【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳細には、加工性を高めた上、低燃費化が図れるため、特にアンダートレッド用に適するタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トレッド部材用のタイヤ用ゴム組成物において、耐久性を高め、かつシリカの分散性を改善するために、シリカ表面処理カーボンブラックとシランカップリング剤とを配合する技術は、例えば、特開平８−２７７３４７号公報および特開平１０−９５８７３号公報等に開示されている。しかしながら、更にその加工性の改善と低燃費性を図ることが求められていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２７７３４７号公報
【特許文献２】
特開平１０−９５８７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、高性能タイヤ向けに使用されるアンダートレッドにおいては、硬さを増大化するべく、比表面積が大きなカーボンブラック（Ｎ２ＳＡ＝９０〜１４０ｍ２／ｇ）を用いているのが現状である。しかしながら、このカーボンブラックをシリカに置き換えることで低燃費化を図ることができるが、その反面、粘度の上昇やヤケなどの加工性の問題を引き起こすことが知られている。そこで、本発明では、かかるカーボンブラックを使用しても、加工性の悪化を引き起こすこと無しに低燃費化を図ることができるタイヤ用ゴム組成物を提供す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、ジエン系成分を含む少なくとも１種のゴムに、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が９０〜１４０ｍ２／ｇであるゴム補強用カーボンブラックの表面にシリカを０．１〜５０重量％付着させた表面処理カーボンブラックと窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が９０〜１４０ｍ２／ｇであるゴム補強用カーボンブラックとを、総配合量が５０〜６５重量部で、かつ総配合量に対する表面処理カーボンブラックの配合量が１０〜６０重量％となるように配合し、更にビス（３−トリエトキシシリル−プロピル）ジスルフィドをシランカップリング剤として、表面処理カーボンブラックの配合量に対し２〜１５重量％の分量で配合してなるタイヤ用ゴム組成物、およびこれをアンダートレッドに用いた空気入りタイヤが提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、前記比表面積が大きなカーボンブラックを、一方ではその表面に所定量のシリカを付着させた表面処理カーボンブラックとして、他方ではその未処理カーボンブラックとしてこれらを所定分量でゴムに配合し、更に特定のシランカップリング剤と組み合わせ配合使用すると、従来のこの種のゴム組成物に比して、低燃費性を高めた上に、一層良好な加工特性が得られることを見出したものである。
【０００７】
本発明で使用するカーボンブラック補強剤には、アンダートレッド用の硬いゴム素材を得るべく、比表面積が大きな窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が９０〜１４０ｍ２／ｇのカーボンブラックが用いられる。また、本発明で使用するシリカ表面処理カーボンブラックは、その製造方法には特に限定されないが、例えば、特開昭６３−６３７５５号公報に記載される方法に従って、上記カーボンブラックを水中に分散させ、ｐＨを６以上、好ましくは１０〜１１以上に調節し、温度を７０℃以上、好ましくは８５〜９５℃に保ちながら、例えば珪酸ナトリウムを加水分解させて、カーボンブラック表面上に無定形シリカを付着または沈積させることによって製造できる。
【０００８】
シリカ表面処理カーボンブラック中のシリカの付着量は、０．１〜５０重量％が好適に使用され、更に好ましくは、０．３〜３０重量％である。このシリカの付着量が少な過ぎると、高温域（４０℃〜１００℃）の ｔａｎδと低温域の ｔａｎδ（０℃付近）のバランスが改良されず、逆に多過ぎると電気伝導性が低下してしまうと共に、補強剤の凝集力が強くなり混練中の分散性が不充分となるので好ましくない。
【０００９】
本発明のタイヤ用ゴム組成物に配合される補強剤としての所定のシリカ表面処理カーボンブラックと所定のカーボンブラックとは、その総配合量が５０〜６５重量部、より好ましくは５５〜６０重量部で、かつ、この総配合量に対する表面処理カーボンブラックの配合量が１０〜６０重量％、より好ましくは３０〜５０重量％となるように配合して用いられる。当該表面処理カーボンブラックとカーボンブラックとの総配合量が５０重量部未満では硬さの低下を引き起こし操縦安定性に劣るため好ましくなく、また６５重量部を超えると低燃費性の悪化を伴うので好ましくない。また、この総配合量に対する表面処理カーボンブラックの配合量が１０重量％未満では所期の効果が得られず、また６０重量％を超えるとスコーチの改善効果が少なくなるため好ましくない。
【００１０】
本発明のタイヤ用ゴム組成物に更に配合されるシランカップリング剤としては、特定のビス（３−トリエトキシシリル−プロピル）ジスルフィドを、シリカ表面処理カーボンブラックの配合量に対し２〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％の分量で配合される。
【００１１】
本発明によるタイヤ用ゴム組成物は、特にこれをアンダートレッド用ゴム部材として使用すると有用である。当該ゴム組成物をアンダートレッド用ゴム部材として用いる場合の好適なゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）およびアクリロニトリルブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）などから選ばれるゴムを単独で、またはブレンドゴムとして使用することができる。
【００１２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、更に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配合剤が、従来の一般的な配合量として適宜配合される。
【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】
シリカ表面処理カーボンブラックの調製
カーボンブラック（Ｎ２３４、三菱化学製）１００ｇのスラリーを常法により調製し、９０℃に加温した後、２０％に希釈したＪＩＳ３号珪酸ナトリウムを４時間かけて定量ポンプで添加しつつ、ｐＨ５〜１０に希硫酸および水酸化ナトリウム水溶液で維持しながらシリカをカーボンブラック表面に沈積させた。その後ｐＨを６に調整して６時間放置し、濾過、水洗、乾燥して目的物を得た。
【００１５】
試験サンプルの作製
以下の各表に示す配合における硫黄と加硫促進剤を除く配合成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６０℃の温度に達したときに放出したマスターバッチに、硫黄と加硫促進剤を８インチのオープンロールで混練してゴム組成物を得た。得られたゴム組成物のムーニー粘度およびムーニースコーチを測定した。次いで、この組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．２ｃｍの金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して試験片（ゴムシート）を作製し、これによりＪＩＳ硬さ、ｔａｎδ（６０℃）を測定、評価した。
【００１６】
試験法
１）ムーニー粘度： ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠し、ムーニー粘度計を用いて、Ｌロータを使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、温度１００℃の条件で測定した。
２）ムーニースコーチ： ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠し、１２５℃で粘度が５ポイント上昇する時間（分）を測定した。
３）ｔａｎδ（６０℃）： 粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製）を用いて、温度６０℃、初期歪：１０％、動的歪：±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定した。
４）ＪＩＳ硬さ： ＪＩＳ Ｋ５２５３に準拠し、タイプＡデュロメーターを用いて測定した。試験温度は２０℃とし、加圧面を試験片測定面に密着させてから１秒以内に目盛を読んだ。
【００１７】
実施例１および比較例１〜８
結果を以下の表１および２に示す。
【表１】
【００１８】
表１の結果によると、次のことが判る。比較例１および２から、シリカの配合は、ムーニー粘度が高くなり、またスコーチ時間が速くなるなどの問題があることが判る。比較例３から、シリカの配合とジスルフィド系シランカップリング剤との併用では、スコーチは改善されるがムーニー粘度は高いままであることが判る。比較例４から、シリカ表面処理カーボンブラックとテトラスルフィド系シランカップリング剤との組み合わせではスコーチに難があることが判る。
【００１９】
【表２】
表２の結果によると、次のことが判る。比較例５から、カーボンブラックの総量を減ずるとｔａｎδが低くなり、即ち低燃費性は良くなるが、硬さの低下を引き起こし操縦安定性に劣ることがわかる。比較例６から、カーボンブラックの総量を増すと低燃費性が悪くなり、ムーニー粘度も高くなることが判る。比較例７および８から、カーボンブラックの総配合量に対するシリカ表面処理カーボンブラックの割合が６０重量％を超えると、スコーチの改善効果が少なくなることが判る。
【００２０】
【発明の効果】
以上の結果によると、本発明のタイヤ用ゴム組成物では、低燃費性が向上し、加工性が顕著に改善されている。よって、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、タイヤのアンダートレッド用部材に極めて有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber composition for tires, and more particularly relates to a rubber composition for tires that is particularly suitable for under treads because it can improve processability and reduce fuel consumption.
[0002]
[Prior art]
In a rubber composition for a tire for a tread member, in order to improve durability and improve dispersibility of silica, a technique of blending a silica surface-treated carbon black and a silane coupling agent is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8- No. 277347 and JP-A-10-95873. However, further improvements in processability and low fuel consumption have been demanded.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-277347 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-95873
[Problems to be solved by the invention]
Currently, carbon black (N 2 SA = 90 to 140 m 2 / g) having a large specific surface area is used in an under tread used for high-performance tires in order to increase hardness. . However, this carbon black can be replaced with silica to reduce fuel consumption, but on the other hand, it is known to cause workability problems such as increased viscosity and burns. Therefore, an object of the present invention is to provide a rubber composition for tires that can achieve low fuel consumption without causing deterioration of workability even when such carbon black is used.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, at least one kind of rubber containing a diene-based component is used to add silica to the surface of a carbon black for rubber reinforcement having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 90 to 140 m 2 / g. 50% by weight of the surface-treated carbon black and a carbon black for rubber reinforcement having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 90 to 140 m 2 / g, the total amount of which is 50 to 65 parts by weight, The surface-treated carbon black is blended so that the blended amount of the surface-treated carbon black is 10 to 60% by weight, and bis (3-triethoxysilyl-propyl) disulfide is used as the silane coupling agent. There are provided a rubber composition for a tire, which is compounded in an amount of 2 to 15% by weight, and a pneumatic tire using the rubber composition for an undertread.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the carbon black having a large specific surface area, on the one hand, as a surface-treated carbon black having a predetermined amount of silica attached to the surface thereof, and on the other hand, as an untreated carbon black, these are blended into a rubber in a predetermined amount, Furthermore, it has been found that, when combined with a specific silane coupling agent, compared with the conventional rubber composition of this type, fuel efficiency is improved and further excellent processing characteristics can be obtained. .
[0007]
As the carbon black reinforcing agent used in the present invention, carbon black having a large specific surface area and a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 90 to 140 m 2 / g is used in order to obtain a hard rubber material for undertread. Further, the silica surface-treated carbon black used in the present invention is not particularly limited in its production method. For example, according to the method described in JP-A-63-63755, the carbon black is dispersed in water, While adjusting the pH to 6 or more, preferably 10 to 11 or more, and maintaining the temperature at 70 ° C. or more, preferably 85 to 95 ° C., for example, sodium silicate is hydrolyzed to deposit amorphous silica on the carbon black surface. Or it can be manufactured by depositing.
[0008]
As for the adhesion amount of the silica in silica surface treatment carbon black, 0.1 to 50 weight% is used suitably, More preferably, it is 0.3 to 30 weight%. If the amount of silica deposited is too small, the balance between tan δ in the high temperature range (40 ° C. to 100 ° C.) and tan δ in the low temperature range (near 0 ° C.) will not be improved. In addition, the cohesive force of the reinforcing agent becomes strong and the dispersibility during kneading becomes insufficient.
[0009]
The predetermined silica surface-treated carbon black and the predetermined carbon black as reinforcing agents blended in the tire rubber composition of the present invention have a total blending amount of 50 to 65 parts by weight, more preferably 55 to 60 parts by weight. In addition, the amount of the surface-treated carbon black is 10 to 60% by weight, more preferably 30 to 50% by weight, based on the total amount. If the total amount of the surface-treated carbon black and carbon black is less than 50 parts by weight, it is not preferable because the hardness is lowered and steering stability is inferior, and if it exceeds 65 parts by weight, fuel efficiency is deteriorated. Absent. Further, if the blending amount of the surface-treated carbon black with respect to the total blending amount is less than 10% by weight, the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 60% by weight, the effect of improving the scorch is reduced.
[0010]
As a silane coupling agent further blended in the tire rubber composition of the present invention, a specific bis (3-triethoxysilyl-propyl) disulfide is added in an amount of 2 to 15% by weight based on the blend amount of the silica surface-treated carbon black. The amount is preferably 5 to 10% by weight.
[0011]
The rubber composition for tires according to the present invention is particularly useful when used as a rubber member for undertread. Suitable rubber components when the rubber composition is used as a rubber member for undertread include natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), styrene butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber ( A rubber selected from BR), butyl rubber (IIR), acrylonitrile butadiene copolymer rubber (NBR) and the like can be used alone or as a blend rubber.
[0012]
In addition to the essential components described above, the rubber composition for tires of the present invention is further compounded for tires such as ordinary vulcanization or crosslinking agents, vulcanization or crosslinking accelerators, various oils, anti-aging agents, plasticizers and the like. The various compounding agents used are appropriately blended as conventional general blending amounts.
[0013]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is further demonstrated by an Example and a comparative example, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited by these Examples.
[0014]
Preparation of silica surface-treated carbon black A slurry of 100 g of carbon black (N234, manufactured by Mitsubishi Chemical) was prepared by a conventional method, heated to 90 ° C, and diluted with 20% JIS3 sodium silicate for 4 hours. The silica was deposited on the surface of the carbon black while maintaining the pH at 5 to 10 with dilute sulfuric acid and sodium hydroxide aqueous solution while adding with a metering pump. Thereafter, the pH was adjusted to 6, left for 6 hours, filtered, washed with water, and dried to obtain the desired product.
[0015]
Preparation of test samples The components shown in the following tables, excluding sulfur and vulcanization accelerators, were kneaded for 3 to 5 minutes with a 1.8 liter closed mixer and reached a temperature of 160C. A rubber composition was obtained by kneading sulfur and a vulcanization accelerator with an 8-inch open roll to the master batch that was occasionally released. The Mooney viscosity and Mooney scorch of the obtained rubber composition were measured. Next, this composition was press vulcanized in a 15 cm × 15 cm × 0.2 cm mold at 160 ° C. for 20 minutes to produce a test piece (rubber sheet), whereby JIS hardness, tan δ (60 ° C.) Was measured and evaluated.
[0016]
Test Method 1) Mooney Viscosity: According to JIS K6300, the Mooney viscometer was used, and the L rotor was used, the preheating time was 1 minute, the rotor rotation time was 4 minutes, and the temperature was 100 ° C.
2) Mooney scorch: Based on JIS K6300, the time (minutes) for the viscosity to increase by 5 points at 125 ° C. was measured.
3) tan δ (60 ° C.): Measured using a viscoelastic spectrometer (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) at a temperature of 60 ° C., an initial strain of 10%, a dynamic strain of ± 2%, and a frequency of 20 Hz.
4) JIS hardness: Based on JIS K5253, measured using a type A durometer. The test temperature was 20 ° C., and the scale was read within 1 second after the pressure surface was brought into close contact with the test piece measurement surface.
[0017]
Example 1 and Comparative Examples 1-8
The results are shown in Tables 1 and 2 below.
[Table 1]
[0018]
According to the results in Table 1, the following can be understood. From Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the compounding of silica has problems such as an increase in Mooney viscosity and an increase in scorch time. From Comparative Example 3, it can be seen that the combined use of silica and the disulfide silane coupling agent improves scorch, but the Mooney viscosity remains high. From Comparative Example 4, it can be seen that the combination of silica surface-treated carbon black and a tetrasulfide silane coupling agent has difficulty in scorching.
[0019]
[Table 2]
According to the results in Table 2, the following can be understood. From Comparative Example 5, it can be seen that when the total amount of carbon black is reduced, tan δ is lowered, that is, the fuel efficiency is improved, but the hardness is lowered and the steering stability is inferior. From Comparative Example 6, it can be seen that when the total amount of carbon black is increased, the fuel efficiency is deteriorated and the Mooney viscosity is also increased. From Comparative Examples 7 and 8, it can be seen that when the ratio of the silica surface-treated carbon black to the total amount of carbon black exceeds 60% by weight, the scorch improving effect is reduced.
[0020]
【The invention's effect】
According to the above result, in the rubber composition for tires of the present invention, low fuel consumption is improved and processability is remarkably improved. Therefore, the rubber composition for tires of the present invention is extremely useful for a member for a tire undertread.
