橡胶组合物和使用其的充气轮胎的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为200980138982. 8、申请日为2009年9月30日、发明名称为"橡 胶组合物和使用其的充气轮胎"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种橡胶组合物和使用其的充气轮胎。进一步详细而言，本发明涉及 可提供滚动阻力和耐摩耗性平衡优异的充气轮胎的、含有特定炭黑的橡胶组合物和包含其 的充气轮胎。
【背景技术】
[0003] 炭黑是在严密控制的条件下，将原料烃喷雾到在高温炉内产生的、或者在外部产 生并被导入于炉内的高温燃烧气体中，通过该原料烃的热分解或不完全燃烧来生产的产业 上有用的原材料。炭黑具有如下特殊性质：在橡胶中配合时，可飞跃性提高组合物的机械性 质、特别是拉伸强度、耐摩耗性等特性，因此被广泛用作以轮胎为代表的各种橡胶制品的填 充强化材料。
[0004] 橡胶配合用炭黑根据其物理化学特性，即构成炭黑的单位粒径、每单位质量的表 面积（比表面积）、颗粒的连接情况（结构）、表面性状等而对配合橡胶组合物的性能产生 很大影响，因此根据所需橡胶性能、使用的环境等来选择性地使用各种特性不同的炭黑。
[0005] 已知在用于轮胎的接地面的橡胶组合物中，重要的要素是，对以高速旋转并与道 路接触所引起的摩耗的耐性（耐摩耗性）优异的同时，可降低与路面接触所产生的橡胶组 合物的反复变形而引起的滞后损耗性（低发热性），但这两个特性是二律背反的现象。
[0006] 使用轮胎胎面配合用炭黑而使耐摩耗性提高的手段，例如在采用具有更大的比表 面积、或结构的炭黑的情况下，如上所述，耐摩耗性与低发热性是互相相反的特性，为解决 该课题提出了具有各种特性的炭黑。
[0007] 迄今为止，在炭黑中，作为提高耐摩耗性的手段，可如下进行：通过增加比表面积 {CTAB (十六烷基三甲基溴化铵）m2/g}来增加与聚合物的接触面积；通过增加 DBP吸收量来 增加与聚合物的相互作用。另一方面，作为减少滚动阻力的手段，可如下进行：通过减少比 表面积来减少与聚合物的接触面积，或者减少DBP(邻苯二甲酸二丁酯）吸收量等。
[0008] 这样，作为炭黑的特性，同时实现提高耐摩耗性与减少滚动阻力是困难的。
[0009] 因此，作为同时满足耐摩耗性优异与滞后特性（低发热性）优异的炭黑，例如 公开了具有（I)DBP吸收量（DBP)为40?250ml/100g、（2)压缩操作后的DBP吸收量 (24M4DBP)为 35 ?220ml/100g、（3)CTAB 吸附比表面积（CTAB)为 70 ?200m2/g、（4)放氢 率（％)>0· 260?0· 000625X (CTAB)、（5)甲苯抽出物透光率为90%以上的特性的轮胎胎 面橡胶配合用炭黑（例如参照专利文献1)。
[0010] 然而，近年来伴随着对环境问题关注的提高，有世界范围限制二氧化碳排放的动 向，与此相关联，关于汽车低燃耗化的要求逐渐升高。为了应对这样的要求，在轮胎性能方 面也需要降低滚动阻力。以往，作为减少轮胎滚动阻力的方法，虽然也研宄了将轮胎构造最 优化的方法，但现在最为普遍的方法是使用发热性更低的橡胶组合物作为适用于轮胎的橡 胶组合物。
[0011] 专利文献2或3中提出了一种橡胶组合物，其为了降低滚动阻力而使用在聚合活 性末端引入了氨基的改性共轭二烯系聚合物作为橡胶成分，且使用炭黑作为填料。
[0012] 专利文献1 :日本特开2005-272734号公报
[0013] 专利文献2 :日本特开平8-225604号公报
[0014] 专利文献3 :日本特开平8-231658号公报
【发明内容】
[0015] 目前，已知为了提高轮胎的耐摩耗性，通常以配合在构成轮胎的橡胶组合物中的 炭黑的粒径、结构作为主导因素来考虑，炭黑的粒径越小则越能提高耐摩耗性，但如果炭黑 的粒径极小则在橡胶中产生分散不良、发热性增加。用所述橡胶组合物制作轮胎胎面时，尽 管耐摩耗性优异但是低燃耗性差。即，对于炭黑的粒径来说，耐摩耗性与低发热性是二律背 反的关系。另外，对于结构而言，虽然有其越增加则耐摩耗性越倾向于增高，但如果增加过 度则有加工性、抗崩花性下降、进而发热性也增加等问题。进而，增加炭黑配合份数也可以 使耐摩耗性增加至一定程度，但会产生与高结构化时同样的担心（加工性下降等）。
[0016] 本发明是在这样的状况下进行的，其目的在于，提供可赋予滚动阻力和耐摩耗性 以高水平平衡的充气轮胎的、含炭黑橡胶组合物和包含其的充气轮胎。
[0017] 本发明人为了实现前述目的而反复进行了深入研宄，结果发现，通过含有由特定 的工序获得的具有特定性状的炭黑的橡胶组合物可以实现该目的。本发明是基于所述见解 完成的。
[0018] SP，本发明提供以下内容：
[0019] [ 1 ] 一种橡胶组合物，其特征在于，该橡胶组合物包含橡胶配合用炭黑，其中，所述 橡胶配合用炭黑是如下获得的：使用连续设置了燃烧气体生成区域、反应区域、反应终止区 域而成的反应装置，在所述燃烧气体生成区域内生成高温燃烧气体，接着向所述反应区域 喷雾导入原料来形成包含炭黑的反应气流，然后在反应终止区域通过多级骤冷介质导入单 元骤冷该反应气流以使反应终止，从而获得，
[0020] (1)所述橡胶配合用炭黑满足下述关系式（1)和（2)
[0021] 10〈Χ〈40 · · · (1)
[0022] 90〈Z〈100 · · · (2)
[0023] 其中，X表示从原料导入位置起第1级骤冷介质导入后的炭黑的甲苯抽出物透光 率（％)，Z表示最后的骤冷介质导入后的炭黑的甲苯抽出物透光率（％)，以及，
[0024] (2)相对于100质量份㈧包含共轭二烯系橡胶的橡胶成分，以10?250质量份 的比例包含（B)所述橡胶配合用炭黑。
[0025] [2]根据上述[1]所述的橡胶组合物，设从原料被喷雾导入到反应区域内起至导 入第1级骤冷介质为止的区域中的滞留时间为h (秒）、该区域的平均反应温度为T1CC)， 设从导入第1级骤冷介质起至导入第2级骤冷介质为止的区域中的滞留时间为t 2 (秒）、该 区域的平均反应温度为T2 CC )，进而，设从导入第2级骤冷介质起至导入最后的骤冷介质 为止的区域中的滞留时间为t3 (秒）、该区域内的平均反应温度为T3 (°C )时，以满足下述关 系式（3)、（4)和（5)的方式来进行控制而获得橡胶配合用炭黑，
[0026] 2. 00 刍 a 1 刍 5. 00 · · · (3)
[0027] 5. 00 刍 α 2 刍 9. 00 · · · (4)
[0028] -2. 5 X ( α 1+ α 2) +85. 0 刍 β 刍 90. 0 · · · (5)
[0029] 其中，a I = I^XT1' a 2 = t2XT2、β = t3XT3。
[0030] [3]根据上述[1]或[2]所述的橡胶组合物，其中，橡胶配合用炭黑是以满足下述 关系式（6)、（7)和（8)的方式来进行控制而获得的，
[0031] 20〈X〈40 · · · (6)
[0032] 50〈Y〈60 · · · (7)
[0033] 90〈Ζ〈95 · · · (8)
[0034] 式中，Y表示第2级骤冷介质导入后的炭黑的甲苯抽出物透光率、X和Z与前述的 含义相同。
[0035] [4]根据上述[1]?[3]中的任一项所述的橡胶组合物，其中，橡胶配合用炭黑的 放氢率大于〇. 30质量％。
[0036] [5]根据上述[1]?[4]中的任一项所述的橡胶组合物，其中，橡胶配合用炭黑是 DBP吸收量为95?220mL/100g、24M4DBP吸收量为90?200mL/100g以及CTAB吸附比表面 积为70?200m 2/g的炭黑。
[0037] [6]根据上述[1]?[5]中的任一项所述的橡胶组合物，其中，㈧橡胶成分包含 用改性剂对至少一侧的分子末端进行改性而成的改性共轭二烯系聚合物，所述改性剂由包 含与炭黑具有相互作用的官能团的化合物形成。