JP5463734B2 - Rubber composition for tire - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、カーボンブラック及びシリカを配合したゴム組成物において、押出し加工性を悪化させることなく、耐摩耗性を向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tire rubber composition, and more specifically, in a rubber composition containing carbon black and silica, the tire rubber composition is improved in wear resistance without deteriorating extrusion processability. About.
近年、乗用車用空気入りタイヤには、高速走行での操縦安定性及び湿潤路面でのグリップ性能が優れると共に、燃費性能を高くするため転がり抵抗を低減することが求められている。この対策としてタイヤ用ゴム組成物に、補強材としてカーボンブラックに加えてシリカを配合することが行われている。この場合、シリカを加えた分だけカーボンブラックの配合割合が相対的に少なくなることになる。しかし、シリカはカーボンブラックに比べ補強効果が小さいため、シリカを配合するときは、シリカ量を多くしないと耐摩耗性が低くなるという問題がある。 In recent years, pneumatic tires for passenger cars are required to have excellent driving stability at high speeds and grip performance on wet road surfaces, and to reduce rolling resistance in order to improve fuel efficiency. As a countermeasure, silica is added to the tire rubber composition as a reinforcing material in addition to carbon black. In this case, the proportion of carbon black is relatively reduced by the amount of silica added. However, since silica has a smaller reinforcing effect than carbon black, when silica is blended, there is a problem that wear resistance is lowered unless the amount of silica is increased.
従来、シリカ配合のゴム組成物の耐摩耗性をカーボンブラックを単独で配合したゴム組成物と同等以上にするためには、小粒径のカーボンブラックを使用したり、カーボンブラックの配合割合を多くしたりすることが行われているが、ゴム粘度が増大すると共にカーボンブラックの混合性が悪化するため、ゴム組成物の押出し加工性が悪化するという問題があった。同様に耐摩耗性を向上するためにシリカの配合量を多くしたときも、ゴム粘度が増大すると共に、シリカの分散性が悪化して加工性が悪くなるため所期の効果が得られなかった。 Conventionally, in order to make the wear resistance of a rubber composition containing silica equal to or better than that of a rubber composition containing carbon black alone, a carbon black with a small particle size is used, or the blending ratio of carbon black is increased. However, there is a problem that the extrudability of the rubber composition is deteriorated because the rubber viscosity is increased and the mixing property of the carbon black is deteriorated. Similarly, when the amount of silica is increased in order to improve the wear resistance, the rubber viscosity increases and the dispersibility of silica deteriorates and the workability deteriorates, so the desired effect cannot be obtained. .
上記の後者の場合には、シリカと共にシランカップリング剤を配合することにより、シリカの分散性を改善して耐摩耗性を高くすることが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかし、シランカップリング剤を配合しても、ゴム組成物の粘度を低減する作用は得られないため、カーボンブラック及びシリカの配合により悪化したゴム組成物の押出し加工性を改善することはできなかった。 In the latter case, it is known to improve the dispersibility of silica and increase the wear resistance by blending a silane coupling agent with silica (see, for example, Patent Document 1). However, even if a silane coupling agent is blended, the effect of reducing the viscosity of the rubber composition cannot be obtained, so the extrusion processability of the rubber composition deteriorated by the blending of carbon black and silica cannot be improved. It was.
したがって、カーボンブラック及びシリカを配合したゴム組成物について、その押出し加工性を悪化させることなく、耐摩耗性を向上することは非常に難しい課題であった。 Therefore, it has been a very difficult task to improve the wear resistance of a rubber composition containing carbon black and silica without deteriorating the extrusion processability.
本発明の目的は、カーボンブラック及びシリカを配合したゴム組成物において、押出し加工性を悪化させることなく、耐摩耗性を向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rubber composition for tires which is improved in wear resistance without deteriorating extrusion processability in a rubber composition containing carbon black and silica.
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ガラス転移温度が−25℃以下である芳香族ビニル共役ジエン共重合体を10重量%以上含むジエン系ゴム100重量部に対し、少なくとも1つのアルキルチオメチル基を有するフェノール化合物を1〜10重量部、窒素吸着比表面積(N2SA)が100〜140m2/gのカーボンブラックを5〜50重量部、シリカを30〜90重量部配合すると共に、前記カーボンブラックとシリカとの合計を40〜120重量部にしたことを特徴とする。 The rubber composition for a tire of the present invention that achieves the above object is at least 1 with respect to 100 parts by weight of a diene rubber containing 10% by weight or more of an aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of −25 ° C. or lower. 1 to 10 parts by weight of a phenol compound having two alkylthiomethyl groups, 5 to 50 parts by weight of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 100 to 140 m 2 / g, and 30 to 90 parts by weight of silica are blended. In addition, the total of the carbon black and silica is 40 to 120 parts by weight.
前記フェノール化合物は、下記式(1)で表されるものであるとよく、好ましくは2,4−ビス(オクチルチオメチル)−6−メチルフェノールである。 The phenol compound may be one represented by the following formula (1), and is preferably 2,4-bis (octylthiomethyl) -6-methylphenol.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部に用いるのが好適であり、そのようにした空気入りタイヤは、押出し加工性を維持・向上しながら、耐摩耗性が優れる。 The tire rubber composition of the present invention is preferably used for a tread portion of a pneumatic tire, and the pneumatic tire thus made has excellent wear resistance while maintaining and improving the extrusion processability.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ガラス転移温度が−25℃以下である芳香族ビニル共役ジエン共重合体を10重量%以上含むジエン系ゴム100重量部に対し、少なくとも1つのアルキルチオメチル基を有するフェノール化合物を1〜10重量部、窒素吸着比表面積(N2SA)が100〜140m2/gのカーボンブラックを5〜50重量部、シリカを30〜90重量部配合すると共に、前記カーボンブラックとシリカとの合計を40〜120重量部にしたことにより、カーボンブラックの小粒径化及び配合量を制限したので、押出し加工性を悪化させることなく、ゴム組成物の耐摩耗性を高くする。また、アルキルチオメチル基を有するフェノール化合物を1〜10重量部を共に配合したことにより、シリカの分散性を向上させてゴム組成物の耐摩耗性を一層向上すると共に、ゴム組成物の粘度を低減するので、従来レベル以上の押出し加工性を達成可能にすることができる。 The rubber composition for tires of the present invention has at least one alkylthiomethyl group per 100 parts by weight of a diene rubber containing 10% by weight or more of an aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of −25 ° C. or less. 1 to 10 parts by weight of a phenol compound, 5 to 50 parts by weight of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 100 to 140 m 2 / g, and 30 to 90 parts by weight of silica, and the carbon black Since the total particle size of silica and silica is 40 to 120 parts by weight, the particle size reduction and blending amount of carbon black are limited, so that the wear resistance of the rubber composition is increased without deteriorating the extrusion processability. . In addition, by blending together 1 to 10 parts by weight of a phenolic compound having an alkylthiomethyl group, the dispersibility of silica is improved to further improve the wear resistance of the rubber composition, and the viscosity of the rubber composition is reduced. Therefore, it is possible to achieve extrudability higher than the conventional level.
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分にはジエン系ゴムが使用される。ジエン系ゴムとしては、ガラス転移温度が−25℃以下である芳香族ビニル共役ジエン共重合体を必ず含むようにする。ガラス転移温度が−25℃以下の芳香族ビニル共役ジエン共重合体を配合することにより耐摩耗性を高くする。また空気入りタイヤのトレッドに要求されるグリップ性能を確保する。芳香族ビニル共役ジエン共重合体としては、例えばスチレンブタジエンゴム(SBR)を例示することができる。スチレンブタジエンゴムの種類としては、上述したガラス転移温度を有するものであれば、溶液重合スチレンブタジエンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴムのいずれでもよい。また、スチレンブタジエンゴムは油展品でもよいが、油展SBRのガラス転移温度は、油展成分(オイル)を含まない状態におけるスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度とする。 In the tire rubber composition of the present invention, a diene rubber is used as the rubber component. As the diene rubber, an aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of −25 ° C. or lower is necessarily included. Wear resistance is increased by blending an aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of −25 ° C. or lower. It also ensures the grip performance required for pneumatic tire treads. Examples of the aromatic vinyl conjugated diene copolymer include styrene butadiene rubber (SBR). As a kind of styrene butadiene rubber, any of solution polymerization styrene butadiene rubber and emulsion polymerization styrene butadiene rubber may be used as long as it has the glass transition temperature described above. The styrene-butadiene rubber may be an oil-extended product, but the glass transition temperature of the oil-extended SBR is the glass transition temperature of the styrene-butadiene rubber in a state that does not include an oil-extended component (oil).
芳香族ビニル共役ジエン共重合体のガラス転移温度は、−25℃以下であり、好ましくは−25℃〜−70℃、より好ましくは−25℃〜−65℃にするとよい。なお、芳香族ビニル共役ジエン共重合体のガラス転移温度が低過ぎると、耐摩耗性能には優れるが、低温領域、特に−10℃付近のtanδが下がりすぎてウェットグリップ性能が低下する。本発明において、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により20℃/分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、遷移領域の中点における温度とした。 The glass transition temperature of the aromatic vinyl conjugated diene copolymer is −25 ° C. or lower, preferably −25 ° C. to −70 ° C., more preferably −25 ° C. to −65 ° C. If the glass transition temperature of the aromatic vinyl conjugated diene copolymer is too low, the wear resistance is excellent, but the tan δ in the low temperature region, particularly around −10 ° C., is too low and the wet grip performance is reduced. In the present invention, the glass transition temperature is a temperature at the midpoint of the transition region, as measured by a differential scanning calorimetry (DSC) under a temperature increase rate condition of 20 ° C./min.
ジエン系ゴムにおけるガラス転移温度が−25℃以下の芳香族ビニル共役ジエン共重合体の配合量は10重量%以上、好ましくは40〜100重量%、より好ましくは60〜100重量%である。ガラス転移温度が−25℃以下の芳香族ビニル共役ジエン共重合体の配合量が10重量%未満であると、耐摩耗性を確保するのが困難になる。 The blending amount of the aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of −25 ° C. or less in the diene rubber is 10% by weight or more, preferably 40 to 100% by weight, more preferably 60 to 100% by weight. When the blending amount of the aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of −25 ° C. or lower is less than 10% by weight, it is difficult to ensure wear resistance.
本発明において、ガラス転移温度が−25℃以下の芳香族ビニル共役ジエン共重合体以外のジエン系ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム、ガラス転移温度が−25℃より高いスチレン−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでも、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。 In the present invention, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butyl rubber, glass transition temperature is-as the diene rubber other than the aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of -25 ° C or lower. Examples thereof include styrene-butadiene rubber having a temperature higher than 25 ° C. Of these, butadiene rubber, natural rubber, and isoprene rubber are preferable. These diene rubbers can be used alone or as any blend.
本発明において、少なくとも1つのアルキルチオメチル基(−CH2−S−R、ただしRはアルキル基を示す。)を有するフェノール化合物を配合することにより、シリカの分散性を向上すると共に、ゴム組成物の粘度を低減する作用を行う。このようにシリカの分散性を向上することにより、ゴム組成物の耐摩耗性を更に向上する。またゴム組成物の粘度を低減することにより押出し加工性が向上する。更にアルキルチオメチル基を有するフェノール化合物は酸化防止作用及びゲル化抑制効果があるので、ゴム組成物の耐熱老化性を向上するため、ゴム特性が経時的に低下するのを抑制することができる。このため、例えばトレッドゴムとしての柔軟なゴム特性を経時的に保持し、空気入りタイヤの性能を長期間維持することができる。 In the present invention, by adding a phenol compound having at least one alkylthiomethyl group (—CH 2 —S—R, where R represents an alkyl group), the dispersibility of silica is improved, and the rubber composition The effect | action which reduces the viscosity of is performed. Thus, the abrasion resistance of a rubber composition is further improved by improving the dispersibility of silica. Moreover, extrusion processability improves by reducing the viscosity of a rubber composition. Furthermore, since the phenolic compound having an alkylthiomethyl group has an antioxidant action and a gelation-inhibiting effect, the heat aging resistance of the rubber composition is improved, so that the rubber characteristics can be prevented from decreasing over time. For this reason, for example, the flexible rubber characteristic as a tread rubber can be maintained over time, and the performance of the pneumatic tire can be maintained for a long period of time.
本発明で使用するフェノール化合物は、アルキルチオメチル基(−CH2−S−R)を少なくとも1つ有するものであればよいが、好ましくは2つ有するとよい。また、アルキルチオメチル基を構成するアルキル基は、炭素数が6〜12であるとよい。このアルキルチオメチル基中の硫黄原子(S)が、シリカとの親和性を高くすることにより、シリカの分散性を向上すると共に、ゴム粘度を低減する効果を奏するものと推測される。したがって、アルキルチオメチル基を有しないフェノール化合物やアルキルチオメチル基を有しないフェノール系酸化防止剤を配合しても、シリカの分散性を改善し耐摩耗性を向上する効果やゴム粘度を低減する効果は得られない。 The phenol compound used in the present invention may have at least one alkylthiomethyl group (—CH 2 —S—R), but preferably has two. The alkyl group constituting the alkylthiomethyl group preferably has 6 to 12 carbon atoms. It is presumed that the sulfur atom (S) in the alkylthiomethyl group increases the affinity with silica, thereby improving the dispersibility of the silica and reducing the rubber viscosity. Therefore, even if a phenolic compound not having an alkylthiomethyl group or a phenolic antioxidant not having an alkylthiomethyl group is blended, the effect of improving the dispersibility of silica and improving the wear resistance and the effect of reducing the rubber viscosity are I can't get it.
本発明において、少なくとも1つのアルキルチオメチル基を有するフェノール化合物は、下記式(1)で表されることが好ましい。 In the present invention, the phenol compound having at least one alkylthiomethyl group is preferably represented by the following formula (1).
R1、R2はそれぞれ独立であり、互いに同じでも異なってもよい。R1、R2は炭素数が6〜12、好ましくは7〜11のアルキル基であり、直鎖状アルキル基、分枝状アルキル基のいずれでもよい。このようなアルキル基としては、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基が挙げられ、なかでもヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基が好ましい。 R 1 and R 2 are independent of each other and may be the same as or different from each other. R 1 and R 2 are alkyl groups having 6 to 12 carbon atoms, preferably 7 to 11 carbon atoms, and may be either a linear alkyl group or a branched alkyl group. Examples of such an alkyl group include a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, and a dodecyl group, and among them, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, and an undecyl group are preferable. .
R3は水素原子又は炭素数が1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基であり、直鎖状、分枝状のいずれでもよい。このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。なかでもR3としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基が好ましい。 R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, and may be either linear or branched. Examples of such an alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. Among these, R 3 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.
前記式(1)において、ヒドロキシル基(−OH)の位置は2つのアルキルチオメチル基(−CH2−S−R1(R2))の間でも、アルキル基(−R3)の隣でもよい。 In the formula (1), the position of the hydroxyl group (—OH) may be between two alkylthiomethyl groups (—CH 2 —S—R 1 (R 2 )) or next to the alkyl group (—R 3 ). .
本発明で使用するフェノール化合物としては、2,4−ビス(オクチルチオメチル)−6−メチルフェノールが特に好ましい。このフェノール化合物は市販されており、例えばチバスペシャルティケミカルズ社製イルガノックス1520、川口化学工業社製HP400等を例示することができる。 As the phenol compound used in the present invention, 2,4-bis (octylthiomethyl) -6-methylphenol is particularly preferable. This phenol compound is commercially available, and examples thereof include Irganox 1520 manufactured by Ciba Specialty Chemicals and HP400 manufactured by Kawaguchi Chemical Industry.
本発明において、アルキルチオメチル基を有するフェノール化合物の配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し1〜10重量部、好ましくは1〜5重量部である。フェノール化合物の配合量が1重量部未満であると、粘度を低減し押出し加工性を向上することや耐摩耗性を向上することができない。またゴム組成物の耐熱老化性を向上し、経時的な劣化を抑制することができない。またフェノール化合物の配合量が10重量部を超えると、粘度の低減、耐熱老化性の更なる向上効果が望めず、耐摩耗性が低下する傾向にある。 In this invention, the compounding quantity of the phenolic compound which has an alkylthiomethyl group is 1-10 weight part with respect to 100 weight part of diene rubbers, Preferably it is 1-5 weight part. When the blending amount of the phenol compound is less than 1 part by weight, the viscosity cannot be reduced, the extrusion processability cannot be improved, and the wear resistance cannot be improved. Further, the heat aging resistance of the rubber composition is improved, and deterioration with time cannot be suppressed. Moreover, when the compounding quantity of a phenol compound exceeds 10 weight part, the reduction effect of a viscosity and the further improvement effect of heat aging resistance cannot be expected, and it exists in the tendency for abrasion resistance to fall.
本発明において、カーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物の耐摩耗性を向上する。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し5〜50重量部、好ましくは10〜40重量部である。カーボンブラックの配合量が5重量部未満の場合には、ゴム組成物の耐摩耗性が不足すると共に、ゴム強度を十分に高くすることができない。また、カーボンブラックの配合量が50重量部を超えると、ゴムに対する混合性が悪化し、転がり抵抗及び押出し加工性が悪化する。 In the present invention, the wear resistance of the rubber composition is improved by blending carbon black. The compounding quantity of carbon black is 5-50 weight part with respect to 100 weight part of diene rubbers, Preferably it is 10-40 weight part. When the blending amount of carbon black is less than 5 parts by weight, the rubber composition has insufficient wear resistance and the rubber strength cannot be sufficiently increased. Moreover, when the compounding quantity of carbon black exceeds 50 weight part, the mixability with respect to rubber | gum will deteriorate, and rolling resistance and extrusion processability will deteriorate.
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が100〜140m2/g、好ましくは100〜130m2/gである。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が100m2/g未満の場合には、カーボンブラックの粒径が過大になるため、ゴム組成物の耐摩耗性及びゴム強度を十分に高くすることができない。窒素吸着比表面積が140m2/gを超えると、カーボンブラックの粒径が過小になるため、ゴム粘度が高くなり押出し加工性が悪化する。また転がり抵抗が悪化する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、JIS K6217−2に準拠して求めた。 The carbon black used in the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 100 to 140 m 2 / g, preferably 100 to 130 m 2 / g. When the nitrogen adsorption specific surface area of the carbon black is less than 100 m 2 / g, the particle size of the carbon black becomes excessive, so that the wear resistance and rubber strength of the rubber composition cannot be sufficiently increased. When the nitrogen adsorption specific surface area exceeds 140 m 2 / g, the particle size of the carbon black becomes too small, so that the rubber viscosity increases and the extrusion processability deteriorates. Moreover, rolling resistance deteriorates. The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black was determined according to JIS K6217-2.
本発明において、シリカを配合することにより、ヒステリシスロス(或いはtanδ)を小さくし、転がり抵抗を低減する。シリカの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し30〜90重量部、好ましくは40〜80重量部である。シリカの配合量が30重量部未満では、tanδを小さくする効果が十分に得られない。また、シリカ配合量が90重量部を超えると、混合時間が長くなるなど加工性が悪化し好ましくない。 In the present invention, by adding silica, the hysteresis loss (or tan δ) is reduced and the rolling resistance is reduced. The compounding quantity of a silica is 30-90 weight part with respect to 100 weight part of diene rubbers, Preferably it is 40-80 weight part. When the amount of silica is less than 30 parts by weight, the effect of reducing tan δ cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount of silica exceeds 90 parts by weight, the processability is deteriorated such as a long mixing time, which is not preferable.
本発明で使用するシリカは、CTAB吸着比表面積が好ましくは80〜250m2/g、より好ましくは100〜200m2/gであるとよい。シリカのCTAB吸着比表面積が80m2/g未満の場合には、破断強度が低下し、耐摩耗性能が悪化する。シリカのCTAB吸着比表面積が250m2/gを超えるとゴム粘度が高くなり押出し加工性が悪化する。シリカのCTAB吸着比表面積は、ASTM−D3765−80の規格に準拠して求めた。 Silica used in the present invention, CTAB adsorption specific surface area is preferably 80~250m 2 / g, may more preferably at 100 to 200 m 2 / g. When the CTAB adsorption specific surface area of silica is less than 80 m 2 / g, the breaking strength decreases and the wear resistance performance deteriorates. When the CTAB adsorption specific surface area of silica exceeds 250 m 2 / g, the rubber viscosity increases and the extrusion processability deteriorates. The CTAB adsorption specific surface area of silica was determined based on the standard of ASTM-D3765-80.
カーボンブラックとシリカの合計量は、ジエン系ゴム100重量部に対し40〜120重量部、好ましくは50〜110重量部である。カーボンブラックとシリカの合計量が40重量部未満の場合には、耐摩耗性を十分に高くすることができない。また、カーボンブラックとシリカの合計量が120重量部を超えると、タイヤ用ゴム組成物の粘度が増大し押出し加工性が悪化する。 The total amount of carbon black and silica is 40 to 120 parts by weight, preferably 50 to 110 parts by weight, based on 100 parts by weight of the diene rubber. When the total amount of carbon black and silica is less than 40 parts by weight, the wear resistance cannot be sufficiently increased. On the other hand, when the total amount of carbon black and silica exceeds 120 parts by weight, the viscosity of the rubber composition for tires increases and the extrusion processability deteriorates.
本発明において、硫黄含有シランカップリング剤を配合することが好ましく、ジエン系ゴムに対するシリカの分散性を向上する。シリカの分散性向上によりゴム組成物の低転がり抵抗性及び耐摩耗性を向上することができる。硫黄含有シランカップリング剤の配合量はシリカ配合量の2〜15重量%、好ましくは6〜10重量%にするとよい。硫黄含有シランカップリング剤がシリカ配合量の2重量%未満の場合、シリカの分散が悪化し低転がり抵抗性と耐摩耗性とを両立することができない。硫黄含有シランカップリング剤が15重量%を超える場合、ゴム組成物のスコーチタイムが短くなりすぎて早期加硫を起こしやすくなる。 In this invention, it is preferable to mix | blend a sulfur containing silane coupling agent, and the dispersibility of the silica with respect to a diene rubber is improved. By improving the dispersibility of silica, the low rolling resistance and wear resistance of the rubber composition can be improved. The compounding amount of the sulfur-containing silane coupling agent is 2 to 15% by weight, preferably 6 to 10% by weight of the silica compounding amount. When the sulfur-containing silane coupling agent is less than 2% by weight of the silica content, the dispersion of the silica is deteriorated, and it is impossible to achieve both low rolling resistance and wear resistance. When the sulfur-containing silane coupling agent exceeds 15% by weight, the scorch time of the rubber composition becomes too short and premature vulcanization tends to occur.
硫黄含有シランカップリング剤としては、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであればよく、例えばビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラサルファイド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジサルファイド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。 The sulfur-containing silane coupling agent is not particularly limited as long as it can be used in a rubber composition containing silica, and examples thereof include bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide and bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide. , 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane, and the like.
本発明において、軟化剤を配合することにより、ガラス転移温度が−25℃以下の芳香族ビニル共役ジエン共重合体を含むジエン系ゴムに基づくグリップ性能をより高いレベルにすることができる。軟化剤の配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し、好ましくは1〜50重量部、より好ましくは3〜40重量部にするとよい。軟化剤の配合量が1重量部未満であると、グリップ性能を十分に確保することができない場合がある。また、軟化剤の配合量が50重量部を超えると、耐摩耗性及び低転がり抵抗性が悪化する虞がある。なお、軟化剤は、タイヤ用ゴム組成物中に含まれるすべての軟化剤であり、軟化剤の配合量とは、ジエン系ゴムに油展された軟化剤成分(プロセス油又は伸展油)とゴム組成物に配合された軟化剤との合計量をいうものとする。 In the present invention, by adding a softening agent, grip performance based on a diene rubber containing an aromatic vinyl conjugated diene copolymer having a glass transition temperature of −25 ° C. or lower can be brought to a higher level. The blending amount of the softening agent is preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 3 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. If the blending amount of the softening agent is less than 1 part by weight, the grip performance may not be sufficiently ensured. Moreover, when the compounding quantity of a softening agent exceeds 50 weight part, there exists a possibility that abrasion resistance and low rolling resistance may deteriorate. The softeners are all softeners contained in the tire rubber composition, and the blending amount of the softener is a softener component (process oil or extender oil) and rubber that are oil-extended on a diene rubber. The total amount with the softening agent mix | blended with the composition shall be said.
軟化剤としては、石油系軟化剤や植物油系軟化剤が挙げられ、石油系軟化剤としては例えばパラフィン系オイル、アロマ系オイル、ナフテン系オイルなどが例示される。なかでも、アロマオイルが好ましい。 Examples of the softener include petroleum-based softeners and vegetable oil-based softeners. Examples of petroleum-based softeners include paraffinic oil, aroma-based oil, and naphthenic oil. Of these, aroma oil is preferable.
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前述した以外の充填剤、加硫剤、架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、加工助剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してタイヤ用ゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。カーボンブラック及びシリカ以外の充填剤としては、例えば、クレー、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ等が例示される。これらの添加剤の配合量は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。本発明のタイヤ用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。 The tire rubber composition of the present invention is generally used in tire rubber compositions such as fillers, vulcanizing agents, crosslinking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, and processing aids other than those described above. Various additives can be blended, and such additives can be kneaded by a general method to obtain a rubber composition for tires, which can be used for vulcanization or crosslinking. Examples of fillers other than carbon black and silica include clay, titanium oxide, talc, calcium carbonate, aluminum hydroxide, mica and the like. As long as the amount of these additives is not contrary to the object of the present invention, a conventional general amount can be used. The rubber composition for tires of the present invention can be produced by mixing the above components using a known rubber kneading machine such as a Banbury mixer, a kneader, or a roll.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、押出し加工性を悪化させることなく、耐摩耗性を向上することができる。このタイヤ用ゴム組成物は、トレッド部に好適に使用することができる。またレース用タイヤとしてだけでなく、グリップ性能を高くした乗用車用タイヤにも好適に使用することができる。これらの空気入りタイヤは、原材料となるゴム組成物が押出し加工性に優れるため、加工された押出し成形体の形状安定性が高いので、品質安定性が優れると共に、耐摩耗性を一層高いレベルにすることができる。 The rubber composition for tires of the present invention can improve wear resistance without deteriorating extrusion processability. This tire rubber composition can be suitably used for the tread portion. Moreover, it can be suitably used not only for racing tires but also for passenger car tires with improved grip performance. In these pneumatic tires, since the rubber composition as a raw material is excellent in extrusion processability, the shape stability of the processed extruded molded body is high, so that the quality stability is excellent and the wear resistance is further increased. can do.
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, the scope of the present invention is not limited to these Examples.
表1に示す配合からなる9種類のタイヤ用ゴム組成物(実施例1〜4、比較例1〜5)を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、1.7L密閉式バンバリーミキサーで5分間混練し、温度150℃で混練したマスターバッチを機外に放出し室温冷却した。このマスターバッチを1.7L密閉式バンバリーミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、タイヤ用ゴム組成物を調製した。 Nine kinds of rubber compositions for tires (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5) having the composition shown in Table 1 were weighed with the composition components except sulfur and a vulcanization accelerator, and a 1.7 L sealed type. The master batch kneaded at a temperature of 150 ° C. for 5 minutes with a Banbury mixer was discharged outside the apparatus and cooled at room temperature. This master batch was subjected to a 1.7 L hermetic Banbury mixer, and sulfur and a vulcanization accelerator were added and mixed to prepare a tire rubber composition.
得られた9種類のタイヤ用ゴム組成物(実施例1〜4、比較例1〜5)を用いて下記の方法によりムーニー粘度を評価した。また、9種類のゴム組成物をそれぞれ所定形状の金型中で、150℃、30分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により、耐摩耗性及び耐熱老化性を測定した。 Mooney viscosity was evaluated by the following method using the obtained nine types of rubber compositions for tires (Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 5). Moreover, nine types of rubber compositions were each vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes in a mold having a predetermined shape to prepare test pieces, and the wear resistance and heat aging resistance were measured by the following methods.
ムーニー粘度
得られたゴム組成物のムーニー粘度(ML1+4)をJIS K6300に準拠して、ムーニー粘度計にてL型ロータ(38.1mm径、5.5mm厚)を使用し、予熱時間1分、ロータの回転時間4分、100℃、2rpmの条件で測定した。得られた結果は、比較例1の値を100とする指数で表わし表1に示した。この指数が小さいほど粘度が低く押出し加工性が優れることを意味する。
Mooney Viscosity The Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) of the obtained rubber composition is based on JIS K6300, using a Mooney viscometer with an L-shaped rotor (38.1 mm diameter, 5.5 mm thickness), and a preheating time of 1 minute. The measurement was performed under the conditions of a rotor rotation time of 4 minutes, 100 ° C., and 2 rpm. The obtained results are shown in Table 1 as an index with the value of Comparative Example 1 as 100. A smaller index means a lower viscosity and better extrusion processability.
耐摩耗性
得られた試験片を、JIS K6264に準拠して、ランボーン摩耗試験機(岩本製作所社製)を使用して、荷重49N、スリップ率25%、時間4分、室温の条件で摩耗量を測定した。得られた結果は、比較例1の摩耗量の逆数を100とする指数として表1に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを意味する。
Abrasion resistance Abrasion amount of the obtained test piece in accordance with JIS K6264 using a Lambourn abrasion tester (manufactured by Iwamoto Seisakusho) under the conditions of load 49N, slip rate 25%, time 4 minutes, room temperature Was measured. The obtained results are shown in Table 1 as an index with the reciprocal of the wear amount of Comparative Example 1 as 100. Higher index means better wear resistance.
耐熱老化性
得られた試験片から、JIS K6251に準拠してJIS3号ダンベル型試験片を切り出した。各試験片を2群に分けその一方を80℃で120時間の条件で空気加熱老化処理を行なった。この熱老化処理の有無の試験片を用いて、JIS K6251に準拠し100%変形応力を測定し、それぞれについて(老化処理後の100%変形応力/初期の100%変形応力×100)により熱老化処理に伴う100%変形応力の増加率(%)を算出した。得られた結果は、比較例1の値を100とする指数にし「耐熱老化性」として表1に示した。この指数が小さいほど熱老化処理に伴う加硫ゴム試験片の硬化(100%変形応力の増加)が抑制されたことを意味する。
Heat aging resistance From the obtained test piece, a JIS No. 3 dumbbell-type test piece was cut out in accordance with JIS K6251. Each test piece was divided into two groups, and one of them was subjected to air heat aging treatment at 80 ° C. for 120 hours. Using this test piece with and without heat aging treatment, 100% deformation stress was measured in accordance with JIS K6251 and heat aging was performed for each (100% deformation stress after aging treatment / initial 100% deformation stress × 100). The increase rate (%) of 100% deformation stress accompanying processing was calculated. The obtained results are shown in Table 1 as “heat aging resistance” with the value of Comparative Example 1 as 100. It means that the smaller the index is, the more the vulcanized rubber specimen is cured (increase in 100% deformation stress) due to the heat aging treatment.
なお、表1において使用した原材料の種類を下記に示す。
SBR1:乳化重合スチレンブタジエンゴム、ガラス転移温度−52℃(日本ゼオン社製NIPOL 1712、SBR100重量部に対しアロマオイル37.5重量部添加の油展品)
SBR2:乳化重合スチレンブタジエンゴム、ガラス転移温度−20℃(日本ゼオン社製NIPOL 9529、SBR100重量部に対しアロマオイル50重量部添加の油展品)
BR:ブタジエンゴム、日本ゼオン社製NIPOL BR1220
カーボンブラック1:窒素吸着比表面積119m2/g(東海カーボン社製シースト6)
カーボンブラック2:窒素吸着比表面積142m2/g(三菱化学社製ダイアブラックA)
シリカ:エボニックデグッサ社製Ultrasil 7000GR
カップリング剤:シランカップリング剤、エボニックデグッサ社製Si69
酸化亜鉛:正同化学工業社製酸化亜鉛3種
ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸
老化防止剤:フレキシス社製SANTOFLEX 6PPD
フェノール化合物1:2,4−ビス(オクチルチオメチル)−6−メチルフェノール、川口化学工業社製HP400
フェノール化合物2:ジブチルヒドロキシトルエン、本州化学工業社製BHT
アロマオイル:昭和シェル石油社製エキストラクト4号S
加硫促進剤1:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ−G
加硫促進剤2:大内新興化学工業社製ノクセラーD−G
硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
In addition, the kind of raw material used in Table 1 is shown below.
SBR1: emulsion polymerization styrene butadiene rubber, glass transition temperature -52 ° C. (NIPOL 1712 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., oil-extended product with 37.5 parts by weight of aroma oil added to 100 parts by weight of SBR)
SBR2: emulsion polymerization styrene butadiene rubber, glass transition temperature -20 ° C (NIPOL 9529 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., oil-extended product with 50 parts by weight of aroma oil added to 100 parts by weight of SBR)
BR: butadiene rubber, NIPOL BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
Carbon black 1: Nitrogen adsorption specific surface area 119 m 2 / g (Tokai Carbon Co., Ltd. Seest 6)
Carbon black 2: Nitrogen adsorption specific surface area 142 m 2 / g (Mitsubishi Chemical Corporation Dia Black A)
Silica: Ultrasil 7000GR manufactured by Evonik Degussa
Coupling agent: Silane coupling agent, Si69 manufactured by Evonik Degussa
Zinc oxide: 3 types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd. Stearic acid: Beads manufactured by NOF Co., Ltd. Bead stearic acid anti-aging agent: SANTOFLEX 6PPD manufactured by Flexis
Phenol compound 1: 2,4-bis (octylthiomethyl) -6-methylphenol, HP400 manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.
Phenol compound 2: Dibutylhydroxytoluene, BHT manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.
Aroma oil: Showa Shell Sekiyu Extract 4 S
Vulcanization accelerator 1: Noxeller CZ-G manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
Vulcanization accelerator 2: Noxeller DG made by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
Sulfur: Fine powder sulfur with Jinhua seal oil manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.
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