JP4782372B2 - Rubber composition for tire and pneumatic tire using the same - Google Patents
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Description
本発明は乗用車向けタイヤ用ゴム組成物に関し、特にベーストレッド用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for tires for passenger cars, and more particularly to a rubber composition for base treads.
タイヤの低発熱性を向上するための技術として、特許文献１にタイヤベーストレッドにジエン系ゴムおよびカーボンブラックを使用する方法が開示されている。近年、タイヤのコスト低減が求められており、この目的達成のため、タイヤベーストレッドについてもコスト低減を図る必要がある。 As a technique for improving the low heat buildup of a tire, Patent Document 1 discloses a method of using a diene rubber and carbon black in a tire base tread. In recent years, there has been a demand for cost reduction of tires, and it is necessary to reduce the cost of tire base treads in order to achieve this purpose.
タイヤのコストを低減させるために、カーボンブラックおよびオイルを増量し配合する方法が知られている。しかし、カーボンブラックおよびオイルを過剰量配合した場合、発熱が増大し、転がり抵抗が増大する。 In order to reduce the cost of a tire, a method of increasing and blending carbon black and oil is known. However, when an excessive amount of carbon black and oil is blended, heat generation increases and rolling resistance increases.
また、カーボンブラックの粒子径を大きくすることで、コストを低減させる方法も知られているが、粒子径が大きすぎると補強性が低下してしまうので、粒子径の増大によるコスト削減にも限界がある。 In addition, a method of reducing the cost by increasing the particle size of carbon black is also known, but if the particle size is too large, the reinforcing property is lowered, so there is a limit to cost reduction by increasing the particle size. There is.
本発明は、低発熱性および補強性を低下させることなくタイヤのコストを低減するタイヤベーストレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the rubber composition for tire base treads which reduces the cost of a tire, without reducing low heat buildup property and reinforcement.
本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、粒子径が５μｍ以下の炭酸カルシウム粉末１〜６０重量部、および充填剤２０〜１００重量部からなるタイヤベーストレッド用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for a tire base tread comprising 1 to 60 parts by weight of calcium carbonate powder having a particle size of 5 μm or less and 20 to 100 parts by weight of a filler with respect to 100 parts by weight of a diene rubber.
前記タイヤベーストレッド用ゴム組成物における炭酸カルシウム粉末の配合量は５〜６０重量部であることが好ましい。 The blending amount of calcium carbonate powder in the tire base tread rubber composition is preferably 5 to 60 parts by weight.
本発明によれば、低発熱性および補強性を低下させることなくタイヤのコストを低減できる。 According to the present invention, the cost of the tire can be reduced without reducing the low heat generation property and the reinforcing property.
本発明のタイヤベーストレッド用ゴム組成物はジエン系ゴム成分、炭酸カルシウム粉末および充填剤からなる。 The rubber composition for a tire base tread of the present invention comprises a diene rubber component, calcium carbonate powder and a filler.
ジエン系ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、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）、アクリルニトリルゴム（ＮＢＲ）などがあげられる。中でも、ＮＲおよびＢＲを混合して用いることが好ましい。 Examples of the diene rubber component include natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), acrylonitrile rubber (NBR), and the like. Among these, it is preferable to use a mixture of NR and BR.
炭酸カルシウム粉末の平均粒子径は５μｍ以下である。下限については０．０１μｍであることが好ましく、０．１μｍであることがより好ましい。上限については３μｍであることがより好ましい。平均粒子径が０．０１μｍ未満では、ゴム中への分散性が低下し、均一なものが得られない。さらに０．０１μｍ未満の平均粒子径にまで炭酸カルシウムを粉砕することにコストがかかり、充分なコスト低減効果が得られない。また、５μｍをこえると、ゴム中に異物として存在し、耐久性を低下させることになるので好ましくない。 The average particle size of the calcium carbonate powder is 5 μm or less. The lower limit is preferably 0.01 μm, and more preferably 0.1 μm. The upper limit is more preferably 3 μm. If the average particle size is less than 0.01 μm, the dispersibility in the rubber is lowered and a uniform product cannot be obtained. Furthermore, it costs to grind calcium carbonate to an average particle size of less than 0.01 μm, and a sufficient cost reduction effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5 μm, it is not preferable because it exists as a foreign substance in the rubber and the durability is lowered.
前記炭酸カルシウム粉末の比表面積は０．５〜３０ｍ2／ｇであることが好ましい。下限については０．７ｍ2／ｇであることがより好ましく、０．８ｍ2／ｇであることがさらに好ましい。上限については１５ｍ2／ｇであることがより好ましく、５ｍ2／ｇであることがさらに好ましい。比表面積が０．５ｍ2／ｇ未満では、ゴム成分との親和性が低く、補強性が低下する傾向がある。また、３０ｍ2／ｇをこえると、分散性が低下し、均一なものが得られない傾向がある。 The specific surface area of the calcium carbonate powder is preferably 0.5 to 30 m 2 / g. About a minimum, it is more preferable that it is 0.7 m < 2 > / g, and it is further more preferable that it is 0.8 m < 2 > / g. The upper limit is more preferably 15 m 2 / g, still more preferably 5 m 2 / g. When the specific surface area is less than 0.5 m 2 / g, the affinity with the rubber component is low and the reinforcing property tends to be lowered. Moreover, when it exceeds 30 m < 2 > / g, there exists a tendency for a dispersibility to fall and for a uniform thing not to be obtained.
前記炭酸カルシウム粉末の配合量はジエン系ゴム１００重量部に対して１〜６０重量部である。下限については５重量部であることが好ましく、１０重量部であることがより好ましい。上限については５０重量部であることが好ましく、３０重量部であることがより好ましい。配合量が１重量部未満では、コストの低減効果が充分ではない。また、６０重量部をこえると、破断強度および破断伸びが低下するため好ましくない。 The compounding amount of the calcium carbonate powder is 1 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. The lower limit is preferably 5 parts by weight, and more preferably 10 parts by weight. The upper limit is preferably 50 parts by weight, and more preferably 30 parts by weight. If the amount is less than 1 part by weight, the cost reduction effect is not sufficient. On the other hand, if it exceeds 60 parts by weight, the breaking strength and breaking elongation are lowered, which is not preferable.
充填剤としては、炭酸カルシウム粉末以外のものを意味し、たとえば、カーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、炭酸マグネシウムがあげられる。ゴムに対する補強性が高く、比較的安価であることからカーボンブラックを用いることが好ましい。 The filler means other than calcium carbonate powder, and examples thereof include carbon black, silica, clay, talc, and magnesium carbonate. It is preferable to use carbon black because of its high reinforcement to rubber and relatively low cost.
前記カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は４０〜１００ｍ2／ｇであることが好ましい。下限については４５ｍ2／ｇであることがより好ましい。上限については９０ｍ2／ｇであることがより好ましい。Ｎ2ＳＡが４０ｍ2／ｇ未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、１００ｍ2／ｇをこえると、発熱が増大し、低燃費性能が低下する傾向がある。 The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the carbon black is preferably 40 to 100 m 2 / g. The lower limit is more preferably 45 m 2 / g. The upper limit is more preferably 90 m 2 / g. If N 2 SA is less than 40 m 2 / g, sufficient reinforcing properties tend not to be obtained. Moreover, when it exceeds 100 m < 2 > / g, heat_generation | fever increases and there exists a tendency for low-fuel-consumption performance to fall.
前記充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜１００重量部である。下限については２５重量部であることが好ましく、３０重量部であることがより好ましい。上限については９０重量部であることが好ましく、８５重量部であることがより好ましい。充填剤の配合量が２０重量部未満では、ゴムに対する補強性が低下する。また、１００重量部をこえると、低発熱性が低下してしまうので好ましくない。 The blending amount of the filler is 20 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. The lower limit is preferably 25 parts by weight, and more preferably 30 parts by weight. The upper limit is preferably 90 parts by weight, and more preferably 85 parts by weight. When the blending amount of the filler is less than 20 parts by weight, the reinforcing property to rubber is lowered. On the other hand, if the amount exceeds 100 parts by weight, the low heat build-up will decrease, which is not preferable.
本発明のゴム組成物には、ゴム成分、炭酸カルシウム粉末および充填剤のほかに、オイル、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、亜鉛華、加硫剤、加硫促進剤などの通常ゴム工業で使用されている各種添加剤を適宜配合することができる。 In addition to rubber components, calcium carbonate powder and fillers, the rubber composition of the present invention is usually used in the rubber industry such as oil, wax, anti-aging agent, stearic acid, zinc white, vulcanizing agent, vulcanization accelerator and the like. Various additives used can be appropriately blended.
本発明のゴム組成物に用いられるオイルとしては、アロマティック系オイル、ナフテン系オイル等があげられるが、加工性に優れるアロマティック系オイルが好ましく用いられる。 Examples of the oil used in the rubber composition of the present invention include aromatic oils and naphthenic oils, and aromatic oils excellent in processability are preferably used.
前記オイルの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して１〜５０重量部であることが好ましい。下限については３重量部であることがより好ましい。上限については４５重量部であることがより好ましい。配合量が１重量部未満では、加工性が低下する傾向がある。また、５０重量部をこえると、発熱量が高くなり、低燃費性が低下する傾向がある。 The blending amount of the oil is preferably 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. The lower limit is more preferably 3 parts by weight. The upper limit is more preferably 45 parts by weight. If the blending amount is less than 1 part by weight, the processability tends to decrease. Moreover, when it exceeds 50 weight part, the emitted-heat amount will become high and there exists a tendency for low-fuel-consumption property to fall.
本発明のゴム組成物はタイヤベーストレッドとして用いられる。タイヤベーストレッドとは、２重構造（内面層および表面層）からなるトレッドのうち内面層を示す。本発明のゴム組成物は、耐摩耗性は低下するが、低燃費性を維持しながらコスト低下を図れるという理由から、タイヤ部位の中でも特にタイヤベーストレッドとして用いられる。 The rubber composition of the present invention is used as a tire base tread. The tire base tread indicates an inner surface layer of a tread having a double structure (an inner surface layer and a surface layer). The rubber composition of the present invention is used particularly as a tire base tread in a tire region because the wear resistance is reduced but the cost can be reduced while maintaining low fuel consumption.
タイヤベーストレッドは、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどにより混練りし、シート状にしたものを、所定の形状に張り合わせる方法などにより作製することができる。 The tire base tread can be produced by a method of kneading with a normal processing apparatus, for example, a roll, a Banbury mixer, a kneader, etc., and pasting it into a predetermined shape.
以下に本発明の具体的な実施例および比較例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Specific examples and comparative examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
以下に実施例および比較例で用いた材料をまとめて説明する。
ＮＲ：テックビーハング社製のＲＳＳ＃３
ＢＲ：宇部興産（株）製のＵＢＥＰＯＬ−ＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ３５１（Ｎ2ＳＡ：７３ｍ2／ｇ）
オイル：出光興産（株）製のダイナプロセスオイルＰＳ３２３
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
炭酸カルシウム粉末：丸尾カルシウム（株）製の炭カルスーパーＳＳ（平均粒子径：３μｍ、比表面積：０．８ｍ2／ｇ）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ−２−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｙｌ−ｓｕｌｆｅｎａｍｉｄｅ）
The materials used in the examples and comparative examples will be described together below.
NR: RSS # 3 manufactured by Tech Bee Hang
BR: UBEPOL-BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd.
Carbon Black: Show Black N351 (N 2 SA: 73 m 2 / g) manufactured by Showa Cabot Co., Ltd.
Oil: Idemitsu Kosan Co., Ltd. Dyna Process Oil PS323
Wax: Sannoc Wax anti-aging agent manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd .: NOCRACK 6C (N-1,3-dimethylbutyl-N′-phenyl-p-phenylenedimine manufactured by Ouchi New Chemical Co., Ltd.) )
Stearic acid: Zinc stearate manufactured by NOF Corporation: Zinc Hana No. 1 calcium carbonate powder manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Powder: Calcoal Super SS manufactured by Maruo Calcium Co., Ltd. Surface area: 0.8 m 2 / g)
Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd .: Noxeller CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
実施例１〜２および比較例１〜３
表１に示す配合にしたがい、硫黄および加硫促進剤以外の材料を混練りしたのち、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を加えて混練りした。混練り物を加硫することにより、ゴム組成物を得、これらについて以下に示す各特性の試験を行なった。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3
According to the formulation shown in Table 1, after kneading materials other than sulfur and vulcanization accelerator, sulfur and vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded material and kneaded. By vulcanizing the kneaded material, rubber compositions were obtained, and these were tested for the following characteristics.
（コスト）
比較例１の総コストを１００（基準）として指数表示した。指数が小さいほど、コストが低減されている。
(cost)
The total cost of Comparative Example 1 is shown as an index with 100 (reference). The smaller the index, the lower the cost.
（引張り試験）
調製したゴム組成物からＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、破断強度（ＴB）、破断伸び（ＥB）を測定した。これらの値を、比較例１を１００（基準）として指数表示した。ＴBの指数が大きいほど、また、ＥBの指数が大きいほど良好である。
(Tensile test)
A tensile test was carried out from the prepared rubber composition using a No. 3 dumbbell according to JIS-K6251, and the breaking strength (T B ) and breaking elongation (E B ) were measured. These values were expressed as an index with Comparative Example 1 being 100 (reference). The larger index of T B, also a good larger the index E B.
（転がり抵抗試験）
粘弾性スペクトロメーターＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み２％の条件下で各配合のｔａｎδを測定した。数値が小さいほど、転がり抵抗が低減されており良好である。
(Rolling resistance test)
Using a viscoelastic spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.), tan δ of each formulation was measured under conditions of a temperature of 70 ° C., an initial strain of 10%, and a dynamic strain of 2%. The smaller the value, the better the rolling resistance is reduced.
試験結果を表１に示す。 The test results are shown in Table 1.
実施例１および２では、比較例１に比べて、ＴB、ＥBおよびｔａｎδがほぼ同等であるにもかかわらず、コストが大幅に低減された。一方、炭酸カルシウム粉末を過剰量配合した比較例２ではＴBが低下してしまい、補強性が低下した。カーボンブラックを過剰量配合した比較例３ではｔａｎδが大きくなり、転がり抵抗が増大した。 In Examples 1 and 2, compared with Comparative Example 1, although T B , E B and tan δ were almost equal, the cost was significantly reduced. On the other hand, in Comparative Example 2 was an excess amount of calcium carbonate powder is T B will be reduced, the reinforcing property deteriorate. In Comparative Example 3 in which an excessive amount of carbon black was blended, tan δ increased and rolling resistance increased.
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