JP2009242577A - Diene-based rubber composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ジエン系ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、空気入りタイヤリムクッション部の加硫成形用ゴム材料などとして好適に用いられるジエン系ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a diene rubber composition. More specifically, the present invention relates to a diene rubber composition suitably used as a rubber material for vulcanization molding of a pneumatic tire rim cushion portion.
従来、自動車車両においては、空気入りタイヤとリムとの嵌合性を向上させるため、リムと当接するビード部の内周側にリムクッションゴムを配置するようにした空気入りタイヤが用いられている。このような構造の採用により、リム組みした際に圧縮変形したリムクッションゴムの反発弾性によりリムとの密着性が向上し、リム嵌合性及び耐リム滑り性を高めることができる。 Conventionally, in an automobile vehicle, a pneumatic tire is used in which a rim cushion rubber is disposed on the inner peripheral side of a bead portion that comes into contact with the rim in order to improve the fit between the pneumatic tire and the rim. . By adopting such a structure, the rebound resilience of the rim cushion rubber that is compressed and deformed when the rim is assembled improves the adhesion to the rim, thereby improving the rim fitting property and the rim slip resistance.
このリムクッション部には、路面からの物理的な応力がかかるばかりではなく、回転トルクなどの応力が直接かかることとなる。従って、リムクッション部には、路面からの応力と、これと逆向きとなるリムからの応力がかかるため、耐久性がタイヤの他の部分に比べて損なわれやすい傾向にある。また、高速走行による発熱等による変形や熱老化も受けやすい。 The rim cushion portion is not only subjected to physical stress from the road surface but also directly subjected to stress such as rotational torque. Therefore, since the stress from the road surface and the stress from the rim in the opposite direction are applied to the rim cushion portion, the durability tends to be impaired as compared with other portions of the tire. It is also susceptible to deformation and heat aging due to heat generated by high speed running.
このため、リムクッション部のゴムの耐熱性、耐圧縮永久歪特性、耐久性は、タイヤ内圧保持の関係上非常に重要であり、これらの性能が低いと熱による劣化、各種応力による変形、破断による空気圧の低下によってタイヤのたわみが大きくなり、これらは故障が促進されるなどの現象につながる。ここで、耐圧縮永久歪特性を向上させる方法として、カーボンブラックの増量や硫黄など加硫系配合剤の増量などの手法が用いられているが、これらの手法ではゴムの破断強度が低下し、亀裂が発生するなどの問題がある。 For this reason, the heat resistance, compression set resistance, and durability of the rim cushion rubber are very important in terms of maintaining the tire internal pressure. If these performances are low, deterioration due to heat, deformation due to various stresses, and fracture The decrease in air pressure caused by the tire increases the deflection of the tire, which leads to a phenomenon such as promoting failure. Here, as a method for improving the compression set resistance, methods such as increasing the amount of carbon black and increasing the amount of vulcanizing compound such as sulfur are used, but in these methods, the breaking strength of the rubber decreases, There are problems such as cracks.
本出願人は先に、リムクッション部などに好適に用いられるゴム組成物として、天然ゴムおよび/またはポリイソプレンゴム18〜55重量部、ポリブタジエンゴム43〜80重量部、およびスチレン-ブタジエン共重合ゴム2重量部以上10重量部未満からなるブレンドゴムを有し、前記スチレン-ブタジエン共重合ゴム中のスチレン含有量が該スチレン-ブタジエン共重合ゴム100重量%に対して35重量%以下であるゴム組成物を提案している。かかるゴム組成物より得られるリムクッション部は、耐圧縮永久歪特性にはすぐれているものの、耐熱老化性および耐久性の点でさらなる改善が望まれている。
本発明の目的は、耐熱性、耐圧縮永久歪特性および耐久性をバランスよく改善せしめ、タイヤのリムクッション部などに好適に用いられるジエン系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 diene rubber composition that improves heat resistance, compression set resistance, and durability in a well-balanced manner and is suitably used for tire rim cushions and the like.
かかる本発明の目的は、天然ゴムを10重量%以上含有するジエン系ゴムブレンド物100重量部当り、モノメタクリル酸亜鉛3.8〜12重量部、窒素吸着比表面積N2SA(JIS K6217-2準拠)が50〜160m2/gのカーボンブラック50〜90重量部を配合してなり、加硫促進剤/硫黄重量比が1.2〜1.6であるジエン系ゴム組成物によって達成される。 The object of the present invention is to provide 3.8 to 12 parts by weight of zinc monomethacrylate, 100 parts by weight of diene rubber blend containing 10% by weight or more of natural rubber, nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA (based on JIS K6217-2) Is obtained by blending 50 to 90 parts by weight of carbon black of 50 to 160 m 2 / g, and is achieved by a diene rubber composition having a vulcanization accelerator / sulfur weight ratio of 1.2 to 1.6.
本発明に係るジエン系ゴム組成物は、耐熱性、耐圧縮永久歪特性および耐久性をバランスよく改善せしめるので、空気入りタイヤのリムクッション部などの加硫成形材料として好適に用いられる。 Since the diene rubber composition according to the present invention improves the heat resistance, compression set resistance and durability in a well-balanced manner, it is suitably used as a vulcanization molding material for a rim cushion portion of a pneumatic tire.
ジエン系ゴムブレンド物としては、天然ゴム(NR)を10重量%以上、好ましくは10〜80重量%を含有するものが用いられる。天然ゴム量がこれより少ない割合で用いられると圧縮永久歪特性が悪化するようになり好ましくない。天然ゴムとブレンドされる合成ジエン系ゴムとしては、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等の少なくとも一種が用いられ、SBRとしては、乳化重合SBR(E-SBR)、溶液重合SBR(S-SBR)のいずれをも用いることができる。ゴムブレンド物としては、好ましくはNRおよびBRよりなるブレンドゴムが用いられる。 As the diene rubber blend, a natural rubber (NR) containing 10% by weight or more, preferably 10 to 80% by weight is used. If the amount of natural rubber is less than this, the compression set is deteriorated, which is not preferable. Synthetic diene rubbers blended with natural rubber include isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), nitrile rubber (NBR), styrene butadiene rubber (SBR), etc. At least one kind is used, and as the SBR, either emulsion polymerization SBR (E-SBR) or solution polymerization SBR (S-SBR) can be used. As the rubber blend, a blend rubber composed of NR and BR is preferably used.
モノメタクリル酸亜鉛は、メタクリル酸が亜鉛に対して配位結合しているものと考えられ、〔CH(CH3)=CHCOO〕2Znで表わされるジメタクリル酸亜鉛とは区別される。実際には、モノメタクリル酸亜鉛として市販されているサートマー社製品SR709等をそのまま用いることができる。また、モノメタクリル酸亜鉛の合成例としては、塩基過剰でメタクリル酸と酸化亜鉛とを反応させて得られた、例えば60重量%のモノメタクリル酸亜鉛と30重量%のジメタクリル酸亜鉛、10重量%の酸化亜鉛とからなる混合塩が挙げられる。
モノメタクリル酸亜鉛は、ジエン系ゴム100重量部当り3.8〜12重量部、好ましくは4.0〜10重量部の割合で用いられる。モノメタクリル酸亜鉛の配合割合がこれよりも少ないと、耐久性が悪化するようになり、一方これよりも多い割合で用いられると、耐熱性が悪化するようになるので好ましくない。ここでモノメタクリル酸亜鉛は、酸化亜鉛を用いることなく亜鉛化合物として単独で用いることもできるし、亜鉛化合物の合計量が12重量部以内であれば、酸化亜鉛等との併用も可能である。 Zinc monomethacrylate is used in a proportion of 3.8 to 12 parts by weight, preferably 4.0 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of diene rubber. When the blending ratio of zinc monomethacrylate is less than this, the durability is deteriorated. On the other hand, when it is used at a ratio higher than this, the heat resistance is deteriorated, which is not preferable. Here, zinc monomethacrylate can be used alone as a zinc compound without using zinc oxide, and can be used in combination with zinc oxide or the like if the total amount of the zinc compound is within 12 parts by weight.
また、カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積N2SA(JIS K6217-2準拠)50〜160m2/g、好ましくは60〜140m2/gのものが、ジエン系ゴム100重量部当り50〜90重量部、好ましくは60〜80重量部の割合で用いられる。かかる窒素吸着比表面積N2SAを有するカーボンブラックとしては、SAF、ISAF、HAFのグレードのカーボンブラックが用いられ、これより小さい窒素吸着比表面積N2SAを有するカーボンブラック、例えばFEF、GPFカーボンブラックを用いた場合には、高剛性を満足させることができない。また、カーボンブラックが、これより少ない割合で用いられるとカーボンブラックの補強作用が発揮されず、耐摩耗性が低下するようになり、一方これよりも多く用いられると、ゴムの破断強度が低下し、耐久性が悪化するようになる。 Further, as carbon black, nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA (conforming to JIS K6217-2) 50 to 160 m 2 / g, preferably 60 to 140 m 2 / g is 50 to 90 per 100 parts by weight of diene rubber. Part by weight, preferably 60-80 parts by weight. As the carbon black having such nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA, carbon black of SAF, ISAF, HAF grade is used, and carbon black having a smaller nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA, for example, FEF, GPF carbon black When is used, high rigidity cannot be satisfied. Also, if carbon black is used in a smaller proportion, the reinforcing effect of carbon black will not be exhibited and wear resistance will be reduced, while if it is used more than this, the breaking strength of rubber will be reduced. , Durability becomes worse.
ジエン系ゴム組成物中には、ゴムの配合剤として加硫剤としての硫黄0.5〜3重量部、好ましくは1〜2重量部およびチアゾール系(MBT、MBTS、ZnMBT等)、スルフェンアミド系(CBS、DCBS、BBS等)、グアニジン系(DPG、DOTG、OTBG等)、チウラム系(TMTD、TMTM、TBzTD、TETD、TBTD等)、ジチオカルバミン酸塩系(ZTC、NaBDC等)、キサントゲン酸塩系(ZnBX等)等の加硫促進剤0.6〜4重量部、好ましくは1〜2.5重量部が用いられ、これらは加硫促進剤/硫黄重量比が1.2〜1.6、好ましくは1.3〜1.5となるような割合で添加される。加硫促進剤/硫黄重量比が、これより小さい場合には耐熱性に劣るようになり、一方これより大きい場合には耐久性が劣るようになる。 In the diene rubber composition, 0.5 to 3 parts by weight of sulfur as a vulcanizing agent as a rubber compounding agent, preferably 1 to 2 parts by weight, a thiazole type (MBT, MBTS, ZnMBT, etc.), a sulfenamide type ( CBS, DCBS, BBS, etc.), guanidine (DPG, DOTG, OTBG, etc.), thiuram (TMTD, TMTM, TBzTD, TETD, TBTD, etc.), dithiocarbamate (ZTC, NaBDC, etc.), xanthate ( 0.6-4 parts by weight, preferably 1-2.5 parts by weight of a vulcanization accelerator such as ZnBX etc., is used, so that the vulcanization accelerator / sulfur weight ratio is 1.2-1.6, preferably 1.3-1.5. Added in proportions. When the vulcanization accelerator / sulfur weight ratio is smaller than this, the heat resistance becomes inferior, while when it is larger, the durability becomes inferior.
以上の各成分を必須成分とするジエン系ゴム組成物中には、さらにゴムの配合剤として一般的に用いられている配合剤、例えばタルク、クレー、グラファイト、珪酸カルシウム等の補強剤または充填剤、ステアリン酸、パラフィンワックス、アロマオイル等の加工助剤、老化防止剤、可塑剤などが必要に応じて適宜配合されて用いられる。 In the diene rubber composition containing the above components as essential components, a compounding agent generally used as a compounding agent for rubber, for example, reinforcing agents or fillers such as talc, clay, graphite, calcium silicate, etc. Further, processing aids such as stearic acid, paraffin wax and aroma oil, anti-aging agents, plasticizers and the like are appropriately blended and used as necessary.
組成物の調製は、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機およびオープンロール等を用いる一般的な方法で混練することによって行われ、得られた組成物は、用いられたジエン系ゴムに応じた加硫温度で加硫され、リムクッション部(図1において符号3で示される)を形成する。
The composition was prepared by kneading by a general method using a kneader such as a kneader or a Banbury mixer and an open roll, and the obtained composition was vulcanized according to the diene rubber used. It is vulcanized at temperature to form a rim cushion part (indicated by
次に、実施例について本発明を説明する。 Next, the present invention will be described with reference to examples.
実施例1
天然ゴム(STR20) 50重量部
ブタジエン共重合ゴム(日本ゼオン製品NIPOL BR1220) 50 〃
HAFカーボンブラック(東海カーボン製品シースト300 70 〃
:窒素吸着比表面積N2SA 81m2/g)
モノメタクリル酸亜鉛(サートマー社製品SR709) 8 〃
老化防止剤(住友化学製品アンチゲン6C) 3 〃
硫黄(鶴見化学工業製品金華印油入微粉硫黄、硫黄分95%) 1.5 〃
加硫促進剤(大内新興化学工業製品ノクセラーNS-P) 2 〃
以上の各成分の内、加硫促進剤と硫黄を除く各成分を3L密閉型ミキサで5分間混練し、150℃に達したとき放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を加え、オープンロールで混練し、ジエン系ゴム組成物を得た(加硫促進剤/硫黄重量比=1.40)。
Example 1
Natural rubber (STR20) 50 parts by weight Butadiene copolymer rubber (Nippon Zeon product NIPOL BR1220) 50 〃
HAF carbon black (Tokai carbon product seast 300 70 〃
: Nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA 81m 2 / g)
Zinc monomethacrylate (Sartomer product SR709) 8 〃
Anti-aging agent (Sumitomo Chemical Antigen 6C) 3 〃
Sulfur (Tsurumi Chemical Co., Ltd. product fine powder sulfur with Jinhua seal oil, sulfur content 95%) 1.5 〃
Vulcanization accelerator (Ouchi Emerging Chemical Industry Noxeller NS-P) 2
Among the above components, the components other than the vulcanization accelerator and sulfur were kneaded with a 3 L closed mixer for 5 minutes and released when the temperature reached 150 ° C. to obtain a master batch. A vulcanization accelerator and sulfur were added to the masterbatch and kneaded with an open roll to obtain a diene rubber composition (vulcanization accelerator / sulfur weight ratio = 1.40).
実施例2
実施例1において、モノメタクリル酸亜鉛量が4重量部に変更され、またさらに亜鉛華(正同化学工業製品酸化亜鉛3種)が2重量部用いられた。
Example 2
In Example 1, the amount of zinc monomethacrylate was changed to 4 parts by weight, and 2 parts by weight of zinc white (3 types of Zinc Chemical Products Zinc Oxide) was used.
比較例1(標準例)
実施例1において、モノメタクリル酸亜鉛の代わりに亜鉛華(酸化亜鉛3種)4重量部が用いられ、また硫黄量が2重量部に変更されて用いられた(加硫促進剤/硫黄重量比=1.05)。
Comparative example 1 (standard example)
In Example 1, 4 parts by weight of zinc white (3 types of zinc oxide) was used instead of zinc monomethacrylate, and the sulfur content was changed to 2 parts by weight (vulcanization accelerator / sulfur weight ratio). = 1.05).
比較例2
実施例1において、モノメタクリル酸亜鉛の代わりに亜鉛華(酸化亜鉛3種)4重量部が用いられた。
Comparative Example 2
In Example 1, 4 parts by weight of zinc white (3 types of zinc oxide) was used instead of zinc monomethacrylate.
比較例3
実施例1において、HAFカーボンブラックの代わりにGPFカーボンブラック(東海カーボン製品HTC♯G:窒素吸着比表面積26m2/g)が同量用いられ、またモノメタクリル酸亜鉛量が7重量部に変更されて用いられた。
Comparative Example 3
In Example 1, the same amount of GPF carbon black (Tokai carbon product HTC # G: nitrogen adsorption specific surface area 26 m 2 / g) was used instead of HAF carbon black, and the amount of zinc monomethacrylate was changed to 7 parts by weight. Used.
比較例4
実施例1において、モノメタクリル酸亜鉛量が3重量部に変更されて用いられた。
Comparative Example 4
In Example 1, the amount of zinc monomethacrylate was changed to 3 parts by weight.
比較例5
実施例1において、モノメタクリル酸亜鉛量が14重量部に変更されて用いられた。
Comparative Example 5
In Example 1, the amount of zinc monomethacrylate was changed to 14 parts by weight.
比較例6
実施例1において、モノメタクリル酸亜鉛量が7重量部に、また硫黄量が2重量部にそれぞれ変更されて用いられた(加硫促進剤/硫黄重量比=1.05)。
Comparative Example 6
In Example 1, the amount of zinc monomethacrylate was changed to 7 parts by weight, and the amount of sulfur was changed to 2 parts by weight (vulcanization accelerator / sulfur weight ratio = 1.05).
比較例7
実施例1において、モノメタクリル酸亜鉛量が7重量部に、また硫黄量が1重量部にそれぞれ変更されて用いられた(加硫促進剤/硫黄重量比=2.10)。
Comparative Example 7
In Example 1, the amount of zinc monomethacrylate was changed to 7 parts by weight and the amount of sulfur was changed to 1 part by weight (vulcanization accelerator / sulfur weight ratio = 2.10).
比較例8
実施例1において、天然ゴムが用いられず、ブタジエン共重合ゴム量が100重量部に、またモノメタクリル酸亜鉛量が7重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
Comparative Example 8
In Example 1, natural rubber was not used, but the amount of butadiene copolymer rubber was changed to 100 parts by weight, and the amount of zinc monomethacrylate was changed to 7 parts by weight.
以上の各実施例および比較例で得られたジエン系ゴム組成物を150℃で30分間加硫して所定の加硫ゴム試験片を得、得られた加硫ゴム試験片について、耐熱老化性、圧縮永久歪および耐屈曲疲労性の測定を行った。
耐熱老化性:JIS K6251準拠、80℃、96時間後の破断伸び/初期破断伸びを算出測定
し、標準例で得られた値を100とする指数で示した
(この値が大きい程、耐熱老化性に優れていることを示している)
圧縮永久歪:JIS K6262準拠、25%の歪率で70℃、22時間後の歪率を測定し、標準例
で得られた値を100とする逆数を指数で示した
(この値が大きい程、圧縮永久歪が良好であることを示している)
耐屈曲疲労性:JIS K6260-1999に準拠、3万回屈曲した後の亀裂長さを測定し、標準
例で得られた値を100とする指数で示した
(この値が大きい程、耐屈曲疲労性が良好であることを示している)
The diene rubber composition obtained in each of the above Examples and Comparative Examples was vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a predetermined vulcanized rubber test piece. About the obtained vulcanized rubber test piece, heat aging resistance was obtained. The compression set and the bending fatigue resistance were measured.
Heat aging resistance: Measured according to JIS K6251, 80% elongation at break / initial break elongation after 96 hours
And an index with the value obtained in the standard example as 100
(The larger the value, the better the heat aging resistance)
Compression set: Compliant with JIS K6262, measuring the distortion rate after 22 hours at 70 ° C with a distortion rate of 25%.
The reciprocal with the value obtained in 100 as 100 is shown as an exponent.
(The larger the value, the better the compression set)
Bending fatigue resistance: Measured according to JIS K6260-1999, crack length after bending 30,000 times, standard
Indicated by an index where the value obtained in the example is 100
(The larger this value, the better the bending fatigue resistance)
得られた結果は、次の表に示される。
表
例 圧縮永久歪 耐熱老化性 耐屈曲疲労性
実施例1 105 110 105
〃 2 105 108 100
比較例1 100 100 100
〃 2 105 105 95
〃 3 100 95 120
〃 4 110 105 95
〃 5 95 120 110
〃 6 95 105 100
〃 7 110 115 95
〃 8 105 95 105
The results obtained are shown in the following table.
table
Example Compression set Heat resistance Aging resistance Bending fatigue resistance
Example 1 105 110 105
〃 2 105 108 100
Comparative Example 1 100 100 100
〃 2 105 105 95
3 3 100 95 120
4 4 110 105 95
5 5 95 120 110
6 6 95 105 100
〃 7 110 115 95
8 8 105 95 105
以上の結果から、次のようなことがいえる。
(1) 各実施例では、耐熱老化性、耐圧縮永久歪特性および耐久性がバランスよく改善されている。
(2) 標準例である比較例1と比較して、モノメタクリル酸亜鉛を配合することなく、ただ単に硫黄量を少なくしたのみでは、耐屈曲疲労性が悪化する(比較例2)。
(3) 標準例である比較例1と比較して、カーボンブラックのグレードとしてGPFを用いると、圧縮永久歪特性が悪化する(比較例3)。
(4) 標準例である比較例1と比較して、モノメタクリル酸亜鉛量を規定量以下の割合で配合すると、耐屈曲疲労性(耐久性)が悪化する(比較例4)。
(5) 標準例である比較例1と比較して、モノメタクリル酸亜鉛量を規定量以上の割合で配合すると、耐熱老化性が悪化する(比較例5)。
(6) 標準例である比較例1と比較して、モノメタクリル酸亜鉛量が規定量内であっても、加硫促進剤/硫黄重量比が規定された範囲よりも小さいと、耐熱老化性が悪化する(比較例6)。
(7) 標準例である比較例1と比較して、モノメタクリル酸亜鉛量が規定量内であっても、加硫促進剤/硫黄重量比が規定された範囲よりも大きいと、耐屈曲疲労性(耐久性)が悪化する(比較例7)。
(8) 標準例である比較例1と比較して、モノメタクリル酸亜鉛量が規定量内であっても、天然ゴムが用いられないと、圧縮永久歪特性が悪化する(比較例8)。
From the above results, the following can be said.
(1) In each example, heat aging resistance, compression set resistance and durability are improved in a well-balanced manner.
(2) Compared with the comparative example 1 which is a standard example, bending fatigue resistance deteriorates only by reducing the amount of sulfur without blending zinc monomethacrylate (Comparative Example 2).
(3) When GPF is used as a carbon black grade, the compression set characteristics are deteriorated as compared with Comparative Example 1 which is a standard example (Comparative Example 3).
(4) Bending fatigue resistance (durability) deteriorates when the amount of zinc monomethacrylate is blended at a ratio equal to or less than the specified amount as compared with Comparative Example 1 which is a standard example (Comparative Example 4).
(5) Compared with the comparative example 1 which is a standard example, when the amount of zinc monomethacrylate is blended at a ratio of a specified amount or more, the heat aging resistance deteriorates (Comparative Example 5).
(6) Compared with Comparative Example 1 which is a standard example, even if the amount of zinc monomethacrylate is within the specified amount, if the vulcanization accelerator / sulfur weight ratio is smaller than the specified range, the heat aging resistance Worsens (Comparative Example 6).
(7) Bending fatigue resistance when the vulcanization accelerator / sulfur weight ratio is larger than the specified range even if the amount of zinc monomethacrylate is within the specified amount as compared with Comparative Example 1 which is a standard example. Property (durability) deteriorates (Comparative Example 7).
(8) Compared with Comparative Example 1 which is a standard example, even if the amount of zinc monomethacrylate is within the specified amount, compression set characteristics deteriorate if natural rubber is not used (Comparative Example 8).
1 ビードフィラー
2 ビードコア
3 リムクッション
4 チェーファー
5 カーカス
1
Claims (3)
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- 2008-03-31 JP JP2008090598A patent/JP2009242577A/en active Pending
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