JP5935243B2 - Rubber composition for run-flat tires - Google Patents
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Description
本発明は、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合し、タイヤにしたときの転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたランフラットタイヤ用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for a run-flat tire, in which carbon black with controlled colloidal characteristics is blended to reduce the rolling resistance when made into a tire and to improve the steering stability to a conventional level or more.
従来、ランフラット走行性能を有する空気入りタイヤとして、サイドウォール部に断面三日月状の硬質ゴムからなるサイドゴム補強層を設け、このサイドゴム補強層の剛性に基づいてパンクして空気圧が低くなっても一定の走行距離を確保するようにすることが行われている(例えば、特許文献1参照)。このサイドゴム補強層は、ランフラット走行時の発熱を抑制し剛性を高いレベルで確保するため、低発熱性かつ高剛性であることが求められている。 Conventionally, as a pneumatic tire with run-flat running performance, a side rubber reinforcement layer made of hard rubber with a crescent cross section is provided on the sidewall, and it is constant even if the air pressure decreases by puncturing based on the rigidity of this side rubber reinforcement layer It is performed to ensure the travel distance (see, for example, Patent Document 1). The side rubber reinforcing layer is required to have low heat generation and high rigidity in order to suppress heat generation during run-flat running and to ensure rigidity at a high level.
また、地球環境問題への関心の高まりに伴い、通常走行時の燃費性能を向上することも強く求められている。燃費性能を向上するためには走行時の発熱を抑制し、タイヤの転がり抵抗を低減することが必要であり、タイヤを構成するゴム組成物の発熱性を小さくすることが行われている。ゴム組成物の発熱性の指標としては一般に動的粘弾性測定による60℃のtanδが用いられ、ゴム組成物のtanδ(60℃)が小さいほど発熱性が小さくなる。 In addition, with increasing interest in global environmental problems, there is a strong demand for improving fuel efficiency during normal driving. In order to improve the fuel efficiency, it is necessary to suppress heat generation during running and reduce the rolling resistance of the tire, and the heat generation of the rubber composition constituting the tire is reduced. Generally, 60 ° C. tan δ by dynamic viscoelasticity measurement is used as an index of exothermic property of the rubber composition. The smaller the tan δ (60 ° C.) of the rubber composition, the smaller the exothermic property.
ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくする方法として、例えばカーボンブラックの配合量を少なくしたり、カーボンブラックの粒径を大きくしたりすることが挙げられる。しかし、このような方法では、ゴム硬度や弾性率が低下し、タイヤにしたとき操縦安定性やランフラット走行時の走行性能が低下するという問題がある。 As a method for reducing the tan δ (60 ° C.) of the rubber composition, for example, the amount of carbon black is decreased or the particle size of the carbon black is increased. However, in such a method, there is a problem that rubber hardness and elastic modulus are lowered, and steering stability and running performance during run-flat running are lowered when the tire is formed.
本発明の目的は、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合し、タイヤにしたときの転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたランフラットタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rubber composition for run-flat tires, which contains carbon black with controlled colloidal characteristics and has improved rolling stability when made into a tire while improving steering stability to a conventional level or higher. It is to provide.
上記目的を達成する本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを10〜80重量%、天然ゴムを10〜40重量%含むジエン系ゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積N2SAが55〜81m2/g、DBP吸収量が120〜150ml/100gのカーボンブラックを50重量%以上含む補強性充填剤を20〜100重量部配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dst(nm)と、前記N2SAとの関係を下記の式(1)
Dst=α(N2SA)-0.61 (1)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)で152nm以上であり、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、αは係数である。)
で表わしたとき、係数αが1979以上2215以下であることを特徴とする。
The rubber composition for a run-flat tire of the present invention that achieves the above-mentioned object is a nitrogen adsorption specific surface area N 2 based on 100 parts by weight of a diene rubber containing 10 to 80% by weight of butadiene rubber and 10 to 40% by weight of natural rubber. 20 to 100 parts by weight of a reinforcing filler containing 50% by weight or more of carbon black having an SA of 55 to 81 m 2 / g and a DBP absorption of 120 to 150 ml / 100 g, and Stokes of the carbon black aggregate The relationship between the mode diameter Dst (nm) in the mass distribution curve of the diameter and the N 2 SA is expressed by the following equation (1).
Dst = α (N 2 SA) −0.61 (1)
(However, Dst is the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, which is 152 nm or more , N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), and α is a coefficient.)
The coefficient α is 1979 or more and 2215 or less.
本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを10〜80重量%、天然ゴムを10〜40重量%含むジエン系ゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積N2SAが55〜81m2/g、DBP吸収量が120〜150ml/100g、かつ前記式(1)の関係で表わしたときの係数αが1979以上2215以下であるカーボンブラックを50重量%以上含む補強性充填剤を20〜100重量部配合するようにしたので、ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくしながらゴム硬度及び弾性率を確保するため、タイヤにしたとき転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。 The rubber composition for run flat tires of the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of 55 to 81 with respect to 100 parts by weight of diene rubber containing 10 to 80% by weight of butadiene rubber and 10 to 40% by weight of natural rubber. A reinforcing filler containing 50% by weight or more of carbon black having a m 2 / g, DBP absorption of 120 to 150 ml / 100 g, and a coefficient α of 1979 to 2215 when expressed by the relationship of the above formula (1). Since 20 to 100 parts by weight are blended, in order to ensure rubber hardness and elastic modulus while reducing tan δ (60 ° C.) of the rubber composition, steering stability is reduced while reducing rolling resistance when used as a tire. It can be improved beyond the conventional level.
前記係数αが、1979≦α≦2215の範囲であることにより、上述した優れた特性を確保しながら生産コストを抑制することができる。 The coefficient alpha is by the range of 1979 ≦ α ≦ 2215, it is possible to suppress the production cost while ensuring excellent properties described above.
前記ブタジエンゴムとして、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムを、前記ジエン系ゴム中10〜40重量%含有することが好ましく、ゴム組成物の補強性をより高くすることができる。 As the butadiene rubber, a butadiene rubber containing a syndiotactic 1,2-polybutadiene component is preferably contained in the diene rubber in an amount of 10 to 40% by weight, so that the reinforcing property of the rubber composition can be further increased.
本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物で空気入りタイヤの左右のサイドウォール部に断面三日月形のゴム補強層を配置したランフラットタイヤは、通常の走行時に転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のサイドゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。 The run-flat tire with the rubber composition for the run-flat tire according to the present invention in which a rubber reinforcing layer having a crescent-shaped cross section is disposed on the left and right sidewall portions of the pneumatic tire reduces rolling resistance during normal driving and improves fuel efficiency. However, the steering stability can be improved to a level higher than the conventional level. Further, during run flat running, the run flat running performance is excellent, and the heat generation of the side rubber reinforcing layer having a crescent-shaped cross section of the side wall portion is suppressed, and the durability performance is also excellent.
本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物を適用するタイヤとしては、左右のサイドウォール部に断面三日月形のゴム補強層を配置したサイド補強方式のランフラットタイヤが挙げられる。図1は、サイド補強方式のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。 Examples of tires to which the rubber composition for run-flat tires of the present invention is applied include side-reinforced run-flat tires in which left and right side wall portions are provided with crescent-shaped rubber reinforcing layers. FIG. 1 is a half cross-sectional view in the tire meridian direction showing an example of a side reinforcing type run-flat tire.
図1において、ランフラットタイヤは、トレッド部1、サイドウォール部2及びビード部3を有し、その内側に2プライのカーカス6が左右一対のビードコア4,4間に、ビードコア4及びビードフィラー5を包み込むように内側から外側に折り返されるように装架され、トレッド部1のカーカス6の外周側に、複数プライ(図では2プライ)からなるベルト層7がタイヤ1周にわたって配置されたラジアル構造になっている。タイヤの最内周側には、インナーライナー層9が配置されている。また、左右のサイドウォール部2,2には、それぞれカーカス6の内側に断面三日月状のゴム補強層8,8が内挿されている。なお、このサイドゴム補強層を内挿する位置は図示の例に限定されるものではなく、2枚のカーカス6の間に内挿するものであってもよい。
In FIG. 1, the run flat tire has a
本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、断面三日月状のゴム補強層8に好適に使用することができる。
The rubber composition for run-flat tires of the present invention can be suitably used for the
本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、天然ゴム及びブタジエンゴムを必ず含む。天然ゴムを含有することにより、その分子量の高さから引張り破断強度、引張り破断伸びが大きくなる。またブタジエンゴムを含有することにより、その脆化温度の低さから硬さの温度依存性が低下し耐久性能に優れるようになる。 In the rubber composition for a run-flat tire of the present invention, the diene rubber necessarily includes natural rubber and butadiene rubber. By containing natural rubber, the tensile strength at break and tensile elongation at break increase from the height of the molecular weight. Further, by containing butadiene rubber, the temperature dependence of hardness is lowered due to the low embrittlement temperature, and the durability performance is improved.
天然ゴムの含有量は、ジエン系ゴム100重量%中10〜40重量%、好ましくは20〜40重量%である。天然ゴムの含有量が10重量%未満であると、引張り破断強度が低くなりランフラットタイヤの断面三日月状のゴム補強層に不適となる。天然ゴムの含有量が40重量%を超えると、引張り破断強度、引張り破断伸びは十分で強度の高い断面三日月状のゴム補強層になるが、繰返し疲労性が不十分になり耐久性に劣る。 The content of the natural rubber is 10 to 40% by weight, preferably 20 to 40% by weight, in 100% by weight of the diene rubber. If the content of the natural rubber is less than 10% by weight, the tensile strength at break becomes low, and it becomes unsuitable for a rubber reinforcing layer having a crescent-shaped cross section of a run flat tire. When the content of natural rubber exceeds 40% by weight, the tensile strength at break and tensile elongation at break are sufficient and the strength becomes a crescent-shaped rubber reinforcing layer, but the cyclic fatigue property becomes insufficient and the durability is inferior.
またブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム100重量%中10〜80重量%、好ましくは20〜80重量%である。ブタジエンゴムの含有量が10重量%未満であると、繰返し疲労性が悪化する。ブタジエンゴムの含有量が80重量%を超えると、ゴム組成物のゴム強度が過度に低下する。 The content of butadiene rubber is 10 to 80% by weight, preferably 20 to 80% by weight, in 100% by weight of diene rubber. When the content of butadiene rubber is less than 10% by weight, the repeated fatigue properties deteriorate. When the content of butadiene rubber exceeds 80% by weight, the rubber strength of the rubber composition is excessively lowered.
なお、ブタジエンゴムとしては、その一部がシンジオタクチック1,2−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムであることが好ましい。シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン成分は、結晶性が高い樹脂であり、ブタジエンゴム中に微分散している。このシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムを配合することで、ゴム組成物の硬度と引張り応力を大きくし、ゴムの変形量を最適なものに改良することができる。 In addition, as a butadiene rubber, it is preferable that the one part is a butadiene rubber containing a syndiotactic 1,2-polybutadiene component. The syndiotactic-1,2-polybutadiene component is a resin with high crystallinity and is finely dispersed in butadiene rubber. By blending the butadiene rubber containing the syndiotactic-1,2-polybutadiene component, the hardness and tensile stress of the rubber composition can be increased, and the deformation amount of the rubber can be improved to an optimum value.
シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムの含有量は、好ましくはジエン系ゴム100重量%中10〜40重量%にするとよい。シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムの含有量が10重量%未満であると、ゴム組成物の補強性が十分に得られない。またこのブタジエンゴムの含有量が40重量%を超えると、転がり抵抗が悪化する。 The content of the butadiene rubber containing the syndiotactic 1,2-polybutadiene component is preferably 10 to 40% by weight in 100% by weight of the diene rubber. When the content of the butadiene rubber containing the syndiotactic 1,2-polybutadiene component is less than 10% by weight, the reinforcing property of the rubber composition cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the content of the butadiene rubber exceeds 40% by weight, rolling resistance is deteriorated.
本発明で好適に使用するシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴム中のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン成分の含有量は好ましくは1〜50重量%、より好ましくは3〜25重量%である。シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン成分の含有量が1重量%未満であると、十分な補強性能向上が得られないことがある。またシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン成分の含有量が50重量%を超えると、ゴム組成物が硬くなり過ぎて引張り破断伸びが低下し好ましくない。 The content of the syndiotactic-1,2-polybutadiene component in the butadiene rubber containing the syndiotactic-1,2-polybutadiene component suitably used in the present invention is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 3 to 3%. 25% by weight. When the content of the syndiotactic-1,2-polybutadiene component is less than 1% by weight, sufficient reinforcement performance may not be obtained. On the other hand, when the content of the syndiotactic-1,2-polybutadiene component exceeds 50% by weight, the rubber composition becomes too hard and the tensile elongation at break is lowered, which is not preferable.
このようなシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムとしては、市販のものを使用することができ、例えば、宇部興産社製UBEPOL VCR412、VCR617、VCR450、VCR800等を例示することができる。 As such a butadiene rubber containing syndiotactic-1,2-polybutadiene, a commercially available rubber can be used, and examples thereof include UBEPOL VCR412, VCR617, VCR450, and VCR800 manufactured by Ube Industries. .
本発明において、ジエン系ゴムをブタジエンゴムおよび天然ゴムで構成することができる。またジエン系ゴムとしてブタジエンゴムおよび天然ゴム以外の他のジエン系ゴムを含むことができる。他のジエン系ゴムとしては、例えばイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでもイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。 In the present invention, the diene rubber can be composed of butadiene rubber and natural rubber. Further, the diene rubber may include other diene rubbers other than butadiene rubber and natural rubber. Examples of other diene rubbers include isoprene rubber, styrene-butadiene rubber, and acrylonitrile-butadiene rubber. Of these, isoprene rubber and styrene-butadiene rubber are preferable. These diene rubbers can be used alone or as any blend.
本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物では、補強性充填剤をジエン系ゴム100重量に対し20〜100重量部、好ましくは30〜90重量部配合する。補強性充填剤の配合量が20重量部未満であると、ゴム組成物の補強性が十分に得られない。また補強性充填剤の配合量が100重量部を超えるとタイヤにしたときの転がり抵抗が大きくなる。 In the rubber composition for run-flat tires of the present invention, the reinforcing filler is blended in an amount of 20 to 100 parts by weight, preferably 30 to 90 parts by weight, based on 100 parts by weight of the diene rubber. When the compounding amount of the reinforcing filler is less than 20 parts by weight, the reinforcing property of the rubber composition cannot be sufficiently obtained. Moreover, when the compounding quantity of a reinforcing filler exceeds 100 weight part, rolling resistance when it is set as a tire will become large.
補強性充填剤としては、例えばカーボンブラック、シリカ、クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、活性亜鉛華等を例示することができる。なかでもカーボンブラック、シリカ、クレーが好ましい。 Examples of the reinforcing filler include carbon black, silica, clay, mica, talc, calcium carbonate, aluminum oxide, titanium oxide, activated zinc white and the like. Of these, carbon black, silica, and clay are preferable.
本発明では、補強性充填剤として、下記の特定のカーボンブラックを必ず含む。すなわち、特定の窒素吸着比表面積N2SA及びDBP吸収量を有し、かつN2SAと凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dstとの関係を限定した新規のカーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくしながら、引張り強度、引張り破断伸び、ゴム硬度、弾性率、耐摩耗性などの機械的特性を悪化させることがない。この特定のカーボンブラックの配合量は、上述した補強性充填剤100重量%中50重量%以上にする。カーボンブラックの配合量が50重量%未満であると、ゴム組成物のゴム硬度及び弾性率を十分に向上することができない。 In the present invention, the following specific carbon black is necessarily included as the reinforcing filler. That is, a novel carbon black having a specific nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA and DBP absorption and limiting the relationship between the N 2 SA and the mode diameter Dst in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate is blended. Accordingly, mechanical properties such as tensile strength, tensile elongation at break, rubber hardness, elastic modulus, and wear resistance are not deteriorated while reducing tan δ (60 ° C.) of the rubber composition. The amount of the specific carbon black is 50% by weight or more out of 100% by weight of the reinforcing filler described above. If the blending amount of carbon black is less than 50% by weight, the rubber hardness and elastic modulus of the rubber composition cannot be sufficiently improved.
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積N2SAが55〜81m2/gである。N2SAが55m2/g未満であると、ゴム組成物のゴム硬度、動的弾性率などの機械的特性が低下する。N2SAが81m2/gを超えると、tanδ(60℃)が大きくなる。N2SAは、JIS K6217−2に準拠して、測定するものとする。 The carbon black used in the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA of 55 to 81 m 2 / g. When N 2 SA is less than 55 m 2 / g, mechanical properties such as rubber hardness and dynamic elastic modulus of the rubber composition are lowered. When N 2 SA exceeds 81 m 2 / g, tan δ (60 ° C.) increases. N 2 SA shall be measured according to JIS K6217-2.
また、カーボンブラックのDBP吸収量は120〜150ml/100gである。DBP吸収量が120ml/100g未満であるとゴム組成物の補強性能が十分に得られず硬度が低くなりタイヤにしたときの剛性が低下する。またゴム組成物の成形加工性が低下しカーボンブラックの分散性が悪化するのでカーボンブラックの補強性能が十分に得られない。DBP吸収量が150ml/100gを超えると、ゴムが硬くなり過ぎてタイヤとして乗り心地が悪化することになる。またゴム組成物の粘度の上昇により加工性が悪化する。DBP吸収量は、JIS K6217−4吸油量A法に準拠して、測定するものとする。 Carbon DB has a DBP absorption of 120 to 150 ml / 100 g. If the DBP absorption is less than 120 ml / 100 g, the rubber composition cannot be sufficiently reinforced, resulting in low hardness and reduced rigidity when used as a tire. Further, since the molding processability of the rubber composition is lowered and the dispersibility of the carbon black is deteriorated, the reinforcing performance of the carbon black cannot be sufficiently obtained. If the DBP absorption exceeds 150 ml / 100 g, the rubber becomes too hard and the riding comfort of the tire is deteriorated. Moreover, workability deteriorates due to an increase in the viscosity of the rubber composition. The DBP absorption amount shall be measured according to JIS K6217-4 oil absorption amount A method.
本発明で使用するカーボンブラックは、上述したコロイダル特性を有すると共に、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dstと窒素吸着比表面積N2SAとを下記の式(1)の関係式で表わしたとき、係数αが1979以上2215以下である。
Dst=α(N2SA)-0.61 (1)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)で152nm以上であり、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、αは係数である。)
The carbon black used in the present invention has the above-mentioned colloidal characteristics, and the mode diameter Dst and the nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate are expressed by the following equation (1). When expressed, the coefficient α is 1979 or more and 2215 or less.
Dst = α (N 2 SA) −0.61 (1)
(However, Dst is the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, which is 152 nm or more , N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), and α is a coefficient.)
カーボンブラックが上述したN2SA及びDBP吸収量を有し、かつ係数αを1979以上にすることにより、ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくしながら、ゴム硬度、動的弾性率などを維持・向上することができる。また係数αの上限は、カーボンブラックの収率やコストなどの生産性の観点から2215以下にする。本発明において、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Dstとは、カーボンブラックを遠心沈降させ、光学的に得た凝集体のストークス径の質量分布曲線における最大頻度のモード径をいう。本発明において、DstはJIS K6217−6ディスク遠心光沈降法による凝集体分布の求め方に準拠して、測定するものとする。 Carbon black has the N 2 SA and DBP absorption amounts described above, and the coefficient α is set to 1979 or more, so that the tan δ (60 ° C.) of the rubber composition is reduced and the rubber hardness, the dynamic elastic modulus, etc. It can be maintained and improved. The upper limit of the coefficient α is, you view of productivity such as yield and cost of the carbon black in 2215 below. In the present invention, the mode diameter Dst in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate refers to the mode diameter of the maximum frequency in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate obtained by centrifugal sedimentation of carbon black. In the present invention, Dst is measured according to the method for obtaining the aggregate distribution by JIS K6217-6 disc centrifugal light sedimentation method.
図2は、本発明で使用するカーボンブラックのDstとN2SAの関係を示すグラフである。図2において、横軸はN2SA(m2/g)、縦軸はDst(nm)である。ASTM規格番号を有する代表的なカーボンブラックを四角印でプロットし、試作により得られたカーボンブラックを丸印及び三角印でプロットした。ここで各プロットに、後述する実施例及び比較例で使用したカーボンブラックCB1〜CB13をそれぞれ参照する数字1〜13を付している。図2に示す通り、従来の規格化されたカーボンブラックブラックのDstとN2SAは、概ね下記式(2)の関係を満たす。
Dst=1650×(N2SA)-0.61 (2)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)を表わす。)
図2では、上記式(2)の関係を点線の曲線で表わした。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between Dst and N 2 SA of the carbon black used in the present invention. In FIG. 2, the horizontal axis represents N 2 SA (m 2 / g), and the vertical axis represents Dst (nm). Representative carbon black having the ASTM standard number was plotted with square marks, and carbon black obtained by trial production was plotted with circle marks and triangle marks. Here,
Dst = 1650 × (N 2 SA) −0.61 (2)
(However, Dst represents the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, and N 2 SA represents the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g).)
In FIG. 2, the relationship of the above formula (2) is represented by a dotted curve.
これに対し、本発明で使用するカーボンブラックでは、Dst及びN2SAは、下記式(3)の曲線(実線)より右上にプロットされる。
Dst=1979×(N2SA)-0.61 (3)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)で152nm以上であり、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)を表わす。)
On the other hand, in the carbon black used in the present invention, Dst and N 2 SA are plotted on the upper right from the curve (solid line) of the following formula (3).
Dst = 1979 × (N 2 SA) −0.61 (3)
(However, Dst is a mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate and is 152 nm or more, and N 2 SA represents a nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g).)
すなわち本発明では、N2SAが55〜81m2/gの範囲において、Dstが従来のカーボンブラックのDstより大きくした新規のカーボンブラックを使用する。このようなカーボンブラックは、従来のカーボンブラックと比べ、N2SAが同レベルであっても、凝集体のストークス径が大きく、凝集体の形態が球形に近いことを意味する。これにより、ゴムに対する補強性能を高くするため、ゴム組成物のゴム硬度や動的弾性率などの機械的特性を従来レベル以上に向上することができる。 That is, in the present invention, a new carbon black in which Dst is larger than Dst of conventional carbon black is used in the range of N 2 SA of 55 to 81 m 2 / g. Such carbon black means that the Stokes diameter of the aggregate is large and the form of the aggregate is close to a sphere even when N 2 SA is at the same level as conventional carbon black. Thereby, in order to raise the reinforcement performance with respect to rubber | gum, mechanical characteristics, such as rubber hardness of a rubber composition and a dynamic elastic modulus, can be improved more than the conventional level.
上述したコロイダル特性を有するカーボンブラックは、例えば、カーボンブラック製造炉における原料油導入条件、燃料油及び原料油の供給量、燃料油燃焼率、反応時間(最終原料油導入位置から反応停止までの燃焼ガスの滞留時間)などの製造条件を調整して製造することができる。 Carbon black having the colloidal characteristics described above is, for example, feedstock introduction conditions, fuel oil and feedstock supply rate, fuel oil combustion rate, reaction time (combustion from the last feedstock introduction position to reaction stoppage) in the carbon black production furnace. The production conditions such as gas residence time) can be adjusted.
ランフラットタイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのランフラットタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。 The rubber composition for run-flat tires includes various additives generally used in rubber compositions for run-flat tires such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, various oils, anti-aging agents, and plasticizers. These additives can be compounded and kneaded by a general method to form a rubber composition, which can be used for vulcanization or crosslinking. As long as the amount of these additives is not contrary to the object of the present invention, a conventional general amount can be used. The rubber composition for run-flat tires of the present invention can be produced by mixing the above components using a normal rubber kneading machine such as a Banbury mixer, a kneader, or a roll.
本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ランフラットタイヤにおける断面三日月形のサイドゴム補強層に好適に使用することができる。サイドゴム補強層に本発明のゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、走行時の発熱性が小さくなるので、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良することができる。同時に、ゴム組成物のゴム硬度、弾性率の改良により、タイヤにしたときの操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またまたランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のサイドゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。 The rubber composition for run-flat tires of the present invention can be suitably used for a side rubber reinforcing layer having a crescent-shaped cross section in a run-flat tire. Since the pneumatic tire using the rubber composition of the present invention for the side rubber reinforcing layer has low heat generation during running, it can reduce rolling resistance and improve fuel efficiency. At the same time, by improving the rubber hardness and elastic modulus of the rubber composition, the handling stability when the tire is made can be improved to a level higher than the conventional level. Further, during run flat running, the run flat running performance is excellent, and the heat generation of the side rubber reinforcing layer having a crescent-shaped cross section of the sidewall portion is suppressed, and the durability performance is also excellent.
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, the scope of the present invention is not limited to these Examples.
13種類のカーボンブラック(CB1〜CB13)を使用して17種類のゴム組成物(実施例1,3〜7、参照例1、比較例1〜10)を調製した。このうち8種類のカーボンブラック(CB1,CB2,CB8〜CB13)は市販グレード、5種類のカーボンブラック(CB3〜CB7)は試作品であり、それぞれのコロイダル特性を表1,2に示した。また図2において、各カーボンブラックCB1〜CB13のDstとN2SAの関係をプロットすると共に、それぞれのカーボンブラックを参照する番号を付した。 17 types of rubber compositions (Examples 1 and 3 to 7 , Reference Example 1 and Comparative Examples 1 to 10) were prepared using 13 types of carbon black (CB1 to CB13). Of these, eight types of carbon black (CB1, CB2, CB8 to CB13) are commercially available grades, and five types of carbon black (CB3 to CB7) are prototypes. Tables 1 and 2 show their colloidal characteristics. In FIG. 2, the relationship between Dst and N 2 SA of each carbon black CB1 to CB13 is plotted, and numbers for referring to the respective carbon blacks are attached.
表1,2において、各略号はそれぞれ下記のコロイダル特性を表わす。
・N2SA:JIS K6217−2に基づいて測定された窒素吸着比表面積
・IA:JIS K6217−1に基づいて測定されたよう素吸着量
・CTAB:JIS K6217−3に基づいて測定されたCTAB吸着比表面積
・DBP:JIS K6217−4(非圧縮試料)に基づいて測定されたDBP吸収量
・24M4:JIS K6217−4(圧縮試料)に基づいて測定された24M4−DBP吸収量
・TINT:JIS K6217−5に基づいて測定された比着色力
・Dst:JIS K6217−6に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線の最大値であるモード径
・△D50:JIS K6217−6に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線において、その質量頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅(半値幅)
・α:Dst及びN2SAを上述した式(1)の関係に当てはめたときの係数α
In Tables 1 and 2, each abbreviation represents the following colloidal characteristics.
N 2 SA: Nitrogen adsorption specific surface area measured based on JIS K6217-2 IA: Iodine adsorption amount measured based on JIS K6217-1 CTAB: CTAB measured based on JIS K6217-3 Adsorption specific surface area DBP: DBP absorption measured based on JIS K6217-4 (uncompressed sample) 24M4: 24M4-DBP absorption measured based on JIS K6217-4 (compressed sample) TINT: JIS Specific tinting strength measured based on K6217-5, Dst: Mode diameter, ΔD50, which is the maximum value of the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate by the disc centrifugal light sedimentation method measured based on JIS K6217-6 : Mass fraction of the Stokes diameter of the aggregate measured by the disc centrifugal light sedimentation method measured based on JIS K6217-6 In curves, the width of the distribution when its mass frequency is half height of the maximum point (half-width)
· Alpha: coefficient when the Dst and N 2 SA fit to the relationship of the formula (1) described above alpha
また表1,2において、カーボンブラックCB1,CB2,CB8〜CB13は、それぞれ以下の市販グレードを表わす。
・CB1:東海カーボン社製シーストKHP
・CB2:東海カーボン社製シーストKH
・CB8:東海カーボン社製シースト300
・CB9:キャボットジャパン社製ショウブラック330T
・CB10:新日化カーボン社製ニテロン#10N
・CB11:東海カーボン社製シースト3
・CB12:東海カーボン社製シーストNH
・CB13:東海カーボン社製シースト6
In Tables 1 and 2, carbon blacks CB1, CB2, and CB8 to CB13 represent the following commercial grades, respectively.
・ CB1: Seest KHP made by Tokai Carbon
・ CB2: Toast Carbon Co., Ltd. Seast KH
・ CB8: Tokai Carbon Co., Ltd. Seest 300
・ CB9: Show Black 330T manufactured by Cabot Japan
-CB10: Niteron # 10N manufactured by Nippon Kayaku Carbon
・ CB11: Tokai Carbon Co., Ltd.
・ CB12: Tokai Carbon Co., Ltd. Seest NH
CB13: Tokai Carbon Co. Seast 6
カーボンブラックCB3〜CB7の製造
円筒反応炉を使用して、表3に示すように全空気供給量、燃料油導入量、燃料油燃焼率、原料油導入量、反応時間を変えて、カーボンブラックCB3〜CB7を製造した。
Production of carbon blacks CB3 to CB7 Using a cylindrical reactor, carbon black CB3 was changed by changing the total air supply amount, fuel oil introduction amount, fuel oil combustion rate, feedstock oil introduction amount, reaction time as shown in Table 3. -CB7 was produced.
ランフラットタイヤ用ゴム組成物の調製及び評価
上述した13種類のカーボンブラック(CB1〜CB13)を用いて、表4,5に示す配合からなる17種類のゴム組成物(実施例1,3〜7、参照例1、比較例1〜10)を調製するに当たり、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く成分を秤量し、55Lのニーダーで15分間混練した後、そのマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを55Lのニーダーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え、混合しランフラットタイヤ用ゴム組成物を得た。
Preparation and Evaluation of Run-Flat Tire Rubber Composition 17 kinds of rubber compositions (Examples 1 and 3 to 7) having the composition shown in Tables 4 and 5 using the 13 kinds of carbon blacks (CB1 to CB13) described above. In preparing Reference Example 1 and Comparative Examples 1 to 10), the components excluding sulfur and the vulcanization accelerator were weighed and kneaded in a 55 L kneader for 15 minutes, and then the master batch was discharged and cooled at room temperature. This master batch was subjected to a 55 L kneader, and sulfur and a vulcanization accelerator were added and mixed to obtain a rubber composition for a run flat tire.
得られた17種類のゴム組成物を使用して図1に示した断面三日月形のサイドゴム補強層を構成するようにして、タイヤサイズが195/65R15のランフラットタイヤを加硫成形した。得られた17種類の空気入りタイヤの転がり抵抗及び操縦安定性を下記に示す方法により評価した。また比較例1及び実施例7について、下記に示す方法により乗り心地性能を評価した。 A run-flat tire having a tire size of 195 / 65R15 was vulcanized and molded so as to constitute a side rubber reinforcing layer having a crescent-shaped cross section shown in FIG. 1 using the obtained 17 kinds of rubber compositions. The rolling resistance and steering stability of the 17 types of pneumatic tires obtained were evaluated by the methods shown below. Moreover, about the comparative example 1 and Example 7, riding comfort performance was evaluated by the method shown below.
転がり抵抗
得られたタイヤを標準リム(サイズ15×6Jのホイール)に組み付け、JIS D4230に準拠する室内ドラム試験機(ドラム径1707mm)に取り付け、JIS D4230の「6.4高速性能試験A」に記載される高速耐久性の試験に準拠して高速耐久性試験を実施し、試験荷重2.94kN、速度50km/時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。得られた結果は、比較例1の値の逆数を100とする指数として表4,5の「転がり抵抗」の欄に示した。この指数が大きいほど転がり抵抗が小さく燃費性能が優れていることを意味する。
Rolling resistance The obtained tire is assembled to a standard rim (size 15 × 6J wheel) and attached to an indoor drum tester (drum diameter 1707 mm) in accordance with JIS D4230. A high-speed durability test was carried out in accordance with the described high-speed durability test, and the resistance force at a test load of 2.94 kN and a speed of 50 km / hour was measured to obtain a rolling resistance. The obtained results are shown in the “Rolling resistance” column of Tables 4 and 5 as an index with the reciprocal of the value of Comparative Example 1 as 100. The larger this index, the smaller the rolling resistance and the better the fuel efficiency.
操縦安定性
得られたタイヤを標準リム(サイズ15×6Jのホイール)に組み付け、国産2.0リットルクラスの試験車両に装着し、空気圧230kPaの条件で乾燥路面からなる1周2.6kmのテストコースを実車走行させ、そのときの操縦安定性を専門パネラー3名による感応評価により採点した。得られた結果は、比較例1の値を100とする指数として表4,5の「操縦安定性」の欄に示した。この指数が大きいほど操縦安定性能が優れていることを意味する。
Steering stability The tires obtained were assembled on a standard rim (size 15 x 6J wheel) and mounted on a domestic 2.0 liter class test vehicle. The course was run on a real vehicle, and the handling stability at that time was scored by a sensitive evaluation by three expert panelists. The obtained results are shown in the “Steering stability” column of Tables 4 and 5 as an index with the value of Comparative Example 1 as 100. The larger this index, the better the steering stability performance.
乗り心地性能
比較例1及び実施例7により、得られたタイヤを標準リム(サイズ15×6Jのホイール)に組み付け、国産2.0リットルクラスの試験車両に装着し、空気圧230kPaの条件で乾燥路面からなる1周2.6kmのテストコースを実車走行させ、そのときの乗り心地性能を専門パネラー3名による感応評価により採点した。得られた結果は、比較例1の値を100にする指数としたところ、実施例7の乗り心地性能の指数は110であった。これは、実施例7のランフラットタイヤの乗り心地性能が、比較例1のランフラットタイヤに比べ大幅に改良されたことを意味する。
Ride comfort performance The tires obtained according to Comparative Example 1 and Example 7 were assembled on a standard rim (size 15 × 6J wheel), mounted on a domestic 2.0-liter class test vehicle, and dried on a road with an air pressure of 230 kPa. The test course of 1 lap 2.6km consisting of was run on a real vehicle, and the ride performance at that time was scored by a sensitive evaluation by three special panelists. The obtained results were indexed with the value of Comparative Example 1 set to 100, and the index of ride comfort performance of Example 7 was 110. This means that the ride comfort performance of the run flat tire of Example 7 is significantly improved as compared with the run flat tire of Comparative Example 1.
なお、表4,5において使用した原材料の種類を下記に示す。
NR:天然ゴム、RSS#3
BR:ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Nipol BR1220
VCR:シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン成分を12重量%含むブタジエンゴム、宇部興産社製UBEPOL VCR412
CB1〜CB13:上述した表1,2に示したカーボンブラック
シリカ:エボニックデグサ社製VN−3
アロマオイル:ジャパンエナジー社製プロセスX−140
亜鉛華:正同化学工業社製酸化亜鉛3種
ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸
加硫促進剤:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ−G
硫黄:アクゾノーベル社製クリステックスHSOT20
The types of raw materials used in Tables 4 and 5 are shown below.
NR: natural rubber,
BR: butadiene rubber, Nipol BR1220 manufactured by Nippon Zeon
VCR: butadiene rubber containing 12% by weight of syndiotactic 1,2-polybutadiene component, UBEPOL VCR412 manufactured by Ube Industries, Ltd.
CB1 to CB13: Carbon black silica shown in Tables 1 and 2 above: VN-3 manufactured by Evonik Degussa
Aroma oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy
Zinc Hana:
Sulfur: Kristex HSOT20 manufactured by Akzo Nobel
表4から明らかなように実施例1〜7の空気入りタイヤは、低転がり抵抗及び操縦安定性が従来レベル以上に向上することが確認された。 As is apparent from Table 4, it was confirmed that the pneumatic tires of Examples 1 to 7 were improved in the low rolling resistance and the steering stability over the conventional level.
表4から明らかなように実施例1,3〜7の空気入りタイヤは、低転がり抵抗及び操縦安定性が従来レベル以上に向上することが確認された。 As is clear from Table 4, it was confirmed that the pneumatic tires of Examples 1 and 3 to 7 improved the low rolling resistance and the steering stability to the conventional level or more.
表4から明らかなように、比較例1の空気入りタイヤは、カーボンブラックCB1の式(1)の係数αが1979未満であるため、低転がり性及び操縦安定性が実施例1,3,4に比べ劣る。 As is clear from Table 4, the pneumatic tire of Comparative Example 1 has a low rolling property and steering stability in Examples 1 , 3, and 4 because the coefficient α of the formula (1) of the carbon black CB1 is less than 1979. Inferior to
比較例4,5及び7の空気入りタイヤは、カーボンブラックCB8,CB9及びCB11のDBP吸収量が110ml/100g未満かつ係数αが1979未満であるため、低転がり性を改良することができない。比較例6の空気入りタイヤは、カーボンブラックCB10のN2SAが55m2/g未満かつ係数αが1979未満であるため、低転がり性は良化するが操縦安定性が劣る。 The pneumatic tires of Comparative Examples 4, 5 and 7 cannot improve the low rolling property because the DBP absorption amount of carbon black CB8, CB9 and CB11 is less than 110 ml / 100 g and the coefficient α is less than 1979. In the pneumatic tire of Comparative Example 6, since N 2 SA of the carbon black CB10 is less than 55 m 2 / g and the coefficient α is less than 1979, the low rolling property is improved but the steering stability is inferior.
比較例9の空気入りタイヤは、カーボンブラックCB13のN2SAが95m2/gを超えかつ係数αが1979未満であるため、操縦安定性は良化するが低転がり性が劣る。比較例10の空気入りタイヤは、比較例1のカーボンブラックCB1の配合量を減らし代わりにシリカを配合したが、操縦安定性が劣る。 In the pneumatic tire of Comparative Example 9, since N 2 SA of the carbon black CB13 exceeds 95 m 2 / g and the coefficient α is less than 1979, the steering stability is improved but the low rolling property is inferior. In the pneumatic tire of Comparative Example 10, although the amount of carbon black CB1 of Comparative Example 1 was reduced and silica was blended instead, steering stability was poor.
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 ビードコア
5 ビードフィラー
6 カーカス
7 ベルト層
8 ゴム補強層
9 インナーライナー
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Dst=α(N2SA)-0.61 (1)
(ただし、Dstは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径(nm)で152nm以上であり、N2SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、αは係数である。)
で表わしたとき、係数αが1979以上2215以下であることを特徴とするランフラットタイヤ用ゴム組成物。 Nitrogen adsorption specific surface area N 2 SA is 55 to 81 m 2 / g and DBP absorption is 120 to 150 ml based on 100 parts by weight of diene rubber containing 10 to 80% by weight of butadiene rubber and 10 to 40% by weight of natural rubber. 20 to 100 parts by weight of a reinforcing filler containing 50% by weight or more of 100 g of carbon black is blended, and the mode diameter Dst (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the carbon black aggregate is expressed as N 2. The relationship between SA and the following formula (1)
Dst = α (N 2 SA) −0.61 (1)
(However, Dst is the mode diameter (nm) in the mass distribution curve of the Stokes diameter of the aggregate, which is 152 nm or more , N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), and α is a coefficient.)
A rubber composition for a run-flat tire, wherein the coefficient α is 1979 or more and 2215 or less.
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