JP2005082620A - Rubber composition for tire tread - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はゴム組成物に関し、更に詳しくは熱膨張性マイクロカプセルを配合した氷上性能の高いゴム組成物の氷上性能を更に改良したタイヤ用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition, and more particularly, to a rubber composition for a tire in which the on-ice performance of a rubber composition having high on-ice performance blended with thermally expandable microcapsules is further improved.
スタッドレスタイヤの氷上性能を向上させることを目的としてゴム組成物中に熱膨張性マイクロカプセルを配合することは知られている(例えば特許文献1参照)。しかしながら、従来の提案によれば、熱膨張性マイクロカプセルをゴム中に素早く取り込んで分散させることが難しく、混合時間がかかり、生産性に劣るという問題があり、また混合加工中に配合した熱膨張性マイクロカプセルが潰れてしまい、目的とする熱膨張性マイクロカプセルの性能が100%発揮されないという問題がある。 It is known to mix thermally expandable microcapsules in a rubber composition for the purpose of improving the performance on ice of a studless tire (see, for example, Patent Document 1). However, according to the conventional proposal, there is a problem that it is difficult to quickly incorporate and disperse the heat-expandable microcapsules into the rubber, it takes time for mixing, and the productivity is inferior, and the heat expansion compounded during the mixing process. There is a problem that the expandable microcapsule is crushed and the performance of the target thermally expandable microcapsule is not exhibited 100%.
従って、本発明は上記従来技術の問題を解決して、生産性に優れ、かつ、氷上性能に優れるスタッドレスタイヤのトレッド用として使用するのに好適なゴム組成物を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a rubber composition suitable for use as a tread for a studless tire that solves the above-described problems of the prior art and has excellent productivity and excellent performance on ice.
本発明に従えば、(i)天然ゴム(NR)及び/又はポリイソプレンゴム(IR)50〜90重量部並びにポリブタジエンゴム(BR)10〜50重量部からなるゴム分100重量部と、熱膨張性マイクロカプセル50〜200重量部とを、90℃以下の温度で、あらかじめ素練りして得られたマスターバッチ並びに(ii)ジエン系ゴムを含んでなり、前記マスターバッチの配合量が、合計ゴム分100重量部に対し、熱膨張性マイクロカプセルの量が1〜15重量部となるような量であるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。 According to the present invention, (i) 100 parts by weight of a rubber component consisting of 50 to 90 parts by weight of natural rubber (NR) and / or polyisoprene rubber (IR) and 10 to 50 parts by weight of polybutadiene rubber (BR), and thermal expansion A master batch obtained by kneading 50 to 200 parts by weight of a microcapsule in advance at a temperature of 90 ° C. or less and (ii) a diene rubber, and the blending amount of the master batch is a total rubber There is provided a rubber composition for a tire tread in which the amount of thermally expandable microcapsules is 1 to 15 parts by weight per 100 parts by weight.
本発明に従えば、熱膨張性マイクロカプセルのゴム組成物中への取り込みが著しく改善され、短時間で充分な分散性が得られ、その結果、ゴム組成物の混合時における熱膨張性マイクロカプセルの潰れを防止することができ、氷上性能が著しく向上する。 According to the present invention, the incorporation of the heat-expandable microcapsules into the rubber composition is remarkably improved, and sufficient dispersibility is obtained in a short time. As a result, the heat-expandable microcapsules at the time of mixing the rubber composition Can be prevented, and the performance on ice is remarkably improved.
以下の通り、本発明ではあらかじめ、特定のゴムに多量の熱膨張性マイクロカプセルを混練し、一体化させたマスターバッチゴムを製造し、このマスターバッチゴムを用いて、熱膨張性マイクロカプセルを配合したタイヤトレッド用ゴム組成物を製造するので、前記従来技術の問題を悉く解決することができる。以下、本発明について更に詳しく説明する。 As described below, in the present invention, a large amount of thermally expandable microcapsules are kneaded in advance with a specific rubber to produce an integrated master batch rubber, and the thermally expandable microcapsules are blended using this master batch rubber. Since the manufactured tire tread rubber composition is produced, the above-mentioned problems of the prior art can be solved. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明に従ったゴム組成物のマスターバッチに配合されるゴム成分は、従来からタイヤ用に一般的に使用されている各種天然ゴム(NR)及び/又は各種ポリイソプレンゴム(IR)50〜90重量部、好ましくは60〜80重量部と、各種ポリブタジエンゴム(BR)10〜50重量部、好ましくは20〜40重量部(両者の合計100重量部)とから構成され、NR及び/又はIRの量が少な過ぎると(即ち、BRの量が多過ぎると)、混合が困難になるので好ましくなく、逆にBRの量が少な過ぎると(即ちNR及び/又はIRの量が多過ぎると)熱膨張性マイクロカプセルの破壊が生じ易くなるので好ましくない。 The rubber component blended in the master batch of the rubber composition according to the present invention includes various natural rubbers (NR) and / or various polyisoprene rubbers (IR) 50 to 90 that are conventionally used for tires. Parts by weight, preferably 60 to 80 parts by weight, and various polybutadiene rubbers (BR) 10 to 50 parts by weight, preferably 20 to 40 parts by weight (a total of 100 parts by weight of both). If the amount is too small (that is, if the amount of BR is too large), it is not preferable because mixing becomes difficult. Conversely, if the amount of BR is too small (that is, if the amount of NR and / or IR is too large), heat This is not preferable because the expandable microcapsules are easily broken.
本発明に従えば、先ず天然ゴム(NR)及び/又はポリイソプレン(IR)とポリブタジエンゴム(BR)とを、前述の通り、NR(及び/又はIR)/BRの重量比が50〜90/10〜50、好ましくは60〜80/20〜40となるような量で、混合し、この合計ゴム量100重量部に対し、熱膨張性マイクロカプセル50〜200重量部、好ましくは75〜125重量部を配合してマスターバッチを得る。この配合条件としては、熱膨張性マイクロカプセルの膨張開始温度などを考慮して90℃以下、好ましくは80℃以下の温度で、例えば密閉型ミキサーやニーダーを用いて130sec-1以下、好ましくは10〜100sec-1の剪断速度で混合してマスターバッチを得るのが望ましい。この混合温度が高すぎると熱膨張性マイクロカプセルがマスターバッチの製造時に発泡してしまうので好ましくなく、また剪断速度が高すぎると、熱膨張性マイクロカプセルの破壊が生じるおそれがあるので好ましくない。なお、マスターバッチの配合時に各種オイル、加工助剤などを適宜配合することができる。 According to the present invention, first, natural rubber (NR) and / or polyisoprene (IR) and polybutadiene rubber (BR) are mixed at a weight ratio of NR (and / or IR) / BR of 50 to 90 /, as described above. 10 to 50, preferably 60 to 80/20 to 40, mixed in an amount of 50 to 200 parts by weight, preferably 75 to 125 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total rubber. Mix the parts to obtain a master batch. The blending conditions are 90 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower in consideration of the expansion start temperature of the thermally expandable microcapsules, etc., for example, 130 sec −1 or lower, preferably 10 ° C. using a closed mixer or kneader. It is desirable to obtain a masterbatch by mixing at a shear rate of ˜100 sec −1 . If the mixing temperature is too high, the heat-expandable microcapsules will foam during the production of the masterbatch, which is not preferable, and if the shear rate is too high, the heat-expandable microcapsules may be destroyed. In addition, various oils, processing aids, etc. can be mix | blended suitably at the time of the mixing | blending of a masterbatch.
マスターバッチの製造にあたっては低分子量の液状ポリブタジエン、例えば重量平均分子量が10000〜50000の低分子量ポリブタジエンを全ポリブタジエン(BR)中に20〜45重量%含んだポリブタジエンを用いると、熱膨張性マイクロカプセルの取込み、分散が良くなるので好ましい。かかるポリブタジエン(BR)としては、市販のBRX5000(日本ゼオン(株)製 Mw2万の低分子量成分を30重量%含む、BR)を用いることができる。 In the production of a masterbatch, when a low molecular weight liquid polybutadiene, for example, a polybutadiene containing 20 to 45% by weight of a low molecular weight polybutadiene having a weight average molecular weight of 10,000 to 50,000 in the total polybutadiene (BR) is used, It is preferable because the uptake and dispersion are improved. As such a polybutadiene (BR), commercially available BRX5000 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., BR containing 30% by weight of a low molecular weight component of Mw20,000) can be used.
本発明に用いる熱膨張性マイクロカプセルは、最終ゴム組成物中のジエン系ゴム100重量部に対し1〜15重量部、好ましくは、3〜10重量部配合される。この配合量が少な過ぎると本発明の所望の効果が得られず、逆に多過ぎるとゴム組成物の耐摩耗性の低下が著しくなるので好ましくない。本発明で使用する熱膨張性マイクロカプセルは熱により気化、分解又は化学反応して気体を発生する液体又は固体を熱可塑性樹脂に内包した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子であり、この粒子をその膨張開始温度以上の温度、通常130〜190℃の温度で加熱して膨張させることによってその熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封入した気体封入熱可塑性樹脂粒子(中空ポリマー)となる。 The thermally expandable microcapsule used in the present invention is blended in an amount of 1 to 15 parts by weight, preferably 3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the diene rubber in the final rubber composition. If the blending amount is too small, the desired effect of the present invention cannot be obtained. Conversely, if the blending amount is too large, the wear resistance of the rubber composition is remarkably lowered. The heat-expandable microcapsule used in the present invention is a heat-expandable thermoplastic resin particle in which a liquid or solid that generates a gas by vaporization, decomposition, or chemical reaction by heat is encapsulated in a thermoplastic resin, and the particle is expanded. By heating and expanding at a temperature equal to or higher than the starting temperature, usually 130 to 190 ° C., gas-encapsulated thermoplastic resin particles (hollow polymer) in which gas is encapsulated in the outer shell made of the thermoplastic resin are obtained.
上記熱によって気化、分解、又は化学反応して気体を発生する液体又は固体の例としては、例えば、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタン、ヘキサン、石油エーテルの如き炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロルエチレンの如き塩素化炭化水素等の液体、又は、アゾジカーボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾビスイソブチロニトリル、トルエンスルホニルヒドラジド誘導体、芳香族スクシニルヒドラジド誘導体等の固体を挙げることができるけれども、これらに限定されるものではない。
また、上記気化、分解、又は化学反応して気体を発生する液体又は固体が封入される熱可塑性樹脂の例としては、例えば、アクリロニトリル若しくはメタクリロニトリルの重合体、又はアクリロニトリル若しくはメタクリロニトリルと他のコモノマーとの共重合体を挙げることができるけれども、これらに限定されるものではない。上記コモノマーの例としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、スチレン系モノマー、アクリレート系モノマー又はメタクリレート系モノマー、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジン、クロロプレン等のモノマーを挙げることができるけれども、これらに限定されるものではない。
Examples of liquids or solids that generate gas upon vaporization, decomposition, or chemical reaction by heat include hydrocarbons such as n-pentane, isopentane, neopentane, butane, isobutane, hexane, petroleum ether, and methyl chloride. , Liquids such as chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride, dichloroethylene, trichloroethane, trichloroethylene, or azodicarbonamide, dinitrosopentamethylenetetramine, azobisisobutyronitrile, toluenesulfonylhydrazide derivatives, aromatic succinylhydrazide derivatives However, the present invention is not limited to these.
Examples of the thermoplastic resin in which a liquid or solid that generates a gas upon vaporization, decomposition, or chemical reaction is encapsulated include, for example, a polymer of acrylonitrile or methacrylonitrile, or acrylonitrile or methacrylonitrile and others. However, the present invention is not limited to these. Examples of the comonomers include, but are not limited to, vinyl halides, vinylidene halides, styrene monomers, acrylate monomers or methacrylate monomers, vinyl acetate, butadiene, vinyl pyridine, chloroprene, and other monomers. It is not something.
尚、上記熱可塑性樹脂は架橋されていないものが好ましいが、熱可塑性樹脂としての性質が損なわれない限度において、例えば、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレート等のコモノマーを上記熱可塑性樹脂に導入して、上記熱可塑性樹脂を部分的に架橋してもよい。 The thermoplastic resin is preferably not crosslinked, but, for example, divinylbenzene, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, as long as the properties as a thermoplastic resin are not impaired. Triethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, allyl acrylate, allyl methacrylate, triacryl formal, triallyl isocyanurate Such a comonomer may be introduced into the thermoplastic resin to partially crosslink the thermoplastic resin.
前記熱膨張性マイクロカプセルの粒子径には特に限定はないが、膨張前で5〜300μmであるものが好ましい。このような熱膨張性マイクロカプセルとしては、例えば、現在、スウェーデンのEXPANCEL社より商品名「エクスパンセル091DU−80」または「エクスパンセル092DU−120」等として、あるいは松本油脂(株)より商品名「マツモトマイクロスフェアーF−85」又は「マツモトマイクロスフェアーF−100」等として入手可能である。 The particle size of the thermally expandable microcapsule is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 μm before expansion. As such a thermally expandable microcapsule, for example, the product name “Expancel 091DU-80” or “Expancel 092DU-120” is currently available from EXPANCEL, Sweden, or from Matsumoto Yushi Co., Ltd. The name “Matsumoto Microsphere F-85” or “Matsumoto Microsphere F-100” is available.
本発明に従ったゴム組成物には第2成分としてジエン系ゴムが配合されるが、そのようなジエン系ゴムとしては従来からタイヤ用、その他ゴム用に一般的に使用されているジエン系ゴムとすることができ、具体的には例えば各種天然ゴム(NR)、各種ポリイソプレンゴム(IR)、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、各種ポリブタジエンゴム(BR)、各種アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(NBR)、各種エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム(EPDM)、各種クロロプレンゴム(CR)、各種ブチルゴム(IIR)などのジエン系ゴムをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。 In the rubber composition according to the present invention, a diene rubber is compounded as the second component. As such a diene rubber, a diene rubber generally used for tires and other rubbers has been conventionally used. Specifically, for example, various natural rubbers (NR), various polyisoprene rubbers (IR), various styrene-butadiene copolymer rubbers (SBR), various polybutadiene rubbers (BR), various acrylonitrile-butadiene copolymers. Examples include diene rubbers such as polymer rubber (NBR), various ethylene-propylene-diene copolymer rubbers (EPDM), various chloroprene rubbers (CR), various butyl rubbers (IIR), etc. Can be used as a blend.
本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、カーボンブラック、シリカなどの補強剤(フィラー)、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑性剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に配合されている汎用の各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。 In addition to the above-described essential components, the rubber composition according to the present invention includes a reinforcing agent (filler) such as carbon black and silica, a vulcanization or crosslinking agent, a vulcanization or crosslinking accelerator, various oils, an anti-aging agent, General-purpose various additives compounded for tires such as plasticizers and other general rubbers can be blended, and these blends are kneaded and vulcanized by a general method to form a composition, vulcanized or Can be used to crosslink. As long as the amount of these additives is not contrary to the object of the present invention, the conventional general amounts can be used.
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, it cannot be overemphasized that the scope of the present invention is not limited to these Examples.
実施例1〜2及び比較例1〜2
1)マスターバッチの製造
表Iに示す配合重量部に従って、天然ゴム(NR)及びポリブタジエンゴム(BR)又は低分子量成分含有ポリブタジエン(BRX5000)並びに熱膨張性マイクロカプセルを1.8lのバンバリーミキサーにてローター回転数15〜30rpm 、充填率65〜75%、温度60〜80℃の混練条件で混練してマスターバッチを製造した。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2
1) Manufacture of masterbatch According to the blending weight part shown in Table I, natural rubber (NR) and polybutadiene rubber (BR) or low molecular weight component-containing polybutadiene (BRX5000) and thermally expandable microcapsules were used in a 1.8 l Banbury mixer. A master batch was manufactured by kneading under a kneading condition of a rotor rotational speed of 15-30 rpm, a filling rate of 65-75%, and a temperature of 60-80 ° C.
表I脚注
*1:TSR20(天然ゴム)
*2:日本ゼオン(株)製BR1220
*3:日本ゼオン(株)製BRX5000(低分子量成分:Mw2万、高分子量成分:Mw74万、ブレンド率30%)
*4:松本油脂製薬(株)製マイクロスフェアーF100
Table I footnote * 1: TSR20 (natural rubber)
* 2: BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
* 3: BRX5000 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. (low molecular weight component: Mw 20,000, high molecular weight component: Mw 740,000, blend ratio 30%)
* 4: Microsphere F100 manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.
2)ゴム組成物サンプルの製造
表IIに示す配合(重量部)に従って、硫黄及び加硫促進剤、マスターバッチ、熱膨張性マイクロカプセルを除く配合成分を1.8リットルの密閉型ミキサーで3〜5分間混練し、温度が165±5℃に達したときに放出した。このゴム混合物に表IIに示す硫黄及び加硫促進剤、マスターバッチ、熱膨張性マイクロカプセルを添加して8インチのオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
2) Manufacture of rubber composition sample According to the formulation (parts by weight) shown in Table II, the components except for sulfur and vulcanization accelerator, masterbatch, and thermally expandable microcapsule were mixed with a 1.8 liter closed mixer. Kneaded for 5 minutes and released when the temperature reached 165 ± 5 ° C. To this rubber mixture, sulfur and a vulcanization accelerator shown in Table II, a masterbatch, and a thermally expandable microcapsule were added and kneaded with an 8-inch open roll to obtain a rubber composition.
表II脚注
*1:TSR20(天然ゴム)
*2:日本ゼオン(株)製BR1220
*3:日本ゼオン(株)製BRX5000(低分子量成分:Mw2万、高分子量成分:Mw74万、ブレンド率30%)
*4:表I参照(いずれも熱膨張性マイクロカプセル10重量部含有)
*5:松本油脂製薬(株)製マイクロスフェアーF100
*6:昭和キャボット(株)製ショウブラックN234
*7:昭和シェル(株)製アロマオイル
*8:フレキシス(株)製サントフレックス6PPD
*9:正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種
*10:日本油脂(株)製ステアリン酸桐
*11:鶴見化学工業(株)製イオウ
*12:フレキシス(株)製CBS
Table II footnote * 1: TSR20 (natural rubber)
* 2: BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
* 3: BRX5000 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. (low molecular weight component: Mw 20,000, high molecular weight component: Mw 740,000, blend ratio 30%)
* 4: See Table I (all contain 10 parts by weight of thermally expandable microcapsules)
* 5: Microsphere F100 manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.
* 6: Show Black N234 manufactured by Showa Cabot Co., Ltd.
* 7: Aroma oil manufactured by Showa Shell Co., Ltd. * 8: Santoflex 6PPD manufactured by Flexis Co., Ltd.
* 9: Three types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd. * 10: Tungsten stearate manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd. * 11: Sulfur manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. * 12: CBS manufactured by Flexis Co., Ltd.
ゴム組成物の配合工程における挙動及び得られたゴム組成物の特性を以下のようにして評価した。
熱膨張性マイクロカプセル分散性:オープンロール混合後のゴムシート断面を目視にて観察。1〜5点で1点が最も悪く、5点が最も良い。
混合時間:熱膨張性マイクロカプセルが、オープンロール混合時に、ゴムに取り込まれる時間。
The behavior in the compounding process of the rubber composition and the properties of the obtained rubber composition were evaluated as follows.
Thermally expandable microcapsule dispersibility: The rubber sheet cross section after open roll mixing was visually observed. 1 to 5 is the worst and 5 is the best.
Mixing time: The time for which the thermally expandable microcapsules are taken into the rubber during open roll mixing.
比重:JIS K0061に準拠して測定。
氷上制動性:各配合物をキャップトレッドに用いて、サイズ185/65R14の試験タイヤを作製し、制動試験に供した。制動試験方法は各試験タイヤ4本を排気量1800ccの乗用車に装着し、外気温−5℃の氷板路面上で、初速度40km/hからの制動距離を測定した。値は、比較例1を100として表1に指数表示し、値が大きいほど氷上性能に優れる。
Specific gravity: Measured according to JIS K0061.
On-ice braking: Test tires of size 185 / 65R14 were prepared using each formulation as a cap tread and subjected to a braking test. In the braking test method, four test tires were mounted on a 1800 cc passenger car, and the braking distance from an initial speed of 40 km / h was measured on an ice plate road surface at an outside temperature of -5 ° C. The value is shown as an index in Table 1 with Comparative Example 1 being 100, and the larger the value, the better the performance on ice.
以上の通り、本発明に従ったゴム組成物は生産性に優れると共に氷上性能が著しく向上するので空気入りタイヤのタイヤトレッド用、特にスタッドレスタイヤのトレッド用として使用するのに好適である。 As described above, the rubber composition according to the present invention is suitable for use as a tire tread of a pneumatic tire, particularly as a tread of a studless tire because it has excellent productivity and significantly improves performance on ice.
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