JP2010144067A - Rubber composition and pneumatic tire using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤベルトクッションおよびタイヤアッパービードフィラー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、弾性率の低下を起こさずに、低発熱性および高破断強度を達成した、タイヤベルトクッションおよびタイヤアッパービードフィラー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition for a tire belt cushion and a tire upper bead filler, and a pneumatic tire using the same, and more specifically, achieves low heat buildup and high breaking strength without causing a decrease in elastic modulus. The present invention relates to a rubber composition for a tire belt cushion and a tire upper bead filler, and a pneumatic tire using the same.
ベルトクッション、アッパービードフィラーはタイヤ内部に配置されるために熱を備蓄しやすく、低発熱性が重要な物性である。また、その弾性率が小さいと走行中の変形が大きくなるために疲労劣化が進みやすくなることや、それぞれの隣接パーツの動きを大きくし、結果的にタイヤの発熱性を悪化させたり、セパレーション等の破壊現象が起こりやすくなることから、弾性率にも十分な配慮が必要である。その他、ベルトクッションとアッパービードフィラーは走行中に大きな変形を受けやすいため、良好な破断強度が必要となる。上記からベルトクッション、アッパービードフィラーにおいては発熱性、弾性率、破断強度が重要な物性であると言える。 Since the belt cushion and the upper bead filler are arranged inside the tire, they easily store heat, and low heat generation is an important physical property. Also, if the elastic modulus is small, the deformation during driving increases, so fatigue deterioration tends to progress, and the movement of each adjacent part increases, resulting in deterioration of tire heat generation, separation, etc. Therefore, sufficient consideration should be given to the elastic modulus. In addition, since a belt cushion and an upper bead filler are easy to receive a big deformation | transformation during driving | running | working, favorable breaking strength is required. From the above, it can be said that exothermic properties, elastic modulus, and breaking strength are important physical properties in belt cushions and upper bead fillers.
なお、下記特許文献1〜2には、ジチオジカプロラクタムをタイヤ用途に使用する例が挙げられているが、これらはいずれもタイヤトレッド用ゴム組成物を対象としたものであり、ジチオジカプロラクタムをベルトクッションおよびアッパービードフィラー用ゴム組成物に用い、本発明の効果を獲得することについては、何ら開示または示唆がない。
本発明の目的は、弾性率の低下を起こさずに、低発熱性および高破断強度を達成した、タイヤベルトクッションおよびタイヤアッパービードフィラー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire belt cushion and a tire upper bead filler that achieves low heat buildup and high breaking strength without causing a decrease in elastic modulus, and a pneumatic tire using the same. It is in.
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定のゴム成分に特定範囲の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックおよびジチオジカプロラクタムを特定量配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
1.天然ゴムおよび/またはイソプレンゴムを60質量部以上含むゴム成分100質量部に対し、窒素吸着比表面積が60m2/g以下のカーボンブラックを15質量部以上およびジチオジカプロラクタムを0.1〜5質量部配合してなることを特徴とするタイヤベルトクッション用ゴム組成物。
2.天然ゴムおよび/またはイソプレンゴムを60質量部以上含むゴム成分100質量部に対し、窒素吸着比表面積が60m2/g以下のカーボンブラックを15質量部以上およびジチオジカプロラクタムを0.1〜5質量部配合してなることを特徴とするタイヤアッパービードフィラー用ゴム組成物。
3.前記1または2に記載のゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by blending a specific amount of carbon black and dithiodicaprolactam having a specific range of nitrogen adsorption specific surface area with a specific rubber component. Was able to be completed.
That is, the present invention is as follows.
1. 15 parts by mass or more of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area of 60 m 2 / g or less and 0.1 to 5 parts by mass of dithiodicaprolactam with respect to 100 parts by mass of a rubber component containing 60 parts by mass or more of natural rubber and / or isoprene rubber A rubber composition for a tire belt cushion, characterized by being partly blended.
2. 15 parts by mass or more of carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area of 60 m 2 / g or less and 0.1 to 5 parts by mass of dithiodicaprolactam with respect to 100 parts by mass of a rubber component containing 60 parts by mass or more of natural rubber and / or isoprene rubber A rubber composition for tire upper bead filler, characterized by being partly blended.
3. A pneumatic tire using the rubber composition according to 1 or 2 above.
本発明によれば、特定のゴム成分に特定範囲の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックおよびジチオジカプロラクタムを特定量配合することにより、弾性率の低下を起こさずに、低発熱性および高破断強度を達成した、タイヤベルトクッションおよびタイヤアッパービードフィラー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。 According to the present invention, by adding a specific amount of carbon black and dithiodicaprolactam having a specific range of nitrogen adsorption specific surface area to a specific rubber component, low exothermic property and high breaking strength without causing a decrease in elastic modulus. It is possible to provide a rubber composition for a tire belt cushion and a tire upper bead filler, and a pneumatic tire using the same.
以下、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。
図1は、空気入りタイヤの一例を示す部分断面図である。
図1において、空気入りタイヤは左右一対のビード部1およびサイドウォール部2と、両サイドウォール部2に連なるトレッド部3からなり、ビード部1、1間にスチールコードが埋設されたカーカス層4が装架され、カーカス層4の端部がビードコア5およびビードフィラー6の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。ビードフィラー6は2つの部材から構成され、その上部はアッパービードフィラー62であり、下部はロウワービードフィラー64である。トレッド部3においては、カーカス層4の外側に、ベルト層7がタイヤ1周に亘って配置されている。ベルト層7の両端部には、ベルトクッション8が配置されている。また、トレッド部3の内周側には、アンダートレッド31が配置されている。空気入りタイヤの内面には、タイヤ内部に充填された空気がタイヤ外部に漏れるのを防止するために、インナーライナー9が設けられ、インナーライナー9を接着するためのタイゴム10が、カーカス層4とインナーライナー9との間に積層されている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of a pneumatic tire.
In FIG. 1, a pneumatic tire includes a pair of left and right bead portions 1 and
本発明のゴム組成物は、上記ベルトクッション8、アッパービードフィラー62の形成にとくに有用に用いられる。次に、本発明のゴム組成物の各成分について説明する。
The rubber composition of the present invention is particularly useful for forming the
(ゴム成分)
ゴム成分は、天然ゴム(NR)および/またはイソプレンゴム(IR)を必須成分とし、本発明で使用されるゴム成分を100質量部とした場合、そのうちNRおよび/またはIRが60質量部以上を占める必要がある。NRおよび/またはIRが60質量部未満では、破断強度が低くなり好ましくない。
なお、必要に応じて用いられる、NRおよびIR以外のゴム成分としては、任意のジエン系ゴムが挙げられ、例えば、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Br−IIR、Cl−IIR)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。
(Rubber component)
The rubber component includes natural rubber (NR) and / or isoprene rubber (IR) as essential components, and when the rubber component used in the present invention is 100 parts by mass, NR and / or IR is 60 parts by mass or more. Need to occupy. When NR and / or IR is less than 60 parts by mass, the breaking strength is lowered, which is not preferable.
The rubber component other than NR and IR used as required includes any diene rubber, such as butadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene. Examples include copolymer rubber (NBR), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (Br-IIR, Cl-IIR), chloroprene rubber (CR), and the like.
(ジチオジカプロラクタム)
本発明で使用されるジチオジカプロラクタム(DTDC)は、次の一般式(1)で表すことができる。
(Dithiodicaprolactam)
Dithiodicaprolactam (DTDC) used in the present invention can be represented by the following general formula (1).
[化1]
[Chemical 1]
ジチオジカプロラクタム(DTDC)は、市販品を利用することができ、例えばラインヘミー社製のレノグランCLD−80(EPDM中にDTDC成分を80%の割合で分散したもの)等が挙げられる。 Dithiodicaprolactam (DTDC) can use a commercial item, for example, Renogran CLD-80 (a DTDC component dispersed in EPDM at a ratio of 80%) manufactured by Rheinhemy.
(カーボンブラック)
本発明で使用されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)(注:JIS K6217−2に準拠して測定)が60m2/g以下である必要がある。窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/gを超えると、低発熱性を改善することができない。窒素吸着比表面積(N2SA)の下限は、20m2/gであるのが好ましい。さらに好ましくは、窒素吸着比表面積(N2SA)が、30〜50m2/gであるカーボンブラックである。
(Carbon black)
The carbon black used in the present invention needs to have a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) (note: measured according to JIS K6217-2) of 60 m 2 / g or less. When the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) exceeds 60 m 2 / g, the low exothermic property cannot be improved. The lower limit of the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is preferably 20 m 2 / g. More preferably, the nitrogen adsorption
(ゴム組成物の配合割合)
本発明のゴム組成物は、天然ゴム(NR)および/またはイソプレンゴム(IR)を60質量部以上含むゴム100質量部に対し、窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g以下カーボンブラックを15質量部以上およびジチオジカプロラクタムを0.1〜5質量部配合することを特徴とする。
(Rubber composition ratio)
The rubber composition of the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 m 2 / g or less with respect to 100 parts by mass of rubber containing 60 parts by mass or more of natural rubber (NR) and / or isoprene rubber (IR). It is characterized by blending 15 parts by mass or more of black and 0.1 to 5 parts by mass of dithiodicaprolactam.
本発明のゴム組成物において、上記カーボンブラックのさらに好ましい配合割合は、25〜45質量部である。ジチオジカプロラクタムのさらに好ましい配合割合は、1.0〜4.0質量部である。
ジチオジカプロラクタムの配合量が0.1質量部未満では、本発明の効果を奏することができない。逆に5質量部を超えると破断強度が悪化する。
In the rubber composition of the present invention, a more preferable blending ratio of the carbon black is 25 to 45 parts by mass. A more preferable blending ratio of dithiodicaprolactam is 1.0 to 4.0 parts by mass.
If the amount of dithiodicaprolactam is less than 0.1 parts by mass, the effects of the present invention cannot be achieved. Conversely, if it exceeds 5 parts by mass, the breaking strength deteriorates.
本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、無機充填剤、補強用充填剤、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、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配合されてい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。本発明では、ジチオジカプロラクタムを加硫系(加硫剤、架橋剤、加硫促進剤、架橋促進剤等)の添加時に添加することができる。また本発明では、充填剤としてのシリカは添加してもしなくてもよい。これらの添加剤の配合量も、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。また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。
[実施例]
In addition to the components described above, the rubber composition according to the present invention includes an inorganic filler, a reinforcing filler, a vulcanization or crosslinking agent, a vulcanization or crosslinking accelerator, various oils, an antiaging agent, a plasticizer, and the like. Various additives generally blended in a rubber composition for tires can be blended, and such additives can be kneaded by a general method into a composition and used for vulcanization or crosslinking. it can. In the present invention, dithiodicaprolactam can be added at the time of addition of the vulcanization system (vulcanizing agent, crosslinking agent, vulcanization accelerator, crosslinking accelerator, etc.). In the present invention, silica as a filler may or may not be added. The blending amounts of these additives can be set to conventional general blending amounts as long as the object of the present invention is not violated. The rubber composition of the present invention can be used to produce a pneumatic tire according to a conventional method for producing a pneumatic tire.
[Example]
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example further demonstrate this invention, this invention is not restrict | limited to the following example.
実施例1〜5および比較例1〜8
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、ジチオジカプロラクタム、加硫促進剤および硫黄を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで5分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、ジチオジカプロラクタム、加硫促進剤および硫黄を加えて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で150℃で30分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、ゴム組成物および加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。
Examples 1-5 and Comparative Examples 1-8
Sample preparation In the formulation (parts by mass) shown in Table 1, the components excluding dithiodicaprolactam, vulcanization accelerator and sulfur were kneaded for 5 minutes in a 1.7 liter closed Banbury mixer, and then released outside the mixer. Cooled to room temperature. Subsequently, the composition was put into the Banbury mixer again, and dithiodicaprolactam, a vulcanization accelerator and sulfur were added and kneaded to obtain a rubber composition. Next, the obtained rubber composition was press vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes in a predetermined mold to obtain a vulcanized rubber test piece. The physical properties of the rubber composition and the vulcanized rubber test piece were measured by the following test methods. Was measured.
弾性率:JIS K6394に準拠して、初期歪10%、振幅2%、周波数20Hzにて20℃における貯蔵弾性率(E1)を測定した。比較例1を基準(100)として、指数が大きいほど弾性率が高いことを示す。 Elastic modulus: Based on JIS K6394, the storage elastic modulus (E1) at 20 ° C. was measured at an initial strain of 10%, an amplitude of 2%, and a frequency of 20 Hz. Using Comparative Example 1 as a reference (100), the larger the index, the higher the elastic modulus.
破断強度:JIS K6251に準拠して、室温における破断伸びを測定した。比較例1を基準(100)として、指数が大きいほど破断強度大で良好であることを示す。 Breaking strength: The elongation at break at room temperature was measured according to JIS K6251. Using Comparative Example 1 as a reference (100), the larger the index, the better the breaking strength.
発熱性:JIS K6394に準拠し、初期歪10%、振幅2%、周波数20Hzにて60℃におけるtanδを測定した。比較例1を基準(100)として、指数が小さいほど発熱しにくいことを示す。
結果を表1に併せて示す。
Exothermic property: Based on JIS K6394, tan δ at 60 ° C. was measured at an initial strain of 10%, an amplitude of 2%, and a frequency of 20 Hz. Using Comparative Example 1 as a reference (100), the smaller the index, the less heat is generated.
The results are also shown in Table 1.
*1:NR(RSS#3)
*2:BR(日本ゼオン(株)製、Nipol BR 1220)
*3:カーボンブラック(新日化カーボン(株)製、ニテロン10N、窒素吸着比表面積(N2SA)=31m2/g)
*4:カーボンブラック(新日化カーボン(株)製、ニテロン200IN、窒素吸着比表面積(N2SA)=73m2/g)
*5:老化防止剤(住友化学(株)製、アンチゲンRD−G)
*6:ステアリン酸(千葉脂肪酸(株)製、工業用ステアリン酸)
*7:亜鉛華(正同化学工業(株)製、酸化亜鉛3種)
*8:硫黄(鶴見化学工業(株)製、金華印油入微粉硫黄)
*9:ジチオジカプロラクタムDTDC(ラインヘミー社製、レノグランCLD−80(EPDM中にDTDC成分を80%の割合で分散したもの。表1ではDTDCの有効成分量として記載した)
*10:加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製、ノクセラーNS−P)
* 1: NR (RSS # 3)
* 2: BR (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., Nipol BR 1220)
* 3: Carbon black (Nittan Carbon Co., Ltd., Niteron 10N, Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) = 31 m 2 / g)
* 4: Carbon black (Nichinka Carbon Co., Ltd., Niteron 200IN, Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) = 73 m 2 / g)
* 5: Anti-aging agent (Sumitomo Chemical Co., Ltd., Antigen RD-G)
* 6: Stearic acid (Chiba Fatty Acid Co., Ltd., industrial stearic acid)
* 7: Zinc flower (Zodo oxide, manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.)
* 8: Sulfur (manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd., fine powdered sulfur with Jinhua stamp oil)
* 9: Dithiodicaprolactam DTDC (Rheinghem Co., Renogran CLD-80 (in which DTDC component is dispersed in EPDM at a ratio of 80%. In Table 1, it is described as the amount of active ingredient of DTDC))
* 10: Vulcanization accelerator (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd., Noxeller NS-P)
上記の表から明らかなように、実施例1〜5で調製されたゴム組成物は、本発明で規定する特定のゴム成分に特定範囲の窒素吸着比表面積(N2SA)を有するカーボンブラックおよびジチオジカプロラクタムを特定量配合しているので、従来の代表的な比較例1の配合からなるゴム組成物に対し、弾性率の低下を起こさずに、良好な低発熱性および高破断強度を達成している。
これに対し、比較例2は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が本発明で規定する上限を超え、かつDTDCを配合していないので、発熱性が悪化した。
比較例3は、DTDCを配合しているものの、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が本発明で規定する上限を超えているので、ある程度の発熱性の改善は見られるものの、十分ではなかった。
比較例4は、DTDCを配合せず、単に硫黄を増量しているのみなので、破断強度が悪化した。
比較例5は、DTDCを配合せず、カーボンブラックを減量した例であり、低発熱性は得られるものの、弾性率および破断強度が悪化した。
比較例6は、DTDCを配合せず、単に加硫促進剤を増量しているのみなので、弾性率が悪化した。
比較例7は、DTDCを配合せず、加硫促進剤をさらに増量している例であり、破断強度が悪化した。
比較例8は、DTDCの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、破断強度が悪化した。
As is apparent from the above table, the rubber compositions prepared in Examples 1 to 5 are carbon black having a specific range of nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) in the specific rubber component defined in the present invention, and Since a specific amount of dithiodicaprolactam is blended, good low heat build-up and high breaking strength can be achieved without causing a decrease in elastic modulus compared to the conventional rubber composition comprising the blend of representative representative example 1. is doing.
On the other hand, in Comparative Example 2, since the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black exceeded the upper limit defined in the present invention and DTDC was not blended, the exothermic property deteriorated.
Although Comparative Example 3 contains DTDC, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the carbon black exceeds the upper limit defined in the present invention. It wasn't.
Since the comparative example 4 did not mix | blend DTDC and only increased the amount of sulfur, the breaking strength deteriorated.
Comparative Example 5 was an example in which DTDC was not blended and the amount of carbon black was reduced, and although the low exothermic property was obtained, the elastic modulus and breaking strength were deteriorated.
In Comparative Example 6, since DTDC was not blended and the vulcanization accelerator was merely increased, the elastic modulus was deteriorated.
Comparative Example 7 is an example in which DTDC was not blended and the vulcanization accelerator was further increased, and the breaking strength deteriorated.
In Comparative Example 8, the breaking strength deteriorated because the blending amount of DTDC exceeded the upper limit defined in the present invention.
1 ビード部
2 サイドウォール部
3 トレッド部
31 アンダートレッド
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
62 アッパービードフィラー
7 ベルト層
8 ベルトクッション
9 インナーライナー
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