JP2007182586A - Rubber composition for tire and tire using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。詳細には、タイヤのグリップ性能を向上させ得るタイヤ用ゴム組成物、および、このゴム組成物を用いたタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition for a tire and a tire using the same. More specifically, the present invention relates to a tire rubber composition capable of improving the grip performance of the tire, and a tire using the rubber composition.
従来、タイヤに要求されるグリップ性能を向上させるために、様々な検討が行なわれている。グリップ性能を向上させるために、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のスチレンおよびビニルの配合量を多くすることで、ガラス転移点をより高くする方法が報告されているが、耐摩耗性が低下する。また、オイルを多量に用いてグリップ性能を向上させる方法が報告されているが、この場合も、耐摩耗性が低下する。さらに、微粒子のカーボンブラックを使う方法が報告されているが、多量のカーボンブラックを用いるとカーボンブラックの分散不良を起こして耐摩耗性が低下する。 Conventionally, various studies have been made to improve grip performance required for tires. In order to improve grip performance, a method of increasing the glass transition point by increasing the blending amount of styrene and vinyl in styrene butadiene rubber (SBR) has been reported, but the wear resistance is lowered. In addition, a method for improving grip performance by using a large amount of oil has been reported, but also in this case, wear resistance is lowered. Furthermore, a method using fine carbon black has been reported. However, if a large amount of carbon black is used, the carbon black is poorly dispersed and wear resistance is lowered.
これらの問題点を解決するために、ゴム組成物にタングステンなどの無機化合物を添加する方法（特許文献１参照）、アクリル系樹脂を添加する方法（特許文献２参照）およびウレタン系粒子を添加する方法（特許文献３参照）が提案されているが、充分なグリップ性能を示すゴム組成物は、未だに存在していないのが現状である。 In order to solve these problems, a method of adding an inorganic compound such as tungsten to a rubber composition (see Patent Document 1), a method of adding an acrylic resin (see Patent Document 2), and urethane-based particles are added. Although the method (refer patent document 3) is proposed, the present condition is that the rubber composition which shows sufficient grip performance does not yet exist.
本発明は、タイヤのグリップ性能を向上させ得るタイヤ用ゴム組成物、およびそのゴム組成物を用いたタイヤを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a tire rubber composition that can improve the grip performance of the tire, and a tire using the rubber composition.
すなわち、本発明は、天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴム１００重量部に対して、圧電材料を１〜１５０重量部含有するタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。 That is, this invention relates to the rubber composition for tire treads which contains 1-150 weight part of piezoelectric materials with respect to 100 weight part of natural rubber and / or diene type synthetic rubber.
前記圧電材料の平均粒径が０．０１〜５０μｍであることが好ましい。 The piezoelectric material preferably has an average particle size of 0.01 to 50 μm.
また、本発明は、前記タイヤトレッド用ゴム組成物を用いたタイヤに関する。 The present invention also relates to a tire using the rubber composition for a tire tread.
本発明によれば、タイヤのグリップ性能を向上させ得るタイヤ用ゴム組成物、およびそのゴム組成物を用いたタイヤを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rubber composition for tires which can improve the grip performance of a tire, and the tire using the rubber composition can be provided.
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分および圧電材料からなる。 The tire tread rubber composition of the present invention comprises a rubber component and a piezoelectric material.
本発明に用いられるゴム成分は、天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムからなる。ここでジエン系合成ゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などがあげられる。これらのゴムは単独で用いてもよく、あるいは２種以上組み合わせて用いてもよい。 The rubber component used in the present invention consists of natural rubber and / or diene synthetic rubber. Examples of the diene synthetic rubber include styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), isobutylene-isoprene rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), and the like. . These rubbers may be used alone or in combination of two or more.
本発明に用いられる圧電材料は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を果たすものである。このような圧電材料としては、圧電セラミックスまたは圧電性ポリマーなどが使用される。具体的には、ＢａＴｉＯ3、（Ｂａ、Ｐｂ）ＴｉＯ3、（Ｂａ、Ｃａ）ＴｉＯ3、（Ｋ、Ｎａ）ＮｂＯ3、（Ｋ、Ｌｉ）ＮｂＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3（すなわちＰＺＴ）、複合ペロブスカイトを配合したＰＺＴ、ＰＬＺＴ（ＬａをドープしたＰＺＴ）、Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴｉＯ3などのほか、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰｂＴｉＯ3などの圧電セラミックス、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、ビニリデンシアナイドと酢酸ビニルとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ヨウ素化ポリ酢酸ビニルなどのほか、ポリウレアなどの高分子圧電体などがある。 The piezoelectric material used in the present invention has a function of converting vibration energy into electric energy. As such a piezoelectric material, piezoelectric ceramics or piezoelectric polymers are used. Specifically, BaTiO 3 , (Ba, Pb) TiO 3 , (Ba, Ca) TiO 3 , (K, Na) NbO 3 , (K, Li) NbO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (that is, PZT), PZT blended with composite perovskite, PLZT (La doped PZT), Bi 4 Ti 3 O 12 , LiNbO 3 , LiTiO 3, etc., as well as piezoelectric ceramics such as ZnO, AlN, PbTiO 3 , polyvinylidene fluoride, There are a copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene, a copolymer of vinylidene cyanide and vinyl acetate, polytetrafluoroethylene, iodinated polyvinyl acetate, etc., and a polymer piezoelectric material such as polyurea.
圧電材料の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して１〜１５０重量部、好ましくは５〜１００重量部、より好ましくは１０〜５０重量部である。配合量が１重量部未満であると、タイヤのグリップ性能を向上させる効果が不充分である。また、１５０重量部をこえると耐摩耗性が低下する。 The compounding amount of the piezoelectric material is 1 to 150 parts by weight, preferably 5 to 100 parts by weight, and more preferably 10 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. If the blending amount is less than 1 part by weight, the effect of improving the grip performance of the tire is insufficient. On the other hand, if it exceeds 150 parts by weight, the wear resistance is lowered.
圧電材料の平均粒径は、０．０１〜５０μｍであることが好ましく、０．０１〜１０μｍであることがより好ましい。平均粒径が０．０１μｍ未満では、タイヤのグリップ性能を向上させる効果が充分でない傾向がある。また、平均粒径が５０μｍをこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。圧電材料の形状は球形である必要はなく、板状、薄膜状、あるいは不規則な形状であることもできるが、いずれの場合であっても、粉砕、切断などにより、最大径が上記平均粒径の範囲内とすることが好ましい。 The average particle diameter of the piezoelectric material is preferably 0.01 to 50 μm, and more preferably 0.01 to 10 μm. If the average particle size is less than 0.01 μm, the effect of improving the grip performance of the tire tends to be insufficient. Further, when the average particle size exceeds 50 μm, the wear resistance tends to be lowered. The shape of the piezoelectric material does not have to be spherical, and may be a plate shape, a thin film shape, or an irregular shape, but in any case, the maximum diameter is the average particle size by grinding or cutting. It is preferable to be within the diameter range.
圧電材料のキュリー温度は、１００℃以上であることが好ましい。キュリー温度が１００℃未満では、圧電性消失によりグリップ性能を向上させる効果が得られない傾向がある。 The Curie temperature of the piezoelectric material is preferably 100 ° C. or higher. When the Curie temperature is less than 100 ° C., there is a tendency that the effect of improving the grip performance cannot be obtained due to the disappearance of piezoelectricity.
圧電材料の圧電定数（ｇ３３）は５×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることが好ましい。５×１０-3Ｖｍ／Ｎ未満では、グリップ性能を向上させる効果が得られない傾向がある。 The piezoelectric constant (g33) of the piezoelectric material is preferably 5 × 10 −3 Vm / N or more. If it is less than 5 × 10 −3 Vm / N, the effect of improving the grip performance tends not to be obtained.
圧電材料は、加熱したシリコンオイル中で高電圧を印加する操作を行なうなどのポーリング処理により、分極を揃えておくことができる。 The piezoelectric material can have the same polarization by a poling process such as an operation of applying a high voltage in heated silicon oil.
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、さらに補強用充填剤を含有することができる。補強用充填剤は単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。補強用充填剤としては、従来のタイヤ用ゴム組成物において、慣用されるもののなかから任意に選択して用いることができるが、主としてカーボンブラックが好ましい。 The rubber composition for a tire tread of the present invention can further contain a reinforcing filler. The reinforcing fillers may be used alone or in combination of two or more. The reinforcing filler can be arbitrarily selected from those conventionally used in conventional tire rubber compositions, but carbon black is mainly preferred.
カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して１０〜２００重量部であることが好ましく、２０〜１５０重量部であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が１０重量部未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、２００重量部をこえると、加工性が悪化する傾向がある。カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、８０〜２８０ｍ2／ｇであることが好ましく、１００〜２００ｍ2／ｇであることがより好ましい。チッ素吸着比表面積が８０ｍ2／ｇ未満では、グリップ性能および耐摩耗性が低下する傾向がある。また、チッ素吸着比表面積が２８０ｍ2／ｇをこえると、良好な分散が得られにくく、耐摩耗性が低下する傾向がある。 The content of carbon black is preferably 10 to 200 parts by weight and more preferably 20 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber component. When the content of carbon black is less than 10 parts by weight, the wear resistance tends to decrease. Moreover, when it exceeds 200 weight part, there exists a tendency for workability to deteriorate. Nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is preferably 80~280m 2 / g, more preferably 100 to 200 m 2 / g. When the nitrogen adsorption specific surface area is less than 80 m 2 / g, grip performance and wear resistance tend to be lowered. On the other hand, if the nitrogen adsorption specific surface area exceeds 280 m 2 / g, good dispersion is difficult to obtain, and the wear resistance tends to decrease.
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記成分の他にゴム工業で通常使用されている硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、酸化亜鉛などの添加剤を配合することができる。 The rubber composition for a tire tread of the present invention includes, in addition to the above-mentioned components, a vulcanizing agent such as sulfur usually used in the rubber industry, various vulcanization accelerators, various softening agents, various anti-aging agents, stearic acid, Additives such as antioxidants, ozone degradation inhibitors and zinc oxide can be blended.
本発明のタイヤは、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、必要に応じて前記添加剤を配合した本発明タイヤトレッド用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤを得る。このようにして得られた本発明のタイヤは、グリップ性能に優れるものである。 The tire of the present invention is produced by a usual method using the rubber composition for a tire tread of the present invention. That is, the rubber composition for a tire tread of the present invention, which is blended with the additives as necessary, is extruded in accordance with the shape of each member of the tire at an unvulcanized stage, and is subjected to a normal method on a tire molding machine. An unvulcanized tire is formed by molding with. This unvulcanized tire is heated and pressurized in a vulcanizer to obtain a tire. The tire of the present invention thus obtained has excellent grip performance.
以下、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を、実施例に基づいて具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。 Hereinafter, although the rubber composition for tire treads of this invention is demonstrated concretely based on an Example, these Examples do not limit this invention.
以下に実施例および比較例で用いた各種薬品について説明する。
ＳＢＲ：住友化学工業（株）製のＳＢＲ１５０２
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のＮ２２０（チッ素吸着比表面積：１２５ｍ2／ｇ）
圧電材料１：テイカ（株）製のＰＺＴ（平均粒径：３．５μｍ、キュリー温度：３００℃、圧電定数：２．２×１０-2Ｖｍ／Ｎ）
圧電材料２：呉羽化学（株）製のポリフッ化ビニリデン（平均粒径：５μｍ、キュリー温度：１２０℃、圧電定数：７．０×１０-2Ｖｍ／Ｎ）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ
表１の配合内容にしたがって、混練り配合し、各種ゴム組成物を得た。これらのゴム組成物を１７０℃で２０分間プレス加硫して加硫物を得た。得られたゴム組成物について、以下に示す各特性の評価を行なった。
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be described.
SBR: SBR1502 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Carbon black: N220 (nitrogen adsorption specific surface area: 125 m 2 / g) manufactured by Showa Cabot Co., Ltd.
Piezoelectric material 1: PZT (average particle size: 3.5 μm, Curie temperature: 300 ° C., piezoelectric constant: 2.2 × 10 −2 Vm / N) manufactured by Teika Co., Ltd.
Piezoelectric material 2: polyvinylidene fluoride manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd. (average particle size: 5 μm, Curie temperature: 120 ° C., piezoelectric constant: 7.0 × 10 −2 Vm / N)
Anti-aging agent: NOCRACK 6C manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
Stearic acid: Zinc stearate manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd .: Zinc Hua No. 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sulfur: Powdered sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. ) Noxeller NS made
Various rubber compositions were obtained by kneading and blending according to the blending contents of Table 1. These rubber compositions were press vulcanized at 170 ° C. for 20 minutes to obtain vulcanized products. Each characteristic shown below was evaluated about the obtained rubber composition.
実施例１〜４および比較例１
以下に評価方法について説明する。
（１）グリップ性能（ゴム）
（株）上島製作所製スペクトロメーターを用いて、動的歪振幅１％、周波数１０Ｈｚ、温度４０℃で損失正接（ｔａｎδ）を測定した。ｔａｎδの値について比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどグリップ性能が良好であることを示している。
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1
The evaluation method will be described below.
(1) Grip performance (rubber)
Loss tangent (tan δ) was measured at a dynamic strain amplitude of 1%, a frequency of 10 Hz, and a temperature of 40 ° C. using a spectrometer manufactured by Ueshima Seisakusho. The value of tan δ was expressed as an index with Comparative Example 1 being 100. The larger the value, the better the grip performance.
（２）グリップ性能（実車）
前記ゴム組成物からなるトレッドを有する１９５／６５Ｒ１５のサイズのタイヤを作製し、このタイヤを用いて、アスファルト路面のテストコースで実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、５点満点（５；良い、４；やや良い、３；普通、２；やや悪い、１；悪い）で評価した。
(2) Grip performance (actual vehicle)
A tire of 195 / 65R15 size having a tread made of the rubber composition was produced, and this tire was used to drive a real vehicle on an asphalt road test course. At that time, the test driver evaluated the control stability at the time of steering, and was evaluated on a 5-point scale (5; good, 4; slightly good, 3; normal, 2; slightly bad, 1; bad).
表１から明らかなように、実施例１〜４の圧電材料を含むゴム組成物は、比較例１に対して、ゴムおよび実車におけるグリップ性能を向上させることができた。 As is clear from Table 1, the rubber composition containing the piezoelectric materials of Examples 1 to 4 was able to improve the grip performance in rubber and an actual vehicle as compared with Comparative Example 1.
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