JP2004175991A

JP2004175991A - Rubber composition for tire tread

Info

Publication number: JP2004175991A
Application number: JP2002346051A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Takase; 一浩高瀬
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP4605983B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition for tire tread having excellent wet-grip performance and produced by compounding a specific potassium titanate fiber as a filler. <P>SOLUTION: The rubber composition for tire tread is produced by compounding a rubber component with 1-30 pts. wt. of potassium titanate fiber having an average fiber length of 1-30μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物の充填剤として特定繊維長のチタン酸カリウム繊維を用いたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェットグリップ性能向上のため、シリカおよびシリカに代わるフィラー（水酸化アルミニウムなど）が種々検討されている。シリカ配合では、性能向上は見込めるが、混合時の温度制御が難しいことや加工性が良くないことが欠点である。一方、水酸化アルミニウムなどのシリカに代わるフィラーについては、性能上シリカを凌駕するものではない。また、特開平９−１３２６７７号公報および特開２００２−２０５３７号公報には、一般ゴム用のカーボンブラックやシリカ以外の代替充填剤として、水酸化アルミニウムなどと共にチタン酸カリウム繊維等を配合できることが開示されているが、その具体的使用態様については一切明らかにされておらず、ましてや、当該チタン酸カリウムのタイヤトレッド用ゴム組成物への充填剤としての有効性については全く開示するところがない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１３２６７７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０５３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、従来のシリカに代わる特定のチタン酸カリウム繊維を充填剤として用いることにより、タイヤトレッド用ゴム組成物におけるウェットグリップ性能を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ゴム成分に平均繊維長１〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維を１〜３０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【０００６】
更に、本発明では、当該チタン酸カリウム繊維充填剤に特定のチウラム系加硫促進剤、並びに特定のカーボンブラック補強剤を更に配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、タイヤトレッド用のジエン系ゴム成分に、平均繊維長１〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維を１〜３０重量部配合し、あるいは、更に、特定のチウラム系加硫促進剤を０．２〜３．０重量部、および特定のカーボンブラックを５０〜１５０重量部配合すると、特に、加工が容易で、ウェットグリップ性能の優れたタイヤトレッド用ゴム組成物が得られることを見出したものである。
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、慣用のジエン系ゴム成分が使用され、具体的には、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム等が単独で、あるいは２種以上のブレンドとして用いられる。
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いられるチタン酸カリウム繊維は、一般式Ｋ_２Ｏ・ｎＴｉＯ_２で示される白色針状結晶のうち、その繊維長が１〜３０μｍ、好ましくは、１〜２０μｍのものが有効に使われる。かかるチタン酸カリウム繊維は、例えば「ティスモ−Ｄ」または「ティスモ−Ｎ」（いずれも商品名である）等として大塚化学（株）から市販され、入手可能である。当該チタン酸カリウム繊維の繊維長が１μｍ未満のものは入手が困難であり、また３０μｍを超えると分散性が悪化するので好ましくない。また、当該チタン酸カリウム繊維の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、１〜３０重量部、好ましくは１〜２０重量部とすることが重要である。この配合量が１重量部未満では、所期の効果が得られず、また３０重量部を超えると、所望の混合加工性および充填剤分散性が得られないので適当でない。
【００１０】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物では、上記所定量のチタン酸カリウム繊維と以下の式：
【化２】

式中、Ｒ_１は、炭素数１〜３のアルキレン基であり、Ｒ_２は、芳香族炭化水素基であり、Ｒ_３は、水素、炭化水素基または芳香族炭化水素基である、
で示されるチウラム系加硫促進剤０．２〜３．０重量部、好ましくは０．２〜２．０重量部とを組み合せ使用すると、本発明の効果を一層向上させることができる。当該加硫促進剤の配合量が０．２重量部未満では、所望のウェットグリップ性能が得られず、また３．０重量部を超えると、加硫速度が速くなり過ぎて加工性が悪化する。
【００１１】
更に、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物では、上記所定量のチタン酸カリウム繊維とＣＴＡＢが１１０以上で、かつ２４Ｍ４ＤＢＰが９５以上のカーボンブラック５０〜１５０重量部、好ましくは５０〜１１０重量部とを組み合せ使用すると、あるいは上記所定量のチタン酸カリウム繊維および上記所定のチウラム系加硫促進剤と上記所定量のカーボンブラックとを組み合せ使用すると、本発明の効果を一層向上させることができる。当該カーボンブラックのＣＴＡＢが１１０未満および／または２４Ｍ４ＤＢＰが９５未満では、所望の顕著な性能が得られない。
【００１２】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、通常の加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用に配合されている各種添加剤が、従来の一般的な配合量として適宜配合されて用いられる。かかる配合物は、一般的な方法で混練、架橋してゴム組成物とし、本発明のタイヤトレッド部材とすることができる。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例によって限定するものでないことは言うまでもない。
【００１４】
試験サンプルの作製
加硫促進剤と硫黄を除く表１に記載の成分を１．８Ｌの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６０±５℃に達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を添加して８インチのオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。この組成物を金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して目的とする試験サンプルを作製した。
【００１５】
試験および評価方法
１）ウェットスキッド抵抗：ブリティッシュ・ポータブル・スキッドテスターを用いて、室温（２５℃）の条件下で測定し、比較例を１００として指数表示した。数値は大きい程、ウェットグリップ性能が優れていることを示す。
２）混合加工性：１．８Ｌの密閉型ミキサーにおいて充填剤を投入したときの取り込まれるまでの所要時間（最大トルクが得られるまでの時間）を測定し、以下の基準によって評価した。
○：比較例１と同等で問題ないもの
×：比較例１よりも取込時間が３０秒以上長く、好ましくないもの
３）充填剤分散性：ウェットスキッド抵抗測定用試験サンプルを長さ方向に対して垂直に切断し、断面を目視にて観察し、以下の基準によって評価した。
○：充填剤の不良分散塊がなくて良好なもの
△：不良分散塊が数箇所見られるもの
×：不良分散塊が目立ち、明らかに分散状態が良くないもの
【００１６】
実施例１〜５および比較例１〜３
結果を、以下の表１に示す。
【表１】

【００１７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、所定のチタン酸カリウム繊維を充填剤として配合すれば、混合加工性および充填剤分散性に優れ、かつウェットスキッド特性に格別な性能を有するゴム組成物が得られる。よって、当該ゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴム組成物として極めて有用である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber composition for a tire tread using potassium titanate fiber having a specific fiber length as a filler of the rubber composition.
[0002]
[Prior art]
In order to improve wet grip performance, various types of silica and fillers (such as aluminum hydroxide) instead of silica have been studied. Silica blends are expected to improve performance, but have drawbacks in that temperature control during mixing is difficult and workability is poor. On the other hand, fillers that replace silica such as aluminum hydroxide do not surpass silica in performance. JP-A-9-132677 and JP-A-2002-20537 disclose that potassium titanate fibers and the like can be compounded together with aluminum hydroxide and the like as an alternative filler other than carbon black and silica for general rubber. However, there is no disclosure of the specific mode of use, and no mention is made of the effectiveness of the potassium titanate as a filler in a rubber composition for a tire tread.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-132677 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-20537
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to improve wet grip performance in a rubber composition for a tire tread by using a specific potassium titanate fiber instead of conventional silica as a filler.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a rubber composition for a tire tread comprising 1 to 30 parts by weight of a potassium titanate fiber having an average fiber length of 1 to 30 µm mixed with a rubber component.
[0006]
Further, the present invention provides a rubber composition for a tire tread further comprising a specific thiuram-based vulcanization accelerator and a specific carbon black reinforcing agent added to the potassium titanate fiber filler.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, 1 to 30 parts by weight of potassium titanate fiber having an average fiber length of 1 to 30 μm is added to the diene rubber component for tire tread, or It has been found that when the rubber composition is used in an amount of from 3.0 to 3.0 parts by weight and a specific carbon black in an amount of from 50 to 150 parts by weight, a rubber composition for a tire tread which is particularly easy to process and has excellent wet grip performance can be obtained. .
[0008]
The rubber composition for a tire tread of the present invention uses a conventional diene rubber component. Specifically, for example, natural rubber (NR), various butadiene rubbers (BR), various styrene-butadiene copolymer rubbers (SBR), polyisoprene rubber (IR), acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene-diene copolymer rubber, styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber, isoprene-butadiene copolymer rubber alone, Alternatively, it is used as a blend of two or more.
[0009]
The potassium titanate fiber used in the rubber composition for a tire tread of the present invention has a fiber length of 1 to 30 μm, preferably 1 to 20 μm among white acicular crystals represented by the general formula K ₂ O · nTiO _2. Is used effectively. Such a potassium titanate fiber is commercially available from Otsuka Chemical Co., Ltd. as, for example, "Tismo-D" or "Tismo-N" (both are trade names) and can be obtained. It is difficult to obtain the potassium titanate fiber having a fiber length of less than 1 μm, and if it exceeds 30 μm, the dispersibility deteriorates, which is not preferable. It is important that the compounding amount of the potassium titanate fiber is 1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component. If the amount is less than 1 part by weight, the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 30 parts by weight, desired mixing processability and filler dispersibility cannot be obtained, which is not suitable.
[0010]
In the rubber composition for a tire tread of the present invention, the predetermined amount of potassium titanate fiber and the following formula:
Embedded image

In the formula, R ₁ is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, R ₂ is an aromatic hydrocarbon group, and R ₃ is hydrogen, a hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
When the thiuram-based vulcanization accelerator represented by the following formula is used in combination with 0.2 to 3.0 parts by weight, preferably 0.2 to 2.0 parts by weight, the effect of the present invention can be further improved. If the compounding amount of the vulcanization accelerator is less than 0.2 parts by weight, desired wet grip performance cannot be obtained, and if it exceeds 3.0 parts by weight, the vulcanization rate becomes too fast and processability deteriorates. .
[0011]
Furthermore, in the rubber composition for a tire tread of the present invention, the predetermined amount of potassium titanate fiber and CTAB are 110 or more, and 24M4DBP is 95 or more carbon black 50 to 150 parts by weight, preferably 50 to 110 parts by weight. Or the combination of the above-mentioned predetermined amount of potassium titanate fiber and the above-mentioned predetermined thiuram-based vulcanization accelerator with the above-mentioned predetermined amount of carbon black can further improve the effect of the present invention. If the CTAB of the carbon black is less than 110 and / or the 24M4DBP is less than 95, desired remarkable performance cannot be obtained.
[0012]
In the rubber composition for a tire tread of the present invention, in addition to the components described above, a general vulcanizing or crosslinking agent, a vulcanizing or crosslinking accelerator, various oils, an antioxidant, a plasticizer and the like are compounded for tires. The various additives used are appropriately blended and used as conventional general blending amounts. Such a compound can be kneaded and crosslinked by a general method to obtain a rubber composition, which can be used as the tire tread member of the present invention.
[0013]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples, but it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited by these Examples.
[0014]
Preparation of test sample A master described in Table 1 excluding the vulcanization accelerator and sulfur was kneaded with a 1.8 L closed mixer for 3 to 5 minutes, and released when the temperature reached 160 ± 5 ° C. A vulcanization accelerator and sulfur were added to the batch and kneaded with an 8-inch open roll to obtain a rubber composition. This composition was press-vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes in a mold to prepare a target test sample.
[0015]
Test and Evaluation Method 1) Wet skid resistance: Measured at room temperature (25 ° C.) using a British portable skid tester, and expressed as an index with the comparative example as 100. The larger the value, the better the wet grip performance.
2) Mixing processability: A required time (time until a maximum torque was obtained) until the filler was taken in when the filler was charged in a 1.8 L hermetic mixer was measured and evaluated according to the following criteria.
：: Equivalent to Comparative Example 1 and having no problem ×: Unfavorable one in which take-in time is longer than Comparative Example 1 by 30 seconds or more 3) Filler dispersibility: Test sample for wet skid resistance measurement in the length direction , And the cross section was visually observed and evaluated according to the following criteria.
：: Good without defective dispersed lumps of the filler △: Defective dispersed lumps are observed at several places X: Defective dispersed lumps are conspicuous and clearly in poor dispersion state
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3
The results are shown in Table 1 below.
[Table 1]

[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, if a predetermined potassium titanate fiber is blended as a filler, a rubber composition having excellent mixing processability and filler dispersibility, and having exceptional performance in wet skid characteristics can be obtained. can get. Therefore, the rubber composition is extremely useful as a rubber composition for a tire tread.

Claims

A rubber composition for a tire tread, comprising a rubber component and 1 to 30 parts by weight of potassium titanate fiber having an average fiber length of 1 to 30 µm.

2. The rubber composition for a tire tread according to claim 1, further comprising 0.2 to 3.0 parts by weight of a thiuram-based vulcanization accelerator represented by the following formula, based on 100 parts by weight of the rubber component.

In the formula, R ₁ is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, R ₂ is an aromatic hydrocarbon group, and R ₃ is hydrogen, a hydrocarbon group, or an aromatic hydrocarbon group.

The rubber composition for a tire tread according to claim 1 or 2, wherein 50 to 150 parts by weight of carbon black having CTAB of 110 or more and 24M4DBP of 95 or more is blended with respect to 100 parts by weight of the rubber component.