JP2024148178A - Rubber composition for undertread - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主としてタイヤのアンダートレッド層に用いることを意図したアンダートレッド用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for undertreads intended for use primarily in the undertread layer of tires.
空気入りタイヤにおいては、環境負荷を低減するために走行時の燃費性能を向上することが求められている。そのため、空気入りタイヤの各部を構成するゴム組成物の発熱を抑制することが行われている。近年、燃費性能の更なる改善のために、例えば、空気入りタイヤのアンダートレッドゴム層を構成するゴム組成物(アンダートレッド用ゴム組成物)について発熱を抑制することが検討されている。 In pneumatic tires, there is a demand for improved fuel efficiency during driving in order to reduce the environmental impact. For this reason, efforts have been made to suppress heat generation in the rubber compositions that constitute the various parts of pneumatic tires. In recent years, in order to further improve fuel efficiency, for example, studies have been conducted on suppressing heat generation in the rubber composition that constitutes the undertread rubber layer of pneumatic tires (rubber composition for undertread).
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℃におけるtanδ(以下、「tanδ(60℃)」という。)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。そして、ゴム組成物のtanδ(60℃)を小さくする方法として、例えば加硫剤の配合量を増加することや、カーボンブラック等の充填材の配合量を少なくすることが挙げられる(例えば特許文献1を参照)。しかしながら、これらの方法では、アンダートレッド用ゴム組成物として求められる破断伸びが十分に確保できず、タイヤにおいて操縦安定性や高速耐久性が必ずしも十分に得られない虞があった。そのため、アンダートレッド用ゴム組成物において、良好な低発熱性(tanδ(60℃))を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善する更なる対策が求められている。 As an index of heat generation of a rubber composition, tan δ at 60°C (hereinafter referred to as "tan δ (60°C)") obtained by dynamic viscoelasticity measurement is generally used, and the smaller the tan δ (60°C) of the rubber composition, the smaller the heat generation. Methods for reducing the tan δ (60°C) of a rubber composition include, for example, increasing the amount of vulcanizing agent or reducing the amount of filler such as carbon black (see, for example, Patent Document 1). However, these methods do not sufficiently ensure the breaking elongation required for a rubber composition for an undertread, and there is a risk that the steering stability and high-speed durability of the tire are not necessarily sufficient. Therefore, further measures are required for improving steering stability and high-speed durability while ensuring good low heat generation (tan δ (60°C)) in a rubber composition for an undertread.
本発明の目的は、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善し、これら性能をバランスよく高度に両立することを可能にしたアンダートレッド用ゴム組成物を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a rubber composition for undertreads that improves steering stability and high-speed durability while maintaining good low heat generation properties, thereby achieving a good balance between these performance characteristics.
上記目的を達成する本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、イソプレン系ゴム60質量%~90質量%と、未変性のブタジエンゴム10質量%~40質量%とを含むゴム成分100質量部に対して、CTAB吸着比表面積が60m2/g~100m2/gであるシリカが3質量部~60質量部配合され、前記未変性のブタジエンゴムの重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)から求められる分子量分布(Mw/Mn)が2.8以下であることを特徴とする。 The rubber composition for undertread of the present invention that achieves the above-mentioned object is characterized in that 100 parts by mass of a rubber component containing 60% by mass to 90% by mass of isoprene-based rubber and 10% by mass to 40% by mass of unmodified butadiene rubber is blended with 3 parts by mass to 60 parts by mass of silica having a CTAB adsorption specific surface area of 60 m2 /g to 100 m2 /g, and the molecular weight distribution (Mw/Mn) calculated from the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the unmodified butadiene rubber is 2.8 or less.
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、上述の配合からなることで、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善することができる。具体的には、ゴム成分としてイソプレン系ゴムと未変性のブタジエンゴムとを上述の配合比率で併用することで低発熱性と高速耐久性をバランスよく向上することができる。また、このゴム成分に対して大粒径のシリカ(CTAB吸着比表面積が60m2/g~100m2/g)を適度な量で配合しているので低発熱性を向上することができる。更に、未変性のブタジエンゴムとして分子量分布(Mw/Mn)が2.8以下であるものを用いているので低発熱性を良好に維持しながら、タイヤにした時の操縦安定性や高速耐久性を効果的に向上することができる。これらの協働により、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善しこれら性能をバランスよく両立することができる。 The rubber composition for undertread of the present invention is composed of the above-mentioned blending, and can improve the driving stability and high-speed durability while ensuring good low heat generation. Specifically, by using isoprene-based rubber and unmodified butadiene rubber in the above-mentioned blending ratio as the rubber component, it is possible to improve the low heat generation and high-speed durability in a well-balanced manner. In addition, since a suitable amount of large particle size silica (CTAB adsorption specific surface area of 60 m 2 /g to 100 m 2 /g) is blended with this rubber component, it is possible to improve the low heat generation. Furthermore, since the unmodified butadiene rubber used has a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 2.8 or less, it is possible to effectively improve the driving stability and high-speed durability when made into a tire while maintaining good low heat generation. Through the cooperation of these, it is possible to improve the driving stability and high-speed durability while ensuring good low heat generation, and to achieve a good balance between these performances.
本発明においては、ゴム成分100質量部に対して、CTAB吸着比表面積が40m2/g~120m2/gであるカーボンブラックが20質量部~70質量部配合されることが好ましい。前述の大粒径シリカに加えて、充填剤として特定の粒径のカーボンブラックを適度に配合することで加工性(ゴムのまとまり、他部材との粘着性など)を向上することができる。 In the present invention, it is preferable to compound 20 to 70 parts by mass of carbon black having a CTAB adsorption specific surface area of 40 m2 /g to 120 m2 /g per 100 parts by mass of the rubber component. By compounding an appropriate amount of carbon black of a specific particle size as a filler in addition to the above-mentioned large particle size silica, processability (rubber cohesion, adhesion to other members, etc.) can be improved.
本発明においては、未変性のブタジエンゴムのシス-1,4結合含有率が95%以上であることが好ましい。更に、未変性のブタジエンゴムは、25℃における5質量%トルエン溶液粘度Tcp〔単位:cps〕と100℃におけるムーニー粘度ML1+4との比Tcp/ML1+4が2.0~7.0の関係を満たすことが好ましい。これに加えて、未変性のブタジエンゴムはネオジム系触媒により合成されたものであることが好ましい。このように特定の条件を満たす未変性のブタジエンゴムを用いることで、上述の低発熱性および高速耐久性を向上する効果を高めることができ、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善するには有利になる。 In the present invention, the cis-1,4 bond content of the unmodified butadiene rubber is preferably 95% or more. Furthermore, the unmodified butadiene rubber preferably satisfies a relationship of 2.0 to 7.0 in terms of the ratio Tcp/ML 1+ 4 of the viscosity Tcp (unit: cps) of a 5% by mass toluene solution at 25°C to the Mooney viscosity ML 1+4 at 100°C. In addition, the unmodified butadiene rubber is preferably synthesized using a neodymium-based catalyst. By using an unmodified butadiene rubber that satisfies the specific conditions in this way, the effect of improving the low heat generation property and high-speed durability described above can be enhanced, which is advantageous for improving the steering stability and high-speed durability while ensuring good low heat generation property.
本発明においては、シランカップリング剤を配合することができ、その際、シリカの配合量に対するシランカップリング剤の配合量の割合を3.0質量%~10.0質量%にすることが好ましい。これによりシリカの分散を良好にすることができ、低発熱性と高速耐久性を向上するには有利になる。 In the present invention, a silane coupling agent can be blended, and in that case, it is preferable to set the ratio of the amount of silane coupling agent to the amount of silica blended to 3.0% by mass to 10.0% by mass. This allows for good dispersion of the silica, which is advantageous for improving low heat generation and high-speed durability.
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、タイヤのアンダートレッド層に好適に用いることができる。具体的には、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物を使用するタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部とを備え、トレッド部がタイヤ踏面を構成するキャップトレッド層とその内周側に配置されるアンダートレッド層とを積層して構成されているとよく、このようなタイヤにおいて、アンダートレッド層を本発明のアンダートレッド用ゴム組成物で構成することが好ましい。このようにして本発明のアンダートレッド用ゴム組成物からなるアンダートレッド層を備えたタイヤは、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物の優れた物性により、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善することができる。 The rubber composition for undertread of the present invention can be suitably used in the undertread layer of a tire. Specifically, a tire using the rubber composition for undertread of the present invention has a tread portion extending in the tire circumferential direction to form an annular shape, and a pair of sidewall portions arranged on both sides of the tread portion, and the tread portion is preferably constructed by laminating a cap tread layer constituting the tire tread surface and an undertread layer arranged on the inner circumferential side of the cap tread layer. In such a tire, it is preferable that the undertread layer is constructed from the rubber composition for undertread of the present invention. In this way, a tire having an undertread layer made of the rubber composition for undertread of the present invention can improve steering stability and high-speed durability while ensuring good low heat generation due to the excellent physical properties of the rubber composition for undertread of the present invention.
このとき、アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムの23℃における100%伸長時の引張応力M100UT〔単位:MPa〕と、サイドウォール部を構成するサイドゴムの23℃における100%伸長時の引張応力M100SW〔単位:MPa〕との比M100UT/M100SWが1.5~4.0であるが好ましい。このように本発明のアンダートレッド用ゴム組成物を用いるアンダートレッド層と、それに隣接するサイドウォール部(サイドゴム)との引張応力(M100)の関係を適正化することで、低発熱性および高速耐久性を向上するには有利になる。 In this case, it is preferable that the ratio M100UT/M100SW of the tensile stress M100UT [unit: MPa] of the undertread rubber constituting the undertread layer at 100% elongation at 23° C. to the tensile stress M100SW [unit: MPa] of the side rubber constituting the sidewall portion at 100% elongation at 23° C. is 1.5 to 4.0. By optimizing the relationship of the tensile stress (M100 ) between the undertread layer using the rubber composition for undertread of the present invention and the sidewall portion (side rubber) adjacent thereto in this way, it is advantageous to improve low heat build-up properties and high-speed durability.
尚、本発明において、「CTAB吸着比表面積」は、ISO 5794に準拠して測定するものとする。「重量平均分子量Mw」と「数平均分子量Mn」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。「シス-1,4結合含有率」は、ブタジエンの結合様式であるシス-1,4-結合、トランス-1,4-結合、および1,2-ビニル結合のうちの、シス-1,4-結合の割合であり、赤外分光分析(ハンプトン法)により測定するものとする。「100℃におけるムーニー粘度ML1+4」は、JIS K6300-1:2001に準拠して、ムーニー粘度計にてL形ロータを使用し、予熱時間1分、ロータの回転時間4分、100℃の条件で測定するものとする。「25℃における5質量%トルエン溶液粘度Tcp」は、対象となるブタジエンゴムを5重量%含むトルエン溶液の粘度であり、キャノンフェンスケ型粘度計を使用して25℃で測定するものとする。「23℃における100%伸長時の引張応力」は、JIS K6251に準拠して3号型ダンベル試験片を用い、引張速度500mm/分、温度23℃の条件で測定した値である。 In the present invention, the "CTAB adsorption specific surface area" is measured in accordance with ISO 5794. The "weight average molecular weight Mw" and the "number average molecular weight Mn" are measured in terms of standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC). The "cis-1,4 bond content" is the proportion of cis-1,4-bonds among the cis-1,4-bonds, trans-1,4-bonds, and 1,2-vinyl bonds, which are the bonding modes of butadiene, and is measured by infrared spectroscopy (Hampton method). The "Mooney viscosity at 100°C ML 1+4 " is measured in accordance with JIS K6300-1:2001 using an L-type rotor in a Mooney viscometer under the conditions of a preheating time of 1 minute, a rotor rotation time of 4 minutes, and a temperature of 100°C. "Viscosity Tcp of a 5% by mass toluene solution at 25° C." is the viscosity of a toluene solution containing 5% by weight of the target butadiene rubber, and is measured using a Cannon-Fenske viscometer at 25° C. "Tensile stress at 100% elongation at 23° C." is a value measured using a No. 3 dumbbell test piece in accordance with JIS K6251 at a tensile speed of 500 mm/min and a temperature of 23° C.
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 The configuration of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings.
図1に示すように、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物が使用される空気入りタイヤは、トレッド部1と、このトレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2と、サイドウォール部2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3とを備えている。図1において、符号CLはタイヤ赤道を示す。図1は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部1、サイドウォール部2、ビード部3は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図1を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。
As shown in FIG. 1, a pneumatic tire in which the rubber composition for undertread of the present invention is used includes a
左右一対のビード部3間にはカーカス層4が装架されている。このカーカス層4は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部3に配置されたビードコア5の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。また、ビードコア5の外周上にはビードフィラー6が配置され、このビードフィラー6がカーカス層4の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。一方、トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層(図1では2層)のベルト層7が埋設されている。各ベルト層7は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層7において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°~40°の範囲に設定されている。更に、ベルト層7の外周側にはベルト補強層8(ベルト層7の全幅を覆うフルカバー8aとベルト層7の端部を局所的に覆うエッジカバー8bの2層)が設けられている。ベルト補強層8は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層8において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば0°~5°に設定されている。
A
トレッド部1におけるカーカス層4の外周側にはトレッドゴム層10が配され、サイドウォール部2におけるカーカス層4の外周側(タイヤ幅方向外側)にはサイドゴム層20が配され、ビード部3におけるカーカス層4の外周側(タイヤ幅方向外側)にはリムクッションゴム層30が配されている。トレッドゴム層11は、物性の異なる2種類のゴム層(トレッド部1の踏面を構成するキャップトレッド11と、その内周側に配置されたアンダートレッド12)をタイヤ径方向に積層した構造を有する。
A
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物が使用されるタイヤは、上記のような空気入りタイヤ(その内部に空気、窒素等の不活性ガスまたはその他の気体が充填されるタイヤ)であることが好ましいが、非空気式タイヤであってもよい。非空気式タイヤの場合、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、路面に当接する部分(空気入りタイヤにおけるキャップトレッド層11に相当する部位)の内周側に配置されたゴム層(空気入りタイヤにおけるアンダートレッド層12に相当する部位)に用いることができる。本発明が適用されるタイヤは、トレッド部1(トレッドゴム層10)がキャップトレッド11とアンダートレッド12とで構成されていれば、他の部位の基本構造は上述の構造に限定されるものではない。
The tire in which the rubber composition for undertread of the present invention is used is preferably a pneumatic tire (a tire filled with air, an inert gas such as nitrogen, or other gas) as described above, but may be a non-pneumatic tire. In the case of a non-pneumatic tire, the rubber composition for undertread of the present invention can be used in a rubber layer (a portion corresponding to the
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムであり、イソプレン系ゴムおよび未変性のブタジエンゴムを必ず含む。このように、イソプレン系ゴムおよび未変性のブタジエンゴムを用いることで、破断伸びを良好に維持しながら、低発熱性を改善するには有利になる。 In the rubber composition for undertread of the present invention, the rubber component is a diene rubber, and necessarily contains an isoprene rubber and an unmodified butadiene rubber. In this way, the use of an isoprene rubber and an unmodified butadiene rubber is advantageous in improving low heat generation while maintaining good elongation at break.
イソプレン系ゴムとしては、各種天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、各種合成ポリイソプレンゴムを挙げることができる。これらイソプレン系ゴムの中でも、特に、天然ゴムを好適に用いることができる。イソプレン系ゴムの含有量は、ゴム成分100質量%中、60質量%~90質量%、好ましくは65質量%~90質量%、より好ましくは70質量%~90質量%である。このような量のイソプレン系ゴム(特に天然ゴム)を含むことで、破断伸びや低発熱性をバランスよく向上することができる。イソプレン系ゴムの配合量が60質量%未満であると破断伸びが低下する。イソプレン系ゴムの配合量が90質量%を超えると低発熱性が悪化する。 Examples of isoprene-based rubber include various natural rubbers, epoxidized natural rubbers, and various synthetic polyisoprene rubbers. Of these isoprene-based rubbers, natural rubber is particularly suitable. The content of isoprene-based rubber is 60% to 90% by mass, preferably 65% to 90% by mass, and more preferably 70% to 90% by mass, of 100% by mass of the rubber component. By including such an amount of isoprene-based rubber (particularly natural rubber), it is possible to improve the breaking elongation and low heat generation property in a well-balanced manner. If the amount of isoprene-based rubber is less than 60% by mass, the breaking elongation decreases. If the amount of isoprene-based rubber is more than 90% by mass, the low heat generation property deteriorates.
未変性のブタジエンゴムとしては、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)から求められる分子量分布(Mw/Mn)が2.8以下、好ましくは2.5以下のものを用いる。このように、適度な分子量分布を有する未変性のブタジエンゴムを用いることで、ゴム物性がより良好になり、低発熱性を良好に維持しながら、タイヤにした時の操縦安定性や高速耐久性を効果的に向上することができる。未変性のブタジエンゴムの分子量分布(Mw/Mn)が2.8を超えるとヒステリシスロスが大きくなってゴムの発熱性が大きくなると共に、耐コンプレッションセット性が低下する。 The unmodified butadiene rubber used has a molecular weight distribution (Mw/Mn) calculated from the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of 2.8 or less, preferably 2.5 or less. By using unmodified butadiene rubber with a moderate molecular weight distribution in this way, the rubber properties become better, and the handling stability and high-speed durability of the tire when made into a tire can be effectively improved while maintaining good low heat generation. If the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the unmodified butadiene rubber exceeds 2.8, the hysteresis loss increases, the heat generation of the rubber increases, and the compression set resistance decreases.
未変性のブタジエンゴムの含有量は、ゴム成分100質量%中、10質量%~40質量%、好ましくは15質量%~35質量%、より好ましくは20質量%~35質量%である。このように未変性のブタジエンゴムを適度に含有することで、破断伸びや低発熱性をバランスよく向上するには有利になる。未変性のブタジエンゴムの配合量が10質量%未満であると低発熱性が悪化する。未変性のブタジエンゴムの配合量が40質量%を超えると破断伸びが低下する。 The content of unmodified butadiene rubber is 10% to 40% by mass, preferably 15% to 35% by mass, and more preferably 20% to 35% by mass, out of 100% by mass of the rubber component. Incorporating an appropriate amount of unmodified butadiene rubber in this way is advantageous for improving elongation at break and low heat buildup in a well-balanced manner. If the amount of unmodified butadiene rubber is less than 10% by mass, low heat buildup deteriorates. If the amount of unmodified butadiene rubber is more than 40% by mass, elongation at break decreases.
未変性のブタジエンゴムのシス-1,4結合含有率は好ましくは95%以上、より好ましくは96%~99%であるとよい。このようにシス-1,4結合含有率が大きいことで破断強度、破断伸びを向上するには有利になる。シス-1,4結合含有率が95%未満であると破断強度や破断伸びが低下する。尚、ブタジエンゴムのシス-1,4結合含有率の増減は、触媒等、通常の方法で適宜調製することができる。 The cis-1,4 bond content of unmodified butadiene rubber is preferably 95% or more, and more preferably 96% to 99%. A high cis-1,4 bond content is advantageous for improving breaking strength and breaking elongation. If the cis-1,4 bond content is less than 95%, breaking strength and breaking elongation will decrease. The cis-1,4 bond content of butadiene rubber can be increased or decreased by the usual methods, such as by using a catalyst.
未変性のブタジエンゴムは、25℃における5質量%トルエン溶液粘度Tcp〔単位:cps〕と100℃におけるムーニー粘度ML1+4との比Tcp/ML1+4が好ましくは2.0~7.0、より好ましくは2.5~6.8の関係を満たすとよい。このように比Tcp/ML1+4を特定の範囲に設定することで、低発熱性、破断強度、破断伸びを両立するには有利になる。比Tcp/ML1+4が2.0未満であると低発熱性が悪化する。比Tcp/ML1+4が7.0を超えると加工性が悪化する。
The unmodified butadiene rubber preferably satisfies the relationship of a ratio Tcp/
上述の比Tcp/ML1+4を設定するにあたって、25℃における5質量%トルエン溶液粘度Tcp自体の値は特に限定されないが、好ましくは50cps~200cps、より好ましくは80cps~180cpsに設定することができる。同様に、100℃におけるムーニー粘度ML1+4自体の値は特に限定されないが、好ましくは45~52、より好ましくは45~50に設定することができる。 In setting the above-mentioned ratio Tcp/ML1 +4 , the value of the 5 mass % toluene solution viscosity Tcp itself at 25° C. is not particularly limited, but can be set preferably to 50 cps to 200 cps, more preferably to 80 cps to 180 cps. Similarly, the value of the Mooney viscosity ML1 +4 itself at 100° C. is not particularly limited, but can be set preferably to 45 to 52, more preferably to 45 to 50.
未変性のブタジエンゴムはネオジム系触媒により合成されたブタジエンゴム(以下、Nd‐BRと言う場合がある)であることが好ましい。他の触媒(例えばニッケルやコバルト)で重合されたブタジエンゴムを用いても所望の効果を得ることは出来るが、低発熱性、破断強度、破断伸びを両立するという観点においてはNd‐BRが好ましく用いられる。 It is preferable that the unmodified butadiene rubber is a butadiene rubber synthesized using a neodymium catalyst (hereinafter, sometimes referred to as Nd-BR). Although the desired effect can be obtained by using butadiene rubber polymerized with other catalysts (e.g., nickel or cobalt), Nd-BR is preferably used from the viewpoint of achieving both low heat generation, breaking strength, and breaking elongation.
尚、ネオジム系触媒を用いて重合されたブタジエンゴム(Nd‐BR)は、公知の材料であり、ネオジム単体、ネオジムと他の金属類との化合物、有機ネオジム化合物等のネオジム系触媒を用いて重合されたブタジエンゴムである。これらネオジム系触媒によって合成されたブタジエンゴムは高分子量かつ分子量分布がシャープであるという特性を有する。Nd‐BRとしては、市販されているものを利用することができる。 Butadiene rubber polymerized using a neodymium-based catalyst (Nd-BR) is a well-known material, and is butadiene rubber polymerized using a neodymium-based catalyst such as simple neodymium, compounds of neodymium with other metals, or organic neodymium compounds. Butadiene rubber synthesized using these neodymium-based catalysts has the characteristics of a high molecular weight and a sharp molecular weight distribution. Commercially available Nd-BR can be used.
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物を構成するゴム成分は、少なくとも上述のイソプレン系ゴム(特に天然ゴム)と未変性のブタジエンゴムの2種を含むが、任意で他のジエン系ゴムを含有することができる。他のジエン系ゴムとしては、タイヤ用ゴム組成物に一般的に使用可能なゴムを用いることができる。例えば、未変性のスチレンブタジエンゴム等を例示することができる。また、イソプレン系ゴムとして天然ゴムを採用した場合、他のジエン系ゴムとしてイソプレンゴムを併用することもできる。これら他のジエン系ゴムは、単独または任意のブレンドとして使用することができる。 The rubber components constituting the rubber composition for undertread of the present invention include at least the above-mentioned isoprene-based rubber (particularly natural rubber) and unmodified butadiene rubber, but may optionally contain other diene-based rubbers. As the other diene-based rubbers, rubbers that can generally be used in rubber compositions for tires can be used. For example, unmodified styrene-butadiene rubber can be exemplified. In addition, when natural rubber is used as the isoprene-based rubber, isoprene rubber can also be used in combination as the other diene-based rubber. These other diene-based rubbers can be used alone or as any blend.
本発明において、上述のゴム成分に対して充填剤としてシリカが必ず配合される。本発明で使用されるシリカとしては、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどのタイヤ用ゴム組成物に通常使用されるシリカを使用することができる。但し、シリカのCTAB吸着比表面積は60m2/g~100m2/g、好ましくは70m2/g~90m2/g、より好ましくは75m2/g~85m2/gに限定される。このように粒径が大きいシリカを用いることで、低発熱性および耐摩耗性を向上することができる。シリカのCTAB吸着比表面積が60m2/g未満であると低発熱性が悪化する。シリカのCTAB吸着比表面積が100m2/gを超えると耐摩耗性が低下する。上述の条件を満たすシリカであれば、市販されているものの中から適宜選択して使用してもよく、通常の製造方法により得られたシリカを使用することもできる。 In the present invention, silica is always blended as a filler with the above-mentioned rubber component. As the silica used in the present invention, silica normally used in rubber compositions for tires, such as wet-process silica, dry-process silica, or surface-treated silica, can be used. However, the CTAB adsorption specific surface area of the silica is limited to 60 m 2 /g to 100 m 2 /g, preferably 70 m 2 /g to 90 m 2 /g, and more preferably 75 m 2 /g to 85 m 2 /g. By using silica with such a large particle size, low heat generation and wear resistance can be improved. If the CTAB adsorption specific surface area of the silica is less than 60 m 2 /g, low heat generation deteriorates. If the CTAB adsorption specific surface area of the silica is more than 100 m 2 /g, wear resistance decreases. If the silica satisfies the above-mentioned conditions, it may be appropriately selected from commercially available products and used, and silica obtained by a normal manufacturing method may also be used.
シリカの配合量は、上述のゴム成分100質量部に対して3質量部~60質量部、好ましくは5質量部~50質量部、より好ましくは10質量部~50質量部である。このようにシリカを適度な量で配合することで、タイヤにしたときの低発熱性、操縦安定性、高速耐久性をバランスよく向上することができる。シリカの配合量が3質量部未満であると破断伸びが低下する。シリカの配合量が60質量部を超えると低発熱性が悪化する。 The amount of silica blended is 3 to 60 parts by mass, preferably 5 to 50 parts by mass, and more preferably 10 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component described above. By blending an appropriate amount of silica in this way, it is possible to improve the low heat generation properties, driving stability, and high-speed durability of the resulting tire in a well-balanced manner. If the amount of silica blended is less than 3 parts by mass, the elongation at break decreases. If the amount of silica blended exceeds 60 parts by mass, the low heat generation properties deteriorate.
本発明においては、充填剤として上述のシリカの他にカーボンブラックを配合することもできる。本発明で使用されるカーボンブラックとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されるカーボンブラックのうち、CTAB吸着比表面積が好ましくは40m2/g~120m2/g、より好ましくは70m2/g~100m2/gであるカーボンブラックを使用するとよい。このようなカーボンブラックを用いることで、タイヤにしたときの低発熱性、操縦安定性、高速耐久性をバランスよく向上するには有利になる。カーボンブラックのCTAB吸着比表面積が40m2/g未満であると耐摩耗性が低下する。カーボンブラックのCTAB吸着比表面積が120m2/gを超えると低発熱性が悪化する。 In the present invention, carbon black may be blended as a filler in addition to the silica described above. The carbon black used in the present invention is preferably one having a CTAB adsorption specific surface area of 40 m 2 /g to 120 m 2 /g, more preferably 70 m 2 /g to 100 m 2 /g, among the carbon blacks usually used in rubber compositions for tires. The use of such carbon black is advantageous in improving low heat generation, driving stability, and high-speed durability in a well-balanced manner when the tire is made. If the CTAB adsorption specific surface area of the carbon black is less than 40 m 2 /g, the abrasion resistance decreases. If the CTAB adsorption specific surface area of the carbon black is more than 120 m 2 /g, the low heat generation property deteriorates.
上記のようにシリカに加えてカーボンブラックを使用する場合、シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計は、上述のゴム成分100質量部に対して好ましくは40質量部~95質量部、より好ましくは45質量部~90質量部にするとよい。このようにシリカおよびカーボンブラックを適度な量で配合することで、タイヤにしたときの低発熱性、操縦安定性、高速耐久性をバランスよく向上するには有利になる。シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計が40質量部より少ない場合、破断強度が低下し、高速耐久性が悪化する。シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計が95質量部を超えると低燃費性が悪化し、破断伸びが低下する。 When carbon black is used in addition to silica as described above, the total amount of silica and carbon black is preferably 40 to 95 parts by mass, more preferably 45 to 90 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component described above. By blending appropriate amounts of silica and carbon black in this way, it is advantageous to improve the low heat generation, handling stability, and high-speed durability of the resulting tire in a well-balanced manner. If the total amount of silica and carbon black is less than 40 parts by mass, the breaking strength decreases and high-speed durability deteriorates. If the total amount of silica and carbon black is more than 95 parts by mass, fuel efficiency deteriorates and the breaking elongation decreases.
更に、シリカおよびカーボンブラックを併用するにあたって、カーボンブラックの配合量Mcに対するシリカの配合量Msの比Ms/Mcを好ましくは0.05~0.7、より好ましくは0.1~0.6にするとよい。このようにシリカおよびカーボンブラックを適度なバランスで配合し、特に充填剤中のシリカ量を低く抑えることで、大粒径シリカを配合することによるtanδ(60℃)の悪化を抑制し、破断伸びや低発熱性をバランスよく向上することができる。カーボンブラックの配合量に対するシリカの配合量の比Ms/Mcが0.7を超えると加工性(ゴムのまとまり、他部材との粘着性など)が悪化する。 Furthermore, when silica and carbon black are used in combination, the ratio Ms/Mc of the amount of silica to the amount of carbon black to be mixed is preferably 0.05 to 0.7, more preferably 0.1 to 0.6. By mixing silica and carbon black in an appropriate balance in this way, and in particular by keeping the amount of silica in the filler low, it is possible to suppress the deterioration of tan δ (60°C) caused by mixing large particle size silica, and to improve the breaking elongation and low heat generation in a well-balanced manner. If the ratio Ms/Mc of the amount of silica to the amount of carbon black to be mixed exceeds 0.7, processability (rubber cohesion, adhesion to other components, etc.) will deteriorate.
本発明のゴム組成物は、シリカおよびカーボンブラック以外の他の充填剤を配合することができる。他の充填剤としては、例えば、クレー、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、水酸化アルミニウム等のタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられる材料を例示することができる。 The rubber composition of the present invention can contain fillers other than silica and carbon black. Examples of other fillers include materials commonly used in rubber compositions for tires, such as clay, talc, calcium carbonate, mica, and aluminum hydroxide.
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物では、上述のシリカを配合するにあたって、シランカップリング剤を配合してもよい。シランカップリング剤を配合することにより、ゴム成分(ジエン系ゴム)に対するシリカの分散性を向上することができる。シランカップリング剤としては、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を例示することができる。これらのなかでも、特に、分子中にテトラスルフィド結合を有するものを好適に用いることができる。シランカップリング剤の配合量は、シリカの配合量に対し、好ましくは3.0質量%~10質量%、より好ましくは4.0質量%~9.0質量%にするとよい。シランカップリング剤の配合量がシリカの配合量の3.0質量%未満であると、配合量が微量であるため、シランカップリング剤を配合することによる効果が十分に見込めなくなる。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の10質量%を超えるとシランカップリング剤どうしが縮合し、ゴム組成物における所望の硬度や強度を得ることが難しくなる。 In the rubber composition for undertread of the present invention, a silane coupling agent may be blended when blending the above-mentioned silica. By blending a silane coupling agent, the dispersibility of silica in the rubber component (diene rubber) can be improved. Examples of silane coupling agents include bis-(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropyl benzothiazole tetrasulfide, γ-mercaptopropyl triethoxysilane, 3-octanoylthiopropyl triethoxysilane, and the like. Among these, those having a tetrasulfide bond in the molecule can be preferably used. The blending amount of the silane coupling agent is preferably 3.0% by mass to 10% by mass, more preferably 4.0% by mass to 9.0% by mass, relative to the blending amount of silica. If the blending amount of the silane coupling agent is less than 3.0% by mass of the blending amount of silica, the blending amount is so small that the effect of blending the silane coupling agent cannot be expected to be sufficient. If the amount of silane coupling agent exceeds 10% by mass of the amount of silica, the silane coupling agents will condense with each other, making it difficult to obtain the desired hardness and strength in the rubber composition.
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物には、上記以外の他の配合剤を添加することができる。他の配合剤としては、加硫または架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、液状ポリマーなど、一般的にタイヤ用ゴム組成物に使用される各種配合剤を例示することができる。これら配合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にすることができる。また、混練機としは、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、ロール等を使用することができる。 Other compounding agents other than those mentioned above can be added to the rubber composition for undertread of the present invention. Examples of other compounding agents include various compounding agents generally used in rubber compositions for tires, such as vulcanizing or crosslinking agents, vulcanization accelerators, antiaging agents, and liquid polymers. The compounding amounts of these compounding agents can be conventional amounts as long as they do not go against the object of the present invention. In addition, as the kneading machine, a normal rubber kneading machine, such as a Banbury mixer, kneader, or roll, can be used.
本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、上述のようにタイヤのアンダートレッド層に好適に用いることができ、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物からなるアンダートレッド層を備えたタイヤは、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物の優れた物性により、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善することができる。このように本発明のアンダートレッド用ゴム組成物がタイヤに用いられた際に、アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴム(つまり本発明のアンダートレッド用ゴム組成物の加硫物)の23℃における100%伸長時の引張応力M100UT〔単位:MPa〕と、サイドウォール部を構成するサイドゴムの23℃における100%伸長時の引張応力M100SW〔単位:MPa〕との比M100UT/M100SWが好ましくは1.5~4.0、より好ましくは1.8~3.5であるとよい。このように本発明のアンダートレッド用ゴム組成物が使用されたアンダートレッド層と、それに隣接するサイドウォール部(サイドゴム)との引張応力(M100)の関係を適正化することで、低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善するには有利になる。比M100UT/M100SWが1.5未満であると低発熱性、操縦安定性、高速耐久性を改善する効果が限定的になる。比M100UT/M100SWが4.0を超えると低発熱性、操縦安定性、高速耐久性を改善する効果が限定的になる。 The rubber composition for undertread of the present invention can be suitably used in the undertread layer of a tire as described above, and a tire having an undertread layer made of the rubber composition for undertread of the present invention can improve steering stability and high-speed durability while ensuring good low heat generation due to the excellent physical properties of the rubber composition for undertread of the present invention. When the rubber composition for undertread of the present invention is used in a tire, the ratio M100UT/M100SW of the tensile stress M100UT [unit: MPa] at 100% elongation at 23°C of the undertread rubber constituting the undertread layer (i.e., the vulcanizate of the rubber composition for undertread of the present invention) to the tensile stress M100SW [unit: MPa ] at 100% elongation at 23 ° C of the side rubber constituting the sidewall portion is preferably 1.5 to 4.0, more preferably 1.8 to 3.5. In this way, optimizing the relationship of tensile stress (M100) between the undertread layer using the rubber composition for undertread of the present invention and the adjacent sidewall portion (side rubber) is advantageous in improving driving stability and high-speed durability while ensuring low heat buildup. If the ratio M100UT / M100SW is less than 1.5, the effects of improving low heat buildup, driving stability, and high-speed durability are limited. If the ratio M100UT / M100SW exceeds 4.0, the effects of improving low heat buildup, driving stability, and high-speed durability are limited.
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。 The present invention will be further explained below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
タイヤサイズが245/45R18であり、図1に示す基本構造を有し、アンダートレッド用ゴム組成物の配合と、アンダートレッドゴムおよびサイドゴムの23℃における100%伸長時の引張応力(M100UT、M100SW)およびその比M100UT/M100SWが表1~2のように設定された標準例1、比較例1~7、実施例1~8のタイヤ(試験タイヤ)を製造した。 Tires (test tires) of Standard Example 1, Comparative Examples 1 to 7, and Examples 1 to 8 were manufactured having a tire size of 245/45R18 and the basic structure shown in FIG. 1, with the formulation of the rubber composition for the undertread, and the tensile stresses ( M100UT , M100SW) and ratios M100UT / M100SW of the undertread rubber and side rubber at 100% elongation at 23°C set as shown in Tables 1 and 2.
尚、アンダートレッド用ゴム組成物の配合について、すべての例で共通する配合は表3にまとめて示した。表1~2には、各例で使用したサイドゴムの種類を合わせて記載した。サイドゴムの種類は、表4に記載したサイドゴムA~Bの番号を記載し、これらサイドゴムA~Bの配合は表4に示した通りである。 Regarding the compounding of the rubber composition for the undertread, the compounding common to all examples is summarized in Table 3. Tables 1 and 2 also list the type of side rubber used in each example. The type of side rubber is listed with the numbers of side rubbers A to B listed in Table 4, and the compounding of these side rubbers A to B is as shown in Table 4.
表1~2,4に示した引張応力(M100UT、M100SW)は、アンダートレッドゴムおよびサイドゴムを使用し、JIS K6251に準拠して3号型ダンベル試験片を作成し、引張速度500mm/分、温度23℃の条件で測定した値(単位:MPa)である。 The tensile stresses ( M100UT , M100SW ) shown in Tables 1 to 2 and 4 are values (unit: MPa) measured using undertread rubber and side rubber, using No. 3 dumbbell test pieces prepared in accordance with JIS K6251, at a tensile speed of 500 mm/min and a temperature of 23°C.
各試験タイヤを用いて、下記に示す方法により、操縦安定性、低転がり抵抗性、高速耐久性の評価を行った。 Each test tire was evaluated for handling stability, low rolling resistance, and high-speed durability using the methods described below.
操縦安定性
各試験タイヤをリムサイズ18×7Jのホイールに組み付けて、空気圧を240kPaとし、排気量2000ccの試験車両に装着し、舗装路面からなるテストコースにて、操縦安定性についてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、標準例1の結果を3点(基準)とする5段階で評価した。この点数が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。
Steering stability: Each test tire was mounted on a wheel with a rim size of 18x7J, the air pressure was set to 240kPa, and the tire was mounted on a test vehicle with an engine displacement of 2000cc. The test driver performed a sensory evaluation of the steering stability on a test course consisting of a paved road surface. The evaluation results were evaluated on a 5-point scale, with the result of Standard Example 1 being 3 points (standard). The higher the score, the better the steering stability.
低転がり抵抗性
各試験タイヤをリムサイズ18×7Jのホイールに組み付けて、室内ドラム試験機(ドラム径:1707.6mm)を用いて、ISO28580に準拠し、空気圧210kPa、荷重4.82kN、速度80km/hの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、標準例1を100とする指数で示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が低く、低転がり抵抗性に優れることを意味する。
Low rolling resistance Each test tire was mounted on a wheel with a rim size of 18x7J, and the rolling resistance was measured using an indoor drum tester (drum diameter: 1707.6mm) in accordance with ISO28580 under the conditions of an air pressure of 210kPa, a load of 4.82kN, and a speed of 80km/h. The evaluation results were expressed as an index using the reciprocal of the measured value, with Standard Example 1 being 100. The higher the index value, the lower the rolling resistance and the better the low rolling resistance.
高速耐久性
各試験タイヤをリムサイズ18×7Jのホイールに組み付けて、空気圧340kPa、荷重5kN、ネガティブキャンバー角度3°の条件で室内ドラム試験機(ドラム径:1707.6mm)にて走行試験を実施した。具体的には、初期速度250km/hとし、20分毎に10km/hずつ速度を増加させ、タイヤに故障が発生するまで走行させ、その到達ステップ(速度)を測定した。評価結果は、標準例1の測定値(速度)を100とする指数で示した。この指数値が大きいほど、故障までの到達ステップ(速度)が大きく、キャンバー角度付きの高速耐久性に優れることを意味する。
High-speed durability Each test tire was mounted on a wheel with a rim size of 18x7J, and a running test was carried out on an indoor drum test machine (drum diameter: 1707.6 mm) under the conditions of an air pressure of 340 kPa, a load of 5 kN, and a negative camber angle of 3°. Specifically, the initial speed was set to 250 km/h, and the speed was increased by 10 km/h every 20 minutes, and the tire was run until failure occurred, and the reached step (speed) was measured. The evaluation results were expressed as an index with the measured value (speed) of Standard Example 1 set to 100. The larger the index value, the larger the reached step (speed) until failure and the better the high-speed durability with camber angle.
表1~3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
・BR1:日本ゼオン社製 Nipol 1220(コバルト触媒により合成されたブタジエンゴム、シス-1,4結合含有率:98モル%、Mw/Mn=2.9、Tcp/ML1+4=1.4)
・BR2:日本ゼオン社製 Nipol 1250H(リチウム触媒により合成されたブタジエンゴム、シス-1,4結合含有率:35モル%、Mw/Mn=1.4)
・BR3:宇部興産社製 UBEPOL BR360L(コバルト触媒により合成されたブタジエンゴム、シス-1,4結合含有率:98モル%、Mw/Mn=2.2、Tcp/ML1+4=2.8)
・BR4:ARLANXEO社製 Buna CB22(ネオジム触媒により合成されたブタジエンゴム、シス-1,4結合の含有量:98モル%、Mw/Mn=2.3、Tcp/ML1+4=6.5)
・BR5:ARLANXEO社製 Buna CB24(ネオジム触媒により合成されたブタジエンゴム、シス-1,4結合の含有量:96モル%、Mw/Mn=2.0、)
・CB1:カーボンブラック(等級:ISAF)、東海カーボン社製 シースト6(CTAB吸着比表面積:109m2/g)
・CB2:カーボンブラック(等級:HAF)、東海カーボン社製 シースト3(CTAB吸着比表面積:82m2/g)
・CB3:カーボンブラック(等級:FEF)、東海カーボン社製 シーストF(CTAB吸着比表面積:47m2/g)
・シリカ1:Evonik社製 ULTRASIL VN3GR(CTAB吸着比表面積:175m2/g)
・シリカ2:Solvay社製 ZEOSIL 115GR(CTAB吸着比表面積:115m2/g)
・シリカ3:Solvay社製 Zeosil 1185GR(CTAB吸着比表面積:80m2/g)
・シランカップリング剤:Evonik industries AG社製 Si69
・ステアリン酸:日新理化社製 ステアリン酸50S
・酸化亜鉛:正同化学工業社製 酸化亜鉛3種
・老化防止剤:NOCIL LIMITED社製 PILFLEX 13
・タッキファイヤー:日立化成社製 ヒタノール1502Z
・硫黄:四国化成工業社製 ミュークロンOT‐20
・加硫促進剤:三新化学工業社製 サンセラーNS‐G
The types of raw materials used in Tables 1 to 3 are shown below.
NR: Natural rubber,
BR1: Nipol 1220 manufactured by Zeon Corporation (butadiene rubber synthesized using a cobalt catalyst, cis-1,4 bond content: 98 mol%, Mw/Mn=2.9, Tcp/ML 1+4 =1.4)
BR2: Nipol 1250H manufactured by Zeon Corporation (butadiene rubber synthesized using a lithium catalyst, cis-1,4 bond content: 35 mol%, Mw/Mn=1.4)
BR3: UBEPOL BR360L manufactured by Ube Industries (butadiene rubber synthesized using a cobalt catalyst, cis-1,4 bond content: 98 mol%, Mw/Mn=2.2, Tcp/ML 1+4 =2.8)
BR4: Buna CB22 manufactured by ARLANXEO (butadiene rubber synthesized using a neodymium catalyst, cis-1,4 bond content: 98 mol%, Mw/Mn = 2.3, Tcp/ML 1+4 = 6.5)
BR5: Buna CB24 manufactured by ARLANXEO (butadiene rubber synthesized using a neodymium catalyst, cis-1,4 bond content: 96 mol%, Mw/Mn=2.0)
CB1: Carbon black (grade: ISAF), Seast 6 (CTAB adsorption specific surface area: 109 m 2 /g) manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
CB2: Carbon black (grade: HAF), manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., SEAT 3 (CTAB adsorption specific surface area: 82 m2 /g)
CB3: Carbon black (grade: FEF), manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., SEAT F (CTAB adsorption specific surface area: 47 m2 /g)
・Silica 1: ULTRASIL VN3GR manufactured by Evonik (CTAB adsorption specific surface area: 175 m 2 /g)
Silica 2: ZEOSIL 115GR (CTAB adsorption specific surface area: 115 m 2 /g) manufactured by Solvay
Silica 3: Zeosil 1185GR manufactured by Solvay (CTAB adsorption specific surface area: 80 m 2 /g)
Silane coupling agent: Si69 manufactured by Evonik Industries AG
・Stearic acid: Stearic acid 50S manufactured by Nisshin Rika Co., Ltd.
・Zinc oxide: Three types of zinc oxide manufactured by Seido Chemical Industry Co., Ltd. ・Anti-aging agent: PILFLEX 13 manufactured by NOCIL LIMITED
- Tackifier: Hitachi Chemical's Hitanol 1502Z
Sulfur: Shikoku Chemical Industry Co., Ltd., Myucron OT-20
- Vulcanization accelerator: Sancerer NS-G manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.
表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、天然ゴム、RSS#3
・BR:日本ゼオン社製 Nipol 1220
・CB:カーボンブラック(等級:FEF)、東海カーボン社製 シーストF(CTAB吸着比表面積:47m2/g)
・タッキファイヤー:日立化成社製 ヒタノール1502Z
・酸化亜鉛:正同化学工業社製 酸化亜鉛3種
・老化防止剤:NOCIL LIMITED社製 PILFLEX 13
・ステアリン酸:日新理化社製 ステアリン酸50S
・アロマオイル:ENEOS社製、アロマックス T-DAE
・硫黄:鶴見化学工業社製 サルファックス5
・加硫促進剤:三新化学工業社製 サンセラーNS‐G
The types of raw materials used in Table 4 are shown below.
NR: Natural rubber, natural rubber,
・BR: Nippon Zeon Co., Ltd. Nipol 1220
CB: Carbon black (grade: FEF), manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., SEAT F (CTAB adsorption specific surface area: 47 m2 /g)
- Tackifier: Hitachi Chemical's Hitanol 1502Z
・Zinc oxide: Three types of zinc oxide manufactured by Seido Chemical Industry Co., Ltd. ・Anti-aging agent: PILFLEX 13 manufactured by NOCIL LIMITED
・Stearic acid: Stearic acid 50S manufactured by Nisshin Rika Co., Ltd.
Aroma oil: Aromax T-DAE, manufactured by ENEOS
Sulfur:
- Vulcanization accelerator: Sancerer NS-G manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.
表1~2から明らかなように、実施例1~8は、標準例1に対して、操縦安定性、低転がり抵抗性、高速耐久性を向上し、これら性能をバランスよく両立した。一方、比較例1は、シリカのCTAB比表面積が大きいため、低転がり抵抗性が悪化した。比較例2は、シリカのCTAB比表面積が大きいため、低転がり抵抗性が悪化した。比較例3は、変性ブタジエンゴムが用いられているため、高速耐久性が低下した。比較例4は、シリカの配合量が少ないため、高速耐久性が低下した。比較例5は、シリカの配合量が多いため、操縦安定性が低下した。比較例6は、イソプレン系ゴム(天然ゴム)の配合量が多く、未変性のブタジエンゴムの配合量が少ないため、低転がり抵抗性が悪化した。比較例7は、イソプレン系ゴム(天然ゴム)の配合量が少なく、未変性のブタジエンゴムの配合量が多いため、操縦安定性および高速耐久性が低下した。 As is clear from Tables 1 and 2, Examples 1 to 8 improved steering stability, low rolling resistance, and high-speed durability compared to Standard Example 1, and achieved a good balance between these performances. On the other hand, Comparative Example 1 had a poor low rolling resistance due to the large CTAB specific surface area of silica. Comparative Example 2 had a poor low rolling resistance due to the large CTAB specific surface area of silica. Comparative Example 3 had a poor high-speed durability due to the use of modified butadiene rubber. Comparative Example 4 had a poor high-speed durability due to the small amount of silica blended. Comparative Example 5 had a poor steering stability due to the large amount of silica blended. Comparative Example 6 had a poor low rolling resistance due to the large amount of isoprene-based rubber (natural rubber) blended and a small amount of unmodified butadiene rubber blended. Comparative Example 7 had a poor steering stability and high-speed durability due to the small amount of isoprene-based rubber (natural rubber) blended and a large amount of unmodified butadiene rubber blended.
本開示は、以下の発明を包含する。
発明[1] イソプレン系ゴム60質量%~90質量%と、未変性のブタジエンゴム10質量%~40質量%とを含むゴム成分100質量部に対して、CTAB吸着比表面積が60m2/g~100m2/gであるシリカが3質量部~60質量部配合され、前記未変性のブタジエンゴムの重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)から求められる分子量分布(Mw/Mn)が2.8以下であることを特徴とするアンダートレッド用ゴム組成物。
発明[2] 前記ゴム成分100質量部に対して、CTAB吸着比表面積が40m2/g~120m2/gであるカーボンブラックが20質量部~70質量部配合されたことを特徴とする発明[1]に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明[3] 前記未変性のブタジエンゴムのシス-1,4結合含有率が95%以上であることを特徴とする発明[1]または[2]に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明[4] 前記未変性のブタジエンゴムは、25℃における5質量%トルエン溶液粘度Tcp〔単位:cps〕と100℃におけるムーニー粘度ML1+4との比Tcp/ML1+4が2.0~7.0の関係を満たすことを特徴とする発明[1]~[3]のいずれかに記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明[5] 前記未変性のブタジエンゴムがネオジム系触媒により合成されたものであることを特徴とする発明[1]~[4]のいずれかに記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明[6] シランカップリング剤が配合され、前記シリカの配合量に対する前記シランカップリング剤の配合量の割合が3.0質量%~10.0質量%であることを特徴とする発明[1]~[5]のいずれかに記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明[7] タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部とを備え、前記トレッド部がタイヤ踏面を構成するキャップトレッド層とその内周側に配置されるアンダートレッド層とを積層して構成されたタイヤであって、前記アンダートレッド層が発明[1]~[6]のいずれかに記載のアンダートレッド用ゴム組成物で構成されたことを特徴とするタイヤ。
発明[8] 前記アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムの23℃における100%伸長時の引張応力M100UT〔単位:MPa〕と、前記サイドウォール部を構成するサイドゴムの23℃における100%伸長時の引張応力M100SW〔単位:MPa〕との比M100UT/M100SWが1.5~4.0であることを特徴とする発明[7]に記載のタイヤ。
The present disclosure includes the following inventions.
Invention [1] A rubber composition for undertread, comprising 100 parts by mass of a rubber component containing 60% by mass to 90% by mass of isoprene-based rubber and 10% by mass to 40% by mass of unmodified butadiene rubber, and 3 to 60 parts by mass of silica having a CTAB adsorption specific surface area of 60 m2 /g to 100 m2 /g, wherein the molecular weight distribution (Mw/Mn) calculated from the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the unmodified butadiene rubber is 2.8 or less.
Invention [2] The rubber composition for undertread according to invention [1], characterized in that 20 to 70 parts by mass of carbon black having a CTAB adsorption specific surface area of 40 m2 /g to 120 m2 /g is blended with 100 parts by mass of the rubber component.
Invention [3] The rubber composition for undertread according to invention [1] or [2], characterized in that the unmodified butadiene rubber has a cis-1,4 bond content of 95% or more.
Invention [4] The unmodified butadiene rubber has a 5 mass% toluene solution viscosity Tcp (unit: cps) at 25°C and a Mooney viscosity ML1 +4 at 100°C, and the ratio Tcp/ML1 +4 satisfies a relationship of 2.0 to 7.0. A rubber composition for undertread according to any one of inventions [1] to [3].
Invention [5] The rubber composition for undertread according to any one of inventions [1] to [4], characterized in that the unmodified butadiene rubber is synthesized using a neodymium-based catalyst.
Invention [6] A silane coupling agent is blended, and the ratio of the blended amount of the silane coupling agent to the blended amount of the silica is 3.0 mass% to 10.0 mass%. The rubber composition for undertread according to any one of inventions [1] to [5].
Invention [7] A tire comprising a tread portion extending in a circumferential direction of the tire to form an annular shape, and a pair of sidewall portions disposed on both sides of the tread portion, the tread portion being constructed by laminating a cap tread layer constituting the tire tread surface and an undertread layer disposed on the inner side of the cap tread layer, the undertread layer being constructed from the rubber composition for undertread according to any one of inventions [1] to [6].
Invention [8] The tire according to invention [7], characterized in that the ratio M100UT / M100SW of the tensile stress M100UT [unit: MPa] of the undertread rubber constituting the undertread layer at 100% elongation at 23°C of the undertread rubber constituting the sidewall portion at 100% elongation at 23°C of the side rubber is 1.5 to 4.0.
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 ベルトカバー層
10 トレッドゴム層
11 キャップトレッド層
12 アンダートレッド層
20 サイドゴム層
30 リムクッションゴム層
CL タイヤ赤道
上記目的を達成する本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、イソプレン系ゴム60質量%~90質量%と、未変性のブタジエンゴム10質量%~40質量%とを含むゴム成分100質量部に対して、CTAB吸着比表面積が60m2/g~100m2/gであるシリカが25質量部~60質量部配合され、前記未変性のブタジエンゴムの重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)から求められる分子量分布(Mw/Mn)が2.8以下であることを特徴とする。 The rubber composition for undertread of the present invention that achieves the above-mentioned object is characterized in that 100 parts by mass of a rubber component containing 60% by mass to 90% by mass of isoprene-based rubber and 10% by mass to 40% by mass of unmodified butadiene rubber is blended with 25 parts by mass to 60 parts by mass of silica having a CTAB adsorption specific surface area of 60 m2 /g to 100 m2 /g, and the molecular weight distribution (Mw/Mn) calculated from the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the unmodified butadiene rubber is 2.8 or less.
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