合物和甲醛的縮聚物的例子有腰果油，苯酚和甲醛的縮聚物(例如，日本觸媒株式會社生產(chǎn)的SP6700)，以及間苯二酚和甲醛的縮聚物(例如，住友化學工業(yè)株式會社生產(chǎn)的SUMIKANOL 620)。
而熱固樹脂，由于能夠獲得同時滿足改善輪胎剛度以及降低發(fā)熱的效果，優(yōu)選為苯酚化合物和甲醛的縮聚物，并且由于在揉合橡膠組合物時不會產(chǎn)生胺，以及在鄰接含有該橡膠組合物的胎面基底的緩沖層中，能夠保持緩沖層橡膠和鋼制簾線之間的粘結性能，其中特別優(yōu)選間苯二酚和甲醛的縮聚物(間苯二酚甲醛樹脂)。
以100重量份的二烯橡膠為基準，橡膠組合物中熱固樹脂的含量至少為0.5重量份，并且優(yōu)選至少為1重量份。當含量少于0.5重量份時，提高制得的橡膠組合物的彈性模量的效果不充分，并且改善操控穩(wěn)定性的效果變得不充分。此外，以100重量份的二烯橡膠為基準，橡膠組合物中熱固樹脂的含量至多為10重量份，優(yōu)選至多為5重量份，并且進一步優(yōu)選至多為2.5重量份。當含量大于10重量份時，復合彈性模量過高，乘座舒適性變差，斷裂伸長降低，并且滾動阻力也增大。
在本發(fā)明中，橡膠組合物優(yōu)選包含熱固樹脂和固化促進劑。固化促進劑由于與熱固樹脂組合而促進了三維偶聯(lián)，因此提高了橡膠組合物的彈性模量。此外，通過使其適當混合，能夠確保獲得與含有該橡膠組合物的胎面基底鄰接的緩沖層橡膠與鋼的粘結性能。
固化促進劑的具體例子有六亞甲基四胺和羥甲基三聚氰胺樹脂。其中，由于與熱固樹脂，特別是間苯二酚甲醛樹脂組合使用后在揉合橡膠組合物時不會產(chǎn)生胺，因此能夠保持與含有該橡膠組合物的胎面基底鄰接的緩沖層中的緩沖層橡膠與鋼制簾線之間的粘結性能，固化促進劑優(yōu)選為羥甲基三聚氰胺樹脂。
羥甲基三聚氰胺樹脂(methylolmelamine resin)的具體例子有六羥甲基三聚氰胺五甲基醚(hexamethylolmelamine pentamethyl ether)(HMMPME)的部分縮合物和六甲氧基羥甲基三聚氰胺(hexamethoxymethylolmelamine)(HMMM)的部分縮合物。
以100重量份的二烯橡膠為基準，橡膠組合物中固化促進劑的含量優(yōu)選至少為0.5重量份，并且進一步優(yōu)選至少為1重量份。當含量少于0.5重量份時，固化反應不易充分進行。此外，以100重量份的二烯橡膠為基準，橡膠組合物中固化促進劑的含量優(yōu)選至多為3重量份，進一步優(yōu)選至多為2重量份，并且更進一步優(yōu)選至多為1重量份。當含量大于3重量份時，由于固化反應過度，乘座舒適性變差并且斷裂伸長有下降趨勢。
除了上述二烯橡膠組分和熱固樹脂以外，橡膠組合物優(yōu)選包含增強填充料，如炭黑和二氧化硅，增強填充料特別優(yōu)選使用炭黑。
炭黑的氮吸附比表面積(N2SA)優(yōu)選為74～115m2/g。當N2SA小于74m2/g時，增強性能較低，耐磨性能變差，并且輪胎易于破裂。此外，當N2SA大于115m2/g時，容易發(fā)生過熱并且操作性能較差。
除了上述二烯橡膠組分、熱固樹脂、固化促進劑和增強填充劑以外，橡膠組合物中可以適當加入通常能夠與胎面基底用橡膠組合物混合的添加劑，例如抗氧化劑、蠟、硬脂酸、氧化鋅、硫、以及硫化促進劑。
橡膠組合物在測量溫度為60℃并且動態(tài)應變?yōu)?％時測得的復合彈性模量E*至少為8MPa，并且優(yōu)選至少為10MPa。當復合彈性模量E*小于8MPa時，由于橡膠組合物缺乏剛度并且汽車的操控穩(wěn)定性不足，是不可取的。此外，橡膠組合物在測量溫度為60℃并且動態(tài)應變?yōu)?％時測得的復合彈性模量E*至多為15MPa，并且優(yōu)選至多為12MPa。當復合彈性模量E*大于15MPa時，橡膠組合物過硬，乘座舒適性變差，并且橡膠的斷裂伸長也變差。
橡膠組合物在測量溫度為60℃并且動態(tài)應變?yōu)?％時測得的損耗因數(shù)tanδ至多為0.15，并且優(yōu)選至多為0.12。當損耗因數(shù)tanδ大于0.15時，由于輪胎的滾動阻力增加并且發(fā)熱性也變差，是不可取的。此外，橡膠組合物在測量溫度為60℃并且動態(tài)應變?yōu)?％時測得的損耗因數(shù)tanδ優(yōu)選至少為0.06，并且進一步優(yōu)選至少為0.08。當損耗因數(shù)tanδ小于0.06時，操控穩(wěn)定性有變差趨勢。
測定上述復合彈性模量和損耗因數(shù)的粘彈性測試是在60℃的測量溫度下進行的，因為60℃與輪胎真實行駛時的頻率和溫度比較接近。
橡膠組合物在張力測試中的斷裂伸長EB至少為300％。當斷裂伸長EB小于300％時，抗破裂性不充分。此外，張力測試是根據(jù)JIS-K6251進行的。
上述橡膠組合物是用于胎面基底。
本發(fā)明的充氣輪胎的制取是通過將由二烯橡膠、熱固樹脂、固化促進劑、炭黑以及必要時加入的各種添加劑揉合而成的未硫化橡膠組合物擠壓成為輪胎胎面基底的形狀，在輪胎鑄模機中形成未硫化輪胎，并且在硫化器中進一步將該未硫化輪胎加熱加壓制成的。
本發(fā)明的充氣輪胎的硫化條件是壓力為15～25kgf、硫化溫度為160～180℃，并且硫化時間優(yōu)選為10～15分鐘。通過將二烯橡膠、熱固樹脂、固化促進劑混合制成胎面基底用橡膠組合物，并且進一步在上述硫化條件下硫化該橡膠組合物，易于獲得根據(jù)本發(fā)明中需要的復合彈性模量、損耗因數(shù)和斷裂伸長。
實施例本發(fā)明將通過實施例進行說明，但本發(fā)明不限于此。
實施例中所使用的各種化學品如下所述。
NRRSS#3BRBR150B，購自Ube工業(yè)株式會社含有間同立構-1，2-聚丁二烯的聚丁二烯橡膠(VCR)VCR412(間同立構-1，2-聚丁二烯晶體分散體)，購自Ube工業(yè)株式會社炭黑1DIABLACK(N220，N2SA114m2/g)，購自Mitsubishi化學公司炭黑2SEAST N(N330，N2SA74m2/g)，購自Tokai Carbon株式會社操作油DIANAPR℃ESS AH40，購自Idemitsu Kosan株式會社蠟SUNNOC WAX，購自OUCHI SHINKO化學工業(yè)株式會社抗氧化劑OZONONE 6C，購自Seiko化學株式會社硬脂酸KIRI，購自NOF公司氧化鋅GINREI R，購自Toho Zmc株式會社硫SULFUR，購自Tsurumi化學工業(yè)株式會社硫化促進劑N℃CELER NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑亞磺酰胺)，購自OUCHI SHINKO化學工業(yè)株式會社熱固樹脂1SP6700(腰果油、苯酚和甲醛的縮聚物)，購自日本觸媒株式會社熱固樹脂2SUMIKANOL 620(間苯二酚甲醛樹脂)，購自住友化學工業(yè)株式會社六亞甲基四胺(HMT)NOCCELER H(六亞甲基四胺)，購自OUCHI SHINKO化學工業(yè)株式會社六甲氧基羥甲基三聚氰胺五甲基醚(HMMPME)的部分縮合物SUMIKANOL 507，購自住友化學株式會社實施例1～19和對照例1～9<客車用輪胎的制備過程>
以100重量份的二烯橡膠組分為基準，將3重量份的抗氧化劑、2重量份的蠟、1重量份的硬脂酸、5重量份的氧化鋅，以及NR、BR1和2，炭黑1和2，操作油、熱固樹脂1和2，和硫，根據(jù)表1和2所示的混合量加入，并將該混合物在約150℃下使用班伯里混合器揉合5分鐘。然后將2.5重量份的硫化促進劑、硫以及HMT和HMMPME的部分縮合物根據(jù)表1和2所示的混合量加入所得的揉合產(chǎn)物中，并將混合物用雙軸開放式輥壓機在80℃下揉合5分鐘，制成未硫化橡膠組合物。將所得的未硫化橡膠組合物鑄模為胎面基底的形狀，并與其他輪胎部件一起層合，然后在175℃和20kgf的條件下硫化12分鐘，制得客車用輪胎(輪胎尺寸225/55 R17)，并使用該客車用輪胎進行以下測試。
<測試方法>
(粘彈性測試)從客車用輪胎胎面基底切下一塊厚度約為2mm的測試片，在60℃下，使用IwamotoSeisakusyo K.K制造的粘彈性分光計，在頻率為10Hz，初始應變?yōu)?0％并且動態(tài)應變?yōu)?％的條件下，測定損耗因數(shù)tanδ和復合彈性模量E*。tanδ值越小，表示胎面基底的發(fā)熱性越低，并且滾動阻力越小越出色。此外，E*的值越大，表示操控穩(wěn)定性越好。
(車內(nèi)操控穩(wěn)定性測試)使用安裝了客車用輪胎的3000cc高性能車輛，在環(huán)形跑道上以100～180km的時速高速行駛的條件下，對操控穩(wěn)定性和乘座舒適性根據(jù)感覺進行評估。操控穩(wěn)定性的評估以3表示好，2表示輪胎剛度稍有不足，并且1表示輪胎剛度不足。乘座舒適性的評估，3表示好，2表示輪胎稍硬，并且1表示輪胎太硬。
(張力測試)根據(jù)JIS K6251進行張力測試，使用從客車用輪胎胎面基底切下的3號啞鈴并測試斷裂伸長EB。EB值越大，表示抗破裂性越出色。測試溫度設為23℃。
(緩沖層橡膠與鋼制簾線的粘結性能測試)將測試片從客車用輪胎的緩沖層邊緣部分切下，并制備兩種測試片；一種是在80℃烘箱中進行一周熱老化的測試片，另一種是未作任何處理的測試片。根據(jù)JIS K6256進行第一緩沖層和第二緩沖層之間的粘結測試，并且將表面剝離情況用5分制進行以下分級評估。分數(shù)越高，表示鋼制簾線與橡膠之間的粘結性能越出色。
5分界面完全沒有剝離并且只有橡膠聚集并損壞。
4分僅小部分鋼制簾線表面剝離并暴露于界面處，但輪胎耐久度沒有問題。
3分部分鋼制簾線表面剝離并暴露于界面處，但在輪胎已經(jīng)熱老化的情況下所暴露的剝離程度是可以接受的。
2分鋼制簾線表面在界面處出現(xiàn)很多剝離，并且輪胎耐久度出現(xiàn)問題。
1分鋼制簾線與橡膠完全沒有粘結。
測試結果如表1和2所示。
表1

表2

在實施例1～19中，發(fā)現(xiàn)通過向橡膠組合物中加入適當量的熱固樹脂和固化促進劑后，E*、tanδ和EB能夠以較好的平衡的方式得到改善，而且，操控穩(wěn)定性和乘座舒適性也顯示了出色的結果。其中，在實施例10～16中，鋼制簾線與胎面基底的粘結性能并未受到作為熱固樹脂使用的間苯二酚甲醛樹脂、和作為固化促進劑使用的羥甲基三聚氰胺樹脂以及二者組合使用的不良影響。
根據(jù)本發(fā)明的充氣輪胎，通過將二烯橡膠和熱固樹脂加入胎面基底用橡膠組合物，充分滿足了操控穩(wěn)定性、乘座舒適性和降低滾動阻力的兼容性，并且進一步確定了該橡膠組合物的復合彈性模量E*、損耗因數(shù)tanδ和斷裂強度EB。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種充氣輪胎，其中除了上述有顯著改善的效果外，通過將間苯二酚和甲醛的縮聚物作為熱固樹脂使用，并且進一步向橡膠組合物中加入特定的固化促進劑，能夠抑制熱固樹脂與固化促進劑的固化反應時胺的產(chǎn)生，并抑制了所產(chǎn)生的胺對緩沖層和鋼制簾線之間粘結的影響。
權利要求
1.一種充氣輪胎，其胎面基底用橡膠組合物以100重量份的二烯橡膠為基準，還含有0.5～10重量份的熱固樹脂，所述橡膠組合物在測量溫度為60℃并且動態(tài)應變?yōu)?％時測得的復合彈性模量E*為8～15MPa，tanδ最大為0.15，并且所述橡膠組合物在張力測試下的斷裂伸長EB至少為300％。
2.如權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，所述橡膠組合物進一步含有氮吸附比表面積為74～115m2/g的炭黑。
3.如權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，所述熱固樹脂為0.5～2.5重量份的間苯二酚甲醛樹脂。
全文摘要
提供了一種充氣輪胎，其胎面基底具有充分的剛度、硬度和抗破裂性，并且充分滿足了操控穩(wěn)定性、乘座舒適性和降低滾動阻力的兼容性。一種充氣輪胎的胎面基底所含有的橡膠組合物以100重量份的二烯橡膠為基準，包含有0.5～10重量份的熱固樹脂，其中橡膠組合物在測量溫度為60℃并且動態(tài)應變?yōu)?％時測得的復合彈性模量E
文檔編號B60C1/00GK1876701SQ20061008458
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月2日 優(yōu)先權日2005年6月6日
發(fā)明者水野洋一 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社