JP3560409B2

JP3560409B2 - Rubber composition for tire tread

Info

Publication number: JP3560409B2
Application number: JP06512596A
Authority: JP
Inventors: 盛一郎岩船; 健司松尾; 幸則前山; 淳崎山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JPH09235416A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、詳しくは高性能空気入りタイヤの超高速、高負荷時の耐トレッドセパレーション性、すなわち耐トレッドリービングベルト性（以下「耐ＴＬＢ性」と略記する）を向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物には加硫剤として、加硫の著しく速いテトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）や、ＴＴよりもスコーチが少なく安全性の高いテトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）などが使用されてきた。特に、ＴＴはモノサルファイド結合を多く作るため、その使用は耐熱性を確保するには極めて有効な手段であり、広く用いられてきた。
【０００３】
また、加硫剤としては、通常の加硫温度で分解して活性硫黄を放出する有機加硫剤、例えば４，４’−ジチオ−ビス−ジモルフォリンなどが使用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の加硫促進剤や加硫剤は加硫中にニトロソアミンやモルフォリンを発生し、環境問題上、使用は好ましいものではなかった。
【０００５】
一方、上述の加硫促進剤ＴＴに代わる、環境上使用に不都合のない非ニトロソアミン系加硫促進剤はＴＴに対し反応性が乏しく、同等の耐熱性を確保するためには共使用する加硫促進剤も含め数倍の量を必要とし、これが耐ＴＬＢ性を悪化させる原因となっていた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、環境上問題のない加硫促進剤と加硫剤とをトレッド用ゴム組成物に用いて、高性能空気入りタイヤにおいて要求される耐熱性と耐ＴＬＢ性とを確保し、超高速、高負荷時においても安全に走行できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、共に使用に際して環境上問題のない非ニトロソアミン系加硫促進剤と非モルフォリン系加硫剤とを併用することにより、耐熱性と耐ＴＬＢ性とを良好に両立させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、加硫可能なゴムに対して、加硫促進剤として非ニトロソアミン系加硫促進剤と、加硫剤として非モルフォリン系加硫剤とが配合されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記タイヤトレッド用ゴム組成物は、好ましくはゴム成分１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の前記非ニトロソアミン系加硫促進剤と、０．１〜１０重量部の、前記非モルフォリン系加硫剤のうち活性硫黄放出型とが配合されてなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において使用する加硫促進剤としての非ニトロソアミン系加硫促進剤としては、例えば、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）およびＮ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＮＳ）等、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００１１】
この非ニトロソアミン系加硫促進剤は、ゴム成分１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１０重量部、さらに好ましくは２．０〜５．０重量部配合する。かかる配合量が０．１重量部未満であると耐熱性を確保する上で不利であり、一方１０重量部を超えると耐ＴＬＢ性を悪化させることになる。
【００１２】
また、加硫剤としての非モルフォリン系加硫剤としては、例えば、ｐ−ベンゾキノンジオキシム（バルノックＧＭ）、ｐ，ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシム（バルノックＤＧＭ）、ポリ−ｐ−ジニトロソベンゼンを含む加硫剤（バルノックＤＮＢ）等を使用することができるが、活性硫黄放出型、例えば、ジチオジカプロラクタム（レノキュアＳ）、テトラエトキシフォスフォリルトリスルフィド、またはこれらのブレンド（レノキュアＳ／Ｇ）等が好ましい。その理由は、活性硫黄放出型は３００％Ｍｏｄ、ＨＢＵをともに向上させる特性をもつからである。
【００１３】
この非モルフォリン系加硫剤は、ゴム成分１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１０重量部、さらに好ましくは２．０〜５．０重量部配合する。かかる配合量が０．１重量部未満であると非ニトロソアミン系加硫促進剤の割合が多くなり耐ＴＬＢ性が悪化し、一方１０重量部を超えるとスコーチ性が強く作用するため、好ましくない。
【００１４】
本発明のゴム組成物の原料ゴムとしては、天然ゴム、ポリスチレンブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム等、もしくはこれらの混合物が挙げられ、特に制限されるべきものではない。
【００１５】
また、本発明のゴム組成物には、通常ゴム組成物に配合されるカーボンブラック、シリカ等の補強剤、アロマ油、スピンドル油等の軟化剤、樹脂、老化防止剤、加硫促進助剤等を適当量適宜配合することができ、また上記以外の加硫剤および加硫促進剤も環境問題を生じない範囲内で使用することができる。
【００１６】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、高性能空気入りタイヤの超高速、高負荷に耐え得るために、好ましくは以下の配合系とする。
すなわち、スチレン成分含有率が２５〜６０重量％であるスチレン−ブタジエン共重合体ゴム４０重量部以上を含有するゴム成分１００重量部に対して、１２０〜２５０ｍ^２／ｇのセチルトリメチルアンモニウムブロマイド比表面積（ＣＴＡＢ）および８０〜２００ｍｌ／１００ｇのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）を有するカーボンブラック５０〜２００重量部が配合されてなる系が好ましい。上記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが４０重量部未満であると、トレッドの耐摩耗性が悪化し、高グリップ性能が得られない。また上記ＣＴＡＢが１２０ｍ^２／ｇ未満ではトレッドの摩耗係数が低下し、一方２５０ｍ^２／ｇを超えると混練、ロール作業性が悪化し、好ましくない。さらにＤＢＰが８０ｍｌ／１００ｇ未満であるとトレッドの摩耗係数が低下し、一方２００ｍｌ／１００ｇを超えると混練、ロール作業性が悪化し、好ましくない。さらにまた、上記カーボンブラックの配合量が５０重量部未満であるとトレッドの耐摩耗性が悪化し、一方２００重量部を超えると高グリップ性が得られず、よって耐摩耗性と高グリップ性を両立させる上で上記範囲内の配合量が好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
下記の表１に示す配合内容（重量部）にてゴム組成物を調製し、各種スラブシートを製造した。表１に示す配合剤以外の配合剤としては、スチレン成分含有率が３５重量％であるスチレン−ブタジエン共重合体ゴム１００重量部、１５５ｍ^２／ｇのＣＴＡＢおよび１３５ｍｌ／１００ｇのＤＢＰを有するカーボンブラック１００重量部、ステアリン酸１．０重量部、軟化剤（アロマティックオイル）７０重量部、亜鉛華３．０重量部、老化防止剤（ＩＰＰＤ）１．０重量部を用いた。
【００１８】
得られたゴム組成物について、トレッドゴムの剥離抗力、硬度（Ｈｄ）、破壊強度（Ｔｂ）、３００％伸長時の弾性率（３００％Ｍｏｄ）およびヒート・ビルド・アップ（ＨＢＵ）を測定した。各測定方法以下に示す。
（イ）剥離抗力
ＪＩＳＫ６３０１の方法に準拠して１４５℃×４５分の条件で加硫し、１００℃の雰囲気下でピーク接着抗力を測定した。評価は、比較例（コントロール）の結果を１００として指数にて表示した。数値が大きい程剥離抗力が大きいことを表している。
なお、剥離抗力▲１▼と▲２▼ではベルトコーティングゴムが異なっている。
【００１９】
（ロ）硬度（Ｈｄ）
２５℃および１００℃にて、ＪＩＳＫ６３０１の方法に準拠して測定した。夫々の温度において、比較例の結果を１００として指数にて表示した。数値が大きい程硬度（Ｈｄ）が高いことを表している。
【００２０】
（ハ）破壊強度（Ｔｂ）および弾性率（３００％Ｍｏｄ）
ＪＩＳＫ６３０１の方法に準拠して、引張速度５０ｍｍ／分、試験温度１００℃にて測定した。比較例の結果を１００として指数にて表示した。数値が大きい程破壊強度（Ｔｂ）および弾性率（３００％Ｍｏｄ）が高いことを表している。
【００２１】
（ニ）ヒート・ビルド・アップ（ＨＢＵ）
サンプルは１４５℃×４５分の条件で加硫して得た。このサンプルをフレクソメーター（商品名）にて一定荷重下で所定の振動を加えて発熱させ、この発熱によって気泡が発生するまでの時間と温度を測定した。数値が大きい程、耐熱性が高いことを表わしている。評価は、比較例の温度および時間の結果を夫々１００として指数にて表示した。夫々数値が大きい程ＨＢＵの温度が高く、また時間が長いことを表している。
得られた結果を下記の表１に併記する。
【００２２】
【表１】

１）テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド
２）Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド
３）Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
【００２３】
上記表１から以下のことが確かめられた。
実施例１を比較例と比較した場合、Ｈｄ、Ｔｂ、３００％ＭｏｄおよびＨＢＵに大きな差は認められないが、剥離抗力は▲１▼、▲２▼ともに５０％以上の増加が観られ、相手のベルトコーティングゴムの種類に関係なく剥離抗力の上昇が達成できた。
【００２４】
実施例２では、レノキュアＳ／Ｇを半減させているため、３００％Ｍｏｄが若干低下し、ＨＢＵの時間も低下しているが、この点については配合オイルで調整可能である。しかし、この配合オイルによっては剥離抗力の値は調整できず、レノキュアＳ／Ｇの使用によって初めて剥離抗力の値を向上させることができた。
【００２５】
実施例３では、硫黄を減らしており実施例２以上に３００％Ｍｏｄ、ＨＢＵにおいて不利であるが、この点も実施例２と同様に配合オイルで調整可能であり、剥離抗力は、レノキュアＳ／Ｇの使用によって値を向上させることができた。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物においては、非ニトロソアミン系加硫促進剤と非モルフォリン系加硫剤とを併用したことにより、非モルフォリン系加硫剤を使わない加硫系に比べ薬品量が少ないにもかかわらず、剥離抗力を向上させることができた。これによって高性能空気入りタイヤの超高速、高負荷時の耐ＴＬＢ性を改良でき、より安全なタイヤを提供することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition for a tire tread, and more particularly, to an improvement in tread separation resistance, that is, tread-leaving belt resistance (hereinafter abbreviated as “TLB resistance”) of a high-performance pneumatic tire at ultra-high speed and high load. And a rubber composition for a tire tread.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a rubber composition for a tread of a high-performance tire is used as a vulcanizing agent as tetramethylthiuram disulfide (TT), which is remarkably fast vulcanized, or tetramethylthiuram monosulfide (TS), which has less scorch and higher safety than TT. Etc. have been used. In particular, since TT makes many monosulfide bonds, its use is a very effective means for securing heat resistance and has been widely used.
[0003]
As the vulcanizing agent, an organic vulcanizing agent which decomposes at a normal vulcanizing temperature to release active sulfur, for example, 4,4'-dithio-bis-dimorpholine has been used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned vulcanization accelerators and vulcanizing agents generate nitrosamine and morpholine during vulcanization, and their use is not preferable in terms of environmental problems.
[0005]
On the other hand, non-nitrosamine-based vulcanization accelerators which are not environmentally inconvenient in place of the above-mentioned vulcanization accelerator TT have poor reactivity to TT, and vulcanization co-used to ensure the same heat resistance. It required several times the amount, including the accelerator, which caused the TLB resistance to deteriorate.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to use a vulcanizing accelerator and a vulcanizing agent having no environmental problem in a rubber composition for a tread to secure heat resistance and TLB resistance required for a high performance pneumatic tire. Another object of the present invention is to make it possible to drive safely even at a high speed and a high load.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by using a non-nitrosamine-based vulcanization accelerator and a non-morpholine-based vulcanization agent which are both environmentally friendly at the time of use together, heat resistance and They have found that TLB resistance can be satisfactorily compatible, and have completed the present invention.
[0008]
That is, the rubber composition for a tire tread of the present invention comprises a non-nitrosamine-based vulcanization accelerator as a vulcanization accelerator and a non-morpholine-based vulcanization agent as a vulcanization agent for a vulcanizable rubber. It is characterized by being done.
[0009]
Further, the rubber composition for a tire tread is preferably 0.1 to 10 parts by weight of the non-nitrosamine-based vulcanization accelerator and 0.1 to 10 parts by weight of A non-morpholine vulcanizing agent is mixed with an active sulfur releasing type.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Examples of the non-nitrosamine-based vulcanization accelerator used as the vulcanization accelerator used in the present invention include tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram disulfide (TOT) and N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide (CZ). And N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (NS) and the like, or a combination thereof.
[0011]
The non-nitrosamine vulcanization accelerator is preferably blended in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 2.0 to 5.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component. If the amount is less than 0.1 part by weight, it is disadvantageous in securing heat resistance. On the other hand, if it exceeds 10 parts by weight, TLB resistance is deteriorated.
[0012]
As the non-morpholine-based vulcanizing agent as a vulcanizing agent, for example, p- benzoquinone dioxime (Vulnoc GM), p, p'-dibenzoyl quinone dioxime (Vulnoc DGM), poly -p- di Vulcanizing agents containing nitrosobenzene (Barnock DNB) and the like can be used, but active sulfur releasing types such as dithiodicaprolactam (Lenocure S), tetraethoxyphosphoryl trisulfide, or a blend thereof (Lenocure S / G) and the like are preferred. The reason is that the active sulfur release type has a property of improving both 300% Mod and HBU.
[0013]
The non-morpholine vulcanizing agent is preferably added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 2.0 to 5.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component. If the amount is less than 0.1 part by weight, the proportion of the non-nitrosamine-based vulcanization accelerator increases and TLB resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 10 parts by weight, scorch properties are strongly exerted, which is not preferable.
[0014]
Examples of the raw material rubber for the rubber composition of the present invention include natural rubber, polystyrene butadiene rubber, polyisoprene rubber, nitrile rubber, polybutadiene rubber, butyl rubber, and the like, and mixtures thereof, and are not particularly limited.
[0015]
In addition, the rubber composition of the present invention includes carbon black, a reinforcing agent such as silica, a softening agent such as aroma oil and spindle oil, a resin, an antioxidant, and a vulcanization accelerating agent which are usually added to the rubber composition. And vulcanizing agents and vulcanization accelerators other than those described above can be used within a range that does not cause environmental problems.
[0016]
The rubber composition for a tire tread of the present invention is preferably the following compounding system in order to withstand the ultrahigh speed and high load of a high performance pneumatic tire.
That is, the specific surface area of cetyltrimethylammonium bromide of 120 to 250 m ² / g with respect to 100 parts by weight of a rubber component containing 40 parts by weight or more of a styrene-butadiene copolymer rubber having a styrene component content of 25 to 60% by weight. (CTAB) and 50 to 200 parts by weight of carbon black having a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 80 to 200 ml / 100 g are preferred. If the amount of the styrene-butadiene copolymer rubber is less than 40 parts by weight, the abrasion resistance of the tread deteriorates, and high grip performance cannot be obtained. If the CTAB is less than 120 m ² / g, the abrasion coefficient of the tread decreases, while if it exceeds 250 m ² / g, kneading and roll workability deteriorate, which is not preferable. Further, if the DBP is less than 80 ml / 100 g, the abrasion coefficient of the tread decreases, while if it exceeds 200 ml / 100 g, kneading and roll workability deteriorate, which is not preferable. Furthermore, if the amount of the carbon black is less than 50 parts by weight, the abrasion resistance of the tread is deteriorated. On the other hand, if it exceeds 200 parts by weight, high grip properties cannot be obtained. A blending amount within the above range is preferable for achieving both.
[0017]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
Rubber compositions were prepared according to the blending contents (parts by weight) shown in Table 1 below, and various slab sheets were produced. As a compounding agent other than the compounding agents shown in Table 1, carbon black having 100 parts by weight of a styrene-butadiene copolymer rubber having a styrene content of 35% by weight, CTAB of 155 m ² / g, and DBP of 135 ml / 100 g was used. 100 parts by weight, stearic acid 1.0 part by weight, a softener (aromatic oil) 70 parts by weight, zinc white 3.0 parts by weight, and an antioxidant (IPPD) 1.0 part by weight were used.
[0018]
With respect to the obtained rubber composition, the peeling resistance, hardness (Hd), breaking strength (Tb), elastic modulus at 300% elongation (300% Mod), and heat build-up (HBU) of the tread rubber were measured. Each measurement method is described below.
(A) Peeling Resistance Based on the method of JIS K6301, vulcanization was performed at 145 ° C. for 45 minutes, and the peak adhesive resistance was measured in an atmosphere at 100 ° C. The evaluation was indicated by an index with the result of the comparative example (control) taken as 100. The larger the value, the greater the peeling resistance.
Note that the belt coating rubber is different between the peeling resistances (1) and (2).
[0019]
(B) Hardness (Hd)
It was measured at 25 ° C. and 100 ° C. according to the method of JIS K6301. At each temperature, the result of the comparative example was represented by an index with the result being 100. The higher the numerical value, the higher the hardness (Hd).
[0020]
(C) Breaking strength (Tb) and elastic modulus (300% Mod)
According to the method of JIS K6301, the measurement was performed at a tensile speed of 50 mm / min and a test temperature of 100 ° C. The result of the comparative example was represented by an index with 100 being set. The larger the numerical value, the higher the breaking strength (Tb) and the elastic modulus (300% Mod).
[0021]
(D) Heat build up (HBU)
The sample was obtained by vulcanization under the conditions of 145 ° C. × 45 minutes. The sample was heated by applying a predetermined vibration under a constant load using a flexometer (trade name), and the time and temperature until bubbles were generated by the generated heat were measured. The higher the value, the higher the heat resistance. In the evaluation, the results of the temperature and the time of the comparative examples were indicated by indices, each being 100. The higher the numerical value, the higher the HBU temperature and the longer the time.
The results obtained are shown in Table 1 below.
[0022]
[Table 1]

1) Tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram disulfide 2) N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide 3) N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide
The following was confirmed from Table 1 above.
When Example 1 was compared with Comparative Example, there was no significant difference in Hd, Tb, 300% Mod and HBU, but the peeling resistance increased by more than 50% in both (1) and (2). Irrespective of the type of belt coating rubber, increased peeling resistance was achieved.
[0024]
In Example 2, since the renocure S / G was reduced by half, the 300% Mod was slightly reduced and the HBU time was also reduced, but this point can be adjusted with the blended oil. However, the value of the peeling resistance could not be adjusted with this compounded oil, and the value of the peeling resistance could be improved for the first time by using Renocure S / G.
[0025]
In Example 3, sulfur was reduced, which was disadvantageous in comparison with Example 2 in 300% Mod and HBU. However, this point can also be adjusted with the blended oil in the same manner as in Example 2, and the peeling resistance was Lenocure S / The value could be improved by using G.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, in the rubber composition for a tire tread of the present invention, by using a non-nitrosamine-based vulcanization accelerator and a non-morpholine-based vulcanizing agent together, a non-morpholine-based vulcanizing agent is used. Although the amount of chemicals was smaller than that of a vulcanized system, the peeling resistance could be improved. This makes it possible to improve the TLB resistance of a high-performance pneumatic tire at ultra-high speed and under a high load, and to provide a safer tire.

Claims

For a vulcanizable rubber, tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram disulfide as a vulcanization accelerator and p-benzoquinone dioxime, p, p'-dibenzoylquinone dioxime, poly-p-di nitrosobenzene, dithiodicaprolactam, tetraethoxy phosphoryl Le trisulfide or tire tread rubber composition which is characterized in that with these blends, is blended.

Per 100 parts by weight of the rubber component, before Symbol vulcanization accelerator from 0.1 to 10 parts by weight, of 0.1 to 10 parts by weight, dithiodicaprolactam, tetraethoxy phosphoryl Le tris Fi de or blends The rubber composition for a tire tread according to claim 1, further comprising:

The rubber composition for a tire tread according to claim 1 or 2, further comprising 40 parts by weight or more of a styrene-butadiene copolymer rubber having a styrene component content of 25 to 60% by weight based on 100 parts by weight of the rubber component.

The rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 3, wherein 100 to 200 parts by weight of carbon black is blended with respect to 100 parts by weight of the rubber component.

2. The rubber composition according to claim 1, wherein 2.0 to 5.0 parts by weight of the vulcanization accelerator and 2.0 to 5.0 parts by weight of the vulcanizing agent are blended with respect to 100 parts by weight of the rubber component. 5. The rubber composition for a tire tread according to any one of the items 4.

A high-performance tire using the rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 5 for a tread.