JP3792830B2 - Rubber composition for tire sidewall and tire - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤサイドウォール用ゴム組成物およびタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤの性能を向上させて自動車の低燃費化を実現するために、タイヤのヒステリシスロスのうちの５０〜６０％を占めているトレッドゴム部分についての検討が数多くなされ、近年のポリマーやカーボンブラックの開発またはこれらを含む配合技術などの改良により、トレッドゴム部分のヒステリシスロスは３０〜４０％まで低下してきており、タイヤの転がり抵抗も大きく低減されつつある。
【０００３】
しかし、タイヤの転がり抵抗をさらに小さくするために、トレッドゴム部分のみでヒステリシスロスを低下させようとしても、耐摩耗性や操縦安定性、とくに湿潤路面でのグリップ性能（以下、「ＷＥＴ性能」という）が低下するという点から、限界があることが判明してきている。
【０００４】
一方、前記転がり抵抗の低下などを目的として、トレッドゴム部分の補強材としてシリカを用いる多くの提案があるが、シリカの量が増加するにつれてタイヤの電気抵抗が大きくなるなどの問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、前記のような問題に鑑み鋭意研究の結果、タイヤのサイドウォール部分に着目し、その部分に用いられている補強材としてのカーボンブラックとして特定のカーボンブラックを用い、かつその一部を特定のシリカに代え、とくに特定量のシランカップリング剤を併用することにより、トレッド部の耐摩耗性やＷＥＴ性能を悪化させることなく、またタイヤ全体の電気抵抗を大きくすることなしに、タイヤの転がり抵抗を小さくすることができることを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明の目的は、転がり抵抗が小さく、耐摩耗性、ＷＥＴ性能に優れ、電気抵抗が小さいタイヤを与えうるタイヤサイドウォール用ゴム組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムおよびイソプレンゴムよりなる群から選ばれた少なくとも１種のジエン系ゴム１００部（重量部、以下同様）に対し、
一次粒子の平均粒子径が２０ｎｍ以上、圧縮ＤＢＰ吸油量が１２０ｍｌ／１００ｇ以下およびＣＴＡＢ表面積が１３０ｍ2／ｇ以下であるカーボンブラックを５〜５０部と、
ＤＢＰ吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ以上、ＢＥＴチッ素吸着比表面積が１８０ｍ2／ｇ以下である沈降性シリカを１０〜６０部と
シランカップリング剤を式（１）：
【０００８】
【数２】
〔式中、Ｘは沈降性シリカ１００部に対するシランカップリング剤の配合量（単位は重量部）、Ａは沈降性シリカの表面積１ｎｍ2あたりに存在しているシラノール基数（単位は個／ｎｍ2）、Ｂは沈降性シリカのＢＥＴチッ素吸着比表面積（単位はｍ2／ｇ）、Ｃは沈降性シリカに対するシランカップリング剤の反応性を示すファクタ、Ｄはシランカップリング剤の分子量、Ｅはアボガドロ数（６．０２２×１０23）である〕においてＣ＝２．６〜５．１で示される範囲の量を混練りしてえられるタイヤサイドウォール用ゴム組成物に関する。
【００１０】
本発明はまた、タイヤサイドウォール部を前記タイヤサイドウォール用ゴム組成物で作製してなるタイヤに関する。
【００１１】
なお、ジエン系ゴム１００部のうち天然ゴムが３０部以上を占めるのが好ましく、また、ジエン系ゴムが天然ゴムと高シス含量のブタジエンゴムを含んでいるのが好ましい。
【００１２】
さらに、シランカップリング剤としては、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイドが好ましく用いられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
タイヤ用に用いられているシリカとしては、たとえば沈降性シリカ（いわゆる含水ケイ酸）、アエロジル（無水ケイ酸）およびクレーやタルクなどのケイ酸塩などがあるが、ゴム中への分散性やゴム組成物への補強性の高さの点から本発明においては沈降性シリカ、それも前記特定の物性をもつ沈降性シリカを用いる。
【００１４】
前記沈降性シリカのＤＢＰ吸油量は、タイヤサイドウォール用ゴム組成物中での分散性が向上し、えられるタイヤのヒステリシスロスが低下するという点から、２００ｍｌ／１００ｇ以上であり、２００〜３５０ｍｌ／１００ｇであることが好ましく、２００〜２８０ｍｌ／１００ｇであることがさらに好ましい。
【００１５】
また前記沈降性シリカのＢＥＴチッ素吸着比表面積は、後記するシランカップリング剤の配合量を少なくでき、またえられるタイヤのヒステリシスロスが低下するという点から、１８０ｍ2／ｇ以下であり、５０〜１８０ｍ2／ｇであることが好ましく、５０〜１００ｍ2／ｇであることがさらに好ましい。
【００１６】
これらの物性をもつ沈降性シリカとしては、たとえば市販品としてはデクサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）社製のウルトラシルＶＮ３、ウルトラシルＦＫ１６０、ＤＵＲＯＳＩＬなどがある。
【００１７】
本発明において用いるカーボンブラックの一次粒子の平均粒子径は、タイヤのエネルギーロスが小さくなり、転がり抵抗が低下するという点および補強性の点から、２０ｎｍ以上であり、２５〜６０ｎｍであることが好ましく、３０〜５０ｎｍであることがさらに好ましい。
【００１８】
また前記カーボンブラックの圧縮ＤＢＰ吸油量は、ストラクチャーが大きくなり、ｔａｎδが低下するという点から、１２０ｍｌ／１００ｇ以下であり、８０〜１２０ｍｌ／１００ｇであることが好ましく、８０〜１００ｍｌ／１００ｇであることがさらに好ましい。
【００１９】
前記カーボンブラックのＣＴＡＢ表面積は、タイヤのエネルギーロスが小さくなるという点から、１３０ｍ2／ｇ以下であり、４０〜１２５ｍ2／ｇであることが好ましく、４０〜８０ｍ2／ｇであることがさらに好ましい。
【００２０】
これらの物性をもつカーボンブラックとしては、たとえばＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｎ３３９、Ｎ３５１などがあげられる。
【００２１】
本発明においては、前記沈降性シリカを前記ゴム組成物中へより均一に分散させ、えられるタイヤの耐摩耗性を確保するために、シランカップリング剤を特定量用いる。
【００２２】
前記シランカップリング剤としては、たとえばビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（ポリエチレンアミノ）−プロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ′−ビニルベンジル−Ｎ−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などがあげられるが、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好ましく、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイドがさらに好ましい。
【００２３】
本発明において用いるジエン系ゴムは、たとえば天然ゴム（以下、「ＮＲ」ともいう）、ブタジエンゴム（以下、「ＢＲ」ともいう）、スチレン−ブタジエンゴム（以下、「ＳＢＲ」ともいう）、イソプレンゴム（以下、「ＩＲ」ともいう）などがあげられ、これらは単独で用いてもよく、また２種以上を組み合せて用いてもよい。
【００２４】
前記ＳＢＲは、たとえば乳化重合法によりえられるＳＢＲ（以下、「Ｅ−ＳＢＲ」ともいう）、溶液重合法によりえられるＳＢＲ（以下、「Ｓ−ＳＢＲ」ともいう）などがあげられる。
【００２５】
これらのジエン系ゴムのうちでも、ＮＲ、ＢＲ、Ｓ−ＳＢＲ、ＮＲとＢＲとの組合せ、ＮＲとＢＲとＳ−ＳＢＲとの組合せが好ましい。
【００２６】
前記ＢＲのシス含量は、タイヤの屈曲亀裂抵抗性がえられるという点から高含量、たとえば２０重量％以上、好ましくは３０重量％以上であることが好ましい。
【００２７】
本発明においては、前記沈降性シリカと前記カーボンブラックとがゴム補強材としてのはたらきを有しており、さらに前記シランカップリング剤を用いることで沈降性シリカの分散性が向上する。
【００２８】
本発明のゴム組成物は、前記ゴム補強材と前記ジエン系ゴムとを混練りしてえられるものである。
【００２９】
沈降性シリカの配合割合としては、ジエン系ゴム１００部に対して、１０〜６０部であり、１０〜４０部であることが好ましく、２０〜４０部であることがさらに好ましい。またカーボンブラックの配合量としてはジエン系ゴム１００部に対して５〜５０部であり、５〜３０部であることが好ましく、１０〜２０部であることがさらに好ましい。
【００３０】
沈降性シリカの配合割合を前記範囲内の割合とすることにより、ヒステリシスロス（ｔａｎδ）が小さくエネルギーロスが小さくなる傾向がある。
【００３１】
カーボンブラックの配合割合を前記範囲内の割合とすることにより、ヒステリシスロス（ｔａｎδ）が小さくなる傾向がある。
【００３２】
本発明において用いるシランカップリング剤の配合量は、前記のとおり式（１）：
【００３３】
【数３】
においてＣ＝２．６〜５．１で示される範囲の量である。
【００３５】
式（１）において、Ｃは沈降性シリカに対するシランカップリング剤の反応性（カップリング作用）を示すファクタ（以下、「反応性ファクタ」という）であり、２．６〜５．１の範囲とするときに、えられるゴム組成物（タイヤ）に優れた補強効果、耐摩耗性を与える。
【００３６】
反応性ファクタＣは、各種のゴム組成物において沈降性シリカに対するシランカップリング剤の配合割合を変化させ、えられるゴム組成物（タイヤ）の各種特性を調べ、最適範囲の結果を与える配合割合の範囲を検討した結果、本発明者により初めて見出されたファクタである。
【００３７】
反応性ファクタＣの利点を、後述の実験例１に基づいて説明する。まず使用する沈降性シリカとシランカップリング剤を決めると式（１）においてＡ（＝２．６個／ｎｍ2）、Ｂ（１７５ｍ2／ｇ）、Ｄ（５３８．９４）が決まる（Ｅはアボガドロ数＝６．０２２×１０23）。これらの値を式（１）に代入し、Ｃの範囲である２．６〜５．１を代入すると、沈降性シラン１００部に対するシランカップリング剤の適正量Ｘの範囲がえられる（７．９８〜１５．６６部）。実験例１では沈降性シリカを１０部配合するので、この量の沈降性シリカに対するシランカップリング剤の量は前記Ｘの１０分の１の量、すなわち約０．８〜１．６部の範囲が適正量であることがわかる（実験例１では１．０部を使用）。
【００３８】
シランカップリング剤の配合量をかかる範囲に限定したのは、シランカップリング剤の反応性末端をシリカ表面のシラノール基と有効に反応させて、ジエン系ゴムとのカップリング効果を高めて補強性の向上、すなわち耐摩耗性を確保するためである。なお、シリカとジエン系ゴムとのカップリング効果を高めることはジエン系ゴム中のシリカの分散性の向上にもつながる。
【００３９】
本発明においては、ジエン系ゴム１００部のうち、転がり抵抗が小さく押し出し物のゴム肌がよいという点から、前記ＮＲが３０部以上であり、３０〜８０部であることが好ましく、４０〜７０部であることがさらに好ましい。
【００４０】
また本発明においては、ジエン系ゴムとしてＮＲと他のジエン系ゴムとを組み合せるばあい、他のジエン系ゴムとしては、屈曲亀裂抵抗性がえられるという点から高シス含量の前記ＢＲが好ましく、そのようなＢＲの配合量としてはジエン系ゴム１００部のうち、２０〜７０部が好ましく、３０〜６０部がさらに好ましい。
【００４１】
本発明において、沈降性シリカとシランカップリング剤を優先的に反応させると、特に転がり抵抗および耐候性に優れたタイヤをうることができる。
【００４２】
そのための方法としては、まず、たとえばバンバリーミキサーにそれぞれ所定量のジエン系ゴム、沈降性シリカおよびシランカップリング剤および所定量のカーボンブラックの一部、オイルの一部を入れ１３０〜１６０℃の温度で１〜５分間混合する。つぎに残りのカーボンブラック、オイルおよび各種加工助剤などを添加して、１４０℃以下の温度で１〜５分間混練りする。最後に１００℃以下の温度で加硫剤や加硫促進剤などを添加して１〜５分間混練りすることにより、本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物がえられる。
【００４３】
本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、えられたゴム組成物を１４０〜１９０℃、好ましくは１４５〜１８５℃で、５〜６０分間、好ましくは８〜５０分間、通常の方法により加硫してえられる加硫ゴムのトルエン膨潤度が、２００以上４５０未満であり、２５０以上４００未満であることがさらに好ましい。
【００４４】
前記トルエン膨潤度を前記範囲内に設定することにより屈曲亀裂抵抗性、転がり抵抗性のよいタイヤがえられる。
【００４５】
トルエン膨潤度は、１０ｇの試料ゴム片をトルエン中に完全に沈めて２４時間放置したのち取り出し、よく拭いてその重量Ｙｇを測定し、式：（Ｙ／１０）×１００（％）に代入してえられる値である。
【００４６】
本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物には、たとえばイオウなどの加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、ワックス、老化防止剤、酸化防止剤、軟化剤、ステアリン酸などの加硫助剤、加工助剤などを本発明の効果を損わない範囲で適宜配合することができる。
【００４７】
本発明はまた、本発明のサイドウォール用ゴム組成物でサイドウォール部を作製してなるタイヤに関する。
【００４８】
一般に、路面との摩擦により生じた静電気の伝達物質であるカーボンブラックの代りにシリカをトレッド用ゴム組成物に配合すると静電気の伝達が生じずタイヤトレッド部に静電気が蓄積されるが、本発明のタイヤにおいてはトレッド部ではなくサイドウォール部にシリカを配合しており、トレッド部からスチールベルトゴム層およびケースゴム層を介して静電気をタイヤの外部に逃がすことができる。
【００４９】
電気抵抗の小さいゴム配合としては、たとえばゴム成分１００部に対してカーボンブラックを３０部以上と多目に配合したものが採用できる。そのほかポリピロールやポリアニリンを担持させたナイロンやポリエステル細繊維を０．５〜４ｍｍに裁断したものを混合するか、またはポリピロールやポリアニリンをシリカなどの充填材に担持させたものを用いてもよい。
【００５０】
本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物としては、たとえばつぎのようなものが好ましくあげられる。
【００５１】
【００５２】
より好ましくは、
【００５３】
【実施例】
つぎに、本発明を実験例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００５４】
実験例１
（ゴム組成物の製造）
表１に示す成分および配合量に基づいて、バンバリーミキサーに、ジエン系ゴム、沈降性シリカおよびシランカップリング剤ならびに所定量のカーボンブラックの一部を入れ、１３０〜１６０℃で１〜５分間混練したのち、一旦排出し、ゴムを冷却する。
【００５５】
つぎに、同様にバンバリーミキサーにこのゴムを入れ、残りのカーボンブラック、オイルを順次添加していき、１４０℃以下で１〜５分間混練し、再度ゴムを排出し冷却する。最後に、バンバリーミキサーあるいはオープンロールなどで１００℃以下にて加硫剤などを添加して１〜５分間混練りし本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物をえた。
【００５６】
（タイヤの製造）
えられたゴム組成物を用いて通常の方法によりタイヤを製造し、つぎの試験を行った。結果を表１に示す。
【００５７】
なお、トレッド部のゴム組成は、つぎの低電気抵抗ゴム配合とした。
【００５８】
ＮＲ／ＳＢＲ（４０／６０）：１００部（ＳＢＲは日本合成ゴム工業製のＳＬ５７４）
カーボンブラック：５５部
アロマオイル：１２部
（試験方法）
ゴム硬さ（ハードネス）（以下、「Ｈｓ」という）：ＪＩＳ Ｋ ６２５３のタイプＡに準じて行った。
【００５９】
複素モジュラス（以下、「Ｅ＊」という）および損失正接（以下、「ｔａｎδ」という）：岩本製作所製ビスコエラスティック スペクトロメータを用いて、７０℃で２％の動歪みで測定した。
【００６０】
屈曲亀裂抵抗性：ＪＩＳ Ｋ ６２６０に準じて、上島製作所製デマッチャ屈曲亀裂試験機を用いて亀裂成長性を測定し、亀裂成長が１００万回／ｍｉｎ以上のときをＡ、５０万〜１００万回／ｍｉｎのときをＢ、５０万回／ｍｉｎ以下のときをＣとして評価した。
【００６１】
タイヤの転がり抵抗：ＪＩＳに準じて神戸機械製転がり抵抗試験機を用いて、軸力を測定し、次式
【００６２】
【数４】
により求められ、実験例７（沈降性シリカおよびシランカップリング剤を配合しない例）でえられた転がり抵抗を基準として指数で示す。
【００６４】
実験例２〜６
表１に示す配合成分、配合量を採用したこと以外は、実験例１と同様の方法により本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物およびタイヤをえ、実験例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
実験例７
沈降性シリカおよびシランカップリング剤を配合せず、表２に示す配合成分および配合量を採用したこと以外は、実験例１と同様の方法によりゴム組成物をえ、実験例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００６７】
実験例８〜１３
表２に示す配合成分および配合量を採用したこと以外は、実験例１と同様の方法によりゴム組成物をえ、実験例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
表１および表２に記載されている配合成分の略号などはつぎのものを示す。
【００７０】
１）：宇部興産製ＢＲ１５０Ｌ（ハイシスＢＲ、シス含量９８重量％）
２）：日本合成ゴム工業製ＳＬ５７４（ビニル結合量５７重量％、結合スチレン量１５重量％、分子量分布１．７〜１．９）
３）：住友化学製ＥＳＰＲＥＮＥ ５８６（プロピレン比率２０重量％、ヨウ素価３６ＥＮＢ）
４）：昭和キャボット製（一次粒子の平均粒子径２８ｎｍ、ＣＴＡＢ表面積８２ｍ2／ｇ、圧縮ＤＢＰ９７〜１０５ｍｌ／１００ｇ）
５）：三菱化学製（一次粒子の平均粒子径２２ｎｍ、ＣＴＡＢ表面積１０５ｍ2／ｇ、圧縮ＤＢＰ９６ｍｌ／１００ｇ）
６）：東海カーボン製（一次粒子の平均粒子径４０〜４８ｎｍ、ＣＴＡＢ表面積４５ｍ2／ｇ、圧縮ＤＢＰ８５ｍｌ／１００ｇ）
７）：東海カーボン製（一次粒子の平均粒子径１８ｎｍ、ＣＴＡＢ表面積１３２ｍ2／ｇ、圧縮ＤＢＰ９７ｍｌ／１００ｇ。ＣＴＡＢ表面積が範囲外）
８）：Ｄｅｇｕｓｓａ製（ウルトラシルＶＮ３、ＢＥＴチッ素吸着比表面積１７５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量２１０ｍｌ／１００ｇ、シラノール基数２．６個／ｎｍ2表面積）
９）：Ｄｅｇｕｓｓａ製（ＢＥＴチッ素吸着比表面積１６０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量２５０ｍｌ／１００ｇ、シラノール基数２．６個／ｎｍ2表面積）
10）：Ｄｅｇｕｓｓａ製（ＢＥＴチッ素吸着比表面積６０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量２２０ｍｌ／１００ｇ、シラノール基数２．６個／ｎｍ2表面積）
11）：Ｄｅｇｕｓｓａ製（ＢＥＴチッ素吸着比表面積７００ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量１９０ｍｌ／１００ｇ、シラノール基数２．６個／ｎｍ2表面積）
12）：ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド
表１および表２の結果から明らかなように、特定のシリカと特定のカーボンブラックとにシランカップリング剤を反応性ファクタＣを指標として特定量組み合せてえられるゴム組成物（実験例１〜６）のばあい、タイヤの転がり抵抗が小さく、屈曲亀裂抵抗性、耐カット性に優れている。
【００７１】
【発明の効果】
本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、耐摩耗性、ＷＥＴ性能に優れ、転がり抵抗が小さく、屈曲亀裂抵抗性、耐カット性に優れたタイヤを与えうる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber composition for a tire sidewall and a tire.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to improve the performance of tires and realize fuel efficiency reduction of automobiles, many studies have been made on the tread rubber portion that accounts for 50 to 60% of the hysteresis loss of tires. With the development of black or improvement of compounding technology including these, the hysteresis loss of the tread rubber portion has been reduced to 30 to 40%, and the rolling resistance of the tire is being greatly reduced.
[0003]
However, in order to further reduce the rolling resistance of the tire, even if the hysteresis loss is reduced only by the tread rubber portion, wear resistance and steering stability, particularly grip performance on a wet road surface (hereinafter referred to as “WET performance”). ) Has been found to be limited.
[0004]
On the other hand, for the purpose of reducing the rolling resistance, there are many proposals using silica as a reinforcing material for the tread rubber portion. However, there is a problem that the electrical resistance of the tire increases as the amount of silica increases.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of diligent research in view of the above problems, the present inventors focused on the sidewall portion of the tire, used a specific carbon black as the carbon black as a reinforcing material used in that portion, and By replacing a part of the silica with a specific amount of silane coupling agent in particular, without deteriorating the wear resistance and WET performance of the tread, and without increasing the electrical resistance of the entire tire The present inventors have found that the rolling resistance of tires can be reduced.
[0006]
That is, an object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire sidewall that can provide a tire with low rolling resistance, excellent wear resistance, WET performance, and low electrical resistance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, natural rubber, butadiene rubber, styrene - at least one di-ene rubber 100 parts selected from the group consisting of butadiene rubber and isoprene rubber (parts by weight, hereinafter the same) to,
5 to 50 parts of carbon black having an average primary particle diameter of 20 nm or more, a compressed DBP oil absorption of 120 ml / 100 g or less, and a CTAB surface area of 130 m 2 / g or less,
10 to 60 parts of precipitated silica having a DBP oil absorption of 200 ml / 100 g or more and a BET nitrogen adsorption specific surface area of 180 m 2 / g or less and a silane coupling agent represented by the formula (1):
[0008]
[Expression 2]
[Wherein, X is a blending amount of the silane coupling agent with respect to 100 parts of precipitated silica (unit is part by weight), and A is the number of silanol groups existing per 1 nm 2 of surface area of precipitated silica (unit is number / nm 2). ), B is the BET nitrogen adsorption specific surface area of the precipitated silica (unit is m 2 / g), C is a factor indicating the reactivity of the silane coupling agent to the precipitated silica, D is the molecular weight of the silane coupling agent, E Is an Avogadro number (6.022 × 10 23 )], and relates to a rubber composition for a tire sidewall obtained by kneading an amount in a range represented by C = 2.6 to 5.1.
[0010]
The present invention also relates to a tire having a tire sidewall portion made of the rubber composition for a tire sidewall.
[0011]
In addition, it is preferable that natural rubber accounts for 30 parts or more of 100 parts of the diene rubber, and the diene rubber preferably includes natural rubber and butadiene rubber having a high cis content.
[0012]
Furthermore, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide is preferably used as the silane coupling agent.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of silica used for tires include precipitated silica (so-called hydrous silicic acid), aerosil (anhydrous silicic acid), and silicates such as clay and talc. In the present invention, precipitated silica is used from the viewpoint of high reinforcing property to the composition, and precipitated silica having the specific physical properties is also used.
[0014]
The DBP oil absorption amount of the precipitated silica is 200 ml / 100 g or more from the viewpoint that the dispersibility in the rubber composition for a tire sidewall is improved and the hysteresis loss of the obtained tire is reduced, and is 200 to 350 ml / 100 g is preferable, and 200 to 280 ml / 100 g is more preferable.
[0015]
Further, the BET nitrogen adsorption specific surface area of the precipitated silica is 180 m 2 / g or less from the viewpoint that the amount of the silane coupling agent described later can be reduced and the hysteresis loss of the obtained tire is reduced. preferably ~180m is 2 / g, more preferably from 50 to 100 m 2 / g.
[0016]
Examples of the precipitated silica having these physical properties include, for example, Ultrasil VN3, Ultrasil FK160, DUROSIL manufactured by Degussa, etc. as commercially available products.
[0017]
The average particle size of the primary particles of carbon black used in the present invention is 20 nm or more, and preferably 25 to 60 nm from the viewpoint that the energy loss of the tire is reduced, the rolling resistance is reduced, and the reinforcing property. 30 to 50 nm is more preferable.
[0018]
Further, the compressed DBP oil absorption amount of the carbon black is 120 ml / 100 g or less, preferably 80 to 120 ml / 100 g, and preferably 80 to 100 ml / 100 g from the viewpoint that the structure becomes large and tan δ is lowered. Is more preferable.
[0019]
CTAB surface area of the carbon black is in terms of energy loss of the tire is reduced, or less 130m 2 / g, is preferably 40~125m 2 / g, further to be 40 to 80 m 2 / g preferable.
[0020]
Examples of carbon black having these physical properties include FEF, HAF, ISAF, N339, and N351.
[0021]
In the present invention, a specific amount of a silane coupling agent is used in order to more uniformly disperse the precipitated silica in the rubber composition and ensure the wear resistance of the resulting tire.
[0022]
Examples of the silane coupling agent include bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, triethoxysilylpropyl isocyanate, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and γ-methacryloxypropylmethyl. Dimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ- (polyethyleneamino) -propyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane N'-vinylbenzyl-N-trimethoxysilylpropylethylenediamine salt, and the like. Bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, triethoxysilylpropyliso Aneto preferably γ- mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide is more preferred.
[0023]
Examples of the diene rubber used in the present invention include natural rubber (hereinafter also referred to as “NR”), butadiene rubber (hereinafter also referred to as “BR”), styrene-butadiene rubber (hereinafter also referred to as “SBR”), and isoprene rubber. (hereinafter also referred to as "IR") etc. and the like, and these may be used alone, or may be used in combination of two or more thereof.
[0024]
Examples of the SBR include SBR obtained by an emulsion polymerization method (hereinafter also referred to as “E-SBR”), SBR obtained by a solution polymerization method (hereinafter also referred to as “S-SBR”), and the like.
[0025]
Among these diene rubbers, NR, BR, S-SBR , N combination of R and BR, unions Sega preferred between NR and BR and S-SBR.
[0026]
The cis content of the BR is preferably a high content, for example, 20% by weight or more, preferably 30% by weight or more from the viewpoint that the flex crack resistance of the tire can be obtained.
[0027]
In the present invention, the precipitated silica and the carbon black have a function as a rubber reinforcing material, and the dispersibility of the precipitated silica is improved by using the silane coupling agent.
[0028]
The rubber composition of the present invention is obtained by kneading the rubber reinforcing material and the diene rubber.
[0029]
The blending ratio of the precipitated silica is 10 to 60 parts, preferably 10 to 40 parts, more preferably 20 to 40 parts with respect to 100 parts of the diene rubber. The amount of carbon black is 5 to 50 parts, preferably 5 to 30 parts, and more preferably 10 to 20 parts with respect to 100 parts of the diene rubber.
[0030]
By setting the proportion of precipitated silica within the above range, hysteresis loss (tan δ) tends to be small and energy loss tends to be small.
[0031]
Hysteresis loss (tan δ) tends to be reduced by setting the blending ratio of carbon black within the above range.
[0032]
The compounding amount of the silane coupling agent used in the present invention is the formula (1) as described above:
[0033]
[Equation 3]
In C = 2.6 to 5.1.
[0035]
In the formula (1), C is a factor (hereinafter referred to as “reactivity factor”) indicating the reactivity (coupling action) of the silane coupling agent to precipitated silica, and ranges from 2.6 to 5.1. When this is done, the resulting rubber composition (tire) is given excellent reinforcing effect and wear resistance.
[0036]
Reactivity factor C is a blending ratio that changes the blending ratio of the silane coupling agent to the precipitated silica in various rubber compositions, examines various characteristics of the resulting rubber composition (tire), and gives the results in the optimum range. As a result of studying the range, this is the first factor found by the present inventors.
[0037]
The advantage of the reactivity factor C will be described based on Experimental Example 1 described later. First, when the precipitated silica and the silane coupling agent to be used are determined, A (= 2.6 pcs / nm 2 ), B (175 m 2 / g), and D (538.94) are determined in the formula (1) (E is Avogadro's number = 6.022 × 10 23 ). By substituting these values into the formula (1) and substituting 2.6 to 5.1 which is the range of C, the range of the appropriate amount X of the silane coupling agent with respect to 100 parts of the precipitated silane is obtained (7. 98-15.66 parts). In Experimental Example 1, since 10 parts of precipitated silica is blended, the amount of the silane coupling agent with respect to this amount of precipitated silica is one-tenth of X, that is, in the range of about 0.8 to 1.6 parts. Is an appropriate amount (in Experimental Example 1, 1.0 part is used).
[0038]
The amount of the silane coupling agent is limited to this range because the reactive end of the silane coupling agent is effectively reacted with the silanol group on the silica surface to enhance the coupling effect with the diene rubber and strengthen it. This is for improving the wear resistance, that is, ensuring the wear resistance. In addition, enhancing the coupling effect between silica and diene rubber also leads to an improvement in the dispersibility of silica in the diene rubber.
[0039]
In the present invention, out of 100 parts of the diene rubber, the NR is 30 parts or more, preferably 30 to 80 parts, preferably 40 to 70, from the viewpoint that the rolling resistance is small and the rubber skin of the extrudate is good. More preferably, it is a part.
[0040]
Further, in the present invention, when NR and another diene rubber are combined as a diene rubber, the BR having a high cis content is preferable as the other diene rubber from the viewpoint that bending crack resistance is obtained. The blending amount of such BR is preferably 20 to 70 parts, more preferably 30 to 60 parts, out of 100 parts of the diene rubber.
[0041]
In the present invention, when the precipitated silica and the silane coupling agent are preferentially reacted, a tire having particularly excellent rolling resistance and weather resistance can be obtained.
[0042]
As a method for that purpose, first, for example, a predetermined amount of diene rubber, precipitated silica and silane coupling agent, a part of a predetermined amount of carbon black, and a part of oil are put in a Banbury mixer, and a temperature of 130 to 160 ° C. At 1-5 minutes. Next, the remaining carbon black, oil, various processing aids and the like are added and kneaded at a temperature of 140 ° C. or lower for 1 to 5 minutes. Finally, a rubber composition for a tire sidewall of the present invention is obtained by adding a vulcanizing agent or a vulcanization accelerator at a temperature of 100 ° C. or less and kneading for 1 to 5 minutes.
[0043]
The rubber composition for a tire sidewall of the present invention is obtained by vulcanizing the obtained rubber composition at a temperature of 140 to 190 ° C., preferably 145 to 185 ° C. for 5 to 60 minutes, preferably 8 to 50 minutes. The toluene swell degree of the vulcanized rubber thus obtained is 200 or more and less than 450, and more preferably 250 or more and less than 400.
[0044]
By setting the toluene swelling degree within the above range, a tire having good bending crack resistance and rolling resistance can be obtained.
[0045]
The degree of toluene swelling was determined by substituting 10 g of a sample rubber piece into toluene for 24 hours, taking it out, wiping it well, measuring its weight Yg, and substituting it into the formula: (Y / 10) × 100 (%). It is a value that can be obtained.
[0046]
The rubber composition for a tire sidewall of the present invention includes, for example, vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators, vulcanization accelerators, waxes, antioxidants, antioxidants, softeners, stearic acid and the like. Sulfur aids, processing aids, and the like can be appropriately blended within a range that does not impair the effects of the present invention.
[0047]
The present invention also relates to a tire having a sidewall portion made of the rubber composition for a sidewall of the present invention.
[0048]
In general, when silica is blended in a rubber composition for treads instead of carbon black, which is a substance for transmitting static electricity generated by friction with the road surface, static electricity is not transmitted and static electricity is accumulated in the tire tread portion. In the tire, silica is blended in the sidewall portion instead of the tread portion, and static electricity can escape from the tread portion to the outside of the tire through the steel belt rubber layer and the case rubber layer.
[0049]
As a rubber compounding having a low electric resistance, for example, a compounding compound of carbon black of 30 parts or more with respect to 100 parts of the rubber component can be adopted. In addition, nylon or polyester fine fiber carrying polypyrrole or polyaniline cut to 0.5 to 4 mm may be mixed, or polypyrrole or polyaniline carried on a filler such as silica may be used.
[0050]
Preferred examples of the rubber composition for a tire sidewall of the present invention include the following.
[0051]
[0052]
More preferably,
[0053]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically based on experimental examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0054]
Experimental example 1
(Manufacture of rubber composition)
Based on the components and blending amounts shown in Table 1, a banbury mixer is charged with diene rubber, precipitated silica, silane coupling agent and a predetermined amount of carbon black and kneaded at 130-160 ° C. for 1-5 minutes. After that, it is discharged and the rubber is cooled.
[0055]
Next, similarly, this rubber is put into a Banbury mixer, the remaining carbon black and oil are sequentially added, kneaded at 140 ° C. or lower for 1 to 5 minutes, the rubber is discharged again and cooled. Finally, a vulcanizing agent or the like was added at 100 ° C. or lower with a Banbury mixer or an open roll and kneaded for 1 to 5 minutes to obtain a rubber composition for a tire sidewall of the present invention.
[0056]
(Tire manufacturing)
A tire was manufactured by the usual method using the obtained rubber composition, and the following test was performed. The results are shown in Table 1.
[0057]
The rubber composition of the tread portion was the following low electrical resistance rubber blend.
[0058]
NR / SBR (40/60): 100 parts (SBR is SL574 manufactured by Nippon Synthetic Rubber Industry)
Carbon black: 55 parts Aroma oil: 12 parts (test method)
Rubber hardness (hardness) (hereinafter referred to as “Hs”): Measured according to JIS K 6253 type A.
[0059]
Complex modulus (hereinafter referred to as “E *”) and loss tangent (hereinafter referred to as “tan δ”): Measured with a dynamic strain of 2% at 70 ° C. using a Iwamoto Seisakusho viscoelastic spectrometer.
[0060]
Flex crack resistance: According to JIS K 6260, the crack growth is measured using a Dematcher flex crack tester manufactured by Ueshima Seisakusho. A when the crack growth is 1 million times / min or more, A, 500,000 to 1 million times Evaluation was made with B for / min and C for 500,000 times / min or less.
[0061]
Tire rolling resistance: Axial force was measured using a rolling resistance tester manufactured by Kobe Machinery in accordance with JIS.
[Expression 4]
It shows by an index based on the rolling resistance obtained in Experimental Example 7 (example in which precipitated silica and silane coupling agent are not blended).
[0064]
Experimental Examples 2-6
A rubber composition for a tire sidewall and a tire according to the present invention were obtained in the same manner as in Experimental Example 1, except that the blending components and blending amounts shown in Table 1 were adopted, and the same test as in Experimental Example 1 was performed. The results are shown in Table 1.
[0065]
[Table 1]
Experimental Example 7
A rubber composition was obtained in the same manner as in Experimental Example 1, except that the precipitating silica and the silane coupling agent were not blended, and the blending components and blending amounts shown in Table 2 were adopted. Went. The results are shown in Table 2.
[0067]
Experimental Examples 8-13
A rubber composition was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that the blending components and blending amounts shown in Table 2 were adopted, and the same test as in Experimental Example 1 was performed. The results are shown in Table 2.
[0068]
[Table 2]
The abbreviations of the blending components described in Table 1 and Table 2 are as follows.
[0070]
1): BR150L manufactured by Ube Industries (High cis BR, cis content 98% by weight)
2): SL574 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Industry (vinyl bond amount 57% by weight, bonded styrene amount 15% by weight, molecular weight distribution 1.7 to 1.9))
3): ESPRENE 586 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (propylene ratio 20% by weight, iodine value 36 ENB)
4): Showa Cabot (average particle size of primary particles 28 nm, CTAB surface area 82 m 2 / g, compressed DBP 97-105 ml / 100 g)
5): Made by Mitsubishi Chemical (average particle diameter of primary particles 22 nm, CTAB surface area 105 m 2 / g, compressed DBP 96 ml / 100 g)
6): Tokai Carbon (average particle diameter of primary particles 40 to 48 nm, CTAB surface area 45 m 2 / g, compressed DBP 85 ml / 100 g)
7): Made by Tokai Carbon (average particle diameter of primary particles 18 nm, CTAB surface area 132 m 2 / g, compressed DBP 97 ml / 100 g. CTAB surface area out of range)
8): Made by Degussa (Ultrasil VN3, BET nitrogen adsorption specific surface area 175 m 2 / g, DBP oil absorption 210 ml / 100 g, silanol group number 2.6 / nm 2 surface area)
9): Made by Degussa (BET nitrogen adsorption specific surface area 160 m 2 / g, DBP oil absorption 250 ml / 100 g, silanol group number 2.6 pieces / nm 2 surface area)
10): Made by Degussa (BET nitrogen adsorption specific surface area 60 m 2 / g, DBP oil absorption 220 ml / 100 g, silanol group number 2.6 pieces / nm 2 surface area)
11): Made by Degussa (BET nitrogen adsorption specific surface area 700 m 2 / g, DBP oil absorption 190 ml / 100 g, silanol group number 2.6 / nm 2 surface area)
12): Bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide As is clear from the results in Tables 1 and 2, a specific amount of silane coupling agent is combined with a specific silica and a specific carbon black using a reactivity factor C as an index. In the case of the obtained rubber compositions (Experimental Examples 1 to 6), the rolling resistance of the tire is small, and the flex crack resistance and cut resistance are excellent.
[0071]
【The invention's effect】
The rubber composition for a tire sidewall of the present invention can provide a tire having excellent wear resistance and WET performance, low rolling resistance, and excellent bending crack resistance and cut resistance.
Claims (4)
一次粒子の平均粒子径が２０ｎｍ以上、圧縮ＤＢＰ吸油量が１２０ｍｌ／１００ｇ以下およびＣＴＡＢ表面積が１３０ｍ2／ｇ以下であるカーボンブラックを５〜５０重量部と、
ＤＢＰ吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ以上、ＢＥＴチッ素吸着比表面積が１８０ｍ2／ｇ以下である沈降性シリカを１０〜６０重量部と、
シランカップリング剤を式（１）：
とを混練りしてえられるタイヤサイドウォール用ゴム組成物。For at least one di-ene rubber 100 parts by weight selected from the group consisting of butadiene rubber and isoprene rubber, - natural rubber, butadiene rubber, styrene
5-50 parts by weight of carbon black having an average primary particle diameter of 20 nm or more, a compressed DBP oil absorption of 120 ml / 100 g or less, and a CTAB surface area of 130 m 2 / g or less,
10 to 60 parts by weight of precipitated silica having a DBP oil absorption of 200 ml / 100 g or more and a BET nitrogen adsorption specific surface area of 180 m 2 / g or less,
The silane coupling agent is represented by the formula (1):
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