JP2010013540A - Rubber composition for tire tread and pneumatic tire made by using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、破断伸び及び耐摩耗性を損なうことなく、低燃費性を実現できるタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition for a tire tread and a pneumatic tire using the same, and more specifically, a rubber composition for a tire tread capable of realizing low fuel consumption without impairing elongation at break and wear resistance, and The present invention relates to a pneumatic tire using the same.
近年、乗用車用タイヤにおいては、その走行性能の高さもさることながら、低燃費性への配慮もその要求特性のひとつとして高まりつつある。例えば、特許文献１〜２には、低燃費性能を実現させるために、末端変性ポリマーや低燃費仕様のカーボンなどをゴム組成物に導入することが提案されているが、タイヤ製品の低燃費性や耐摩耗性には更なる改善の余地がある。 In recent years, in passenger car tires, in addition to high running performance, consideration for low fuel consumption has been increasing as one of the required characteristics. For example, in Patent Documents 1 and 2, it is proposed to introduce a terminal-modified polymer or carbon with low fuel consumption specifications into a rubber composition in order to achieve low fuel consumption performance. There is room for further improvement in wear resistance.
一方、油展白土は石油精製工程から排出される、いわゆる廃白土であり、専ら産業廃棄物として処分されている。油展白土は、セメント原料としてリサイクルすることもできるが、この場合、含有する油分を除去することを目的とした高温加熱処理を行うために多量のエネルギー消費が生じる。下記特許文献３には、油展白土をアスファルト廃材に配合してアスファルト針入度を改良する技術が開示されているが、油展白土をタイヤ用のゴム組成物に利用することについては、開示も示唆もない。
本発明の目的は、破断伸び及び耐摩耗性を損なうことなく、低燃費性を実現できるタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire tread that can realize low fuel consumption without impairing breaking elongation and wear resistance, and a pneumatic tire using the same.
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに特定のカーボンブラック、シリカ、油展白土およびポリエーテルポリオールを特定量配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by blending specific amounts of specific carbon black, silica, oil-extended clay and polyether polyol with diene rubber, thereby completing the present invention. We were able to.
That is, the present invention is as follows.
１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、ＣＴＡＢ吸着比表面積１１０〜１８０ｍ２／ｇのカーボンブラック２０質量部以上、ＣＴＡＢ吸着比表面積９５〜１７５ｍ２／ｇのシリカ１０質量部以上、油展白土１〜２０質量部および下記式１で表されるポリエーテルポリオール０．２〜５．０質量部を配合し、前記カーボンブラック、シリカおよび油展白土の合計が３５〜１５０質量部であることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
式１
1. To diene rubber 100 parts by weight, CTAB adsorption specific surface area 110~180m 2 / g Carbon black 20 parts by mass or more of, CTAB adsorption specific surface area 95~175m 2 / g of silica 10 parts by mass or more, the oil-extended clay 20 It is characterized in that 0.2 to 5.0 parts by mass of the polyether polyol represented by the following formula 1 is blended, and the total of the carbon black, silica and oil-extended clay is 35 to 150 parts by mass. Rubber composition for tire tread.
Formula 1
（式中、ｌ、ｍおよびｎはそれぞれ独立に２〜１０の整数を表す）
２．前記油展白土が、油分を２０〜６０質量％の割合で含有することを特徴とする前記１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
３．前記１または２に記載のゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。
(Wherein, l, m and n each independently represents an integer of 2 to 10)
2. 2. The rubber composition for a tire tread according to 1 above, wherein the oil-extended clay contains an oil content in a ratio of 20 to 60% by mass.
3. A pneumatic tire using the rubber composition according to 1 or 2 as a tread.
本発明によれば、ジエン系ゴムに特定のカーボンブラック、シリカ、油展白土およびポリエーテルポリオールを特定量配合することにより、破断伸び及び耐摩耗性を損なうことなく、低燃費性を実現できるタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
また、従来産業廃棄物として処分されていた油展白土を有効利用することも可能となる。
According to the present invention, by blending specific amounts of specific carbon black, silica, oil-extended clay and polyether polyol into diene rubber, a tire capable of realizing low fuel consumption without impairing elongation at break and wear resistance. A tread rubber composition and a pneumatic tire using the same can be provided.
It is also possible to effectively use oil-extended white clay that has been disposed of as industrial waste.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、タイヤ用ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらのジエン系ゴムの中でも、本発明の効果の点からＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、ＳＢＲが好ましい。
(Diene rubber)
As the diene rubber component used in the present invention, any diene rubber that can be blended in the rubber composition for tires can be used. For example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (Br-IIR, Cl-IIR), chloroprene rubber (CR), etc. Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these diene rubbers, NR, IR, BR, and SBR are preferable from the viewpoint of the effect of the present invention.
（カーボンブラック）
本発明で使用されるカーボンブラックは、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ ６２１７に従って測定）が１１０〜１８０ｍ2／ｇである必要がある。
ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１０ｍ2／ｇ未満では、耐摩耗性が不利となり、逆にＣＴＡＢ吸着比表面積が１８０ｍ2／ｇを超えると、加工性が不利となり、好ましくない。
さらに好ましいＣＴＡＢ吸着比表面積は、１２０〜１７０ｍ2／ｇである。
(Carbon black)
The carbon black used in the present invention needs to have a CTAB adsorption specific surface area (measured in accordance with JIS K 6217) of 110 to 180 m 2 / g.
When the CTAB adsorption specific surface area is less than 110 m 2 / g, the wear resistance is disadvantageous. Conversely, when the CTAB adsorption specific surface area exceeds 180 m 2 / g, the workability becomes disadvantageous, which is not preferable.
A more preferable CTAB adsorption specific surface area is 120 to 170 m 2 / g.
（シリカ）
本発明で使用されるシリカは、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ ６２１７に従って測定）が９５〜１７５ｍ２／ｇである必要がある。
ＣＴＡＢ吸着比表面積が９５ｍ2／ｇ未満では、耐摩耗性が不利となり、逆にＣＴＡＢ吸着比表面積が１７５ｍ2／ｇを超えると、加工性が不利となり、好ましくない。
さらに好ましいＣＴＡＢ吸着比表面積は、１００〜１７０ｍ2／ｇである。
(silica)
The silica used in the present invention needs to have a CTAB adsorption specific surface area (measured according to JIS K 6217) of 95 to 175 m 2 / g.
The CTAB adsorption specific surface area of 95m less than 2 / g, abrasion resistance becomes disadvantageous, when CTAB adsorption specific surface area conversely exceeds 175 m 2 / g, workability is disadvantageous, undesirable.
A more preferable CTAB adsorption specific surface area is 100 to 170 m 2 / g.
（油展白土）
本発明で使用される油展白土とは、石油精製工程において、各種の石油製品、半製品、石油化学原料などに含まれる不飽和炭化水素、樹脂、酸素、硫黄化合物および水などの不要成分の除去あるいは脱色のために用いられた使用済みの酸性白土や活性白土である。酸性白土とは、モンモリロナイトを主成分とし、少量のクリストバル石などを含む白色粘土をいい、活性白土とは、酸性白土あるいは天然に吸着性能をもっている白土(粘土)に酸処理を施して吸着性能を増大させた白土をいう。
油展白土が含有する油種は、とくに限定されるものではないが、例えば鉱油系潤滑油基油、灯油、軽油、ジェット燃料、各種の化成品、溶剤を例示することができる。なかでも、鉱油系潤滑油基油が好ましい。油展白土における油分の含有量（油展量）は、好ましくは２０〜６０質量％であり、より好ましくは３０〜４０質量％である。油展白土の油展量が２０質量％未満であると、加工性が低下する。油展白土の油展量が６０質量％を超えると、白土分が少ないために所期の効果が得られない。
なお、油展白土は、上記油分以外に、一般的にＳｉＯ２を含有してなり、他の成分として、Ａｌ２Ｏ３を９〜１３質量％、Ｆｅ２Ｏ３を１〜２質量％、ＭｇＯを１〜３質量％、ＣａＯを１質量％以下、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを合わせて１質量％以下の割合で含有するものである。
(Oil exhibition white clay)
The oil-extended clay used in the present invention is an unnecessary component such as unsaturated hydrocarbons, resins, oxygen, sulfur compounds and water contained in various petroleum products, semi-finished products, petrochemical raw materials, etc. in the oil refining process. Used acid clay or activated clay used for removal or decolorization. Acid clay is a white clay containing montmorillonite as the main component and containing a small amount of cristobalite. The increased white clay.
The oil species contained in the oil-extended clay is not particularly limited, and examples thereof include mineral oil base oil, kerosene, light oil, jet fuel, various chemical products, and solvents. Of these, mineral oil base oils are preferred. The oil content (oil extended amount) in the oil-extended white clay is preferably 20 to 60% by mass, more preferably 30 to 40% by mass. If the oil-extended amount of the oil-extended white clay is less than 20% by mass, the processability is lowered. If the amount of oil-extended white clay exceeds 60% by mass, the desired effect cannot be obtained because of the small amount of white clay.
In addition, the oil-extended clay contains SiO 2 in addition to the oil, and as other components, Al 2 O 3 is 9 to 13% by mass, Fe 2 O 3 is 1 to 2% by mass, It contains 1 to 3% by mass of MgO, 1% by mass or less of CaO, and a combination of Na 2 O and K 2 O in a proportion of 1% by mass or less.
（ポリエーテルポリオール）
本発明で使用されるポリエーテルポリオールは、下記式１で表される。
式１
(Polyether polyol)
The polyether polyol used in the present invention is represented by the following formula 1.
Formula 1
（式中、ｌ、ｍおよびｎはそれぞれ独立に２〜１０の整数を表す） (Wherein, l, m and n each independently represents an integer of 2 to 10)
前記ポリエーテルポリオールは、市販されているものを利用することができ、例えばランクセス社製、商品名ＫＡ９２０２が挙げられる。 As the polyether polyol, a commercially available product can be used, for example, trade name KA9202 manufactured by LANXESS.
（ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、ＣＴＡＢ吸着比表面積１１０〜１８０ｍ２／ｇのカーボンブラック２０質量部以上、ＣＴＡＢ吸着比表面積９５〜１７５ｍ２／ｇのシリカ１０質量部以上、油展白土１〜２０質量部および下記式で表されるポリエーテルポリオール０．２〜５．０質量部を配合し、前記カーボンブラック、シリカおよび油展白土の合計が３５〜１５０質量部であることを特徴とする。
上記油展白土の配合割合は、油分を含む質量を基準にしている。油展白土中の白土は、多孔性であるので、比較的多量（例えば油展白土における油分の含有量として６０質量％程度まで）の油分を保持することができる。
(Rubber composition ratio)
The rubber composition for a tire tread of the present invention, compared diene rubber 100 parts by weight, CTAB adsorption specific surface area 110~180m 2 / g Carbon black 20 parts by mass or more of, CTAB adsorption specific surface area 95~175m 2 / g of silica 10 parts by mass or more, 1 to 20 parts by mass of oil-extended white clay and 0.2 to 5.0 parts by mass of polyether polyol represented by the following formula are blended, and the total of carbon black, silica and oil-extended white clay is 35 to It is 150 mass parts.
The blending ratio of the oil-extended clay is based on the mass including oil. Since the white clay in the oil-extended white clay is porous, a relatively large amount of oil (for example, up to about 60% by mass as the oil content in the oil-extended white clay) can be retained.
本発明のゴム組成物において、ＣＴＡＢ吸着比表面積１１０〜１８０ｍ２／ｇのカーボンブラックのさらに好ましい上記配合割合は、３０〜８０質量部である。
また、ＣＴＡＢ吸着比表面積９５〜１７５ｍ２／ｇのシリカのさらに好ましい上記配合割合は、１０〜５０質量部である。
また、油展白土のさらに好ましい上記配合割合は、５〜２０質量部である。
また、ポリエーテルポリオールのさらに好ましい上記配合割合は、１．０〜４．０質量部である。
なお、カーボンブラック、シリカおよび油展白土の合計が３５質量部未満では耐摩耗性が悪化し、１５０質量部を超えると発熱性、加工性が悪化する。
なお、上記カーボンブラック、シリカおよび油展白土以外の充填剤としては、とくに制限されないが、例えば炭酸カルシウム、クレー、タルク、水酸化アルミニウム等を挙げることができる。
In the rubber composition of the present invention, more preferably the proportion of carbon black CTAB adsorption specific surface area 110~180m 2 / g is 30 to 80 parts by weight.
Moreover, the said more preferable said mixture ratio of the silica of CTAB adsorption specific surface area 95-175 m < 2 > / g is 10-50 mass parts.
Moreover, the said more preferable said mixture ratio of oil-extended clay is 5-20 mass parts.
Moreover, the said more preferable mixture ratio of polyether polyol is 1.0-4.0 mass parts.
In addition, if the total of carbon black, silica, and oil-extended clay is less than 35 parts by mass, the wear resistance is deteriorated, and if it exceeds 150 parts by mass, the exothermic property and workability are deteriorated.
The filler other than carbon black, silica, and oil-extended white clay is not particularly limited, and examples thereof include calcium carbonate, clay, talc, and aluminum hydroxide.
本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、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ゴム組成物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。また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。 In addition to the components described above, the rubber composition according to the present invention generally includes tire rubber compositions such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization or crosslinking accelerators, various oils, anti-aging agents, and plasticizers. Various additives that have been blended can be blended, and such additives can be kneaded by a general method to form a composition, which can be used for vulcanization or crosslinking. The blending amounts of these additives can be set to conventional general blending amounts as long as the object of the present invention is not violated. The rubber composition of the present invention can be used for producing a pneumatic tire according to a conventional method for producing a pneumatic tire.
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example further demonstrate this invention, this invention is not restrict | limited to the following example.
実施例１〜２および比較例１〜７
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで１５０℃で５分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片を用いて、以下に示す試験法で物性を測定した。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-7
Sample Preparation In the formulation (parts by mass) shown in Table 1, the components other than the vulcanization accelerator and sulfur were kneaded for 5 minutes at 150 ° C. with a 1.7 liter closed Banbury mixer, and then released outside the mixer to room temperature. Cooled down. Subsequently, the composition was put into the Banbury mixer again, and a vulcanization accelerator and sulfur were added and kneaded to obtain a rubber composition. Next, the obtained rubber composition was press vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes in a predetermined mold to prepare a vulcanized rubber test piece. Using the obtained vulcanized rubber test piece, the physical properties were measured by the following test methods.
破断伸び：ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、２３℃における破断伸びを測定した。比較例１を基準（１００）として、指数が大きいほど、高い破断伸びを示す。 Breaking elongation: The breaking elongation at 23 ° C. was measured in accordance with JIS K6251. Using Comparative Example 1 as a reference (100), the larger the index, the higher the elongation at break.
ｔａｎδ（６０℃）：東洋精機製作所（株）製粘弾性スペクトロメーターを用いて初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、雰囲気温度６０℃で測定した。比較例１を基準（１００）とし、指数が小さいほど転がり抵抗が低いことを示す。 tan δ (60 ° C.): Measured by using a viscoelastic spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. at an initial strain of 10%, an amplitude of ± 2%, a frequency of 20 Hz, and an ambient temperature of 60 ° C. With Comparative Example 1 as the reference (100), the smaller the index, the lower the rolling resistance.
耐摩耗性：ランボーン摩耗試験を使用して、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して測定した。比較例１を基準（１００）とし、指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。
結果を表１に併せて示す。
Abrasion resistance: Measured according to JIS K6264 using a lambourne abrasion test. With Comparative Example 1 as the reference (100), the larger the index, the better the wear resistance.
The results are also shown in Table 1.
＊１：天然ゴム（ＳＴＲ２０）
＊２：カーボンブラック（東海カーボン（株）製、シースト７ＨＭ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１２０ｍ２／ｇ）
＊３：カーボンブラック（東海カーボン（株）製、シーストＫＨ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝９０ｍ２／ｇ）
＊４：シリカ（デグッサ社製、Ultrasil VN3GR、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１６５ｍ２／ｇ）
＊５：ポリエーテルポリオール（ランクセス社製、商品名ＫＡ９２０２、上記式１において、ｌ＝３、ｍ＝３、ｎ＝３）
＊６：油展白土（日本サン石油社製試料、白土を潤滑油の精製工程に使用して得られたもの、油分の含有量＝３６質量％）
＊７：クレー（日本タルク社製、Ｔクレー）
＊８：亜鉛華（正同化学工業（株）製、酸化亜鉛３種）
＊９：ステアリン酸（日油(株)製、ビーズステアリン酸ＹＲ）
＊１０：シランカップリング剤（デグッサ社製、Ｓｉ６９）
＊１１：硫黄（鶴見化学工業社製、金華印油入微粉硫黄）
＊１２：加硫促進剤ＣＺ（大内新興化学工業（株）製、ノクセラーＣＺ−Ｇ）
* 1: Natural rubber (STR20)
* 2: Carbon black (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., Seast 7HM, CTAB adsorption specific surface area = 120 m 2 / g)
* 3: Carbon black (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., Seast KH, CTAB adsorption specific surface area = 90 m 2 / g)
* 4: Silica (Degussa, Ultrasil VN3GR, CTAB adsorption specific surface area = 165 m 2 / g)
* 5: Polyether polyol (trade name KA9202, manufactured by LANXESS, l = 3, m = 3, n = 3 in the above formula 1)
* 6: Oil-extended white clay (sample made by Sun Oil Co., Ltd., obtained using white clay in the refining process of lubricating oil, oil content = 36% by mass)
* 7: Clay (manufactured by Nippon Talc, T-clay)
* 8: Zinc flower (Zodo oxide, manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.)
* 9: Stearic acid (manufactured by NOF Corporation, beads stearic acid YR)
* 10: Silane coupling agent (Degussa, Si69)
* 11: Sulfur (manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd., fine powdered sulfur with Jinhua seal oil)
* 12: Vulcanization accelerator CZ (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd., Noxeller CZ-G)
上記の表から明らかなように、実施例１〜２で調製されたゴム組成物は、ジエン系ゴムに本発明で規定する範囲内のカーボンブラック、シリカ、油展白土およびポリエーテルポリオールを配合しているので、従来の代表的な比較例１の配合からなるゴム組成物に対し、破断伸び、転がり抵抗および耐摩耗性が全て改善されている。これに対し、比較例２は、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が本発明の範囲外であるので、破断伸びおよび耐摩耗性に劣る結果となった。比較例３は、シリカを配合していないので、転がり抵抗が改善されない。比較例４は、油展白土を配合していないので、破断伸びが改善されない。比較例５は、油展白土の替わりにクレーを使用した例であるが、耐摩耗性に劣る結果となった。比較例６は、油展白土の配合割合が本発明で規定する上限を超えているので、転がり抵抗および耐摩耗性に劣る結果となった。比較例７は、ポリエーテルポリオールの配合割合が本発明で規定する上限を超えているので、破断伸びおよび耐摩耗性が改善されない結果となった。 As is clear from the above table, the rubber compositions prepared in Examples 1 and 2 were blended with diene rubber in the range specified in the present invention, such as carbon black, silica, oil-extended clay, and polyether polyol. Therefore, the elongation at break, rolling resistance and wear resistance are all improved with respect to the rubber composition comprising the conventional representative Comparative Example 1. On the other hand, since the CTAB adsorption specific surface area of carbon black was outside the range of the present invention, Comparative Example 2 resulted in inferior elongation at break and wear resistance. Since Comparative Example 3 does not contain silica, the rolling resistance is not improved. Since Comparative Example 4 does not contain oil-extended clay, the elongation at break is not improved. Comparative Example 5 is an example in which clay was used in place of oil-extended white clay, but the results were inferior in wear resistance. In Comparative Example 6, since the blending ratio of the oil-extended clay exceeded the upper limit defined in the present invention, the results were inferior in rolling resistance and wear resistance. In Comparative Example 7, since the blending ratio of the polyether polyol exceeded the upper limit defined in the present invention, the elongation at break and the wear resistance were not improved.
Claims (3)
式１
Formula 1
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