JP5652296B2 - Rubber composition for tire - Google Patents
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Description
本発明は、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合し発熱性を低減しながら、機械的特性を維持・向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for tires that contains carbon black with controlled colloidal characteristics to maintain and improve mechanical characteristics while reducing heat build-up.
近年、空気入りタイヤに対する要求性能として、地球環境問題への関心の高まりに伴い燃費性能が優れることが求められている。燃費性能を向上するためには転がり抵抗を低減することが知られている。このため空気入りタイヤを構成するゴム組成物の発熱を抑え、タイヤにしたときの転がり抵抗を小さくすることが行われている。ゴム組成物の発熱性の指標としては一般に動的粘弾性測定による60℃のtanδが用いられ、ゴム組成物のtanδ(60℃)が小さいほど発熱性が小さくなる。 In recent years, as a required performance for pneumatic tires, it has been demanded that fuel efficiency performance is excellent with increasing interest in global environmental problems. In order to improve fuel efficiency, it is known to reduce rolling resistance. For this reason, heat generation of the rubber composition constituting the pneumatic tire is suppressed, and rolling resistance when the tire is formed is reduced. Generally, 60 ° C. tan δ by dynamic viscoelasticity measurement is used as an index of exothermic property of the rubber composition. The smaller the tan δ (60 ° C.) of the rubber composition, the smaller the exothermic property.
ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくする方法として、例えばカーボンブラックの配合量を少なくしたり、カーボンブラックの粒径を大きくしたりすることが挙げられる。しかし、このような方法では、引張り破断強度、引張り破断伸び、ゴム硬度などの機械的特性が低下し、タイヤにしたとき操縦安定性、耐摩耗性、耐久性が低下するという問題がある。 As a method for reducing the tan δ (60 ° C.) of the rubber composition, for example, the amount of carbon black is decreased or the particle size of the carbon black is increased. However, such a method has a problem that mechanical properties such as tensile strength at break, tensile elongation at break, and rubber hardness are lowered, and steering stability, wear resistance, and durability are lowered when the tire is formed.
このため特許文献1は、主に比表面積(BET比表面積、CTAB比表面積、沃素吸着指数IA)、DBP構造値、ストークス直径dst等を調整したカーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物を低発熱化することを提案している。しかし、このゴム組成物では、ゴム組成物の機械的強度を確保する効果が必ずしも十分ではなく更なる改良が求められていた。 For this reason, Patent Document 1 mainly reduces the rubber composition by blending carbon black adjusted in specific surface area (BET specific surface area, CTAB specific surface area, iodine adsorption index IA), DBP structure value, Stokes diameter dst, and the like. It is proposed to generate heat. However, in this rubber composition, the effect of ensuring the mechanical strength of the rubber composition is not always sufficient, and further improvement has been demanded.
本発明の目的は、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合しtanδ(60℃)を小さくしながら、機械的特性を維持・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 that contains carbon black with controlled colloidal characteristics and maintains and improves mechanical characteristics while reducing tan δ (60 ° C.).
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積N2SAが55〜85m2/g、DBP吸収量が110〜160ml/100gのカーボンブラックを5〜120重量部を配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dst(nm)と、前記N2SAとの関係を下記の式(1)
Dst=α(N2SA)-0.61 (1)
(ただし、Dstはカーボンブラック凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、αは係数である。)
で表わしたとき、係数αが1979以上であることを特徴とする。
The rubber composition for a tire of the present invention that achieves the above object has a nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of 55 to 85 m 2 / g and a DBP absorption of 110 to 160 ml / 100 g with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. In addition to blending 5 to 120 parts by weight of carbon black, the relationship between the mode diameter Dst (nm) in the Stokes diameter mass distribution curve of the carbon black aggregate and the N 2 SA is expressed by the following formula (1).
Dst = α (N 2 SA) −0.61 (1)
(However, Dst is the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the carbon black aggregate, N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), and α is a coefficient.)
The coefficient α is 1979 or more.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積N2SAが55〜85m2/g、DBP吸収量が110〜160ml/100g、かつ前記式(1)の関係で表わしたときの係数αが1979以上であるカーボンブラックを5〜120重量部配合するようにしたので、ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくしながら、引張り破断強度、引張り破断伸び、ゴム硬度などの機械的特性を維持・向上することができる。 The tire rubber composition of the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of 55 to 85 m 2 / g, a DBP absorption of 110 to 160 ml / 100 g, and the above formula (1) with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. ), Carbon black having a coefficient α of 1979 or more is blended in an amount of 5 to 120 parts by weight, so that the tensile rupture strength and tensile rupture are reduced while reducing the tan δ (60 ° C.) of the rubber composition. Mechanical properties such as elongation and rubber hardness can be maintained and improved.
前記係数αとしては、1979≦α≦2450の範囲であることが好ましく、上述した優れた特性を確保しながら生産コストを抑制することができる。 The coefficient α is preferably in the range of 1979 ≦ α ≦ 2450, and production costs can be suppressed while ensuring the above-described excellent characteristics.
本発明のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、従来レベル以上に操縦安定性、耐摩耗性、耐久性を維持・向上することができる。 The pneumatic tire using the tire rubber composition of the present invention can maintain and improve steering stability, wear resistance, and durability over conventional levels while reducing rolling resistance and improving fuel efficiency. .
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでも天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。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 rubber composition for tires of the present invention, examples of the diene rubber include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber and the like that are usually used in tire rubber compositions. Of these, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, and styrene-butadiene rubber are preferable. These diene rubbers can be used alone or as any blend.
本発明のタイヤ用ゴム組成物では、特定の窒素吸着比表面積N2SA及びDBP吸収量を有し、かつN2SAと凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dstとの関係を限定した新規のカーボンブラックを配合することにより、粒子径が大きいカーボンブラックを用いてゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくしながら、引張り破断強度、引張り破断伸び、ゴム硬度、耐摩耗性などの機械的特性を悪化させることがない。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5〜120重量部、好ましくは20〜100重量部にする。カーボンブラックの配合量が5重量部未満であると、ゴム組成物の引張り破断強度、ゴム硬度、耐摩耗性が悪化する。またカーボンブラックの配合量が120重量部を超えると、tanδ(60℃)が大きくなると共に、引張り破断伸びが低下する。また耐摩耗性が却って悪化する。 The tire rubber composition of the present invention has a specific nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA and DBP absorption, and limits the relationship between the N 2 SA and the mode diameter Dst in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate. By blending the new carbon black, the tensile strength at break, tensile elongation at break, rubber hardness, wear resistance, etc. are reduced while reducing the tan δ (60 ° C.) of the rubber composition using carbon black having a large particle size. The mechanical properties are not deteriorated. The amount of carbon black is 5 to 120 parts by weight, preferably 20 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the diene rubber. When the blending amount of carbon black is less than 5 parts by weight, the tensile breaking strength, rubber hardness, and wear resistance of the rubber composition are deteriorated. If the blending amount of carbon black exceeds 120 parts by weight, tan δ (60 ° C.) increases and tensile elongation at break decreases. In addition, the wear resistance deteriorates.
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55〜85m2/gである。N2SAが55m2/g未満であると、ゴム組成物の引張り破断強度、ゴム硬度、耐摩耗性、動的弾性率との機械的特性が低下する。N2SAが85m2/gを超えると、tanδ(60℃)が大きくなる。N2SAは、JIS K6217−2に準拠して、測定するものとする。 The carbon black used in the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of 55 to 85 m 2 / g. When N 2 SA is less than 55 m 2 / g, the mechanical properties such as tensile strength at break, rubber hardness, wear resistance, and dynamic elastic modulus of the rubber composition are lowered. When N 2 SA exceeds 85 m 2 / g, tan δ (60 ° C.) increases. N 2 SA shall be measured according to JIS K6217-2.
また、カーボンブラックのDBP吸収量は、110〜160ml/100gであり、好ましくは110〜150ml/100gである。DBP吸収量が110ml/100g未満であるとtanδ(60℃)が大きくなると共に、耐摩耗性が低下する。またゴム組成物の成形加工性が低下しカーボンブラックの分散性が悪化するのでカーボンブラックの補強性能が十分に得られない。DBP吸収量が160ml/100gを超えると、耐摩耗性が却って悪化する。また粘度の上昇により加工性が悪化する。DBP吸収量は、JIS K6217−4吸油量A法に準拠して、測定するものとする。 Further, the DBP absorption amount of carbon black is 110 to 160 ml / 100 g, preferably 110 to 150 ml / 100 g. When the DBP absorption is less than 110 ml / 100 g, tan δ (60 ° C.) increases and wear resistance decreases. Further, since the molding processability of the rubber composition is lowered and the dispersibility of the carbon black is deteriorated, the reinforcing performance of the carbon black cannot be sufficiently obtained. When the DBP absorption exceeds 160 ml / 100 g, the wear resistance deteriorates. In addition, workability deteriorates due to an increase in viscosity. The DBP absorption amount shall be measured according to JIS K6217-4 oil absorption amount A method.
本発明で使用するカーボンブラックは、上述したコロイダル特性を有すると共に、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dstと窒素吸着比表面積N2SAとを下記の式(1)の関係式で表わしたとき、係数αが1979以上、好ましくは1979〜2450である。
Dst=α(N2SA)-0.61 (1)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、αは係数である。)
The carbon black used in the present invention has the above-mentioned colloidal characteristics, and the mode diameter Dst and the nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate are expressed by the following equation (1). When expressed, the coefficient α is 1979 or more, preferably 1979 to 2450.
Dst = α (N 2 SA) −0.61 (1)
(However, Dst is the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), and α is a coefficient.)
カーボンブラックが上述したN2SA及びDBP吸収量を有し、かつ係数αを1979以上にすることにより、ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくしながら、引張り破断強度、引張り破断伸び、動的弾性率、耐摩耗性、ゴム硬度などの機械的特性を維持・向上することができる。また係数αの上限は特に限定されるものではないが、カーボンブラックの収率やコストなどの生産性の観点から2450以下にするとよい。本発明において、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dstとは、カーボンブラックを遠心沈降させ、光学的に得た凝集体のストークス径の質量分布曲線における最大頻度のモード径をいう。本発明において、DstはJIS K6217−6ディスク遠心光沈降法による凝集体分布の求め方に準拠して、測定するものとする。 Carbon black has the above-described N 2 SA and DBP absorption amounts and the coefficient α is 1979 or more, so that the tensile strength at break, tensile elongation at break, dynamics can be reduced while reducing tan δ (60 ° C.) of the rubber composition. It is possible to maintain and improve mechanical properties such as elastic modulus, wear resistance, and rubber hardness. The upper limit of the coefficient α is not particularly limited, but is preferably 2450 or less from the viewpoint of productivity such as the yield and cost of carbon black. In the present invention, the mode diameter Dst in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate refers to the mode diameter of the maximum frequency in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate obtained by centrifugal sedimentation of carbon black. In the present invention, Dst is measured according to the method for obtaining the aggregate distribution by JIS K6217-6 disc centrifugal light sedimentation method.
図1は、本発明で使用するカーボンブラックのDstとN2SAの関係を示すグラフである。図1において、横軸はN2SA(m2/g)、縦軸はDst(nm)である。ASTM規格番号を有する代表的なカーボンブラックを四角印でプロットし、試作により得られたカーボンブラックを丸印及び三角印でプロットした。ここで各プロットに、後述する実施例及び比較例で使用したカーボンブラックCB1〜CB13をそれぞれ参照する数字1〜13を付している。図1に示す通り、従来の規格化されたカーボンブラックブラックのDstとN2SAは、概ね下記式(2)の関係を満たす。
Dst=1650×(N2SA)-0.61 (2)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)を表わす。)
図1では、上記式(2)の関係を点線の曲線で表わした。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between Dst and N 2 SA of carbon black used in the present invention. In FIG. 1, the horizontal axis represents N 2 SA (m 2 / g), and the vertical axis represents Dst (nm). Representative carbon black having the ASTM standard number was plotted with square marks, and carbon black obtained by trial production was plotted with circle marks and triangle marks. Here, numbers 1 to 13 that refer to carbon blacks CB1 to CB13 used in Examples and Comparative Examples described later are attached to the plots, respectively. As shown in FIG. 1, Dst and N 2 SA of conventional standardized carbon black black generally satisfy the relationship of the following formula (2).
Dst = 1650 × (N 2 SA) −0.61 (2)
(However, Dst represents the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, and N 2 SA represents the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g).)
In FIG. 1, the relationship of the above formula (2) is represented by a dotted curve.
これに対し、本発明で使用するカーボンブラックでは、Dst及びN2SAは、下記式(3)の曲線(実線)より右上にプロットされる。
Dst=1979×(N2SA)-0.61 (3)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)を表わす。)
On the other hand, in the carbon black used in the present invention, Dst and N 2 SA are plotted on the upper right from the curve (solid line) of the following formula (3).
Dst = 1979 × (N 2 SA) −0.61 (3)
(However, Dst represents the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, and N 2 SA represents the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g).)
すなわち本発明では、N2SAが55〜85m2/gの範囲において、Dstが従来のカーボンブラックのDstより大きくした新規のカーボンブラックを使用する。このようなカーボンブラックは、従来のカーボンブラックと比べ、N2SAが同レベルであっても、凝集体のストークス径が大きく、凝集体の形態が球形に近いことを意味する。これにより、ゴムに対する補強性能を高くするため、ゴム組成物の機械的特性を従来レベル以上に向上することができる。 That is, in the present invention, a new carbon black in which Dst is larger than Dst of conventional carbon black is used in the range of N 2 SA of 55 to 85 m 2 / g. Such carbon black means that the Stokes diameter of the aggregate is large and the form of the aggregate is close to a sphere even when N 2 SA is at the same level as conventional carbon black. Thereby, in order to make the reinforcement performance with respect to rubber high, the mechanical characteristic of a rubber composition can be improved more than the conventional level.
上述したコロイダル特性を有するカーボンブラックは、例えば、カーボンブラック製造炉における原料油導入条件、燃料油及び原料油の供給量、反応時間(最終原料油導入位置から反応停止までの燃焼ガスの滞留時間)などの製造条件を調整して製造することができる。 The carbon black having the colloidal characteristics described above includes, for example, feedstock introduction conditions, supply amount of fuel oil and feedstock, and reaction time (retention time of combustion gas from the last feedstock introduction position to reaction stoppage) in the carbon black production furnace. It can manufacture by adjusting manufacturing conditions, such as.
本発明において、カーボンブラックとしては、上述した特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックと、その他のカーボンブラックを共に使用することができる。このとき、特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックが占める割合が50重量%を超えるものとし、カーボンブラックの合計をジエン系ゴム100重量部に対し、10〜120重量部にする。このようにその他のカーボンブラックを共に配合することにより、ゴム組成物のtanδと機械的特性とのバランスを調整することができる。 In the present invention, as the carbon black, the carbon black having the specific colloidal characteristics described above and other carbon blacks can be used together. At this time, the proportion of carbon black having a specific colloidal characteristic exceeds 50% by weight, and the total amount of carbon black is 10 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. Thus, the balance between tan δ and mechanical properties of the rubber composition can be adjusted by blending together other carbon blacks.
タイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、各種無機充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑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。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、通常のゴム用混練機械、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。 Various additives commonly used in tire rubber compositions, such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, various inorganic fillers, various oils, anti-aging agents, and plasticizers, for tire rubber compositions These additives can be kneaded by a general method to form a rubber composition, which can be used for vulcanization or crosslinking. 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 normal 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、空気入りタイヤのキャップトレッド部、アンダートレッド部、サイドウォール部、ビードフィラー部、カーカス層、ベルト層、ベルトカバー層などのコード用被覆ゴム、ランフラットタイヤにおける断面三日月型のサイド補強ゴム層、リムクッション部などに好適に使用することができる。これらの部材に本発明のゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、走行時の発熱性が小さくなるので、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良することができる。同時に、ゴム組成物の機械的特性の改良により、操縦安定性、耐摩耗性、耐久性を従来レベル以上に維持・向上することができる。 The rubber composition for a tire according to the present invention is used for a cord covering rubber such as a cap tread portion, an under tread portion, a sidewall portion, a bead filler portion, a carcass layer, a belt layer, and a belt cover layer of a pneumatic tire. It can be suitably used for a side-reinforcing rubber layer having a crescent-shaped cross section, a rim cushion portion, and the like. Since the pneumatic tire using the rubber composition of the present invention for these members has low heat generation during running, it can reduce rolling resistance and improve fuel efficiency. At the same time, by improving the mechanical properties of the rubber composition, it is possible to maintain and improve the handling stability, wear resistance, and durability to the conventional level or higher.
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、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.
13種類のカーボンブラック(CB1〜CB13)を使用して18種類のゴム組成物(実施例1〜7、比較例1〜11)を調製した。このうち8種類のカーボンブラック(CB1,CB2,CB8〜CB13)は市販グレード、5種類のカーボンブラック(CB3〜CB7)は試作品であり、それぞれのコロイダル特性を表1,2に示した。また図1において、各カーボンブラックCB1〜CB13のDstとN2SAの関係をプロットすると共に、それぞれのカーボンブラックを参照する番号を付した。 18 types of rubber compositions (Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 11) were prepared using 13 types of carbon black (CB1 to CB13). Of these, eight types of carbon black (CB1, CB2, CB8 to CB13) are commercially available grades, and five types of carbon black (CB3 to CB7) are prototypes. Tables 1 and 2 show their colloidal characteristics. Further, in FIG. 1, the relationship between Dst and N 2 SA of each of the carbon blacks CB1 to CB13 is plotted, and numbers for referring to the respective carbon blacks are attached.
表1,2において、各略号はそれぞれ下記のコロイダル特性を表わす。
・N2SA:JIS K6217−2に基づいて測定された窒素吸着比表面積
・IA:JIS K6217−1に基づいて測定されたよう素吸着量
・CTAB:JIS K6217−3に基づいて測定されたCTAB吸着比表面積
・DBP:JIS K6217−4(非圧縮試料)に基づいて測定されたDBP吸収量
・24M4:JIS K6217−4(圧縮試料)に基づいて測定された24M4−DBP吸収量
・TINT:JIS K6217−5に基づいて測定された比着色力
・Dst:JIS K6217−6に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線の最大値であるモード径
・△D50:JIS K6217−6に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線において、その質量頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅(半値幅)
・α:Dst及びN2SAを上述した式(1)の関係に当てはめたときの係数α
In Tables 1 and 2, each abbreviation represents the following colloidal characteristics.
N 2 SA: Nitrogen adsorption specific surface area measured based on JIS K6217-2 IA: Iodine adsorption amount measured based on JIS K6217-1 CTAB: CTAB measured based on JIS K6217-3 Adsorption specific surface area DBP: DBP absorption measured based on JIS K6217-4 (uncompressed sample) 24M4: 24M4-DBP absorption measured based on JIS K6217-4 (compressed sample) TINT: JIS Specific tinting strength measured based on K6217-5, Dst: Mode diameter, ΔD50, which is the maximum value of the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate by the disc centrifugal light sedimentation method measured based on JIS K6217-6 : Mass fraction of the Stokes diameter of the aggregate measured by the disc centrifugal light sedimentation method measured based on JIS K6217-6 In curves, the width of the distribution when its mass frequency is half height of the maximum point (half-width)
· Alpha: coefficient when the Dst and N 2 SA fit to the relationship of the formula (1) described above alpha
また表1,2において、カーボンブラックCB1,CB2,CB8〜CB13は、それぞれ以下の市販グレードを表わす。
・CB1:東海カーボン社製シーストKHP
・CB2:東海カーボン社製シーストKH
・CB8:東海カーボン社製シースト300
・CB9:キャボットジャパン社製ショウブラックN330T
・CB10:新日化カーボン社製ニテロン#10N
・CB11:東海カーボン社製シースト3
・CB12:東海カーボン社製シーストNH
・CB13:東海カーボン社製シースト6
In Tables 1 and 2, carbon blacks CB1, CB2, and CB8 to CB13 represent the following commercial grades, respectively.
・ CB1: Seest KHP made by Tokai Carbon
・ CB2: Toast Carbon Co., Ltd. Seast KH
・ CB8: Tokai Carbon Co., Ltd. Seest 300
CB9: Show Black N330T manufactured by Cabot Japan
-CB10: Niteron # 10N manufactured by Nippon Kayaku Carbon
・ CB11: Tokai Carbon Co., Ltd. Seest 3
・ CB12: Tokai Carbon Co., Ltd. Seest NH
CB13: Tokai Carbon Co. Seast 6
カーボンブラックCB3〜CB7の製造
円筒反応炉を使用して、表3に示すように全空気供給量、燃料油導入量、燃料油燃焼率、原料油導入量、反応時間を変えて、カーボンブラックCB3〜CB7を製造した。
Production of carbon blacks CB3 to CB7 Using a cylindrical reactor, carbon black CB3 was changed by changing the total air supply amount, fuel oil introduction amount, fuel oil combustion rate, feedstock oil introduction amount, reaction time as shown in Table 3. -CB7 was produced.
タイヤ用ゴム組成物の調製及び評価
上述した13種類のカーボンブラック(CB1〜CB13)を用いて、表4〜6に示す配合からなる18種類のゴム組成物(実施例1〜7、比較例1〜11)を調製するに当たり、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く成分を秤量し、55Lのニーダーで15分間混練した後、そのマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを55Lのニーダーに供し、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得た。なお、表6において、SBRが油展品であるため、油展オイルを含むSBRの配合量を記載すると共に、その下の括弧内に油展オイル量を除いた正味のゴム成分の配合量を記載した。
Preparation and Evaluation of Tire Rubber Composition 18 kinds of rubber compositions (Examples 1 to 7, Comparative Example 1) having the composition shown in Tables 4 to 6 using the 13 kinds of carbon blacks (CB1 to CB13) described above. In preparing -11), the components excluding sulfur and the vulcanization accelerator were weighed and kneaded in a 55 L kneader for 15 minutes, and then the master batch was discharged and cooled at room temperature. This master batch was subjected to a 55 L kneader, and sulfur and a vulcanization accelerator were added and mixed to obtain a tire rubber composition. In Table 6, since SBR is an oil-extended product, the amount of SBR containing oil-extended oil is described, and the amount of net rubber component excluding the amount of oil-extended oil is described in parentheses below the SBR. did.
得られた18種類のゴム組成物を、それぞれ所定形状の金型中で、160℃、20分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により引張り特性、動的粘弾性(60℃)及び耐摩耗性の評価を行った。 The 18 kinds of rubber compositions thus obtained were each vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes in a mold having a predetermined shape to produce test pieces. The tensile properties and dynamic viscoelasticity (60 ° C. ) And wear resistance were evaluated.
引張り特性
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(厚さ2mm)を打ち抜き、500mm/分の引張り速度で試験を行い、引張り破断強度及び引張り破断伸びを測定した。得られた結果は、表4,5では、比較例1のそれぞれの値を100とし、表6では比較例10のそれぞれの値を100とする指数として表4〜6の「破断強度」及び「破断伸び」の欄に示した。これら指数が大きいほど引張り破断強度及び引張り破断伸びが大きく機械的特性が優れることを意味する。
Tensile properties JIS No. 3 dumbbell-shaped test pieces (thickness: 2 mm) were punched from the obtained test pieces in accordance with JIS K6251 and tested at a tensile speed of 500 mm / min to measure the tensile strength at break and tensile elongation at break. . The obtained results are shown in Tables 4 and 5, with the respective values of Comparative Example 1 being 100, and in Table 6 the respective values of Comparative Example 10 being 100 and the “breaking strength” and “ It is shown in the column of “Elongation at break”. The larger the index, the greater the tensile strength at break and the tensile elongation at break, and the better the mechanical properties.
動的粘弾性
得られた試験片をJIS K6394に準拠して、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み10%、振幅±2%、周波数20Hzの条件で、温度60℃における動的弾性率E′及び損失正接tanδを測定した。得られたE′の結果は、表4,5では、比較例1の値を100とし、表6では比較例10の値を100とする指数として表4〜6の「E′(60℃)」の欄に示した。また得られたtanδの結果は、表4,5では、比較例1の値の逆数を100とし、表6では比較例10の値の逆数を100とする指数として表4〜6の「tanδ(60℃)」の欄に示した。E′(60℃)の指数が大きいほど動的弾性率が大きく機械的特性が優れることを意味する。またtanδ(60℃)の指数が大きいほど発熱性が小さく、タイヤにしたとき転がり抵抗が小さく燃費性能が優れることを意味する。
Dynamic viscoelasticity In accordance with JIS K6394, the obtained viscoelasticity was measured using a viscoelastic spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. under conditions of an initial strain of 10%, an amplitude of ± 2%, and a frequency of 20 Hz at a temperature of 60 ° C. The dynamic elastic modulus E ′ and the loss tangent tan δ were measured. The obtained E ′ results are shown in Tables 4 and 5 as “E ′ (60 ° C.)” in Tables 4 to 6 as indexes with the value of Comparative Example 1 being 100, and in Table 6 the value of Comparative Example 10 being 100. ”Column. Further, the obtained tan δ results are shown in Tables 4 and 5, in which the reciprocal of the value of Comparative Example 1 is 100, and in Table 6, the reciprocal of the value of Comparative Example 10 is 100. 60 ° C.) ”. It means that the larger the index of E ′ (60 ° C.), the larger the dynamic elastic modulus and the better the mechanical properties. Also, the larger the index of tan δ (60 ° C.), the smaller the heat generation, and the smaller the rolling resistance when the tire is made, the better the fuel efficiency.
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、温度20℃、荷重15N、スリップ率50%、時間10分の条件で摩耗量を測定した。得られた結果は、表4,5では、比較例1の値の逆数を100とし、表6では比較例10の値の逆数を100とする指数として表4〜6の「耐摩耗性」の欄に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れていることを意味する。
Abrasion resistance According to JIS K6264, the obtained test piece was worn under the conditions of a temperature of 20 ° C., a load of 15 N, a slip rate of 50%, and a time of 10 minutes using a lambone wear tester (manufactured by Iwamoto Seisakusho). The amount was measured. The obtained results are shown in Tables 4 and 5, in which the reciprocal of the value of Comparative Example 1 is set to 100, and in Table 6, the reciprocal of the value of Comparative Example 10 is set to 100 as an index of “wear resistance” in Tables 4 to 6. Shown in the column. The larger this index, the better the wear resistance.
なお、表4〜6において使用した原材料の種類を下記に示す。
NR:天然ゴム、RSS#3
SBR:スチレン−ブタジエンゴム、LANXESS社製BUNA VSL5025−2、ゴム成分100重量部に対しオイル37.5重量部を配合した油展品。
BR:ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Nipol BR1220
CB1〜CB13:上述した表1,2に示したカーボンブラック
アロマオイル:ジャパンエナジー社製プロセスX−140
亜鉛華: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
ワックス:大内新興化学工業社製サンノック
老化防止剤:フレキシス社製SANTOFLEX6PPD
加硫促進剤1:大内新興化学工業社製ノクセラーNS−P
加硫促進剤2:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ−G
硫黄:鶴見化学工業社製油処理硫黄
表4及び表6から明らかなように実施例1〜4及び実施例5〜7のタイヤ用ゴム組成物は、引張り破断強度、引張り破断伸び、動的弾性率E′(60℃)、tanδ(60℃)及び耐摩耗性が従来レベル以上に維持・向上することが確認された。
In addition, the kind of raw material used in Tables 4-6 is shown below.
NR: natural rubber, RSS # 3
SBR: Styrene-butadiene rubber, LANXESS BUNA VSL5025-2, an oil-extended product in which 37.5 parts by weight of oil is blended with 100 parts by weight of a rubber component.
BR: butadiene rubber, Nipol BR1220 manufactured by Nippon Zeon
CB1 to CB13: Carbon black aroma oils shown in Tables 1 and 2 above: Process X-140 manufactured by Japan Energy
Zinc Hana: Zinc Oxide 3 types manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd. Stearic acid: NOF Co., Ltd. Beads stearic acid wax: Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd. Sunnock anti-aging agent: Flexis Corporation SANTOFLEX 6PPD
Vulcanization accelerator 1: NOCELLER NS-P manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
Vulcanization accelerator 2: Noxeller CZ-G manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
Sulfur: Tsurumi Chemical Co., Ltd. oil-treated sulfur As is clear from Tables 4 and 6, the rubber compositions for tires of Examples 1-4 and Examples 5-7 have tensile rupture strength, tensile rupture elongation, and dynamic elastic modulus. It was confirmed that E ′ (60 ° C.), tan δ (60 ° C.) and wear resistance were maintained and improved to a level higher than the conventional level.
表4から明らかなように、比較例1,2のゴム組成物は、カーボンブラックCB1,CB2の式(1)の係数αが1979未満であるため、実施例1〜4のタイヤ用ゴム組成物に比べtanδ(60℃)が劣る。比較例3のゴム組成物は、カーボンブラックCB3のDBP吸収量が160ml/100gを超えかつ係数αが1979未満であるため、引張り破断伸び及び耐摩耗性が低下する。 As is clear from Table 4, the rubber compositions of Comparative Examples 1 and 2 have a coefficient α of the formula (1) of the carbon blacks CB1 and CB2 of less than 1979. Tan δ (60 ° C.) is inferior to. In the rubber composition of Comparative Example 3, since the DBP absorption amount of carbon black CB3 exceeds 160 ml / 100 g and the coefficient α is less than 1979, tensile elongation at break and wear resistance are reduced.
表5から明らかなように、比較例4,5及び7のゴム組成物は、カーボンブラックCB8,CB9及びCB11のDBP吸収量が110ml/100g未満かつ係数αが1979未満であるため、tanδ(60℃)を小さくすることができず更に動的弾性率E′(60℃)、耐摩耗性の少なくとも一つが低下する。比較例6のゴム組成物は、カーボンブラックCB10のN2SAが55m2/g未満かつ係数αが1979未満であるため、引張り破断強度、動的弾性率E′(60℃)及び耐摩耗性が低下する。比較例8のゴム組成物は、係数αが1979未満であるため、動的弾性率E′(60℃)及び耐摩耗性が低下する。比較例9のゴム組成物は、カーボンブラックCB13のN2SAが85m2/gを超えかつ係数αが1979未満であるため、tanδ(60℃)を小さくすることができない。 As is apparent from Table 5, the rubber compositions of Comparative Examples 4, 5 and 7 have a tan δ (60) because the DBP absorption amount of carbon black CB8, CB9 and CB11 is less than 110 ml / 100 g and the coefficient α is less than 1979. C)) cannot be reduced, and at least one of the dynamic elastic modulus E ′ (60 ° C.) and wear resistance is lowered. In the rubber composition of Comparative Example 6, since N 2 SA of carbon black CB10 is less than 55 m 2 / g and the coefficient α is less than 1979, the tensile breaking strength, the dynamic elastic modulus E ′ (60 ° C.), and the wear resistance Decreases. Since the coefficient α of the rubber composition of Comparative Example 8 is less than 1979, the dynamic elastic modulus E ′ (60 ° C.) and the wear resistance are reduced. In the rubber composition of Comparative Example 9, tan δ (60 ° C.) cannot be reduced because N 2 SA of carbon black CB13 exceeds 85 m 2 / g and coefficient α is less than 1979.
表6から明らかなように、比較例10のゴム組成物は、カーボンブラックCB1の係数αが1979未満であるため、実施例5,6のタイヤ用ゴム組成物に比べtanδ(60℃)が劣る。更に引張り破断強度、引張り破断伸び及び耐摩耗性が低下する。比較例11のゴム組成物は、カーボンブラックCB1及びCB2の係数αが1979未満であるため、実施例7のタイヤ用ゴム組成物に比べ引張り破断伸びが劣ると共にtanδ(60℃)を小さくすることができない。 As is apparent from Table 6, the rubber composition of Comparative Example 10 has an inferior tan δ (60 ° C.) as compared with the rubber compositions for tires of Examples 5 and 6 because the coefficient α of carbon black CB1 is less than 1979. . Furthermore, tensile strength at break, tensile elongation at break and wear resistance are reduced. Since the rubber composition of Comparative Example 11 has a coefficient α of carbon black CB1 and CB2 of less than 1979, the tensile elongation at break is inferior to that of the tire rubber composition of Example 7 and tan δ (60 ° C.) is reduced. I can't.
Claims (3)
Dst=α(N2SA)-0.61 (1)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、αは係数である。)
で表わしたとき、係数αが1979以上であることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。 5 to 120 parts by weight of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of 55 to 85 m 2 / g and a DBP absorption of 110 to 160 ml / 100 g is blended with 100 parts by weight of the diene rubber. The relationship between the mode diameter Dst (nm) in the Stokes diameter mass distribution curve of the black aggregate and the N 2 SA is expressed by the following formula (1).
Dst = α (N 2 SA) −0.61 (1)
(However, Dst is the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), and α is a coefficient.)
A rubber composition for tires, wherein the coefficient α is 1979 or more.
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