CN116102795A - 轮胎用橡胶组合物以及充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物以及使用其的充气轮胎。
背景技术
近年,从安全性等观点出发,期望改善机动车用轮胎的操纵稳定性。另外,通常由于操纵稳定性和低燃耗性能是此消彼长的性能,因此也希望能够平衡良好地改善这些性能。
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明解决了所述问题,其目的在于提供一种操纵稳定性优异的轮胎用橡胶组合物以及使用其的充气轮胎。
[解决问题的技术方案]
本发明是一种轮胎用橡胶组合物,含有橡胶成分、二氧化硅和下式(I)表示的化合物,
丙酮提取量小于16.0质量%。
(式(I)中,R1表示烃基。R2、R3相同或不同,表示氢原子、烃基或-(AO)n-H基(n表示1以上的整数,R2、R3的各n分别可相同或不同。AO相同或不同,表示碳数2以上的氧化烯基。),R2、R3中的至少一个为-(AO)n-H基。)
[发明效果]
根据本发明,由于轮胎用橡胶组合物含有橡胶成分、二氧化硅和所述式(I)表示的化合物,且丙酮提取量小于16.0质量%,因此能够提升操纵稳定性。
具体实施方式
本发明的轮胎用橡胶组合物含有橡胶成分、二氧化硅和所述式(I)表示的化合物,且丙酮提取量小于16.0质量%。
通过上述橡胶组合物能够得到所述效果的原因推测如下。
通过使丙酮提取量(AE量)小于16.0质量%,能够在抑制混合时的粘度降低的同时,提升式(I)表示的化合物与二氧化硅的接触。由此,通过式(I)的氧化烯基与二氧化硅表面的羟基反应,从而二氧化硅变得易于疏水化,能够效率良好地传递剪切变形的同时,提升体系内的分散性。由此,在使微小变形的跟随性变良好的同时,也能提升大变形时的强度(M100),操纵稳定性变得良好。
通过以上的作用,操纵稳定性得到提升。
上述橡胶组合物中,丙酮提取量(AE)小于16.0质量%、优选为14.0质量%以下、更优选为13.0质量%以下、进一步优选为12.0质量%以下、特别优选为11.0质量%以下。对下限没有特别限定,优选为5.0质量%以上、更优选为7.0质量%以上、进一步优选为8.0质量%以上、特别优选为9.0质量%以上。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
需要说明的是,关于丙酮提取量(AE),对硫化后的橡胶组合物(样品),通过基于JIS K 6229:2015的丙酮提取量的测定方法进行测定(单位:硫化后的橡胶组合物(样品)中的质量%)。
作为调节AE的方法,可以采用本领域技术人员公知的方法。例如,橡胶组合物中的油等增塑剂的量增加时,AE有变大的趋势。
橡胶组合物包含橡胶成分。
橡胶组合物中,橡胶成分是有助于交联的成分,通常是重均分子量(Mw)为1万以上的聚合物。
橡胶成分的重均分子量优选为5万以上、更优选为15万以上、进一步优选为20万以上,另外,优选为200万以下、更优选为150万以下、进一步优选为100万以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
需要说明的是,本说明书中,重均分子量(Mw)能够基于通过凝胶渗透色谱(GPC)(东曹株式会社制造的GPC-8000系列,检测器:差示折光仪,色谱柱:东曹株式会社制造的TSKGEL SUPERMULTIPORE HZ-M)所测定的值、通过标准聚苯乙烯换算求得。
作为橡胶成分没有特别限定,能够使用轮胎领域中公知的橡胶成分。例如,可以例举异戊二烯系橡胶、丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物橡胶(SIBR)等二烯系橡胶。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。其中,从得到更好效果的观点出发,优选异戊二烯系橡胶、BR、SBR,更优选至少含有异戊二烯系橡胶。
作为异戊二烯系橡胶,可以例举天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、改质NR、改性NR、改性IR等。作为NR,例如,可以使用SIR20、RSS#3、TSR20等轮胎工业中常用的NR。作为IR,没有特别限定,例如,能够使用IR2200等轮胎工业中常用的IR。作为改质NR,可以例举,脱蛋白天然橡胶(DPNR)、高纯度天然橡胶(UPNR)等,作为改性NR,可以例举,环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)、接枝化天然橡胶等,作为改性IR,可以例举,环氧化异戊二烯橡胶、氢化异戊二烯橡胶、接枝化异戊二烯橡胶等。这些可单独使用,也可并用两种以上。
橡胶组合物含有异戊二烯系橡胶时,橡胶成分100质量%中,异戊二烯系橡胶的含量优选为5质量%以上、更优选为20质量%以上、进一步优选为40质量%以上、特别优选为50质量%以上,另外,优选为80质量%以下、更优选为70质量%以下、进一步优选为65质量%以下、特别优选为60质量%以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
通过含有异戊二烯系橡胶能够得到上述效果原因推测如下。
在含有异戊二烯系橡胶时,由于其橡胶强度,大变形时的强度(M100)变高,由此,操纵稳定性变得良好。
作为BR没有特别限定,例如,可以使用日本Zeon株式会社制造的BR1220、宇部兴产株式会社制造的BR150B、LG Chem公司制造的BR1280等高顺式含量的BR、宇部兴产株式会社制造的VCR412、VCR617等含有1,2-间规聚丁二烯晶体(SPB)的BR、使用稀土类元素系催化剂合成的丁二烯橡胶(稀土类系BR)等轮胎工业中常用的BR。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
BR的顺式量(顺式含量)优选为80质量%以上、更优选为85质量%以上、进一步优选为90质量%以上,另外,优选为99质量%以下、更优选为98质量%以下、进一步优选为97质量%以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
需要说明的是,BR的顺式量能够通过红外吸收光谱分析法测定。
橡胶组合物含有BR时,橡胶成分100质量%中,BR的含量优选为5质量%以上、更优选为20质量%以上、进一步优选为40质量%以上、特别优选为50质量%以上,另外,优选为80质量%以下、更优选为70质量%以下、进一步优选为65质量%以下、特别优选为60质量%以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
作为SBR没有特别限定,例如,可以使用乳液聚合丁苯橡胶(E-SBR)、溶液聚合丁苯橡胶(S-SBR)等。作为商品,可以例举住友化学株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社、日本Zeon株式会社等的制品。
SBR的苯乙烯量优选为5质量%以上、更优选为10质量%以上、进一步优选为15质量%以上、特别优选为20质量%以上、最优选为25质量%以上。另外,该苯乙烯量优选为60质量%以下、更优选为50质量%以下、进一步优选为40质量%以下、特别优选为35质量%以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
需要说明的是,本说明书中,SBR的苯乙烯量是通过1H-NMR测定算出的。
橡胶组合物含有SBR时,橡胶成分100质量%中,SBR的含量优选为20质量%以上、更优选为30质量%以上、进一步优选为40质量%以上、特别优选为50质量%以上,另外,优选为90质量%以下、更优选为80质量%以下、进一步优选为70质量%以下、特别优选为60质量%以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶成分可为用油填充的充油橡胶(oil-extended rubber)、用树脂填充的树脂填充橡胶(resin-extended rubber)。这些可单独使用,也可并用2种以上。其中,优选充油橡胶。
需要说明的是,充油橡胶中使用的油、树脂填充橡胶中使用的树脂与后述增塑剂中所说明的相同。另外,充油橡胶中的油成分、树脂填充橡胶中的树脂成分没有特别限定,通常相对于橡胶固体成分100质量份,为10~50质量份左右。
橡胶成分可经过改性而引入可与二氧化硅等填料相互作用的官能团。
作为上述官能团,例如,可以例举含硅基团(-SiR3(R相同或不同,为氢、羟基、烃基、烷氧基等)、氨基、酰胺基、异氰酸酯基、亚氨基、咪唑基、脲基、醚基、羰基、氧羰基、巯基、硫醚基(sulfide group)、二硫醚基(disulfide group)、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基、1,2-亚肼基(hydrazo group)、偶氮基、重氮基、羧基、腈基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基、环氧基等。需要说明的是,这些官能团可具有取代基。其中,优选含硅基团,更优选为-SiR3(R相同或不同,为氢、羟基、烃基(优选为碳数1~6的烃基(更优选为碳数1~6的烷基))或烷氧基(优选为碳数1~6的烷氧基)),R的至少一个为羟基)。
作为引入上述官能团的化合物(改性剂)的具体例,可以例举2-二甲基氨基乙基三甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、2-二甲基氨基乙基三乙氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基三乙氧基硅烷、2-二乙基氨基乙基三甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、2-二乙基氨基乙基三乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三乙氧基硅烷等。
上述橡胶组合物中,作为填充剂,含有二氧化硅。
作为二氧化硅,例如,可以例举干式法二氧化硅(无水硅酸)、湿式法二氧化硅(含水硅酸)等,基于硅烷醇基多这一理由,优选湿式法二氧化硅。二氧化硅的原料可为水玻璃(硅酸钠),也可为稻壳等生物质材料。作为商品,可以使用赢创德固赛公司、东曹·二氧化硅株式会社、索尔维日本株式会社、株式会社德山等的制品。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
二氧化硅的平均一次粒径优选为25nm以下、更优选为20nm以下、进一步优选为16nm以下、特别优选为14nm以下。该平均一次粒径的下限没有特别限定,优选为3nm以上、更优选为5nm以上、进一步优选为7nm以上。在上述范围内时,有得到合适的操纵稳定性、低燃耗性能的趋势。
需要说明的是,二氧化硅的平均一次粒径通过下述方法求取:通过透射型或扫描型电子显微镜观察,测量视野内观察到的400个以上的二氧化硅的一次粒子,求出其平均值。
得到这样的效果的原因推测如下。
通过减小二氧化硅的平均一次粒径,特别是通过使用16nm以下的微粒子径的二氧化硅,补强性得以提高,因此响应性变得良好。由此,操纵稳定性显著提升。
相对于橡胶成分100质量份,二氧化硅的含量优选为5质量份以上、更优选为20质量份以上、进一步优选为30质量份以上、特别优选为40质量份以上,另外,优选为150质量份以下、更优选为100质量份以下、进一步优选为70质量份以下、特别优选为60质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
通过使二氧化硅的含量为特定量以下能够得到这样的效果的原因推测如下。
特别是,通过将二氧化硅的含量调整为60质量份以下,二氧化硅的分散性变得良好。由此,低燃耗性得以提升。
作为二氧化硅之外的能够使用的填充剂,例如,可以例举,二氧化硅以外的无机填充剂、炭黑。作为二氧化硅以外的无机填充剂,可以例举,粘土、氧化铝、滑石、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、氧化钛等。这些可单独使用,也可并用2种以上。其中,优选炭黑。
作为炭黑,没有特别限定,可以例举N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等。炭黑的原料可为木质素、植物油等生物质材料。另外,炭黑的制造方法可通过炉法等燃烧,也可通过水热碳化(HTC)。作为商品,可以使用旭碳株式会社、卡伯特日本株式会社、东海碳素株式会社、三菱化学株式会社、狮王株式会社、新日化碳株式会社、哥伦比亚炭黑(Columbia Carbon)公司等的产品。这些可单独使用,也可并用两种以上。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为50m2/g以上、更优选为70m2/g以上、进一步优选为90m2/g以上。另外,上述N2SA优选为200m2/g以下、更优选为150m2/g以下、进一步优选为130m2/g以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
需要说明的是,炭黑的氮吸附比表面积通过JIS K6217-2:2001求得。
相对于橡胶成分100质量份,炭黑的含量优选为1质量份以上、更优选为3质量份以上、进一步优选为5质量份以上,另外,优选为100质量份以下、更优选为50质量份以下、进一步优选为30质量份以下、特别优选为10质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
相对于橡胶成分100质量份,填充剂的含量(二氧化硅、炭黑等的总含量)优选为5质量份以上、更优选为20质量份以上、进一步优选为30质量份以上、特别优选为40质量份以上,另外,优选为150质量份以下、更优选为100质量份以下、进一步优选为70质量份以下、特别优选为60质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
本发明中,使用下述式(I)表示的化合物。需要说明的是,所述式(I)表示的化合物可单独使用,也可并用2种以上。
(式(I)中,R1表示烃基。R2、R3相同或不同,表示氢原子(-H)、烃基或-(AO)n-H基(n表示1以上的整数,R2、R3的各n分别可相同或不同。AO相同或不同,表示碳数2以上的氧化烯基。),R2、R3中的至少一个为-(AO)n-H基。)
R1~R3的烃基可是直链状、支链状、环状中的任一种,可以例举脂肪族烃基、脂环族烃基、芳香族烃基等。其中,脂肪族烃基是优选的。烃基的碳数(碳原子数)优选为1以上、更优选为5以上、进一步优选为8以上、特别优选为12以上,另外,优选为30以下、更优选为25以下、进一步优选为22以下、特别优选为20以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
作为脂肪族烃基,可以例举烷基、亚烷基、(链)烯基、亚烯基、炔基、亚炔基等。其中,优选上述碳数的烷基。作为烷基,例如,可以例举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、2-乙基己基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十八烷基等。
作为脂环族烃基,优选碳数3~8的脂环族烃基,具体可以例举环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环丙烯基、环丁烯基、环戊烯基、环己烯基、环庚烯基、环辛烯基等。
作为芳香族烃基,优选碳数6~10的芳香族烃基,具体可以例举苯基、苄基、苯乙基、甲苯基(tolyl group)、二甲苯基(xylyl group)、萘基等。需要说明的是,甲苯基以及二甲苯基中苯环上的甲基的取代位置可为邻位、间位和对位中的任一位置。
R2、R3的-(AO)n-H基(n表示1以上的整数、R2、R3的各n分别可相同或不同。)的AO相同或不同,表示碳数2以上的氧化烯基。该碳数优选为3以上,上限没有特别限定,优选为7以下、更优选为6以下、进一步优选为5以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
氧化烯基AO中的亚烷基A可为直链状、支链状中的任一种。出于得到更好效果的理由,AO优选为在碳数2~3的氧化烯基(氧(化)乙烯基(EO)、氧(化)丙烯基(PO))上结合了支链R4(R4表示烃基。)的基团,-(AO)n-H基更优选为下述式(A)、(B)表示的基团,进一步优选为下述式(A)表示的基团。另外,支链R4优选结合在与氧原子相邻的碳原子上。
(式(A)、(B)中,R4表示烃基。n与-(AO)n-H基的n相同。)
R4的烃基可以例举与R1~R3的烃基相同的基团。其中,优选为脂肪族烃基,更优选为烷基。烃基(优选为脂肪族烃基,更优选为烷基)的碳数优选为1以上、更优选为2以上,另外,优选为6以下、更优选为5以下、进一步优选为4以下、特别优选为3以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
(AO)n含有2种以上的氧化烯基时,氧化烯基的排列可为嵌段或无规的。
n表示AO的加成摩尔数。n优选为1以上、更优选为2以上,另外,优选为20以下、更优选为16以下、进一步优选为10以下、特别优选为5以下、最优选为3以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
式(I)中,R2、R3中的至少一个为-(AO)n-H基,更优选地,R2、R3的全部为-(AO)n-H基。即,上述式(I)表示的化合物进一步优选为下述式(I-1)表示的化合物。由此,有得到更好效果的趋势。
(式(I-1)中,除了n1、n2表示1以上的整数(与n相同的整数)之外,其余与式(I)相同。)
式(I)、式(I-1)中,AO的加成摩尔数的合计(n1+n2)优选为2以上、更优选为3以上、进一步优选为4以上,另外,优选为40以下、更优选为32以下、进一步优选为20以下、特别优选为10以下、最优选为6以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
作为式(I)表示的化合物的具体例,例如,可以例举狮王特殊化学株式会社制造的Liponol类(式(I)中,R2:-(CH2CH2)x-H、R3:-(CH2CH2)y-H)等。这些可单独使用,也可并用2种以上。
作为上述式(I-1)所表示的化合物的具体例,例如,也可以例举POE(2)辛胺、POE(4)癸胺、POE(2)十二烷胺、POE(5)十二烷胺、POE(15)十二烷胺、POE(2)十四烷胺、POE(2)十六烷胺、POE(2)十八烷胺、POE(20)十八烷胺、POE(2)十八烯胺等。需要说明的是,POE(m)表示聚氧乙烯平均加成m摩尔。作为这些的商品,可以使用花王株式会社制造的AMIET 102(POE(2)十二烷胺)、AMIET 105(POE(5)十二烷胺)、AMIET 302(POE(2)十八烷胺)、AMIET320(POE(20)十八烷胺)等。
作为所述式(I)表示的化合物,可以使用上述商品等,另外也可以使用与这些商品等区别制造之物。作为制造方法,例如,可以考虑在催化剂存在下或在不使用催化剂的情况下,使环氧烷(alkylene oxide)与多元胺化合物发生作用,但不限于该方法。
相对于橡胶成分100质量份,式(I)表示的化合物的含量(并用2种以上时为总含量)优选为0.1质量份以上、更优选为0.5质量份以上、进一步优选为1.0质量份以上、特别优选为2.0质量份以上。另外,相对于橡胶成分100质量份,该含量优选为10.0质量份以下、更优选为8.0质量份以下、进一步优选为6.0质量份以下。式(I)表示的化合物的含量在上述范围内时,可得到更好效果。
从得到更好效果的观点出发,上述橡胶组合物优选含有硅烷偶联剂。
作为硅烷偶联剂,没有特别限定,例如,可以例举,双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、甲基丙烯酸-3-三乙氧基甲硅烷基丙酯单硫化物等硫化物系;3-巯基丙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷等巯基系;乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基系;3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基系;γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等环氧丙氧基系;3-硝基丙基三甲氧基硅烷、3-硝基丙基三乙氧基硅烷等硝基系;3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷等氯(基)系;等。作为商品,例如,可以使用德固赛公司、Momentive公司、信越有机硅株式会社、东京化成工业株式会社、Azmax株式会社、东丽道康宁株式会社等的制品。这些可单独使用,也可并用两种以上。其中,从得到良好的操纵稳定性、低燃耗性能的观点出发,优选巯基系硅烷偶联剂、硫化物系硅烷偶联剂。
得到这样的效果的原因推测如下。
通过使用巯基系、硫化物系硅烷偶联剂,与二氧化硅的偶联反应能够有效地进行,变得更容易得到二氧化硅分散效果。由此,在使微小变形的跟随性变良好的同时,也能提升大变形时的强度(M100),操纵稳定性变得良好的同时,由于偶联反应而带来的低燃耗性能也得以提升。
需要说明的是,作为巯基系硅烷偶联剂,除了具有巯基的化合物之外,也可以使用巯基被保护基保护的结构的化合物(例如,下述式(S1)表示的化合物)。
作为特别优选的巯基系硅烷偶联剂,可以例举下述式(S1)表示的硅烷偶联剂、包含下述式(II)表示的结合单元A和下述式(III)表示的结合单元B的硅烷偶联剂。
(式中,R1001为选自-Cl、-Br、-OR1006、-O(O=)CR1006、-ON=CR1006R1007、-NR1006R1007以及-(OSiR1006R1007)h(OSiR1006R1007R1008)中的一价基团(R1006、R1007以及R1008可相同或不同,各自为氢原子或碳数1~18的一价烃基,h的平均值为1~4。),R1002表示R1001、氢原子或碳数1~18的一价烃基,R1003表示-[O(R1009O)j]-基(R1009为碳数1~18的亚烷基,j为1~4的整数。),R1004表示碳数1~18的二价烃基,R1005表示碳数1~18的一价烃基,x、y以及z为满足x+y+2z=3、0≤x≤3、0≤y≤2、0≤z≤1的关系的数。)
(式中,v为0以上的整数,w为1以上的整数。R11表示氢、卤素、支链或非支链的碳数1~30的烷基、支链或非支链的碳数2~30的(链)烯基、支链或非支链的碳数2~30的炔基、或该烷基的末端的氢可被羟基或羧基取代而得到的基团。R12表示支链或非支链的碳数1~30的亚烷基、支链或非支链的碳数2~30的亚烯基、或支链或非支链的碳数2~30的亚炔基。R11与R12可形成环结构。)
优选地,式(S1)中,R1005、R1006、R1007以及R1008分别独立地为选自碳数1~18的直链状、环状或支链状的烷基、(链)烯基、芳基和芳烷基中的基团。另外,R1002为碳数1~18的一价烃基时,优选为选自直链状、环状或支链状的烷基、(链)烯基、芳基和芳烷基中的基团。R1009优选为直链状、环状或支链状的亚烷基,特别优选直链状。R1004例如可以例举碳数1~18的亚烷基、碳数2~18的亚烯基、碳数5~18的亚环烷基(cycloalkylene group)、碳数6~18的环烷基亚烷基、碳数6~18的亚芳基、碳数7~18的亚芳烷基。亚烷基以及亚烯基可是直链状或支链状,亚环烷基、环烷基亚烷基、亚芳基以及亚芳烷基可在环上具有低级烷基等官能基。作为该R1004,优选碳数1~6的亚烷基,特别优选为直链状亚烷基(例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基)。
作为式(S1)中R1002、R1005、R1006、R1007以及R1008的具体例,可以例举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、环戊基、环己基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、己烯基、辛烯基、环戊烯基、环己烯基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基、苯乙基、萘甲基等。
作为式(S1)中R1009的示例,作为直链状亚烷基,可以例举,亚甲基、亚乙基、正亚丙基、正亚丁基、亚己基等,作为支链状亚烷基,可以例举,异亚丙基、异亚丁基、2-甲基亚丙基等。
作为式(S1)所表示的硅烷偶联剂的具体例,可以例举,3-己酰基硫代丙基三乙氧基硅烷,3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷,3-癸酰基硫代丙基三乙氧基硅烷,3-月桂酰基硫代丙基三乙氧基硅烷,2-己酰基硫代乙基三乙氧基硅烷,2-辛酰基硫代乙基三乙氧基硅烷,2-癸酰基硫代乙基三乙氧基硅烷,2-月桂酰基硫代乙基三乙氧基硅烷,3-己酰基硫代丙基三甲氧基硅烷,3-辛酰基硫代丙基三甲氧基硅烷,3-癸酰基硫代丙基三甲氧基硅烷,3-月桂酰基硫代丙基三甲氧基硅烷,2-己酰基硫代乙基三甲氧基硅烷,2-辛酰基硫代乙基三甲氧基硅烷,2-癸酰基硫代乙基三甲氧基硅烷,2-月桂酰基硫代乙基三甲氧基硅烷等。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。其中,特别优选3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷。
在含有式(II)表示的结合单元A和式(III)表示的结合单元B的硅烷偶联剂中,结合单元A的含量优选为30摩尔%以上、更优选为50摩尔%以上,另外,优选为99摩尔%以下、更优选为90摩尔%以下。另外,结合单元B的含量优选为1摩尔%以上、更优选为5摩尔%以上、进一步优选为10摩尔%以上,另外,优选为70摩尔%以下、更优选为65摩尔%以下、进一步优选为55摩尔%以下。另外,结合单元A以及B的总含量优选为95摩尔%以上、更优选为98摩尔%以上、特别优选为100摩尔%。
需要说明的是,结合单元A、B的含量是也包含结合单元A、B位于硅烷偶联剂的末端时的含量。对于结合单元A、B位于硅烷偶联剂末端时的形态没有特别限定,只要形成与表示结合单元A、B的式(II)、(III)对应的单元(unit)即可。
关于式(II)、(III)中R11,作为卤素,可以例举氯、溴、氟等。作为支链或非支链的碳数1~30的烷基,可以例举甲基、乙基等。作为支链或非支链的碳数2~30的(链)烯基,可以例举乙烯基、1-丙烯基等。作为支链或非支链的碳数2~30的炔基,可以例举乙炔基、丙炔基等。
关于式(II)、(III)中R12,作为支链或非支链的碳数1~30的亚烷基,可以例举亚乙基、亚丙基等。作为支链或非支链的碳数2~30的亚烯基,可以例举亚乙烯基、1-亚丙烯基等。作为支链或非支链的碳数2~30的亚炔基,可以例举亚乙炔基、亚丙炔基等。
在含有式(II)表示的结合单元A和式(III)表示的结合单元B的硅烷偶联剂中,结合单元A的重复数(v)和结合单元B的重复数(w)的总重复数(v+w)优选为3~300的范围。
相对于二氧化硅100质量份,硅烷偶联剂的含量优选为3质量份以上、更优选为6质量份以上、进一步优选为10质量份以上,另外,优选为16质量份以下、更优选为14质量份以下、进一步优选为12质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
从得到更好效果的观点出发,优选地,上述橡胶组合物中,作为增塑剂,含有树脂。
作为树脂,优选为选自C5系树脂、C5/C9系树脂、C9系树脂、苯并呋喃-茚系树脂、苯乙烯系树脂、萜烯系树脂、环戊二烯系树脂以及它们的氢化物中的至少1种树脂。
C5系树脂是含有C5馏分作为构成单体的聚合物,例如,可以例举将由石油化学工业的石脑油的热(裂)解(pyrolysis)获得的C5馏分,使用AlCl3、BF3等傅瑞德尔-克拉夫茨(Friedel-Crafts)型催化剂聚合而得到的聚合物等。C5馏分中,通常包括1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、3-甲基-1-丁烯等烯烃系烃;2-甲基-1,3-丁二烯、1,2-戊二烯、1,3-戊二烯、3-甲基-1,2-丁二烯等二烯烃系烃等。
C5/C9系树脂是含有C5馏分以及C9馏分作为构成单体的聚合物,例如,可以例举将来自石油的C5馏分和C9馏分,使用AlCl3、BF3等傅瑞德尔-克拉夫茨(Friedel-Crafts)型催化剂聚合而得到的聚合物等。具体可以例举,以苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、茚等作为主成分的共聚物等。
需要说明的是,本说明书中,C5/C9系树脂是作为与苯乙烯系树脂、C5系树脂、C9系树脂不同的树脂使用的。
C9系树脂是含有C9馏分作为构成单体的聚合物,例如,可以例举将通过石油化学工业的石脑油的热(裂)解、与乙烯、丙烯等石油化学基础原料同时副反应产生的C9馏分,使用AlCl3、BF3等傅瑞德尔-克拉夫茨(Friedel-Crafts)型催化剂聚合而得到的聚合物等。作为C9馏分的具体例,可以例举乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、γ-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、茚等。C9系树脂可通过下述方法获得:将C8馏分之苯乙烯等、C10馏分之甲基茚、1,3-二甲基苯乙烯等、进一步的萘、乙烯基萘、乙烯基蒽、对叔丁基苯乙烯等连同C9馏分一起作为原料使用,将这些C8~C10馏分等在保持混合物的状态下,例如通过傅瑞德尔-克拉夫茨型催化剂共聚而得到。
需要说明的是,本说明书中,C9系树脂是作为与苯乙烯系树脂不同的树脂使用的。
苯并呋喃-茚系树脂是含有苯并呋喃和茚作为构成单体的聚合物,例如,除苯并呋喃和茚的共聚物之外,还可以例举苯并呋喃和茚和可与它们(苯并呋喃和茚)共聚的其他单体的共聚物。
苯乙烯系树脂是含有苯乙烯系单体作为构成单体的聚合物,例如,除将1种苯乙烯系单体单独聚合而成的均聚物、将2种以上苯乙烯系单体共聚而得到的共聚物之外,还可以例举苯乙烯系单体和可与其(苯乙烯系单体)共聚的其他单体的共聚物。
作为苯乙烯系单体,例如,可以例举苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对苯基苯乙烯、邻氯苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯苯乙烯等。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。其中,更优选为苯乙烯、α-甲基苯乙烯。
为了得到更好的效果,苯乙烯系树脂优选为α-甲基苯乙烯系树脂(α-甲基苯乙烯均聚物、苯乙烯和α-甲基苯乙烯的共聚物等),更优选为苯乙烯-α-甲基苯乙烯树脂(苯乙烯和α-甲基苯乙烯的共聚物)。
萜烯系树脂是含有萜烯化合物(萜烯系单体)作为构成单体的聚合物,例如,除将1种萜烯化合物单独聚合而成的均聚物、将2种以上的萜烯化合物共聚而得到的共聚物之外,还可以例举萜烯化合物和可与其(萜烯化合物)共聚的其他单体的共聚物。
萜烯化合物是以(C5H8)n的组成表示的烃及其含氧衍生物,是以被分类为单萜(C10H16)、倍半萜(C15H24)、二萜(C20H32)等的萜烯作为基本骨架的化合物,例如,可以例举α-蒎烯、β-蒎烯、双戊烯、柠檬烯、月桂烯、别罗勒烯、罗勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉树脑、1,4-桉树脑、α-萜品醇、β-萜品醇、γ-萜品醇等。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
为了得到更好的效果,萜烯系树脂优选为萜烯化合物的均聚物(多萜[烯]树脂(polyterpene resin))、萜烯化合物和苯乙烯系单体的共聚物,更优选为萜烯化合物和苯乙烯系单体的共聚物。另外,萜烯化合物和苯乙烯系单体的共聚物优选为萜烯化合物和苯乙烯的共聚物(萜烯-苯乙烯树脂)。
需要说明的是,本说明书中,诸如萜烯-苯乙烯树脂这样地含有萜烯化合物以及苯乙烯系单体作为构成单体的聚合物并非作为苯乙烯系树脂使用,而是作为萜烯系树脂使用。
环戊二烯系树脂是含有环戊二烯系单体作为构成单体的聚合物,例如,除将1种环戊二烯系单体单独聚合而成的均聚物、将2种以上的环戊二烯系单体共聚而得到的共聚物之外,还可以例举环戊二烯系单体和可与其(环戊二烯系单体)共聚的其他单体的共聚物。
作为环戊二烯系单体,例如,可以例举环戊二烯、双环戊二烯、三环戊二烯等。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。其中,优选双环戊二烯。即,环戊二烯系树脂优选为含有双环戊二烯(DCPD)作为构成单体的聚合物(DCPD系树脂),更优选为氢化DCPD系树脂。
从操纵稳定性、低燃耗性能的观点出发,优选地,树脂含有苯乙烯系树脂、萜烯系树脂。
得到这样的效果的原因推测如下。
通过使用树脂,特别是通过使用苯乙烯系树脂、萜烯系树脂,被赋予橡胶的刚性,响应性变得良好。因此,操纵稳定性、低燃耗性能得以平衡良好地提升。
相对于橡胶成分100质量份,树脂的含量(总量)优选为5质量份以上、更优选为8质量份以上、进一步优选为10质量份以上,另外,优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下、进一步优选为13质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
相对于橡胶成分100质量份,苯乙烯系树脂的含量优选为5质量份以上、更优选为8质量份以上、进一步优选为10质量份以上,另外,优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下、进一步优选为13质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
相对于橡胶成分100质量份,萜烯系树脂的含量优选为5质量份以上、更优选为8质量份以上、进一步优选为10质量份以上,另外,优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下、进一步优选为13质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
上述树脂可为常温(25℃)下为固体的固体树脂,也可为常温(25℃)下为液状的液状树脂。为了得到更好的效果,优选地,树脂至少含有固体树脂。
上述树脂的软化点优选为50℃以上、更优选为80℃以上,另外,优选为180℃以下、更优选为130℃以下。
需要说明的是,本发明中,树脂的软化点是使用环球式软化点测定装置测定JISK6220-1:2001中规定的软化点、球下降时的温度。
相对于橡胶成分100质量份,固体树脂的含量优选为5质量份以上、更优选为8质量份以上、进一步优选为10质量份以上,另外,优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下、进一步优选为13质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
相对于橡胶成分100质量份,液状树脂的含量优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下,进一步优选为1质量份以下,可为0质量份。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
作为上述树脂的商品,例如,可以使用丸善石油化学株式会社、住友电木株式会社、安原化学株式会社、Rutgers Chemicals公司、巴斯夫公司、亚利桑那化学公司、日涂化学株式会社、日本触媒株式会社、ENEOS株式会社、荒川化学工业株式会社、田岡化学工业株式会社等的制品。
作为树脂以外的增塑剂,例如,可以使用液状聚合物、油(包含充油橡胶中的油成分)等。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。其中,油是优选的。
作为油,例如,可以例举操作油、植物油脂或其混合物。作为操作油,可以使用例如链烷烃系操作油(paraffin-based process oil)、芳香系操作油(aromatic processoil)、环烷烃系操作油(naphthene-based process oil)等。作为植物油脂,可以例举蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、菜籽油、大豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香、松油、松焦油、妥尔油、玉米油、米油、红花油、芝麻油、橄榄油、向日葵油、棕榈仁油、山茶油、霍霍巴油、澳洲坚果油、桐油等。另外,除此之外,从生命周期评估的观点出发,也可适当使用将作为橡胶加工用混合器、发动机等的润滑油使用后的油、料理店使用后的废弃食用油精制而得到的油。作为商品,可以使用出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社、ENEOS株式会社、OLISOY公司、H&R社、丰国制油株式会社、昭和壳牌石油株式会社、富士兴产株式会社等的制品。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
相对于橡胶成分100质量份,油的含量优选为20质量份以下,更优选为14质量份以下,进一步优选为10质量份以下,可为0质量份。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
通过使油量为少量例如10质量份以下能够得到这样效果的原因推测如下。
通过使油量为少量,由于能够在抑制混合时的粘度降低的同时,所述式(I)表示的化合物和二氧化硅的接触概率得到提高,因此在能够有效传递剪切变形的同时,也容易得到由所述式(I)表示的化合物所带来的二氧化硅分散效果。由此,在使微小变形的跟随性变良好的同时,也能提升大变形时的强度(M100),操纵稳定性变得良好。
增塑剂的含量(树脂、油等的总含量)优选为5质量份以上、更优选为7质量份以上、进一步优选为8质量份以上,另外,优选为30质量份以下、更优选为20质量份以下、进一步优选为15质量份以下、特别优选为10质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶组合物可含有防老剂。
作为防老剂,例如,可以例举,苯基-α-萘胺等萘胺系防老剂;辛基化二苯胺、4,4’-双(α(α’-二甲基苄基)二苯胺等二苯胺系防老剂;N-异丙基-N’-苯基-对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺、N,N’-二-2-萘基-对苯二胺等对苯二胺系防老剂;2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉的聚合物等喹啉系防老剂;2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚等单酚系防老剂;四-[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等双酚、三酚、多酚系防老剂等。作为商品,可以使用精工化学株式会社、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社、Flexsys公司等的制品。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
橡胶组合物中,相对于橡胶成分100质量份,防老剂的含量优选为0.5质量份以上、更优选为0.8质量份以上、进一步优选为1.0质量份以上,另外,优选为10.0质量份以下、更优选为6.0质量份以下、进一步优选为4.0质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶组合物可含有蜡。
作为蜡没有特别限定,可以例举石蜡、微晶蜡等石油系蜡;植物系蜡、动物系蜡等天然系蜡;乙烯、丙烯等的聚合物等合成蜡等。作为商品,可以使用大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、精工化学株式会社等的制品。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
橡胶组合物中,相对于橡胶成分100质量份,蜡的含量优选为1质量份以上、更优选为2质量份以上,另外,优选为10质量份以下、更优选为6质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶组合物可含有硬脂酸。
作为硬脂酸,可以使用以往公知的硬脂酸,作为商品,可以使用日油株式会社、花王株式会社、富士胶片和光纯药株式会社、千葉脂肪酸株式会社等的产品。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
橡胶组合物中,相对于橡胶成分100质量份,硬脂酸的含量优选为1.0质量份以上、更优选为2.0质量份以上、进一步优选为3.0质量份以上,另外,优选为10.0质量份以下、更优选为6.0质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶组合物可含有氧化锌。
作为氧化锌,可以使用以往公知的氧化锌,作为商品,可以使用三井金属矿业株式会社、东邦锌业株式会社(Toho Zinc Co.,Ltd.)、白水科技(Hakusui Tech)株式会社、正同化学工业株式会社、堺化学工业株式会社等的产品。这些可单独使用1种,也可并用2种以上。
橡胶组合物中,相对于橡胶成分100质量份,氧化锌的含量优选为1.0质量份以上、更优选为2.5质量份以上、进一步优选为3.0质量份以上,另外,优选为10.0质量份以下、更优选为6.0质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶组合物可含有硫。
作为硫,可以例举橡胶工业中通常作为交联剂使用的粉末硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫、可溶性硫等。作为商品,可以使用鹤見化学工业株式会社、轻井沢硫黄株式会社、四国化成工业株式会社、Flexsys公司、日本乾溜工业株式会社、细井化学工业株式会社等的制品。这些可单独使用,也可并用2种以上。
橡胶组合物中,相对于橡胶成分100质量份,硫的含量优选为0.5质量份以上、更优选为0.8质量份以上、进一步优选为1.0质量份以上,另外,优选为3.5质量份以下、更优选为2.8质量份以下、进一步优选为2.5质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶组合物可含有硫化促进剂。
作为硫化促进剂,可以例举,2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫化物等噻唑系硫化促进剂;四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)、四(2-乙基己基)秋兰姆二硫化物(TOT-N)等秋兰姆系硫化促进剂;N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS)、N-氧联亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N’-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺等次磺酰胺系硫化促进剂;二苯基胍、二邻甲苯基胍、邻甲苯基双胍等胍系硫化促进剂。作为商品,可以使用住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社等的制品。这些可单独使用,也可并用2种以上。
橡胶组合物中,相对于橡胶成分100质量份,硫化促进剂的含量优选为0.5质量份以上、更优选为0.8质量份以上、进一步优选为1.0质量份以上,另外,优选为10.0质量份以下、更优选为8.0质量份以下、进一步优选为7.0质量份以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
橡胶组合物中,除上述成分之外,还可进一步混合轮胎工业中通常使用的添加剂,例如,有机过氧化物等。相对于橡胶成分100质量份,这些添加剂的含量优选为0.1~200质量份。
橡胶组合物可以通过下述方法等制造:例如,使用开炼机、班伯里密炼机等橡胶混炼装置将上述各成分进行混炼,然后进行硫化的方法。
作为混炼条件,混炼除硫化剂以及硫化促进剂以外的添加剂的基础捏炼工序中,混炼温度通常为100~180℃、优选为120~170℃。混炼硫化剂、硫化促进剂的最终捏炼工序中,混炼温度通常为120℃以下、优选为85~110℃。另外,混炼有硫化剂、硫化促进剂的组合物通常可被施以加压硫化等硫化处理。作为硫化温度,通常为140~190℃、优选为150~185℃。硫化时间通常为5~15分钟。
上述橡胶组合物中,从得到更好效果的观点出发,丙酮提取量(AE)的质量百分数的数值、相对于橡胶成分100质量份的二氧化硅的含量(质量份)的数值优选满足下述式:
AE/二氧化硅的含量≤0.22。
AE/二氧化硅的含量的上限优选为0.20以下、更优选为0.19以下、进一步优选为0.18以下、特别优选为0.17以下。下限优选为0.10以上、更优选为0.12以上、进一步优选为0.13以上。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
得到这样的效果的原因推测如下。
通过使AE量/二氧化硅的含量为规定值以下,式(I)表示的化合物容易溶入丙酮提取成分内,混合时容易分散于体系内、容易与二氧化硅接触。由此,在使微小变形的跟随性变良好的同时,也能提升大变形时的强度(M100),操纵稳定性变得良好。
上述橡胶组合物中,从得到更好效果的观点出发,丙酮提取量(AE)的质量百分数的数值、相对于橡胶成分100质量份的所述式(I)表示的化合物的含量(质量份)的数值优选满足下述式:
AE/式(I)表示的化合物的含量≥1.2。
AE/式(I)表示的化合物的含量的下限优选为1.8以上、更优选为2.0以上、进一步优选为2.2以上、特别优选为2.3以上。上限优选为3.2以下、更优选为2.9以下、进一步优选为2.7以下、特别优选为2.6以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
得到这样的效果的原因推测如下。
通过使AE/式(I)表示的化合物的含量为规定值以上,由于能得到橡胶的柔软性,因此跟随性变得良好。由此,在使微小变形的跟随性变良好的同时,由使AE量为少量而带来的大变形时的强度(M100)得以高水平地维持,因此操纵稳定性变得良好。
上述橡胶组合物中,从得到更好效果的观点出发,相对于橡胶成分100质量份的所述树脂的含量(质量份)、相对于橡胶成分100质量份的所述二氧化硅的含量(质量份)优选满足下述式:
树脂的含量/二氧化硅的含量≥0.13。
树脂的含量/二氧化硅的含量的下限优选为0.15以上、更优选为0.17以上、进一步优选为0.20以上、特别优选为0.22以上。上限优选为0.40以下、更优选为0.30以下、进一步优选为0.27以下、特别优选为0.25以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
得到这样的效果的原因推测如下。
通过使树脂的含量/二氧化硅的含量为规定值以上,树脂成分覆盖与所述式(I)表示的化合物接触后的二氧化硅,据此,进一步二氧化硅容易分散在橡胶成分内,能更好地提高分散性。由此,在使微小变形的跟随性变良好的同时,也能提升大变形时的强度(M100),操纵稳定性变得良好。
上述橡胶组合物中,从得到更好效果的观点出发,相对于橡胶成分100质量份的所述树脂的含量(质量份)、相对于橡胶成分100质量份的所述式(I)表示的化合物的含量(质量份)优选满足下述式:
树脂的含量/式(I)表示的化合物的含量≥1.20。
树脂的含量/式(I)表示的化合物的含量的下限优选为1.80以上、更优选为2.00以上、进一步优选为2.50以上、特别优选为2.70以上。上限优选为4.50以下、更优选为4.00以下、进一步优选为3.75以下、特别优选为3.50以下。在上述范围内时,有得到更好效果的趋势。
得到这样的效果的原因推测如下。
通过使树脂的含量/式(I)表示的化合物的含量为规定值以上,由于相对于式(I)的化合物,树脂成分充分存在,据此在与二氧化硅的反应后,二氧化硅被树脂覆盖,变得容易被分散。由此,在使微小变形的跟随性变良好的同时,也能提升大变形时的强度(M100),操纵稳定性变得良好。
上述橡胶组合物,例如,能够用于胎面、胎侧壁、胎面基部(base tread)、底胎面、胎肩、搭接部、胎圈三角胶、缓冲垫橡胶(breaker cushion rubber)、胎体帘线包覆用橡胶、隔离层(insulation)、胎圈包布、内衬层等、缺气保用轮胎的侧补强层等轮胎部件中(用作轮胎用橡胶组合物)。其中,适合胎面(特别是行驶时与路面接触的部分(胎面行驶面(captread)))。在此,作为胎面(胎面行驶面)使用时,配置于其轮胎径向内侧的橡胶层(胎面基部等)可包含所述式(I)表示的化合物。另外,优选满足下述关系:胎面(胎面行驶面)内的所述式(I)表示的化合物的含量>配置于胎面(胎面行驶面)的轮胎径向内侧的橡胶层内的所述式(I)表示的化合物的含量。
本发明的轮胎可通过使用上述橡胶组合物以通常的方法制造。
即,将上述橡胶组合物在未硫化阶段挤出加工成胎面等的形状,在轮胎成型机上通过通常的方法与其他轮胎部件一起成形,形成未硫化轮胎。通过在硫化机中对该未硫化轮胎进行加热加压,获得轮胎。
上述轮胎(充气轮胎等)能够用于乘用车用轮胎;货车·客车用轮胎;二轮车用轮胎;高性能轮胎;无钉防滑轮胎(studless tire)等冬季轮胎;具有侧补强层的缺气保用轮胎;轮胎内腔中具有海绵等吸音部件的附有吸音部件的轮胎;轮胎内部或轮胎内腔中具有穿刺时能够密封的密封材料(sealant)的附有密封部件的轮胎;轮胎内部或轮胎内腔中具有传感器、无线标签等电子部件的附有电子部件的轮胎等,优选用于乘用车用轮胎。
【实施例】
基于实施例对本发明进行具体的说明,但是,本发明不仅限于这些实施例。
以下,对实施例和比较例中使用的各种化学品进行说明。
NR:TSR20
SBR:JSR株式会社制造的HPR850(苯乙烯含量:27.5质量%,乙烯基结合量:59.0质量%)
BR:宇部兴产株式会社制造的BR150B(乙烯基量:1质量%,顺式量:97质量%)
炭黑:卡博特日本株式会社制造的Shoblack N220(N2SA:114m2/g)
二氧化硅1:赢创德固赛公司制造的ULTRASIL VN3(平均一次粒径:18nm,N2SA:175m2/g)
二氧化硅2:赢创德固赛公司制造的9000GR(平均一次粒径:16nm,N2SA:235m2/g)
硅烷偶联剂1:赢创德固赛公司制造的Si266(双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)
硅烷偶联剂2:Momentive公司制造的NXT-Z45(结合单元A与结合单元B的共聚物(结合单元A:55摩尔%、结合单元B:45摩尔%))
硅烷偶联剂3:赢创德固赛公司制造的Si69(双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物)
化合物1:狮王特殊化学株式会社制造的Liponol HT/14(上述式(I-1)所表示的化合物)
化合物2:狮王特殊化学株式会社制造的Liponol T/15(上述式(I-1)所表示的化合物)
化合物3:狮王特殊化学株式会社制造的Liponol C/15(上述式(I)(上述式(I-1))所表示的化合物)
化合物4:花王株式会社制造的AMIET 102(POE(2)十二烷胺,上述式(I-1)所表示的化合物)
树脂1:亚利桑那化学公司制造的SYLVARES SA85(α-甲基苯乙烯系树脂(α-甲基苯乙烯和苯乙烯的共聚物),软化点:85℃)
树脂2:亚利桑那化学公司制造的Sylvatraxx 4150(β-蒎烯树脂,β-蒎烯含量:98质量%以上,Mw:2350,Mn:830)
树脂3:安原化学会社制造的YS树脂TO125(芳香族改性萜烯树脂,软化点:125℃)
油:三共油化工业株式会社制造的A/O MIX
氧化锌:三井金属矿业株式会社制造的锌华1号
硬脂酸:日油株式会社制造的硬脂酸“椿”
硫:鹤見化学工业株式会社制造的粉末硫
硫化促进剂1:大内新兴化学工业株式会社制造的NOCCELER CZ(N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)
加硫促進剤2:大内新兴化学工业株式会社制造的NOCCELER D(N,N'-二苯基胍(DPG))
(实施例以及比较例)
根据表1~6中所示的配方内容,使用株式会社神户制钢所制造的1.7L班伯里密炼机,将除硫以及硫化促进剂之外的材料在150℃的条件下混炼5分钟,得到混炼物。然后,在所得混炼物中加入硫以及硫化促进剂,使用开炼机,在80℃的条件下捏炼5分钟,得到未硫化橡胶组合物。将所得未硫化橡胶组合物成形为胎面的形状,与其他轮胎部件贴合在一起形成未硫化轮胎,在150℃的条件下加压硫化12分钟,制造试验用轮胎(尺寸:175/60R18)。使用所得试验用轮胎进行下述评价,结果在表1~6中表示。
另外,下述评价中,计算指数时的评价基准如下所述。
表1、2:比较例1-1
表3、4:比较例2-1
表5、6:比较例3-1
(丙酮提取量(AE))
对从上述试验用轮胎的胎面中切出的橡胶试验片(样品),按照基于JIS K 6229的丙酮提取量的测定方法,测定该橡胶试验片中所含的由丙酮提取的物质的量。
丙酮提取量(质量%)=(提取前的样品的质量-提取后的样品的质量)/提取前的样品的质量×100
<低燃耗性能>
使用滚动阻力试验机,测定试验用轮胎以轮辋(15×6JJ)、内压(230kPa)、载荷(3.43kN)、速度(80km/h)行驶时的滚动阻力,用将基准比较例作为100时的指数表示。指数越大,低燃耗性能越良好。
<操纵稳定性>
将试验用轮胎安装于车辆(日本国产FF2000cc)的全轮上,在测试线路上实车行驶,根据曲线行驶时驾驶员的感官评价来评价操纵稳定性。用将基准比较例作为100时的指数表示。指数越大,表示操纵稳定性越优异。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
根据各表,相比于比较例,实施例的操纵稳定性更优异。另外,操纵稳定性以及低燃耗性能的综合性能(各指数的总和)也优异。
本发明(1)是一种轮胎用橡胶组合物,其特征在于,含有橡胶成分、二氧化硅和下述式(I)表示的化合物,丙酮提取量小于16.0质量%。
(式(I)中,R1表示烃基。R2、R3相同或不同,表示氢原子、烃基、或-(AO)n-H基(n表示1以上的整数,R2、R3的各n分别可相同或不同。AO相同或不同,表示碳数2以上的氧化烯基。),R2、R3中的至少一个为-(AO)n-H基。)
本发明(2)是本发明(1)所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述二氧化硅的平均一次粒径为16nm以下。
本发明(3)是本发明(1)或(2)所述的轮胎用橡胶组合物,其中,相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为60质量份以下。
本发明(4)是本发明(1)~(3)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述轮胎用橡胶组合物含有选自巯基系硅烷偶联剂以及硫化物系硅烷偶联剂中的至少1种。
本发明(5)是本发明(1)~(4)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述轮胎用橡胶组合物含有选自苯乙烯系树脂以及萜烯系树脂中的至少1种。
本发明(6)是本发明(1)~(5)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述橡胶成分含有异戊二烯系橡胶。
本发明(7)是本发明(1)~(6)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,相对于所述橡胶成分100质量份,油的含量为10质量份以下。
本发明(8)是本发明(1)~(7)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述丙酮提取量(AE)的质量百分数的数值、相对于所述橡胶成分100质量份的所述二氧化硅的含量(质量份)的数值满足下述式:
AE/二氧化硅的含量≤0.18。
本发明(9)是本发明(1)~(8)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述丙酮提取量(AE)的质量百分数的数值、相对于所述橡胶成分100质量份的所述式(I)表示的化合物的含量(质量份)的数值满足下述式:
AE/式(I)表示的化合物的含量≥2.0。
本发明(10)是本发明(1)~(9)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物还含有树脂,相对于所述橡胶成分100质量份的所述树脂的含量(质量份)以及相对于所述橡胶成分100质量份的所述二氧化硅的含量(质量份)满足下述式:
树脂的含量/二氧化硅的含量≥0.13。
本发明(11)是本发明(1)~(10)中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物还含有树脂,相对于所述橡胶成分100质量份的所述树脂的含量(质量份)以及相对于所述橡胶成分100质量份的所述式(I)表示的化合物的含量(质量份)满足下述式:
树脂的含量/式(I)表示的化合物的含量≥1.20。
本发明(12)是一种充气轮胎,其中,具有使用本发明(1)~(11)中任一项所述的橡胶组合物制作的轮胎部件。
本发明(13)是本发明(12)所述的充气轮胎,其中,所述轮胎部件为胎面。
Claims (13)
2.根据权利要求1所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述二氧化硅的平均一次粒径为16nm以下。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎用橡胶组合物,其中,相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为60质量份以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述轮胎用橡胶组合物含有选自巯基系硅烷偶联剂以及硫化物系硅烷偶联剂中的至少1种。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述轮胎用橡胶组合物含有选自苯乙烯系树脂以及萜烯系树脂中的至少1种。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述橡胶成分含有异戊二烯系橡胶。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,相对于所述橡胶成分100质量份,油的含量为10质量份以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述丙酮提取量AE的质量百分数的数值、相对于所述橡胶成分100质量份的所述二氧化硅的以质量份表示的含量的数值满足下式:
AE/二氧化硅的含量≤0.18。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述丙酮提取量AE的质量百分数的数值、相对于所述橡胶成分100质量份的所述式(I)表示的化合物的以质量份表示的含量的数值满足下式:
AE/式(I)表示的化合物的含量≥2.0。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物还含有树脂,相对于所述橡胶成分100质量份的所述树脂的以质量份表示的含量以及相对于所述橡胶成分100质量份的所述二氧化硅的以质量份表示的含量满足下式:
树脂的含量/二氧化硅的含量≥0.13。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的轮胎用橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物还含有树脂,相对于所述橡胶成分100质量份的所述树脂的以质量份表示的含量以及相对于所述橡胶成分100质量份的所述式(I)表示的化合物的以质量份表示的含量满足下式:
树脂的含量/式(I)表示的化合物的含量≥1.20。
12.一种充气轮胎,其特征在于,具有使用权利要求1~11中任一项所述的橡胶组合物制作的轮胎部件。
13.根据权利要求12所述的充气轮胎,其中,所述轮胎部件为胎面。
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