无钉防滑冬胎用橡胶组合物和无钉防滑冬胎制造技术

本发明专利技术提供能够在维持良好的耐磨性的同时还改善冰雪上性能的无钉防滑冬胎用橡胶组合物、以及包括该橡胶组合物的无钉防滑冬胎。本发明专利技术涉及无钉防滑冬胎用橡胶组合物，该橡胶组合物含有橡胶成分和生物纳米纤维，其中，该生物纳米纤维的平均纤维直径为0.1μm以下；基于100质量％的该橡胶成分，该橡胶成分具有30质量％～100质量％的天然橡胶和聚丁二烯橡胶的合计量；相对于100质量份的该橡胶成分，该橡胶组合物含有1～10质量份的该生物纳米纤维。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无钉防滑冬胎用橡胶组合物以及包括该橡胶组合物的无钉防滑冬胎。
技术介绍
虽然镶钉轮胎或者轮胎上的防滑链用于在冰雪路上行驶，但是令人遗憾地它们会产生环境问题，比如粉尘污染。因此，无钉防滑冬胎被开发作为用于在冰雪路上驾驶的替代轮胎。因为无钉防滑冬胎用于在具有比一般道路更粗糙表面的积雪道路上使用，故而专门设计其材料和结构。例如，已经研发出一种含有低温性能优异的二烯橡胶的橡胶组合物、和一种为了提高软化作用而含有大量的软化剂的橡胶组合物(例如，专利文献1)。已经测试了一些方法以改善无钉防滑冬胎的冰雪上性能，例如，通过增大橡胶组合物中的聚丁二烯橡胶的量。然而，聚丁二烯橡胶量的增加是有限的，这是因为过多的聚丁二烯橡胶量将导致橡胶中过高的迁移，从而产生各种试剂的喷霜(blooming)。此外，当添加大量的聚丁二烯橡胶时，橡胶组合物中天然橡胶的比例将随着聚丁二烯橡胶量的增加而减小。因此，令人遗憾地，所获得的橡胶具有不充足的强度和不良的耐磨性。另一个改善无钉防滑冬胎的冰雪上性能的已知方法是将作为刮划材料的玻璃纤维混入橡胶组合物中。令人遗憾地，这个方法可能还导致耐磨性的降低，因此其被认为对改善无钉防滑冬胎的冰雪上性能是不充分的。引用文献列表专利文献专利文献1：JP 2009-091482 A
技术实现思路
技术问题本专利技术是考虑到上述情况而完成的，并且旨在提供能够在维持良好的耐磨性的同时还改善冰雪上性能的无钉防滑冬胎用橡胶组合物、以及包括该橡胶组合物的无钉防滑冬胎。解決问题的方案本专利技术涉及无钉防滑冬胎用橡胶组合物，该橡胶组合物含有橡胶成分和生物纳米纤维，其中，该生物纳米纤维的平均纤维直径为0.1μm以下；基于100质量％的橡胶成分，该橡胶成分具有30质量％～100质量％的天然橡胶和聚丁二烯橡胶的合计量；相对于100质量份的橡胶成分，该橡胶组合物含有1～10质量份的生物纳米纤维。本专利技术还涉及无钉防滑冬胎，其包括由上述无钉防滑冬胎用橡胶组合物形成的胎面行驶面。本专利技术的有益效果用于本专利技术无钉防滑冬胎的橡胶组合物含有橡胶成分，该橡胶成分具有预定合计量的天然橡胶和聚丁二烯橡胶、以及预定量的具有预定的纤维平均直径的生物纳米纤维。这种橡胶组合物的使用允许提供在维持良好的耐磨性的同时还具有经改良的冰雪上性能(冰雪上的抓地性能)的无钉防滑冬胎。具体实施方式用于本专利技术的无钉防滑冬胎的橡胶组合物含有橡胶成分，该橡胶成分具有预定合计量的天然橡胶和聚丁二烯橡胶、以及预定量的平均纤维直径为0.1μm以下的生物纳米纤维。在橡胶组合物中混入具有这种非常小的平均纤维直径为0.1μm以下的生物纳米纤维，能够在轮胎表面上形成纳米级水路，这将在维持良好的耐磨性的同时还改善冰雪上性能(冰雪上抓地性能)。此外，根据本专利技术，将具有优异的低温性能的天然橡胶和/或聚丁二烯橡胶与生物纳米纤维一起混合，从而协同地改善冰雪上性能。在本专利技术中，以100质量％的橡胶成分为基准，天然橡胶(NR)和聚丁二烯橡胶(BR)的合计量为30质量％～100质量％。在本专利技术中，混合NR或者BR是足够的。为了更适当地获得本专利技术的效果，优选混合BR，更优选混合NR和BR两者。合计量的下限优选为60质量％以上，更优选80质量％以上。NR的例子包括通常使用的NR，比如TSR20或者RSS#3。为了更好地实现本专利技术的效果，以100质量％的橡胶成分为基准，NR的量优选为30质量％以上，更优选40质量％以上，但优选85质量％以下，更优选75质量％以下，还更优选70质量％以下，特别优选为60质量％以下。BR的非限制的例子包括：高顺式BR，比如BR730和BR51(两者均购自日本合成橡胶公司(JSR Corporation))、BR1220(购自Zeon公司)、以及BR130B、BR150B和BR710(均购自宇部兴产株式会社)；低顺式BR，比如BR1250H(购自Zeon公司)。这些BR可以单独使用，或者两种以上组合使用。所述BR的顺式含量优选为80质量％以上，更优选85质量％以上，还更优选90质量％以上，特别优选95质量％以上。具有这种顺式含量，可以获得更好的冰雪上性能。本文中，顺式含量值通过红外吸收光谱分析进行测定。为了更好地实现本专利技术的效果，以100质量％的橡胶成分为基准，BR的量优选为10质量％以上，更优选20质量％以上，还更优选30质量％以上，特别优选40质量％以上。而且，其量还优选为70质量％以下，更优选60质量％以下。当BR的量大于70质量％时，尽管可以获得良好的耐磨性，但是冰雪上性能(冰雪上抓地性能)可能不良。除了上述NR和BR之外的可以用作橡胶成分的材料的例子包括：聚异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、丁二烯-异戊二烯共聚物橡胶、以及丁基橡胶。在本专利技术中可使用的生物纳米纤维并未特别限定，但优选纤维素微纤维，这是因为它们良好的补强性能导致更适宜地获得本专利技术的效果。纤维素微纤维的优选例子包括源自天然存在材料的那些，比如木材、竹、麻(hemp)、黄麻、红麻、农作物废弃物、织物、再生纸浆、废纸、细菌纤维素、或者海鞘纤维素。生物纳米纤维可以通过任何方法制得，例如，通过用氢氧化钠或者其它试剂对纤维素微纤维的原材料进行化学处理，然后使用精磨机、双螺杆捏合机(双螺杆挤出机)、双螺杆捏合挤出机、高压均质机、介质搅拌磨、石磨、研磨机、振动磨、砂磨机或者其它机器，对经处理的材料进行机械研磨或者叩解。在这个方法中，由于通过化学处理将木素从原材料中分离，故而可以制备基本上不含木素的生物纳米纤维。上述生物纳米纤维的平均纤维直径为0.1μm以下。具有这种非常小的平均纤维直径的生物纳米纤维的使用能够在轮胎表面上形成纳米级水路，这将在维持良好的耐磨性同时还改善冰雪上性能(冰雪上抓地性能)。相反地，当使用平均纤维直径大于0.1μm的生物纳米纤维时，轮胎可能具有显著降低的耐磨性，并且进一步地，轮胎表面上的水路可能更宽更深，从而未能除去冰上的薄水膜，可能导致冰雪上性能的显著降低。生物纳米纤维的平均纤维直径优选为0.05μm以下，更优选0.03μm以下。生物纳米纤维的平均纤维直径的下限并无特别限定，但优选为4nm以上，这是因为当这种生物纳米纤维纠缠时，它们难以彼此分离，从而难以分散。上述生物纳米纤维的纤维平均长度优选为5mm以下，更优选1mm以下，但优选1μm以上，更优选50μm以上。纤维平均长度小于下限或者大于上限的生物纳米纤维显示出与纤维平均直径所描述的相同的倾向。生物纳米纤维的平均纤维直径和纤维平均长度可以通过以下方法进行测量，例如，扫描电子显微照片的图像分析、透射显微照片的图像分析、X射线散射数据分析、或者细孔阻抗法(库尔特原理(Coulter principle))。相对于100质量份的橡胶成分，上述生物纳米纤维的量为1质量份以上，优选1.5质量份以上，更优选2质量份以上。此外，其量还为10质量份以下，优选9质量份以下，更优选8质量份，还更优选7质量份以下。当其量小于1质量份时，无法充分发挥本专利技术的效果，而当其量大于10质量份时，轮胎可能具有不良的耐磨性，并且可能具有显著增大的硬度，从而与预期相反地可以降低冰雪上性能。本专利技术的橡胶组合物优选含有炭黑。炭黑的混入提供了补强效果，从而可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
无钉防滑冬胎用橡胶组合物，其包含：橡胶成分，和生物纳米纤维，所述生物纳米纤维的平均纤维直径为0.1μm以下；基于100质量％的所述橡胶成分，所述橡胶成分具有30质量％～100质量％的天然橡胶和聚丁二烯橡胶的合计量；相对于100质量份的所述橡胶成分，所述橡胶组合物包含1～10质量份的生物纳米纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.17 JP 2014-0537311.无钉防滑冬胎用橡胶组合物，其包含：橡胶成分，和生物纳米纤维，所述生物纳米纤维的平均纤维直径为0.1μm以下；基于100质量％的所述橡胶成分，...

【专利技术属性】
技术研发人员：儿岛良治，
申请(专利权)人：住友橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP