JP6141118B2 - Rubber composition for studless tire and studless tire - Google Patents
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Description
本発明は、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物および該ゴム組成物を用いてなるスタッドレスタイヤに関し、より詳しくは、耐摩耗性を維持しつつ、雪氷上性能およびウエットグリップ性能において優れた特性を示す、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for a studless tire and a studless tire using the rubber composition. More specifically, the studless tire exhibits excellent characteristics in performance on snow and ice and wet grip performance while maintaining wear resistance. The present invention relates to a tire rubber composition.
従来、雪氷路面走行用としてスパイクタイヤの使用やタイヤへのチェーンの装着が行われてきたが、粉塵問題等の環境問題への対応のため、これに代わる雪氷路面走行用タイヤとして、スタッドレスタイヤが開発された(特許文献1)。スタッドレスタイヤは、一般路面にくらべ雪上路面で路面凹凸が大きく、材料面および設計面での工夫がされている。例えば、低温特性に優れたジエン系ゴムを配合し、また軟化効果を高める為に軟化材を多量に配合したゴム組成物が開発されてきた。なお、低温特性を追求するため、ジエン系ゴムは高シスブタジエンゴム(シス1,4含有率の高いブタジエンゴム)が配合されることが多い。 Conventionally, spike tires have been used for running on snow and ice roads, and chains have been attached to tires, but in order to deal with environmental problems such as dust problems, studless tires have been used as alternative snow and ice road running tires. Developed (Patent Document 1). Studless tires are more uneven on the road surface on snow than ordinary road surfaces, and are devised in terms of material and design. For example, rubber compositions containing a diene rubber excellent in low temperature characteristics and a large amount of a softening material have been developed in order to enhance the softening effect. In order to pursue low temperature characteristics, diene rubber is often blended with high cis butadiene rubber (butadiene rubber having a high cis 1,4 content).
一般に、雪氷上性能向上の為には、ブタジエンゴムの配合量を増やす手段が取られてきた。しかしながら、ブタジエンゴムの配合量を増やし過ぎると、ゴム中のモビリティが高くなりすぎて、種々薬品のブルーミングが発生する。よって、一般的には、ブタジエンゴムは70phr(per hundred rubber)程度配合するのが限度と言われている。また、ブタジエンゴムの増量に伴い、天然ゴム比率が低下するため、必要なゴムのタフネスが不足し、耐摩耗性能が悪化するという傾向がある。さらに、通常用いられる高シスブタジエンゴムは、−20℃付近で低温結晶化するため、低温付近のゴムの粘弾性特性を悪化させ、雪氷上性能の向上を阻害していた。 In general, in order to improve the performance on snow and ice, means for increasing the amount of butadiene rubber have been taken. However, if the amount of butadiene rubber is increased too much, the mobility in the rubber becomes too high and blooming of various chemicals occurs. Therefore, it is generally said that the limit of butadiene rubber is about 70 phr (per hundred rubber). Further, as the amount of butadiene rubber increases, the ratio of natural rubber decreases, so that there is a tendency that the required rubber toughness is insufficient and the wear resistance performance deteriorates. Furthermore, since the normally used high cis butadiene rubber crystallizes at a low temperature around -20 ° C., it deteriorates the viscoelastic properties of the rubber near the low temperature and inhibits the improvement of the performance on snow and ice.
上記問題に対応するために、低シスブタジエンゴム(シス1,4含有率の低いブタジエンゴム)を配合する手法がある。確かに、低シスブタジエンゴムは、高シスブタジエンゴムと比較して結晶性が低いため、これを配合することで、ブタジエンゴムの低温結晶化を阻害できるが、一方でゴム組成物のTgを上昇させる結果となり、耐摩耗性能の悪化などを引き起こすという問題がある。 In order to cope with the above problem, there is a method of blending low cis butadiene rubber (butadiene rubber having a low cis 1,4 content). Certainly, low cis butadiene rubber has lower crystallinity compared to high cis butadiene rubber, so it can inhibit low temperature crystallization of butadiene rubber, but it increases Tg of rubber composition. As a result, there is a problem that the wear resistance performance is deteriorated.
さらに、スタッドレスタイヤは、一般の路面では、特に、その表面が濡れていると滑りやすいという欠点を有する。 Furthermore, studless tires have the disadvantage that they are slippery on general road surfaces, especially when the surface is wet.
本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであり、具体的には、耐摩耗性を維持しつつ、雪氷上性能およびウエットグリップ性能において優れた特性を示す、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物および該ゴム組成物を用いてなるスタッドレスタイヤを提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-described problems. Specifically, the rubber composition for studless tires exhibits excellent characteristics in terms of snow and ice performance and wet grip performance while maintaining wear resistance. And a studless tire using the rubber composition.
本発明者は、鋭意検討の結果、所定のジエン系ゴム成分に、シリカおよび芳香族ビニル化合物オリゴマーをそれぞれの所定量配合することで、前記課題を解決できることを見出し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by blending a predetermined amount of silica and an aromatic vinyl compound oligomer in a predetermined diene rubber component. Completed the invention.
すなわち、本発明は、
天然ゴム20質量%以上かつシス1,4含有率が90%以上であるブタジエンゴム30質量%以上を含んでなるジエン系ゴム成分100質量部に対し、
シリカ10〜80質量部、および、
芳香族ビニル化合物オリゴマー1〜5質量部
を含んでなる、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物であって、
前記ブタジエンゴムについての低温結晶化由来ピークが消失した、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物に関する。
That is, the present invention
For 100 parts by mass of a diene rubber component comprising 20% by mass or more of natural rubber and 30% by mass or more of butadiene rubber having a cis 1,4 content of 90% or more,
10 to 80 parts by mass of silica, and
A rubber composition for studless tires comprising 1 to 5 parts by mass of an aromatic vinyl compound oligomer,
The present invention relates to a rubber composition for a studless tire in which the low-temperature crystallization-derived peak for the butadiene rubber has disappeared.
前記スタッドレスタイヤ用ゴム組成物において、芳香族ビニル化合物オリゴマーの重量平均分子量は、300〜10000であることが好ましい。 In the studless tire rubber composition, the aromatic vinyl compound oligomer preferably has a weight average molecular weight of 300 to 10,000.
前記スタッドレスタイヤ用ゴム組成物において、芳香族ビニル化合物は、スチレン、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、3−ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、4−シクロヘキシルスチレンおよび2,4,6−トリメチルスチレンからなる群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。 In the rubber composition for a studless tire, the aromatic vinyl compound includes styrene, α-methylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 3-vinyltoluene, ethylvinylbenzene, divinylbenzene, 4-cyclohexylstyrene, and 2,4,6- One or more selected from the group consisting of trimethylstyrene are preferred.
また、本発明は、前記スタッドレスタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用した、スタッドレスタイヤに関する。 The present invention also relates to a studless tire using the studless tire rubber composition in a tread.
本発明によれば、耐摩耗性を維持しつつ、雪氷上性能およびウエットグリップ性能において優れた特性を示す、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物、とりわけ、スタッドレスタイヤのトレッド用ゴム組成物、および、該ゴム組成物を用いてなるスタッドレスタイヤを提供することができる。 According to the present invention, a rubber composition for a studless tire, in particular, a rubber composition for a tread of a studless tire, and the rubber exhibiting excellent characteristics in snow and ice performance and wet grip performance while maintaining wear resistance. A studless tire using the composition can be provided.
以下、本発明を構成する各要素について説明する。 Hereafter, each element which comprises this invention is demonstrated.
<ジエン系ゴム成分>
本発明に係わるジエン系ゴム成分は、天然ゴム20質量%以上かつシス1,4含有率が90%以上であるブタジエンゴム30質量%以上を含んでなるものである。ここで、天然ゴムと該ブタジエンゴムの合計量は50質量%以上であるが、好ましくは60質量%以上、より好ましくは80質量%以上であり、100質量%であることが最も好ましい。天然ゴムとブタジエンゴムの合計が多いほど、低温特性に優れ、必要な雪氷上性能を発揮することができる。
<Diene rubber component>
The diene rubber component according to the present invention comprises 30% by mass or more of butadiene rubber having a natural rubber content of 20% by mass or more and a cis 1,4 content of 90% or more. Here, the total amount of the natural rubber and the butadiene rubber is 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and most preferably 100% by mass. The greater the total of natural rubber and butadiene rubber, the better the low-temperature characteristics and the necessary performance on snow and ice.
ジエン系ゴム成分中の天然ゴムの含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上である。一方、シス1,4含有率が90%以上であるブタジエンゴムの、ジエン系ゴム成分中の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上である。また、該ブタジエンゴムにおけるシス1,4含有率は、好ましくは93%以上、より好ましくは96%以上である。シス1,4含有率が90%未満では、雪氷路面のグリップ性が低下するとともに、耐摩耗性も低下する傾向にある。ここで、該シス1,4−含有率は、炭素−13核磁気共鳴分光法(13C−NMR)により測定される値である。 The content of natural rubber in the diene rubber component is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more. On the other hand, the content of butadiene rubber having a cis 1,4 content of 90% or more in the diene rubber component is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more. The cis 1,4 content in the butadiene rubber is preferably 93% or more, more preferably 96% or more. When the cis 1,4 content is less than 90%, the grip properties of the snow and ice road surface tend to decrease and the wear resistance tends to decrease. Here, the cis 1,4-content is a value measured by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C-NMR).
ジエン系ゴム成分として含まれる他のゴム成分としては、通常のジエン系ゴムをいずれも使用することができるが、好ましくは、改質天然ゴム、イソプレンゴム、低シス1,4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、クロロプレンゴム、ブチルゴムなどが挙げられ、これらのゴムは単独で用いても、2種以上を組合せて用いてもよい。 As the other rubber component contained as the diene rubber component, any ordinary diene rubber can be used, but preferably modified natural rubber, isoprene rubber, low cis 1,4 butadiene rubber, styrene butadiene. Examples thereof include rubber, acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene rubber and butyl rubber. These rubbers may be used alone or in combination of two or more.
<芳香族ビニル化合物オリゴマー>
本発明に係わる芳香族ビニル化合物オリゴマーは、その重量平均分子量(Mw)が300〜10000の範囲であって、その下限値は、好ましくは、350以上である。Mwが300未満では、雪氷路面でのグリップ性が十分でない傾向がある。一方、その上限値は、8000以下である。Mwが10000を超えると、雪氷路面でのグリップ性能が低下する傾向にある。
<Aromatic vinyl compound oligomer>
The weight average molecular weight (Mw) of the aromatic vinyl compound oligomer according to the present invention is in the range of 300 to 10,000, and the lower limit is preferably 350 or more. If Mw is less than 300, the grip on the snow and ice road surface tends to be insufficient. On the other hand, the upper limit is 8000 or less. When Mw exceeds 10,000, the grip performance on the snow and ice road surface tends to decrease.
芳香族ビニル化合物オリゴマーの含有量は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して、1〜5質量部である。1質量部未満では、ブタジエンの低温結晶化が抑制できない傾向にある一方、5質量部超では、耐摩耗性能が悪化する傾向にある。該含有量の下限値は、好ましくは1.5質量部、より好ましくは2質量部である。一方、該含有量の上限値は、好ましくは4.5質量部、より好ましくは4質量部である。 The content of the aromatic vinyl compound oligomer is 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber component. If it is less than 1 part by mass, the low-temperature crystallization of butadiene tends to be inhibited, whereas if it exceeds 5 parts by mass, the wear resistance tends to deteriorate. The lower limit of the content is preferably 1.5 parts by mass, more preferably 2 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 4.5 parts by mass, more preferably 4 parts by mass.
前記芳香族ビニル化合物オリゴマーのモノマー成分としては、スチレン、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、3−ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、4−シクロヘキシルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物モノマーがあげられる。このうち、経済的で、加工しやすく、グリップ特性に優れるとの観点から、スチレンまたはα−メチルスチレンが好ましい。 Examples of the monomer component of the aromatic vinyl compound oligomer include styrene, α-methylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 3-vinyltoluene, ethylvinylbenzene, divinylbenzene, 4-cyclohexylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, and the like. And aromatic vinyl compound monomers. Of these, styrene or α-methylstyrene is preferable from the viewpoint of economy, easy processing, and excellent grip characteristics.
本発明で使用する芳香族ビニル化合物オリゴマーは、1種類もしくは2種類以上の芳香族ビニル化合物モノマーを単独重合または共重合させて得られる(共)重合体であり、芳香族ビニル化合物モノマー以外のモノマー成分は含まない。 The aromatic vinyl compound oligomer used in the present invention is a (co) polymer obtained by homopolymerization or copolymerization of one or more aromatic vinyl compound monomers, and is a monomer other than the aromatic vinyl compound monomer. Contains no ingredients.
<シリカ>
本発明において、シリカとしては、汎用のものを好適に使用でき、具体的には、例えば、補強材として使用される乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカ等が挙げられるが、中でも、含水ケイ酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボンが好ましい。シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、40〜250m2/g、さらに60〜220m2/gの範囲内であることが好ましい。N2SAが40m2/g未満の場合、補強効果が十分ではなく、またタイヤの耐摩耗性を効率的に改善できない。一方、N2SAが250m2/gを超えると、シリカの分散性が低下し、ゴム組成物の発熱が増大する傾向にある。なお、窒素吸着比表面積(N2SA)は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される。
<Silica>
In the present invention, as the silica, general-purpose ones can be preferably used. Specifically, for example, dry method white carbon used as a reinforcing material, wet method white carbon, colloidal silica and the like can be mentioned. Wet method white carbon mainly composed of hydrous silicic acid is preferred. The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably in the range of 40 to 250 m 2 / g, more preferably 60 to 220 m 2 / g. When N 2 SA is less than 40 m 2 / g, the reinforcing effect is not sufficient, and the wear resistance of the tire cannot be improved efficiently. On the other hand, when N 2 SA exceeds 250 m 2 / g, the dispersibility of silica tends to decrease and the heat generation of the rubber composition tends to increase. The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is measured by the BET method according to ASTM D3037-81.
本発明に係わるシリカの含有量は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して、10〜80質量部である。該含有量が10質量部未満では、雪氷上性能が十分に発揮できない傾向がある一方、80質量部超では、加工性および作業性が悪化し、あるいは、フィラー増量による低温特性が低下する傾向がある。該含有量の下限値は、好ましくは15質量部以上、さらに好ましくは20質量部以上である。一方、該含有量の下限値は、好ましくは70質量部以下、より好ましくは60質量部以下である。 The content of silica according to the present invention is 10 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber component. If the content is less than 10 parts by mass, the performance on snow and ice tends to be insufficient. On the other hand, if it exceeds 80 parts by mass, the workability and workability deteriorate, or the low-temperature characteristics tend to decrease due to an increase in filler content. is there. The lower limit of the content is preferably 15 parts by mass or more, and more preferably 20 parts by mass or more. On the other hand, the lower limit of the content is preferably 70 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less.
本発明においては、シリカに加えて、シランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤としては、この分野で通常使用し得るものをいずれも使用することができ、具体的には、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリメトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系;3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系;γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系;3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系;3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、2−クロロエチルトリメトキシシラン、2−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。このうち、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド等が好適である。 In the present invention, a silane coupling agent can be blended in addition to silica. As the silane coupling agent, any of those usually used in this field can be used. Specifically, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) Tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) trisulfide Bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N -Dimethylthio Rubamoyl tetrasulfide, 2-triethoxysilylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 2-trimethoxysilylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazolyltetra Sulfide systems such as sulfide, 3-triethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide; 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltri Mercapto series such as ethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane; vinyltriethoxysilane, vinyl Vinyl bases such as rutrimethoxysilane; 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxy Amino systems such as silane; glycidoxy systems such as γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane Nitro compounds such as 3-nitropropyltrimethoxysilane and 3-nitropropyltriethoxysilane; 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 2-chloroethyltrimethoxysilane, 2-chloroethyltri And the like, such as chloro-system, such as Tokishishiran. Among these, for example, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide and the like are preferable.
シランカップリング剤を配合する場合、その配合量は、シリカ100質量部に対して、5質量部以上であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が5質量部未満では、分散性の改善等の効果が十分に得られない傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましい。シランカップリング剤の含有量が20質量部を超えると、充分なカップリング効果が得られず、補強性が低下する傾向がある。 When mix | blending a silane coupling agent, it is preferable that the compounding quantity is 5 mass parts or more with respect to 100 mass parts of silica. When the content of the silane coupling agent is less than 5 parts by mass, effects such as improvement in dispersibility tend not to be obtained sufficiently. Moreover, it is preferable that it is 20 mass parts or less, and, as for content of a silane coupling agent, it is more preferable that it is 15 mass parts or less. When the content of the silane coupling agent exceeds 20 parts by mass, a sufficient coupling effect cannot be obtained and the reinforcing property tends to be lowered.
シランカップリング剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 A silane coupling agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
<他の補強用充填剤>
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シリカ以外の補強用充填剤を含有することができる。補強用充填剤としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、アルミナ、タルクなど、従来タイヤ用ゴム組成物において慣用されるものであればとくに制限はないが、主としてカーボンブラックが好ましく、これらの補強用充填剤は単独で用いても、2種類以上組合せて用いてもよい。
<Other reinforcing fillers>
The rubber composition for tires of the present invention can contain a reinforcing filler other than silica. The reinforcing filler is not particularly limited as long as it is conventionally used in rubber compositions for tires, such as carbon black, calcium carbonate, magnesium carbonate, clay, alumina, talc, etc., but mainly carbon black is preferred. These reinforcing fillers may be used alone or in combination of two or more.
カーボンブラックとしては、その種類は、特に限定されず、この分野で通常使用されるものをいずれも使用することができるが、好ましくは、例えば、GPF、HAF、ISAF、SAFグレードのもの等が挙げられる。このうち、耐摩耗性を向上させる観点からは、HAF、ISAF、SAFグレードのものがより好ましい。 The type of carbon black is not particularly limited, and any of those commonly used in this field can be used, but preferably, for example, those of GPF, HAF, ISAF, SAF grade, etc. It is done. Among these, HAF, ISAF, and SAF grades are more preferable from the viewpoint of improving wear resistance.
カーボンブラックのCTAB(Cetyl Tri-methyl Ammonium Brimide)吸着比表面積は、70m2/g以上が好ましく、80m2/g以上がより好ましい。70m2/g未満では、補強性が低下する傾向がある。また、CTAB吸着比表面積は200m2/g以下であることが好ましく、150m2/g以下であることがより好ましい。CTAB吸着比表面積が200m2/gを超えると、混練り加工性が悪化する傾向がある。カーボンブラックのCTAB吸着比表面積は、JIS K 6217−3:2001に準拠して測定される。 The CTAB (Cetyl Tri-methyl Ammonium Brimide) adsorption specific surface area of carbon black is preferably 70 m 2 / g or more, and more preferably 80 m 2 / g or more. If it is less than 70 m < 2 > / g, there exists a tendency for a reinforcement property to fall. Further, CTAB adsorption specific surface area is preferably at most 200m 2 / g, and more preferably 150 meters 2 / g or less. When the CTAB adsorption specific surface area exceeds 200 m 2 / g, kneading workability tends to deteriorate. The CTAB adsorption specific surface area of carbon black is measured according to JIS K 6217-3: 2001.
カーボンブラックを添加する場合、カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム100質量部に対して、1質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が1質量部未満では、耐候性が悪化する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム100質量部に対して、70質量部以下であることが好ましく、50質量部以下であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が70質量部を超えると、雪氷上性能が悪化する傾向がある。 When carbon black is added, the content of carbon black is preferably 1 part by mass or more and more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. When the carbon black content is less than 1 part by mass, the weather resistance tends to deteriorate. The content of carbon black is preferably 70 parts by mass or less and more preferably 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. When the content of carbon black exceeds 70 parts by mass, the performance on snow and ice tends to deteriorate.
<その他の配合成分>
本発明のゴム組成物には、上記の他に、この分野で通常使用される各種添加剤、例えば、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤(オイル)、可塑剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤等を、本発明の目的を害さない範囲で、適宜添加することができる。
<Other ingredients>
In addition to the above, the rubber composition of the present invention includes various additives usually used in this field, such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a softening agent (oil), a plasticizer, an antiaging agent, an oxidation agent. Zinc, stearic acid, an antioxidant, an ozone degradation inhibitor and the like can be appropriately added within a range that does not impair the object of the present invention.
こうして得られる本発明のゴム組成物は、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物として、特に、タイヤトレッド用のゴム組成物として、好適に使用することができる。 The rubber composition of the present invention thus obtained can be suitably used as a rubber composition for studless tires, particularly as a rubber composition for tire treads.
本発明のゴム組成物は、ブタジエンゴムの低温結晶化、とりわけ、−15〜−25℃での結晶化が抑制されるため、このような低温下での粘弾性特性が悪化することなく、優れた雪氷上性能を示すものである。かかる低温結晶化の有無については、加硫ゴム組成物についての粘弾性の温度分散曲線を測定することにより、容易に判別ができる。例えば、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、動歪み0.5%の条件下で、tanδを測定し、こうして得られるtanδ曲線から、−15〜−25℃(−20℃付近)における、ブタジエンゴムの低温結晶化由来ピークの有無を判別すればよい。 The rubber composition of the present invention is excellent in low-temperature crystallization of butadiene rubber, in particular, -15 to -25 ° C, so that the viscoelastic properties at such low temperatures are not deteriorated. It shows the performance on snow and ice. The presence or absence of such low-temperature crystallization can be easily determined by measuring a viscoelastic temperature dispersion curve of the vulcanized rubber composition. For example, using a viscoelastic spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.), tan δ is measured under the condition of dynamic strain of 0.5%, and from the tan δ curve thus obtained, −15 to −25 ° C. (− What is necessary is just to discriminate | determine the presence or absence of the low temperature crystallization origin peak of butadiene rubber in 20 degreeC vicinity.
<タイヤ>
本発明のゴム組成物は、タイヤの製造に使用され、通常の方法により、タイヤとすることができる。すなわち、必要に応じて前記成分を適宜配合した混合物をロール、インターナルミキサー等の混練り機を用いて混練りし(通常、第一段階で、硫黄および加硫促進剤を除いた他の原料を混練りした後、該混練物に硫黄および加硫促進剤を加えてさらに混練りする)、未加硫の段階でタイヤの各部材の形状に合わせて押出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得ることができ、これに、注入ガスとして、通常の空気を入れ、空気入りタイヤとすることができる。なお、注入ガスとしては、通常の空気の他、酸素分圧を調整した空気、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることもできる。
<Tire>
The rubber composition of the present invention is used for manufacturing a tire and can be made into a tire by a usual method. That is, if necessary, a mixture containing the above components is kneaded using a kneader such as a roll or an internal mixer (usually in the first stage, other raw materials excluding sulfur and vulcanization accelerators). Are added to the kneaded product, and further kneaded with sulfur and a vulcanization accelerator), and extruded according to the shape of each member of the tire at an unvulcanized stage. An unvulcanized tire is formed by molding by an ordinary method. A tire can be obtained by heating and pressurizing the unvulcanized tire in a vulcanizer, and ordinary air can be introduced into the tire as an injection gas to obtain a pneumatic tire. In addition to normal air, inert gas such as air with adjusted partial pressure of oxygen, nitrogen, argon, or helium can be used as the injection gas.
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は、実施例にのみ限定されるものではない。 The present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.
以下に、実施例および比較例のゴム組成物の製造に用いた各種薬品をまとめて示す。各種薬品は、必要に応じて、常法に従い精製した。
<ゴム組成物の製造に用いた各種薬品>
天然ゴム(NR):RSS#3
ブタジエンゴム1(BR1):日本ゼオン(株)製のBR1220(シス1,4含有率:96%)
ブタジエンゴム2(BR2):旭化成(株)製のNF35(シス1,4含有率:32%)
カーボンブラック(CB):三菱化学(株)製のシーストN220(CTAB:111m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤(カップリング剤):エボニックデグサ社製のSi75
芳香族ビニル化合物オリゴマー:下記のとおり合成したスチレンオリゴマー
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤(1):大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤(2):大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
Below, the various chemical | medical agents used for manufacture of the rubber composition of an Example and a comparative example are shown collectively. Various chemicals were purified according to conventional methods as needed.
<Various chemicals used in the production of rubber composition>
Natural rubber (NR): RSS # 3
Butadiene rubber 1 (BR1): BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. (cis 1,4 content: 96%)
Butadiene rubber 2 (BR2): NF35 manufactured by Asahi Kasei Corporation (cis 1,4 content: 32%)
Carbon black (CB): Seast N220 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (CTAB: 111 m 2 / g)
Silica: Ultrasil VN3 manufactured by Evonik Degussa (N 2 SA: 175 m 2 / g)
Silane coupling agent (coupling agent): Si75 manufactured by Evonik Degussa
Aromatic vinyl compound oligomer: Styrene oligomer oil synthesized as follows: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Wax: Sunnock N manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
Zinc oxide: Zinc Hana No. 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Stearic acid: Stearic acid “Kun” manufactured by NOF Corporation
Anti-aging agent: Antigen 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N′-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Karuizawa Sulfur Co., Ltd. (1): Noxeller CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
Vulcanization accelerator (2): Noxeller D (N, N'-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
(芳香族ビニル化合物オリゴマー(スチレンオリゴマー)の合成)
充分に窒素置換した50ml容器に、トルエン15ml、スチレン5ml、n−ブチルリチウム800mgを入れ、0℃で1時間重合した後、メタノール−塩酸(2%)溶液を入れて反応を停止させることにより、スチレンオリゴマーを得た。
(Synthesis of aromatic vinyl compound oligomer (styrene oligomer))
In a 50 ml container sufficiently purged with nitrogen, 15 ml of toluene, 5 ml of styrene, and 800 mg of n-butyllithium were added, polymerized at 0 ° C. for 1 hour, and then the reaction was stopped by adding a methanol-hydrochloric acid (2%) solution. A styrene oligomer was obtained.
こうして得たスチレンオリゴマーについて、重量平均分子量(Mw)を、東ソー(株)製GPC−8000シリーズの装置を用い、検知器として示差屈折計を用いて測定し、標準ポリスチレンにより校正したところ、350であった。また、融点は、DSCにより測定したところ、19℃であった。 For the styrene oligomer thus obtained, the weight average molecular weight (Mw) was measured using a differential refractometer as a detector using a GPC-8000 series device manufactured by Tosoh Corporation, and calibrated with standard polystyrene. there were. The melting point was 19 ° C. as measured by DSC.
実施例1
(未加硫ゴム組成物の作製)
表1記載の配合に従い、上記ゴム各種薬品(硫黄および加硫促進剤を除く)を、バンバリーミキサーにて、150℃で5分間混練りし、混練り物を得た。得られた混練物に、硫黄ならびに加硫促進剤を添加して、オープンロールを用いて、約80℃の条件下3分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。
Example 1
(Preparation of unvulcanized rubber composition)
According to the formulation shown in Table 1, the rubber chemicals (excluding sulfur and vulcanization accelerator) were kneaded at 150 ° C. for 5 minutes with a Banbury mixer to obtain a kneaded product. Sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and kneaded for 3 minutes at about 80 ° C. using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition.
(スタッドレスタイヤの作製)
該未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼り合せ、170℃で15分間プレス加硫し、スタッドレスタイヤを得た。
(Production of studless tires)
The unvulcanized rubber composition was molded into a tread shape, bonded to another tire member, and press vulcanized at 170 ° C. for 15 minutes to obtain a studless tire.
実施例2〜6および比較例1〜9
表1記載の配合に従い、対応原料化合物を実施例1と同様に処理して、それぞれ、対応する未加硫ゴム組成物およびスタッドレスタイヤを得た。
Examples 2-6 and Comparative Examples 1-9
The corresponding raw material compounds were treated in the same manner as in Example 1 in accordance with the formulation shown in Table 1, and the corresponding unvulcanized rubber composition and studless tire were obtained, respectively.
<評価>
以下の方法に従い、各実施例および比較例について、ガラス転移温度(Tg)、雪氷上性能、ウエットグリップ性能および耐摩耗性を評価した。結果を表1に示す。
<Evaluation>
According to the following method, the glass transition temperature (Tg), the performance on snow and ice, the wet grip performance, and the wear resistance were evaluated for each of the examples and comparative examples. The results are shown in Table 1.
(ガラス転移温度(Tg))
各実施例および比較例のスタッドレスタイヤからゴム標品をサンプリングし、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−100〜100℃、動歪み0.5%の条件下で、tanδを測定し、こうして得られるtanδ曲線のピーク値をTgとした。また、同曲線から、−15〜−25℃(−20℃付近)における、ブタジエンゴムの低温結晶化由来ピークの有無を判別した。
(Glass transition temperature (Tg))
A rubber sample was sampled from the studless tires of the examples and comparative examples, and the temperature was −100 to 100 ° C. and the dynamic strain was 0.5% using a viscoelastic spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho). Then, tan δ was measured, and the peak value of the tan δ curve thus obtained was defined as Tg. Further, from the same curve, the presence or absence of a peak derived from low-temperature crystallization of butadiene rubber at −15 to −25 ° C. (around −20 ° C.) was determined.
(耐摩耗性)
タイヤサイズ195/65R15の各スタッドレスタイヤを、国産FF車に装着し、走行距離8000km後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離を算出し、下記の式により耐摩耗性指数として評価した。なお、指数が大きいほど、耐摩耗性が良好である。
耐摩耗性指数=(各実施例・比較例のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)÷
(比較例1のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)×100
(Abrasion resistance)
Each studless tire of tire size 195 / 65R15 is mounted on a domestic FF vehicle, the groove depth of the tire tread part after mileage of 8000 km is measured, and the mileage when the tire groove depth is reduced by 1 mm is calculated as follows. The wear resistance index was evaluated by the following formula. In addition, abrasion resistance is so favorable that an index | exponent is large.
Abrasion resistance index = (mileage when tire grooves in each example and comparative example are reduced by 1 mm) /
(Travel distance when the tire groove of Comparative Example 1 is reduced by 1 mm) × 100
(雪氷上性能)
各実施例および比較例のスタッドレスタイヤを用いて、下記の条件で、雪氷上で実車性能を評価した。なお、スタッドレスタイヤは、195/65R15サイズのDS−2パターンの乗用車用スタッドレスタイヤとして製造し、これを国産2000ccのFR車に装着した。
(1)氷上性能試験
試験場所:北海道名寄テストコ−ス
気温:−6〜−1℃
制動停止距離:時速30km/hでロックブレーキを踏み、停止させるまでに要した距離を測定した。
(2)雪上性能試験
試験場所:同上
気温:−10〜−2℃
制動停止距離:同上
(Performance on snow and ice)
Using the studless tires of the examples and comparative examples, the actual vehicle performance was evaluated on snow and ice under the following conditions. The studless tire was manufactured as a 195 / 65R15 size DS-2 pattern studless tire for passenger cars and was mounted on a domestic 2000cc FR car.
(1) On-ice performance test location: Hokkaido Nayoro Test Course Temperature: -6 to -1 ° C
Braking stop distance: The distance required to stop by stepping on the lock brake at 30 km / h was measured.
(2) Performance test on snow Location: Same as above Temperature: -10 to -2 ° C
Braking stop distance: Same as above
得られた制動停止距離から、雪上における性能指数(雪上性能指数)および氷上における性能指数(氷上性能指数)を、それぞれ、下記式により計算し、その平均値を、雪氷上性能指数とした。なお、指数が大きい程、雪氷上性能が良好である。
雪上性能指数=(比較例1の制動停止距離)÷
(各実施例・比較例の制動停止距離)×100
氷上性能指数=(比較例1の制動停止距離)÷
(各実施例・比較例の制動停止距離)×100
From the obtained braking stop distance, a performance index on snow (performance index on snow) and a performance index on ice (performance index on ice) were respectively calculated by the following formulas, and the average value was defined as the performance index on snow and ice. The larger the index, the better the performance on snow and ice.
Performance index on snow = (braking stop distance of Comparative Example 1) ÷
(Brake stop distance of each example / comparative example) × 100
Performance index on ice = (braking stop distance of Comparative Example 1) /
(Brake stop distance of each example / comparative example) × 100
(ウエットグリップ性能)
上記のとおり実車に装着したスタッドレスタイヤを用いて、ウエットアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行ない、この際におけるグリップ性能(グリップ感、ブレーキ性能、トラクション性能)をフィーリング評価した。フィーリング評価は、比較例1を100とし、明らかに性能が向上したとテストドライバーが判断できるものを120、これまでで全く見られなかった良いレベルであるものを140と評価するとの基準の下、評点付けをした。
(Wet grip performance)
Using the studless tires mounted on the actual vehicle as described above, the actual vehicle was run on the wet asphalt road test course, and the grip performance (grip feeling, brake performance, traction performance) at this time was evaluated. The feeling evaluation is based on the criteria that the comparative example 1 is 100, the test driver can judge that the performance is clearly improved, 120, and the good level that has never been seen so far is evaluated as 140. , Graded.
本発明の実施例では、耐摩耗性は所定の範囲(耐摩耗性指数:91〜99)に維持しながら、かつ、優れた雪氷上性能(雪氷上性能指数:110〜125)およびウエットグリップ性能(100〜107)を示している。一方、比較例では、耐摩耗性が極端に低下したり(比較例2〜4)、雪氷上性能が優れないか(比較例1、3〜9)、または、ウエットグリップ性能が優れない(比較例6〜9)。 In the embodiment of the present invention, the wear resistance is maintained within a predetermined range (wear resistance index: 91 to 99), and excellent performance on snow and ice (performance index on snow and ice: 110 to 125) and wet grip performance. (100 to 107). On the other hand, in the comparative example, the wear resistance is extremely lowered (Comparative Examples 2 to 4), the performance on snow and ice is not excellent (Comparative Examples 1 and 3 to 9), or the wet grip performance is not excellent (Comparison) Examples 6-9).
本発明によれば、所定のジエン系ゴム成分に、シリカおよび芳香族ビニル化合物オリゴマーの所定量をそれぞれ配合することで、耐摩耗性を維持しつつ、雪氷上性能およびウエットグリップ性能において優れた特性を示す、スタッドレスタイヤトレッド用ゴム組成物および該ゴム組成物を用いてなるスタッドレスタイヤを提供することができる。 According to the present invention, by blending a predetermined amount of silica and an aromatic vinyl compound oligomer with a predetermined diene rubber component, excellent properties in snow and ice performance and wet grip performance while maintaining wear resistance. It is possible to provide a rubber composition for a treadless tire tread and a studless tire using the rubber composition.
Claims (4)
シリカ30〜60質量部、および、
芳香族ビニル化合物オリゴマー1〜5質量部
を含んでなる、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物であって、
前記ブタジエンゴムについての低温結晶化由来ピークが消失した、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物であって、
前記低温結晶化由来ピークの消失が−15〜−25℃におけるtanδ曲線から判別されるものであるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。 For 100 parts by mass of a diene rubber component comprising 20% by mass or more of natural rubber and 30% by mass or more of butadiene rubber having a cis 1,4 content of 90% or more,
Silica 30-60 parts by weight, and,
A rubber composition for studless tires comprising 1 to 5 parts by mass of an aromatic vinyl compound oligomer,
A low-temperature crystallization-derived peak for the butadiene rubber has disappeared, a rubber composition for studless tires ,
A rubber composition for studless tires, wherein the disappearance of the low-temperature crystallization-derived peak is determined from a tan δ curve at -15 to -25 ° C.
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