JP4474862B2

JP4474862B2 - Rubber compound for tire treads based on silica

Info

Publication number: JP4474862B2
Application number: JP2003208431A
Authority: JP
Inventors: 勝弘井川; 和憲石川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: JP2005068180A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカ配合系ゴム組成物に関し、更に詳しくは、シリカの多量配合に伴う加硫遅延および粘度増加の問題を解消すると共に引張物性等の加硫物性を向上させたシリカ配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリカ配合系ゴム組成物において、シリカを大量に配合すると、加硫促進剤の吸着によると見られる加硫遅延があり、またシリカのゴム中への分散性が悪く、そのため物性および性能が低下するという種々な問題があった。この問題を解消する技術として、例えば、特開平９−１９４６４１号公報では、シリカ配合系ゴム組成物に特定のアルコキシシリル基またはアシロキシシリル基を有するポリシロキサンとシランカップリング剤とを配合する技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１９４６４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記問題を解消すべく、先行技術とは異なる配合剤を配合することで、加硫時間が短縮でき、シリカの分散性が向上し、かつゴムの加硫物性が向上したシリカ配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、少なくとも１種のジエン系ゴム１００重量部に対し、シリカ１０〜９０重量部および安息香酸アンモニウム０.２〜１０重量部を配合したタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、シリカ配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物、特に、シリカ高配合のシリカ配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物に所定の安息香酸アンモニウムを所定量配合すると、上記目的が容易に達成できることを見出したものである。
【０００７】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物におけるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等のジエン系ゴムを単独で、あるいはこれらの二種以上を併用して使用することができる。
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物では、当該ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカを１０〜９０重量部および安息香酸アンモニウムを０.２〜１０重量部、好ましくは、０.３〜３.０重量部配合することにより、本発明の所期の目的・効果を達成することができる。シリカは、１０重量部未満の配合量では、初期の補強効果を発揮することができず、また９０重量部を超えると、ゴム中へのシリカ分散を良好に保つことが困難なため好ましくない。また、安息香酸アンモニウムは、０.２未満の配合量では所期の効果が得られず、また１０重量部を超えると、スコーチし易くなるため好ましくない。
【０００９】
当該安息香酸アンモニウムをシリカ配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物に所定量配合することにより、スコーチを防止しながら、シリカ多量配合の問題である加硫遅延を防止できた。従来から慣用的に使用されてきた１,３−ジフェニルグアニジン等の二次促進剤では、加硫は速くなるものの、スコーチや粘度増加といった問題があるが、本発明の安息香酸アンモニウムではかかる問題は発生しなかった。また、当該安息香酸アンモニウムを所定量配合することにより、シリカ分散性が改善され、モジュラスの向上、および０℃でのｔａｎδ値の増加といった加硫物性の改善があり、したがって、本発明のシリカ配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴムとして極めて有用である。
【００１０】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物では、前記した成分に加えて、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、シリカ以外のカーボンブラック等の補強剤、シランカップリング剤、各種オイル、老化防止剤、充填材、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に配合されている各種配合剤を配合することができ、かかる配合剤は、一般的な方法で混練、加硫してゴム組成物とし、加硫または架橋するのに使用することができる。これらの配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例によって限定するものでないことは言うまでもない。
【００１２】
試験サンプルの作製
以下の表１に示す加硫促進剤と硫黄を除く各成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６５±５℃に達した時に放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロールで混練して、ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を用いて、未加硫物性の各試験に供した。
次いで、このゴム組成物を、１５ｃｍ×１５ｃｍ×０.２ｃｍの金型中で１６０℃で３０分間プレス加硫して試験片（ゴムシート）を作製し、これを用いて引張試験・粘弾性の試験に供した。同様に、金型中でプレス成形することにより、厚さ１２．７０ｍｍ、直径２９．０ｍｍの円柱形試験片、２４ｍｍ×６２ｍｍ×高さ５．５ｍｍの直方体試験片、直径６３．５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状試験片も作製し、それぞれ硬度、シリカ分散、耐摩耗性の試験に供した。
【００１３】
試験方法
未加硫物性
１）スコーチ：ＪＩＳＫ６３００に準拠して測定した。ムーニー粘度計にてＬ型ローター（３８.１ｍｍ径、５.５ｍｍ厚）を用いて、余熱１分で、１２５℃、２ｒｐｍの条件下、ムーニー粘度最低値から５ムーニー粘度までの上昇時間を測定した。
２）粘度：ＪＩＳＫ６３００に準拠して測定した。ムーニー粘度計にてＬ型ロータ（３８.１ｍｍ径、５.５ｍｍ厚）を用いて、余熱１分測定４分で、１００℃、２ｒｐｍの条件下でムーニー粘度を測定した。
３）加硫速度：ＪＩＳＫ６３００に準拠して測定した。振動式ディスク加硫試験機を用いて、振幅１度、１６０℃の条件下で、ｔ₃₀およびｔ₉₅時間（分）を測定した。
【００１４】
加硫物性
１）硬度：ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、スプリング式Ａ型硬さ試験機を用いて測定した。
２）引張試験：ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、上記試験サンプルからＪＩＳ３号形ダンベルにて２ｍｍゴムシートを打抜き、５００ｍｍ／分の引張速度の条件下でＭ１００，Ｍ３００、Ｔ_BおよびＥ_Bを測定した。
３）シリカ分散：加硫ゴムシートをナイフで切り、その断面を観察、画像処理によって分散状態を数値化した。試験方法は、ＩＳＯ１１３４５に準拠した。評価の指標は、以下の１０段階評価によった。

３）粘弾性：加硫ゴムシートは、幅５ｍｍ×厚さ２ｍｍ×長さ２０ｍｍの短冊状物とし、東洋精機製作所製のレオログラフソリッドを用いて、初期歪＝１０％、動的歪＝±２％、周波数＝２０Ｈｚで、０℃および６０℃における伸長型粘弾性を測定した。
４）耐摩耗性：ＪＩＳＫ６２６４に準拠して、一連ランボーン試験機を用いて、温度２０℃、スリップ率５０％、荷重１５Ｎの条件下で、摩耗減量を測定した。比較例１を１００として指数表示した。数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
【００１５】
実施例１〜４および比較例１〜２
結果を表１に示す。
【表１】

【００１６】
【発明の効果】
以上の結果によると、本発明のシリカ配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物では、加硫時間が短縮し、シリカの分散性が向上すると共に、各種加硫物性が向上していることがわかる。よって、このゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴム組成物として有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a silica-containing rubber composition, and more particularly, a silica-containing tire that eliminates the problems of vulcanization delay and viscosity increase associated with a large amount of silica and improves vulcanized physical properties such as tensile properties. The present invention relates to a rubber composition for treads .
[0002]
[Prior art]
In a silica compounded rubber composition, when a large amount of silica is compounded, there is a vulcanization delay that appears to be due to adsorption of the vulcanization accelerator, and the dispersibility of the silica in the rubber is poor, so the physical properties and performance are reduced. There were various problems. As a technique for solving this problem, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-194461, a technique for blending a silica compounded rubber composition with a specific alkoxysilyl group or acyloxysilyl group-containing polysiloxane and a silane coupling agent Has been proposed.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-194641
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, in order to solve the above problem, by blending a compounding agent different from the prior art, vulcanization time can be shortened, silica dispersibility is improved, and rubber vulcanization physical properties are improved. An object of the present invention is to provide a rubber composition for tire treads .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a rubber composition for a tire tread in which 10 to 90 parts by weight of silica and 0.2 to 10 parts by weight of ammonium benzoate are blended with 100 parts by weight of at least one diene rubber.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, when a predetermined amount of a predetermined ammonium benzoate is blended in a silica-blended rubber composition for tire treads , particularly a silica-blended rubber composition for tire treads , the above object can be easily achieved. Is found.
[0007]
Examples of the rubber component in the rubber composition for a tire tread of the present invention include natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), various styrene-butadiene copolymer rubbers (SBR), various butadiene rubbers (BR), and acrylonitrile-butadiene. Diene rubbers such as copolymer rubber (NBR) and chloroprene rubber (CR) can be used alone or in combination of two or more thereof.
[0008]
In the rubber composition for a tire tread of the present invention , 10 to 90 parts by weight of silica and 0.2 to 10 parts by weight of ammonium benzoate, preferably 0.3 to 3 parts per 100 parts by weight of the diene rubber. By blending 0.0 part by weight, the intended purpose and effect of the present invention can be achieved. If the amount of silica is less than 10 parts by weight, the initial reinforcing effect cannot be exhibited, and if it exceeds 90 parts by weight, it is difficult to keep the silica dispersed well in the rubber. Also, ammonium benzoate is not preferable if the blending amount is less than 0.2, and the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 10 parts by weight, scorching is likely to occur.
[0009]
By blending a predetermined amount of the ammonium benzoate into a rubber composition for a tire tread based on silica, vulcanization delay, which is a problem of a large amount of silica, could be prevented while preventing scorching. The secondary accelerators such as 1,3-diphenylguanidine conventionally used conventionally have problems such as scorch and increased viscosity, although the vulcanization speeds up. However, the problem with the ammonium benzoate of the present invention is such a problem. Did not occur. Further, by adding a predetermined amount of the ammonium benzoate, the silica dispersibility is improved, the modulus is improved, and the vulcanization property is improved such that the tan δ value is increased at 0 ° C. Therefore, the silica compound of the present invention is improved. The rubber composition for tire treads is extremely useful as a rubber for tire treads.
[0010]
In the tire tread rubber composition of the present invention, in addition to the aforementioned components, a vulcanization or crosslinking agent, a vulcanization or crosslinking accelerator, a reinforcing agent such as carbon black other than silica, a silane coupling agent, various oils, aging Various compounding agents compounded for tires such as inhibitors, fillers, plasticizers, and other general rubbers can be compounded, and these compounding agents are kneaded and vulcanized by a general method to form a rubber composition. And can be used for vulcanization or crosslinking. These blending amounts can also be the conventional general blending amounts as long as they do not contradict the object of the present invention.
[0011]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is further demonstrated by an Example and a comparative example, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited by these Examples.
[0012]
Preparation of test sample Each component except vulcanization accelerator and sulfur shown in Table 1 below was kneaded for 3 to 5 minutes in a 1.8 L closed mixer and released when the temperature reached 165 ± 5 ° C. A rubber composition was obtained by kneading the vulcanization accelerator and sulfur with an 8-inch open roll in the master batch. The obtained rubber composition was used for each test of unvulcanized physical properties.
Next, this rubber composition was press vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes in a 15 cm × 15 cm × 0.2 cm mold to prepare a test piece (rubber sheet), which was used for tensile testing / viscoelasticity. It used for the test. Similarly, by pressing in a mold, a cylindrical test piece having a thickness of 12.70 mm and a diameter of 29.0 mm, a rectangular parallelepiped test piece having a size of 24 mm × 62 mm × a height of 5.5 mm, a diameter of 63.5 mm, and a thickness A 5 mm disk-shaped test piece was also prepared and used for tests of hardness, silica dispersion, and abrasion resistance.
[0013]
Test method
Unvulcanized physical properties 1) Scorch: Measured according to JIS K 6300. Using Mooney viscometer, L-shaped rotor (38.1 mm diameter, 5.5 mm thickness) is used to measure the rise time from the Mooney viscosity minimum value to 5 Mooney viscosity under the condition of 125 ° C. and 2 rpm in 1 minute of residual heat. did.
2) Viscosity: Measured according to JIS K 6300. The Mooney viscosity was measured with a Mooney viscometer using an L-shaped rotor (38.1 mm diameter, 5.5 mm thickness) under conditions of 100 ° C. and 2 rpm with a residual heat measurement of 1 minute and 4 minutes.
3) Vulcanization rate: Measured according to JIS K 6300. Using an oscillating disc vulcanization tester, t ₃₀ and t ₉₅ hours (minutes) were measured under the conditions of an amplitude of 1 degree and 160 ° C.
[0014]
Vulcanized physical properties 1) Hardness: Measured using a spring type A hardness tester in accordance with JIS K 6253.
2) Tensile Test: in conformity with JIS K 6251, punched 2mm rubber sheet at JIS3 No. dumbbell from the test sample, measuring the M100, M300, T _B and E _B at a tensile rate conditions of 500 mm / min did.
3) Silica dispersion: The vulcanized rubber sheet was cut with a knife, the cross section was observed, and the dispersion state was digitized by image processing. The test method conformed to ISO 11345. The evaluation index was based on the following 10-level evaluation.

3) Viscoelasticity: The vulcanized rubber sheet is a strip having a width of 5 mm, a thickness of 2 mm and a length of 20 mm, and using a rheograph solid manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, initial strain = 10%, dynamic strain = Elongation-type viscoelasticity at 0 ° C. and 60 ° C. was measured at ± 2% and frequency = 20 Hz.
4) Abrasion resistance: Based on JIS K 6264, wear loss was measured under the conditions of a temperature of 20 ° C., a slip ratio of 50%, and a load of 15 N using a series of Lambone test machines. Comparative example 1 was taken as 100 and displayed as an index. It shows that abrasion resistance is so favorable that a numerical value is large.
[0015]
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2
The results are shown in Table 1.
[Table 1]

[0016]
【The invention's effect】
From the above results, it can be seen that in the silica compounded tire tread rubber composition of the present invention, the vulcanization time is shortened, the dispersibility of silica is improved, and various vulcanized physical properties are improved. Therefore, this rubber composition is useful as a rubber composition for tire treads.

Claims

A rubber composition for a tire tread in which 10 to 90 parts by weight of silica and 0.2 to 10 parts by weight of ammonium benzoate are blended with 100 parts by weight of at least one diene rubber.

A tire using the rubber composition for a tire tread according to claim 1.