JP2005320374A - Rubber composition for tire tread - Google Patents

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Satoshi Mihara
諭 三原
Yoshihiro Kameda
慶寛 亀田
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition composed of a diene rubber compounded with a thermally expandable microcapsule, eliminating the problem caused by the compounding of silica, and having improved expandability and aging resistance without lowering abrasion resistance. <P>SOLUTION: The rubber composition contains 100 pts.wt. of a diene rubber, 1-25 pts.wt. of thermally expandable microcapsules and 2-30 pts.wt. of a silica surface-treated with at least one kind of a silane coupling agent X expressed by formula (I): Y<SB>3</SB>SiC<SB>3</SB>H<SB>6</SB>SC(=O)R (Y groups are each independently a group selected from methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy and acetoxy groups; and R is a 1-18C hydrocarbon group selected from cyclic or branched alkyl, alkenyl, aryl and aralkyl groups). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はシランカップリング剤で表面処理されたシリカを含むゴム組成物に関し、更に詳しくはシリカを配合するゴム組成物において、補強性を損なうことなく配合時のシランカップリング剤の関与する反応を抑制して、シリカの分散性を向上させ、耐摩耗性や氷上スキッド性能などを改良することができる有機シラン化合物で表面処理されたシリカを含む空気入りタイヤのトレッドに有用なゴム組成物に関する。   The present invention relates to a rubber composition containing silica surface-treated with a silane coupling agent, and more specifically, in a rubber composition containing silica, a reaction involving the silane coupling agent during compounding without impairing the reinforcing property. The present invention relates to a rubber composition useful for a tread of a pneumatic tire containing silica that has been surface-treated with an organosilane compound that can suppress, improve dispersibility of silica, and improve wear resistance, skid performance on ice, and the like.

近年、乗用車タイヤ用トレッドコンパウンドではタイヤの低燃費化やウェットスキッド性能向上を図るためにシリカを配合することが主流となっている。このようなシリカ配合ゴム組成物には、補強性や加工性を改善する目的で、シリカと化学的に反応するアルコキシシリル基を分子内に有するシランカップリング剤が使用されている。しかしながら、このようなシリカ配合ゴム組成物は混合時などに、シランカップリング剤とシリカとの間の反応やシランカップリング剤を介したシリカとポリマーとの間の反応が伴うため、これらの反応によってアルコールが発生してポロシティー化を起したり、混合温度を制御(例えば140〜165℃)しなければならないので生産性を低下させてしまうという問題があった。このため、ゴム組成物にシランカップリング剤を添加するのではなく、シリカをシランカップリング剤で前処理することが提案されている(例えば特許文献1〜6参照)。   In recent years, in tread compounds for passenger car tires, silica has become the mainstream in order to reduce tire fuel consumption and improve wet skid performance. In such a silica-containing rubber composition, a silane coupling agent having an alkoxysilyl group that chemically reacts with silica in the molecule is used for the purpose of improving the reinforcement and processability. However, such a silica-containing rubber composition involves a reaction between a silane coupling agent and silica or a reaction between silica and a polymer via a silane coupling agent during mixing. As a result, alcohol is generated to cause porosity, and the mixing temperature must be controlled (for example, 140 to 165 ° C.), resulting in a decrease in productivity. For this reason, it is proposed not to add a silane coupling agent to a rubber composition but to pre-treat silica with a silane coupling agent (see, for example, Patent Documents 1 to 6).

ところで、氷雪路面でのスタッドレスタイヤの駆動性、制動性、操縦安定性などの氷上性能を確保するために、従来から、ゴム質改善という観点から、天然ゴムを含むゴム組成物にガラス転移温度が低いブタジエンゴムなどのポリマーを配合したり、軟化剤の配合量を増加させたり、シリカ系充填剤、短繊維、多孔質物質などの配合により低温でも硬化しにくいゴム質の改良が行われているが、耐摩耗性や操縦安定性などが低下するため、ゴムの低温特性の改良だけでは満足できるものではなかった。   By the way, in order to ensure the performance on ice such as driveability, braking performance, and handling stability of studless tires on snowy and snowy road surfaces, conventionally, from the viewpoint of improving rubber quality, a rubber composition containing natural rubber has a glass transition temperature. Rubbers that are hard to cure even at low temperatures have been improved by blending polymers such as low butadiene rubber, increasing the blending amount of softeners, and blending silica-based fillers, short fibers, porous materials, etc. However, since the wear resistance and handling stability are lowered, improvement of the low temperature characteristics of the rubber alone is not satisfactory.

一方、ジエン系ゴムに熱膨張性マイクロカプセルを配合することにより氷上摩擦力に優れたゴム組成物を提供できることは特許文献7に既に提案されている。この配合系には、シリカと水分及びシランカップリング剤の反応により発生したエタノールがマイクロカプセルの膨張性を阻害したり、シリカの反応には混合温度を145〜160℃にする必要があるが、このような高温では混合時にゴム分子鎖の切断が起こって、ポリマーラジカルが発生し、発生したラジカルが老化時の硬度変化を大きくするという問題があった。   On the other hand, Patent Document 7 has already proposed that a rubber composition having excellent frictional force on ice can be provided by blending thermally expandable microcapsules with diene rubber. In this compounding system, ethanol generated by the reaction of silica with moisture and a silane coupling agent inhibits microcapsule expansion, and the silica reaction requires a mixing temperature of 145 to 160 ° C. At such a high temperature, there was a problem that the rubber molecular chain was broken during mixing to generate a polymer radical, and the generated radical increased the hardness change during aging.

米国特許第4141751号US Pat. No. 4,141,751 EP0177674EP0177664 特開昭59−206469号公報JP 59-206469 A 特開平5−17705号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-17705 特開平9−328631号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-328631 特開2002−3652号公報JP 2002-3652 A 特開平11−35736号公報JP 11-35736 A

従って、本発明の目的は、ジエン系ゴムに熱膨張性マイクロカプセルを配合する系において、シリカ配合によって生ずる問題点を排除して、耐摩耗性を損なうことなく、膨張性を向上させ、また耐老化性が改良されたゴム組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the problems caused by silica compounding in a system in which thermally expandable microcapsules are blended with a diene rubber, to improve the expansibility without impairing the wear resistance, and The object is to provide a rubber composition having improved aging properties.

本発明に従えば、ジエン系ゴム100重量部、熱膨張性マイクロカプセル1〜25重量部並びに式(I):
3SiC36SC(=O)R (I)
(式中、Yは、独立に、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基及びアセトキシ基から選ばれる基であり、Rは環式又は分岐状アルキル基、アルケニル基アリール基及びアラルキル基から選ばれるC1〜C18の炭化水素基である)
で表される少なくとも1種のシランカップリング剤Xで表面処理したシリカと2〜30重量部を含んでな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, 100 parts by weight of diene rubber, 1 to 25 parts by weight of thermally expandable microcapsules, and formula (I):
Y 3 SiC 3 H 6 SC (═O) R (I)
Wherein Y is independently a group selected from a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group and an acetoxy group, and R is a cyclic or branched alkyl group or an alkenyl group. a hydrocarbon radical is a C 1 -C 18 selected from aryl and aralkyl groups)
A rubber composition for a tire tread comprising 2 to 30 parts by weight of silica surface-treated with at least one silane coupling agent X represented by the formula:

本発明では、ジエン系ゴム100重量部及び熱膨張性マイクロカプセル1〜25重量部の配合系に3−オクタノイルチオ−プロピルトリエトキシシランなどの有機シラン化合物(I)で表面処理したシリカを配合することにより、耐摩耗性を損なうことなく、エタノールの発生の抑制による膨張性の向上、低温(145℃未満)での混合によるゴム分子鎖の切断抑制による老化時の硬さ変化を小さくすることが可能となる。   In the present invention, silica surface-treated with an organic silane compound (I) such as 3-octanoylthio-propyltriethoxysilane is blended with 100 parts by weight of diene rubber and 1 to 25 parts by weight of thermally expandable microcapsules. This makes it possible to improve the expandability by suppressing the generation of ethanol without reducing the wear resistance, and to reduce the change in hardness during aging by suppressing the breakage of the rubber molecular chain by mixing at a low temperature (below 145 ° C). It becomes.

本発明に係るゴム組成物に配合されるゴム成分としては、タイヤ用、その他一般用に使用することができる任意のジエン系ゴム、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)など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。   As the rubber component to be blended in the rubber composition according to the present invention, any diene rubber that can be used for tires and other general uses, such as various natural rubbers (NR), various polyisoprene rubbers (IR), Examples include various styrene-butadiene copolymer rubbers (SBR), various polybutadiene rubbers (BR), various acrylonitrile-butadiene copolymer rubbers (NBR), and these can be used alone or as any blend. .

好ましい成分としては、天然ゴム(NR)とブタジエンゴム(BR)とのNR/BR=30〜80/70〜20(重量部)、更に好ましくは40〜70/60〜30(重量部)とのブレンドをあげることができる。この配合におけるNRの配合比が多過ぎると耐摩耗性や低温時の氷上摩擦力が低下するおそれがあり、逆に少な過ぎるとゴムの強度が低下するおそれがある。なお、天然ゴムとしては従来からゴム業界において使用されている任意の天然ゴムとすることができ、ポリブタジエンゴムも同様である。なお、天然ゴムやポリブタジエンゴムとしてはガラス転移温度が−55℃以下のポリブタジエンゴムを使用するのが更に好ましい。   As a preferred component, NR / BR of natural rubber (NR) and butadiene rubber (BR) = 30 to 80/70 to 20 (parts by weight), more preferably 40 to 70/60 to 30 (parts by weight). Can give a blend. If the blending ratio of NR in this blending is too large, the wear resistance and the frictional force on ice at low temperatures may be reduced. Conversely, if the blending ratio is too small, the strength of the rubber may be lowered. The natural rubber can be any natural rubber conventionally used in the rubber industry, and the same applies to polybutadiene rubber. As natural rubber and polybutadiene rubber, it is more preferable to use polybutadiene rubber having a glass transition temperature of −55 ° C. or lower.

本発明において使用する熱膨張性マイクロカプセルとしては、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を用いることができ、これらはその膨張開始温度以上の温度、通常140〜190℃の温度で加熱して膨張させて、その熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封じ込めたもので、この気体封入熱可塑性樹脂粒子の粒径は5〜300μmであるものが好ましく、更に好ましくは粒径10〜200μmのものである。   As the thermally expandable microcapsule used in the present invention, it is possible to use thermally expandable thermoplastic resin particles in which a liquid or solid that generates gas by vaporization, decomposition or chemical reaction by heat is encapsulated in a thermoplastic resin, These are heated and expanded at a temperature equal to or higher than the expansion start temperature, usually 140 to 190 ° C., and contain a gas in the outer shell made of the thermoplastic resin. The particle size is preferably 5 to 300 μm, more preferably 10 to 200 μm.

得られた気体封入熱可塑性樹脂粒子の中空状部分がゴムに占める体積比率は、好ましくは5〜35%、更に好ましくは6〜30%、特に好ましくは7〜25%、最も好ましくは8〜20%である。この体積比率が小さ過ぎると、氷上摩擦力が十分に向上しない。逆に大き過ぎると耐摩耗性が著しく悪化し、実用性に欠くおそれがあるので好ましくない。   The volume ratio of the hollow portion of the obtained gas-filled thermoplastic resin particles to the rubber is preferably 5 to 35%, more preferably 6 to 30%, particularly preferably 7 to 25%, and most preferably 8 to 20%. %. When this volume ratio is too small, the frictional force on ice is not sufficiently improved. On the other hand, if it is too large, the wear resistance is remarkably deteriorated and there is a possibility that it is lacking in practicality.

このような熱膨張性熱可塑性樹脂粒子(未膨張粒子)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」又は「エクスパンセル092DU−120」等として、あるいは松本油脂製薬(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。   As such heat-expandable thermoplastic resin particles (unexpanded particles), for example, the trade name “Expancel 091DU-80” or “Expancel 092DU-120” from EXPANCEL in Sweden, or It is available from Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd. under the trade name “Matsumoto Microsphere F-85” or “Matsumoto Microsphere F-100”.

前記の気体封入熱可塑性樹脂粒子の外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、その膨張開始温度が100℃以上、好ましくは120℃以上で、最大膨張温度が150℃以上、好ましくは160℃以上のものが好ましく用いられる。そのような熱可塑性樹脂としては、例えば(メタ)アクリロニトリルの重合体、また(メタ)アクリロニトリル含有量の高い共重合体が好適に用いられる。その共重合体の場合の他のモノマー(コモノマー)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、(メタ)ア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が用いられる。なお、上記の熱可塑性樹脂は、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トチエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、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架橋剤で架橋可能にされていてもよい。架橋形態については、未架橋が好ましいが、熱可塑性樹脂としての性質を損わない程度に部分的に架橋していてもかまわない。   The thermoplastic resin constituting the outer shell component of the gas-filled thermoplastic resin particles has an expansion start temperature of 100 ° C or higher, preferably 120 ° C or higher, and a maximum expansion temperature of 150 ° C or higher, preferably 160 ° C or higher. Are preferably used. As such a thermoplastic resin, for example, a polymer of (meth) acrylonitrile or a copolymer having a high (meth) acrylonitrile content is preferably used. As the other monomer (comonomer) in the case of the copolymer, monomers such as vinyl halide, vinylidene halide, styrene monomer, (meth) acrylate monomer, vinyl acetate, butadiene, vinylpyridine, chloroprene are used. . In addition, said thermoplastic resin is divinylbenzene, ethylene glycol di (meth) acrylate, tothiethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, It may be crosslinkable with a crosslinking agent such as allyl (meth) acrylate, triacryl formal, triallyl isocyanurate, or the like. The crosslinked form is preferably uncrosslinked, but may be partially crosslinked so as not to impair the properties as a thermoplastic resin.

前記の熱により気化、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のような液体、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のような固体が挙げられる。   Examples of liquids or solids that generate gas by vaporization, decomposition, or chemical reaction by heat include hydrocarbons such as n-pentane, isopentane, neopentane, butane, isobutane, hexane, petroleum-ether, methyl chloride, Liquids such as chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride, dichloroethylene, trichloroethane, trichloroethylene, or azodicarbonamide, dinitrosopentamethylenetetramine, azobisisobutyronitrile, toluenesulfonylhydrazide derivatives, aromatic succinylhydrazide derivatives Such solids.

本発明に従ったゴム組成物では、ジエン系ゴム100重量部に対し、熱膨張性マイクロカプセルを1〜25重量部、好ましくは3〜10重量部配合する。この配合量が少な過ぎると氷上摩擦力が低下するので好ましくなく、逆に多過ぎると耐摩耗性が低下するので好ましくない。   In the rubber composition according to the present invention, 1 to 25 parts by weight, preferably 3 to 10 parts by weight of thermally expandable microcapsules are blended with 100 parts by weight of the diene rubber. If the amount is too small, the frictional force on ice decreases, which is not preferable. On the other hand, if the amount is too large, the wear resistance decreases, which is not preferable.

本発明において使用するシリカとしてはタイヤ用などに使用することができる任意のシリカ、例えば天然シリカ、合成シリカ、より具体的には沈降シリカ、乾式シリカ、湿式シリカとすることができる。本発明によれば、このシリカを前記式(I)で表わされるシランカップリング剤Xと均一に混合して表面処理させて使用する。この表面処理はシリカと式(I)のシランカップリング剤Xのトリアルコキシシリル基(−SiT3)との反応等の化学的又は物理的結合によるものである。なお、シランカップリング剤Xは加水分解、縮合等の前処理を行ってからシリカに表面処理させてもよい。またシリカとシランカップリング剤Xとの反応を完結させるためにはシランカップリング剤Xを事前に加水分解、縮合させてからシリカと反応させる方法、加熱熟成する方法、触媒(例えば酸・アルカリ・スズ/アルミニウムなどの有機金属触媒)などの反応加速剤を添加する方法なども使用できる。 The silica used in the present invention may be any silica that can be used for tires, such as natural silica, synthetic silica, more specifically precipitated silica, dry silica, and wet silica. According to the present invention, this silica is used after being uniformly mixed with the silane coupling agent X represented by the formula (I) and subjected to a surface treatment. This surface treatment is by chemical or physical bonding such as reaction between silica and the trialkoxysilyl group (—SiT 3 ) of the silane coupling agent X of the formula (I). The silane coupling agent X may be subjected to surface treatment on silica after pretreatment such as hydrolysis and condensation. In order to complete the reaction between silica and the silane coupling agent X, a method of hydrolyzing and condensing the silane coupling agent X in advance and then reacting with silica, a method of heat aging, a catalyst (for example, acid, alkali, A method of adding a reaction accelerator such as an organometallic catalyst such as tin / aluminum can also be used.

本発明において使用するシランカップリング剤Xは公知の方法で合成することができる。具体的には特開2001−505225号公報(充填剤含有ゴム)に開示される方法を用い、相当するメルカプトシランと酸無水物又は酸クロライドの反応又は相当するメルカプトシランとチオエステルのエステル交換反応により得ることができる。なお、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシランは日本ユニカー(株)よりNXTシランとして市販されている。   The silane coupling agent X used in the present invention can be synthesized by a known method. Specifically, using the method disclosed in JP-A No. 2001-505225 (filler-containing rubber), by the reaction of the corresponding mercaptosilane and acid anhydride or acid chloride or the transesterification of the corresponding mercaptosilane and thioester. Can be obtained. Note that 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane is commercially available as NXT silane from Nippon Unicar Co., Ltd.

シリカ粒子は公知の方法を用いて表面処理することができる。具体的には乾式反応法、湿式反応法などの方法を挙げることができる。乾式反応法は、ヘンシェルミキサーなどの高速攪拌可能な装置にシリカ粒子を仕込み、攪拌しながらシランカップリング剤Xあるいはシランカップリング剤Xの部分加水分解液を滴下する方法である。滴下する方法は均一にシランカップリング剤Xを反応させることのできる方法が望ましく、公知の方法を使用することができる。例えば、徐々に滴下する方法、霧状に噴霧する方法及び気体状のシランを導入する方法が知られている。湿式反応法は、シリカ粒子をシランカップリング剤の溶液に分散させた状態で反応させ、必要に応じてその後乾燥させる方法である。使用する溶剤としては、水、アルコールまたはそれらの混合物が好ましい。乾式反応法及び湿式反応法のいずれにおいても、シランカップリング剤とシリカ粒子表面の水酸基の反応性を高める公知の方法を用いることができる。例えば、後熱処理する方法、酸、アルカリ又は有機金属(例えば錫又はアルミをベースとするもの)等の縮合触媒を使用する方法が挙げられる。   Silica particles can be surface treated using known methods. Specific examples include a dry reaction method and a wet reaction method. The dry reaction method is a method in which silica particles are charged into an apparatus capable of high-speed stirring such as a Henschel mixer, and the silane coupling agent X or a partial hydrolysis solution of the silane coupling agent X is dropped while stirring. The dripping method is preferably a method capable of uniformly reacting the silane coupling agent X, and a known method can be used. For example, a method of gradually dropping, a method of spraying in a mist, and a method of introducing gaseous silane are known. The wet reaction method is a method in which silica particles are reacted in a state dispersed in a solution of a silane coupling agent, and then dried if necessary. As the solvent to be used, water, alcohol or a mixture thereof is preferable. In any of the dry reaction method and the wet reaction method, a known method for increasing the reactivity of the hydroxyl group on the surface of the silane coupling agent and the silica particles can be used. Examples thereof include a method of post-heat treatment, and a method of using a condensation catalyst such as an acid, an alkali, or an organic metal (for example, one based on tin or aluminum).

本発明においては、シランカップリング剤Xで表面処理してなるシリカの嵩密度保持率を、好ましくは50〜150%、更に好ましくは60〜110%とするのがよい。ここで嵩密度保持率(%)とは下記式(II)から導かれる数値をいう。また、シランカップリング剤処理率(%)とは、シリカ表面を処理するのに使用したシランカップリング剤の比率のことであり、(シランカップリング剤の重量/処理前のシリカの重量)×100の式から導かれる数値を意味する。   In the present invention, the bulk density retention rate of silica formed by surface treatment with the silane coupling agent X is preferably 50 to 150%, more preferably 60 to 110%. Here, the bulk density retention rate (%) is a numerical value derived from the following formula (II). The silane coupling agent treatment rate (%) is the ratio of the silane coupling agent used to treat the silica surface, (weight of silane coupling agent / weight of silica before treatment) × It means a numerical value derived from the equation of 100.

Figure 2005320374
Figure 2005320374

この嵩密度保持率が少な過ぎると充分な表面処理量が得られないため所望の効果が得にくく、逆に多過ぎると表面処理が均一に行なわれず、ゴム中への分散性や加工性が十分でなくなるおそれがあるので好ましくない。なお、上記嵩密度の測定はJIS K−5101に準拠して行ない、表面処理シリカから無作為にサンプリングした3点の試験サンプルで評価した。   If the bulk density retention is too small, a sufficient amount of surface treatment cannot be obtained, so that a desired effect is difficult to obtain. On the other hand, if it is too large, the surface treatment is not uniformly performed, and dispersibility in rubber and processability are sufficient. This is not preferable because there is a risk that it will disappear. The bulk density was measured according to JIS K-5101 and evaluated with three test samples randomly sampled from surface-treated silica.

本発明において使用するシランカップリング剤Xで表面処理したシリカはゴム成分100重量部に対し2〜30重量部、好ましくは5〜25重量部配合する。この配合量が少な過ぎるとE′(貯蔵弾性率)の温度依存性が大きくなる/氷上摩擦力が低下するので好ましくなく、逆に多過ぎるとシリカの分散性が悪化し、耐摩耗性が低下するので好ましくない。本発明に従ったシランカップリング剤Xのシランカップリング剤処理率については特に限定はないが、1〜25%であるのが好ましく、4〜25%であるのが更に好ましい。   The silica surface-treated with the silane coupling agent X used in the present invention is blended in an amount of 2 to 30 parts by weight, preferably 5 to 25 parts by weight, per 100 parts by weight of the rubber component. If this amount is too small, the temperature dependence of E ′ (storage modulus) increases, which is not preferable because the frictional force on ice decreases, and conversely if too large, the dispersibility of silica deteriorates and wear resistance decreases. This is not preferable. The silane coupling agent treatment rate of the silane coupling agent X according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 to 25%, and more preferably 4 to 25%.

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、カーボンブラックなどのその他の補強剤(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、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤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は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 other reinforcing agents (fillers) such as carbon black, vulcanization or crosslinking agents, vulcanization or crosslinking accelerators, various oils, anti-aging agents, Various additives that are generally blended for tires such as plasticizers and other general rubbers can be blended. These additives are kneaded and vulcanized by a general method to obtain a composition, and then vulcanized. Or it can be used to crosslink. The blending amounts of these additives may be conventional conventional blending amounts as long as the object of the present invention is not adversely affected.

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.

標準例1、実施例1〜6及び比較例1〜4
サンプルの調製
表Iに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を3リットルの密閉型ミキサーで5分間混練し、145±5℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を用いて以下に示す試験法で未加硫物性を評価した。結果は表Iに示す。
Standard Example 1, Examples 1-6 and Comparative Examples 1-4
Sample preparation In the formulation shown in Table I, ingredients other than the vulcanization accelerator and sulfur were kneaded for 5 minutes with a 3 liter closed mixer, and released when the temperature reached 145 ± 5 ° C to obtain a master batch. A vulcanization accelerator and sulfur were kneaded with this masterbatch with an open roll to obtain a rubber composition. Using this rubber composition, unvulcanized physical properties were evaluated by the following test methods. The results are shown in Table I.

次に得られたゴム組成物を15×15×0.2cmの金型中で160℃で30分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Iに示す。   Next, the resulting rubber composition was vulcanized in a 15 × 15 × 0.2 cm mold at 160 ° C. for 30 minutes to prepare a vulcanized rubber sheet. The physical properties of the vulcanized rubber were measured by the following test methods. It was measured. The results are shown in Table I.

ゴム物性評価試験法Rubber physical property evaluation test method

耐摩耗性:ランボーン摩耗試験機を用いて、温度23℃/スリップ率50%の条件で摩耗損失体積を測定した。結果は標準例1の値を、100として指数表示した。この数値が大きいほど耐摩耗性に優れていることを示す。   Abrasion resistance: A wear loss volume was measured under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a slip ratio of 50% using a Lambourn abrasion tester. The result was expressed as an index with the value of Standard Example 1 as 100. It shows that it is excellent in abrasion resistance, so that this figure is large.

老化による硬さ変化:老化(80℃×96時間)前後の硬さ(JIS K−6200に準拠して80℃で測定)を測定し、その比(老化後/老化前)の値を標準例1の値を100として指数表示した。この値が小さいほど老化による硬度変化が小さいことを表す。   Hardness change due to aging: Hardness before and after aging (80 ° C x 96 hours) (measured at 80 ° C according to JIS K-6200) is measured, and the value of the ratio (after aging / before aging) is a standard example The value of 1 was taken as 100 and expressed as an index. The smaller this value, the smaller the hardness change due to aging.

氷上摩擦力:インサイドドラム型氷上摩擦試験機により氷上摩擦係数を測定した。測定温度は−1.5℃及び−5℃で、結果は標準例1の値を100として指数表示した。この数字が大きいほど氷上摩擦力が高いことを示す。   Friction force on ice: The coefficient of friction on ice was measured with an inside drum type on-ice friction tester. The measurement temperatures were −1.5 ° C. and −5 ° C., and the result was expressed as an index with the value of standard example 1 being 100. The larger this number, the higher the frictional force on ice.

Figure 2005320374
Figure 2005320374

表I脚注
NR:天然ゴム(TSR20)
BR:日本ゼオン(株)製Nipol BR 1220
シリカ:日本シリカ工業(株)製ニップシールAQ
A−1289:日本ユニカー(株)製ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファン
A−1589:日本ユニカー(株)製ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルファン
NXT:日本ユニカー(株)製NXTシラン(3−オクタノイルチオ−プロピルトリアルコキシシラン)
Table I Footnote NR: Natural rubber (TSR20)
BR: Nippon Pol 1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
Silica: Nippon Silica Industry Co., Ltd. nip seal AQ
A-1289: Nippon Unicar Co., Ltd. bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfane A-1589: Nihon Unicar Co., Ltd. bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfane NXT: Nihon Unicar Co., Ltd. NXT silane (3-octanoylthio-propyltrialkoxysilane)

A−1289表面処理シリカ及びA−1589表面処理シリカ:日本ユニカー製NUCA−1289シラン又はNUCA−1589をヘンシェルミキサーにて撹拌中のNipsil AQ(日本シリカ工業)中にゆっくり添加し、乾式反応シリカ粒子を調整した。このシランカップリング剤反応シリカ粒子を150℃にセットした防爆炉中で1時間乾燥して得た。
NXT処理シリカ:上記NXTシランをヘンシェルミキサーにて撹拌中のNipsil AQ(日本シリカ工業)中にゆっくり添加し、乾式反応シリカ粒子を調整した。このシランカップリング剤反応シリカ粒子を150℃にセットした防爆炉中で1時間乾燥して得た。なお、嵩密度保持率は前述のようにして求め、結果は表Iに示した。
A-1289 surface-treated silica and A-1589 surface-treated silica: NUCA-1289 silane or NUCA-1589 manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd. was slowly added to Nippon Sil AQ (Nippon Silica Industry) under stirring with a Henschel mixer, and dry-type reaction silica particles Adjusted. The silane coupling agent-reacted silica particles were obtained by drying in an explosion-proof furnace set at 150 ° C. for 1 hour.
NXT-treated silica: The above NXT silane was slowly added to Nipsil AQ (Nippon Silica Kogyo Co., Ltd.) being stirred with a Henschel mixer to prepare dry-reacted silica particles. The silane coupling agent-reacted silica particles were obtained by drying in an explosion-proof furnace set at 150 ° C. for 1 hour. The bulk density retention was determined as described above, and the results are shown in Table I.

マイクロスフェアー:松本油脂製薬(株)熱膨張性マイクロカプセル マイクロスフェアーF100D
GrarGuard:UCAR GRAPHITE製膨張黒鉛 GRAF Guard160−80N
Microsphere: Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd. Thermally expandable microcapsule Microsphere F100D
GrarGuard: UCAR GRAPHITE expanded graphite GRAF Guard160-80N

CB:昭和キャボット(株)製ショウブラックN339
6C:FLEXSYS製SANTOFLEX 6PPD
亜鉛華:東邦亜鉛(株)製銀嶺R
ステアリン酸:日本油脂(株)製ビーズステアリン酸 YR
オイル:(株)ジャパンエナジー製プロセス X−140
NS:FLEXSIS製 SANTOCURE NS
硫黄:(株)軽井沢製錬所製油処理イオウ(油分5%)
CB: Show Black N339 manufactured by Showa Cabot Co., Ltd.
6C: SANTOFLEX 6PPD made by FLEXSYS
Zinc Hana: Toho Zinc Co., Ltd.
Stearic acid: Beads stearic acid YR manufactured by NOF Corporation
Oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
NS: SANTOCURE NS made by FLEXSIS
Sulfur: Sulfur refined at Karuizawa Refinery (5% oil content)

表Iの結果から明きらかなように、実施例1〜6では、耐摩耗性及び氷上摩擦力が向上し、硬さの変化も小さい。これに対し、比較例1〜2のように、A−1589及び3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシランを液体投入した場合には、標準例1のA−1289配合よりも耐摩耗性及び氷上摩擦力が劣る。また、比較例3〜4のように、A−1289及びA−1589で前処理したシリカを配合した場合には、液体投入よりも耐摩耗性、氷上摩擦力は向上するが、NXT処理シリカ配合ほどの効果はない。   As is clear from the results in Table I, in Examples 1 to 6, the wear resistance and the frictional force on ice are improved, and the change in hardness is small. On the other hand, when A-1589 and 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane were added as in Comparative Examples 1 and 2, the abrasion resistance and friction on ice were higher than those of A-1289 in Standard Example 1. Power is inferior. Further, as in Comparative Examples 3 to 4, when silica pretreated with A-1289 and A-1589 is blended, the wear resistance and frictional force on ice are improved as compared with the addition of liquid, but NXT treated silica blending is performed. Not as effective.

以上の通り、本発明に従ったゴム組成物は、耐摩耗性と氷上摩擦力を両立できるので空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物として有用である。   As described above, since the rubber composition according to the present invention can achieve both wear resistance and frictional force on ice, it is useful as a rubber composition for a tread of a pneumatic tire.

Claims (4)

ジエン系ゴム100重量部、熱膨張性マイクロカプセル1〜25重量部並びに式(I):
3SiC36SC(=O)R (I)
(式中、Yは、独立に、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基及びアセトキシ基から選ばれる基であり、Rは環式又は分岐状アルキル基、アルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選ばれるC1〜C18の炭化水素基である)
で表される少なくとも1種のシランカップリング剤Xで表面処理したシリカ2〜30重量部を含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
100 parts by weight of diene rubber, 1 to 25 parts by weight of thermally expandable microcapsules and formula (I):
Y 3 SiC 3 H 6 SC (═O) R (I)
Wherein Y is independently a group selected from a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group and an acetoxy group, and R is a cyclic or branched alkyl group or an alkenyl group. , A C 1 to C 18 hydrocarbon group selected from an aryl group and an aralkyl group)
A rubber composition for a tire tread, comprising 2 to 30 parts by weight of silica surface-treated with at least one silane coupling agent X represented by the formula:
前記シランカップリング剤Xで表面処理したシリカの嵩密度保持率が50〜150%である請求項1に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   The rubber composition for a tire tread according to claim 1, wherein the bulk density retention of the silica surface-treated with the silane coupling agent X is 50 to 150%. 前記シリカのシランカップリング剤Xによる表面処理量が1≦(シランカップリング剤の重量/処理前のシリカの重量)×100≦25の関係を満たす請求項1又は2に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   The rubber for tire treads according to claim 1 or 2, wherein a surface treatment amount of the silica with the silane coupling agent X satisfies a relationship of 1 ≦ (weight of silane coupling agent / weight of silica before treatment) × 100 ≦ 25. Composition. ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が−55℃以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   The rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 3, wherein an average glass transition temperature of the diene rubber is -55 ° C or lower.
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