JP2012180449A - Rubber composition for coating organic fiber reinforcing material, and pneumatic tire - Google Patents

Rubber composition for coating organic fiber reinforcing material, and pneumatic tire Download PDF

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仁 宇野
Shinichiro Ose
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition for coating an organic fiber reinforcing material in which fracture resistance and fatigue resistance are improved with well balance while maintaining low heat buildup, and which becomes a raw material of a chafer excellent in bead durability, and to provide a pneumatic tire.SOLUTION: The rubber composition for coating an organic fiber reinforcing material includes carbon black that satisfies the following (1)-(4): (1) the dibutyl phthalate (DBP) absorbed amount (ml/100g) is 90-180; (2) the difference between a BET specific surface area (BET5) (m/g) and an outer specific surface area (STSA) (m/g) is 5≤(BET5)-(STSA)≤12; (3) the ratio of a Stokes diameter (Dst) to a Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half value width)) of the carbon black is 0.70≤(ΔD-50)/(Dst)≤1.10, and (4) the ratio of the BET specific surface area (BET5) (m/g) to an iodine absorbed amount (IA) (mg/g) is 1.05≤(BET5)/(IA)≤1.35.

Description

本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有し、空気入りタイヤのチェーハーの原料として有用な有機繊維補強材被覆用ゴム組成物であって、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労性および接着性がバランス良く向上し、ビード耐久性に優れたチェーハーの原料となる有機繊維補強材被覆用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。   The present invention is a rubber composition for covering an organic fiber reinforcing material, which contains a rubber component and carbon black and is useful as a raw material for a chafer of a pneumatic tire. The present invention relates to a rubber composition for coating an organic fiber reinforcing material and a pneumatic tire, which is a raw material for a chacher with improved fatigue and adhesion in a well-balanced manner and excellent bead durability.

図1に示す重荷重用空気入りタイヤにおいては、ビードワイヤー1およびビードフィラー2の補強材として、有機繊維からなる有機繊維補強材をゴムで被覆したチェーハー7が、カーカスプライ5の巻き上げ端を覆うように配設されている。また、図示を省略するが、このチェーハー7のタイヤ幅方向外側あるいは内側に、チェーハー7と共に、スチールコードをゴムで被覆したスチールチェーハーを配設しても良い。かかるチェーハーには、タイヤ走行中に繰り返し負荷が作用するため、有機繊維からなる有機繊維補強材と被覆ゴムとの間、あるいは被覆ゴム同士の間でセパレーションが発生し易い。したがって、有機繊維からなる有機繊維補強材の補強効果を高め、セパレーションなどの故障発生を防止するため、その被覆ゴムには、有機繊維との高い接着性や、優れた低発熱性、耐破壊特性、耐疲労性が要求されている。   In the heavy-duty pneumatic tire shown in FIG. 1, as a reinforcing material for the bead wire 1 and the bead filler 2, a chacher 7 in which an organic fiber reinforcing material made of organic fiber is covered with rubber so as to cover the winding end of the carcass ply 5. It is arranged. Although not shown, a steel chacher in which a steel cord is covered with rubber may be disposed together with the chacher 7 on the outer side or the inner side of the chacher 7 in the tire width direction. Since such a chafer is repeatedly subjected to a load while the tire is running, separation is likely to occur between the organic fiber reinforcing material made of organic fibers and the covering rubber, or between the covering rubbers. Therefore, in order to enhance the reinforcement effect of organic fiber reinforcement made of organic fibers and prevent the occurrence of failure such as separation, the coated rubber has high adhesion to organic fibers, excellent low heat generation, and fracture resistance Fatigue resistance is required.

被覆ゴムと有機繊維との接着性を向上させる手法としては、例えば、被覆用ゴム組成物中に、有機酸金属塩を配合する方法、あるいは強固な接着層を形成し得るレゾルシンなどのメチレン受容体、ヘキサメチレンテトラミンなどのメチレン供与体を配合する方法などが、従来から用いられている(例えば、下記特許文献1)。これらの方法により、有機繊維と被覆ゴムとの接着性は向上する。しかしながら、これらの方法では、被覆ゴムの耐破壊特性が低下するため、空気入りタイヤの耐久性が十分に向上するとは言い難く、引き続き改善の余地があった。   Examples of a technique for improving the adhesion between the coating rubber and the organic fiber include a method of blending an organic acid metal salt in a coating rubber composition, or a methylene acceptor such as resorcin that can form a strong adhesive layer. A method of blending a methylene donor such as hexamethylenetetramine has been conventionally used (for example, Patent Document 1 below). By these methods, the adhesion between the organic fiber and the coated rubber is improved. However, in these methods, since the fracture resistance of the coated rubber is lowered, it is difficult to say that the durability of the pneumatic tire is sufficiently improved, and there is still room for improvement.

一方、チェーハーなどに使用される有機繊維の被覆ゴムに配合されるカーボンブラックとしては、被覆ゴムの発熱を抑制する(つまり、低発熱性を改良する)ため、比較的粒径の大きいカーボンブラック(例えばHAFクラス)が使用される。しかしながら、比較的粒径の大きいカーボンブラックを被覆ゴム中に配合すると、低発熱性は改良されるが、耐破壊特性が十分に向上するとは言い難い。したがって、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性を向上することができるカーボンブラックを配合した有機繊維補強材用の被覆ゴムが、市場において要求されているのが実情であった。   On the other hand, carbon black blended with organic fiber coating rubber used for chachers, etc., has a relatively large particle size carbon black (in order to suppress heat generation of the coating rubber (that is, to improve low heat generation)) ( For example, HAF class) is used. However, when carbon black having a relatively large particle size is blended in the coated rubber, the low heat build-up is improved, but it is difficult to say that the fracture resistance is sufficiently improved. Therefore, the actual situation is that there is a demand in the market for a coating rubber for an organic fiber reinforcing material containing carbon black, which can improve the fracture resistance while maintaining low exothermic properties.

下記特許文献2では、150℃から450℃までの加熱減量が0.87質量%以上、トルエン着色透過度が90%以上、かつ窒素吸着比表面積(NSA)(m/g)とヨウ素吸着量(IA)(mg/g)との比を1.10〜1.30に調整したカーボンブラック、ならびに脂肪酸エステルおよび脂肪酸金属塩の少なくともいずれかである加工助剤を含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。また、下記特許文献3では、セチルトリアンモニウム(CTAB)比表面積(m/g)を115〜145、DBP吸収量(24M4DBP)(ml/100g)とCTABとの比を0.75〜0.92、CTABとIAとの比を0.97〜1.25、比着色量TINT(%)≧−46.787(24M4DBP/CTAB)+168に調整したカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。また、下記特許文献4では、NSAとIAとの比を1.20〜1.30、NSAとCTABとの差を5以下に調整したカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。さらに、下記特許文献5では、CTABが120以上、圧縮DBP吸収量が90(ml/100g)以上、かつアグリゲート間ポア容積のうちポア径25〜30nmの占める量が30ml/100g以上であるカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。 In the following Patent Document 2, the loss on heating from 150 ° C. to 450 ° C. is 0.87% by mass or more, the toluene coloring permeability is 90% or more, and the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) (m 2 / g) and iodine A rubber composition containing carbon black having a ratio of 1.10 to 1.30 with the amount of adsorption (IA) (mg / g) and a processing aid that is at least one of a fatty acid ester and a fatty acid metal salt. In addition, it describes that it is possible to achieve both fracture resistance and low heat build-up. In Patent Document 3 below, the specific surface area (m 2 / g) of cetyltriammonium (CTAB) is 115 to 145, and the ratio of DBP absorption (24M4DBP) (ml / 100 g) to CTAB is 0.75 to 0.00. 92, a rubber composition containing carbon black in which the ratio of CTAB to IA is 0.97 to 1.25 and the specific coloring amount TINT (%) ≧ −46.787 (24M4DBP / CTAB) +168 is It describes that both characteristics and low heat build-up can be achieved. In Patent Document 4 below, a rubber composition containing carbon black in which the ratio of N 2 SA to IA is 1.20 to 1.30 and the difference between N 2 SA and CTAB is adjusted to 5 or less is It describes that both fracture characteristics and low heat build-up can be achieved. Furthermore, in the following Patent Document 5, carbon having a CTAB of 120 or more, a compressed DBP absorption amount of 90 (ml / 100 g) or more, and an amount occupied by a pore diameter of 25 to 30 nm in the inter-aggregate pore volume is 30 ml / 100 g or more. It describes that a rubber composition containing black can achieve both fracture resistance and low heat build-up.

しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、上記文献で着目したカーボンブラックの各指標を最適化するのみでは、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握することが困難であることが判明した。カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いは、特に低発熱性と耐破壊特性とに大きな影響を及ぼすため、上記文献で使用されたカーボンブラックでは、被覆ゴムにおいて、特に低発熱性と耐破壊特性との両立を図る場合、さらなる改良の余地があることがわかった。   However, as a result of intensive studies by the present inventor, it is difficult to accurately grasp the degree of pores on the surface of the carbon black aggregate only by optimizing each index of carbon black noted in the above document. found. The degree of pores on the surface of the carbon black aggregate has a significant effect on the low heat buildup and fracture resistance, so the carbon black used in the above documents has a particularly low heat buildup and fracture resistance in the coated rubber. It was found that there is room for further improvement when trying to achieve both.

特開平11−263102号公報JP-A-11-263102 特開2009−40904号公報JP 2009-40904 A 特開2000−344945号公報JP 2000-344945 A 特開2007−231179号公報JP 2007-231179 A 特開2005−344063号公報JP-A-2005-334063

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労性および接着性がバランス良く向上し、ビード耐久性に優れたチェーハーの原料となる有機繊維補強材被覆用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to maintain a low exothermic property while improving fracture resistance, fatigue resistance and adhesiveness in a well-balanced manner, and to make Chaher excellent in bead durability. The object is to provide a rubber composition for covering an organic fiber reinforcing material and a pneumatic tire as raw materials.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握する手法について、鋭意検討を行った。その結果、BET比表面積(BET5)と外部比表面積(STSA)との差が特定の範囲内にあるカーボンブラックでは、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いが、低発熱性と耐破壊特性、耐疲労性および接着性との両立を図るうえで特に好ましいことが判明した。さらに、BET5とSTSAとに加えて、従来からカーボンブラックの特性を示す指標として使用されているジブチルフタレート(DBP)吸収量と、ヨウ素吸着量(IA)と、カーボンブラックのストークス径(Dst)およびストークス径分布(ΔD−50(半値幅))と、の関係で最適なカーボンブラックを配合したゴム組成物を被覆ゴムとして有機繊維補強材を製造し、かかる有機繊維補強材を原料としてチェーハーを製造することにより、チェーハーの低発熱性と耐破壊特性および耐疲労性とをバランス良く改良できることを見出した。本発明は、上記の検討の結果なされたものであり、下記の如き構成により上述の目的を達成するものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied a method for accurately grasping the degree of pores on the surface of the carbon black aggregate. As a result, in the carbon black in which the difference between the BET specific surface area (BET5) and the external specific surface area (STSA) is within a specific range, the degree of pores on the surface of the carbon black aggregate is low exothermic property and fracture resistance. It has been found that it is particularly preferable for achieving both fatigue resistance and adhesion. Further, in addition to BET5 and STSA, dibutyl phthalate (DBP) absorption amount, iodine adsorption amount (IA), and Stokes diameter (Dst) of carbon black, which have been conventionally used as indicators of carbon black characteristics, and An organic fiber reinforcing material is manufactured using a rubber composition containing carbon black that is optimal in relation to the Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half width)) as a covering rubber, and a chacher is manufactured using the organic fiber reinforcing material as a raw material. As a result, it has been found that the low exothermic property, the fracture resistance and the fatigue resistance of the chacher can be improved in a well-balanced manner. The present invention has been made as a result of the above-described studies, and achieves the above-described object with the following configuration.

即ち、本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有する有機繊維補強材被覆用ゴム組成物であって、前記カーボンブラックが、下記(1)〜(4)を満たすものであり、
(1)ジブチルフタレート(DBP)吸収量(ml/100g)が、90〜180、
(2)BET比表面積(BET5)(m/g)と外部比表面積(STSA)(m/g)との差が、5≦(BET5)−(STSA)≦12、
(3)前記カーボンブラックのストークス径(Dst)とストークス径分布(ΔD−50(半値幅))との比が、0.70≦(ΔD−50)/(Dst)≦1.10、かつ
(4)BET比表面積(BET5)(m/g)とヨウ素吸着量(IA)(mg/g)との比が、1.05≦(BET5)/(IA)≦1.35、少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して40〜70質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合が70質量%以上であることを特徴とする有機繊維補強材被覆用ゴム組成物に関する。
That is, the present invention is an organic fiber reinforcement covering rubber composition containing a rubber component and carbon black, and the carbon black satisfies the following (1) to (4),
(1) Dibutyl phthalate (DBP) absorption (ml / 100 g) is 90 to 180,
(2) The difference between the BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) and the external specific surface area (STSA) (m 2 / g) is 5 ≦ (BET5) − (STSA) ≦ 12,
(3) The ratio between the Stokes diameter (Dst) of the carbon black and the Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half-value width)) is 0.70 ≦ (ΔD-50) / (Dst) ≦ 1.10. 4) The ratio of BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) to iodine adsorption amount (IA) (mg / g) is 1.05 ≦ (BET5) / (IA) ≦ 1.35, at least the carbon The compounding amount of the reinforcing filler containing black is 40 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and the ratio of the carbon black in the reinforcing filler is 70% by mass or more. The present invention relates to a rubber composition for coating an organic fiber reinforcing material.

本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの(1)ジブチルフタレート(DBP)吸収量(ml/100g)が、90〜180であるため、低発熱性と耐破壊特性、耐疲労性および接着性とをバランス良く両立することができる。DBP吸収量は、カーボンブラック凝集体のストラクチャーの指標となるものであり、DBP吸収量が(1)に記載の範囲を下回ると、カーボンブラック凝集体のストラクチャーが低すぎるため、ゴムの補強性が低下し、耐久力が悪化する傾向がある。一方、DBP吸収量が(1)に記載の範囲を超えると、カーボンブラック凝集体のストラクチャーが高すぎるため、低発熱性が悪化する傾向がある。   In the rubber composition according to the present invention, the carbon black has a (1) dibutyl phthalate (DBP) absorption amount (ml / 100 g) of 90 to 180. Therefore, low heat build-up and fracture resistance, fatigue resistance and adhesion are obtained. Can be balanced in a balanced manner. The DBP absorption amount is an index of the structure of the carbon black aggregate, and if the DBP absorption amount is below the range described in (1), the structure of the carbon black aggregate is too low, so that the rubber reinforcement is It tends to decrease and durability deteriorates. On the other hand, when the DBP absorption amount exceeds the range described in (1), the structure of the carbon black aggregate is too high, and thus the low heat build-up tends to deteriorate.

また、本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの(2)BET比表面積(BET5)(m/g)と外部比表面積(STSA)(m/g)との差が、5≦(BET5)−(STSA)≦12となる。BET比表面積(BET5)と外部比表面積(STSA)とは、いずれも窒素吸収量に基づいて計算された比表面積に関する指標であるため、両者の差を算出することで、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握することができる。 Further, the rubber composition according to the present invention has a difference between the carbon black (2) BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) and the external specific surface area (STSA) (m 2 / g) of 5 ≦ ( BET5) − (STSA) ≦ 12. Since the BET specific surface area (BET5) and the external specific surface area (STSA) are both indices related to the specific surface area calculated based on the nitrogen absorption amount, the difference between the two is calculated, so that the carbon black aggregate surface The degree of pores can be accurately grasped.

カーボンブラック凝集体表面の細孔にはゴム分子が入り込めないため、細孔が多いほどカーボンブラックとゴム分子との結びつきが弱くなる。本願発明では、カーボンブラックの(BET5)−(STSA)の関係が上記(2)を満たすため、カーボンブラックとゴム分子との結びつき度合いが最適化され、その結果、低発熱性と耐破壊特性、耐疲労性および接着性とをバランス良く両立することができる。   Since rubber molecules cannot enter the pores on the surface of the carbon black aggregate, the more pores, the weaker the bond between carbon black and rubber molecules. In the present invention, since the relationship of (BET5)-(STSA) of carbon black satisfies the above (2), the degree of binding between carbon black and rubber molecules is optimized, and as a result, low heat buildup and fracture resistance, Both fatigue resistance and adhesiveness can be balanced.

また、本発明に係るゴム組成物は、(3)カーボンブラックのストークス径(Dst)とストークス径分布(ΔD−50(半値幅))との比が、0.70≦(ΔD−50)/(Dst)≦1.10であるため、低発熱性と耐破壊特性、耐疲労性および接着性とをバランス良く向上することができる。(ΔD−50)/(Dst)が(3)に記載の範囲を下回ると、低発熱性が悪化する傾向がある。一方、(ΔD−50)/(Dst)が(3)に記載の範囲を超えると、耐破壊特性および耐疲労性が悪化する傾向がある。   In the rubber composition according to the present invention, (3) the ratio of the Stokes diameter (Dst) of carbon black to the Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half width)) is 0.70 ≦ (ΔD-50) / Since (Dst) ≦ 1.10, it is possible to improve the low exothermic property, the fracture resistance, the fatigue resistance and the adhesiveness in a well-balanced manner. When (ΔD-50) / (Dst) is less than the range described in (3), the low heat build-up tends to deteriorate. On the other hand, when (ΔD-50) / (Dst) exceeds the range described in (3), the fracture resistance and fatigue resistance tend to deteriorate.

さらに、本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの(4)BET比表面積(BET5)(m/g)とヨウ素吸着量(IA)(mg/g)との比が、1.05≦(BET5)/(IA)≦1.35であるため、カーボンブラックとゴム分子との結びつき度合いが最適化され、低発熱性と耐破壊特性とをバランス良く向上することができる。(BET5)/(IA)は、カーボンブラック粒子の表面活性の指標となるものであり、(BET5)/(IA)が(4)に記載の範囲を下回ると、低発熱性が悪化する傾向がある。一方、(BET5)/(IA)が(4)に記載の範囲を超えると、耐破壊特性および耐疲労性が悪化する傾向がある。 Furthermore, in the rubber composition according to the present invention, the ratio of (4) BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) and iodine adsorption amount (IA) (mg / g) of carbon black is 1.05 ≦ Since (BET5) / (IA) ≦ 1.35, the degree of binding between carbon black and rubber molecules is optimized, and low heat buildup and fracture resistance can be improved in a well-balanced manner. (BET5) / (IA) is an index of the surface activity of the carbon black particles. When (BET5) / (IA) is below the range described in (4), the low heat build-up tends to deteriorate. is there. On the other hand, when (BET5) / (IA) exceeds the range described in (4), the fracture resistance and fatigue resistance tend to deteriorate.

本発明に係るゴム組成物では、少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して40〜70質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合を70質量%以上に設定する。カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量をかかる範囲内に設定することにより、低発熱性と耐破壊特性、耐疲労性および接着性とをバランス良く向上することができる。   In the rubber composition according to the present invention, a blending amount of the reinforcing filler containing at least the carbon black is 40 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and the reinforcing filler is in the reinforcing filler. The ratio of carbon black is set to 70% by mass or more. By setting the blending amount of the reinforcing filler containing carbon black within such a range, it is possible to improve the low exothermic property, the fracture resistance, the fatigue resistance and the adhesiveness in a well-balanced manner.

上記ゴム組成物において、前記カーボンブラックの外部比表面積(STSA)(m/g)が、75〜170であることが好ましい。STSAは、カーボンブラック粒子の比表面積(粒径)の指標となるものであり、STSAが75未満であると耐破壊特性が悪化する傾向があり、170を超えると低発熱性が悪化する傾向がある。 In the rubber composition, the carbon black preferably has an external specific surface area (STSA) (m 2 / g) of 75 to 170. STSA is an index of the specific surface area (particle size) of carbon black particles. When STSA is less than 75, the fracture resistance tends to deteriorate, and when it exceeds 170, low heat build-up tends to deteriorate. is there.

上記ゴム組成物において、前記ゴム成分100質量部に対して、硫黄を硫黄分換算で2〜5質量部含有することが好ましい。また、上記ゴム組成物において、前記ゴム成分100質量部に対して、レゾルシン誘導体を0.5〜2.5質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の0.5〜2倍の範囲内で含有することが好ましい。これらの構成によれば、低発熱性と耐破壊特性および耐疲労性とをバランス良く向上しつつ、加硫ゴムの接着性を向上することができる。   In the said rubber composition, it is preferable to contain 2-5 mass parts of sulfur in conversion of a sulfur content with respect to 100 mass parts of said rubber components. In the rubber composition, the resorcin derivative is 0.5 to 2.5 parts by mass and the melamine resin is 0.5 to 2 times the content of the resorcin derivative with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is preferable to contain within. According to these configurations, it is possible to improve the adhesion of the vulcanized rubber while improving the low heat generation property, the fracture resistance, and the fatigue resistance in a well-balanced manner.

また、本発明は前記いずれかに記載の有機繊維補強材被覆用ゴム組成物で有機繊維補強材を被覆してなるチェーハーを備える空気入りタイヤに関する。上述のとおり、本発明に係るゴム組成物の加硫ゴムは、低発熱性、耐破壊特性、耐疲労性および接着性がバランス良く向上されている。したがって、かかるゴム組成物で有機繊維補強材を被覆してなるチェーハーを備える空気入りタイヤは、特にビード耐久性に優れる。   Moreover, this invention relates to a pneumatic tire provided with the chacher formed by coat | covering an organic fiber reinforcement with the rubber composition for organic fiber reinforcement coating in any one of the said. As described above, the vulcanized rubber of the rubber composition according to the present invention is improved in a well-balanced manner in terms of low heat buildup, fracture resistance, fatigue resistance, and adhesion. Therefore, a pneumatic tire provided with a chacher formed by coating an organic fiber reinforcing material with such a rubber composition is particularly excellent in bead durability.

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図Tire meridian cross-sectional view showing an example of a pneumatic tire according to the present invention 各カーボンブラックについて、横軸に(BET5)/(IA)、縦軸に(BET5)−(STSA)をプロットしたグラフFor each carbon black, a graph in which (BET5) / (IA) is plotted on the horizontal axis and (BET5)-(STSA) is plotted on the vertical axis.

本発明に係る有機繊維補強材被覆用ゴム組成物は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有する。本発明においては、ゴム成分としてジエン系ゴムを含有することが好ましい。   The rubber composition for covering an organic fiber reinforcing material according to the present invention contains a rubber component and carbon black. In the present invention, it is preferable to contain a diene rubber as a rubber component.

ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンを含有するブタジエンゴム(SPB)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または2種以上のブレンドとして用いることができる。これら例示したジエン系ゴムとしては、必要に応じて、末端を変性したもの(例えば、末端変性BRや、末端変性SBRなど)、あるいは所望の特性を付与すべく改質したもの(例えば、改質NR)も使用可能である。なお、ポリブタジエンゴム(BR)については、コバルト(Co)触媒、ネオジム(Nd)触媒、ニッケル(Ni)触媒、チタン(Ti)触媒、リチウム(Li)触媒を用いて合成したものに加えて、WO2007−129670に記載のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物を用いて合成したものも使用可能である。加硫ゴムの低発熱性と耐破壊特性および耐疲労性とをバランス良く向上するためには、前記ジエン系ゴムの中でも、天然ゴムを主成分として使用することが好ましい。具体的には、ゴム成分の全量を100質量部としたとき、天然ゴムを60質量部以上含有することが好ましく、80質量部以上含有することがより好ましく、実質的にゴム成分中、天然ゴムが100質量部であることが特に好ましい。   Examples of the diene rubber include natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), styrene butadiene rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), butadiene rubber (SPB) containing syndiotactic-1,2-polybutadiene, A chloroprene rubber (CR), a nitrile rubber (NBR), etc. are mentioned, These can each be used individually or as a 2 or more types of blend. These exemplified diene rubbers are those having terminal modified as required (for example, terminal modified BR, terminal modified SBR, etc.), or modified to give desired characteristics (for example, modified). NR) can also be used. Regarding polybutadiene rubber (BR), in addition to those synthesized using a cobalt (Co) catalyst, a neodymium (Nd) catalyst, a nickel (Ni) catalyst, a titanium (Ti) catalyst, and a lithium (Li) catalyst, WO2007 What was synthesize | combined using the polymerization catalyst composition containing the metallocene complex as described in -129670 can also be used. In order to improve the low heat buildup, fracture resistance and fatigue resistance of the vulcanized rubber in a well-balanced manner, it is preferable to use natural rubber as a main component among the diene rubbers. Specifically, when the total amount of the rubber component is 100 parts by mass, the natural rubber is preferably contained in an amount of 60 parts by mass or more, more preferably 80 parts by mass or more. Is particularly preferably 100 parts by mass.

本発明においては、使用するカーボンブラックが下記(1)〜(4)を満たす点が最大の特徴である。
(1)ジブチルフタレート(DBP)吸収量(ml/100g)が、90〜180、
(2)BET比表面積(BET5)(m/g)と外部比表面積(STSA)(m/g)との差が、5≦(BET5)−(STSA)≦12、
(3)前記カーボンブラックのストークス径(Dst)とストークス径分布(ΔD−50(半値幅))との比が、0.70≦(ΔD−50)/(Dst)≦1.10、かつ
(4)BET比表面積(BET5)(m/g)とヨウ素吸着量(IA)(mg/g)との比が、1.05≦(BET5)/(IA)≦1.35。
In the present invention, the greatest feature is that the carbon black to be used satisfies the following (1) to (4).
(1) Dibutyl phthalate (DBP) absorption (ml / 100 g) is 90 to 180,
(2) The difference between the BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) and the external specific surface area (STSA) (m 2 / g) is 5 ≦ (BET5) − (STSA) ≦ 12,
(3) The ratio between the Stokes diameter (Dst) of the carbon black and the Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half-value width)) is 0.70 ≦ (ΔD-50) / (Dst) ≦ 1.10. 4) The ratio of the BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) to the iodine adsorption amount (IA) (mg / g) is 1.05 ≦ (BET5) / (IA) ≦ 1.35.

上記(1)〜(4)を満たすカーボンブラックは、タイヤ業界で通常使用されるISAFクラス(ASTMグレード)のカーボンブラックよりもカーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いが少なく、その粒径、ストラクチャー、凝集体分布が特殊なカーボンブラックである。本発明においては、かかるカーボンブラックを含有するゴム組成物を原料として使用することで、低発熱性と耐破壊特性、耐疲労性および接着性とがバランス良く改良される。より具体的には、ISAFクラスのカーボンブラックを含有するゴム組成物に匹敵する耐破壊特性および耐疲労性と、HAFクラスのカーボンブラックを含有するゴム組成物に匹敵する低発熱性とを実現することができる。   The carbon black satisfying the above (1) to (4) has a smaller degree of pores on the surface of the carbon black aggregate than the ISAF class (ASTM grade) carbon black usually used in the tire industry. The carbon black has a special aggregate distribution. In the present invention, by using such a rubber composition containing carbon black as a raw material, low heat build-up, fracture resistance, fatigue resistance and adhesion are improved in a well-balanced manner. More specifically, it achieves fracture resistance and fatigue resistance comparable to rubber compositions containing ISAF class carbon black and low heat build-up comparable to rubber compositions containing HAF class carbon black. be able to.

本発明に係るゴム組成物では、外部比表面積(STSA)(m/g)が、75〜170であるカーボンブラックを含有することが好ましい。この場合、耐破壊特性と低発熱性とをよりバランス良く両立することができる。 The rubber composition according to the present invention preferably contains carbon black having an external specific surface area (STSA) (m 2 / g) of 75 to 170. In this case, the fracture resistance and the low heat buildup can be achieved in a balanced manner.

特に、本発明においては、カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸収量(ml/100g)が、120〜150であることが好ましく、BET比表面積(BET5)(m/g)と外部比表面積(STSA)(m/g)との差が、7≦(BET5)−(STSA)≦10であることが好ましく、カーボンブラックのストークス径(Dst)とストークス径分布(ΔD−50(半値幅))との比が、0.75≦(ΔD−50)/(Dst)≦0.95であることが好ましく、あるいはBET比表面積(BET5)(m/g)とヨウ素吸着量(IA)(mg/g)との比が、1.10≦(BET5)/(IA)≦1.30であることが好ましい。また、本発明においては、カーボンブラックの外部比表面積(STSA)(m/g)が、90〜120であることが好ましい。 In particular, in the present invention, the carbon black dibutyl phthalate (DBP) absorption (ml / 100 g) is preferably 120 to 150, and the BET specific surface area (BET 5) (m 2 / g) and the external specific surface area ( STSA) (m 2 / g) is preferably 7 ≦ (BET5) − (STSA) ≦ 10, and the Stokes diameter (Dst) and Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half width)) of carbon black )) Is preferably 0.75 ≦ (ΔD-50) / (Dst) ≦ 0.95, or the BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) and iodine adsorption amount (IA) ( mg / g) is preferably 1.10 ≦ (BET5) / (IA) ≦ 1.30. Moreover, in this invention, it is preferable that the external specific surface area (STSA) (m < 2 > / g) of carbon black is 90-120.

上記カーボンブラックの特性評価項目のうち、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(ml/100g)はJIS K6217−4、BET比表面積(BET5)(m/g)および外部比表面積(STSA)(m/g)はJIS K6217−7、ストークス径(Dst)およびストークス径分布(ΔD−50(半値幅))はJIS K6217−6、ならびにヨウ素吸着量(IA)(mg/g)はJIS K6217−1に準拠して測定したものである。 Among the characteristic evaluation items of the carbon black, dibutyl phthalate (DBP) absorption (ml / 100 g) is JIS K6217-4, BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) and external specific surface area (STSA) (m 2 / G) is JIS K6217-7, Stokes diameter (Dst) and Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half-value width)) is JIS K6217-6, and iodine adsorption amount (IA) (mg / g) is JIS K6217-1. Measured according to the above.

本発明に係るゴム組成物では、上記(1)〜(4)を満たすカーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、ゴム成分100質量部に対して40〜70質量部であり、かつ補強用充填材中のカーボンブラックの割合が70質量%以上である。低発熱性と耐破壊特性、耐疲労性および接着性とをバランス良く向上するためには、カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量の配合量は、45〜65質量部であることが好ましく、45〜55質量部であることがより好ましい。   In the rubber composition according to the present invention, the amount of the reinforcing filler containing carbon black satisfying the above (1) to (4) is 40 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and the reinforcement is performed. The proportion of carbon black in the filler for use is 70% by mass or more. In order to improve the low heat build-up and fracture resistance, fatigue resistance and adhesion in a well-balanced manner, the blending amount of the reinforcing filler containing carbon black is preferably 45 to 65 parts by mass. More preferably, it is 45-55 mass parts.

本発明においては、カーボンブラック以外の充填材として、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、タルク、クレー、アルミナ、セリサイトなどが使用可能である。なお、シリカを使用する場合は、シランカップリング剤も併用することが好ましい。   In the present invention, silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesium oxide, titanium oxide, talc, clay, alumina, sericite, or the like can be used as a filler other than carbon black. In addition, when using a silica, it is preferable to use a silane coupling agent together.

また、本発明に係るゴム組成物では、有機繊維との接着性を向上するために、メチレン受容体とメチレン供与体とを配合することが好ましい。メチレン受容体の水酸基とメチレン供与体のメチレン基とが硬化反応することで、有機繊維との接着性を高めることができる。   Moreover, in the rubber composition according to the present invention, it is preferable to blend a methylene acceptor and a methylene donor in order to improve the adhesion to organic fibers. Adhesiveness with organic fibers can be enhanced by a curing reaction between the hydroxyl group of the methylene acceptor and the methylene group of the methylene donor.

メチレン受容体としては、フェノール類化合物、またはフェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂が用いられる。かかるフェノール類化合物としては、フェノール、レゾルシンまたはこれらのアルキル誘導体が含まれる。アルキル誘導体には、クレゾール、キシレノールなどのメチル基誘導体、ノニルフェノール、オクチルフェノールなどの長鎖アルキル基による誘導体が含まれる。フェノール類化合物は、アセチル基などのアシル基を置換基に含むものであってもよい。   As the methylene acceptor, a phenolic compound or a phenolic resin obtained by condensing a phenolic compound with formaldehyde is used. Such phenolic compounds include phenol, resorcin or alkyl derivatives thereof. Alkyl derivatives include methyl group derivatives such as cresol and xylenol, and derivatives with long chain alkyl groups such as nonylphenol and octylphenol. The phenol compound may contain an acyl group such as an acetyl group as a substituent.

また、フェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂には、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂(フェノール−ホルムアルデヒド樹脂)、クレゾール樹脂(クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂)など、さらには複数のフェノール類化合物からなるホルムアルデヒド樹脂などが含まれる。これらは、未硬化の樹脂であって、液状または熱流動性を有するものが用いられる。   In addition, phenolic resins obtained by condensing phenolic compounds with formaldehyde include resorcin-formaldehyde resins, phenolic resins (phenol-formaldehyde resins), cresol resins (cresol-formaldehyde resins), and formaldehyde composed of a plurality of phenolic compounds. Resin etc. are included. These are uncured resins that have liquid or heat fluidity.

これらの中でも、ゴム成分や他の成分との相溶性、硬化後の樹脂の緻密さ、さらには信頼性の見地から、メチレン受容体としてはレゾルシンまたはレゾルシン誘導体が好ましく、レゾルシン、またはレゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂がより好ましい。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、ゴム成分100質量部に対してレゾルシン誘導体を0.5〜2.5質量部配合することが好ましく、0.7〜2.0質量部配合することがより好ましい。   Among these, from the viewpoint of compatibility with the rubber component and other components, the denseness of the resin after curing, and the reliability, the methylene acceptor is preferably resorcin or a resorcin derivative, and resorcin or resorcin-alkylphenol- Formalin resin is more preferred. In particular, in order to improve the adhesion and the low heat build-up in a well-balanced manner, it is preferable to blend 0.5 to 2.5 parts by mass of the resorcin derivative with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is more preferable to blend 0 parts by mass.

上記メチレン供与体としては、ヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン樹脂が用いられる。かかるメラミン樹脂としては、例えば、メチロールメラミン、メチロールメラミンの部分エーテル化物、メラミンとホルムアルデヒドとメタノールの縮合物などが用いられ、その中でもヘキサメトキシメチルメラミンが特に好ましい。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、メラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の0.5〜2倍の範囲内で配合することが好ましく、0.7〜1.5倍の範囲内で配合することがより好ましい。   As the methylene donor, hexamethylenetetramine or melamine resin is used. As such a melamine resin, for example, methylol melamine, a partially etherified product of methylol melamine, a condensate of melamine, formaldehyde, and methanol is used, and among them, hexamethoxymethyl melamine is particularly preferable. In particular, in order to improve the adhesion and low heat build-up in a well-balanced manner, it is preferable to blend the melamine resin within a range of 0.5 to 2 times the content of the resorcin derivative. It is more preferable to mix within a range of 5 times.

本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、カーボンブラックおよびシリカなどの充填材、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体とともに、硫黄、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合し用いることができる。   The rubber composition according to the present invention includes the rubber component, fillers such as carbon black and silica, organic acid metal salt, methylene acceptor and methylene donor, sulfur, silane coupling agent, zinc white, stearic acid, Additives usually used in the rubber industry, such as vulcanization accelerators, vulcanization accelerators, vulcanization retarders, anti-aging agents, softeners such as waxes and oils, and processing aids, impair the effects of the present invention. It can be blended and used as appropriate within the range not included.

硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分100質量部に対する硫黄の配合量は、硫黄分換算で0.5〜5質量部が好ましく、1〜3質量部がより好ましい。   Sulfur should just be normal sulfur for rubber | gum, For example, powder sulfur, precipitated sulfur, insoluble sulfur, highly dispersible sulfur etc. can be used. When the rubber physical properties and durability after vulcanization are taken into consideration, the amount of sulfur to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 to 5 parts by mass, more preferably 1 to 3 parts by mass in terms of sulfur content.

加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分100質量部に対する加硫促進剤の配合量は、0.1〜5質量部が好ましい。   As the vulcanization accelerator, sulfenamide vulcanization accelerator, thiuram vulcanization accelerator, thiazole vulcanization accelerator, thiourea vulcanization accelerator, guanidine vulcanization, which are usually used for rubber vulcanization. Vulcanization accelerators such as accelerators and dithiocarbamate vulcanization accelerators may be used alone or in admixture as appropriate. When the rubber physical properties and durability after vulcanization are taken into consideration, the blending amount of the vulcanization accelerator with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.1 to 5 parts by mass.

老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。ゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分100質量部に対する老化防止剤の配合量は、0.1〜5質量部が好ましい。   As an anti-aging agent, an aromatic amine-based anti-aging agent, an amine-ketone anti-aging agent, a monophenol anti-aging agent, a bisphenol anti-aging agent, a polyphenol anti-aging agent, dithiocarbamic acid, which are usually used for rubber Anti-aging agents such as a salt-based anti-aging agent and a thiourea-based anti-aging agent may be used alone or in an appropriate mixture. In consideration of rubber physical properties and durability, the blending amount of the anti-aging agent with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.1 to 5 parts by mass.

本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、カーボンブラックおよびシリカなどの充填材、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体、必要に応じて硫黄、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。   The rubber composition according to the present invention includes the rubber component, fillers such as carbon black and silica, organic acid metal salts, methylene acceptors and methylene donors, if necessary, sulfur, silane coupling agents, zinc white, Compounding ingredients usually used in the rubber industry such as stearic acid, vulcanization accelerator, vulcanization accelerator, vulcanization retarder, anti-aging agent, softener such as wax and oil, processing aid, Banbury mixer, It can be obtained by kneading using a kneader used in a normal rubber industry such as a kneader or a roll.

また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、ゴム成分およびカーボンブラックのみを予め混練マスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。なお、ゴム成分およびカーボンブラックを予めマスターバッチとする場合、ゴムラテックスにカーボンブラックを混入して得られるウエットマスターバッチを使用してもよい。   In addition, the blending method of each of the above components is not particularly limited, and a blending component other than a vulcanizing component such as sulfur and a vulcanization accelerator is previously kneaded to obtain a master batch, and the remaining components are added and further kneaded. , Rubber component and carbon black only in advance as a kneading masterbatch, the remaining components are added and further kneaded, each component is added in any order and kneaded, all components are added simultaneously and kneaded, etc. Either of these may be used. In addition, when making a rubber component and carbon black into a masterbatch beforehand, you may use the wet masterbatch obtained by mixing carbon black in rubber latex.

図1に示すとおり、本発明に係る空気入りタイヤは、一対のビードワイヤー1と、該ビードワイヤー1のタイヤ径方向外側に配されたビードフィラー2と、ビードワイヤー1およびビードフィラー2から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール3と、サイドウォール3の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド4と、一対のビードワイヤー1で端部側がタイヤ幅方向内側から外側に巻き上げられたカーカスプライ5と、カーカスプライ5の外周側(タイヤ径方向外側)に配された複数のベルトプライ(図1では、6a〜6dの4枚)からなるベルト6と、を備える。トレッド4は、単一のゴム部で構成してもよく、あるいは接地面側のキャップトレッドとタイヤ径方向内側のベーストレッドとの2層で構成してもよい。   As shown in FIG. 1, the pneumatic tire according to the present invention includes a pair of bead wires 1, a bead filler 2 disposed on the outer side of the bead wire 1 in the tire radial direction, a bead wire 1 and a bead filler 2. A sidewall 3 extending radially outward; a tread 4 connected to each tire radial outer end of the sidewall 3; and a carcass ply 5 whose ends are wound up from the inner side in the tire width direction by a pair of bead wires 1; And a belt 6 composed of a plurality of belt plies (four in FIG. 1, 6 a to 6 d) disposed on the outer peripheral side (outer side in the tire radial direction) of the carcass ply 5. The tread 4 may be composed of a single rubber portion, or may be composed of two layers of a cap tread on the ground contact surface side and a base tread on the inner side in the tire radial direction.

ビードワイヤー1およびビードフィラー2のタイヤ径方向内側には、カーカスプライ5を介して、チェーハー7およびリムストリップ8が配され、リムストリップ8がタイヤリム(図示せず)に接するように着座する。ビードフィラー2のタイヤ径方向外側には、チェーハー7を挟み込むようにチェーハーパッド9が配される。一方、カーカスプライ5の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー10が配されている。また、ベルト6の端部側であって、タイヤ径方向内側にはショルダーパッド11が配され、ベルトプライ6bおよび6cの間にはベルトエッジフィラー12が配される。   On the inner side in the tire radial direction of the bead wire 1 and the bead filler 2, a chacher 7 and a rim strip 8 are arranged via a carcass ply 5, and the rim strip 8 sits in contact with a tire rim (not shown). On the outer side of the bead filler 2 in the tire radial direction, a chacher pad 9 is disposed so as to sandwich the chacher 7. On the other hand, an inner liner 10 for maintaining air pressure is disposed on the inner peripheral side of the carcass ply 5. A shoulder pad 11 is disposed on the end side of the belt 6 and on the inner side in the tire radial direction, and a belt edge filler 12 is disposed between the belt plies 6b and 6c.

本発明に係るゴム組成物で有機繊維からなる有機繊維補強材を被覆することにより、前記チェーハー7を構成する。有機繊維としては、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、アラミドを例示することができる。また、チェーハー7と共に、スチールコードをゴムで被覆したスチールチェーハーを、チェーハー7のタイヤ幅方向外側あるいは内側に配設しても良い。本発明に係るゴム組成物を用いて、ゴム用押出機などの公知の設備により、有機繊維からなる有機繊維補強材を製造し、これをチェーハーとして備える未加硫タイヤを成型した後、公知の方法に従い加硫することで、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労性および接着性がバランス良く向上し、ビード耐久性に優れたチェーハーを備える空気入りタイヤを製造することができる。   The chacher 7 is configured by coating an organic fiber reinforcing material made of organic fibers with the rubber composition according to the present invention. Examples of organic fibers include nylon, polyester, rayon, and aramid. In addition to the chacher 7, a steel chacher in which a steel cord is covered with rubber may be disposed on the outer side or the inner side of the chacher 7 in the tire width direction. Using the rubber composition according to the present invention, an organic fiber reinforcing material made of organic fibers is manufactured by a known facility such as a rubber extruder, and an unvulcanized tire provided with this as a chacher is molded. By vulcanizing according to the method, it is possible to produce a pneumatic tire equipped with a chafer with excellent balance of fracture resistance, fatigue resistance and adhesion while maintaining low heat build-up and with good balance of bead durability. .

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、実施例などにおける評価項目は、各ゴム組成物を150℃にて30分間加熱、加硫して得られたゴムサンプルを下記の評価条件に基づいて評価を行った。   Hereinafter, examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described. The evaluation items in Examples and the like were evaluated based on the following evaluation conditions for rubber samples obtained by heating and vulcanizing each rubber composition at 150 ° C. for 30 minutes.

(1)ゴム硬度
JIS K6253に準拠し、23℃でのゴム硬度(デュロメータAタイプ)を測定、比較例1の測定値を100として指数評価で表示し、数値が大きいほどゴム硬度(剛性)が高く、良好であることを意味する。
(1) Rubber hardness According to JIS K6253, the rubber hardness (durometer A type) at 23 ° C. is measured, and the measured value of Comparative Example 1 is indicated by index evaluation. The larger the value is, the rubber hardness (rigidity) is. Means high and good.

(2)破断強度(耐破壊特性)
JIS K6251に準拠し、ダンベル3号を用いてサンプルを作製して引張試験を行い、サンプル破断時の破断強度を測定した。比較例1の破断強度の測定値を100として指数評価で表示し、数値が大きいほど耐破壊特性に優れることを意味する。
(2) Breaking strength (breaking resistance)
In accordance with JIS K6251, a sample was prepared using dumbbell No. 3 and subjected to a tensile test, and the breaking strength at the time of breaking the sample was measured. The measured value of the breaking strength of Comparative Example 1 is expressed as an index evaluation with the value 100, and the larger the value, the better the fracture resistance.

(3)耐屈曲疲労性
JIS K6260に準拠して耐屈曲疲労性を評価した。比較例1の測定値を100として指数評価で表示し、数値が大きいほど良好であることを意味する。
(3) Bending fatigue resistance Bending fatigue resistance was evaluated according to JIS K6260. The measured value of Comparative Example 1 is set to 100 and displayed by index evaluation, and the larger the value, the better.

(4)低発熱性(tanδ)
UBM社製粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み10%、動的歪み2%、周波数50Hz、温度60℃でのtanδ値を測定した。比較例1の測定値を100として指数評価で表示し、数値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。
(4) Low exothermic property (tan δ)
The tan δ value at an initial strain of 10%, a dynamic strain of 2%, a frequency of 50 Hz, and a temperature of 60 ° C. was measured using a viscoelastic spectrometer manufactured by UBM. The measured value of Comparative Example 1 is indicated by index evaluation with 100, and the smaller the value, the better the low heat buildup.

(5)タイヤ耐久性
各ゴム組成物をベルトエッジフィラーの原料として使用したベルトを含む空気入りタイヤ(11R22.5)を作製し、直径1.7mの鋼製ドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、空気圧をJIS D4230に規定の100%、速度40km/hとし、タイヤ負荷荷重をJIS規定の140%から始め、150時間毎に荷重を10%ずつ上げてタイヤに故障が発生するまで走行試験を行った。比較例1の空気入りタイヤの故障発生までの走行距離を基準とし、比較例1の走行距離に比して、故障発生までの走行距離が10%以上短い場合を「×(劣る)」、10%以上長い場合を「○(良好)」、±10%未満の場合を「△(同等)」として評価した。
(5) Tire durability An indoor drum testing machine including a pneumatic tire (11R22.5) including a belt using each rubber composition as a raw material for a belt edge filler and provided with a steel drum having a diameter of 1.7 m. Use air pressure as specified in JIS D4230 100%, speed 40km / h, tire load load starting from JIS specified 140%, increase load 10% every 150 hours until tire breaks down A test was conducted. When the travel distance until the failure occurrence of the pneumatic tire of Comparative Example 1 is used as a reference, the case where the travel distance until the failure occurrence is 10% or more shorter than the travel distance of Comparative Example 1 is “× (inferior)”, % (Long) was evaluated as “◯ (good)” and less than ± 10% was evaluated as “Δ (equivalent)”.

(ゴム組成物の調製)
表1および表2の配合処方に従い、実施例1〜7および比較例1〜5のゴム組成物を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調整した。表1および表2に記載の各配合剤を以下に示す(表1および表2において、カーボンブラックおよび各配合剤の配合量を、ゴム成分100質量部に対する質量部数で示す)。なお、カーボンブラックは以下の製造方法により製造した。
(Preparation of rubber composition)
According to the formulation of Table 1 and Table 2, the rubber compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were blended and kneaded using a normal Banbury mixer to prepare a rubber composition. Each compounding agent described in Table 1 and Table 2 is shown below (in Tables 1 and 2, the compounding amounts of carbon black and each compounding agent are shown in terms of parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component). Carbon black was produced by the following production method.

a)ゴム成分
天然ゴム(NR) 「RSS#3」
スチレンブタジエンゴム(SBR) 「SBR1502」、(JSR社製)
b)シリカ 「ニプシールAQ」、(日本シリカ工業社製)
c)レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂(レゾルシン誘導体) 「スミカノール620」、(住友化学社製)
d)ヘキサメトキシメチルメラミン(メラミン樹脂) 「サイレッツ963L」、(三井サイテック)
e)オイル 「プロセスP200」、(ジャパンエナジー社製)
f)不溶性硫黄 「ミュークロン HS OT−20」、(フレキシス社製)
g)亜鉛華 「亜鉛華1号」、(三井金属鉱業社製)
h)ステアリン酸 (日本油脂社製)
i)老化防止剤 「サントフレックス6PPD」、(フレキシス社製)
j)加硫促進剤 「サンセラーCM(CBS)」、(三新化学社製)
a) Rubber component
Natural rubber (NR) "RSS # 3"
Styrene butadiene rubber (SBR) "SBR1502" (manufactured by JSR)
b) Silica “Nipseal AQ” (manufactured by Nippon Silica Industry Co., Ltd.)
c) Resorcin-alkylphenol-formalin resin (resorcin derivative) “SUMIKANOL 620” (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
d) Hexamethoxymethylmelamine (melamine resin) “Cyretz 963L” (Mitsui Cytec)
e) Oil "Process P200" (manufactured by Japan Energy)
f) Insoluble sulfur "Muclon HS OT-20" (manufactured by Flexis)
g) Zinc Hana “Zinc Hana 1” (Mitsui Mining & Mining Co., Ltd.)
h) Stearic acid (manufactured by NOF Corporation)
i) Anti-aging agent “Sant Flex 6PPD” (manufactured by Flexis)
j) Vulcanization accelerator “Sunseller CM (CBS)” (manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd.)

(カーボンブラックの製造方法)
炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼バーナーを備える燃焼室と、該燃焼室と同軸的に連設された原料油噴射ノズルを有する多段の狭径反応室および広径反応室と、により構成されるオイルファーネス炉を用いて、カーボンブラック混合ガス温度を1000〜2200℃、空気量(Nm/h)と原料導入量(kg/h)の比を2.0〜6.0、空気量と燃料導入量(kg/h)の比を15.0〜30.0、原料導入量と燃料導入量の比を3.0〜8.0の範囲内で適宜調整し、規定の比表面積、ストラクチャー、表面活性、凝集体分布、細孔の度合いを有するカーボンブラックを得るために、下記i)〜iv):
i)原料油の分割導入、
ii)酸素ガス添加、
iii)反応時間0.002〜0.05(秒)、
iv)乾燥温度180〜250(℃)、
を単独もしくは組み合わせて表1および表2に記載のカーボンブラック(A)〜(E)を製造した。表3にカーボンブラック(A)〜(E)のカーボンブラック特性を示す。また、カーボンブラック(A)〜(E)について、横軸に(BET5)/(IA)、縦軸に(BET5)−(STSA)をプロットしたグラフを図2に示す。
(Method for producing carbon black)
A combustion chamber having a tangential air supply port at the furnace head and a combustion burner mounted in the furnace axis direction, a multistage narrow-diameter reaction chamber having a feed oil injection nozzle coaxially connected to the combustion chamber, and a wide chamber The carbon black mixed gas temperature is 1000 to 2200 ° C., and the ratio of the air amount (Nm 3 / h) to the raw material introduction amount (kg / h) is 2.0 using an oil furnace having a diameter reaction chamber. ~ 6.0, the ratio of the air amount and the fuel introduction amount (kg / h) is appropriately adjusted within the range of 15.0 to 30.0, and the ratio of the raw material introduction amount and the fuel introduction amount is within the range of 3.0 to 8.0. In order to obtain carbon black having a specified specific surface area, structure, surface activity, aggregate distribution, and degree of pores, the following i) to iv):
i) Split introduction of feedstock,
ii) oxygen gas addition,
iii) reaction time 0.002 to 0.05 (seconds),
iv) Drying temperature 180-250 (° C),
Were used alone or in combination to produce carbon blacks (A) to (E) shown in Tables 1 and 2. Table 3 shows the carbon black characteristics of the carbon blacks (A) to (E). Moreover, about carbon black (A)-(E), the graph which plotted (BET5) / (IA) on the horizontal axis and (BET5)-(STSA) on the vertical axis | shaft is shown in FIG.

また、カーボンブラック(F)〜(G)として、下記に記載のカーボンブラック市販品を使用した。表3にカーボンブラック(F)〜(G)のカーボンブラック特性を示す。また、カーボンブラック(F)〜(G)について、横軸に(BET5)/(IA)、縦軸に(BET5)−(STSA)をプロットしたグラフを図2に示す。
g)カーボンブラック(F) 「シースト300(HAF−LS)」、東海カーボン社製
h)カーボンブラック(G) 「シースト3(HAF)」、東海カーボン社製
Moreover, the carbon black commercial item as described below was used as carbon black (F)-(G). Table 3 shows the carbon black characteristics of carbon blacks (F) to (G). Moreover, about carbon black (F)-(G), the graph which plotted (BET5) / (IA) on the horizontal axis and (BET5)-(STSA) on the vertical axis | shaft is shown in FIG.
g) Carbon Black (F) “Seast 300 (HAF-LS)” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. h) Carbon Black (G) “Seast 3 (HAF)” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.

Figure 2012180449
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Figure 2012180449
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Figure 2012180449
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表1の結果から、カーボンブラック(A)〜(E)のいずれかを含有する実施例1〜7では、低発熱性、耐破壊特性、および耐疲労性がバランス良く向上し、かつ耐久性に優れることがわかる。一方、表2の結果から、カーボンブラック(F)または(G)を含有する比較例1〜3では、使用したカーボンブラックが上記(1)〜(4)の条件のいずれかを満たさないため、低発熱性、耐破壊特性、耐疲労性および耐久性のいずれかが悪化することがわかる。また、カーボンブラック(A)を含有するものの、その含有量が少ない比較例4では、耐破壊特性が悪化し、カーボンブラック(A)の含有量が多い比較例5では、低発熱性が悪化することがわかる。   From the results of Table 1, in Examples 1 to 7 containing any one of carbon blacks (A) to (E), the low exothermic property, fracture resistance, and fatigue resistance are improved in a well-balanced manner and the durability is improved. It turns out that it is excellent. On the other hand, from the results of Table 2, in Comparative Examples 1 to 3 containing carbon black (F) or (G), the used carbon black does not satisfy any of the above conditions (1) to (4). It can be seen that any of the low exothermic properties, fracture resistance, fatigue resistance and durability deteriorates. In Comparative Example 4, which contains carbon black (A) but its content is low, the fracture resistance is deteriorated, and in Comparative Example 5 where the content of carbon black (A) is high, the low heat build-up property is deteriorated. I understand that.

Claims (5)

ゴム成分とカーボンブラックとを含有する有機繊維補強材被覆用ゴム組成物であって、
前記カーボンブラックが、下記(1)〜(4)を満たすものであり、
(1)ジブチルフタレート(DBP)吸収量(ml/100g)が、90〜180、
(2)BET比表面積(BET5)(m/g)と外部比表面積(STSA)(m/g)との差が、5≦(BET5)−(STSA)≦12、
(3)前記カーボンブラックのストークス径(Dst)とストークス径分布(ΔD−50(半値幅))との比が、0.70≦(ΔD−50)/(Dst)≦1.10、かつ
(4)BET比表面積(BET5)(m/g)とヨウ素吸着量(IA)(mg/g)との比が、1.05≦(BET5)/(IA)≦1.35、
少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して40〜70質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合が70質量%以上であることを特徴とする有機繊維補強材被覆用ゴム組成物。
A rubber composition for covering an organic fiber reinforcement containing a rubber component and carbon black,
The carbon black satisfies the following (1) to (4),
(1) Dibutyl phthalate (DBP) absorption (ml / 100 g) is 90 to 180,
(2) The difference between the BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) and the external specific surface area (STSA) (m 2 / g) is 5 ≦ (BET5) − (STSA) ≦ 12,
(3) The ratio between the Stokes diameter (Dst) of the carbon black and the Stokes diameter distribution (ΔD-50 (half-value width)) is 0.70 ≦ (ΔD-50) / (Dst) ≦ 1.10. 4) The ratio of the BET specific surface area (BET5) (m 2 / g) to the iodine adsorption amount (IA) (mg / g) is 1.05 ≦ (BET5) / (IA) ≦ 1.35,
The amount of the reinforcing filler containing at least the carbon black is 40 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and the proportion of the carbon black in the reinforcing filler is 70% by mass or more. A rubber composition for coating an organic fiber reinforcing material.
前記カーボンブラックの外部比表面積(STSA)(m/g)が、75〜170である請求項1に記載の有機繊維補強材被覆用ゴム組成物。 2. The rubber composition for coating an organic fiber reinforcement according to claim 1, wherein the carbon black has an external specific surface area (STSA) (m 2 / g) of 75 to 170. 3. 前記ゴム成分100質量部に対して、硫黄を硫黄分換算で0.5〜5質量部含有する請求項1または2に記載の有機繊維補強材被覆用ゴム組成物。   The rubber composition for covering an organic fiber reinforcement according to claim 1 or 2, comprising 0.5 to 5 parts by mass of sulfur in terms of sulfur content with respect to 100 parts by mass of the rubber component. 前記ゴム成分100質量部に対して、レゾルシン誘導体を0.5〜2.5質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の0.5〜2倍の範囲内で含有する請求項1〜3のいずれかに記載の有機繊維補強材被覆用ゴム組成物。   The resorcin derivative is contained in an amount of 0.5 to 2.5 parts by mass and the melamine resin is contained in a range of 0.5 to 2 times the content of the resorcin derivative with respect to 100 parts by mass of the rubber component. 4. The rubber composition for covering an organic fiber reinforcing material according to any one of 3 above. 請求項1〜4のいずれかに記載の有機繊維補強材被覆用ゴム組成物で有機繊維補強材を被覆してなるチェーハーを備える空気入りタイヤ。   A pneumatic tire provided with the chacher formed by coat | covering an organic fiber reinforcement with the rubber composition for organic fiber reinforcement covering in any one of Claims 1-4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114316396A (en) * 2022-01-27 2022-04-12 无锡市中惠橡胶科技有限公司 Preparation method of high-performance organic synthetic fiber rubber compound

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