JP2010285536A - Rubber composition and pneumatic tire - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a rubber composition having the excellent on-ice performance; and a pneumatic tire formed using this rubber composition. <P>SOLUTION: This rubber composition comprises 100 pts.wt. of a diene-based rubber and 0.3-20 pts.wt. of a porous hydroxyapatite powder. This pneumatic tire is provided with a tread formed with the rubber composition. The powder uses a natural hydroxyapatite powder obtained from domestic-animal bones or the like, and may combine a plant granular material such as a pulverized product of walnut shell or a plant granular material whose surface is surface-treated with a resin liquid of a rubber adhesion improver. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、より詳細には、例としてスタッドレスタイヤやスノータイヤなどの冬用タイヤのトレッドに好適に用いることのできるゴム組成物、及び、同ゴム組成物を用いてなる空気入りタイヤに関するものである。   The present invention relates to a rubber composition, and more specifically, as an example, a rubber composition that can be suitably used for a tread of a winter tire such as a studless tire or a snow tire, and an air using the rubber composition This relates to the tires inside.

氷雪路面では一般路面に比べて著しく摩擦係数が低下し滑りやすくなる。そのため、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤのトレッドに用いられるゴム組成物においては、氷上路面での接地性を高めるために、ガラス転移点の低いブタジエンゴム等の使用や軟化剤の配合により、低温でのゴム硬度を低く維持することがなされている。また、氷上摩擦力を高めるために、トレッドに発泡ゴムを使用したり、中空粒状体や、ガラス繊維、植物性粒状体等の硬質材料を配合することがなされている。   On snowy and snowy roads, the friction coefficient is significantly lower than that on ordinary roads, making it easier to slip. Therefore, in rubber compositions used for winter tire treads such as studless tires, the use of butadiene rubber with a low glass transition point or blending of a softening agent at low temperatures in order to improve the ground contact on the road surface on ice. The rubber hardness is kept low. In order to increase the frictional force on ice, foamed rubber is used for the tread, or hard materials such as hollow granular materials, glass fibers, and vegetable granular materials are blended.

例えば、下記特許文献1には、種子の殻又は果実の核を粉砕してなる植物性粒状体などの引っ掻き効果のある粒子をゴム成分に添加して、引っ掻き効果により氷上摩擦性能を向上させることが開示されている。同文献では特に、レゾルシン・ホルマリン樹脂初期縮合物とラテックスの混合物を主成分とするゴム接着性改良剤で植物性粒状体を表面処理し、これによりトレッドゴムと化学的に結合させて、引っ掻き効果を向上する点が提案されている。なお、ここで実施例として具体的に用いた植物性粒状体の平均粒径は、125μm以上である。   For example, in Patent Document 1 below, particles having a scratching effect such as plant granules obtained by pulverizing seed shells or fruit nuclei are added to a rubber component, and the friction performance on ice is improved by the scratching effect. Is disclosed. In particular, in this document, the plant granule is surface-treated with a rubber adhesion improver mainly composed of a mixture of resorcin / formalin resin initial condensate and latex, thereby chemically bonding to the tread rubber and scratching effect. The point which improves is proposed. In addition, the average particle diameter of the vegetable granular material specifically used as an Example here is 125 micrometers or more.

下記特許文献2には、氷上の水膜を更に効果的に除去するために、平均粒径が10〜500μmである竹炭等の粉砕物をゴム成分に配合することが提案されている。また、下記特許文献3には、Y型などの特定のゼオライトを上記の植物性粒状体とともに添加することにより、氷上制動性を向上させることが記載されている。   Patent Document 2 below proposes blending a rubber component with a pulverized product such as bamboo charcoal having an average particle diameter of 10 to 500 μm in order to more effectively remove a water film on ice. Patent Document 3 below describes that the braking performance on ice is improved by adding a specific zeolite such as Y-type together with the above-mentioned plant granules.

これらの従来技術は氷上性能の改良効果を示すものの、最近益々厳しくなる市場の要求に対し、必ずしも十分なレベルに達しているとは言えない。   Although these prior arts show the effect of improving the performance on ice, it cannot be said that they have reached a sufficient level to meet the increasingly demanding market demands recently.

一方、下記特許文献4には、天然骨由来の天然ヒドロキシアパタイト多孔体を骨充填材等に用いることが記載されている。また、下記特許文献5には、天然ヒドロキシアパタイトを牛骨等の家畜骨から効率的に生産するための方法が記載されており、食品の腐敗防止や鮮度保持、廃水や空気等の浄化などに使用可能であるとされている。   On the other hand, Patent Document 4 described below uses a natural hydroxyapatite porous body derived from natural bone as a bone filler or the like. Patent Document 5 below describes a method for efficiently producing natural hydroxyapatite from livestock bones such as cow bones, and is used to prevent food spoilage, maintain freshness, purify waste water, air, etc. It is said that it can be used.

天然ヒドロキシアパタイトは、ヒドロキシアパタイト(hydroxyapatite;「ハイドロキシアパタイト」ともいう)を母体とするリン酸カルシウム化合物の一種であり、略して天然アパタイトととも呼ばれる。天然ヒドロキシアパタイトは、イオン交換性、吸着性、触媒機能性などを有する多機能性バイオセラミックスである。また、抗菌性を有することから、食品保存料や抗菌性材料として、食品分野及び医療分野に用いられている。また、リン酸成分やカルシウム成分の補填剤、または酸性成分を中和する中和剤(「アルカリ材」)として、栄養強化剤(「サプリメント」)、食品添加剤、飼料添加剤、土壌改良剤等に用いられている。近年は、化粧品素材としては、ファンデーションなど粉末状製品のベースに使われる。さらに、優れた生体適合性、骨親和性があることから、人工歯根等にも利用されている。しかし、樹脂やゴムに配合することは一般に行われていない。   Natural hydroxyapatite is a kind of calcium phosphate compound based on hydroxyapatite (also referred to as “hydroxyapatite”), and is also called natural apatite for short. Natural hydroxyapatite is a multifunctional bioceramic having ion exchange properties, adsorptivity, catalytic functionality, and the like. Moreover, since it has antibacterial properties, it is used in food and medical fields as food preservatives and antibacterial materials. In addition, as a supplement for phosphoric acid components and calcium components, or as a neutralizing agent (“alkali material”) for neutralizing acidic components, nutrient enhancers (“supplements”), food additives, feed additives, soil improvers Etc. are used. In recent years, as a cosmetic material, it is used as a base for powdered products such as foundations. Furthermore, since it has excellent biocompatibility and bone affinity, it is also used for artificial tooth roots and the like. However, compounding with resin or rubber is not generally performed.

特開平10−007841号公報JP-A-10-007841 特開2005−162865号公報JP 2005-162865 A 特開2003−041058号公報JP 2003-041058 A 特開平5−208044号公報JP-A-5-208044 特許2534499公報Japanese Patent No. 2534499

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、一層優れた氷上性能を発揮することができるゴム組成物、及び空気入りタイヤを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a rubber composition and a pneumatic tire that can exhibit even better performance on ice.

本発明者は、上記課題に鑑み、様々な物質をゴム組成物中に配合し、鋭意検討していく中で、多孔性のヒドロキシアパタイト粉末を配合することによって氷上性能が著しく向上することを見い出し、本発明を完成するに至った。   In view of the above problems, the present inventor has found that the performance on ice is remarkably improved by compounding porous hydroxyapatite powder while compounding various substances in the rubber composition and intensively studying them. The present invention has been completed.

すなわち、本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対し、多孔性のヒドロキシアパタイト粉末を0.3〜30重量部配合してなるものである。また、本発明に係る空気入りタイヤは、かかるゴム組成物からなるトレッドを備えるものである。   That is, the rubber composition according to the present invention is obtained by blending 0.3 to 30 parts by weight of porous hydroxyapatite powder with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. Moreover, the pneumatic tire according to the present invention includes a tread made of such a rubber composition.

本発明によれば、耐摩耗性の低下を抑えながら、氷上性能を著しく向上することができる。   According to the present invention, the performance on ice can be remarkably improved while suppressing a decrease in wear resistance.

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。   Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.

本発明のゴム組成物において、ゴム成分として用いられるジエン系ゴムとしては、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ゴム(SBR)、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−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、タイヤトレッド用ゴム組成物において通常使用される各種ジエン系ゴムが挙げられる。これらジエン系ゴムは、いずれか1種単独で、又は2種以上ブレンドして用いることができる。   Examples of the diene rubber used as the rubber component in the rubber composition of the present invention include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), and styrene-isoprene. Examples include various diene rubbers that are usually used in rubber compositions for tire treads such as polymer rubber, butadiene-isoprene copolymer rubber, and styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber. These diene rubbers can be used alone or in a blend of two or more.

上記ゴム成分として、好ましくは、天然ゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドを用いることであり、特に好ましくは、天然ゴム(NR)とブタジエンゴム(BR)とのブレンドゴムを用いることである。その場合、BRの比率が少なすぎるとゴム組成物の低温特性が得難くなり、逆に多くなりすぎると加工性の悪化や耐引き裂き抵抗性が低下する傾向になるので、NR/BRの比率は重量比で30/70〜80/20、更には40/60〜70/30程度であることが好ましい。   As the rubber component, a blend of natural rubber and another diene rubber is preferably used, and a blend rubber of natural rubber (NR) and butadiene rubber (BR) is particularly preferably used. In that case, if the ratio of BR is too small, it is difficult to obtain low temperature characteristics of the rubber composition. Conversely, if the ratio is too large, the processability tends to deteriorate and the tear resistance tends to decrease, so the ratio of NR / BR is The weight ratio is preferably about 30/70 to 80/20, more preferably about 40/60 to 70/30.

本発明のゴム組成物には、多孔性のヒドロキシアパタイト粉末が配合される。ヒドロキシアパタイトは、一般にCa10(PO46(OH)2の組成式(各結晶ユニットの原子数)で示され、モース硬度が5であり、純粋なものであると白色の結晶である。多孔性のヒドロキシアパタイトは、好ましくは、家畜骨または魚骨から、他の成分を除去する各種の処理を経て得られる天然ヒドロキシアパタイトである。天然ヒドロキシアパタイトの開気孔率(見かけ気孔率)は、例えば30%前後である。天然ヒドロキシアパタイト粉末は、例えば、上記特許文献4に記載の方法により得ることができる。詳しくは、牛、馬、羊等の硬骨が主体の家畜の骨を、圧力釜中で、200〜400℃で煮沸することにより、ゼラチン、脂肪、蛋白質、にかわ等を除去した後、焼成炉にて、900〜1100℃で焼成し粉砕することにより得ることができる。天然ヒドロキシアパタイト粉末は、家畜骨または魚骨を、蒸し焼きにして一旦、骨炭(bone char)とした後、粉砕し、酸を加えて溶解・抽出した成分に、水酸化ナトリウム等のアルカリを添加して沈殿させることによっても得ることができる(例えば特開平09-054456)。すなわち、窯業原料として用いられる骨灰などを用いることができる。なお、多孔性のヒドロキシアパタイトは、リン酸あるいは、リン酸塩とカルシウム塩等を原料として化学的合成法により得ることもでき、このようなヒドロキシアパタイトであっても、同等の開気孔率に基づく、吸着作用を有するならば、同等に用いることができる。また、多孔性のヒドロキシアパタイトは、無機の不純物成分や、未除去の炭素成分を少量含むものであっても良く、場合によっては、ヒドロキシアパタイト以外の、リン酸カルシウム材料からなる多孔性の微細な粉末であっても、適当な吸着性及び硬度を有していれば用いることも可能である。 In the rubber composition of the present invention, porous hydroxyapatite powder is blended. Hydroxyapatite is generally represented by a composition formula of Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 (the number of atoms of each crystal unit), has a Mohs hardness of 5, and is a white crystal when pure. The porous hydroxyapatite is preferably natural hydroxyapatite obtained through various treatments for removing other components from domestic bone or fish bone. The open porosity (apparent porosity) of natural hydroxyapatite is, for example, about 30%. Natural hydroxyapatite powder can be obtained, for example, by the method described in Patent Document 4 above. Specifically, the bones of cattle, horses, sheep and other livestock, mainly bones, are boiled in a pressure cooker at 200-400 ° C to remove gelatin, fat, protein, glue, etc. And can be obtained by firing at 900 to 1100 ° C. and pulverization. Natural hydroxyapatite powder is made by steaming grilled domestic bones or fish bones into bone char, then crushing them, adding an acid such as sodium hydroxide to the dissolved and extracted ingredients. It can also be obtained by precipitation (for example, JP-A-09-054456). That is, bone ash used as a ceramic raw material can be used. Porous hydroxyapatite can also be obtained by chemical synthesis using phosphoric acid or phosphate and calcium salts as raw materials, and even such hydroxyapatite is based on the equivalent open porosity. If they have an adsorption action, they can be used equally. The porous hydroxyapatite may contain a small amount of inorganic impurity components and unremoved carbon components. In some cases, the porous hydroxyapatite is a porous fine powder made of a calcium phosphate material other than hydroxyapatite. Even if it has appropriate adsorption property and hardness, it is also possible to use it.

多孔性ヒドロキシアパタイト粉末の平均粒子径は、0.1〜500μmであることが、耐摩耗性、耐カット性の点から好ましく、より好ましくは0.5〜50μm、更に好ましくは0.5〜15μm、一層好ましくは0.5〜5μm、特に好ましくは0.5〜2μmである。すなわち、平均粒子径が特に小さいものが、最も好ましく、平均粒子径が、この範囲よりも大きいと氷上性能を向上する効果が充分でない。また、平均粒子径がこの範囲よりも小さいと、粉砕による製造が困難な他、練り込みの際のハンドリング性に劣るなどの問題が生じうる。なお、本発明において、平均粒子径は、レーザ回折・散乱法により測定される値であり、下記実施例では、光源として赤色半導体レーザ(波長680nm)を用いる島津製作所製のレーザ回折式粒度分布測定装置「SALD−2200」を用いて乾式により測定した。   The average particle diameter of the porous hydroxyapatite powder is preferably 0.1 to 500 μm from the viewpoint of wear resistance and cut resistance, more preferably 0.5 to 50 μm, and still more preferably 0.5 to 15 μm. More preferably, the thickness is 0.5 to 5 μm, and particularly preferably 0.5 to 2 μm. That is, a particle having a particularly small average particle size is most preferable, and if the average particle size is larger than this range, the effect on improving the performance on ice is not sufficient. On the other hand, if the average particle diameter is smaller than this range, problems such as difficulty in production by pulverization and inferior handling properties during kneading may occur. In the present invention, the average particle diameter is a value measured by a laser diffraction / scattering method. In the following examples, a laser diffraction particle size distribution measurement manufactured by Shimadzu Corporation using a red semiconductor laser (wavelength 680 nm) as a light source is used. Measurement was performed by a dry method using an apparatus “SALD-2200”.

本発明により氷上性能を大幅に向上できる理由は必ずしも明らかではない。特には、平均粒子径の特に小さいものが最も好ましいことについて、合理的な理由を見つけることは困難である。おそらくは、天然ヒドロキシアパタイト等の多孔性ヒドロキシアパタイトが有する特有の多孔質構造及び吸着性により、氷上路面の水膜を効果的に吸水及び除水し、更にそのイオン交換作用等に基づき、トレッドと路面との間で何らかの相互作用を発揮しているためと推測される。また、多孔性ヒドロキシアパタイト粉末であると、硬度が高いことから、氷上路面に対する引っ掻き効果を発揮し、このことも氷上性能の向上に寄与しているものと推測される。なお、平均粒子径が特に小さいものを用いた場合、仮に路面を損傷する作用があるとしても、実際上は、かなり少ないと考えられる。   The reason why the performance on ice can be greatly improved by the present invention is not necessarily clear. In particular, it is difficult to find a reasonable reason for the fact that a particularly small average particle size is most preferable. Probably, due to the unique porous structure and adsorptivity of porous hydroxyapatite such as natural hydroxyapatite, the water film on the road surface on ice is effectively absorbed and dehydrated, and based on its ion exchange action, etc. This is presumed to be due to some interaction with the. In addition, since the porous hydroxyapatite powder has high hardness, it exhibits a scratching effect on the road surface on ice, which is also presumed to contribute to the improvement of the performance on ice. In addition, when a particle having a particularly small average particle diameter is used, it is considered that there is actually a very small amount even if there is an effect of damaging the road surface.

多孔性ヒドロキシアパタイト粉末は、ジエン系ゴム100重量部に対して、0.3〜20重量部の範囲内で配合することができる。該配合量が0.3重量部未満では、添加効果が不十分であり、逆に20重量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。該配合量は、より好ましくは1〜15重量部である。   The porous hydroxyapatite powder can be blended within a range of 0.3 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. When the blending amount is less than 0.3 parts by weight, the effect of addition is insufficient, and when it exceeds 20 parts by weight, the wear resistance is deteriorated. The blending amount is more preferably 1 to 15 parts by weight.

本発明のゴム組成物には、多孔性ヒドロキシアパタイト粉末とともに、種子の殻又は果実の核を粉砕してなる植物性粒状体、及び/又は、植物の多孔質性炭化物の粉砕物を更に配合してもよい。これらの植物性粒状体や多孔質性炭化物の粉砕物を併用することにより、氷上性能を更に向上することができる。   In addition to the porous hydroxyapatite powder, the rubber composition of the present invention further comprises a plant granule obtained by pulverizing seed shells or fruit nuclei and / or a pulverized product of plant porous carbide. May be. The performance on ice can be further improved by using these plant granules and porous carbide pulverized material in combination.

上記植物性粒状体としては、胡桃(クルミ)、椿などの種子の殻、あるいは桃、梅などの果実の核を公知の方法で粉砕してなる粉砕品を用いることができる。これらはモース硬度が2〜5程度であり、氷よりも硬いので、氷上路面に対して引っ掻き効果を発揮することができる。   As the plant granular material, a pulverized product obtained by pulverizing seed husks such as walnuts and persimmons or fruit nuclei such as peaches and plums by a known method can be used. Since these have a Mohs hardness of about 2 to 5 and are harder than ice, they can exhibit a scratching effect on the road surface on ice.

植物性粒状体は、ゴムとのなじみを良くして脱落を防ぐために、ゴム接着性改良剤の樹脂液で表面処理されたものを用いることが好ましい。ゴム接着性改良剤としては、例えば、レゾルシン・ホルマリン樹脂初期縮合物とラテックスの混合物を主成分とするもの(RFL液)が挙げられる。   In order to improve the familiarity with rubber and prevent dropping, the plant-based granule is preferably used after being surface-treated with a resin solution of a rubber adhesion improving agent. As the rubber adhesion improver, for example, those having a mixture of resorcin / formalin resin initial condensate and latex as main components (RFL solution) can be mentioned.

植物性粒状体の平均粒子径は、特に限定されないが、引っ掻き効果を発揮するとともにトレッドからの脱落を防止するため、100〜600μmであることが好ましい。なお、平均粒子径は、上記と同様、レーザ回折・散乱法により測定される値である。   Although the average particle diameter of a vegetable granular material is not specifically limited, In order to exhibit the scratch effect and to prevent the fall off from a tread, it is preferable that it is 100-600 micrometers. The average particle diameter is a value measured by the laser diffraction / scattering method, as described above.

本発明のゴム組成物は、上記した各成分に加え、通常のゴム工業で使用されているカーボンブラックやシリカなどの補強剤や充填剤、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、可塑剤、老化防止剤(アミン−ケトン系、芳香族第2アミン系、フェノール系、イミダゾール系等)、加硫剤、加硫促進剤(グアニジン系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チウラム系等)などの配合薬品類を通常の範囲内で適宜配合することができる。   The rubber composition of the present invention comprises, in addition to the above-mentioned components, reinforcing agents and fillers such as carbon black and silica, process oil, zinc white, stearic acid, softener, and plasticizer that are used in ordinary rubber industry. , Anti-aging agent (amine-ketone, aromatic secondary amine, phenol, imidazole, etc.), vulcanizing agent, vulcanization accelerator (guanidine, thiazole, sulfenamide, thiuram, etc.), etc. These compounding chemicals can be appropriately blended within a normal range.

ここで、カーボンブラックとしては、スタッドレスタイヤのトレッド部に用いる場合は、ゴム組成物の低温性能、耐摩耗性やゴムの補強性などの観点から、窒素吸着比表面積(N2SA)(JIS K6217−2)が70〜150m2/gであり、かつDBP吸油量(JIS K6217−4)が100〜150ml/100gであるものが好ましく用いられる。具体的にはSAF,ISAF,HAF級のカーボンブラックが例示され、配合量としてはジエン系ゴム100重量部に対して10〜80重量部程度の範囲で使用されることが好ましい。 Here, as carbon black, when used in the tread portion of a studless tire, nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) (JIS K6217) is considered from the viewpoints of low temperature performance, abrasion resistance, rubber reinforcement, and the like of the rubber composition. -2) is 70 to 150 m 2 / g, and the DBP oil absorption (JIS K6217-4) is preferably 100 to 150 ml / 100 g. Specifically, SAF, ISAF, and HAF grade carbon black are exemplified, and the blending amount is preferably in the range of about 10 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber.

また、シリカを用いる場合は、湿式シリカ、乾式シリカ或いは表面処理シリカなどが使用され、配合量はゴムのtanδのバランスや補強性、電気伝導度の観点からジエン系ゴム100重量部に対して50重量部未満が好ましく、カーボンブラックとの合計量では30〜80重量部程度が好ましい。また、シリカを配合する場合、シランカップリング剤を併用することが好ましい。   In addition, when silica is used, wet silica, dry silica, surface-treated silica or the like is used, and the blending amount is 50 with respect to 100 parts by weight of diene rubber from the viewpoint of balance of tan δ of rubber, reinforcing property, and electrical conductivity. The amount is preferably less than parts by weight, and is preferably about 30 to 80 parts by weight in the total amount with carbon black. Moreover, when mix | blending a silica, it is preferable to use a silane coupling agent together.

本発明のゴム組成物は、通常に用いられるバンバリーミキサーやニーダなどの混合機を用いて混練し作製することができる。該ゴム組成物は、スタッドレスタイヤ、スノータイヤなどの冬用タイヤのトレッド部のためのゴム組成物として好適に用いられる。   The rubber composition of the present invention can be prepared by kneading using a commonly used mixer such as a Banbury mixer or a kneader. The rubber composition is suitably used as a rubber composition for a tread portion of a winter tire such as a studless tire or a snow tire.

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いてゴム用押し出し機などによりタイヤのトレッド部を作製し未加硫タイヤを成型した後、常法に従い加硫工程を経ることで製造することができる。キャップベース構造のスタッドレスタイヤに適用される場合は、接地面側のキャップトレッドにのみに本発明のゴム組成物を適用すればよい。   The pneumatic tire of the present invention is manufactured by producing a tread portion of a tire using a rubber extruder or the like and molding an unvulcanized tire using the rubber composition, followed by a vulcanization process according to a conventional method. Can do. When applied to a studless tire having a cap base structure, the rubber composition of the present invention may be applied only to the cap tread on the ground contact surface side.

このようにして得られた本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムに配合した多孔性ヒドロキシアパタイト粉末がトレッド表面に露出することで、その特有の多孔質構造等により氷上路面の水膜を効果的に除去することができ、トレッドゴムと路面との摩擦係数を高めて氷上性能を向上することができる。また、耐摩耗性を低下を抑えることができる。また、クルミ殻の粉砕物等の植物性粒状体や、竹炭粉砕物等の多孔性炭化物の粉砕物を併用することで、更なる氷上性能の向上を実現することができる。しかも、道路の損傷やアスファルトの粉塵を発生させることなく、天然素材を使用することにより、多孔性ヒドロキシアパタイト粉末の飛散によっても健康や環境に悪影響を及ぼすことがない。   The pneumatic tire of the present invention thus obtained has an effective water film on the road surface due to its unique porous structure, etc., because the porous hydroxyapatite powder blended in the tread rubber is exposed on the tread surface. It is possible to improve the performance on ice by increasing the coefficient of friction between the tread rubber and the road surface. In addition, it is possible to suppress a decrease in wear resistance. Further, the use of vegetable granules such as pulverized walnut shells and porous carbide pulverized products such as bamboo charcoal pulverized products can further improve the performance on ice. Moreover, the use of natural materials without causing road damage or asphalt dust does not adversely affect health and the environment even if the porous hydroxyapatite powder is scattered.

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

バンバリーミキサーを使用し、下記表1に示す配合に従い、スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物を調製した。表1中の各成分は以下の通りである。   Using a Banbury mixer, a tread rubber composition for studless tires was prepared according to the formulation shown in Table 1 below. Each component in Table 1 is as follows.

・天然ゴム:RSS#3、
・ブタジエンゴム:JSR株式会社製ハイシスブタジエンゴム「BR01」、
・カーボンブラック:東海カーボン株式会社製「シーストKH」(N339、HAF)、
・シリカ:東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールAQ」、
・シランカップリング剤:デグサ社製「Si75」、
・パラフィンオイル:株式会社ジャパンエナジー製「JOMOプロセスP200」。
・ Natural rubber: RSS # 3,
・ Butadiene rubber: High butadiene rubber “BR01” manufactured by JSR Corporation,
Carbon black: “Seast KH” (N339, HAF) manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
・ Silica: “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.
Silane coupling agent: “Si75” manufactured by Degussa
Paraffin oil: “JOMO Process P200” manufactured by Japan Energy Corporation.

・天然ヒドロキシアパタイト粉末:株式会社エクセラの「天然アパタイト 1ミクロン」及び「天然アパタイト 325メッシュ」(平均粒径 約3ミクロン)、
・竹炭粉砕物:孟宗竹の竹炭(宮崎土晃株式会社製「1号炭」)をハンマーミルで粉砕し、得られた粉砕物をふるいにより分級した竹炭粉末(平均粒子径100μm)、
・表面処理植物性粒状体:クルミ殻粉砕物(株式会社日本ウォルナット製「ソフトグリット#46」)に対し、特開平10−7841号公報に記載に方法に準じてRFL処理液で表面処理を施したもの(処理後の植物性粒状体の平均粒子径は300μm)。
・ Natural hydroxyapatite powder: “Natural apatite 1 micron” and “Natural apatite 325 mesh” (average particle size of about 3 microns) by EXELA Corporation
-Bamboo charcoal pulverized material: Bamboo charcoal powder (average particle size 100 μm) obtained by crushing bamboo charcoal from Somune bamboo (“No. 1 charcoal” manufactured by Miyazaki Dogo Co., Ltd.) with a hammer mill and classifying the obtained pulverized material with a sieve.
・ Surface-treated plant granular material: A walnut shell pulverized product (“Soft Grit # 46” manufactured by Nippon Walnut Co., Ltd.) is subjected to surface treatment with an RFL treatment liquid according to the method described in JP-A-10-7841. (The average particle diameter of the treated plant granules is 300 μm).

各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴム100重量部に対し、ステアリン酸(花王株式会社製「ルナックS−20」)2重量部、亜鉛華(三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華1種」)2重量部、老化防止剤(住友化学株式会社製「アンチゲン6C」)2重量部、ワックス(日本精鑞株式会社製「OZOACE0355」)2重量部、加硫促進剤(住友化学株式会社製「ソクシノールCZ」)1.5重量部、及び、硫黄(鶴見化学工業株式会社製「粉末硫黄」)2.1重量部を配合した。   In each rubber composition, 2 parts by weight of stearic acid ("Lunac S-20" manufactured by Kao Corporation) and zinc white ("Zinc Flower" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) are used as a common compound. 1 type)) 2 parts by weight, anti-aging agent (“Antigen 6C” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 2 parts by weight, wax (“OZOACE0355” manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) 2 parts by weight, vulcanization accelerator (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 1.5 parts by weight of company "Soccinol CZ") and 2.1 parts by weight of sulfur ("powder sulfur" manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.) were blended.

得られた各ゴム組成物について、硬度(23℃)を測定した。また、各ゴム組成物を用いてスタッドレスタイヤを作製し、耐摩耗性と、氷上路面における制動性能(氷上制動性能)を評価した。タイヤサイズは195/65R15として、そのトレッドに各ゴム組成物を適用し、常法に従い加硫成形することにより製造した。各使用リムは15×5.5JJとした。各測定・評価方法は次の通りである。   About each obtained rubber composition, hardness (23 degreeC) was measured. Also, studless tires were prepared using each rubber composition, and the wear resistance and braking performance on the road surface on ice (on-ice braking performance) were evaluated. The tire size was 195 / 65R15, and each rubber composition was applied to the tread and manufactured by vulcanization molding according to a conventional method. Each rim used was 15 × 5.5 JJ. Each measurement / evaluation method is as follows.

・硬度:JIS K6253に準拠して、160℃×20分で加硫したサンプル(厚みが12mm以上のもの)について、23℃での硬度を、タイプAデュロメータを用いて測定した。 Hardness: Based on JIS K6253, the hardness at 23 ° C. of a sample vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes (thickness of 12 mm or more) was measured using a type A durometer.

・耐摩耗性:上記タイヤを2000ccの4WD車に装着し、2500km毎に左右ローテーションして、10000km走行後の残溝(4本のタイヤの残溝の平均値)を測定し、比較例2の値を100とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。 ・ Abrasion resistance: The above tire was mounted on a 2000 cc 4WD vehicle, rotated left and right every 2500 km, and the remaining grooves after running 10,000 km (average value of remaining grooves of four tires) were measured. The value was expressed as an index with a value of 100. A larger index indicates better wear resistance.

・氷上制動性能:上記タイヤを2000ccの4WD車に装着し、−3±3℃の氷盤路上で40km/h走行からABS作動させて制動距離を測定し(n=10の平均値)、比較例2の値を100とした指数で表示した。指数が大きいほど制動距離が短く、制動性能に優れることを示す。

Figure 2010285536
・ Ice braking performance: The above tire is mounted on a 2000 cc 4WD vehicle, and the braking distance is measured by running ABS from 40 km / h on an ice board at -3 ± 3 ° C (average value of n = 10). Displayed as an index with the value of Example 2 as 100. The larger the index, the shorter the braking distance and the better the braking performance.
Figure 2010285536

結果は表1に示す通りであり、天然ヒドロキシアパタイト粉末を配合した実施例1〜4であると、従来の材料(竹炭粉砕物、植物性粒状体)を配合した比較例2〜4に対して、耐摩耗性を実質的に悪化させることなく、氷上制動性能が大幅に向上していた。特に、同様に多孔性であって、より吸着性が大きいと考えられる竹炭を用いた比較例2に比べて、氷上制動性能を大きく向上させることができた。また、植物性粒状体(クルミ粉)を同一重量部だけ配合した比較例3に比べても、同様に、氷上制動性能を大きく向上させることができた。   A result is as showing in Table 1, and it is Examples 1-4 which mix | blended the natural hydroxyapatite powder with respect to the comparative examples 2-4 which mix | blended the conventional material (bamboo charcoal ground material, vegetable granule). The braking performance on ice was greatly improved without substantially deteriorating the wear resistance. In particular, the braking performance on ice was greatly improved as compared with Comparative Example 2 using bamboo charcoal, which is also porous and is considered to be more adsorbable. Moreover, compared with the comparative example 3 which mix | blended only the weight part of vegetable granular material (walnut powder), the braking performance on ice was able to be improved significantly similarly.

実施例1と、実施例2とでは、天然ヒドロキシアパタイト粉末の平均粒径のみが異なるが、平均粒径が1μmである実施例1の場合に、平均粒径が3μmである実施例2に比べて、耐磨耗性及び氷上制動性能のいずれにおいても、有意に優れていた。これに対し、実施例2では、比較例2との間で効果の相違はあまり明瞭でなかった。氷上制動性能の向上のためには、通常添加しないような、微細な粒径のもので特に優れた性能が得られたことは、全く予想外の結果であった。この理由は、不明であるが、活性な表面がゴム材料により多く接触することにより、ミクロな構造やゴムの特性に影響を与えたのかも知れない。   Example 1 and Example 2 differ only in the average particle size of the natural hydroxyapatite powder, but in the case of Example 1 where the average particle size is 1 μm, compared to Example 2 where the average particle size is 3 μm. Thus, both wear resistance and braking performance on ice were significantly superior. On the other hand, in Example 2, the difference in effect between Comparative Example 2 was not so clear. In order to improve the braking performance on ice, it was a completely unexpected result that a particularly excellent performance was obtained with a fine particle size that is not usually added. The reason for this is unclear, but the active surface may have more contact with the rubber material, which may have affected the micro structure and rubber properties.

一方、実施例2と実施例4との比較から知られるように、天然ヒドロキシアパタイト粉末のみを氷上制動性能付与のために添加した場合に比べ、植物性粒状体をも配合した場合に、氷上制動性能が顕著に向上した。植物性粒状体を併用した実施例4では、氷上制動性能のみを見た場合、実施例1よりも高く、耐磨耗性もそれほど低下しなかった。このことは、天然ヒドロキシアパタイト粉末の引っ掻き効果が、植物性粒状体の引っ掻き効果に比べて小さいことを示唆していると推測される。   On the other hand, as known from the comparison between Example 2 and Example 4, compared to the case where only the natural hydroxyapatite powder is added for imparting the braking performance on ice, the braking on ice is carried out when the plant granular material is also blended. The performance was significantly improved. In Example 4 in which the plant granule was used in combination, when only the braking performance on ice was seen, it was higher than Example 1 and the wear resistance was not so lowered. This is presumed to suggest that the scratching effect of the natural hydroxyapatite powder is smaller than the scratching effect of the plant granules.

なお、天然ヒドロキシアパタイト粉末の配合量が、かなり多い実施例3では、同一平均粒子径で典型的な配合量となっている実施例1に比べて、氷上制動性能がさらに向上したものの、耐磨耗性が、やや劣っていた。   In Example 3, the amount of natural hydroxyapatite powder was considerably large, although the braking performance on ice was further improved compared to Example 1 in which the amount of natural hydroxyapatite powder was a typical amount with the same average particle diameter. Abrasion was slightly inferior.

一方、天然ヒドロキシアパタイト粉末と植物性粒状体とを添加した実施例4に比べて、さらに竹炭を併用した実施例5では、氷上制動性能が若干向上したものの、耐磨耗性の低下が比較的大きかった。これは、天然ヒドロキシアパタイト粉末が、竹炭と同様に、主として吸水により氷上制動性能に寄与しているという推測を裏付ける結果である。   On the other hand, compared to Example 4 in which natural hydroxyapatite powder and plant granules were added, Example 5 with bamboo charcoal was used, but although the braking performance on ice was slightly improved, the wear resistance was relatively lowered. It was big. This is a result supporting the speculation that natural hydroxyapatite powder contributes to the braking performance on ice mainly due to water absorption, similar to bamboo charcoal.

本発明に係るゴム組成物は、スタッドレスタイヤ、スノータイヤなどの冬用タイヤ、産業車両用タイヤなどの各種空気入りタイヤを始めとして、靴底、マット類、床材等の防滑性が要求されるゴム製品に広く利用することができる。   The rubber composition according to the present invention is required to have anti-slip properties such as shoe soles, mats, floor materials, and the like, including various pneumatic tires such as winter tires such as studless tires and snow tires, and tires for industrial vehicles. Can be widely used for rubber products.

Claims (3)

ジエン系ゴム100重量部に対し、多孔性のヒドロキシアパタイト粉末を0.3〜30重量部配合してなるゴム組成物。   A rubber composition comprising 0.3 to 30 parts by weight of a porous hydroxyapatite powder with respect to 100 parts by weight of a diene rubber. 種子の殻又は果実の核を粉砕してなる植物性粒状体、または、この表面をゴム接着性改良剤の樹脂液により処理したものを、更に配合してなる請求項1記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1, further comprising a plant granule obtained by pulverizing a seed shell or a fruit core, or a product obtained by treating the surface with a resin solution of a rubber adhesion improver. 請求項1又は2に記載のゴム組成物からなるトレッドを備えた空気入りタイヤ。   A pneumatic tire provided with a tread comprising the rubber composition according to claim 1.
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