JP5635291B2 - Rubber composition for tread and pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、トレッド用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition for a tread and a pneumatic tire using the same.
高性能の乗用車や自動二輪車に使用される高性能タイヤや競技車両用のレーシングタイヤなどに使用される競技用タイヤのトレッド部には、優れたグリップ性能が要求されるとともに、良好な耐摩耗性を有することも望まれている。これに対して、トレッド部のグリップ性能を向上させるために、ゴムマトリックス中にカーボンブラックやシリカ等のフィラーを高充填させることでグリップ性能（ｔａｎδ）を向上させる手法が従来から行われている。 The tread part of competition tires used for high-performance tires used in high-performance passenger cars and motorcycles and racing tires for competition vehicles requires excellent grip performance and good wear resistance. It is also desirable to have On the other hand, in order to improve the grip performance of the tread portion, a technique for improving the grip performance (tan δ) by filling a rubber matrix with a filler such as carbon black or silica has been conventionally performed.
しかし、フィラー量を増加させることによってｔａｎδが大きくなり、グリップ性能は向上するが、過剰に増加させるとフィラーの分散性の悪化が生じるため、耐摩耗性などの耐久性の低下を招くことになる。従って、従来の手法では、グリップ性能と耐摩耗性などの耐久性を両立することは困難であった。 However, increasing the amount of filler increases tan δ and improves the grip performance. However, if excessively increased, the dispersibility of the filler deteriorates, leading to a decrease in durability such as wear resistance. . Therefore, it has been difficult to achieve both grip performance and durability such as wear resistance by the conventional method.
特許文献１には、誘電体を含むシート状の圧電材とカーボンブラックを含む電気抵抗材とからなる制震層を設けた空気入りタイヤが開示されている。しかし、これは、圧電材と電気抵抗材を別個に有する制震層がベルトプライで挟まれたもので、圧電材、電気抵抗材及びベルトプライにより静電気が通る閉回路を形成し、ベルト層の振動に起因する騒音を低減したものにすぎない。 Patent Document 1 discloses a pneumatic tire provided with a vibration control layer made of a sheet-like piezoelectric material containing a dielectric and an electric resistance material containing carbon black. However, this is a structure in which a damping layer having a piezoelectric material and an electric resistance material separately is sandwiched between belt plies, and a closed circuit through which static electricity passes is formed by the piezoelectric material, the electric resistance material and the belt ply. It is only a reduction of noise caused by vibration.
本発明は、前記課題を解決し、良好な耐摩耗性などの耐久性を維持しつつ、グリップ性能を向上できるトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and provide a rubber composition for a tread that can improve grip performance while maintaining durability such as good wear resistance, and a pneumatic tire using the same. To do.
本発明は、ゴム成分と、圧電材料と、導電性カーボンブラックとを含むトレッド用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a tread rubber composition containing a rubber component, a piezoelectric material, and conductive carbon black.
上記導電性カーボンブラックは、平均一次粒子径が５〜５０ｎｍであることが好ましい。また、上記導電性カーボンブラックは、窒素吸着比表面積が５５〜１２０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｃｍ３／１００ｇであることが好ましい。更に、上記導電性カーボンブラックは、ｐＨが８．０以上、揮発分が０．５質量％以下であることが好ましい。 The conductive carbon black preferably has an average primary particle diameter of 5 to 50 nm. Further, the conductive carbon black has a nitrogen adsorption specific surface area is preferably 55~120m 2 / g, DBP oil absorption amount is 80~110cm 3 / 100g. Further, the conductive carbon black preferably has a pH of 8.0 or more and a volatile content of 0.5% by mass or less.
上記導電性カーボンブラックは、黒鉛化カーボンブラック、アセチレンブラック及びケッチェンブラックからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。 The conductive carbon black is preferably at least one selected from the group consisting of graphitized carbon black, acetylene black, and ketjen black.
上記ゴム成分は、スチレンブタジエンゴムを含むことが好ましい。
上記ゴム組成物は、上記ゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が１３０ｍ２／ｇ以上であるカーボンブラックを２０質量部以上含むことが好ましい。
The rubber component preferably contains styrene butadiene rubber.
The rubber composition preferably contains 20 parts by mass or more of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area of 130 m 2 / g or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
上記ゴム組成物は、上記圧電材料及び上記導電性カーボンブラックが上記ゴム成分中に分散されたものであることが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤに関する。
The rubber composition is preferably such that the piezoelectric material and the conductive carbon black are dispersed in the rubber component.
The present invention also relates to a pneumatic tire having a tread produced using the rubber composition.
本発明によれば、ゴム成分に圧電材料と導電性カーボンブラックを配合したトレッド用ゴム組成物であるので、良好な耐摩耗性などの耐久性を維持しつつ、グリップ性能を向上できる。 According to the present invention, since it is a rubber composition for a tread in which a piezoelectric material and conductive carbon black are blended in a rubber component, grip performance can be improved while maintaining durability such as good wear resistance.
本発明のトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分と、圧電材料と、導電性カーボンブラックとを含む。該圧電材料及び導電性カーボンブラックの併用により、グリップ性能（特にドライグリップ性能）を顕著に改善できると同時に、耐摩耗性などの耐久性の悪化を抑制できる。 The rubber composition for a tread of the present invention includes a rubber component, a piezoelectric material, and conductive carbon black. By the combined use of the piezoelectric material and conductive carbon black, grip performance (particularly dry grip performance) can be remarkably improved, and deterioration of durability such as wear resistance can be suppressed.
グリップ性能が高められる（ｔａｎδを大きくする）メカニズムは必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
上記圧電材料と導電性カーボンブラックを含むトレッドゴムに対して走行により刺激を与えると、刺激を受けた圧電材料から磁力と電力が生じ、その磁力によりエネルギーロスが発生し、ｔａｎδが大きくなる。また、磁力とともに生じた電力は導電性カーボンブラックによってトレッドゴム全体に伝達され、刺激を受けていない圧電材料にも電力が伝達される。そして、その伝達された電力によって圧電材料が更に磁力を発生するため、上記と同様にｔａｎδが大きくなる。このような上記両成分による作用により、トレッドゴム全体にエネルギーロスが発生し、ｔａｎδが顕著に大きくなると推察される。
The mechanism for improving the grip performance (increasing tan δ) is not necessarily clear, but is presumed as follows.
When the tread rubber including the piezoelectric material and conductive carbon black is stimulated by running, a magnetic force and electric power are generated from the stimulated piezoelectric material, energy loss is generated by the magnetic force, and tan δ increases. Further, the electric power generated along with the magnetic force is transmitted to the entire tread rubber by the conductive carbon black, and the electric power is also transmitted to the piezoelectric material that is not stimulated. Then, since the piezoelectric material further generates a magnetic force by the transmitted electric power, tan δ increases as described above. It is presumed that energy loss occurs in the entire tread rubber and tan δ becomes remarkably large due to the action of both the above components.
また、上記両成分を使用しているため、充填剤として汎用されているシリカやカーボンブラックを増量しなくても大きなｔａｎδが得られることから、破壊強度の低下を招くことも抑制できる。このため、本発明では、グリップ性能と耐久性（耐摩耗性など）をバランス良く改善できる。 In addition, since both of the above components are used, a large tan δ can be obtained without increasing the amount of silica or carbon black, which are widely used as fillers, so that it is possible to suppress a decrease in fracture strength. For this reason, in this invention, grip performance and durability (abrasion resistance etc.) can be improved with good balance.
圧電材料とは、弾性エネルギーと電気エネルギーを可逆的に変換できるものであり、例えば、公知のセラミックス系及び高分子系圧電材料が挙げられる。セラミックス系圧電材料としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３（ＢＴ））、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（Ｌｉ２ＮｂＯ３）、チタン酸リチウム（ＬｉＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸バリウム鉛（（Ｂａ、Ｐｂ）ＴｉＯ３）、チタン酸バリウムカルシウム（（Ｂａ、Ｃａ）ＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ、Ｎａ）ＮｂＯ３）、ニオブ酸カリウムリチウム（（Ｋ、Ｌｉ）ＮｂＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ））などを使用できる。また、高分子系圧電材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ヨウ素化ポリ酢酸ビニル、ポリウレアなどを使用できる。なかでも、グリップ性能の改善効果が良好に得られる点から、セラミックス系圧電材料が好ましく、チタン酸ジルコン酸鉛がより好ましい。また、形状の点では、粒子状のセラミックス系圧電材料が好ましい。 The piezoelectric material can reversibly convert elastic energy and electric energy, and examples thereof include known ceramic-based and polymer-based piezoelectric materials. Ceramic-based piezoelectric materials include barium titanate (BaTiO 3 (BT)), strontium titanate (SrTiO 3 ), lithium niobate (Li 2 NbO 3 ), lithium titanate (LiTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ). ), Lead barium titanate ((Ba, Pb) TiO 3 ), barium calcium titanate ((Ba, Ca) TiO 3 ), potassium sodium niobate ((K, Na) NbO 3 ), potassium lithium niobate (( K, Li) NbO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT)), or the like can be used. In addition, as the polymer piezoelectric material, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, iodinated polyvinyl acetate, polyurea, or the like can be used. Among these, ceramic-based piezoelectric materials are preferable and lead zirconate titanate is more preferable because the effect of improving the grip performance can be satisfactorily obtained. In terms of shape, a particulate ceramic piezoelectric material is preferable.
圧電材料の平均一次粒子径は、０．１μｍ以上であり、好ましくは１．０μｍ以上、より好ましくは３．０μｍ以上、更に好ましくは４．０μｍ以上、特に好ましくは４．５μｍ以上である。０．１μｍ未満であると、タイヤのグリップ性能を向上させる効果が充分でない傾向がある。該平均一次粒子径は、５０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは８μｍ以下である。５０μｍを超えると、耐摩耗性などの耐久性が低下する傾向がある。
なお、本明細書において、圧電材料、カーボンブラックなどの平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡により観察し、視野内に観察された一次粒子を４００個以上測定し、その平均により求めることができる。
The average primary particle diameter of the piezoelectric material is 0.1 μm or more, preferably 1.0 μm or more, more preferably 3.0 μm or more, still more preferably 4.0 μm or more, and particularly preferably 4.5 μm or more. If it is less than 0.1 μm, the effect of improving the grip performance of the tire tends to be insufficient. The average primary particle size is 50 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, and still more preferably 8 μm or less. When it exceeds 50 μm, durability such as wear resistance tends to decrease.
In the present specification, the average primary particle diameter of the piezoelectric material, carbon black, etc. can be obtained by observing with a transmission electron microscope, measuring 400 or more primary particles observed in the field of view, and calculating the average. .
圧電材料の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは３質量部以上、より好ましくは５質量部以上、更に好ましくは８質量部以上である。３質量部未満であると、タイヤのグリップ性能を向上させる効果が充分でない傾向がある。該圧電材料の含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下である。２０質量部を超えると、耐摩耗性などの耐久性が低下する傾向がある。 The content of the piezoelectric material is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and still more preferably 8 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 3 parts by mass, the effect of improving the grip performance of the tire tends to be insufficient. The content of the piezoelectric material is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and still more preferably 10 parts by mass or less. When it exceeds 20 parts by mass, durability such as wear resistance tends to decrease.
上記導電性カーボンブラックとしては、黒鉛化カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどが使用される。なかでも、グリップ性能を向上し、これと耐久性を両立できる点から、黒鉛化カーボンブラックが好ましい。黒鉛化処理により、表面が高度に結晶化（グラファイト化）され、ストラクチャーが発達し、導電性付与性能が向上するため、本発明の効果が良好に得られると推察される。 As the conductive carbon black, graphitized carbon black, acetylene black, ketjen black and the like are used. Among these, graphitized carbon black is preferable from the viewpoint of improving grip performance and achieving both durability and durability. By the graphitization treatment, the surface is highly crystallized (graphitized), the structure develops, and the conductivity imparting performance is improved. Therefore, it is presumed that the effect of the present invention can be obtained satisfactorily.
導電性カーボンブラックの平均一次粒子径は、好ましくは５ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは２０ｎｍ以上である。５ｎｍ未満であると、ゴム中に導電性カーボンブラックを分散させることが非常に困難であり、性能を発揮できないおそれがある。また、導電性カーボンブラックの平均一次粒子径は、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、更に好ましくは２７ｎｍ以下、特に好ましくは２５ｎｍ以下である。５０ｎｍを超えると、耐摩耗性やグリップ性能を改善することが困難となる傾向がある。 The average primary particle diameter of the conductive carbon black is preferably 5 nm, more preferably 10 nm or more, and further preferably 20 nm or more. If it is less than 5 nm, it is very difficult to disperse the conductive carbon black in the rubber, and the performance may not be exhibited. The average primary particle diameter of the conductive carbon black is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, still more preferably 27 nm or less, and particularly preferably 25 nm or less. If it exceeds 50 nm, it tends to be difficult to improve wear resistance and grip performance.
導電性カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、好ましくは５５ｍ２／ｇ以上、より好ましくは８０ｍ２／ｇ以上、更に好ましくは９０ｍ２／ｇ以上、特に好ましくは９５ｍ２／ｇ以上である。５５ｍ２／ｇ未満では、粒子径が一般に大きくなりすぎて耐摩耗性やグリップ性能の改善が難しくなる傾向がある。また、導電性カーボンブラックのＮ２ＳＡは、１２０ｍ２／ｇ以下、好ましくは１１０ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは１０５ｍ２／ｇ以下である。１２０ｍ２／ｇを超えると、ゴム中に導電性カーボンブラックを分散させることが困難であり、耐摩耗性、破壊エネルギーが低下するおそれがある。
なお、カーボンブラックのＮ２ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７のＡ法によって求められる。
Nitrogen adsorption specific surface area of conductive carbon black (N 2 SA) of preferably 55m 2 / g or more, more preferably 80 m 2 / g or more, more preferably 90m 2 / g or more, particularly preferably 95 m 2 / g or more It is. If it is less than 55 m 2 / g, the particle size generally tends to be too large, and it tends to be difficult to improve wear resistance and grip performance. Further, N 2 SA of the conductive carbon black is 120 m 2 / g or less, preferably 110 m 2 / g or less, and more preferably 105 m 2 / g or less. When it exceeds 120 m 2 / g, it is difficult to disperse the conductive carbon black in the rubber, and the wear resistance and the fracture energy may be reduced.
The N 2 SA of carbon black is determined by the A method of JIS K6217.
導電性カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量は、好ましくは８０ｃｍ３／１００ｇ以上、より好ましくは９０ｃｍ３／１００ｇ以上、更に好ましくは９５ｃｍ３／１００ｇ以上、特に好ましくは９８ｃｍ３／１００ｇ以上である。８０ｃｍ３／１００ｇ未満では、ストラクチャーの発達の程度が低く、導電性が低いため、グリップ性能を改善することが困難となる傾向がある。また、該ＤＢＰ吸油量は、好ましくは１１０ｃｍ３／１００ｇ以下、より好ましくは１０８ｃｍ３／１００ｇ以下、更に好ましくは１０５ｃｍ３／１００ｇ以下である。１１０ｃｍ３／１００ｇを超えると、ゴムの未加硫粘度が高くなりすぎることで、加工性が悪化する傾向がある。 Conductive carbon black dibutyl phthalate (DBP) oil absorption is preferably 80 cm 3/100 g or more, more preferably 90cm 3/100 g or more, more preferably 95cm 3/100 g or more, particularly preferably 98cm 3/100 g or more . Is less than 80 cm 3/100 g, low degree of structure in the development, for conductivity is low, it tends to be difficult to improve the grip performance. Further, the DBP oil absorption is preferably 110 cm 3/100 g or less, more preferably 108cm 3/100 g, more preferably not more than 105 cm 3/100 g. Exceeds 110 cm 3/100 g, by uncured硫粘degree of rubber becomes too high, processability tends to be deteriorated.
導電性カーボンブラックのｐＨは、好ましくは８．０以上、より好ましくは９．０以上、更に好ましくは９．５以上である。ｐＨが８．０未満では、導電性が低下し、グリップ性能を改善することが困難となる傾向がある。また、該ｐＨは、好ましくは１２．０以下、より好ましくは１１．０以下、更に好ましくは１０．５以下である。ｐＨが１２．０を超えると、加硫に悪影響を与えるおそれがある。 The pH of the conductive carbon black is preferably 8.0 or higher, more preferably 9.0 or higher, and still more preferably 9.5 or higher. If the pH is less than 8.0, the conductivity tends to be low, and it tends to be difficult to improve the grip performance. Moreover, this pH becomes like this. Preferably it is 12.0 or less, More preferably, it is 11.0 or less, More preferably, it is 10.5 or less. If the pH exceeds 12.0, the vulcanization may be adversely affected.
導電性カーボンブラックの揮発分は、好ましくは０．５質量％以下、より好ましくは０．４質量％以下、更に好ましくは０．３％質量以下である。揮発分が少ないことにより、導電性が良好となり、グリップ性能を改善できる。
なお、本明細書において、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量、ｐＨ、揮発分は、ＪＩＳ Ｋ６２２１（１９８２）に記載の方法で測定される値である。
The volatile content of the conductive carbon black is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.4% by mass or less, and still more preferably 0.3% by mass or less. Less volatile matter improves the conductivity and improves the grip performance.
In this specification, the DBP oil absorption, pH, and volatile content of carbon black are values measured by the method described in JIS K6221 (1982).
導電性カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは３質量部以上、より好ましくは５質量部以上、更に好ましくは８質量部以上である。３質量部未満であると、カーボンブラックにより導電性を付与できないおそれがある。また、該導電性カーボンブラックの含有量は、好ましくは２０質量部以下であり、より好ましくは１５質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下である。２０質量部を超えると、ゴムが硬くなることで、グリップの低下を招くおそれがある。 The content of the conductive carbon black is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and still more preferably 8 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 3 parts by mass, there is a possibility that the conductivity cannot be imparted by carbon black. Further, the content of the conductive carbon black is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and still more preferably 10 parts by mass or less. When the amount exceeds 20 parts by mass, the rubber becomes hard, which may cause a decrease in grip.
本発明で使用できるゴム成分としては特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のジエン系ゴムが挙げられる。なかでも、グリップ性能や耐摩耗性の点から、ＳＢＲが好ましい。 The rubber component that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), ethylene Examples include diene rubbers such as propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), and acrylonitrile butadiene rubber (NBR). Of these, SBR is preferable from the viewpoint of grip performance and wear resistance.
ＳＢＲとしては、特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）等を使用できる。ＳＢＲのスチレン含有量は、好ましくは２０〜５０質量％、より好ましくは３５〜４５質量％である。 The SBR is not particularly limited, and for example, emulsion polymerization styrene butadiene rubber (E-SBR), solution polymerization styrene butadiene rubber (S-SBR) and the like can be used. The styrene content of SBR is preferably 20 to 50% by mass, more preferably 35 to 45% by mass.
ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は特に限定されないが、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％であることが特に好ましい。これにより、グリップ性能、耐摩耗性を両立できる。 The content of SBR in 100% by mass of the rubber component is not particularly limited, but is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and particularly 100% by mass. preferable. Thereby, both grip performance and wear resistance can be achieved.
本発明では、補強用充填剤として、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１３０ｍ２／ｇ以上のカーボンブラックを更に含むことが好ましい。これにより、グリップ性能、耐摩耗性などの耐久性を改善できる。該Ｎ２ＳＡは、好ましくは１３５ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１４０ｍ２／ｇ以上である。また、カーボンブラック（２）のＮ２ＳＡは、好ましくは２００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１６０ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは１５０ｍ２／ｇ以下である。２００ｍ２／ｇを超えると、ゴム中のカーボンブラックの分散が困難であり、破壊エネルギーが悪化するおそれがある。 In the present invention, it is preferable that the reinforcing filler further includes carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 130 m 2 / g or more. Thereby, durability, such as grip performance and abrasion resistance, can be improved. The N 2 SA is preferably 135 m 2 / g or more, more preferably 140 m 2 / g or more. Also, N 2 SA of the carbon black (2) is preferably 200 meters 2 / g or less, more preferably 160 m 2 / g or less, still more preferably not more than 150 meters 2 / g. If it exceeds 200 m 2 / g, it is difficult to disperse the carbon black in the rubber, and the fracture energy may be deteriorated.
また、更に配合する上記カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量は、好ましくは８０ｃｍ３／１００ｇ以上、より好ましくは１００ｃｍ３／１００ｇ以上、更に好ましくは１０５ｃｍ３／１００ｇ以上である。８０ｃｍ３／１００ｇ未満では、補強効果が小さくなる傾向がある。また、該ＤＢＰ吸油量は、好ましくは１４０ｃｍ３／１００ｇ以下、より好ましくは１３０ｃｍ３／１００ｇ以下、更に好ましくは１２０ｃｍ３／１００ｇ以下である。１４０ｃｍ３／１００ｇを超えると、未加硫ゴムの粘度が高くなり過ぎることで、加工性が悪化する傾向がある。 Moreover, further the carbon black of dibutyl phthalate to blend (DBP) oil absorption is preferably 80 cm 3/100 g or more, more preferably 100 cm 3/100 g or more, further preferably 105 cm 3/100 g or more. If it is less than 80 cm < 3 > / 100g, there exists a tendency for a reinforcement effect to become small. Further, the DBP oil absorption is preferably 140cm 3/100 g or less, more preferably 130 cm 3/100 g, more preferably not more than 120 cm 3/100 g. Exceeds 140cm 3/100 g, by the viscosity of the unvulcanized rubber is too high, processability tends to be deteriorated.
上記カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上、更に好ましくは７５質量部以上である。２０質量部未満であると、補強性が充分得られないおそれがある。また、該カーボンブラックの含有量は、好ましくは１３０質量部以下であり、より好ましくは１１０質量部以下、更に好ましくは１００質量部以下である。１３０質量部を超えると、耐摩耗性などの耐久性が低下したり、加工性が低下するおそれがある。 The content of the carbon black is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 50 parts by mass or more, and further preferably 75 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 20 parts by mass, the reinforcing property may not be sufficiently obtained. The carbon black content is preferably 130 parts by mass or less, more preferably 110 parts by mass or less, and still more preferably 100 parts by mass or less. When it exceeds 130 parts by mass, durability such as wear resistance may be lowered, and workability may be lowered.
本発明では、上記カーボンブラック以外にも、シリカ、炭酸カルシウム、タルクなどの補強用充填剤が配合してもよい。２種以上の補強用充填剤を使用する場合、補強用充填剤の好適な含有量は上記カーボンブラックの配合量と同様である。 In the present invention, in addition to the carbon black, reinforcing fillers such as silica, calcium carbonate and talc may be blended. When two or more reinforcing fillers are used, the preferred content of the reinforcing filler is the same as the blending amount of the carbon black.
本発明では、レジン（粘着付与樹脂）が使用されることが好ましい。
レジンとしては特に限定されず、例えば、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂、テルペン樹脂、ロジン樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられるが、ゴムへの相溶性が高いという理由からクマロンインデン樹脂が好ましい。
In the present invention, it is preferable to use a resin (tackifying resin).
The resin is not particularly limited, and examples thereof include coumarone indene resin, petroleum resin, terpene resin, rosin resin, phenolic resin, etc., but coumarone indene resin is preferable because of its high compatibility with rubber. .
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、加硫剤、ステアリン酸、各種老化防止剤、オゾン劣化防止剤、オイル、ワックス、加硫促進剤などを適宜配合することができる。 In addition to the above components, the rubber composition of the present invention contains compounding agents generally used in the production of rubber compositions, such as vulcanizing agents, stearic acid, various anti-aging agents, anti-ozone degradation agents, oils and waxes. Further, a vulcanization accelerator and the like can be appropriately blended.
アロマオイルなどのオイルを配合する場合、オイルの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは４０質量部以上である。２０質量部未満であると、グリップ性能が低下するおそれがある。該オイルの配合量は、好ましくは８０質量部以下、より好ましくは６５質量部以下、更に好ましくは５５質量部以下である。８０質量部を超えると、耐摩耗性などの耐久性が低下するおそれがある。 When blending oil such as aroma oil, the blending amount of the oil is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 40 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 20 parts by mass, grip performance may be reduced. The amount of the oil is preferably 80 parts by mass or less, more preferably 65 parts by mass or less, and still more preferably 55 parts by mass or less. When it exceeds 80 parts by mass, durability such as wear resistance may be lowered.
加硫剤として硫黄を配合する場合、硫黄の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．２質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上、更に好ましくは０．８質量部以上である。０．２質量部未満であると、架橋密度が低くなり、耐摩耗性を充分に確保できないおそれがある。該硫黄の配合量は、好ましくは５．０質量部以下、より好ましくは３．０質量部以下、更に好ましくは１．０質量部以下、特に好ましくは０．９質量部以下である。５．０質量部を超えると、架橋密度が高くなり、耐摩耗性、破断応力、破断時伸びなどのゴム特性が充分に得られないおそれがある。 When sulfur is compounded as a vulcanizing agent, the amount of sulfur is preferably 0.2 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and still more preferably 0.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. More than part by mass. If it is less than 0.2 parts by mass, the crosslink density becomes low and there is a possibility that sufficient wear resistance cannot be ensured. The amount of sulfur is preferably 5.0 parts by mass or less, more preferably 3.0 parts by mass or less, still more preferably 1.0 parts by mass or less, and particularly preferably 0.9 parts by mass or less. If it exceeds 5.0 parts by mass, the crosslink density increases, and rubber properties such as wear resistance, breaking stress and elongation at break may not be sufficiently obtained.
加硫促進剤としては、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミドなどを使用することが好ましい。ゴム組成物にＮ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミドを配合する場合、その配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１．０質量部以上、より好ましくは２．０質量部以上、更に好ましくは２．２質量部以上である。１．０質量部未満であると、ゴム組成物が充分に加硫されず、必要とするゴム特性が得られないおそれがある。該配合量は、好ましくは５．０質量部以下、より好ましくは３．２質量部以下、更に好ましくは３．０質量部以下である。５．０質量部を超えると、ゴム焼けの原因となるおそれがある。 As the vulcanization accelerator, Nt-butyl-2-benzothiazylsulfenamide or the like is preferably used. When Nt-butyl-2-benzothiazylsulfenamide is blended in the rubber composition, the blending amount is preferably 1.0 part by mass or more, more preferably 2 parts per 100 parts by mass of the rubber component. 0.0 part by mass or more, more preferably 2.2 parts by mass or more. If it is less than 1.0 part by mass, the rubber composition may not be sufficiently vulcanized and the required rubber properties may not be obtained. The blending amount is preferably 5.0 parts by mass or less, more preferably 3.2 parts by mass or less, and still more preferably 3.0 parts by mass or less. If it exceeds 5.0 parts by mass, there is a risk of burning the rubber.
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで、ゴム成分、圧電材料、導電性カーボンブラックなどの前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。これにより、圧電材料及び導電性カーボンブラックがゴム成分中に分散した加硫ゴム組成物が得られる。 The rubber composition of the present invention is produced by a general method. That is, it can be produced by a method of kneading each component such as a rubber component, a piezoelectric material, and conductive carbon black with a Banbury mixer, a kneader, an open roll, etc., and then vulcanizing. As a result, a vulcanized rubber composition in which the piezoelectric material and conductive carbon black are dispersed in the rubber component is obtained.
本発明のゴム組成物は、走行中に路面に接触するタイヤのトレッド（キャップトレッド）に使用される。トレッドゴム全体にエネルギーロスが発生するという点から、圧電材料及び導電性カーボンブラックの両成分をトレッドゴム中に均一に分散させることが好ましい。 The rubber composition of the present invention is used for a tread (cap tread) of a tire that contacts a road surface during traveling. From the viewpoint that energy loss occurs in the entire tread rubber, it is preferable to uniformly disperse both the piezoelectric material and the conductive carbon black in the tread rubber.
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型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。
The pneumatic tire of the present invention is produced by a usual method using the rubber composition.
That is, the rubber composition containing the above components is extruded in accordance with the shape of the tread at an unvulcanized stage and molded together with other tire members on a tire molding machine by a normal method. Form a vulcanized tire. The unvulcanized tire is heated and pressurized in a vulcanizer to obtain a tire.
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下に、実施例で用いた各種薬品について説明する。
ＳＢＲ：旭化成工業（株）製タフデン４８５０（オイル含有ＳＢＲ、ＳＢＲ固形分１００質量部に対してオイルを５０質量部含有、スチレン含有量：４０％）
カーボンブラック（補強用充填剤）：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ１１０（Ｎ２ＳＡ：１４３ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１３ｃｍ３／１００ｇ）
老化防止剤６Ｃ：フレキシス（株）製のサントフレックス１３
老化防止剤２２４：大内新興化学工業（株）製のノクラック２２４
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−２６０
レジン：新日鐵化学（株）製のエスクロンＶ１２０（クマロンインデン樹脂）
圧電材料：富士チタン工業（株）製 ＰＥ６０Ａ（平均一次粒子径：５μｍ）
導電性カーボンブラック（黒鉛化カーボンブラック）：三菱化学（株）製の＃４０００Ｂ（平均一次粒子径：２４ｎｍ、Ｎ２ＳＡ：１００ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１０２ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ：１０．０、揮発分：０．３質量％）
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
The various chemicals used in the examples are described below.
SBR: Toughden 4850 manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd. (oil-containing SBR, 50 parts by mass of oil with respect to 100 parts by mass of SBR solid content, styrene content: 40%)
Carbon black (reinforcing filler): Cabot Japan manufactured by KK SHOWBLACK N110 (N 2 SA: 143m 2 / g, DBP oil absorption: 113cm 3/100 g)
Anti-aging agent 6C: Santoflex 13 manufactured by Flexis Co., Ltd.
Anti-aging agent 224: NOCRACK 224 manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
Stearic acid: Stearic acid “椿” manufactured by NOF Corporation
Zinc oxide: Zinc oxide type 2 aroma oil manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd .: Process X-260 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Resin: Escron V120 (coumarone indene resin) manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.
Piezoelectric material: PE60A (average primary particle size: 5 μm) manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd.
Conductive carbon black (graphitized carbon black): Mitsubishi Chemical Co., Ltd. # 4000B (average primary particle diameter: 24nm, N 2 SA: 100m 2 / g, DBP oil absorption: 102cm 3 / 100g, pH: 10. 0, volatile content: 0.3% by mass)
Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. NS: Noxeller NS (Nt-butyl-2-benzothiazylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
＜実施例及び比較例＞
（試験用タイヤの作製）
表１に示す配合処方に従い、ＢＰ型バンバリーを用いて、硫黄及び加硫促進剤ＮＳ以外の成分を１５０℃排出で３分間ベース練りを行った。次に、硫黄及び加硫促進剤ＮＳを加え、オープンロールで約５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。更に、得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、１７０℃で１２分間加硫し、試験用タイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。
得られた試験用タイヤを、下記の通り評価した。
<Examples and Comparative Examples>
(Production of test tires)
In accordance with the formulation shown in Table 1, using a BP type Banbury, components other than sulfur and the vulcanization accelerator NS were subjected to base kneading at 150 ° C. for 3 minutes. Next, sulfur and a vulcanization accelerator NS were added and kneaded with an open roll for about 5 minutes to obtain an unvulcanized rubber composition. Further, the obtained unvulcanized rubber composition is molded into a tread shape and bonded together with other tire members on a tire molding machine to form an unvulcanized tire, which is vulcanized at 170 ° C. for 12 minutes, and tested. Tires (size: 195 / 65R15) were manufactured.
The obtained test tire was evaluated as follows.
（グリップ性能）
上記試験用タイヤを車両に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて１０周の実車走行を行なった。そして、その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどドライ路面におけるグリップ性能が優れることを示す。
(Grip performance)
The test tire was mounted on a vehicle, and the vehicle traveled 10 laps on a dry asphalt road test course. And the test driver evaluated the stability of the control at the time of steering in that case, and the comparative example 1 was set to 100 and displayed as an index. The larger the value, the better the grip performance on the dry road surface.
（耐久性能）
上記試験用タイヤを車両に装着し、ドライアスファルト路面８０００ｋｍを走行した後に、トレッドの溝探さを測定した。タイヤトレッドゴムの残溝量を計測し、耐久性として評価した。数値が大きいほど耐久性（耐摩耗性）が優れることを示す。
(Durability)
The test tire was mounted on a vehicle, and after running on a dry asphalt road surface of 8000 km, the groove search of the tread was measured. The remaining groove amount of the tire tread rubber was measured and evaluated as durability. It shows that durability (wear resistance) is excellent, so that a numerical value is large.
圧電材料と黒鉛化カーボンブラックを使用していない比較例１に比べて、これらの配合した実施例１では、耐摩耗性を維持しつつ、グリップ性能を向上できた。特に、圧電材料や黒鉛化カーボンブラックを増量すると、グリップ性能がより改善された（実施例２、３）。
一方、比較例１の補強用カーボンブラックを増量するとグリップ性能は改善されるものの、耐摩耗性が低下した（比較例２）。また、圧電材料のみを配合してもグリップ性能の改善効果は低かった（比較例３）。
Compared with the comparative example 1 which does not use a piezoelectric material and graphitized carbon black, in the blended example 1, it was possible to improve the grip performance while maintaining the wear resistance. In particular, when the amount of piezoelectric material or graphitized carbon black was increased, the grip performance was further improved (Examples 2 and 3).
On the other hand, when the amount of reinforcing carbon black in Comparative Example 1 was increased, the grip performance was improved, but the wear resistance was reduced (Comparative Example 2). Further, even when only the piezoelectric material was blended, the effect of improving the grip performance was low (Comparative Example 3).
Claims (10)
該圧電材料の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、３〜２０質量部であり、
該導電性カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、３〜２０質量部であるトレッド用ゴム組成物。 A rubber component, a piezoelectric material and a conductive carbon black seen including,
Content of this piezoelectric material is 3-20 mass parts with respect to 100 mass parts of said rubber components,
A rubber composition for a tread , wherein the content of the conductive carbon black is 3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component .
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