JP3594150B2 - Rubber composition for tire treads for passenger cars and light trucks - Google Patents
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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、詳しくはタイヤの低燃費性、湿潤路面での操縦安定性（ウェット性能）、耐摩耗性、耐久性および導電性の高度両立化を可能にする乗用車用および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タイヤのトレッドゴム組成物にシリカを配合して、タイヤの低燃費性、ウェット性能等を改善する試みは種々行われている。例えば、特開平３−２５２４３３号、特開平３−２５２４３１号、特開平４−２２４８４０号、特開平５−２７１４７７号、特開平５−５１４８４号、特開平７−１９０８号、特開平７−４８４７６号等の公報には、シリカをトレッドゴムに用いて、低燃費性と、ウェット性能と、耐摩耗性とを夫々高度に両立させる試みが示されている。
【０００３】
また、タイヤのトレッドゴム配合系において、シリカとカーボンブラックの特定の組み合わせを用いて、あるいは特定のポリマー、樹脂、薬品との組み合わせにより、タイヤの耐久性の向上を図るとともに、耐久性と低発熱性とを両立させる試みもなされており、かかる試みは、例えば、特開平４−２２６１４０号、特開平３−６５４０６号、特開平１−３１１４１号、特開平１−１１８５５４号、特開平５−９８０７４号、特開平３−８４０４９号等の公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、タイヤのトレッドゴム組成物にシリカを配合して低燃費性、ウェット性能、耐摩耗性の両立化を図る試みは、いずれも汎用タイヤの用途に対するものであって、車両走行時のタイヤ温度近傍の６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の、耐久性が問題となるような極めて低発熱な乗用車用や小型トラック用タイヤ用途に対するのものではなかった。
【０００５】
すなわち、タイヤトレッドゴムの低燃費性とウェット性能を高度に両立化させるにはカーボンブラックの充填量を減じ、シリカ充填量を増すことがよいが、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域では、充填剤の総量が限定されるため、カーボンブラックの量が少なくなり、電気伝導性が低下する。また、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の、低燃費性能に特に有利な領域で低燃費性、ウェット性能、耐摩耗性のみを追求すると、耐ピッチング性などの耐久性の低下を招くことになる。かかる理由により、上述する従来技術では６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下における低燃費性と、ウェット性能、耐摩耗性能、耐久性能、電気伝導性の全てとを両立することは困難であった。
【０００６】
また、タイヤのトレッドゴム配合系において、シリカとカーボンブラックの特定の組み合わせにより、タイヤの耐久性の向上を図るとともに耐久性と低発熱性を両立させる試みは、従来主に大型タイヤの用途に対してなされてきたものであり、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）を０．１０以下として低燃費性を追求する乗用車トレッド用に関するものではなかった。また、かかる従来技術では、ウェット性能に関しては触れておらず、損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域における低燃費性と、ウェット性能、耐摩耗性能、耐久性能、電気伝導性の全てとを両立させることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域における低燃費性と、ウェット性能、耐摩耗性能、耐久性能、電気伝導性の全てとを高次元で両立させることのできる乗用車および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより本発明の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の乗用車および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムまたはポリイソプレンゴムを少なくとも４０重量部配合してなるゴム成分１００重量部に対して、シリカ４０重量部以上と、非イオン系界面活性剤２．０〜１２．０重量部と、前記シリカ量に対して５〜２５重量％のシランカップリング剤とを含み、前記シリカのＢＥＴ吸着量が１５０〜２４０ｍ２ ／ｇであるタイヤトレッド用ゴム組成物であって、加硫後における温度６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下、同温度で測定した動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が５．０×１０７ ｄｙｎ／ｃｍ２ 以上、かつ１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）が１００以上であることを特徴とするものである。
尚、ここでＢＥＴ吸着量とはＢＥＴ法による窒素吸着比表面積のことであり、ＡＳＴＭ Ｄ４８２０−９３ａに準拠して測定された値である。
【０００９】
タイヤトレッドゴムの６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域において、シリカを用いて低燃費性、ウェット性能および耐摩耗性のみを追求すると、動的貯蔵弾性率（Ｅ’）および１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）が低下し、耐チッピング性などの耐久性が低下する。従って本発明においては、６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域でウェット性能を高度に向上させ、かつ耐チッピング性等の耐久性を確保するために、トレッドゴムの確保すべき物性値および配合内容を所定の範囲に特定し、これにより低燃費性、ウェット性能、耐摩耗性、耐久性の高度両立化を可能にしたものである。さらに、カーボンブラック充填量の減少による電気伝導性の低下を、帯電防止剤として非イオン系界面活性剤を所定量配合することで防止したものである。
【００１０】
この点についてさらに詳述すると以下の通りである。
タイヤトレッドゴムの低燃費性とウェット性能を高度に両立させるには、トレッドゴムの６０℃損失正接（ｔａｎδ）を目標値以下に抑えつつ可能な限り多量のシリカを充填させればよい。それにはゴム成分としてのポリマーによるヒステリシスロス発現分を抑え、シリカによる充填剤ヒステリシスロスを発現させる方が好ましい。
【００１１】
また、トレッドゴムの６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域では摩耗入力が小さいため、カーボンブラックを使用しなくともカップリング剤を使用して、ポリマーとシリカの間を補強すれば耐摩耗性を確保することができる。かかるカップリング剤の使用量を増加すると、シリカの分散も改良されるため、低燃費性も改良される。このように、低燃費性、ウェット性、耐摩耗性のみを追求すると、カーボンブラックによる補強が低減する。
【００１２】
一方、カップリング剤量が増加してゴムが高弾性率化すると、その結果として１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）が低下する。また、６０℃損失正接（ｔａｎδ）を低下させるため、総充填材料を低下し過ぎると、６０℃の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が低下する。ここで、耐ピッチング性などの耐久性は、１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）と、６０℃損失正接（ｔａｎδ）のどちらが低下しても低下する。従って本発明では、乗用車用または小型トラック用タイヤのトレッドゴムとして市場性を確保するのに最低限必要な６０℃動的弾性率（Ｅ’）および１００℃破壊エネルギー（ＴＦ）を上述の如く特定した。
【００１３】
また、本発明では１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）を確保する手法として、天然ゴムまたはポリイソプレンゴムの最低限必要な使用量、およびカップリング剤の最大使用量を特定した。
【００１４】
また、使用するシリカのＢＥＴ吸着量が大なるほど、６０℃の損失正接（ｔａｎδ）、動的弾性率（Ｅ’）、１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）、ウェット性能、耐摩耗性のいずれもが上昇する。ここで、６０℃の損失正接（ｔａｎδ）を同一にした場合には、ＢＥＴ吸着量が小なるほど低燃費性とウェット性能の両立に好ましいが、耐久性に不利となる。また、ＢＥＴ吸着量が大なるほど低燃費性と耐久性の両立に好ましいが、ウェット性能に不利となる。
【００１５】
本発明で特定したシリカのＢＥＴ吸着量範囲は、６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域において、ウェット性、耐久性、耐摩耗性の全てを両立化するのに適切な範囲である。また、６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域で高度にウェット性能を発現させるためには、総充填剤量が限定されるため、使用可能なカーボンブラック量が少なくなり、電気伝導性が低下し、トレッドゴムが帯電するようになる。本発明で用いる非イオン系界面活性剤は、帯電性を改良するために配合するものである。
【００１６】
界面活性剤には、非イオン系の他に、アニオン系、カチオン系があるが、本発明のゴム組成物には非イオン系界面活性剤のみが特に帯電防止に最適であり、また、ゴムの基本物性に悪影響を与えず、ゴム用配合剤との相互作用で悪影響がでたり、帯電防止効果がなくなることがないのが特徴である。
【００１７】
また、本発明で用いる非イオン系界面活性剤は、従来の界面活性剤のように界面活性剤がブリードすることにより帯電防止効果を発現するものではない。ブリードによるものであれば、表面抵抗のみが小さくなり、体積抵抗値は変化しないが、本発明では、体積抵抗そのものが小さくなるので、従来の界面活性剤による帯電防止技術とは異なるものである。そのことは、表面を溶剤で拭き取った直後も帯電防止効果があることからも分かる。従って、本発明の帯電防止方法は、摩耗したタイヤトレッドにおいても効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、天然ゴム（ＮＲ）またはポリイソプレンゴムをゴム成分１００重量部に対して少なくとも４０重量部使用することを要する。４０重量部未満であると１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）を十分に確保することができず、耐チッピング性が悪化する。
【００１９】
また、本発明においてはゴム成分１００重量部に対して、シリカを４０重量部以上を含むことを要する。４０重量部未満であると、十分な低燃費性とウェット性能の両立が得られない。
【００２０】
かかるシリカのＢＥＴ吸着量は１５０〜２４０ｍ２／ｇの範囲内であることを要し、好ましくは１５０〜２１０ｍ２／ｇの範囲内である。この値が１５０ｍ２／ｇ未満だと、タイヤトレッドの耐チッピング性および耐摩耗性が悪化する。一方、２４０ｍ２／ｇを超えると、ウェット性能が低下する。
【００２１】
また、本発明においては前記シリカの配合量に対して、５〜２５重量％のシランカップリング剤を含むことを要する。５重量％未満だと耐摩耗性が悪化する。一方、２５重量％超えると耐チッピング性が悪化する。
【００２２】
本発明で使用し得るシランカップリング剤として、一般式Ｙ３−Ｓｉ−ＣｎＨ２ｎＡで表されるものを挙げることができる（式中のＹは、炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシル基、または塩素原子であって３個のＹは、同一でも異なっていてもよい。Ａは−ＳｍＣｎＨ２ｎＳｉ−Ｙ３ 基、−Ｘ基、および−ＳｍＺ基よりなる群から選ばれた基である。ここでＸはニトロリ基、メルカプト基、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子またはイミド基であり、Ｚは次式、
【００２３】
さらに、本発明においてはゴム成分１００重量部に対して、非イオン系界面活性剤を２．０〜１２．０重量部含むことを要する。２．０重量部未満だと帯電性改良効果が不十分であり、一方１２．０重量部を超えても、もはやある程度までしか帯電性改良効果が得られず、却ってコストの上昇を招き好ましくない。
【００２４】
本発明において帯電防止剤として使用し得る非イオン系界面活性剤として、次式、
Ｒ３−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｙＨ
（式中のＲ３は炭素数８〜２５の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基、若しくはアリール基であり、ｙは２〜１２の整数である。）で表される化合物、および次式、
【００２５】
なお、本発明のゴム組成物には、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、その他の配合剤等が通常使用される分量で適宜配合される。
【００２６】
また、本発明のゴム組成物は加硫後の物性として以下の要件を満たすことを要する。
すなわち、本発明において先ずは、加硫後のゴムの６０℃の損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下であることを要する。この値が０．１０を超えると、目的とする乗用車および小型トラック用低燃費タイヤが得られない。
【００２７】
また、加硫後のゴムの６０℃の動的弾性率（Ｅ’）が５．０×１０７ ｄｙｎ／ｃｍ２ 以上であることを要する。この値未満であると耐チッピング性が悪化する。
【００２８】
さらに、加硫後のゴムの１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）が１００以上であることを要する。この値未満であると、やはり耐チッピング性が悪化する。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例により、より具体的に説明する。
下記の表１〜４に示す配合内容のゴム組成物を各種調製した。かかるゴム組成物の加硫後の物性について下記の評価を行った。
【００３０】
（１）損失正接（ｔａｎδ）および動的弾性率（Ｅ’）
東洋精機社製スペクトロメーターを用い、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を初期荷重１５０ｇ、振動数５０Ｈｚ、動歪１．０％、温度６０℃にて測定した。
【００３１】
（２）破壊エネルギー（ＴＦ）
ＪＩＳ Ｋ６３０１に従い、ＪＩＳ ３号のダンベル形状のサンプルに対し５００ｍｍ／分の速度、１００℃にて引っ張り試験を行い、各歪にて発生した応力を破壊まで積分した値をもって、破壊エネルギーとした。
【００３２】
（３）体積固有抵抗
絶縁抵抗測定試験箱と超絶縁抵抗計（共にアドバンテスト社製）を使用して、加電圧５００Ｖで測定した。数値が小さいほど導電性となり、静電気の発生が抑制される。
【００３３】
（４）ランボーン耐摩耗
ランボーン摩耗法により測定した。測定条件としては、荷重４．５ｋｇ、砥石の表面速度１００ｍ／秒、試験速度１３０ｍ／秒、スリップ率３０％、落砂量２０ｇ／分および室温とした。従来例を１００として指数にて表示した。数値が大なるほど結果が良好であることを示す。
【００３４】
次に、表に示す各ゴム組成物をトレッドゴムとして用いて、サイズ１８５／６５ Ｒ１４なる乗用車用ラジアルタイヤを試作して、かかる試作タイヤについて下記の性能評価を行った。
【００３５】
（５）転がり抵抗
外径１．７ｍのドラム上にタイヤを接触させてドラムを回転させ、一定速度まで上昇後、ドラムを惰行させて所定速度での慣性モーメントから算出した。従来例を１００として指数にて表示した。数値が大なるほど結果が良好であることを示す。
【００３６】
（６）ウェット性能
トレーラーによるスキッド特性試験（スリップ率と、前後方向の摩擦係数）における、湿潤路面との最大摩擦力係数を求め、従来例を１００として指数にて表示した。数値が大なるほど結果が良好であることを示す。
【００３７】
（５）耐チッピング性
試験タイヤを乗用車に装着し、テストコースの乾燥路面において８０ｋｍ／時走行から、タイヤをフルロックさせて停止するまでブレーキングする走行を１０回繰り返す試験において、チッピング発生したものを不良、発生しなかったものを良好とした。
得られた結果を下記の表１〜４に示す。
【００３８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
＊１：溶液重合 スチレンブタジエンゴム
＊２：クロロブチルゴム
＊３：日本シリカ（株）製，商品名：ＮＩＰＳＩＬ ＡＱ
＊４：トクヤマ（株）製，商品名：トクシール ＡＬ−１
＊５：トクヤマ（株）製，商品名：トクシール ＵＲＢ
＊６：日本シリカ（株）製，商品名：ＮＩＰＳＩＬ ＫＱ
＊７：ＰＰＧ社製，商品名：ＨＩＳＩＬ ２３３
＊８：ＰＰＧ社製，商品名：ＨＩＳＩＬ ２０００
＊９：デグッサ社製，商品名：Ｓｉ６９
＊１０：花王社製，商品名：ＫＢＬ４５７
＊１１：リケン社製，商品名：リケマール Ａ−２３
【００４３】
【発明の効果】
以上表１〜４より明らかなように、本発明の乗用車および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物は、特定のゴム成分１００重量部に対して、ＢＥＴ吸着量が特定範囲内のシリカシランカップリング剤を所定量含み、かつ加硫後における温度６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）、動的弾性率（Ｅ’）および１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）を所定の範囲内としたことにより、低燃費性、ウェット性能、耐チッピング性等の耐久性を高次元で両立させることができ、さらに、非イオン系界面活性剤を所定量含有させたことで、電気伝導性も確保することが可能である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition for a tire tread, and more particularly to a passenger car that enables highly compatible tires with low fuel consumption, steering stability on wet road surfaces (wet performance), abrasion resistance, durability and conductivity. The present invention relates to a rubber composition for tire treads for automobiles and light trucks.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, various attempts have been made to improve the fuel efficiency, wet performance, and the like of a tire by blending silica with a tread rubber composition of the tire. For example, JP-A-3-252433, JP-A-3-252431, JP-A-4-224840, JP-A-5-271577, JP-A-5-51484, JP-A-7-1908, and JP-A-7-48476. And the like disclose attempts to achieve high fuel economy, wet performance, and abrasion resistance by using silica as the tread rubber.
[0003]
In addition, in the tread rubber compounding system of the tire, by using a specific combination of silica and carbon black, or a combination of a specific polymer, resin and chemicals, the tire durability is improved, and the durability and low heat generation are improved. Attempts have also been made to achieve compatibility between the two methods. For example, JP-A-4-226140, JP-A-3-65406, JP-A-1-31141, JP-A-1-118554, and JP-A-5-98074 And JP-A-3-84049.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, attempts to achieve low fuel consumption, wet performance, and abrasion resistance by blending silica in a tread rubber composition of a tire have all been aimed at general-purpose tires, and have been conducted at a tire temperature during vehicle running. The loss tangent (tan δ) at a nearby temperature of 60 ° C. was 0.10 or less, and was not intended for use in tires for passenger cars and light trucks, which had extremely low heat generation and had a problem in durability.
[0005]
That is, in order to achieve both high fuel efficiency and wet performance of the tire tread rubber, it is preferable to decrease the filling amount of carbon black and increase the filling amount of silica. However, the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. is 0.1. In a region of 10 or less, the total amount of the filler is limited, so that the amount of carbon black decreases and the electric conductivity decreases. When pursuing only low fuel consumption, wet performance and abrasion resistance in a region where the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. is 0.10 or less, which is particularly advantageous for low fuel consumption performance, durability such as pitting resistance and the like can be obtained. This will lead to a decline. For this reason, in the above-described prior art, it is impossible to achieve both low fuel consumption at a loss tangent (tan δ) at 60 ° C. of 0.10 or less, and all of wet performance, abrasion resistance, durability, and electric conductivity. It was difficult.
[0006]
Also, in the tread rubber compounding system of tires, attempts to improve the durability of the tire and achieve both durability and low heat generation by using a specific combination of silica and carbon black have been mainly used for large tire applications. It has not been related to treads for passenger cars that pursue low fuel consumption by setting the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. to 0.10 or less. Further, in the related art, the wet performance is not mentioned, and low fuel consumption in a region where the loss tangent (tan δ) is 0.10 or less, wet performance, abrasion resistance, durability performance, and electric conductivity are all considered. It was difficult to achieve both.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to achieve both high fuel economy, wet performance, abrasion resistance, durability, and electric conductivity in a high dimension at a loss tangent (tan δ) at 60 ° C. of 0.10 or less. An object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire tread for passenger cars and light trucks, which can be made to work.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the object of the present invention can be achieved by adopting the following configuration, and has completed the present invention.
That is, the rubber composition for tire treads for passenger cars and light trucks of the present invention has a rubber composition comprising at least 40 parts by weight of natural rubber or polyisoprene rubber, 100 parts by weight of a rubber component, and 40 parts by weight or more of silica. It contains 2.0 to 12.0 parts by weight of an ionic surfactant and 5 to 25% by weight of a silane coupling agent with respect to the amount of silica, and the BET adsorption amount of the silica is 150 to 240 m 2 / g. A rubber composition for a tire tread, having a loss tangent (tan δ) of 0.10 or less measured at a temperature of 60 ° C. after vulcanization and a dynamic storage modulus (E ′) of 5.0 measured at the same temperature. × 10 7 dyn / cm 2 or more, and a breaking energy (TF) at 100 ° C. of 100 or more.
Here, the BET adsorption amount is a nitrogen adsorption specific surface area by the BET method, and is a value measured in accordance with ASTM D4820-93a.
[0009]
In the region where the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. of the tire tread rubber is 0.10 or less, if only low fuel consumption, wet performance and abrasion resistance are pursued using silica, the dynamic storage modulus (E ′) Also, the breaking energy (TF) at 100 ° C. decreases, and the durability such as chipping resistance decreases. Therefore, in the present invention, the physical properties of the tread rubber must be ensured in order to highly improve the wet performance in the region where the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. is 0.10 or less and to ensure durability such as chipping resistance. The values and the contents of the blending are specified within a predetermined range, thereby making it possible to achieve high levels of fuel economy, wet performance, abrasion resistance, and durability. Further, a decrease in electric conductivity due to a decrease in the filling amount of carbon black is prevented by adding a predetermined amount of a nonionic surfactant as an antistatic agent.
[0010]
This will be described in more detail below.
In order to achieve both high fuel efficiency and wet performance of the tire tread rubber at a high level, the tread rubber should be filled with as much silica as possible while keeping the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. below the target value. For this purpose, it is preferable to suppress the amount of hysteresis loss caused by the polymer as the rubber component, and to cause the filler hysteresis loss by silica.
[0011]
Further, in the region where the loss tangent (tan δ) of the tread rubber at 60 ° C. is 0.10 or less, the abrasion input is small. Therefore, even if carbon black is not used, a coupling agent can be used to reinforce between the polymer and silica. Wear resistance can be ensured. When the amount of such a coupling agent is increased, the dispersion of silica is also improved, so that the fuel economy is also improved. Thus, pursuing only fuel economy, wettability, and abrasion resistance reduces carbon black reinforcement.
[0012]
On the other hand, when the amount of the coupling agent increases and the rubber has a high elastic modulus, as a result, the breaking energy (TF) at 100 ° C. decreases. In addition, if the total filling material is too low to reduce the loss tangent (tan δ) at 60 ° C., the dynamic storage modulus (E ′) at 60 ° C. decreases. Here, the durability, such as the pitting resistance, decreases regardless of which of the 100 ° C. breaking energy (TF) and the 60 ° C. loss tangent (tan δ) decreases. Accordingly, in the present invention, the 60 ° C. dynamic elastic modulus (E ′) and the 100 ° C. breaking energy (TF) which are minimum required to secure marketability as tread rubber for passenger car or light truck tires are specified as described above. did.
[0013]
Further, in the present invention, as a method for securing a breaking energy (TF) of 100 ° C., a minimum necessary amount of natural rubber or polyisoprene rubber and a maximum amount of coupling agent are specified.
[0014]
Further, as the BET adsorption amount of the silica used increases, the loss tangent (tan δ) at 60 ° C., the dynamic elastic modulus (E ′), the breaking energy (TF) at 100 ° C., the wet performance, and the abrasion resistance all increase. To rise. Here, when the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. is the same, the smaller the BET adsorption amount, the better the balance between low fuel consumption and wet performance, but is disadvantageous in durability. In addition, the larger the BET adsorption amount, the better the balance between fuel economy and durability, but is disadvantageous for wet performance.
[0015]
The range of the BET adsorption amount of the silica specified in the present invention is an appropriate range for satisfying all of wettability, durability, and abrasion resistance in a region where the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. is 0.10 or less. is there. Further, in order to express wet performance to a high degree in a region where the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. is 0.10 or less, the total amount of filler is limited, so that the amount of usable carbon black is reduced, and the electric conductivity is reduced. And the tread rubber becomes charged. The nonionic surfactant used in the present invention is used to improve the chargeability.
[0016]
Surfactants include, in addition to nonionics, anionic and cationic ones. In the rubber composition of the present invention, only a nonionic surfactant is particularly suitable for antistatic, It is characterized in that it does not adversely affect the basic physical properties, does not adversely affect the interaction with the rubber compounding agent, and does not lose its antistatic effect.
[0017]
Further, the nonionic surfactant used in the present invention does not exhibit an antistatic effect due to the bleeding of the surfactant, unlike the conventional surfactant. In the case of the bleeding, only the surface resistance is reduced and the volume resistance is not changed. However, in the present invention, the volume resistance itself is reduced, which is different from the conventional antistatic technique using a surfactant. This can also be seen from the fact that the surface has an antistatic effect immediately after wiping the surface with a solvent. Therefore, the antistatic method of the present invention is effective even in a worn tire tread.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, it is necessary to use at least 40 parts by weight of natural rubber (NR) or polyisoprene rubber with respect to 100 parts by weight of the rubber component. If the amount is less than 40 parts by weight, the breaking energy (TF) at 100 ° C. cannot be sufficiently secured, and the chipping resistance deteriorates.
[0019]
Further, in the present invention, it is necessary to contain silica in an amount of 40 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the rubber component. If the amount is less than 40 parts by weight, sufficient low fuel consumption and wet performance cannot be achieved at the same time.
[0020]
BET adsorption amount of the silica is required to be within the scope of 150~240m 2 / g, preferably in the range of 150~210m 2 / g. If this value is less than 150 m 2 / g, the chipping resistance and wear resistance of the tire tread deteriorate. On the other hand, when it exceeds 240 m 2 / g, the wet performance is reduced.
[0021]
In the present invention, it is necessary to contain 5 to 25% by weight of the silane coupling agent based on the amount of the silica. If it is less than 5% by weight, abrasion resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 25% by weight, the chipping resistance deteriorates.
[0022]
As the silane coupling agents that may be used in the present invention, the general formula Y 3 may include those represented by -Si-C n H 2n A ( Y in the formula is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, alkoxyl group or 3 Y a chlorine atom, is optionally be the same or different .A is -S m C n H 2n Si- Y 3 group, consisting of -X group, and -S m Z group X is a nitrile group, a mercapto group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a chlorine atom or an imide group, and Z is a group represented by the following formula:
[0023]
Further, in the present invention, it is necessary to contain 2.0 to 12.0 parts by weight of the nonionic surfactant with respect to 100 parts by weight of the rubber component. When the amount is less than 2.0 parts by weight, the effect of improving the chargeability is insufficient. On the other hand, when the amount is more than 12.0 parts by weight, the effect of improving the chargeability can no longer be obtained to a certain extent, resulting in an increase in cost. .
[0024]
As a nonionic surfactant that can be used as an antistatic agent in the present invention, the following formula:
R 3 -O (CH 2 CH 2 O) y H
(Wherein R 3 is a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group or aryl group having 8 to 25 carbon atoms, and y is an integer of 2 to 12). And
[0025]
In the rubber composition of the present invention, a vulcanizing agent such as sulfur, a vulcanization accelerator, a vulcanization aid, an antioxidant, and other compounding agents are appropriately compounded in a commonly used amount.
[0026]
Further, the rubber composition of the present invention needs to satisfy the following requirements as physical properties after vulcanization.
That is, in the present invention, first, it is necessary that the loss tangent (tan δ) at 60 ° C. of the rubber after vulcanization is 0.10 or less. If this value exceeds 0.10, the desired fuel-efficient tires for passenger cars and light trucks cannot be obtained.
[0027]
Further, the dynamic elastic modulus (E ′) at 60 ° C. of the vulcanized rubber needs to be 5.0 × 10 7 dyn / cm 2 or more. If it is less than this value, the chipping resistance will deteriorate.
[0028]
Further, the rubber has a 100 ° C. breaking energy (TF) of 100 or more after vulcanization. If it is less than this value, the chipping resistance also deteriorates.
[0029]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
Various rubber compositions having the contents shown in Tables 1 to 4 below were prepared. The following evaluation was performed on the physical properties of the rubber composition after vulcanization.
[0030]
(1) Loss tangent (tan δ) and dynamic elastic modulus (E ′)
Using a spectrometer manufactured by Toyo Seiki Co., a test piece having a width of 5 mm, a thickness of 2 mm, and a length of 20 mm was measured at an initial load of 150 g, a frequency of 50 Hz, a dynamic strain of 1.0%, and a temperature of 60 ° C.
[0031]
(2) Breaking energy (TF)
According to JIS K6301, a tensile test was performed on a dumbbell-shaped sample of JIS No. 3 at a speed of 500 mm / min at 100 ° C., and a value obtained by integrating stress generated at each strain up to failure was defined as a breaking energy.
[0032]
(3) Volume specific resistance Measurement was performed at an applied voltage of 500 V using an insulation resistance measurement test box and a super insulation resistance meter (both manufactured by Advantest Corporation). The smaller the value is, the more conductive it is, and the generation of static electricity is suppressed.
[0033]
(4) Lambourn abrasion resistance Measured by the Lambourn abrasion method. The measurement conditions were a load of 4.5 kg, a surface speed of the grindstone of 100 m / sec, a test speed of 130 m / sec, a slip ratio of 30%, an amount of falling sand of 20 g / min, and room temperature. The conventional example is represented by an index with 100 being set. The higher the value, the better the result.
[0034]
Next, using each of the rubber compositions shown in the table as a tread rubber, a radial tire for a passenger car having a size of 185/65 R14 was prototyped, and the following performance evaluation was performed on the prototype tire.
[0035]
(5) Rolling Resistance The tire was brought into contact with a drum having an outer diameter of 1.7 m to rotate the drum, and after the drum had risen to a certain speed, the drum was coasted and calculated from the moment of inertia at a predetermined speed. The conventional example is represented by an index with 100 being set. The higher the value, the better the result.
[0036]
(6) Wet performance The maximum coefficient of frictional force with a wet road surface in a skid characteristic test (slip ratio and coefficient of friction in the front-rear direction) by a trailer was calculated, and was expressed as an index with the conventional example being 100. The higher the value, the better the result.
[0037]
(5) Chipping resistance test Chipping occurred in a test in which a tire was mounted on a passenger car, and running was repeated 10 times on a dry road surface of a test course, from running at 80 km / h to braking until the tires were fully locked and stopped. Were evaluated as poor and those not generated were evaluated as good.
The obtained results are shown in Tables 1 to 4 below.
[0038]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
[Table 4]
* 1: Solution polymerization styrene butadiene rubber * 2: Chlorobutyl rubber * 3: Nippon Silica Co., Ltd., trade name: NIPSIL AQ
* 4: Tokuyama Corporation, trade name: Toksil AL-1
* 5: Tokuyama Co., Ltd., product name: Toksil URB
* 6: Nippon Silica Co., Ltd., trade name: NIPSIL KQ
* 7: PPG, product name: HISIL 233
* 8: PPG, product name: HISIL 2000
* 9: Degussa, product name: Si69
* 10: manufactured by Kao Corporation, trade name: KBL457
* 11: manufactured by Riken, trade name: Riquemar A-23
[0043]
【The invention's effect】
As is clear from Tables 1 to 4, the rubber composition for tire treads for passenger cars and light trucks of the present invention has a silica silane coupling in which the BET adsorption amount is within a specific range with respect to 100 parts by weight of a specific rubber component. By containing a predetermined amount of the agent, and setting the loss tangent (tan δ), dynamic elastic modulus (E ′), and fracture energy (TF) at 100 ° C. measured at a temperature of 60 ° C. after vulcanization within a predetermined range, Durability such as low fuel consumption, wet performance, chipping resistance, etc. can be achieved at a high level, and electric conductivity can be secured by including a predetermined amount of nonionic surfactant. It is.
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