JP2018021109A - Rubber member and method for producing the same, and tire - Google Patents

Rubber member and method for producing the same, and tire Download PDF

Info

Publication number
JP2018021109A
JP2018021109A JP2016152218A JP2016152218A JP2018021109A JP 2018021109 A JP2018021109 A JP 2018021109A JP 2016152218 A JP2016152218 A JP 2016152218A JP 2016152218 A JP2016152218 A JP 2016152218A JP 2018021109 A JP2018021109 A JP 2018021109A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rubber
nanomaterial
rubber member
tire
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016152218A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7025836B2 (en
Inventor
紗彩 塩野
Saya Shiono
紗彩 塩野
真 橋口
Makoto Hashiguchi
真 橋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP2016152218A priority Critical patent/JP7025836B2/en
Priority to US16/322,542 priority patent/US20190202237A1/en
Priority to EP17837038.3A priority patent/EP3495408A4/en
Priority to PCT/JP2017/028136 priority patent/WO2018025936A1/en
Priority to CN201780048573.3A priority patent/CN109563295A/en
Publication of JP2018021109A publication Critical patent/JP2018021109A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7025836B2 publication Critical patent/JP7025836B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber member capable of improving on-ice performance of a rubber article when the rubber member is used for a rubber article such as a tire.SOLUTION: There is provided a rubber member having a nano-substance having a long diameter of less than 100 nm when being in a non-fibrous state or has a minor axis length of less than 100 nm and a major axis length of less than 1000 nm when being in a fibrous state, wherein a plurality minute recesses exist on the surface of the rubber member, the nano-substance is arranged on the inner surface of the minute recesses and the average coverage on the inner surface of the minute recesses is 10% or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ゴム部材及びその製造方法、並びにタイヤに関する。   The present invention relates to a rubber member, a manufacturing method thereof, and a tire.

スパイクタイヤが規制されて以来、氷雪路面上でのタイヤの制動性や駆動性を向上させるため、種々の検討が行われている。例えば、特開2014−227487号公報(特許文献1)では、非ゴム成分を除去して高純度化し、且つ、酸性化合物の処理等によりゴム成分のpHを所定範囲に調整した改質天然ゴムと、カーボンブラック等の充填剤とを用いることで、補強性を高めるとともに、スタッドレスタイヤに求められる氷上性能等を改善できることが提案されている。   Since the spike tire was regulated, various studies have been made to improve the braking performance and driving performance of the tire on an icy and snowy road surface. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-227487 (Patent Document 1), a modified natural rubber in which a non-rubber component is removed to be highly purified and the pH of the rubber component is adjusted to a predetermined range by treatment with an acidic compound Further, it has been proposed that by using a filler such as carbon black, the reinforcing property can be improved and the performance on ice required for the studless tire can be improved.

特開2014−227487号公報JP 2014-227487 A

しかしながら、上記従来の技術は、ゴム成分のpHを調整して保存中の分子量の低下を抑制することを狙いとするものであるため、タイヤの氷上性能を抜本的に向上させるのには限界がある。   However, the above-mentioned conventional technology aims to control the molecular weight during storage by adjusting the pH of the rubber component, and therefore there is a limit to drastically improving the on-ice performance of the tire. is there.

そこで、本発明の目的は、タイヤ等のゴム物品に用いられた場合に、ゴム物品の氷上性能を向上させることが可能な、ゴム部材を提供することにある。また、本発明の目的は、タイヤ等のゴム物品の氷上性能を向上させることが可能なゴム部材を得ることができる、ゴム部材の製造方法を提供することにもある。更に、本発明の目的は、氷上性能が向上したタイヤを提供することにもある。   Then, the objective of this invention is providing the rubber member which can improve the on-ice performance of a rubber article, when it is used for rubber articles, such as a tire. Moreover, the objective of this invention is also providing the manufacturing method of a rubber member which can obtain the rubber member which can improve the on-ice performance of rubber articles, such as a tire. Another object of the present invention is to provide a tire having improved performance on ice.

すなわち、本発明のゴム部材は、非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であるナノ物質を有するゴム部材であって、該ゴム部材の表面に、複数の微小凹部が存在し、且つ、前記ナノ物質が、前記微小凹部の内表面に配置されており、且つ、前記微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率が10%以上であることを特徴とする。本発明のゴム部材によれば、タイヤ等のゴム物品に用いられた場合に、ゴム物品の氷上性能を向上させることが可能である。   In other words, the rubber member of the present invention has a major axis of less than 100 nm when it is non-fibrous, or a minor axis of less than 100 nm and a major axis of less than 1000 nm when it is fibrous. A rubber member having a substance, wherein a plurality of minute recesses exist on the surface of the rubber member, and the nanomaterial is disposed on an inner surface of the minute recess, and the inner part of the minute recess The average coverage of the nano material on the surface is 10% or more. According to the rubber member of the present invention, when used in a rubber article such as a tire, it is possible to improve the on-ice performance of the rubber article.

本発明のゴム部材は、更に内部に複数の微小空洞部が存在し、前記ナノ物質が、前記微小空洞部の内表面にも配置されており、且つ、ゴム成分に対し、発泡剤と、非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であるナノ物質及び樹脂を含有するナノ物質含有有機繊維とを配合してなるゴム組成物を用いて好適に製造することができる。上記のゴム組成物を用いて製造されるゴム部材は、長期にわたってタイヤ等に高い氷上性能をもたらすことができ、また、ナノ物質を過剰に配合する必要がない。   The rubber member of the present invention further includes a plurality of microcavities, the nanomaterial is also disposed on the inner surface of the microcavity, and a foaming agent and a non- Nanomaterial-containing organics containing nanomaterials and resins having a major axis of less than 100 nm when fibrous, or a minor axis length of less than 100 nm and a major axis length of less than 1000 nm when fibrous It can be suitably manufactured using a rubber composition formed by blending fibers. The rubber member produced using the above rubber composition can provide high performance on ice for a tire or the like over a long period of time, and does not require an excessive amount of nanomaterial.

また、本発明のゴム部材は、前記ナノ物質が、塗布、噴霧又は含浸により前記微小凹部の内表面に配置されていることが好ましい。かかるゴム部材は、より多くのナノ物質が微小凹部の内表面に配置されており、特にタイヤ等の使用初期における氷上性能を大幅に向上させることができる。   In the rubber member of the present invention, it is preferable that the nanomaterial is disposed on the inner surface of the minute recess by coating, spraying or impregnation. In such a rubber member, more nanomaterials are arranged on the inner surface of the minute recess, and the performance on ice in the initial use of a tire or the like can be greatly improved.

本発明のゴム部材の製造方法は、上述したゴム部材の製造方法であって、加硫したゴムの表面に形成された微小凹部に、非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であるナノ物質を付与する工程を含むことを特徴とする。本発明のゴム部材の製造方法によれば、タイヤ等のゴム物品の氷上性能を向上させることが可能なゴム部材を得ることができる。また、かかる製造方法では、配合によりナノ物質を配置させる場合よりも、容易にナノ物質を微小凹部の内表面に配置させることができ、また、容易に微小凹部の内表面へのナノ物質の配置量をコントロールすることができる。   The method for producing a rubber member according to the present invention is a method for producing a rubber member as described above, wherein the minute diameter formed on the surface of the vulcanized rubber is non-fibrous, and the major axis is less than 100 nm, Alternatively, the method includes a step of providing a nanomaterial having a minor axis length of less than 100 nm and a major axis length of less than 1000 nm when it is fibrous. According to the method for producing a rubber member of the present invention, a rubber member capable of improving the performance on ice of rubber articles such as tires can be obtained. In addition, in this manufacturing method, the nanomaterial can be easily arranged on the inner surface of the microrecessed portion than the case where the nanomaterial is arranged by blending, and the nanomaterial can be easily disposed on the inner surface of the microrecessed portion. The amount can be controlled.

本発明のタイヤは、上述したゴム部材をトレッド部に備えることを特徴とする。本発明のタイヤによれば、氷上性能が向上する。   The tire according to the present invention includes the above-described rubber member in a tread portion. According to the tire of the present invention, the performance on ice is improved.

本発明によれば、タイヤ等のゴム物品に用いられた場合に、ゴム物品の氷上性能を向上させることが可能な、ゴム部材を提供することができる。また、本発明によれば、タイヤ等のゴム物品の氷上性能を向上させることが可能なゴム部材を得ることができる、ゴム部材の製造方法を提供することができる。更に、本発明によれば、氷上性能が向上したタイヤを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when used for rubber articles, such as a tire, the rubber member which can improve the performance on ice of a rubber article can be provided. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of a rubber member which can obtain the rubber member which can improve the performance on ice of rubber articles, such as a tire, can be provided. Furthermore, according to the present invention, a tire with improved performance on ice can be provided.

本発明のゴム部材の一実施形態としての、一例のタイヤのトレッド部の表面付近を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the surface vicinity of the tread part of an example tire as one embodiment of the rubber member of the present invention. 本発明のゴム部材の一実施形態としての、一例のタイヤのトレッド部の表面及び内部を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the surface and the inside of the tread part of an example tire as one embodiment of the rubber member of the present invention. 一比較例のゴム部材の表面のSEMによる画像を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the image by SEM of the surface of the rubber member of one comparative example. 本発明の一実施形態のゴム部材の表面のSEMによる画像を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the image by SEM of the surface of the rubber member of one Embodiment of this invention. 本発明の別の一実施形態のゴム部材の表面のSEMによる画像を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the image by SEM of the surface of the rubber member of another one Embodiment of this invention.

(ゴム部材)
以下に、本発明のゴム部材を、その一実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
図1に示す、本発明のゴム部材の一実施形態としての、一例のタイヤのトレッド部1は、ゴム成分及び他の任意の成分を含むゴム組成物を用いて製造され得るものであって、その表面に複数の微小凹部2が存在し、この微小凹部2のそれぞれの内表面には、ナノ物質3が配置されている。
(Rubber member)
Below, the rubber member of this invention is illustrated and demonstrated in detail based on the one embodiment.
The tread portion 1 of an example tire as an embodiment of the rubber member of the present invention shown in FIG. 1 can be manufactured using a rubber composition containing a rubber component and other optional components, A plurality of minute recesses 2 are present on the surface, and nanomaterials 3 are arranged on the inner surface of each minute recess 2.

一般に、車が氷雪路面を走行する際には、該氷雪路面とタイヤとの摩擦熱等によって水膜が生成し、この水膜が、タイヤと氷雪路面との間の摩擦係数を低下させて、氷上性能を悪化させる原因になっているといわれている。この点に関し、本発明の一例のゴム部材は、表面に複数の微小凹部が存在するため、この微小凹部が排水溝として機能し、水膜を除去してタイヤと氷雪路面との間の摩擦係数の低下を抑制することができる。更に、本発明の一例のゴム部材は、表面に微小凹部が存在するだけでなく、この微小凹部の内表面に、ナノ物質が配置されているため、ゴム部材の表面粗さを実質的に高めて、タイヤの氷上性能を大幅に向上させることができる。ここで、本発明のゴム部材によりタイヤ等の氷上性能が向上するより具体的な作用としては、定かではないが、(1)ナノ物質が微小凹部内に浸入した水の中に分散し、水の粘度が上昇することで、摩擦係数の低下がより一層抑制される、(2)ゴム成分が極めて疎水性であるため、ナノ物質が存在する微小凹部内により多くの水を浸入させることができる、(3)ナノ物質が水膜を切り裂き、排水溝としての機能をより増強させる、(4)氷雪路面と接触し得るナノ物質の引っ掻き効果、等が考えられる。   In general, when a vehicle travels on an icy and snowy road surface, a water film is generated due to frictional heat between the icy and snowy road surface and the tire, and this water film reduces the coefficient of friction between the tire and the icy and snowy road surface. It is said that it causes the performance on ice to deteriorate. In this regard, since the rubber member of the example of the present invention has a plurality of minute recesses on the surface, the minute recesses function as drainage grooves, and the friction coefficient between the tire and the icy and snowy road surface by removing the water film. Can be suppressed. Furthermore, the rubber member according to an example of the present invention not only has minute recesses on the surface, but also has a nano material disposed on the inner surface of the recess, so that the surface roughness of the rubber member is substantially increased. Thus, the on-ice performance of the tire can be greatly improved. Here, as a more specific action of improving the performance on ice of a tire or the like by the rubber member of the present invention, it is not certain, but (1) the nanomaterial is dispersed in the water that has entered the minute recesses, and the water (2) Since the rubber component is extremely hydrophobic, more water can be infiltrated into the minute recesses where nanomaterials exist. (3) Nanomaterials can tear the water film and further enhance the function as a drainage groove. (4) The scratching effect of nanomaterials that can come into contact with the snowy and snowy road surface can be considered.

ここで、本発明において「微小凹部」とは、図1にも示す通り、ゴム部材の表面に存在する窪みであって、最大深さ(Dmax)が1〜500μmであり、且つ、ゴム部材の表面の展開視における最長の径(Lmax)が1〜500μmの範囲のものを指すものとする。従って、前記「微小凹部」には、様々な外形のものが含まれる。なお、この「微小凹部」の有無は、例えば、電子顕微鏡により撮影したゴム部材の表面の写真から確認することができる。 Here, in the present invention, the “micro-recess” is a recess existing on the surface of the rubber member as shown in FIG. 1 and has a maximum depth (D max ) of 1 to 500 μm, and the rubber member The longest diameter (L max ) in the developed view of the surface of the surface is in the range of 1 to 500 μm. Accordingly, the “micro-recesses” include those having various outer shapes. The presence / absence of this “micro-recess” can be confirmed from, for example, a photograph of the surface of the rubber member taken with an electron microscope.

また、本発明において、ナノ物質の「長径」は、ナノ物質が繊維状以外の形状(非繊維状)である場合に用いられる語であり、ナノ物質の外表面上の任意の2点を結ぶ直線のうち最も長いものの長さを指すものとする。このナノ物質の「長径」は、例えば、ナノ物質を電子顕微鏡により撮影することで、求めることができる。
また、本発明において、ナノ物質の「短軸長」及び「長軸長」は、ナノ物質が繊維状である場合に用いられる語であり、例えば、ナノ物質を電子顕微鏡により撮影することで、求めることができる。
また、本明細書において、「繊維状である」とは、電子顕微鏡により撮影することで求められるアスペクト比が1超であることを指すものとし、「非繊維状である」とは、繊維状以外の形状であることを指すものとする。
In the present invention, the “major axis” of a nanomaterial is a term used when the nanomaterial has a shape other than a fibrous shape (non-fibrous), and connects two arbitrary points on the outer surface of the nanomaterial. It shall indicate the length of the longest straight line. The “major axis” of the nanomaterial can be obtained, for example, by photographing the nanomaterial with an electron microscope.
In the present invention, the “minor axis length” and “major axis length” of the nanomaterial are terms used when the nanomaterial is fibrous, for example, by photographing the nanomaterial with an electron microscope, Can be sought.
In the present specification, “fibrous” means that the aspect ratio obtained by photographing with an electron microscope is more than 1, and “non-fibrous” means fibrous. It shall mean that it is a shape other than.

更に、本発明において、ナノ物質が微小凹部等の内表面に「配置されている」との態様には、ナノ物質が微小凹部等の内表面に強固に固着されている態様及びされていない態様の両方が含まれる。ただし、ナノ物質は、微小凹部等の内表面に強固に固着されていない方が好ましい。   Furthermore, in the present invention, the aspect in which the nanomaterial is “arranged” on the inner surface of the minute recess or the like includes an aspect in which the nanomaterial is firmly fixed to the inner surface of the minute recess or the like. Both are included. However, it is preferable that the nanomaterial is not firmly fixed to the inner surface such as a minute recess.

なお、図1では、図示された全ての微小凹部2の内表面にナノ物質3が配置されているが、本発明の一例のゴム部材は、ナノ物質が、使用により路面等の外的因子と接触し得る表面(以下、「接地対象表面」と称することがある。)に存在する少なくとも1つの微小凹部の内表面に配置されていればよい。但し、所望の作用効果を十分に得る観点から、接地対象表面に存在するより多くの微小凹部の内表面にナノ物質が配置されていることが好ましい。   In FIG. 1, nanomaterials 3 are arranged on the inner surfaces of all the illustrated micro-recesses 2, but the rubber material according to an example of the present invention has a nanomaterial that is used as an external factor such as a road surface. It suffices to be disposed on the inner surface of at least one minute recess that exists on a surface that may come into contact (hereinafter, sometimes referred to as “surface to be grounded”). However, from the viewpoint of sufficiently obtaining a desired effect, it is preferable that nanomaterials are arranged on the inner surfaces of more minute recesses existing on the surface to be grounded.

本発明の一例のゴム部材の接地対象表面における微小凹部の数としては、特に制限はされず、目的に応じて適宜決定することができるが、ゴム物性を保持しつつタイヤ等の氷上性能を効果的に向上させる観点から、70〜200個/mmであることが好ましく、130〜150個/mmであることがより好ましい。
なお、上記微小凹部の数は、電子顕微鏡により撮影したゴム部材の接地対象表面の写真から、一辺1mmの正方形領域を任意に10個選択し、その各領域内で観察される微小凹部の数をカウントし、その平均値として求めることができる。
The number of minute recesses on the surface to be grounded of the rubber member according to an example of the present invention is not particularly limited and can be appropriately determined according to the purpose. However, the performance on ice of a tire or the like is effective while maintaining rubber physical properties. From the viewpoint of improving the efficiency, it is preferably 70 to 200 pieces / mm 2 , and more preferably 130 to 150 pieces / mm 2 .
The number of minute recesses is the number of the minute recesses observed in each of the 10 mm square regions selected from a photograph of the surface of the rubber member grounded by an electron microscope. It can count and can obtain | require as the average value.

また、本発明の一例のゴム部材は、図2に示す一例のトレッド部1のように、複数の微小凹部2が表面に存在するだけでなく、その内部に複数の微小空洞部4が存在し、また、微小凹部2の内表面にナノ物質3aが配置されていることに加え、当該複数の微小空洞部4の内表面に、ナノ物質3bが配置されていることが好ましい。本発明の一例のゴム部材がこのような態様を有することにより、長年の使用によって表面が摩耗し、それに伴って微小凹部2が消失したとしても、随時その内部に存在する微小空洞部4が新たな微小凹部となって表面に現れ、この新たな微小凹部及びその内表面に配置されているナノ物質が、排水溝として機能するとともに、ゴム部材の表面粗さを実質的に高める。そのため、上記の態様を有する本発明の一例のゴム部材は、長期にわたってタイヤ等に高い氷上性能をもたらすことができる。
なお、本発明の一例のゴム部材においては、微小凹部と微小空洞部とが繋がっている態様を有していてもよい。
In addition, the rubber member of the example of the present invention includes not only a plurality of minute recesses 2 on the surface, but also a plurality of minute cavities 4 in the inside thereof, as in the example tread portion 1 shown in FIG. Moreover, in addition to the nano material 3a being arranged on the inner surface of the minute recess 2, the nano material 3b is preferably arranged on the inner surface of the plurality of minute cavities 4. Since the rubber member according to the example of the present invention has such an aspect, even if the surface is worn away due to long-term use, and the micro concave portion 2 disappears accordingly, the micro hollow portion 4 existing in the inside is renewed at any time. The new minute recesses and the nano material disposed on the inner surface function as drainage grooves and substantially increase the surface roughness of the rubber member. Therefore, the rubber member of an example of the present invention having the above-described aspect can provide high performance on ice for a tire or the like over a long period of time.
In addition, in the rubber member of an example of this invention, you may have the aspect with which the micro recessed part and the micro cavity part were connected.

ここで、微小空洞部の大きさとしては、特に制限はされないが、内表面上の任意の2点を結ぶ直線のうち最も長いものの長さが、1μm〜10mmであることが好ましい。   Here, the size of the microcavity is not particularly limited, but the length of the longest straight line connecting two arbitrary points on the inner surface is preferably 1 μm to 10 mm.

そして、上述したような、ナノ物質が微小空洞部の内表面にも配置されている本発明の一例のゴム部材は、ナノ物質が、微小凹部2の内表面及び微小空洞部4の内表面以外の場所、例えば非空洞部5に存在していてもよい。但し、ナノ物質を過剰に配合する必要なく、効率的にタイヤ等の氷上性能を向上させる観点から、非空洞部5に存在するナノ物質の割合は、より小さい方が好ましい。このようなゴム部材は、例えば、ゴム成分に対し、発泡剤と、非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であるナノ物質及び樹脂を含有するナノ物質含有有機繊維とを配合してなるゴム組成物を用いることにより、好適に製造することができる。上記のゴム組成物を用いて製造されるゴム部材は、非空洞部に存在するナノ物質の割合が、ほぼ0である。
なお、この点に関しては、「ゴム部材が有するナノ物質の全量のうち、非空洞部に存在するナノ物質の割合」を特定することで、好適なゴム部材の態様を論じる必要があるとも考えられる。しかしながら、ゴム部材が有するナノ物質の全量を求めるには、著しく過大な時間を要し、実際的でない。以上を踏まえれば、「ゴム部材が有するナノ物質の全量のうち、非空洞部に存在するナノ物質の割合」を直接特定することは、技術的に不可能であることが明らかである。
As described above, in the rubber member of the example of the present invention in which the nano material is also arranged on the inner surface of the microcavity, the nanomaterial is other than the inner surface of the microrecess 2 and the inner surface of the microcavity 4. For example, in the non-cavity 5. However, from the viewpoint of efficiently improving the performance on ice such as a tire without the need for excessively adding the nanomaterial, the ratio of the nanomaterial existing in the non-cavity portion 5 is preferably smaller. Such a rubber member has, for example, a foaming agent and a major axis of less than 100 nm when non-fibrous with respect to the rubber component, or a minor axis length of less than 100 nm when fibrous. By using a rubber composition formed by blending a nanomaterial having a major axis length of less than 1000 nm and a nanomaterial-containing organic fiber containing a resin, it can be suitably produced. In the rubber member manufactured using the above rubber composition, the ratio of the nanomaterial existing in the non-cavity portion is almost zero.
In this regard, it is considered that it is necessary to discuss a suitable aspect of the rubber member by specifying the “ratio of the nanomaterial existing in the non-cavity out of the total amount of the nanomaterial included in the rubber member”. . However, it takes a very long time to obtain the total amount of nanomaterials contained in the rubber member, which is not practical. Based on the above, it is clear that it is technically impossible to directly specify “the ratio of the nanomaterial existing in the non-cavity portion of the total amount of the nanomaterial included in the rubber member”.

また、本発明の一例のゴム部材は、ナノ物質が、微小凹部2の内表面にとりわけ多く配置されていることも好ましい。ナノ物質が微小凹部の内表面に多く配置されているゴム部材は、特にタイヤ等の使用初期における氷上性能を大幅に向上させることができる。なお、微小凹部の内表面に多くのナノ物質を配置する(ゴム部材が有するナノ物質の全量のうち、微小凹部の内表面に配置されているナノ物質の割合を高める)方法としては、例えば、ナノ物質の塗布、噴霧又は含浸が挙げられる。この塗布、噴霧又は含浸は、いずれも、ゴム組成物を加硫して微小凹部を有する加硫ゴムを調製した後に、任意のタイミングで行うことができ、また、微小凹部の内表面に配置させるナノ物質の量を容易にコントロールすることができるため、本発明のゴム部材の製造を容易なものとすることができる。
なお、この点に関しては、「ゴム部材が有するナノ物質の全量のうち、微小凹部の内表面に配置されているナノ物質の割合」を特定することで、好適なゴム部材の態様を論じる必要があるとも考えられる。しかしながら、ゴム部材が有するナノ物質の全量を求めるには、著しく過大な時間を要し、実際的でない。以上を踏まえれば、「ゴム部材が有するナノ物質の全量のうち、微小凹部の内表面に配置されているナノ物質の割合」を直接特定することは、技術的に不可能であることが明らかである。
In addition, in the rubber member according to an example of the present invention, it is also preferable that a large amount of nanomaterial is arranged on the inner surface of the minute recess 2. A rubber member in which a large amount of nanomaterials are arranged on the inner surface of the minute recesses can greatly improve the performance on ice particularly in the initial use of a tire or the like. In addition, as a method of arranging many nanomaterials on the inner surface of the minute recesses (increasing the proportion of nanomaterials arranged on the inner surface of the minute recesses out of the total amount of nanomaterials the rubber member has), for example, Examples include nanomaterial application, spraying or impregnation. This application, spraying or impregnation can be carried out at any timing after the rubber composition is vulcanized to prepare a vulcanized rubber having fine recesses, and is disposed on the inner surface of the microrecesses. Since the amount of the nanomaterial can be easily controlled, the production of the rubber member of the present invention can be facilitated.
In this regard, it is necessary to discuss the preferred embodiment of the rubber member by specifying the “ratio of the nanomaterial disposed on the inner surface of the minute recesses out of the total amount of the nanomaterial that the rubber member has”. It is thought that there is. However, it takes a very long time to obtain the total amount of nanomaterials contained in the rubber member, which is not practical. Based on the above, it is clear that it is technically impossible to directly specify the “ratio of the nanomaterial disposed on the inner surface of the minute recesses out of the total amount of the nanomaterial included in the rubber member”. is there.

また、本発明の一例のゴム部材は、1個当たりの微小凹部2の内表面に配置されているナノ物質の量がより多いことも好ましい。より具体的には、ゴム部材の表面に存在する微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率が、10%以上であることを要し、30%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましい。前記平均被覆率が10%未満であると、タイヤ等の氷上性能を効果的に向上させることができない。
同様の観点から、ゴム部材の接地対象表面に存在する微小凹部の内表面の平均被覆率が、10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、75%以上であることが更に好ましい。
なお、本明細書において「微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率」とは、ゴム部材の表面の展開視における微小凹部の面積のうち、ナノ物質により覆われている面積の合計の割合の平均値を指すものとする。また、この「微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率」は、例えば、電子顕微鏡により撮影したゴム部材の表面の写真(好ましくは、2値化処理を施したもの)から、微小凹部を任意に10個選択し、その各微小凹部の面積の合計のうち、ナノ物質により覆われている面積の合計の割合を算出して求めることができる。
Moreover, it is also preferable that the amount of nanomaterials disposed on the inner surface of each minute recess 2 is larger in the rubber member as an example of the present invention. More specifically, the average coverage of the nanomaterial on the inner surface of the minute recesses existing on the surface of the rubber member needs to be 10% or more, preferably 30% or more, and preferably 75% or more. More preferably. When the average coverage is less than 10%, performance on ice such as tires cannot be effectively improved.
From the same viewpoint, the average coverage of the inner surface of the minute recesses present on the surface to be grounded of the rubber member is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and 75% or more. Is more preferable.
In addition, in this specification, “the average coverage of the nano material on the inner surface of the minute recess” means the ratio of the total area covered with the nano material out of the area of the minute recess in the developed view of the surface of the rubber member It shall mean the average value of. The “average nanomaterial coverage on the inner surface of the minute recesses” is calculated from, for example, a photograph of the surface of the rubber member taken with an electron microscope (preferably binarized). It is possible to arbitrarily select 10 and calculate and calculate the ratio of the total area covered with the nanomaterial out of the total area of each minute recess.

−ナノ物質−
本発明において用いるナノ物質は、繊維状以外の形状(非繊維状)である場合に、長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に、短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であることを要する。ナノ物質がいわゆる繊維状以外の形状である場合に、長径が100nm以上であると、ゴム部材の微小凹部に配置されていたとしてもゴムの表面粗さが十分に高くならず、タイヤの氷上性能を効果的に向上させることができない。また、ナノ物質がいわゆる繊維状である場合に、短軸長が100nm以上又は長軸長が1000nm以上であると、ゴム部材の微小凹部に配置されていたとしてもゴムの表面粗さが十分に高くならず、タイヤの氷上性能を効果的に向上させることができない。ここで、氷上性能の効果的な向上の観点及び調達容易性の観点から、ナノ物質がいわゆる繊維状以外の形状である場合に、当該ナノ物質の長径としては、1〜80nmが好ましく、1〜60nmがより好ましく、1〜20nmが更に好ましく、5〜15nmが特に好ましい。また、氷上性能の効果的な向上の観点及び調達容易性の観点から、ナノ物質がいわゆる繊維状である場合に、当該ナノ物質の短軸長としては、1nm以上100nm未満が好ましく、1〜50nmがより好ましく、当該ナノ物質の長軸長としては、1nm以上1000nm未満が好ましく、300〜800nmがより好ましい。
なお、本発明の一例のゴム部材は、長径が100nm以上である物質又は「短軸長が100nm未満且つ長軸長が1000nm未満」を満たさない物質が微小凹部の内表面に配置されていてもかまわない。但し、氷上性能の効果的な向上の観点から、本発明の一例のゴム部材は、長径が100nm以上である物質及び「短軸長が100nm未満且つ長軸長が1000nm未満」を満たさない微細な物質のいずれも、微小凹部の内表面に配置されていないことが好ましい。
-Nanomaterials-
When the nanomaterial used in the present invention has a shape other than fibrous (non-fibrous), the major axis is less than 100 nm, or when it is fibrous, the minor axis length is less than 100 nm and is long. The axial length must be less than 1000 nm. When the nanomaterial has a shape other than the so-called fibrous shape, if the major axis is 100 nm or more, the surface roughness of the rubber is not sufficiently high even if it is arranged in a minute recess of the rubber member, and the on-ice performance of the tire Cannot be improved effectively. In addition, when the nanomaterial is so-called fibrous, if the minor axis length is 100 nm or more or the major axis length is 1000 nm or more, the surface roughness of the rubber is sufficiently high even if the nanomaterial is disposed in a minute recess of the rubber member. It does not increase, and the on-ice performance of the tire cannot be improved effectively. Here, from the viewpoint of effectively improving the performance on ice and the viewpoint of easy procurement, when the nanomaterial has a shape other than the so-called fibrous shape, the major axis of the nanomaterial is preferably 1 to 80 nm, 60 nm is more preferable, 1-20 nm is still more preferable, and 5-15 nm is especially preferable. Moreover, from the viewpoint of effective improvement of performance on ice and the viewpoint of easy procurement, when the nanomaterial is so-called fibrous, the short axis length of the nanomaterial is preferably 1 nm or more and less than 100 nm, and preferably 1 to 50 nm. The major axis length of the nanomaterial is preferably 1 nm or more and less than 1000 nm, and more preferably 300 to 800 nm.
In the rubber member of the example of the present invention, a substance having a major axis of 100 nm or more or a substance that does not satisfy “minor axis length of less than 100 nm and major axis length of less than 1000 nm” is disposed on the inner surface of the minute recess. It doesn't matter. However, from the viewpoint of effectively improving the performance on ice, the rubber member of the example of the present invention is a fine material that does not satisfy the substance whose major axis is 100 nm or more and “minor axis length is less than 100 nm and major axis length is less than 1000 nm”. It is preferable that none of the substances is disposed on the inner surface of the minute recess.

ナノ物質の形状としては、非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長1000nm未満である限り、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、繊維状以外の形状として、粒子状、層状、テトラポット状等が挙げられる。ここで、ナノ物質としては、その量や大きさ等を考慮して、微小凹部の大きさに合わせて適切なものを選択することが重要である。   The shape of the nanomaterial is not particularly limited as long as the major axis is less than 100 nm when it is non-fibrous, or the minor axis length is less than 100 nm and less than 1000 nm when it is fibrous. The shape can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape other than the fibrous shape include a particle shape, a layer shape, and a tetrapot shape. Here, it is important to select an appropriate nanomaterial in accordance with the size of the minute recess in consideration of the amount and size thereof.

本発明において用いるナノ物質は、有機物質であっても無機物質であってもよい。
ナノ物質として無機物質を用いる場合、その材質としては、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ダイヤモンド、シリカ、ガラス、石膏、方解石、蛍石、正長石、水酸化アルミニウム、アルミナ、銀、鉄、二酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、カーボンブラック、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、クレイ等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、タイヤ等の氷上性能を効果的に向上させる観点から、一般的な氷のモース硬度である3またはそれよりも高いもの、即ちダイヤモンド、シリカ、ガラス、水酸化アルミニウム、アルミナ、二酸化チタンが好ましい。モース硬度が一般的な氷のモース硬度以上であるナノ物質を用いることにより、引っ掻き効果等をより発揮させることができ、従って、タイヤ等の氷上性能を大幅に向上させることができる。
ここで、上述したダイヤモンドをはじめとする無機物質は、その表面が任意の官能基(例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基など)で修飾されたものであってもよい。
The nanomaterial used in the present invention may be an organic material or an inorganic material.
When an inorganic substance is used as the nano substance, the material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, diamond, silica, glass, gypsum, calcite, fluorite, orthofeldspar, water Examples thereof include aluminum oxide, alumina, silver, iron, titanium dioxide, cerium oxide, zinc oxide, carbon black, single-walled carbon nanotube, multi-walled carbon nanotube, and clay. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, from the viewpoint of effectively improving the performance on ice of a tire or the like, a general ice Mohs hardness of 3 or higher, that is, diamond, silica, glass, aluminum hydroxide, alumina, titanium dioxide Is preferred. By using a nanomaterial having a Mohs hardness equal to or higher than that of general ice, a scratching effect or the like can be further exerted, and thus the performance on ice of a tire or the like can be greatly improved.
Here, the surface of the inorganic substance such as diamond described above may be modified with an arbitrary functional group (for example, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, etc.).

また、ナノ物質として有機物質を用いる場合、その材質としては、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、セルロース、アラミド等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Moreover, when using an organic substance as a nano substance, the material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include cellulose and aramid. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−ゴム成分−
ゴム成分としては、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、天然ゴム(NR)のみであってもよく、ジエン系合成ゴムのみであってもよく、天然ゴム及びジエン系合成ゴムを併用してもよい。前記ジエン系合成ゴムとしては、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Rubber component-
The rubber component is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, natural rubber (NR) alone or diene synthetic rubber alone may be used. A diene synthetic rubber may be used in combination. The diene synthetic rubber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), chloroprene rubber ( CR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), butyl rubber (IIR) and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

(ゴム部材の製造方法)
本発明の一例のゴム部材は、上述の通り、ゴム成分及び他の任意の成分を含むゴム組成物を用いて製造することができる。また、本発明の一例のゴム部材を製造するにあたっては、少なくとも、ゴム部材の表面に複数の微小凹部を形成させること、及び、前記微小凹部の内表面にナノ物質を配置させること、が必要である。これらを達成する方法としては、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、本発明に係るゴム部材の製造方法は、少なくとも、加硫したゴムの表面に形成された微小凹部に、ナノ物質を付与する工程を含む。以下、かかる工程を含むゴム部材の一実施形態の製造方法について、詳細に説明する。
(Manufacturing method of rubber member)
The rubber member of an example of this invention can be manufactured using the rubber composition containing a rubber component and another arbitrary component as above-mentioned. Further, in producing the rubber member of an example of the present invention, it is necessary to form at least a plurality of minute recesses on the surface of the rubber member and to arrange a nano substance on the inner surface of the minute recess. is there. The method for achieving these is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Here, the method for producing a rubber member according to the present invention includes at least a step of imparting a nano material to a minute recess formed on the surface of the vulcanized rubber. Hereinafter, the manufacturing method of one Embodiment of the rubber member including this process is demonstrated in detail.

本発明の一例のゴム部材は、例えば、ゴム成分に少なくとも発泡剤を配合してゴム組成物を調製する工程(ゴム組成物調製A工程)と、調製したゴム組成物を加硫するとともに得られた加硫ゴムの外表面を削ぎ落とす工程(加硫A工程)と、加硫ゴムの表面の微小凹部にナノ物質を付与する工程(ナノ物質付与工程)とを経ることにより、製造することができる。   The rubber member of an example of the present invention is obtained, for example, by preparing a rubber composition by blending at least a foaming agent with a rubber component (rubber composition preparation step A) and vulcanizing the prepared rubber composition. It can be manufactured through a process of scraping off the outer surface of the vulcanized rubber (vulcanization A process) and a process of applying nanomaterials to the minute recesses on the surface of the vulcanized rubber (nanomaterial application process). it can.

−ゴム組成物調製A工程−
ゴム組成物調製A工程は、ゴム成分に対し、発泡剤と、任意の他の成分とを配合し、混練してゴム組成物を得る工程である。なお、ゴム成分の具体例としては、既述したものと同様である。発泡剤を配合することにより、容易に、ゴム部材の表面に複数の微小凹部を形成させることができ、また、ゴム部材の内部に複数の微小空洞部を形成させることができる。
-Rubber composition preparation A step-
The rubber composition preparation step A is a step in which a foaming agent and any other component are blended with a rubber component and kneaded to obtain a rubber composition. Specific examples of the rubber component are the same as those already described. By blending the foaming agent, a plurality of minute recesses can be easily formed on the surface of the rubber member, and a plurality of minute cavities can be formed inside the rubber member.

前記発泡剤としては、ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、アゾジカルボンアミド(ADCA)、ジニトロソペンタスチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジド誘導体、p,p’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)、重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、ニトロソスルホニルアゾ化合物、N,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロソフタルアミド、トルエンスルホニルヒドラジド、p−トルエンスルホニルセミカルバジド、p,p’−オキシビスベンゼンスルホニルセミカルバジド等が挙げられる。これらの中でも、加工性の観点から、アゾジカルボンアミド(ADCA)、ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)が好ましい。これら発泡剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、前記発泡剤の配合量としては、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができるが、ゴム成分100質量部に対して1〜10質量部の範囲が好ましい。   Examples of the foaming agent include dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), azodicarbonamide (ADCA), dinitrosopentastyrenetetramine, benzenesulfonyl hydrazide derivative, p, p'-oxybisbenzenesulfonylhydrazide (OBSH), ammonium bicarbonate. , Sodium bicarbonate, ammonium carbonate, nitrososulfonylazo compound, N, N′-dimethyl-N, N′-dinitrosophthalamide, toluenesulfonyl hydrazide, p-toluenesulfonyl semicarbazide, p, p′-oxybisbenzenesulfonyl semicarbazide Etc. Among these, azodicarbonamide (ADCA) and dinitrosopentamethylenetetramine (DPT) are preferable from the viewpoint of processability. These foaming agents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The blending amount of the foaming agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably in the range of 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

また、ゴム組成物調製A工程では、前記発泡剤とともに、発泡助剤を併用することが好ましい。前記発泡助剤としては、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛、亜鉛華等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。発泡剤とともに発泡助剤を併用することにより、発泡反応を促進して反応の完結度を高め、経時的に不要な劣化を抑制することができる。   In the rubber composition preparation step A, it is preferable to use a foaming aid together with the foaming agent. Examples of the foaming aid include urea, zinc stearate, zinc benzenesulfinate, zinc white and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. By using the foaming aid together with the foaming agent, the foaming reaction can be promoted to increase the degree of completion of the reaction, and unnecessary deterioration can be suppressed over time.

更に、ゴム組成物調製A工程では、上述したゴム成分に、任意の他の成分、例えば、硫黄等の加硫剤、ステアリン酸等の加硫助剤、ジベンゾチアジルジスルフィドやN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等の加硫促進剤、亜鉛華等の加硫促進助剤、老化防止剤、着色剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、酸化防止剤、軟化剤、カーボンブラックやシリカ等の充填剤を配合することができる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
そして、上述した成分を、常法に従って混練することにより、ゴム組成物を調製することができる。
Further, in the rubber composition preparation step A, any other component such as a vulcanizing agent such as sulfur, a vulcanizing aid such as stearic acid, dibenzothiazyl disulfide or N-cyclohexyl-2 is added to the rubber component described above. -Vulcanization accelerators such as benzothiazolylsulfenamide, vulcanization accelerators such as zinc white, anti-aging agents, colorants, antistatic agents, dispersants, lubricants, antioxidants, softeners, carbon black, A filler such as silica can be blended. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
And a rubber composition can be prepared by knead | mixing the component mentioned above in accordance with a conventional method.

−加硫A工程−
加硫A工程は、ゴム組成物調製A工程で調製したゴム組成物を加硫して加硫ゴムを得るとともに、この加硫ゴムの外表面を削ぎ落とす工程である。この加硫A工程では、配合した発泡剤が発泡してガスが発生し、このガスに起因して加硫ゴムの内部に複数の微小空洞部及び表面に複数の微小凹部が形成される。また、この加硫ゴムの外表面を削ぎ落とすことで、上述の微小空洞部由来の複数の微小凹部が形成された表面をより効果的に得ることができる。なお、加硫ゴムの外表面を削ぎ落とす方法としては、特に制限はされない。
加硫の方法としては、特に制限されず、ゴム成分の種類等に応じて適宜選択することができる。但し、得られるゴム部材をタイヤのトレッド部に用いる場合には、モールド加硫を行うことが好ましい。加硫の温度としては、特に制限されず、加硫時間等に応じて適宜選択することができるが、所望のゴム物性及び発泡率を得る観点から、100〜200℃が好ましい。また、加硫時間としては、特に制限されず、加硫の温度等に応じて適宜選択することができるが、所望のゴム物性及び発泡率を得る観点から、3〜25分間が好ましい。
-Vulcanization A process-
In the vulcanization A step, the rubber composition prepared in the rubber composition preparation A step is vulcanized to obtain a vulcanized rubber, and the outer surface of the vulcanized rubber is scraped off. In this vulcanization A step, the blended foaming agent foams to generate gas, and due to this gas, a plurality of microcavities and a plurality of microrecesses are formed in the vulcanized rubber. Further, by scraping off the outer surface of the vulcanized rubber, it is possible to more effectively obtain a surface on which a plurality of minute recesses derived from the above-described minute cavity are formed. The method for scraping off the outer surface of the vulcanized rubber is not particularly limited.
The vulcanization method is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the type of rubber component. However, when the obtained rubber member is used for a tread portion of a tire, it is preferable to perform mold vulcanization. The vulcanization temperature is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the vulcanization time or the like, but is preferably 100 to 200 ° C. from the viewpoint of obtaining desired rubber properties and a foaming rate. The vulcanization time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the vulcanization temperature and the like, but is preferably 3 to 25 minutes from the viewpoint of obtaining desired rubber properties and foaming rate.

前記加硫ゴムの発泡率(Vs)は、3〜40%が好ましく、5〜35%がより好ましい。発泡率が3%以上であることにより、氷雪路面上の水を除去することができる微小凹部及び微小空洞部の体積が小さくなり過ぎて、排水性能が低下するのを抑制することができ、一方、40%以下であることにより、微小凹部及び微小空洞部の数が多くなり過ぎてタイヤの耐久性が低下するのを抑制することができる。
なお、前記発泡率(Vs)(%)は、下記式(I):
Vs = (ρ/ρ−1) × 100 ・・・(I)
[式中、ρは加硫ゴムの密度(g/cm)、ρは加硫ゴムにおける固相部の密度(g/cm)である]により算出することができる。
3-40% is preferable and, as for the foaming rate (Vs) of the said vulcanized rubber, 5-35% is more preferable. When the foaming rate is 3% or more, the volume of the minute recesses and minute cavities from which water on the snowy and snowy road surface can be removed can be prevented from becoming too small, and the drainage performance can be prevented from being lowered. When the ratio is 40% or less, it is possible to prevent the durability of the tire from being lowered due to an excessive increase in the number of minute recesses and minute cavities.
The foaming rate (Vs) (%) is expressed by the following formula (I):
Vs = (ρ o / ρ 1 −1) × 100 (I)
[Wherein ρ 1 is the density (g / cm 3 ) of the vulcanized rubber, and ρ 0 is the density (g / cm 3 ) of the solid phase part in the vulcanized rubber].

−ナノ物質付与工程−
ナノ物質付与工程は、加硫A工程で得られた加硫ゴムの表面に形成された微小凹部に対し、ナノ物質を(後発的に)付与し、本発明のゴム部材を得る工程である。なお、ナノ物質の具体例としては、既述したものと同様である。
ナノ物質を付与する方法としては、特に制限されず、使用するナノ物質の種類等に応じて適宜選択することができる。上記方法としては、例えば、人手等によりナノ物質を塗布する方法(塗布法)、エアブラシ等の器具を用いて気体とともにナノ物質を噴霧する方法(噴霧法)、分散媒中にナノ物質を分散させてなる液を加硫ゴムに含浸させ、次いで、乾燥する方法(含浸法)、等が挙げられる。これらの方法は、いずれも、配合によりナノ物質を配置させる場合に比べ、容易にナノ物質を微小凹部の内表面に配置させることができる点、容易に微小凹部の内表面へのナノ物質の配置量(微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率)をコントロールすることができる点で、好ましい。
-Nanomaterial application process-
The nanomaterial application step is a step in which the nanomaterial is applied (later) to the minute recesses formed on the surface of the vulcanized rubber obtained in the vulcanization A step to obtain the rubber member of the present invention. Specific examples of nanomaterials are the same as those already described.
The method for applying the nanomaterial is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the type of the nanomaterial to be used. Examples of the method include a method of manually applying nanomaterials (application method), a method of spraying nanomaterials with gas using an instrument such as an airbrush (spraying method), and dispersing nanomaterials in a dispersion medium. And a method of impregnating the vulcanized rubber with the liquid obtained and then drying (impregnation method). In any of these methods, the nanomaterial can be easily arranged on the inner surface of the minute recess, compared with the case where the nanomaterial is arranged by blending, and the nanomaterial can be easily arranged on the inner surface of the minute recess. This is preferable in that the amount (average nanomaterial coverage on the inner surface of the minute recesses) can be controlled.

前記噴霧法において使用可能な器具としては、例えば、AIRTEX社製エアブラシ「メテオ」、タミヤ社製エアブラシ「74541」等が挙げられる。また、前記噴霧法において使用可能な気体としては、空気、窒素、酸素、プロパン等が挙げられ、これらの中でも、良好な付着性を得る観点から、プロパンが好ましい。
前記含浸法において使用可能な分散媒としては、乾燥により除去可能なものであれば特に制限されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール等が挙げられ、これらの中でも、高い乾燥速度及び安全性を確保する観点から、エタノール、イソプロパノールが好ましい。また、前記含浸法において、液中のナノ物質の濃度としては、特に制限されず、所望の平均被覆率等に応じて適宜選択することができるが、例えば0.01〜1.0質量%であることが好ましい。更に、前記含浸法における乾燥温度としては、特に制限されず、使用する分散媒の沸点等に応じて適宜選択することができるが、例えば10〜200℃であることが好ましい。また更に、前記含浸法における乾燥時間としては、特に制限はされず、液中のナノ物質の濃度等に応じて適宜選択することができるが、例えば10〜360分間であることが好ましい。
Examples of instruments that can be used in the spraying method include an airbrush “Meteo” manufactured by AIRTEX, an airbrush “74541” manufactured by Tamiya, and the like. Examples of gases that can be used in the spraying method include air, nitrogen, oxygen, propane, and the like. Among these, propane is preferable from the viewpoint of obtaining good adhesion.
The dispersion medium that can be used in the impregnation method is not particularly limited as long as it can be removed by drying. Examples thereof include water, methanol, ethanol, and isopropanol. Among these, a high drying rate and safety are mentioned. From the viewpoint of ensuring the above, ethanol and isopropanol are preferable. Further, in the impregnation method, the concentration of the nano substance in the liquid is not particularly limited and can be appropriately selected according to a desired average coverage, for example, 0.01 to 1.0% by mass. Preferably there is. Furthermore, the drying temperature in the impregnation method is not particularly limited and can be appropriately selected according to the boiling point of the dispersion medium to be used, but is preferably 10 to 200 ° C, for example. Furthermore, the drying time in the impregnation method is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the concentration of the nanomaterial in the liquid. For example, it is preferably 10 to 360 minutes.

なお、塗布法、噴霧法、含浸法のいずれにおいても、得られるゴム部材の微小凹部以外の表面にナノ物質が配置され得るが、このナノ物質は、除去してもよいし、しなくてもよい。   In any of the coating method, the spraying method, and the impregnation method, nanomaterials can be disposed on the surface of the resulting rubber member other than the minute recesses, but this nanomaterial may or may not be removed. Good.

また、本発明のゴム部材は、上記の一実施形態の製造方法以外にも、例えば、ナノ物質含有有機繊維を調製する工程(繊維調製工程)と、ゴム成分に少なくとも発泡剤及び前記ナノ物質含有有機繊維を配合してゴム組成物を調製する工程(ゴム組成物調製B工程)と、調製したゴム組成物を加硫するとともに得られた加硫ゴムの外表面を削ぎ落とす工程(加硫B工程)とを含む方法(以下、「他の実施形態の製造方法」と称することがある。)ことにより、製造することもできる。   The rubber member of the present invention includes, for example, a step of preparing a nanomaterial-containing organic fiber (fiber preparation step), and a rubber component containing at least a foaming agent and the nanomaterial, in addition to the manufacturing method of the above-described embodiment. A step of preparing a rubber composition by blending organic fibers (rubber composition preparation B step), a step of vulcanizing the prepared rubber composition and scraping off the outer surface of the obtained vulcanized rubber (vulcanization B) Can be manufactured by a method (hereinafter, referred to as “manufacturing method of another embodiment”).

−繊維調製工程−
繊維調製工程は、ナノ物質含有有機繊維を調製する工程であり、このナノ物質含有有機繊維は、ゴム部材の微小凹部及び微小空洞部の内表面にナノ物質を配置するために配合されるものである。ここで、前記ナノ物質含有有機繊維は、通常、樹脂と、ナノ物質とを含有してなる。なお、ナノ物質、即ち長径が100nm未満であるか、又は、短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満である物質の具体例としては、既述したものと同様である。
-Fiber preparation process-
The fiber preparation step is a step of preparing a nanomaterial-containing organic fiber, and this nanomaterial-containing organic fiber is blended in order to dispose the nanomaterial on the inner surfaces of the minute recesses and minute cavities of the rubber member. is there. Here, the nanomaterial-containing organic fiber usually contains a resin and a nanomaterial. Note that specific examples of the nanomaterial, that is, a material having a major axis of less than 100 nm or a minor axis length of less than 100 nm and a major axis length of less than 1000 nm are the same as those already described.

前記樹脂は、融点又は軟化点が、ゴム組成物の加硫時における該ゴム組成物が達する最高温度、即ち加硫最高温度よりも低いことが好ましい。発泡剤を含有するゴム組成物中にナノ物質含有有機繊維が配合されている場合、当該ナノ物質含有有機繊維を構成する樹脂は加硫中に溶融又は軟化し、一方、ゴムマトリクス中で加硫中に発泡剤から発生したガスは、加硫反応が進行したゴムマトリクスに比べ、繊維を構成していた溶融又は軟化した樹脂の内部に留まる傾向がある。ここで、上記樹脂の融点又は軟化点が加硫最高温度よりも低ければ、ゴム組成物の加硫時に該樹脂が速やかに溶融又は軟化し、微小空洞部を効率的に形成することができる。   The resin preferably has a melting point or softening point lower than the maximum temperature reached by the rubber composition at the time of vulcanization of the rubber composition, that is, the maximum temperature of vulcanization. When nanomaterial-containing organic fibers are blended in a rubber composition containing a foaming agent, the resin constituting the nanomaterial-containing organic fibers melts or softens during vulcanization, while vulcanized in a rubber matrix. The gas generated from the foaming agent tends to stay inside the molten or softened resin constituting the fiber, compared to the rubber matrix in which the vulcanization reaction has progressed. Here, if the melting point or softening point of the resin is lower than the maximum vulcanization temperature, the resin rapidly melts or softens during vulcanization of the rubber composition, and the microcavity can be efficiently formed.

このような樹脂の具体例としては、結晶性高分子樹脂、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−1,2−ポリブタジエン(SPB)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)等の単一組成重合物や、共重合、ブレンド等によりこれらの融点を適当な範囲に制御したもの、等が挙げられる。これら結晶性高分子樹脂は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの結晶性高分子の中でも、汎用性及び入手容易性の観点でポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)が好ましく、融点が比較的低く、取扱いが容易な観点でポリエチレン(PE)がより好ましい。   Specific examples of such resins include crystalline polymer resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutylene, polybutylene succinate, polyethylene succinate, syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB). ), Polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl chloride (PVC), and the like, and those whose melting points are controlled within an appropriate range by copolymerization, blending, and the like. These crystalline polymer resins may be used alone or in combination of two or more. Among these crystalline polymers, polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are preferable from the viewpoint of versatility and availability, and polyethylene (PE) is more preferable from the viewpoint of relatively low melting point and easy handling.

なお、前記樹脂の融点又は軟化点は、ゴム組成物の加硫最高温度よりも、10℃以上低いことが好ましく、20℃以上低いことがより好ましい。ゴム組成物の工業的な加硫温度は、一般的には最高で約190℃程度であるが、例えば、加硫最高温度が190℃に設定されている場合には、樹脂の融点又は軟化点としては、通常190℃以下の範囲で選択され、180℃以下が好ましく、170℃以下がより好ましい。   The melting point or softening point of the resin is preferably lower by 10 ° C. or more and more preferably lower by 20 ° C. or higher than the maximum vulcanization temperature of the rubber composition. The industrial vulcanization temperature of the rubber composition is generally about 190 ° C. at the maximum. For example, when the maximum vulcanization temperature is set to 190 ° C., the melting point or softening point of the resin. Is usually selected within a range of 190 ° C. or lower, preferably 180 ° C. or lower, and more preferably 170 ° C. or lower.

ここで、前記ナノ物質含有有機繊維は、ナノ物質を、樹脂100質量部に対して0.5〜200質量部含有することが好ましい。該ナノ物質の含有量が0.5質量部以上であることにより、得られるゴム部材がタイヤ等の氷上性能を大幅に向上させることができ、一方、200質量部以下であることにより、高い紡糸操業性を維持することができる。   Here, it is preferable that the said nanomaterial containing organic fiber contains 0.5-200 mass parts of nanomaterials with respect to 100 mass parts of resin. When the content of the nanomaterial is 0.5 parts by mass or more, the obtained rubber member can greatly improve the performance on ice of a tire or the like, while when it is 200 parts by mass or less, high spinning is achieved. Operability can be maintained.

また、前記ナノ物質含有有機繊維は、平均径が10〜100μmであることが好ましい。前記平均径が10μm以上であることにより、より確実に樹脂及びナノ物質から紡糸することができ、また、100μm以下であることにより、ゴム組成物中のナノ物質含有有機繊維の配合部数が高くなり過ぎるのを回避することができる。   The nanomaterial-containing organic fibers preferably have an average diameter of 10 to 100 μm. When the average diameter is 10 μm or more, the resin and the nanomaterial can be spun more reliably. When the average diameter is 100 μm or less, the number of blended parts of the nanomaterial-containing organic fibers in the rubber composition increases. It can be avoided.

更に、前記ナノ物質含有有機繊維は、平均長さが0.5〜20mmであることが好ましく、1〜10mmであることがより好ましい。前記平均長さが0.5mm以上であることにより、より容易に微小凹部及び微小空洞部を形成することができ、また、20mm以下であることにより、繊維の硬度が高くなり過ぎず十分に混練することができる。   Furthermore, the nanomaterial-containing organic fibers preferably have an average length of 0.5 to 20 mm, and more preferably 1 to 10 mm. When the average length is 0.5 mm or more, minute recesses and minute cavities can be formed more easily, and when the average length is 20 mm or less, the hardness of the fiber does not become too high and is sufficiently mixed. can do.

前記ナノ物質含有有機繊維の調製方法としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶融紡糸法、ゲル紡糸法、溶液紡糸法等が挙げられる。例えば、溶融紡糸法では、押出機中で原料の樹脂を加熱・溶融した後、ナノ物質を分散させ、次いで紡糸ノズルより押し出された繊維の束を紡糸筒内で引き伸ばしつつ空気流により冷却して固化させ、その後、油剤を付与して1本にまとめ、巻き取ることにより、ナノ物質含有有機繊維を調製することができる。また、溶液紡糸法では、原料の樹脂を溶解したポリマー溶液にナノ物質を分散させ、これを紡糸ノズルより押し出し、脱溶媒等を行うことにより繊維化して、ナノ物質含有有機繊維を製造することができる。   The method for preparing the nanomaterial-containing organic fiber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a melt spinning method, a gel spinning method, and a solution spinning method. For example, in the melt spinning method, the raw material resin is heated and melted in an extruder, and then the nanomaterial is dispersed, and then the bundle of fibers extruded from the spinning nozzle is stretched in a spinning cylinder and cooled by an air flow. The nanomaterial-containing organic fibers can be prepared by solidifying, then applying an oil agent, collecting them together, and winding them up. In the solution spinning method, nanomaterials are dispersed in a polymer solution in which a raw material resin is dissolved, and the nanomaterial-containing organic fibers are produced by extruding the nanomaterials from a spinning nozzle and desolvating the fibers. it can.

−ゴム組成物調製B工程−
ゴム組成物調製B工程は、ゴム成分に対し、発泡剤と、繊維調製工程で調製したナノ物質含有有機繊維と、任意の他の成分とを配合し、混練してゴム組成物を得る工程である。なお、ゴム組成物調製B工程の具体的な内容は、以下に示す内容を除けば、上述したゴム組成物調製A工程と同様である。
-Rubber composition preparation B step-
The rubber composition preparation B step is a step in which a rubber component is blended with a foaming agent, the nanomaterial-containing organic fiber prepared in the fiber preparation step, and any other component, and kneaded to obtain a rubber composition. is there. In addition, the specific content of the rubber composition preparation B process is the same as that of the rubber composition preparation A process mentioned above except the content shown below.

ゴム組成物調製B工程におけるナノ物質含有有機繊維の配合量としては、特に制限はされず、目的に応じて適宜決定することができるが、ゴム成分100質量部に対し、0.5〜30質量部であることが好ましい。前記ナノ物質含有有機繊維の配合量が0.5質量部以上であることにより、加硫ゴムに占める微小凹部及び微小空洞部の体積比率を高めるとともに、十分な量のナノ物質を微小凹部及び微小空洞部に配置させて、タイヤの氷上性能を効果的に向上させることができ、また、30質量部以下であることにより、ゴム組成物中でのナノ物質含有有機繊維の分散性及びゴム組成物の加工性の低下を抑制することができる。   The compounding amount of the nanomaterial-containing organic fiber in the rubber composition preparation B step is not particularly limited and can be appropriately determined according to the purpose, but is 0.5 to 30 mass with respect to 100 mass parts of the rubber component. Part. When the blending amount of the nanomaterial-containing organic fiber is 0.5 parts by mass or more, the volume ratio of the minute recesses and minute cavities in the vulcanized rubber is increased, and a sufficient amount of nanomaterial is added to the minute recesses and minute parts. By disposing in the cavity, the performance on ice of the tire can be effectively improved, and by being 30 parts by mass or less, the dispersibility of the nano-material-containing organic fibers in the rubber composition and the rubber composition The deterioration of workability can be suppressed.

−加硫B工程−
加硫B工程は、ゴム組成物調製B工程で調製したゴム組成物を加硫して加硫ゴムを得るとともに、この加硫ゴムの外表面を削ぎ落とし、本発明のゴム部材を得る工程である。この加硫B工程では、加硫により、ナノ物質含有有機繊維を構成する樹脂が溶融するとともに、配合した発泡剤が発泡してガスが発生する。そして、溶融した樹脂及びナノ物質が前記ガスを取り囲むように被膜を作り、加硫ゴムの内部に複数の微小空洞部及び表面に複数の微小凹部が形成される。これに加えて、発泡剤からのガス流入の作用により、前記ナノ物質含有有機繊維を構成していたナノ物質の全量が、被膜の内表面上、具体的には溶融した樹脂により構成される面上に移行し、こうして、微小空洞部の内表面に配置される(付着する)ことが分かっている。そして、この加硫ゴムの外表面を削ぎ落とすことで、上述の微小空洞部由来の複数の微小凹部が形成された表面をより効果的に得ることができる。なお、加硫ゴムの外表面を削ぎ落とす方法としては、特に制限はされない。
ここで、加硫B工程の具体的な内容は、上述した加硫A工程と同様である。
-Vulcanization process B-
The vulcanization B step is a step in which the rubber composition prepared in the rubber composition preparation B step is vulcanized to obtain a vulcanized rubber, and the outer surface of the vulcanized rubber is scraped off to obtain the rubber member of the present invention. is there. In this vulcanization B step, the resin constituting the nanomaterial-containing organic fiber is melted by vulcanization, and the blended foaming agent is foamed to generate gas. Then, a film is formed so that the melted resin and nanomaterial surround the gas, and a plurality of microcavities and a plurality of microrecesses are formed on the surface of the vulcanized rubber. In addition to this, the total amount of the nanomaterials constituting the nanomaterial-containing organic fiber is caused on the inner surface of the coating, specifically, the surface constituted by the molten resin by the action of gas inflow from the foaming agent. It has been found that it moves up and is thus placed (attached) on the inner surface of the microcavity. Then, by scraping off the outer surface of the vulcanized rubber, it is possible to more effectively obtain a surface on which a plurality of minute recesses derived from the above-described minute cavity are formed. The method for scraping off the outer surface of the vulcanized rubber is not particularly limited.
Here, the specific content of the vulcanization B step is the same as the vulcanization A step described above.

なお、当然のことながら、本発明のゴム部材を製造する際には、上述した一実施形態の製造方法と、他の実施形態の製造方法とを組み合わせてもよい。例えば、本発明のゴム部材は、繊維調製工程と、ゴム組成物調製B工程と、加硫B工程と、ナノ物質付与工程とを経ることにより、製造することもできる。   In addition, when manufacturing the rubber member of this invention, of course, you may combine the manufacturing method of one Embodiment mentioned above, and the manufacturing method of other embodiment. For example, the rubber member of the present invention can also be manufactured through a fiber preparation step, a rubber composition preparation B step, a vulcanization B step, and a nanomaterial application step.

(タイヤ)
本発明のタイヤは、上述したゴム部材を、トレッド部に備えることを特徴とする。かかるタイヤによれば、上述したゴム部材を少なくともトレッド部に用いているため、氷上性能が向上する。従って、本発明のタイヤは、スタッドレスタイヤ、特に乗用車用スタッドレスタイヤとして用いることが好ましい。なお、本発明のタイヤは、上述のゴム部材をトレッド部に用いる以外特に制限はされず、常法に従って製造することができる。
(tire)
The tire of the present invention includes the above-described rubber member in a tread portion. According to such a tire, since the above-described rubber member is used at least in the tread portion, the performance on ice is improved. Therefore, the tire of the present invention is preferably used as a studless tire, particularly as a studless tire for passenger cars. The tire of the present invention is not particularly limited except that the above rubber member is used for the tread portion, and can be manufactured according to a conventional method.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to the following Example at all, In the range which does not change the summary, it can change suitably.

(実施例1〜7、比較例1〜12)
表1に示す配合処方で、常法に従ってゴム組成物を調製した。このゴム組成物を用いてタイヤのトレッド部(未加硫)を作製し、適所に配設して、生タイヤを作製した。この生タイヤを、165℃で20分間の条件でモールド加硫し、加硫したタイヤを得た。
なお、後述する表4に、各例において選択した配合処方を示す。
(Examples 1-7, Comparative Examples 1-12)
A rubber composition was prepared according to a conventional method with the formulation shown in Table 1. Using this rubber composition, a tread portion (unvulcanized) of a tire was prepared and disposed at an appropriate position to prepare a raw tire. This green tire was mold vulcanized at 165 ° C. for 20 minutes to obtain a vulcanized tire.
In addition, in Table 4 mentioned later, the mixing | blending prescription selected in each example is shown.

*1 JSR株式会社製、「BR01」、シス−1,4−ポリブタジエン
*2 旭カーボン株式会社製、「カーボンN220」、アグロメレートは100nm以上である
*3 日本シリカ工業株式会社製、「ニプシル−VN3」、アグロメレートは100nm以上である
*4 大内新興化学工業株式会社製、「ノクラック6C」
*5 ジベンゾチアジルジスルフィド
*6 N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
*7 ジニトロソペンタメチレンテトラミン
*8 尿素
* 1 JSR Corporation, "BR01", cis-1,4-polybutadiene * 2 Asahi Carbon Corporation, "Carbon N220", agglomerate is 100 nm or more * 3 Nippon Silica Kogyo Co., Ltd., "Nipsil-VN3""Agglomerate is 100 nm or more * 4" Nocrack 6C "manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
* 5 Dibenzothiazyl disulfide * 6 N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide * 7 Dinitrosopentamethylenetetramine * 8 Urea

次に、上述の加硫したタイヤを装着した乗用車を50km以上走行させて表面を馴らし、タイヤの外表面を、所定の厚さだけ均一に削ぎ落とした。そして、比較例1,2,10以外の例においては、以下の表2に示す無機物質を用意し、以下の表3に示す方法のいずれかにより、この無機物質を、上述の加硫したタイヤのトレッド部の接地対象表面における実質的に全ての微小凹部の内表面に付与した。こうして、ゴム部材をトレッド部に備えるサイズ185/70R13の乗用車用ラジアルタイヤを製造した。
なお、後述する表4に、各例において選択した無機物質及びその付与方法を示す。
Next, the passenger car equipped with the above vulcanized tire was run for 50 km or more to adjust the surface, and the outer surface of the tire was evenly scraped off by a predetermined thickness. In examples other than Comparative Examples 1, 2, and 10, the inorganic material shown in Table 2 below was prepared, and this inorganic material was vulcanized by the method shown in Table 3 below. The tread portion was applied to the inner surface of substantially all the microrecesses on the surface to be grounded. Thus, a radial tire for passenger cars of size 185 / 70R13 having a rubber member in the tread portion was manufactured.
In addition, in Table 4 mentioned later, the inorganic substance selected in each example and its provision method are shown.

*10 株式会社エアブラウン製、「udiamond molt」
*11 Degssa社製、湿式シリカ、VN3グレード
*12 Degssa社製、湿式シリカ、VN2グレード
*13 ポッターズ・バロティーニ株式会社製、「EMB10」
* 10 “udiamond malt” manufactured by Air Brown Co., Ltd.
* 11 Made by Deggsa, wet silica, VN3 grade * 12 Made by Deggsa, wet silica, VN2 grade * 13 Made by Potters Barotini, "EMB10"

得られたタイヤについて、トレッド部を形成する加硫ゴムの発泡率(Vs)(%)を、下記式(I)により算出した。結果を表4に示す。
Vs=(ρ/ρ−1)×100 ・・・(I)
[式中、ρは加硫ゴムの密度(g/cm)であり、ρは加硫ゴムにおける固相部の密度(g/cm)である。]
About the obtained tire, the foaming rate (Vs) (%) of the vulcanized rubber which forms a tread part was computed by the following formula (I). The results are shown in Table 4.
Vs = (ρ 0 / ρ 1 −1) × 100 (I)
[Wherein, ρ 1 is the density (g / cm 3 ) of the vulcanized rubber, and ρ 0 is the density of the solid phase part (g / cm 3 ) in the vulcanized rubber. ]

また、得られたタイヤについて、ゴム部材としてのトレッド部の表面形態及び内部形態、並びにタイヤの氷上性能を、下記の方法で評価した。   Moreover, about the obtained tire, the surface form and internal form of the tread part as a rubber member, and the performance on ice of a tire were evaluated by the following method.

<トレッド部の表面形態及び内部形態>
得られたタイヤのトレッドセンター部から、その接地対象表面を含むゴム片を切り取り、このサンプルの表面及び切断面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した。そして、トレッド部の接地対象表面における微小凹部の有無、及び、トレッド部の内部における微小空洞部の有無を確認した。
更に、SEMで撮影したトレッド部の接地対象表面の写真から、微小凹部を任意に10個選択し、その各微小凹部の面積の合計のうち、無機物質により覆われている面積の合計の割合を算出し、微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率(%)を求めた。これらの結果を表4に示す。
<Surface form and internal form of tread part>
A rubber piece including the surface to be grounded was cut out from the tread center portion of the obtained tire, and the surface and cut surface of this sample were observed with a scanning electron microscope (SEM). And the presence or absence of the micro recessed part in the surface to be grounded of a tread part, and the presence or absence of the micro cavity part in the inside of a tread part were confirmed.
Furthermore, from the photograph of the surface to be grounded of the tread portion taken with the SEM, arbitrarily select 10 micro-recesses, and out of the total area of each micro-recess, the ratio of the total area covered with the inorganic substance The average coverage (%) of the nano material on the inner surface of the minute recess was calculated. These results are shown in Table 4.

ここで、参考までに、比較例2におけるサンプルの表面のSEMにて観察される画像の模式図を図3に示し、実施例1におけるサンプルの表面のSEMによる画像の模式図を図4に示し、実施例6におけるサンプルの表面のSEMにて観察される画像の模式図を図5に示す。これらの図から、2値化処理を施すことで、微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率が分かる。   Here, for reference, a schematic diagram of an image observed by the SEM on the surface of the sample in Comparative Example 2 is shown in FIG. 3, and a schematic diagram of an image by the SEM on the surface of the sample in Example 1 is shown in FIG. FIG. 5 shows a schematic diagram of an image observed by SEM on the surface of the sample in Example 6. From these figures, the average coverage of the nanomaterial on the inner surface of the minute recesses can be obtained by performing the binarization process.

<タイヤの氷上性能>
得られたタイヤを装着した乗用車を、アスファルト路上において200km走行させた後、氷上平坦路を走行させ、時速20km/hの時点でブレーキをかけてタイヤをロックさせ、停止状態になるまでの制動距離を測定した。比較例1のタイヤの制動距離の逆数を100として指数表示した。指数値が大きい程、氷上性能に優れることを示す。結果を表4に示す。
<Tire performance on ice>
After the passenger car equipped with the obtained tire travels on an asphalt road for 200 km, travels on a flat surface on ice, brakes at a speed of 20 km / h to lock the tire, and the braking distance until the vehicle is stopped Was measured. The reciprocal of the braking distance of the tire of Comparative Example 1 is shown as an index with 100 as the inverse. The larger the index value, the better the performance on ice. The results are shown in Table 4.

(実施例8〜16、比較例13〜17)
まず、表5に示す樹脂と上述の表2に示す無機物質とを準備した。
(Examples 8 to 16, Comparative Examples 13 to 17)
First, the resin shown in Table 5 and the inorganic substance shown in Table 2 were prepared.

*14 日本ポリエチレン株式会社製、「HY 442」
*15 株式会社クラレ製、「クラロン K−11」
*16 JIS K 7215に準拠し、デュロメータD硬さを測定した値である。
* 14 “HY 442” manufactured by Nippon Polyethylene Corporation.
* 15 "Kuraron K-11" manufactured by Kuraray Co., Ltd.
* 16 A value obtained by measuring durometer D hardness according to JIS K 7215.

上述の通り準備した樹脂と無機物質とを用い、表6に示す配合処方で、通常の溶融紡糸法に従って繊維を調製した。また、調製した各繊維について無作為に20箇所選択し、光学顕微鏡を用いて径及び長さを測定し、その平均値を求めたところ、いずれの繊維も、平均径が30μmであり、平均長さが2mmであった。
なお、後述する表8に、各例において選択した繊維を示す。
Using the resin and inorganic substance prepared as described above, fibers were prepared according to a normal melt spinning method with the formulation shown in Table 6. Moreover, when 20 places were selected at random for each of the prepared fibers, the diameter and length were measured using an optical microscope, and the average values thereof were determined. All of the fibers had an average diameter of 30 μm and an average length. Was 2 mm.
In addition, the fiber selected in each example is shown in Table 8 mentioned later.

上述の通り調製した繊維を用い、表7に示す配合処方で常法に従って混練を行い、配合した繊維が一定方向に配列したゴム組成物を調製した。次いで、このゴム組成物を用いてタイヤのトレッド部(未加硫)を作製し、適所に配設して、生タイヤを作製した。この生タイヤを、165℃で10分間の条件でモールド加硫し、加硫したタイヤを得た。なお、各ゴム組成物の加硫時における加硫最高温度は、いずれも165℃であった。   Using the fibers prepared as described above, kneading was carried out according to a conventional method with the formulation shown in Table 7, and a rubber composition in which the blended fibers were arranged in a certain direction was prepared. Next, using this rubber composition, a tread portion (unvulcanized) of the tire was produced and disposed in an appropriate place to produce a raw tire. This green tire was mold vulcanized at 165 ° C. for 10 minutes to obtain a vulcanized tire. The maximum vulcanization temperature during vulcanization of each rubber composition was 165 ° C.

*17 表6に記載の繊維から選択されたもの   * 17 Selected from the fibers listed in Table 6

次に、上述の加硫したタイヤを装着した乗用車を50km走行させて表面を馴らし、タイヤの外表面を、所定の厚さだけ均一に削ぎ落とした。こうして、ゴム部材をトレッド部に備えるサイズ185/70R13の乗用車用ラジアルタイヤを製造した。   Next, the passenger car equipped with the above vulcanized tire was allowed to travel 50 km to adjust the surface, and the outer surface of the tire was uniformly scraped off by a predetermined thickness. Thus, a radial tire for passenger cars of size 185 / 70R13 having a rubber member in the tread portion was manufactured.

得られたタイヤについて、上記と同様の方法で、トレッド部を形成する加硫ゴムの発泡率(Vs)(%)を算出し、トレッド部の接地対象表面における微小凹部の有無、トレッド部の内部における微小空洞部の有無、及び微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率(%)を求め、更に、タイヤの氷上性能を評価した。
これらの結果を表8に示す。
For the obtained tire, the foaming rate (Vs) (%) of the vulcanized rubber forming the tread portion is calculated by the same method as described above, and the presence or absence of minute recesses on the surface to be grounded of the tread portion, the inside of the tread portion The presence / absence of a microcavity and the average coverage (%) of the nanomaterial on the inner surface of the microrecess were determined, and the performance of the tire on ice was evaluated.
These results are shown in Table 8.

表4及び表8の実施例1〜16から、複数の微小凹部が存在し、所定サイズのナノ物質がこの微小凹部の内表面に配置され、且つ、微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率が10%以上である実施例のゴム部材は、例えばゴム物品としてのタイヤのトレッド部に用いた場合に、タイヤの氷上性能を向上させることができることが分かる。これに対して、微小凹部が存在しない比較例4〜7や、微小凹部にナノ物質が配置されていないか又は平均被覆率が10%未満である比較例2、10〜14や、ナノ物質のサイズが所定サイズよりも大きい比較例3、7〜9、15〜17では、対応する実施例と比較して、ゴム物品の氷上性能を十分には向上させることができないことが分かる。なお、比較例10では、ゴム組成物の調製時にナノ物質をそのまま配合する方法を採用したが、この方法では、微小凹部の内表面にナノ物質を適切に配置させることができないことが確認された。
そして、表8の実施例8〜10の比較、実施例11〜13の比較、並びに、実施例14〜16の比較から、ナノ物質のサイズを調整することで、タイヤの氷上性能をより効果的に向上させることができることが分かる。
From Examples 1 to 16 in Table 4 and Table 8, there are a plurality of minute recesses, a nano material of a predetermined size is disposed on the inner surface of the minute recess, and the average coating of the nano material on the inner surface of the minute recess It can be seen that the rubber member of the example having a rate of 10% or more can improve the on-ice performance of the tire when used in, for example, a tread portion of a tire as a rubber article. On the other hand, Comparative Examples 4 to 7 in which there are no micro-recesses, Comparative Examples 2 to 10 to 14 in which nano-materials are not disposed in the micro-recesses or the average coverage is less than 10%, It can be seen that in Comparative Examples 3, 7 to 9, and 15 to 17 whose size is larger than the predetermined size, the performance on ice of the rubber article cannot be sufficiently improved as compared with the corresponding Examples. In Comparative Example 10, a method in which the nanomaterial was blended as it was at the time of preparing the rubber composition was adopted, but it was confirmed that this method could not properly arrange the nanomaterial on the inner surface of the minute recess. .
And from the comparison of Examples 8-10 of Table 8, the comparison of Examples 11-13, and the comparison of Examples 14-16, the on-ice performance of a tire is more effective by adjusting the size of a nano material. It can be seen that it can be improved.

本発明によれば、タイヤ等のゴム物品に用いられた場合に、ゴム物品の氷上性能を向上させることが可能な、ゴム部材を提供することができる。また、本発明によれば、タイヤ等のゴム物品の氷上性能を向上させることが可能なゴム部材を得ることができる、ゴム部材の製造方法を提供することができる。更に、本発明によれば、氷上性能が向上したタイヤを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when used for rubber articles, such as a tire, the rubber member which can improve the performance on ice of a rubber article can be provided. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of a rubber member which can obtain the rubber member which can improve the performance on ice of rubber articles, such as a tire, can be provided. Furthermore, according to the present invention, a tire with improved performance on ice can be provided.

1 トレッド部
2 微小凹部
3 ナノ物質
3a 微小凹部の内表面に配置されているナノ物質
3b 微小空洞部の内表面に配置されているナノ物質
4 微小空洞部
5 非空洞部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tread part 2 Micro recessed part 3 Nano substance 3a Nano substance arrange | positioned on the inner surface of a micro recessed part 3b Nano substance arrange | positioned on the inner surface of a micro cavity part 4 Micro cavity part 5 Non-cavity part

Claims (5)

非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であるナノ物質を有するゴム部材であって、
該ゴム部材の表面に、複数の微小凹部が存在し、
前記ナノ物質が、前記微小凹部の内表面に配置されており、且つ、
前記微小凹部の内表面におけるナノ物質の平均被覆率が10%以上であることを特徴とする、ゴム部材。
A rubber member having a nanomaterial having a major axis of less than 100 nm when non-fibrous, or a minor axis of less than 100 nm and a major axis of less than 1000 nm when fibrous.
There are a plurality of minute recesses on the surface of the rubber member,
The nanomaterial is disposed on the inner surface of the microrecess, and
The rubber member, wherein an average coverage of the nanomaterial on the inner surface of the minute recess is 10% or more.
更に内部に複数の微小空洞部が存在し、前記ナノ物質が、前記微小空洞部の内表面にも配置されている請求項1に記載のゴム部材であって、
ゴム成分に対し、発泡剤と、非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であるナノ物質及び樹脂を含有するナノ物質含有有機繊維とを配合してなるゴム組成物を用いて製造される、ゴム部材。
The rubber member according to claim 1, further comprising a plurality of microcavities therein, wherein the nanomaterial is also disposed on an inner surface of the microcavity,
For a rubber component, a foaming agent and a nanofiber having a major axis of less than 100 nm when non-fibrous, or a minor axis of less than 100 nm and a major axis of less than 1000 nm when fibrous. A rubber member produced using a rubber composition comprising a substance and a nano-material-containing organic fiber containing a resin.
塗布、噴霧又は含浸により、前記ナノ物質が前記微小凹部の内表面に配置されている、請求項1に記載のゴム部材。   The rubber member according to claim 1, wherein the nanomaterial is disposed on an inner surface of the minute recess by coating, spraying, or impregnation. 請求項1〜3のいずれかに記載のゴム部材の製造方法であって、
加硫したゴムの表面に形成された微小凹部に、非繊維状である場合に長径が100nm未満であるか、又は、繊維状である場合に短軸長が100nm未満であり且つ長軸長が1000nm未満であるナノ物質を付与する工程を含むことを特徴とする、ゴム部材の製造方法。
A method for producing a rubber member according to any one of claims 1 to 3,
In the minute recesses formed on the surface of the vulcanized rubber, the major axis is less than 100 nm when it is non-fibrous, or the minor axis length is less than 100 nm when it is fibrous, and the major axis length is A method for producing a rubber member, comprising a step of applying a nanomaterial having a thickness of less than 1000 nm.
請求項1〜3のいずれかに記載のゴム部材をトレッド部に備えることを特徴とする、タイヤ。
A tire comprising the rubber member according to claim 1 in a tread portion.
JP2016152218A 2016-08-02 2016-08-02 Rubber members, their manufacturing methods, and tires Active JP7025836B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016152218A JP7025836B2 (en) 2016-08-02 2016-08-02 Rubber members, their manufacturing methods, and tires
US16/322,542 US20190202237A1 (en) 2016-08-02 2017-08-02 Rubber member, method for producing same, and tire
EP17837038.3A EP3495408A4 (en) 2016-08-02 2017-08-02 Rubber member, method for producing same, and tire
PCT/JP2017/028136 WO2018025936A1 (en) 2016-08-02 2017-08-02 Rubber member, method for producing same, and tire
CN201780048573.3A CN109563295A (en) 2016-08-02 2017-08-02 Rubber component, its manufacturing method and tire

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016152218A JP7025836B2 (en) 2016-08-02 2016-08-02 Rubber members, their manufacturing methods, and tires

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018021109A true JP2018021109A (en) 2018-02-08
JP7025836B2 JP7025836B2 (en) 2022-02-25

Family

ID=61165247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016152218A Active JP7025836B2 (en) 2016-08-02 2016-08-02 Rubber members, their manufacturing methods, and tires

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7025836B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021154975A (en) * 2020-03-30 2021-10-07 浜松ナノテクノロジー株式会社 tire

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11201603245QA (en) * 2013-11-15 2016-05-30 Grace W R & Co Propylene-based polymer with reduced high-molecular weight portion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002173668A (en) * 2000-09-29 2002-06-21 Cosmoschemical Co Ltd Improver for energy consumption efficiency, method for improving energy consumption efficiency and article having improved energy consumption efficiency
JP2012111799A (en) * 2010-11-19 2012-06-14 Bridgestone Corp Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP2013241566A (en) * 2012-04-24 2013-12-05 Sumitomo Rubber Ind Ltd Rubber composition for tread and pneumatic tire using the same for tread
JP2015000957A (en) * 2013-06-17 2015-01-05 株式会社ブリヂストン Rubber protective coating composition and tire

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002173668A (en) * 2000-09-29 2002-06-21 Cosmoschemical Co Ltd Improver for energy consumption efficiency, method for improving energy consumption efficiency and article having improved energy consumption efficiency
JP2012111799A (en) * 2010-11-19 2012-06-14 Bridgestone Corp Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP2013241566A (en) * 2012-04-24 2013-12-05 Sumitomo Rubber Ind Ltd Rubber composition for tread and pneumatic tire using the same for tread
JP2015000957A (en) * 2013-06-17 2015-01-05 株式会社ブリヂストン Rubber protective coating composition and tire

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021154975A (en) * 2020-03-30 2021-10-07 浜松ナノテクノロジー株式会社 tire

Also Published As

Publication number Publication date
JP7025836B2 (en) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5288784B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP6097750B2 (en) tire
JP7045813B2 (en) Rubber members, their manufacturing methods, and tires
JPH115872A (en) Rubber composition, cured rubber and tire
JP5030367B2 (en) tire
JP4521084B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP2001047815A (en) Pneumatic tire
JP7025836B2 (en) Rubber members, their manufacturing methods, and tires
JP4679173B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
WO2018025936A1 (en) Rubber member, method for producing same, and tire
JP3766183B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
WO2018025728A1 (en) Rubber member and tire
JP6964966B2 (en) Rubber members, their manufacturing methods, and tires
JP5612271B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP5390106B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP3904680B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP4256024B2 (en) Pneumatic tire
JP5557466B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP5345777B2 (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire
JP4694659B2 (en) Rubber composition for tire, vulcanized rubber for tire and tire
JP2000191832A (en) Rubber composition, vulcanized rubber and tire using same
JP5390107B2 (en) Rubber composition for tire, vulcanized rubber and tire
JP2005060478A (en) Rubber composition, its vulcanizate, and tire using the same
JP2019131627A (en) Rubber composition and tire
JP2006274136A (en) Pneumatic tire

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200717

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210727

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7025836

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150