JP2005325308A - Rubber composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム組成物に関し、更に詳細には、耐久性と耐チッピング性の向上を両立させたゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition, and more particularly to a rubber composition that achieves both improvement in durability and chipping resistance.
トラックやバスなどの悪路走行向け重荷重タイヤの耐チッピング性を改善することを目的として、天然ゴムを主体とするトレッドゴムに樹脂を配合することが実施されているが（例えば、特許文献１参照）、その場合、更に耐チッピング性を改善するために樹脂の配合量を増加すると発熱が悪化し、タイヤの耐久性が低下し易くなる欠点があった。一方、黒鉛は熱伝導性が高いため、これをゴムに配合するとゴムの熱伝導性が高くなり、動的歪により発生したゴムの熱が蓄積せず、散逸し易くなるため、タイヤの耐久性が向上することが知られている。しかしながら、黒鉛は、あまり破断物性に悪影響を及ぼさないとはいえ、配合量によっては破断物性の低下が顕著となる。このような観点から、発熱を悪化させず、あるいはこれを改善し、かつ強度および伸びが高いゴム組成物を得ることが望まれている。 In order to improve the chipping resistance of heavy-duty tires for driving on rough roads such as trucks and buses, it has been practiced to add a resin to a tread rubber mainly composed of natural rubber (for example, Patent Document 1). In this case, when the amount of the resin is increased in order to further improve the chipping resistance, the heat generation deteriorates and the durability of the tire tends to be lowered. On the other hand, because graphite has high thermal conductivity, if it is blended with rubber, the thermal conductivity of the rubber will increase, and the heat of the rubber generated by dynamic strain will not accumulate, making it easy to dissipate, making the tire durable. Is known to improve. However, although graphite does not have a bad influence on the physical properties at break, the decrease in the physical properties at break is significant depending on the blending amount. From such a point of view, it is desired to obtain a rubber composition that does not deteriorate or improves heat generation and has high strength and elongation.
本発明では、特定の樹脂と黒鉛とを併用、配合することによって、ゴム組成物における耐久性と耐チッピング性の両立を図ることを目的とする。 An object of the present invention is to achieve both durability and chipping resistance in a rubber composition by combining and blending a specific resin and graphite.
本発明によれば、天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムを主体とした硫黄加硫可能なゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が９０ｍ2／ｇ以上のカーボンブラックとシリカの総量４０〜６０重量部、ガムロジン、変性ガムロジン、Ｃ５樹脂およびジシクロペンタジエン樹脂の群から選ばれる少なくとも一種の樹脂０.５〜８.０重量部、および黒鉛０.５〜１０重量部を配合してなるゴム組成物が提供される。 According to the present invention, carbon black and silica having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 90 m 2 / g or more per 100 parts by weight of sulfur vulcanizable rubber mainly composed of natural rubber and / or polyisoprene rubber. 40 to 60 parts by weight of total amount, 0.5 to 8.0 parts by weight of at least one resin selected from the group of gum rosin, modified gum rosin, C5 resin and dicyclopentadiene resin, and 0.5 to 10 parts by weight of graphite A rubber composition is provided.
更に、本発明によれば、前記ゴム組成物における前記樹脂の配合量（ａ）と黒鉛の配合量（ｂ）とに係る以下の関係式１および式２：
ａ＋ｂ＝１.０〜１０ （１）
ｂ／（ａ＋２ｂ）＝０.１〜０.４５ （２）
を同時に満足するように樹脂および黒鉛が配合されてなる前記ゴム組成物が提供される。
Furthermore, according to the present invention, the following relational expressions 1 and 2 relating to the blending amount (a) of the resin and the blending amount (b) of graphite in the rubber composition:
a + b = 1.0-10 (1)
b / (a + 2b) = 0.1 to 0.45 (2)
Thus, the rubber composition comprising a resin and graphite so as to satisfy the above requirements is provided.
本発明によって、天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムからなるゴム組成物に対して特定の樹脂と黒鉛とを併用、配合することで、特に、重荷重タイヤトレッド用ゴム組成物における耐久性を改善させ、かつ破断物性を向上させて、耐チッピング性を向上させることが可能となった。 According to the present invention, by combining and blending a specific resin and graphite with a rubber composition composed of natural rubber and / or polyisoprene rubber, the durability particularly in a rubber composition for heavy-duty tire treads is improved. In addition, it has become possible to improve the chipping resistance by improving the physical properties at break.
本発明のゴム組成物に使用されるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）および／またはポリイソプレンゴム（ＩＲ）を主体とする硫黄加硫可能なゴムが用いられる。天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムの配合量には、特に限定はないが、好ましくはゴム分１００重量部当たり、６０重量部以上、更に好ましくは８０重量部以上である。ゴム分の全量が天然ゴムとポリイソプレンゴムのブレンドゴムであってもよいが、その場合には、ポリイソプレンゴムの配合量は、ゴム分１００重量部当たり、４０重量部以下、好ましくは２０重量部以下とすることが必要である。ポリイソプレンゴムの配合量が４０重量部を超えると、ゴム組成物の強度が低下してしまう。 As the rubber component used in the rubber composition of the present invention, a sulfur vulcanizable rubber mainly composed of natural rubber (NR) and / or polyisoprene rubber (IR) is used. The blending amount of natural rubber and / or polyisoprene rubber is not particularly limited, but is preferably 60 parts by weight or more, more preferably 80 parts by weight or more per 100 parts by weight of rubber. The total amount of rubber may be a blend rubber of natural rubber and polyisoprene rubber. In this case, the blending amount of polyisoprene rubber is 40 parts by weight or less, preferably 20 parts by weight per 100 parts by weight of rubber. Part or less. When the compounding amount of the polyisoprene rubber exceeds 40 parts by weight, the strength of the rubber composition is lowered.
本発明のゴム組成物に配合することができるその他のゴム成分としては、タイヤ用ゴム組成物等として使用できる任意のゴムとすることができ、具体的には、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどのジエン系ゴムや、ブチルゴム（ＢＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムなどを挙げることができ、これらは単独または任意のブレンドとして配合することができる。 The other rubber component that can be blended in the rubber composition of the present invention can be any rubber that can be used as a rubber composition for tires, specifically, various styrene-butadiene copolymer rubbers. Diene rubbers such as (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), styrene-isoprene copolymer rubber, styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber, butyl rubber (BR), halogenated butyl rubber, ethylene- Examples thereof include a propylene-diene copolymer rubber, and these can be blended alone or as an arbitrary blend.
本発明のゴム組成物には、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が９０ｍ2／ｇ以上、好ましくは１１０〜１６０ｍ2／ｇのカーボンブラックとシリカを、ゴム１００重量部に対し総量で４０〜６０重量部、好ましくは４５〜５５重量部配合する。この配合量が４０部未満ではゴムの強度が不足するので好ましくなく、逆に６０重量部を超えると破断伸びが不足するので好ましくない。 The rubber composition of the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 90m 2 / g or more, 40 preferably carbon black and silica 110~160m 2 / g, a total amount of the rubber 100 parts by weight 60 parts by weight, preferably 45 to 55 parts by weight is blended. If the blending amount is less than 40 parts, the strength of the rubber is insufficient, which is not preferable. Conversely, if it exceeds 60 parts by weight, the elongation at break is insufficient, which is not preferable.
本発明において使用するシリカとしては、タイヤ用などに用いられる任意のシリカ、例えば、天然シリカ、合成シリカ、より具体的には乾燥シリカ、湿式シリカなどとすることができる。一方、カーボンブラックについても、従来よりタイヤ用その他に使用されている任意のカーボンブラックを用いることができるが、本発明では、特にそのＮ2ＳＡが９０ｍ2／ｇ以上でなければならず、１１０〜１６０ｍ2／ｇのものの使用が好ましい。このＮ2ＳＡが９０ｍ2／ｇ未満であると、耐摩耗性が不十分となるので好ましくない。 The silica used in the present invention may be any silica used for tires, for example, natural silica, synthetic silica, more specifically dry silica, wet silica and the like. On the other hand, as for carbon black, any carbon black conventionally used for tires and the like can be used. In the present invention, particularly, N 2 SA must be 90 m 2 / g or more. The use of ˜160 m 2 / g is preferred. If this N 2 SA is less than 90 m 2 / g, the wear resistance becomes insufficient, such being undesirable.
本発明のゴム組成物には、樹脂成分としてガムロジン、変性ガムロジン（具体的には、ガムロジンを例えば無水マレイン酸およびアルコールなどで変性したもの）、Ｃ５樹脂（具体的には、Ｃ５炭化水素留分重合物）およびジシクロペンタジエン樹脂（ＤＣＰＤ）からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂０.５〜８.０重量部、好ましくは１.０〜５.０重量部と、黒鉛０.５〜１０重量部、好ましくは１.０〜８.０重量部とを併用、配合する。当該ゴム組成物における樹脂の配合量が０.５重量部未満では、破断伸びが不足するので好ましくなく、逆に８.０重量部を超えると発熱性が悪化するので好ましくない。一方、黒鉛の配合量が０.５重量部未満では、耐久性が不足し、逆に１０重量部を超えると破断物性が低下するので好ましくない。本発明のゴム組成物に配合、使用される黒鉛は、特にその粒子サイズを１０〜５００メッシュのものとすると、一層良好な効果が発揮される。 In the rubber composition of the present invention, as a resin component, gum rosin, modified gum rosin (specifically, gum rosin modified with, for example, maleic anhydride and alcohol), C5 resin (specifically, C5 hydrocarbon fraction) Polymer) and dicyclopentadiene resin (DCPD) at least one resin selected from the group consisting of 0.5 to 8.0 parts by weight, preferably 1.0 to 5.0 parts by weight, and 0.5 to 10 parts of graphite. A part by weight, preferably 1.0 to 8.0 parts by weight, is used in combination. If the blending amount of the resin in the rubber composition is less than 0.5 parts by weight, the elongation at break is insufficient, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 8.0 parts by weight, the exothermic property is deteriorated. On the other hand, if the blending amount of graphite is less than 0.5 parts by weight, the durability is insufficient, and conversely if it exceeds 10 parts by weight, the fracture properties deteriorate, which is not preferable. The graphite blended and used in the rubber composition of the present invention exhibits a better effect especially when the particle size is 10 to 500 mesh.
上記樹脂成分としては、例えば以下の市販品、具体的には、ガムロジンとして荒川化学工業製の「中国ロジンＷＷ」（商品名）を、変性ガムロジンとして荒川化学工業製の「マルキード３８２」（商品名）を、Ｃ５樹脂として日本ゼオン製の「クレイトンＡ１００」（商品名）を、またジシクロペンタジエン樹脂として丸善石油の「Ｍ−８９０Ａ」（商品名）を用いることができる。上記黒鉛としては、粒子サイズ１０〜５００メッシュの黒鉛を使用すると、本発明のゴム組成物における所期の効果が一層顕著に発揮されるので好ましい。 As the resin component, for example, the following commercially available products, specifically, “Chinese rosin WW” (trade name) manufactured by Arakawa Chemical Industries as gum rosin, and “Marquide 382” (trade name) manufactured by Arakawa Chemical Industries as modified gum rosin. ) Can be used as C5 resin, “Clayton A100” (trade name) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., and “M-890A” (trade name) from Maruzen Petroleum as dicyclopentadiene resin. As the graphite, it is preferable to use graphite having a particle size of 10 to 500 mesh because the desired effect of the rubber composition of the present invention is more remarkably exhibited.
本発明のゴム組成物においては、特に、配合される樹脂の配合量（ａ）と黒鉛の配合量（ｂ）とに係る以下の関係式１および式２：
ａ＋ｂ＝１.０〜１０ （１）
ｂ／（ａ＋２ｂ）＝０.１〜０.４５ （２）
を同時に満足するように当該樹脂および黒鉛を配合すると、当該ゴム組成物を重荷重用タイヤに用いた場合に、格別良好な耐久性と耐チッピング性の両立を図ることが可能となる。
In the rubber composition of the present invention, in particular, the following relational expressions 1 and 2 relating to the blending amount (a) of the blended resin and the blending amount (b) of graphite:
a + b = 1.0-10 (1)
b / (a + 2b) = 0.1 to 0.45 (2)
If the resin and graphite are blended so as to satisfy the above, when the rubber composition is used in a heavy duty tire, both excellent durability and chipping resistance can be achieved.
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、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、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、配合して組成物とし、加硫また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 essential components described above, the rubber composition according to the present invention is used for tires such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization or crosslinking accelerators, various oils, antioxidants, plasticizers, and other general rubbers. Various additives that are generally blended can be blended, and such additives can be kneaded and blended by a general method to form a composition, which can be used for vulcanization or crosslinking. The blending amount of these additives can be a conventional general blending amount as long as the object of the present invention is not violated.
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、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。 Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention further, it cannot be overemphasized that the scope of the present invention is not limited to these examples.
試験サンプルの調製
以下の表１に示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６５±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て、ゴム組成物を得た。
Preparation of test sample In the formulation shown in Table 1 below, the ingredients other than the vulcanization accelerator and sulfur were kneaded for 3 to 5 minutes with a 1.8 L closed mixer and released when the temperature reached 165 ± 5 ° C. A master batch was obtained. This master batch was kneaded with a vulcanization accelerator and sulfur with an open roll to obtain a rubber composition.
試験・評価法
１）耐久性（フレクソメーター）： ＪＩＳ Ｋ６２５０の７.５に準拠し、１５０℃で３０分間加硫して直径３０.０±０.３ｍｍ、高さ２５.００±０.２５ｍｍの円柱状のゴム試験片を作製した。フレクソメーターの測定は、ＪＩＳ Ｋ６２６５に準拠して行い、測定開始から１０分後の試験片中央部の温度を測定した。これを、比較例１を１００として指数で評価した。数値が小さい程、発熱が小さく、耐久性がよいことを示す。
Test / Evaluation Method 1) Durability (Flexometer): In accordance with JIS K6250 7.5, vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes, diameter 30.0 ± 0.3 mm, height 25.00 ± 0.00. A 25 mm cylindrical rubber test piece was prepared. The flexometer was measured according to JIS K6265, and the temperature at the center of the test piece 10 minutes after the start of measurement was measured. This was evaluated by an index with Comparative Example 1 being 100. The smaller the value, the smaller the heat generation and the better the durability.
２）破断伸び（ＥB）： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、上記ゴム組成物を１５×１５×０.２ｃｍの金型中で、１５０℃、３０分間加硫して加硫ゴム試験片を作製し、これを３号ダンベルにて打抜き、この試験片を用いて加硫ゴムの破断伸びを測定した。結果は、比較例１を１００として指数で評価した。数値が大である程、破断伸びが良好であることを示す。 2) Elongation at break (E B ): In accordance with JIS K6251, the rubber composition was vulcanized in a 15 × 15 × 0.2 cm mold at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a vulcanized rubber test piece. This was punched with a No. 3 dumbbell, and the elongation at break of the vulcanized rubber was measured using this test piece. The results were evaluated by index with Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the better the elongation at break.
３）耐チッピング性： 上記ゴム組成物をトレッド部に使用したサイズ１１Ｒ２２.５のタイヤを作製し、積載重量２０トンの車両に装着して、約６ケ月間の内に舗装道路および非舗装道路を約８０,０００ｋｍ走行した後に、タイヤトレッドのチッピングの外観を５点法にて評価した。数値は、小さい方がピッチングが少なく良好であることを示す。 3) Chipping resistance: A tire of size 11R22.5 using the above rubber composition in the tread portion is manufactured and mounted on a vehicle having a loading weight of 20 tons. Within about 6 months, paved roads and non-paved roads are used. After running about 80,000 km, the tire tread chipping appearance was evaluated by the 5-point method. The numerical value indicates that a smaller value is better with less pitching.
実施例１〜６および比較例１〜６
結果を、以下の表１に示す。
The results are shown in Table 1 below.
表１の結果より、次のことが分る。つまり、比較例２では、樹脂のみを使用して、その樹脂量の配合を増やすと耐チッピング性は多少改善されるが、発熱は悪化する。比較例３では、黒鉛のみを配合して、黒鉛１５０メッシュを使用すると、発熱は改善されるが、耐チッピング性は改善されない。比較例４では、黒鉛のみを配合して、黒鉛５０メッシュを使用すると、発熱は改善されるが、耐ピッチング性は改善されない。これに対して、ガムロジンと１５０メッシュまたは５０メッシュの黒鉛を所定量で、かつ式１および式２を満足するように併用、配合した実施例１〜６では、発熱および耐チッピング性が共に改善されている。比較例５のように、ガムロジンの配合量が少なく、黒鉛１５０メッシュの配合量が多過ぎ、式１および式２を満足しない場合は、発熱は改善されるが、破断物性が低下し耐チッピング性が改善されない。比較例６のように、ガムロジンの配合量が多過ぎ、黒鉛１５０メッシュの配合量が少なく、式１および式２を満足しない場合は、耐チッピング性が改善されるが、発熱が悪化する。 From the results in Table 1, the following can be seen. That is, in Comparative Example 2, if only the resin is used and the amount of the resin is increased, the chipping resistance is somewhat improved, but the heat generation is worsened. In Comparative Example 3, when only graphite is blended and graphite 150 mesh is used, heat generation is improved, but chipping resistance is not improved. In Comparative Example 4, when only graphite is blended and graphite 50 mesh is used, heat generation is improved, but pitting resistance is not improved. On the other hand, in Examples 1 to 6 in which gum rosin and 150 mesh or 50 mesh graphite were used together and blended so as to satisfy the formulas 1 and 2, both heat generation and chipping resistance were improved. ing. As in Comparative Example 5, when the blending amount of gum rosin is small and the blending amount of graphite 150 mesh is too large and Formulas 1 and 2 are not satisfied, the heat generation is improved, but the fracture properties are reduced and chipping resistance is reduced. Is not improved. As in Comparative Example 6, when the blending amount of gum rosin is too large, the blending amount of graphite 150 mesh is small, and the formulas 1 and 2 are not satisfied, the chipping resistance is improved, but the heat generation is deteriorated.
以上のとおり、本発明によるゴム組成物は、これをタイヤトレッド用ゴム組成物として、特に、耐久性と耐チッピング性に優れる重荷重タイヤロレッド用ゴム組成物として極めて有効に使用することができる。 As described above, the rubber composition according to the present invention can be used extremely effectively as a rubber composition for tire treads, particularly as a rubber composition for heavy-duty tire loreds having excellent durability and chipping resistance. .
Claims (3)
ａ＋ｂ＝１.０〜１０ （１）
ｂ／（ａ＋２ｂ）＝０.１〜０.４５ （２）
を同時に満足するように樹脂および黒鉛が配合されてなる、請求項１に記載のゴム組成物。 The following relational expressions 1 and 2 relating to the blending amount (a) of the resin and the blending amount (b) of graphite in the rubber composition:
a + b = 1.0-10 (1)
b / (a + 2b) = 0.1 to 0.45 (2)
The rubber composition according to claim 1, wherein a resin and graphite are blended so as to satisfy simultaneously.
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