JP6205227B2 - Rubber composition for tire - Google Patents
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Description
本発明は、熱膨張性マイクロカプセルを含むゴム組成物において、氷上摩擦性能を従来レベルよりも向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for tires that includes a thermally expandable microcapsule and is improved in friction performance on ice from a conventional level.
氷雪路用空気入りタイヤ(スタッドレスタイヤ)の構成として、トレッドゴム中に多数の気泡を形成し、トレッドが氷面に踏み込むときにこれら気泡が氷表面の水膜を吸収除去し、トレッドが氷面から離れるときに吸収した水を遠心力で離脱させることを繰り返して氷上性能を向上することが知られている。 The structure of pneumatic tires for snow and snow (studless tires) is that many bubbles are formed in the tread rubber, and when the tread steps on the ice surface, these bubbles absorb and remove the water film on the ice surface, and the tread becomes the ice surface. It is known that the performance on ice is improved by repeatedly removing the absorbed water by centrifugal force when leaving the vehicle.
特許文献1は、このような気泡の形成手段として、タイヤトレッド用ゴム組成物に熱膨張性マイクロカプセルを配合することを提案している。この熱膨張性マイクロカプセルは空気入りタイヤの加硫工程での加熱によって膨張し、加硫したタイヤのトレッドゴム中に膨張したマイクロカプセルの殻に被覆された気泡(樹脂被覆気泡)が多数形成される。このようなスタッドレスタイヤでは、樹脂被覆気泡の大きさ、数及び分散状態が、その氷上性能を左右する。 Patent Document 1 proposes blending a thermally expandable microcapsule with a rubber composition for a tire tread as means for forming such bubbles. This thermally expandable microcapsule expands by heating in the vulcanization process of a pneumatic tire, and a large number of bubbles (resin-coated bubbles) covered by the expanded microcapsule shell are formed in the tread rubber of the vulcanized tire. The In such a studless tire, the size, number, and dispersion state of the resin-coated bubbles influence the performance on ice.
しかしながら、上述したトレッドゴムにより構成されたスタッドレスタイヤでは、マイクロカプセルの持つ表面極性により均一に分散せず、分散状態が悪くなることがあった。その結果、氷面上の水膜除去効果が低下して氷上性能を充分に改良することができないことがあった。一方、需要者がスタッドレスタイヤの氷上性能に求めるレベルはより高く、氷上摩擦性能をより一層高くすることが要求されている。 However, the studless tire constituted by the above-described tread rubber may not be uniformly dispersed due to the surface polarity of the microcapsule, and the dispersion state may be deteriorated. As a result, the water film removal effect on the ice surface may be reduced, and the performance on ice may not be sufficiently improved. On the other hand, the level demanded by the consumer for the performance on ice of the studless tire is higher, and it is required to further increase the friction performance on ice.
本発明の目的は、熱膨張性マイクロカプセルを含むゴム組成物において、氷上摩擦性能を従来レベルよりも向上するようにした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 tires, which is a rubber composition containing thermally expandable microcapsules and whose friction performance on ice is improved from the conventional level.
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に、熱膨張性マイクロカプセルの表面に常温で固形のパラフィンワックスを被覆した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを0.5〜15重量部配合したことを特徴とする。 The rubber composition for tires of the present invention that achieves the above object is obtained by adding 0.1 parts by weight of a surface-treated thermally expandable microcapsule obtained by coating 100 parts by weight of a diene rubber with a paraffin wax solid at room temperature on the surface of a thermally expandable microcapsule. It is characterized by containing 5 to 15 parts by weight.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、熱膨張性マイクロカプセルの表面に常温で固形のパラフィンワックスを被覆した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを、ジエン系ゴム100重量部に対し0.5〜15重量部配合したので、表面が疎水化され、ゴム中の分散状態を向上させることによりマイクロカプセルが不均一に凝集するのを抑制し、氷上摩擦性能をより一層向上することができる。 The rubber composition for a tire according to the present invention is a surface-treated thermally expandable microcapsule obtained by coating a surface of a thermally expandable microcapsule with a paraffin wax that is solid at room temperature. Since it is partially blended, the surface is hydrophobized, and by improving the dispersion state in the rubber, the microcapsules can be prevented from agglomerating unevenly, and the friction performance on ice can be further improved.
前記表面処理熱膨張性マイクロカプセルは、常温で固形のパラフィンワックスを熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し1〜20重量%被覆するとよい。 The surface-treated thermally expandable microcapsules may be coated with 1 to 20% by weight of paraffin wax that is solid at room temperature with respect to the weight of the thermally expandable microcapsules.
本発明のタイヤ用ゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤは、スタッドレスタイヤとして優れた性能を有し、とりわけ氷上摩擦性能を一層向上することができる。 The pneumatic tire using the tire rubber composition of the present invention in the tread portion has excellent performance as a studless tire, and can particularly further improve the friction performance on ice.
本発明において、使用するジエン系ゴムは、空気入りタイヤのトレッド部に使用可能なゴムであれば良く、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、各種のスチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム等が挙げられる。とりわけ、氷雪路用空気入りタイヤ(スタッドレスタイヤ)のトレッド部に使用する場合、天然ゴム、ブタジエンゴム、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、単独で使用することができる。また複数の種類を組み合わせて使用することができる。 In the present invention, the diene rubber to be used may be any rubber that can be used for the tread portion of a pneumatic tire. For example, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, various styrene butadiene rubbers, butyl rubber, ethylene-propylene- Examples include diene rubber. In particular, natural rubber, butadiene rubber, and styrene butadiene rubber are preferable when used for a tread portion of a pneumatic tire for snow and snowy road (studless tire). These diene rubbers can be used alone. A plurality of types can be used in combination.
本発明において、上述したジエン系ゴムの平均ガラス転移温度は−50℃以下であることが好ましく、更に好ましくは−60〜−100℃であると良い。ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度を−50℃以下にすることにより、低温下でのゴムコンパウンドのしなやかさを維持し、氷面に対する凝着力を高くするので、冬用タイヤのトッレド部に好適に使用することができる。なおガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により20℃/分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。また、ジエン系ゴムが油展品であるときは、油展成分(オイル)を含まない状態におけるジエン系ゴムのガラス転移温度とする。また、平均ガラス転移温度とは、各ジエン系ゴムのガラス転移温度に各ジエン系ゴムの重量分率を乗じた合計(ガラス転移温度の重量平均値)である。なお、すべてのジエン系ゴムの重量分率の合計を1とする。 In the present invention, the above-mentioned diene rubber has an average glass transition temperature of preferably −50 ° C. or lower, and more preferably −60 to −100 ° C. By setting the average glass transition temperature of diene rubber to -50 ° C or lower, the suppleness of the rubber compound is maintained at low temperatures and the adhesion to the ice surface is increased, making it suitable for the toled part of winter tires. Can be used. The glass transition temperature is determined by differential scanning calorimetry (DSC) with a thermogram measured at a rate of temperature increase of 20 ° C./min and set as the temperature at the midpoint of the transition region. When the diene rubber is an oil-extended product, the glass transition temperature of the diene rubber in a state not containing an oil-extended component (oil) is used. The average glass transition temperature is the sum of the glass transition temperature of each diene rubber multiplied by the weight fraction of each diene rubber (weight average value of glass transition temperature). The total weight fraction of all diene rubbers is 1.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したジエン系ゴムに、その表面に常温で固形のパラフィンワックスを被覆した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを配合する。表面処理熱膨張性マイクロカプセルの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し0.5〜15重量部、好ましくは2〜10重量部である。表面処理熱膨張性マイクロカプセルの配合量が0.5重量部未満であると加硫後の樹脂被覆気泡(マイクロカプセルの殻)の容積が不足し、氷上摩擦性能を十分に改良することができない。また表面処理熱膨張性マイクロカプセルの配合量が15重量部を超えると、トレッドゴムの耐摩耗性能が悪化する虞がある。 In the tire rubber composition of the present invention, the above-described diene rubber is blended with surface-treated thermally expandable microcapsules whose surfaces are coated with solid paraffin wax at room temperature. The compounding amount of the surface-treated thermally expandable microcapsule is 0.5 to 15 parts by weight, preferably 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. When the amount of the surface-treated thermally expandable microcapsule is less than 0.5 parts by weight, the volume of the resin-coated air bubbles (microcapsule shell) after vulcanization is insufficient, and the friction performance on ice cannot be improved sufficiently. . Moreover, when the compounding quantity of a surface treatment thermally expansible microcapsule exceeds 15 weight part, there exists a possibility that the abrasion resistance performance of a tread rubber may deteriorate.
本発明において、熱膨張性マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂で形成された殻材中に、熱膨張性物質を内包した構成からなる。このため、未加硫タイヤの加硫時にゴム組成物中に分散したマイクロカプセルが加熱されると、殻材に内包された熱膨張性物質が膨張して殻材の粒径を大きくし、トレッドゴム中に多数の樹脂被覆気泡を形成する。これにより、氷の表面に発生する水膜を効率的に吸収除去すると共に、ミクロなエッジ効果が得られるため、氷上性能を向上させる。また、マイクロカプセルの殻材は、トレッドゴムより硬いためトレッド部の耐摩耗性を高くすることができる。熱膨張性マイクロカプセルの殻材はニトリル系重合体により形成することができる。 In the present invention, the thermally expandable microcapsule has a structure in which a thermally expandable substance is encapsulated in a shell material formed of a thermoplastic resin. For this reason, when the microcapsules dispersed in the rubber composition are heated at the time of vulcanization of the unvulcanized tire, the thermally expansible substance contained in the shell material expands to increase the particle size of the shell material, and the tread A large number of resin-coated bubbles are formed in the rubber. As a result, the water film generated on the surface of the ice is efficiently absorbed and removed, and a micro edge effect is obtained, thereby improving the performance on ice. In addition, since the shell material of the microcapsule is harder than the tread rubber, the wear resistance of the tread portion can be increased. The shell material of the thermally expandable microcapsule can be formed of a nitrile polymer.
またマイクロカプセルの殻材中に内包する熱膨張性物質は、熱によって気化又は膨張する特性をもち、例えば、イソアルカン、ノルマルアルカン等の炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種が例示される。イソアルカンとしては、イソブタン、イソペンタン、2−メチルペンタン、2−メチルヘキサン、2,2,4−トリメチルペンタン等を挙げることができ、ノルマルアルカンとしては、n−ブタン、n−プロパン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等を挙げることができる。これらの炭化水素は、それぞれ単独で使用しても複数を組み合わせて使用してもよい。熱膨張性物質の好ましい形態としては、常温で液体の炭化水素に、常温で気体の炭化水素を溶解させたものがよい。このような炭化水素の混合物を使用することにより、未加硫タイヤの加硫成形温度領域(150〜190℃)において、低温領域から高温領域にかけて十分な膨張力を得ることができる。 Further, the thermally expandable substance included in the shell material of the microcapsule has a property of being vaporized or expanded by heat, and examples thereof include at least one selected from the group consisting of hydrocarbons such as isoalkane and normal alkane. Examples of isoalkanes include isobutane, isopentane, 2-methylpentane, 2-methylhexane, 2,2,4-trimethylpentane, and examples of normal alkanes include n-butane, n-propane, n-hexane, Examples thereof include n-heptane and n-octane. These hydrocarbons may be used alone or in combination. As a preferable form of the thermally expandable substance, a substance obtained by dissolving a hydrocarbon which is gaseous at normal temperature in a hydrocarbon which is liquid at normal temperature is preferable. By using such a mixture of hydrocarbons, a sufficient expansion force can be obtained from the low temperature region to the high temperature region in the vulcanization molding temperature region (150 to 190 ° C.) of the unvulcanized tire.
本発明において、表面処理熱膨張性マイクロカプセルは、熱膨張性マイクロカプセルの表面に常温で固形のパラフィンワックス(以下、「固形ワックス」ということがある。)を被覆したものである。このような固形ワックスが、ゴム中のマイクロカプセルの分散状態を向上させる機構としては、表面に極性を持つマイクロカプセルの表面を極性の低いワックスで被覆することで、極性の低いゴム中での分散が向上するものと考えられる。なお本明細書において、常温とは20℃のことをいう。 In the present invention, the surface-treated thermally expandable microcapsule is obtained by coating the surface of a thermally expandable microcapsule with a paraffin wax that is solid at room temperature (hereinafter sometimes referred to as “solid wax”) . Solid wax such as this is, as a mechanism for improving the dispersion state of the microcapsules in the rubber, by covering the surface of the microcapsules having a polarity on the surface with a low polar wax, at less polar rubber Dispersion is considered to improve. In this specification, normal temperature means 20 ° C.
熱膨張性マイクロカプセルの表面に固形ワックスを被覆する方法は、通常の方法で行うことができ、例えば、固形ワックスを水やアルコール等に分散させた懸濁液を熱膨張性マイクロカプセルにスプレー等により噴霧し、その後に乾燥を行う乾式法や、固形ワックスを水やアルコール等に分散させた懸濁液を熱膨張性マイクロカプセルのスラリー又はウェットケーキ(含水量10〜95%)へ投入し、混合後、脱水や乾燥等を行う湿式法、または固形ワックスをマイクロカプセルと混ぜ合わせて、融点以上で攪拌被服する方法等を例示することができる。好ましくは、熱膨張性マイクロカプセルの製造工程において、水分を含む熱膨張性マイクロカプセルを加熱乾燥する工程で固形ワックス分散させた懸濁液を添加・混合し、熱膨張性マイクロカプセルの表面に固形ワックスを被覆させるとよい。 The method of coating the surface of the thermally expandable microcapsule with a solid wax can be performed by an ordinary method. For example, a suspension obtained by dispersing a solid wax in water or alcohol is sprayed on the thermally expandable microcapsule. Spraying, followed by a dry method in which drying is performed, or a suspension in which solid wax is dispersed in water, alcohol, or the like is put into a slurry of a thermally expandable microcapsule or a wet cake (water content 10 to 95%), Examples thereof include a wet method in which dehydration and drying are performed after mixing, a method in which solid wax is mixed with microcapsules, and agitated at a melting point or higher. Preferably, in the process of manufacturing the heat-expandable microcapsules, the suspension in which the solid wax is dispersed in the heat-drying process of the heat-expandable microcapsules containing water is added and mixed, and the suspension is solidified on the surface of the heat-expandable microcapsules. It is good to coat with wax.
表面処理熱膨張性マイクロカプセルにおける固形ワックスの被覆量は、熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し1〜20重量%、好ましくは2〜15重量%にするとよい。固形ワックスの被覆量が1重量%未満であると、加硫後のゴムとマイクロカプセルの殻との界面を強化する効果が十分に得られない。また固形ワックスの被覆量が20重量%を超えると、ゴム配合時に表面滑りが発生し物性が低下する。 The coating amount of the solid wax in the surface-treated thermally expandable microcapsule is 1 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight, based on the weight of the thermally expandable microcapsule. When the coating amount of the solid wax is less than 1% by weight, the effect of reinforcing the interface between the vulcanized rubber and the microcapsule shell cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the coating amount of the solid wax exceeds 20% by weight, surface slippage occurs when rubber is blended, resulting in a decrease in physical properties.
本発明において、タイヤ用ゴム組成物は、シリカ、カーボンブラック等の充填剤を配合することができる。充填剤を配合することによりゴムの強度を高くし耐摩耗性能を良好にすることができる。充填剤の配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し好ましくは10〜100重量部、より好ましくは20〜80重量部にするとよい。充填剤の配合量が10重量部より小さいとゴム強度を高くして耐摩耗性能を向上することができない。充填剤の配合量が100重量部より大きいとタイヤ用ゴム組成物の転がり抵抗が悪化する。 In the present invention, the tire rubber composition may contain a filler such as silica or carbon black. By blending the filler, the strength of the rubber can be increased and the wear resistance can be improved. The blending amount of the filler is preferably 10 to 100 parts by weight, more preferably 20 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. If the blending amount of the filler is less than 10 parts by weight, the rubber strength cannot be increased and the wear resistance performance cannot be improved. When the blending amount of the filler is larger than 100 parts by weight, the rolling resistance of the tire rubber composition is deteriorated.
シリカ、カーボンブラック以外の充填剤としては、空気入りタイヤに使用することができる任意の充填剤を用いることができ、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウム等を挙げることができる。 As fillers other than silica and carbon black, any filler that can be used for pneumatic tires can be used, for example, calcium carbonate, magnesium carbonate, talc, clay, alumina, aluminum hydroxide, titanium oxide. And calcium sulfate.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シリカを配合することが好ましく、例えば湿式シリカ、乾式シリカなどの任意のシリカを単独又は組合せて用いることができる。 The tire rubber composition of the present invention preferably contains silica. For example, any silica such as wet silica and dry silica can be used alone or in combination.
本発明のゴム組成物にシリカを配合するとき、シランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤を配合することにより、ジエン系ゴムに対するシリカの分散性を向上しゴムとの補強性を高めることができる。 When silica is blended with the rubber composition of the present invention, a silane coupling agent can be blended. By compounding a silane coupling agent, the dispersibility of silica in the diene rubber can be improved and the reinforcement with the rubber can be enhanced.
シランカップリング剤の配合量は、ゴム組成物中のシリカの配合量に対し好ましくは3〜15重量%を配合すると良く、より好ましくは5〜10重量%を配合すると良い。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の3重量%未満であるとシリカの分散を十分に改良することができない。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の15重量部を超えると所望の硬度、強度や、耐摩耗性を得ることができない。 The blending amount of the silane coupling agent is preferably 3 to 15% by weight, more preferably 5 to 10% by weight based on the blending amount of silica in the rubber composition. If the amount of the silane coupling agent is less than 3% by weight of the amount of silica, the silica dispersion cannot be improved sufficiently. If the blending amount of the silane coupling agent exceeds 15 parts by weight of the blending amount of silica, desired hardness, strength and wear resistance cannot be obtained.
シランカップリング剤の種類は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラサルファイド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジサルファイド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。 The type of the silane coupling agent is not particularly limited as long as it can be used for the rubber composition containing silica. For example, bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3- Examples thereof include sulfur-containing silane coupling agents such as (triethoxysilylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane. .
タイヤ用ゴム組成物には、上述した充填剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤などの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。このようなゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、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。 In addition to the fillers described above, tire rubber compositions are generally used for tire rubber compositions such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, plasticizers, and processing aids. Various additives can be blended, and such additives can be kneaded by a general method to obtain 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. Such a rubber composition can be produced by mixing each of the above components using a known rubber kneading machine, for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll or the like.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、熱膨張性マイクロカプセルの表面に固形ワックスを被覆した表面処理熱膨張性マイクロカプセルを配合したので、表面が疎水化され、ゴム中での分散状態を向上させることによりマイクロカプセルが不均一に凝集するのを抑制し、氷上摩擦性能をより一層向上することができる。またこの固形ワックスを被覆することにより、100%モジュラスのようなゴム強度を改良すると共に、ゴムのロス(60℃のtanδ)を低減し発熱性を小さくし、タイヤにしたときの燃費性能を向上することができる。 In the tire rubber composition of the present invention, the surface-expandable heat-expandable microcapsules coated with solid wax are blended on the surface of the heat-expandable microcapsules, so that the surface is hydrophobized and the dispersion state in the rubber is improved. As a result, the microcapsules can be prevented from agglomerating unevenly, and the on-ice friction performance can be further improved. Also, by coating this solid wax, the rubber strength such as 100% modulus is improved, the loss of rubber (tan δ at 60 ° C) is reduced, the heat generation is reduced, and the fuel efficiency performance when using a tire is improved. can do.
本発明のタイヤ用ゴム組成物はスタッドレスタイヤのトレッド部を構成するのに好適である。このように構成されたトレッド部は、氷上性能を従来レベル以上に向上することができる。 The rubber composition for tires of the present invention is suitable for constituting a tread portion of a studless tire. The tread portion configured as described above can improve the performance on ice to a level higher than the conventional level.
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、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.
熱膨張性マイクロカプセルの製造
熱膨張性マイクロカプセルを以下の工程により調製した。水系成分として、固形分40%のコロイダルシリカ45g、ジエタノールアミン−アジピン酸縮合物1g、塩化ナトリウムを150g及びイオン交換水500gを混合後、pH3.5に調整して水系分散媒体を製造した。次いで、油系成分として、アクリロニトリル70g、メタクリロニトリル70g、メタクリル酸70g、エチレングリコールジメタクリレートを3g及びアゾビス(2,4−ジメチリルバレロニトリル)1gを混合して均一溶液の単量体混合物を調製した。この単量体混合物に、イソペンタン30gまたは2−メチルペンタン30gを加え、オートクレーブに仕込み、水系分散媒体を更に仕込んだ。5分間700rpmで仕込み物を撹拌後、オートクレーブ内を窒素置換し、反応温度60℃で8時間反応させた。なお、反応圧力は0.5MPa、撹拌は350rpmで行った。最終工程では、熱膨張性マイクロカプセルの水分を除去するために、ミキサードライヤーを用いて70℃で乾燥した。
Production of thermally expandable microcapsules Thermally expandable microcapsules were prepared by the following steps. As an aqueous component, 45 g of colloidal silica having a solid content of 40%, 1 g of diethanolamine-adipic acid condensate, 150 g of sodium chloride and 500 g of ion-exchanged water were mixed and adjusted to pH 3.5 to produce an aqueous dispersion medium. Next, as an oil component, 70 g of acrylonitrile, 70 g of methacrylonitrile, 70 g of methacrylic acid, 3 g of ethylene glycol dimethacrylate and 1 g of azobis (2,4-dimethylylvaleronitrile) are mixed to obtain a monomer mixture in a uniform solution. Prepared. To this monomer mixture, 30 g of isopentane or 30 g of 2-methylpentane was added and charged into an autoclave, and an aqueous dispersion medium was further charged. After stirring the charged product at 700 rpm for 5 minutes, the inside of the autoclave was purged with nitrogen and reacted at a reaction temperature of 60 ° C. for 8 hours. The reaction pressure was 0.5 MPa and stirring was performed at 350 rpm. In the final process, in order to remove the water | moisture content of a thermally expansible microcapsule, it dried at 70 degreeC using the mixer dryer.
表面処理熱膨張性マイクロカプセルの製造
上述した熱膨張性マイクロカプセルの製造方法により熱膨張性マイクロカプセルを調製し、その最終工程において、表1に示す配合になるように、固形ワックスを熱膨張性マイクロカプセルに加え、ミキサードライヤーを用いて70℃で乾燥した。これにより、表1に示す表面処理熱膨張性マイクロカプセル(表面処理マイクロカプセル1及び2)を得た。また固形ワックスの代わりにオイルを分散させた水を添加することにより、表面処理マイクロカプセル3を得た。
Manufacture of surface-treated thermally expandable microcapsules Thermally expandable microcapsules are prepared by the above-described method of manufacturing thermally expandable microcapsules, and in the final step, solid wax is thermally expanded so as to have the composition shown in Table 1. In addition to the microcapsules, they were dried at 70 ° C. using a mixer dryer. As a result, the surface-treated thermally expandable microcapsules (surface-treated microcapsules 1 and 2) shown in Table 1 were obtained. Moreover, the surface treatment microcapsule 3 was obtained by adding the water which disperse | distributed oil instead of solid wax.
表面処理マイクロカプセル1は、熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し5重量%の固形ワックスが被覆していた。また、表面処理マイクロカプセル2は、熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し10重量%の固形ワックスが被覆していた。さらに表面処理マイクロカプセル3、熱膨張性マイクロカプセルの重量に対し10重量%のオイルが被覆していた。 The surface-treated microcapsule 1 was coated with 5% by weight of solid wax based on the weight of the thermally expandable microcapsule. Further, the surface-treated microcapsule 2 was coated with 10% by weight of solid wax with respect to the weight of the thermally expandable microcapsule. Further, 10% by weight of oil was coated with respect to the weight of the surface-treated microcapsule 3 and the thermally expandable microcapsule.
タイヤ用ゴム組成物の調製及び評価
表1に示す配合からなる3種類の表面処理熱膨張性マイクロカプセル(表面処理マイクロカプセル1〜3)及び熱膨張性マイクロカプセルを用いて、表5に示す配合剤を共通配合とし、表2,3,4に示す配合からなる15種類のタイヤ用ゴム組成物(実施例1〜6、比較例1〜9)を、硫黄、加硫促進剤、熱膨張性マイクロカプセル及び表面処理熱膨張性マイクロカプセルを除く成分を1.8Lの密閉型ミキサーで5分間混練し放出し、これに硫黄、加硫促進剤、熱膨張性マイクロカプセル及び表面処理熱膨張性マイクロカプセルを加えてオープンロールで混練することにより調製した。なお表5に記載した配合剤の量は、表2,3,4に記載したジエン系ゴム100重量部に対する重量部で示した。
Preparation and Evaluation of Tire Rubber Composition The composition shown in Table 5 using three types of surface-treated thermally expandable microcapsules (surface-treated microcapsules 1 to 3) and thermally expandable microcapsules having the composition shown in Table 1. 15 types of rubber compositions for tires (Examples 1-6, Comparative Examples 1-9) composed of the compounds shown in Tables 2, 3, and 4 with sulfur, a vulcanization accelerator, and a thermal expansion property. The components excluding the microcapsule and the surface-treated thermally expandable microcapsule are kneaded with a 1.8 L closed mixer for 5 minutes and released, and then sulfur, vulcanization accelerator, thermally expandable microcapsule and surface-treated thermally expandable micro It was prepared by adding capsules and kneading with an open roll. The amounts of the compounding agents described in Table 5 are shown in parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber described in Tables 2, 3, and 4.
得られた15種類のタイヤ用ゴム組成物を所定の金型中で、170℃で10分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調整した。得られた加硫ゴム試験片の100%モジュラス、発熱性(60℃のtanδ)、氷上摩擦性能を下記に示す方法により評価した。 The obtained 15 types of rubber compositions for tires were press vulcanized at 170 ° C. for 10 minutes in a predetermined mold to prepare vulcanized rubber test pieces. The obtained vulcanized rubber test piece was evaluated for its 100% modulus, exothermic property (tan δ at 60 ° C.), and friction performance on ice by the following methods.
100%モジュラス(M100)
得られた加硫ゴム試験片から、JIS K6251に準拠してJIS3号ダンベル型試験片を切り出した。JIS K6251に準拠し100%変形応力(100%モジュラス)を測定した。得られた100%モジュラスを、表2では比較例1の値を100、表3では比較例4の値を100、表4では比較例7の値を100とする指数にして、それぞれの「M100」の欄に示した。この指数値が大きいほど100%モジュラスが大きいことを意味する。
100% modulus (M100)
A JIS No. 3 dumbbell-shaped test piece was cut out from the obtained vulcanized rubber test piece in accordance with JIS K6251. 100% deformation stress (100% modulus) was measured according to JIS K6251. The obtained 100% modulus was indexed with the value of Comparative Example 1 being 100 in Table 2, the value of Comparative Example 4 being 100 in Table 3, the value of Comparative Example 7 being 100 in Table 4, and each “M100” ”Column. A larger index value means a larger 100% modulus.
発熱性(60℃のtanδ)
得られた加硫ゴム試験片の動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み10%、振幅±2%、周波数20Hzの条件で、温度60℃におけるtanδを測定した。得られた結果は、表2では比較例1の値を100、表3では比較例4の値を100、表4では比較例7の値を100とする指数にして、それぞれの「tanδ(60℃)」の欄に示した。この指数値が小さいほど60℃のtanδが小さく、発熱性が小さいことを意味する。
Exothermic (tan δ at 60 ° C)
Using the viscoelasticity spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., the dynamic viscoelasticity of the obtained vulcanized rubber test piece was determined as follows. It was measured. The obtained results are shown in Table 2, with the value of Comparative Example 1 as 100, Table 3 as Comparative Example 4 as 100, and Table 4 as Comparative Example 7 as 100. ° C) "column. The smaller the index value, the smaller the tan δ at 60 ° C., and the smaller the exothermic property.
氷上摩擦性能
得られた加硫ゴム試験片を偏平円柱状の台ゴムに貼り付け、インサイドドラム型氷上摩擦試験機を用いて、測定温度−1.5℃、荷重5.5kg/cm3、ドラム回転速度25km/hの条件で氷上摩擦係数を測定した。得られた氷上摩擦係数を、表2では比較例1の値を100、表3では比較例4の値を100、表4では比較例7の値を100とする指数にして、それぞれの「氷上摩擦性能」の欄に示した。この指数値が大きいほど氷上摩擦力が大きく氷上性能が優れることを意味する。
Friction performance on ice The obtained vulcanized rubber test piece was affixed to a flat columnar base rubber, and using an inside drum type on-ice friction tester, measurement temperature -1.5 ° C, load 5.5 kg / cm 3 , drum The friction coefficient on ice was measured under the condition of a rotational speed of 25 km / h. The obtained friction coefficient on ice is an index in which the value of Comparative Example 1 is 100 in Table 2, the value of Comparative Example 4 is 100 in Table 3, and the value of Comparative Example 7 is 100 in Table 4. It is shown in the column of “Friction performance”. A larger index value means a greater frictional force on ice and better performance on ice.
表1において使用した原材料の種類を下記に示す。
・固形ワックス:日本精蝋社製OZOACE0038
・オイル:昭和シェル石油社製エキストラクト4号S
The types of raw materials used in Table 1 are shown below.
-Solid wax: Nippon Seiwa Co., Ltd. OZOACE0038
・ Oil: Extract No. 4 S manufactured by Showa Shell Sekiyu KK
なお、表2,3,4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
・固形ワックス:大内新興工業社製パラフィンワックス
・マイクロカプセル:上述した製造方法により得られた熱膨張性マイクロカプセル
・表面処理マイクロカプセル1,2,3:上述した製造方法により得られた表1に記載の表面処理熱膨張性マイクロカプセル
The types of raw materials used in Tables 2, 3, and 4 are shown below.
・ NR: Natural rubber, RSS # 3
BR: Butadiene rubber, Nippon Zeon BR1220
Solid wax: Paraffin wax manufactured by Ouchi Shinko Kogyo Co., Ltd. Microcapsules: Thermally expandable microcapsules obtained by the above-described production method Surface treatment microcapsules 1, 2, 3: Table 1 obtained by the above-described production method Surface-treating thermally expandable microcapsules as described in
表5において使用した原材料の種類を下記に示す。
・カーボンブラック:東海カーボン社製シースト6
・シリカ:東ソーシリカ社製Nipsil AQ
・カップリング剤:硫黄含有シランカップリング剤、エボニクデグサ社製Si69
・酸化亜鉛: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
・老化防止剤−1:精工化学社社製オゾノン6C
・老化防止剤−2:精工化学社社製ノンフレックスRD
・オイル:昭和シェル石油社製エキストラクト4号S
・硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ−G
The types of raw materials used in Table 5 are shown below.
・ Carbon black: Seest 6 made by Tokai Carbon
Silica: Nipsil AQ manufactured by Tosoh Silica
Coupling agent: Sulfur-containing silane coupling agent, Si69 manufactured by Evonik Degussa
-Zinc oxide: 3 types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.-Stearic acid: Beads stearic acid manufactured by NOF Corporation-Anti-aging agent-1: Ozonon 6C manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.
Anti-aging agent-2: Seiko Chemical Co., Ltd. non-flex RD
・ Oil: Extract No. 4 S manufactured by Showa Shell Sekiyu KK
・ Sulfur: Fine powder sulfur with Jinhua seal oil manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. ・ Vulcanization accelerator: Noxeller CZ-G manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
表2〜4から明らかなように実施例1〜6のタイヤ用ゴム組成物は、100%モジュラス(M100)及び発熱性(60℃のtanδ)を維持・向上し、かつ氷上摩擦性能を従来レベル以上に向上することが確認された。 As is apparent from Tables 2 to 4, the rubber compositions for tires of Examples 1 to 6 maintain and improve 100% modulus (M100) and heat build-up (tan δ at 60 ° C.), and have a conventional level of friction performance on ice. It has been confirmed that this is improved.
比較例2のゴム組成物は、ゴム組成物中の固形ワックスの量及び熱膨張性マイクロカプセルの量を実施例2と同じにしたが、氷上摩擦性能を改良することができなかった。比較例3のゴム組成物は、固形ワックスの代わりにオイルを熱膨張性マイクロカプセルに被覆したものを配合したので、100%モジュラス(M100)が低下し、発熱性(60℃のtanδ)が大きくなり、氷上摩擦性能が悪化した。 In the rubber composition of Comparative Example 2, the amount of solid wax and the amount of thermally expandable microcapsules in the rubber composition were the same as in Example 2, but the friction performance on ice could not be improved. Since the rubber composition of Comparative Example 3 was blended with a thermally expandable microcapsule coated with oil instead of a solid wax, the 100% modulus (M100) decreased and the exothermic property (tan δ at 60 ° C.) was large. As a result, the friction performance on ice deteriorated.
比較例5のゴム組成物は、ゴム組成物中の固形ワックスの量及び熱膨張性マイクロカプセルの量を実施例4と同じにしたが、100%モジュラス(M100)が低下し、氷上摩擦性能を改良することができなかった。比較例6のゴム組成物は、固形ワックスの代わりにオイルを熱膨張性マイクロカプセルに被覆したものを配合したので、100%モジュラス(M100)が低下し、発熱性(60℃のtanδ)が大きくなり、氷上摩擦性能を改良することができなかった。 In the rubber composition of Comparative Example 5, the amount of the solid wax and the amount of the heat-expandable microcapsule in the rubber composition were the same as those in Example 4, but the 100% modulus (M100) was lowered and the friction performance on ice was improved. It could not be improved. Since the rubber composition of Comparative Example 6 was formulated by coating oil with thermally expandable microcapsules instead of solid wax, the 100% modulus (M100) decreased and the exothermic property (tan δ at 60 ° C.) was large. Therefore, the friction performance on ice could not be improved.
比較例8のゴム組成物は、ゴム組成物中の固形ワックスの量及び熱膨張性マイクロカプセルの量を実施例6と同じにしたが、100%モジュラス(M100)が低下し、氷上摩擦性能が低かった。比較例9のゴム組成物は、固形ワックスの代わりにオイルを熱膨張性マイクロカプセルに被覆したものを配合したので、100%モジュラス(M100)が低下し、発熱性(60℃のtanδ)が大きくなり、氷上摩擦性能が悪化した。 In the rubber composition of Comparative Example 8, the amount of solid wax and the amount of thermally expandable microcapsules in the rubber composition were the same as in Example 6, but the 100% modulus (M100) was reduced and the friction performance on ice was low. It was low. Since the rubber composition of Comparative Example 9 was blended with oil-expanded microcapsules coated with oil instead of solid wax, 100% modulus (M100) decreased and exothermic property (tan δ at 60 ° C.) increased. As a result, the friction performance on ice deteriorated.
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