JP2015067745A - Tire rubber composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tire rubber composition comprising heat-expansible microcapsules, the rubber composition having an improved level of on-ice frictional performance.SOLUTION: The rubber composition is characterized in that 100 pts.wt. of a diene rubber is blended with 0.5-15 pts.wt. of surface-treated heat-expansible microcapsules in which the surfaces of heat-expansible microcapsules carry silica.

Description

本発明は、熱膨張性マイクロカプセルを含むゴム組成物において、氷上摩擦性能を従来レベルよりも向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。   The present invention relates to a rubber composition for tires that includes a thermally expandable microcapsule and is improved in friction performance on ice from a conventional level.

氷雪路用空気入りタイヤ(スタッドレスタイヤ)の構成として、トレッドゴム中に多数の気泡を形成し、トレッドが氷面に踏み込むときにこれら気泡が氷表面の水膜を吸収除去し、トレッドが氷面から離れるときに吸収した水を遠心力で離脱させることを繰り返して氷上性能を向上することが知られている。   The structure of pneumatic tires for snow and snow (studless tires) is that many bubbles are formed in the tread rubber, and when the tread steps on the ice surface, these bubbles absorb and remove the water film on the ice surface, and the tread becomes the ice surface. It is known that the performance on ice is improved by repeatedly removing the absorbed water by centrifugal force when leaving the vehicle.

特許文献1は、このような気泡の形成手段として、タイヤトレッド用ゴム組成物に熱膨張性マイクロカプセルを配合することを提案している。この熱膨張性マイクロカプセルは空気入りタイヤの加硫工程での加熱によって膨張し、加硫したタイヤのトレッドゴム中に膨張したマイクロカプセルの殻に被覆された気泡(樹脂被覆気泡)が多数形成される。このようなスタッドレスタイヤでは、樹脂被覆気泡の大きさ及び数が、その氷上性能を左右する。   Patent Document 1 proposes blending a thermally expandable microcapsule with a rubber composition for a tire tread as means for forming such bubbles. This thermally expandable microcapsule expands by heating in the vulcanization process of a pneumatic tire, and a large number of bubbles (resin-coated bubbles) covered by the expanded microcapsule shell are formed in the tread rubber of the vulcanized tire. The In such a studless tire, the size and number of the resin-coated bubbles affect the performance on ice.

しかしながら、上述したトレッドゴムにより構成されたスタッドレスタイヤでは、タイヤ表面に露出したマイクロカプセルの殻が、トレッドゴムから抜け落ちることがあった。その結果、氷面上の水膜除去効果が低下して氷上性能を充分に改良することができないことがあった。一方、需要者がスタッドレスタイヤの氷上性能に求めるレベルはより高く、氷上摩擦性能をより一層高くすることが要求されている。   However, in the studless tire composed of the above-described tread rubber, the shell of the microcapsule exposed on the tire surface may fall off from the tread rubber. As a result, the water film removal effect on the ice surface may be reduced, and the performance on ice may not be sufficiently improved. On the other hand, the level demanded by the consumer for the performance on ice of the studless tire is higher, and it is required to further increase the friction performance on ice.

特開平10−316801号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-316801

本発明の目的は、熱膨張性マイクロカプセルを含むゴム組成物において、氷上摩擦性能を従来レベルよりも向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a rubber composition for tires, which is a rubber composition containing thermally expandable microcapsules and whose friction performance on ice is improved from the conventional level.

上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に、熱膨張性マイクロカプセルの表面にシリカを担持した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを0.5〜15重量部配合したことを特徴とする。   The rubber composition for a tire according to the present invention that achieves the above object comprises 0.5 to 15 parts by weight of a surface-treated thermally expandable microcapsule having silica supported on the surface of a thermally expandable microcapsule in 100 parts by weight of a diene rubber. It is characterized by blending.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、熱膨張性マイクロカプセルの表面にシリカを担持した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを、ジエン系ゴム100重量部に対し0.5〜15重量部配合したので、加硫後のトレッドゴムとマイクロカプセルの殻との界面を強化することによりマイクロカプセルの殻が抜け落ちるのを抑制し、氷上摩擦性能をより一層向上することができる。   Since the rubber composition for tires of the present invention contains 0.5 to 15 parts by weight of the surface-treated thermally expandable microcapsules supporting silica on the surface of the thermally expandable microcapsules with respect to 100 parts by weight of the diene rubber, By strengthening the interface between the vulcanized tread rubber and the microcapsule shell, the microcapsule shell can be prevented from falling off, and the friction performance on ice can be further improved.

前記表面処理熱膨張性マイクロカプセルは、シリカを熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し1〜20重量%担持するとよい。   The surface-treated thermally expandable microcapsule may support 1 to 20% by weight of silica based on the weight of the thermally expandable microcapsule.

本発明のタイヤ用ゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤは、スタッドレスタイヤとして優れた性能を有し、とりわけ氷上摩擦性能を一層向上することができる。   The pneumatic tire using the tire rubber composition of the present invention in the tread portion has excellent performance as a studless tire, and can particularly further improve the friction performance on ice.

本発明において、使用するジエン系ゴムは、空気入りタイヤのトレッド部に使用可能なゴムであれば良く、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、各種のスチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム等が挙げられる。とりわけ、氷雪路用空気入りタイヤ(スタッドレスタイヤ)のトレッド部に使用する場合、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独で使用することができる。また複数の種類を組み合わせて使用することができる。   In the present invention, the diene rubber to be used may be any rubber that can be used for the tread portion of a pneumatic tire. For example, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, various styrene butadiene rubbers, butyl rubber, ethylene-propylene- Examples include diene rubber. In particular, natural rubber, butadiene rubber, and styrene butadiene rubber are preferable when used for a tread portion of a pneumatic tire for snow and snowy road (studless tire). These diene rubbers can be used alone. A plurality of types can be used in combination.

本発明において、上述したジエン系ゴムの平均ガラス転移温度は−50℃以下であることが好ましく、更に好ましくは−60〜−100℃であると良い。ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度を−50℃以下にすることにより、低温下でのゴムコンパウンドのしなやかさを維持し、氷面に対する凝着力を高くするので、冬用タイヤのトッレド部に好適に使用することができる。なおガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により20℃/分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。また、ジエン系ゴムが油展品であるときは、油展成分(オイル)を含まない状態におけるジエン系ゴムのガラス転移温度とする。また、平均ガラス転移温度とは、各ジエン系ゴムのガラス転移温度に各ジエン系ゴムの重量分率を乗じた合計(ガラス転移温度の重量平均値)である。なお、すべてのジエン系ゴムの重量分率の合計を1とする。   In the present invention, the above-mentioned diene rubber has an average glass transition temperature of preferably −50 ° C. or lower, and more preferably −60 to −100 ° C. By setting the average glass transition temperature of diene rubber to -50 ° C or lower, the suppleness of the rubber compound is maintained at low temperatures and the adhesion to the ice surface is increased, making it suitable for the toled part of winter tires. Can be used. The glass transition temperature is determined by differential scanning calorimetry (DSC) with a thermogram measured at a rate of temperature increase of 20 ° C./min and set as the temperature at the midpoint of the transition region. When the diene rubber is an oil-extended product, the glass transition temperature of the diene rubber in a state not containing an oil-extended component (oil) is used. The average glass transition temperature is the sum of the glass transition temperature of each diene rubber multiplied by the weight fraction of each diene rubber (weight average value of glass transition temperature). The total weight fraction of all diene rubbers is 1.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したジエン系ゴムに、その表面にシリカを担持した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを配合する。表面処理熱膨張性マイクロカプセルの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し0.5〜15重量部、好ましくは2〜10重量部である。表面処理熱膨張性マイクロカプセルの配合量が0.5重量部未満であると加硫後の樹脂被覆気泡(マイクロカプセルの殻)の容積が不足し、氷上摩擦性能を十分に改良することができない。また表面処理熱膨張性マイクロカプセルの配合量が15重量部を超えると、トレッドゴムの耐摩耗性能が悪化する虞がある。   The rubber composition for tires of the present invention is blended with the above-described diene rubber and surface-treated thermally expandable microcapsules having silica supported on the surface thereof. The compounding amount of the surface-treated thermally expandable microcapsule is 0.5 to 15 parts by weight, preferably 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. When the amount of the surface-treated thermally expandable microcapsule is less than 0.5 parts by weight, the volume of the resin-coated air bubbles (microcapsule shell) after vulcanization is insufficient, and the friction performance on ice cannot be improved sufficiently. . Moreover, when the compounding quantity of a surface treatment thermally expansible microcapsule exceeds 15 weight part, there exists a possibility that the abrasion resistance performance of a tread rubber may deteriorate.

本発明において、熱膨張性マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂で形成された殻材中に、熱膨張性物質を内包した構成からなる。このため、未加硫タイヤの加硫時にゴム組成物中に分散したマイクロカプセルが加熱されると、殻材に内包された熱膨張性物質が膨張して殻材の粒径を大きくし、トレッドゴム中に多数の樹脂被覆気泡を形成する。これにより、氷の表面に発生する水膜を効率的に吸収除去すると共に、ミクロなエッジ効果が得られるため、氷上性能を向上させる。また、マイクロカプセルの殻材は、トレッドゴムより硬いためトレッド部の耐摩耗性を高くすることができる。熱膨張性マイクロカプセルの殻材はニトリル系重合体により形成することができる。   In the present invention, the thermally expandable microcapsule has a structure in which a thermally expandable substance is encapsulated in a shell material formed of a thermoplastic resin. For this reason, when the microcapsules dispersed in the rubber composition are heated at the time of vulcanization of the unvulcanized tire, the thermally expansible substance contained in the shell material expands to increase the particle size of the shell material, and the tread A large number of resin-coated bubbles are formed in the rubber. As a result, the water film generated on the surface of the ice is efficiently absorbed and removed, and a micro edge effect is obtained, thereby improving the performance on ice. In addition, since the shell material of the microcapsule is harder than the tread rubber, the wear resistance of the tread portion can be increased. The shell material of the thermally expandable microcapsule can be formed of a nitrile polymer.

またマイクロカプセルの殻材中に内包する熱膨張性物質は、熱によって気化又は膨張する特性をもち、例えば、イソアルカン、ノルマルアルカン等の炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種が例示される。イソアルカンとしては、イソブタン、イソペンタン、2−メチルペンタン、2−メチルヘキサン、2,2,4−トリメチルペンタン等を挙げることができ、ノルマルアルカンとしては、n−ブタン、n−プロパン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等を挙げることができる。これらの炭化水素は、それぞれ単独で使用しても複数を組み合わせて使用してもよい。熱膨張性物質の好ましい形態としては、常温で液体の炭化水素に、常温で気体の炭化水素を溶解させたものがよい。このような炭化水素の混合物を使用することにより、未加硫タイヤの加硫成形温度領域(150〜190℃)において、低温領域から高温領域にかけて十分な膨張力を得ることができる。   Further, the thermally expandable substance included in the shell material of the microcapsule has a property of being vaporized or expanded by heat, and examples thereof include at least one selected from the group consisting of hydrocarbons such as isoalkane and normal alkane. Examples of isoalkanes include isobutane, isopentane, 2-methylpentane, 2-methylhexane, 2,2,4-trimethylpentane, and examples of normal alkanes include n-butane, n-propane, n-hexane, Examples thereof include n-heptane and n-octane. These hydrocarbons may be used alone or in combination. As a preferable form of the thermally expandable substance, a substance obtained by dissolving a hydrocarbon which is gaseous at normal temperature in a hydrocarbon which is liquid at normal temperature is preferable. By using such a mixture of hydrocarbons, a sufficient expansion force can be obtained from the low temperature region to the high temperature region in the vulcanization molding temperature region (150 to 190 ° C.) of the unvulcanized tire.

本発明において、表面処理熱膨張性マイクロカプセルは、熱膨張性マイクロカプセルの表面にシリカを担持したものである。熱膨張性マイクロカプセルの表面に担持されたシリカは、加熱処理による膨張後もマイクロカプセルの殻にシリカ粒子の一部が埋め込まれ、殻に埋め込まれていないシリカ粒子の残りの部分が加硫ゴムに食い込む形態をとるものと考えらえる。これにより加硫ゴムとマイクロカプセルの殻との界面を強化するものと考えられる。シリカとしては、特に制限されるものではなく、タイヤ用ゴム組成に通常用いられるものを使用することができる。   In the present invention, the surface-treated thermally expandable microcapsule is one in which silica is supported on the surface of the thermally expandable microcapsule. The silica supported on the surface of the thermally expandable microcapsule has a part of the silica particle embedded in the shell of the microcapsule even after expansion by heat treatment, and the remaining part of the silica particle not embedded in the shell is vulcanized rubber. It can be thought of as taking a form that bites into This is considered to strengthen the interface between the vulcanized rubber and the microcapsule shell. Silica is not particularly limited, and those usually used in tire rubber compositions can be used.

熱膨張性マイクロカプセルの表面にシリカを担持する方法は、通常の方法で行うことができ、例えば、シリカを水やアルコール等に分散させた懸濁液を熱膨張性マイクロカプセルにスプレー等により噴霧し、その後に乾燥を行う乾式法や、シリカを水やアルコール等に分散させた懸濁液を熱膨張性マイクロカプセルのスラリー又はウェットケーキ(含水量10〜95%)へ投入し、混合後、脱水や乾燥等を行う湿式法等を例示することができる。好ましくは、熱膨張性マイクロカプセルの製造工程において、その水スラリーまたはウェットケーキにシリカを混ぜ合わせて乾燥することにより、熱膨張性マイクロカプセルの表面にシリカを担持させるとよい。   The method of supporting silica on the surface of the thermally expandable microcapsule can be performed by a usual method. For example, a suspension in which silica is dispersed in water or alcohol is sprayed on the thermally expandable microcapsule by spraying or the like. Then, a dry method in which drying is performed, or a suspension in which silica is dispersed in water, alcohol, or the like is added to a slurry of a thermally expandable microcapsule or a wet cake (water content 10 to 95%), and after mixing, Examples thereof include a wet method for performing dehydration and drying. Preferably, in the process of producing the heat-expandable microcapsules, silica is supported on the surface of the heat-expandable microcapsules by mixing the water slurry or wet cake with silica and drying.

表面処理熱膨張性マイクロカプセルにおけるシリカの担持量は、熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し1〜20重量%、好ましくは2〜15にするとよい。シリカの担持量が1重量%未満であると、加硫後のゴムとマイクロカプセルの殻との界面を強化する効果が十分に得られない。またシリカの担持量が20重量%を超えると、マイクロカプセルが熱膨張するのを阻害する懸念がある。   The amount of silica supported on the surface-treated thermally expandable microcapsule is 1 to 20% by weight, preferably 2 to 15%, based on the weight of the thermally expandable microcapsule. If the supported amount of silica is less than 1% by weight, the effect of reinforcing the interface between the vulcanized rubber and the microcapsule shell cannot be obtained sufficiently. Further, if the supported amount of silica exceeds 20% by weight, there is a concern that the microcapsules are inhibited from thermal expansion.

本発明において、タイヤ用ゴム組成物は、シリカ、カーボンブラック等の充填剤を配合することができる。充填剤を配合することによりゴムの強度を高くし耐摩耗性能を良好にすることができる。充填剤の配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し好ましくは10〜80重量部、より好ましくは20〜70重量部にするとよい。充填剤の配合量が10重量部より小さいとゴム強度を高くして耐摩耗性能を向上することができない。充填剤の配合量が80重量部より大きいとタイヤ用ゴム組成物の転がり抵抗が悪化する。   In the present invention, the tire rubber composition may contain a filler such as silica or carbon black. By blending the filler, the strength of the rubber can be increased and the wear resistance can be improved. The blending amount of the filler is preferably 10 to 80 parts by weight, more preferably 20 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. If the blending amount of the filler is less than 10 parts by weight, the rubber strength cannot be increased and the wear resistance performance cannot be improved. When the blending amount of the filler is larger than 80 parts by weight, the rolling resistance of the tire rubber composition is deteriorated.

シリカ、カーボンブラック以外の充填剤としては、空気入りタイヤに使用することができる任意の充填剤を用いることができ、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウム等を挙げることができる。   As fillers other than silica and carbon black, any filler that can be used for pneumatic tires can be used, for example, calcium carbonate, magnesium carbonate, talc, clay, alumina, aluminum hydroxide, titanium oxide. And calcium sulfate.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シリカを配合することが好ましく、例えば湿式シリカ、乾式シリカなどの任意のシリカを単独又は組合せて用いることができる。   The tire rubber composition of the present invention preferably contains silica. For example, any silica such as wet silica and dry silica can be used alone or in combination.

本発明のゴム組成物にシリカを配合するとき、シランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤を配合することにより、ジエン系ゴムに対するシリカの分散性を向上しゴムとの補強性を高めることができる。同時に熱膨張性マイクロカプセルに担持したシリカのジエン系ゴムとの親和性を改良し、加硫後のゴムとマイクロカプセルの殻との界面を強化する効果が十分に得られない。   When silica is blended with the rubber composition of the present invention, a silane coupling agent can be blended. By compounding a silane coupling agent, the dispersibility of silica in the diene rubber can be improved and the reinforcement with the rubber can be enhanced. At the same time, the effect of improving the affinity of the silica diene rubber supported on the thermally expandable microcapsule and strengthening the interface between the vulcanized rubber and the microcapsule shell cannot be sufficiently obtained.

シランカップリング剤の配合量は、ゴム組成物中のシリカの配合量に対し好ましくは3〜15重量%を配合すると良く、より好ましくは5〜10重量%を配合すると良い。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の3重量%未満であるとシリカの分散を十分に改良することができない。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の15重量部を超えると所望の硬度、強度や、耐摩耗性を得ることができない。   The blending amount of the silane coupling agent is preferably 3 to 15% by weight, more preferably 5 to 10% by weight based on the blending amount of silica in the rubber composition. If the amount of the silane coupling agent is less than 3% by weight of the amount of silica, the silica dispersion cannot be improved sufficiently. If the blending amount of the silane coupling agent exceeds 15 parts by weight of the blending amount of silica, desired hardness, strength and wear resistance cannot be obtained.

シランカップリング剤の種類は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラサルファイド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジサルファイド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。   The type of the silane coupling agent is not particularly limited as long as it can be used for the rubber composition containing silica. For example, bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3- Examples thereof include sulfur-containing silane coupling agents such as (triethoxysilylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane. .

タイヤ用ゴム組成物には、上述した充填剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用され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ゴム組成物とし、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は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。このようなゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。   In addition to the fillers described above, tire rubber compositions are generally used for tire rubber compositions such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, plasticizers, and processing aids. Various additives can be blended, and such additives can be kneaded by a general method to obtain a rubber composition, which can be used for vulcanization or crosslinking. As long as the amount of these additives is not contrary to the object of the present invention, a conventional general amount can be used. Such a rubber composition can be produced by mixing each of the above components using a known rubber kneading machine, for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll or the like.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、熱膨張性マイクロカプセルの表面にシリカを担持した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを配合したので、加硫後のトレッドゴムとマイクロカプセルの殻との界面を強化することによりマイクロカプセルの殻が抜け落ちるのを抑制し、氷上摩擦性能をより一層向上することができる。またこの界面の強化により、100%モジュラスのようなゴム強度を改良すると共に、ゴムのロス(60℃のtanδ)を低減し発熱性を小さくし、タイヤにしたときの燃費性能を向上することができる。   In the tire rubber composition of the present invention, the surface-treated thermally expandable microcapsule supporting silica is blended on the surface of the thermally expandable microcapsule, so that the interface between the vulcanized tread rubber and the microcapsule shell is reinforced. As a result, the shell of the microcapsule can be prevented from falling off, and the friction performance on ice can be further improved. Also, by strengthening this interface, the rubber strength such as 100% modulus can be improved, the loss of rubber (tan δ at 60 ° C.) can be reduced, the heat generation can be reduced, and the fuel efficiency performance when used in a tire can be improved. it can.

本発明のタイヤ用ゴム組成物はスタッドレスタイヤのトレッド部を構成するのに好適である。このように構成されたトレッド部は、氷上性能を従来レベル以上に向上することができる。   The rubber composition for tires of the present invention is suitable for constituting a tread portion of a studless tire. The tread portion configured as described above can improve the performance on ice to a level higher than the conventional level.

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, the scope of the present invention is not limited to these Examples.

熱膨張性マイクロカプセルの製造
熱膨張性マイクロカプセルを以下の工程より調製した。水系成分として、固形分40%のコロイダルシリカ45g、ジエタノールアミン−アジピン酸縮合物1g、塩化ナトリウムを150g及びイオン交換水500gを混合後、pH3.5に調整して水系分散媒体を製造した。次いで、油系成分として、アクリロニトリル70g、メタクリロニトリル70g、メタクリル酸70g、エチレングリコールジメタクリレートを3g及びアゾビス(2,4−ジメチリルバレロニトリル)1gを混合して均一溶液の単量体混合物を調製した。この単量体混合物に、イソペンタン30gまたは2−メチルペンタン30gを加え、オートクレーブに仕込み、水系分散媒体を更に仕込んだ。5分間700rpmで仕込み物を撹拌後、オートクレーブ内を窒素置換し、反応温度60℃で8時間反応させた。なお、反応圧力は0.5MPa、撹拌は350rpmで行った。最終工程では、熱膨張性マイクロカプセルの水分を除去するために、ミキサードライヤーを用いて70℃で乾燥した。
Production of thermally expandable microcapsules Thermally expandable microcapsules were prepared by the following steps. As an aqueous component, 45 g of colloidal silica having a solid content of 40%, 1 g of diethanolamine-adipic acid condensate, 150 g of sodium chloride and 500 g of ion-exchanged water were mixed and adjusted to pH 3.5 to produce an aqueous dispersion medium. Next, as an oil component, 70 g of acrylonitrile, 70 g of methacrylonitrile, 70 g of methacrylic acid, 3 g of ethylene glycol dimethacrylate and 1 g of azobis (2,4-dimethylylvaleronitrile) are mixed to obtain a monomer mixture in a uniform solution. Prepared. To this monomer mixture, 30 g of isopentane or 30 g of 2-methylpentane was added and charged into an autoclave, and an aqueous dispersion medium was further charged. After stirring the charged product at 700 rpm for 5 minutes, the inside of the autoclave was purged with nitrogen and reacted at a reaction temperature of 60 ° C. for 8 hours. The reaction pressure was 0.5 MPa and stirring was performed at 350 rpm. In the final process, in order to remove the water | moisture content of a thermally expansible microcapsule, it dried at 70 degreeC using the mixer dryer.

表面処理熱膨張性マイクロカプセルの製造
上述した熱膨張性マイクロカプセルの製造方法により熱膨張性マイクロカプセルを調製し、その最終工程において、表1に示す配合になるように、水分を含んだシリカを水に分散させて、熱膨張性マイクロカプセルに加え、ミキサードライヤーを用いて70℃で乾燥した。これにより、表1に示す表面処理熱膨張性マイクロカプセル(表面処理マイクロカプセル1及び2)を得た。
Manufacture of surface-treated thermally expandable microcapsules Thermally expandable microcapsules were prepared by the above-described method of manufacturing thermally expandable microcapsules, and in the final step, silica containing water was added so as to have the composition shown in Table 1. It was dispersed in water, added to the thermally expandable microcapsules, and dried at 70 ° C. using a mixer dryer. As a result, the surface-treated thermally expandable microcapsules (surface-treated microcapsules 1 and 2) shown in Table 1 were obtained.

表面処理マイクロカプセル1は、熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し5重量%のシリカが担持していた。また、表面処理マイクロカプセル2は、熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し10重量%のシリカが担持していた。ここでシリカの担持量は、熱重量分析により測定した。   The surface-treated microcapsule 1 supported 5% by weight of silica with respect to the weight of the thermally expandable microcapsule. Further, the surface-treated microcapsule 2 supported 10% by weight of silica with respect to the weight of the thermally expandable microcapsule. Here, the supported amount of silica was measured by thermogravimetric analysis.

タイヤ用ゴム組成物の調製及び評価
表1に示す配合からなる2種類の表面処理熱膨張性マイクロカプセル(表面処理マイクロカプセル1〜2)及び熱膨張性マイクロカプセルを用いて、表5に示す配合剤を共通配合とし、表2,3,4に示す配合からなる12種類のタイヤ用ゴム組成物(実施例1〜6、比較例1〜6)を、硫黄、加硫促進剤、熱膨張性マイクロカプセル及び表面処理熱膨張性マイクロカプセルを除く成分を1.8Lの密閉型ミキサーで5分間混練し放出し、これに硫黄、加硫促進剤、熱膨張性マイクロカプセル及び表面処理熱膨張性マイクロカプセルを加えてオープンロールで混練することにより調製した。なお表5に記載した配合剤の量は、表2,3,4に記載したジエン系ゴム100重量部に対する重量部で示した。
Preparation and Evaluation of Rubber Composition for Tires Using two kinds of surface-treated thermally expandable microcapsules (surface-treated microcapsules 1 to 2) and thermally expandable microcapsules having the composition shown in Table 1, the compositions shown in Table 5 12 types of tire rubber compositions (Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6) having the formulations shown in Tables 2, 3 and 4 as sulfur, a vulcanization accelerator, and a thermal expansion property. The components excluding the microcapsule and the surface-treated thermally expandable microcapsule are kneaded with a 1.8 L closed mixer for 5 minutes and released, and then sulfur, vulcanization accelerator, thermally expandable microcapsule and surface-treated thermally expandable microcapsule are released. It was prepared by adding capsules and kneading with an open roll. The amounts of the compounding agents described in Table 5 are shown in parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber described in Tables 2, 3, and 4.

得られた12種類のタイヤ用ゴム組成物を所定の金型中で、170℃で10分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調整した。得られた加硫ゴム試験片の100%モジュラス、発熱性(60℃のtanδ)、氷上摩擦性能を下記に示す方法により評価した。   Twelve kinds of obtained rubber compositions for tires were press vulcanized at 170 ° C. for 10 minutes in a predetermined mold to prepare vulcanized rubber test pieces. The obtained vulcanized rubber test piece was evaluated for its 100% modulus, exothermic property (tan δ at 60 ° C.), and friction performance on ice by the following methods.

100%モジュラス(M100)
得られた加硫ゴム試験片から、JIS K6251に準拠してJIS3号ダンベル型試験片を切り出した。JIS K6251に準拠し100%変形応力(100%モジュラス)を測定した。得られた100%モジュラスを、表2では比較例1の値を100、表3では比較例3の値を100、表4では比較例5の値を100とする指数にして、それぞれの「M100」の欄に示した。この指数値が大きいほど100%モジュラスが大きいことを意味する。
100% modulus (M100)
A JIS No. 3 dumbbell-shaped test piece was cut out from the obtained vulcanized rubber test piece in accordance with JIS K6251. 100% deformation stress (100% modulus) was measured according to JIS K6251. The obtained 100% modulus was indexed with the value of Comparative Example 1 being 100 in Table 2, the value of Comparative Example 3 being 100 in Table 3, the value of Comparative Example 5 being 100 in Table 4, and each “M100” ”Column. A larger index value means a larger 100% modulus.

発熱性(60℃のtanδ)
得られた加硫ゴム試験片の動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み10%、振幅±2%、周波数20Hzの条件で、温度60℃におけるtanδを測定した。得られた結果は、表2では比較例1の値を100、表3では比較例3の値を100、表4では比較例5の値を100とする指数にして、それぞれの「tanδ(60℃)」の欄に示した。この指数値が小さいほど60℃のtanδが小さく、発熱性が小さいことを意味する。
Exothermic (tan δ at 60 ° C)
Using the viscoelasticity spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., the dynamic viscoelasticity of the obtained vulcanized rubber test piece was determined as follows. It was measured. The obtained results are shown in Table 2, with the value of Comparative Example 1 as 100, Table 3 as Comparative Example 3 as 100, and Table 4 as Comparative Example 5 as 100. ° C) "column. The smaller the index value, the smaller the tan δ at 60 ° C., and the smaller the exothermic property.

氷上摩擦性能
得られた加硫ゴム試験片を偏平円柱状の台ゴムに貼り付け、インサイドドラム型氷上摩擦試験機を用いて、測定温度−1.5℃、荷重5.5kg/cm3、ドラム回転速度25km/hの条件で氷上摩擦係数を測定した。得られた氷上摩擦係数を、表2では比較例1の値を100、表3では比較例3の値を100、表4では比較例5の値を100とする指数にして、それぞれの「氷上摩擦性能」の欄に示した。この指数値が大きいほど氷上摩擦力が大きく氷上性能が優れることを意味する。
Friction performance on ice The obtained vulcanized rubber test piece was affixed to a flat columnar base rubber, and using an inside drum type on-ice friction tester, measurement temperature -1.5 ° C, load 5.5 kg / cm 3 , drum The friction coefficient on ice was measured under the condition of a rotational speed of 25 km / h. The obtained friction coefficient on ice is an index in which the value in Comparative Example 1 is 100 in Table 2, the value in Comparative Example 3 is 100 in Table 3, and the value in Comparative Example 5 is 100 in Table 4. It is shown in the column of “Friction performance”. A larger index value means a greater frictional force on ice and better performance on ice.

Figure 2015067745
Figure 2015067745

表1において使用した原材料の種類を下記に示す。
・シリカ:東ソーシリカ社製Nipsil AQ
The types of raw materials used in Table 1 are shown below.
Silica: Nipsil AQ manufactured by Tosoh Silica

Figure 2015067745
Figure 2015067745

Figure 2015067745
Figure 2015067745

Figure 2015067745
Figure 2015067745

なお、表2,3,4において使用した原材料の種類を下記に示す。
・NR:天然ゴム、RSS#3
・BR:ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Nipol BR1220
・カーボンブラック:東海カーボン社製シースト6
・シリカ:東ソーシリカ社製Nipsil AQ
・カップリング剤:硫黄含有シランカップリング剤、エボニクデグサ社製Si69
・マイクロカプセル:上述した製造方法により得られた熱膨張性マイクロカプセル
・表面処理マイクロカプセル1,2:上述した製造方法により得られた表1に記載の表面処理熱膨張性マイクロカプセル
The types of raw materials used in Tables 2, 3, and 4 are shown below.
・ NR: Natural rubber, RSS # 3
BR: Butadiene rubber, Nippon Zeon BR1220
・ Carbon black: Seest 6 made by Tokai Carbon
Silica: Nipsil AQ manufactured by Tosoh Silica
Coupling agent: Sulfur-containing silane coupling agent, Si69 manufactured by Evonik Degussa
-Microcapsules: Thermally expandable microcapsules obtained by the above-described manufacturing method-Surface-treated microcapsules 1, 2: Surface-treated thermally expandable microcapsules described in Table 1 obtained by the above-described manufacturing method

Figure 2015067745
Figure 2015067745

表5において使用した原材料の種類を下記に示す。
・酸化亜鉛:正同化学工業社製酸化亜鉛3種
・ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤−1:精工化学社社製オゾノン6C
・老化防止剤−2:精工化学社社製ノンフレックスRD
・オイル:昭和シェル石油社製エキストラクト4号S
・硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ−G
The types of raw materials used in Table 5 are shown below.
-Zinc oxide: 3 types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.-Stearic acid: Beads stearic acid manufactured by NOF Corporation-Anti-aging agent-1: Ozonon 6C manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.
Anti-aging agent-2: Seiko Chemical Co., Ltd. non-flex RD
・ Oil: Extract No. 4 S manufactured by Showa Shell Sekiyu KK
・ Sulfur: Fine powder sulfur with Jinhua seal oil manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. ・ Vulcanization accelerator: Noxeller CZ-G manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.

表2〜4から明らかなように実施例1〜6のタイヤ用ゴム組成物は、100%モジュラス(M100)及び発熱性(60℃のtanδ)を維持・向上し、かつ氷上摩擦性能を従来レベル以上に向上することが確認された。   As is apparent from Tables 2 to 4, the rubber compositions for tires of Examples 1 to 6 maintain and improve 100% modulus (M100) and heat build-up (tan δ at 60 ° C.), and have a conventional level of friction performance on ice. It has been confirmed that this is improved.

比較例2のゴム組成物は、ゴム組成物中のシリカの量及び熱膨張性マイクロカプセルの量を実施例2と同じにしたが、発熱性(60℃のtanδ)が大きく、更に氷上摩擦性能を改良することができなかった。   In the rubber composition of Comparative Example 2, the amount of silica and the amount of thermally expandable microcapsules in the rubber composition were the same as in Example 2, but the heat generation (tan δ at 60 ° C.) was large, and the friction performance on ice was further increased. Could not be improved.

比較例4のゴム組成物は、ゴム組成物中のシリカの量及び熱膨張性マイクロカプセルの量を実施例4と同じにしたが、氷上摩擦性能を改良することができなかった。   In the rubber composition of Comparative Example 4, the amount of silica and the amount of thermally expandable microcapsules in the rubber composition were the same as in Example 4, but the friction performance on ice could not be improved.

比較例6のゴム組成物は、ゴム組成物中のシリカの量及び熱膨張性マイクロカプセルの量を実施例6と同じにしたが、発熱性(60℃のtanδ)が大きく、更に氷上摩擦性能を改良することができなかった。   In the rubber composition of Comparative Example 6, the amount of silica and the amount of thermally expandable microcapsules in the rubber composition were the same as in Example 6, but the exothermic property (tan δ at 60 ° C.) was large and the friction performance on ice was further increased. Could not be improved.

Claims (3)

ジエン系ゴム100重量部に、熱膨張性マイクロカプセルの表面にシリカを担持した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを0.5〜15重量部配合したタイヤ用ゴム組成物。   A tire rubber composition comprising 100 parts by weight of a diene rubber and 0.5 to 15 parts by weight of surface-treated thermally expandable microcapsules having silica supported on the surface of thermally expandable microcapsules. 前記表面処理熱膨張性マイクロカプセルが、シリカを熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し1〜20重量%担持したことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。   The rubber composition for tire according to claim 1, wherein the surface-treated thermally expandable microcapsule carries 1 to 20% by weight of silica based on the weight of the thermally expandable microcapsule. 請求項1又は2に記載のタイヤ用ゴム組成物でトレッド部を形成した空気入りタイヤ。   The pneumatic tire which formed the tread part with the rubber composition for tires of Claim 1 or 2.
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