JP2013007025A - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゴム成分100質量部に対して、シリカを10〜150質量部、水酸基を有し、ガラス転移温度が−40〜0℃のジエン系ゴムゲルを10〜30質量部含有し、ゴム成分100質量%中の(a)ブタジエンゴムの含有量が30〜90質量%、(b)前記(a)以外のガラス転移温度が−60℃以下のジエン系ゴムの含有量が10〜60質量%であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
【選択図】図2
Description
ジエン系ゴムゲル(ジエン系ゴムゲルの一例を模式的に図1に示す)は、自らが有する水酸基を介して、シリカが有する水酸基と相互作用(物理結合)するものの、自己凝集力が強いため、ゴム組成物を混練した後も凝集体を形成しているものと推測される。具体的には、混練後のゴム組成物中において、ジエン系ゴムゲルは、図2の(I)のようなジエン系ゴムゲルの凝集体の周囲をシリカが覆う形態、(II)のようなシリカの凝集体をジエン系ゴムゲルが覆う形態等で存在しているものと推測される。なお、ジエン系ゴムゲルの方がシリカよりも流動性が高いため、(II)の形態の方が多く存在していることが予想される。このように、混練後のゴム組成物中において、ジエン系ゴムゲルは、凝集体を形成しており、例えば、天然ゴム(NR)と、ブタジエンゴム(BR)と、ジエン系ゴムゲルと、シリカとを含むゴム組成物をより巨視的に観察すると、図3に示すように、NRを含む海相中に、ジエン系ゴムゲルからなる島相は、BRからなる島相と同様の大きさ又は見劣りしない大きさで存在しており、ジエン系ゴムゲルは、ゴム成分と非相溶の状態で存在していることが予想される。そのため、tanδの温度分布曲線において、2つのピークトップが明確に検出されるものと推測される。
なお、ムーニー粘度は、ISO289、JIS K6300に準じて測定される。
なお、本発明において、Mw、Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用い、標準ポリスチレンより換算した値である。
なお、本発明において、希土類系BRのビニル含量(1,2−結合ブタジエン単位量)及びシス含量(シス−1,4−結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
該Tgは、好ましくは−110℃以上である。−110℃未満のタイヤ用ゴム組成物に使用されるジエン系ゴムは存在しない。
なお、本発明におけるガラス転移温度は、JIS−K7121に従い、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製の示差走査熱量計(Q200)を用いて、昇温速度10℃/分の条件で測定した値である。
なお、(b)ジエン系ゴムの含有量は、(b)として複数のジエン系ゴムを含有する場合には、その合計含有量を示す。
該Tgは、好ましくは−100℃以上である。−100℃未満であると、スチレン含量がほぼ0になり、ウェットグリップ性能を充分に向上できない傾向がある。
なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
ジエン系ゴムゲルは、ジエン系ゴムからなるものであるため、粒子表面にC=C二重結合を有する。そのため、水酸基を有するとともにC=C二重結合に対する反応性を有する化合物により、ジエン系ゴムを変性することにより、粒子表面にOH基を組み込むことができる。
上記ガラス転移温度は0℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−15℃以下である。0℃を超えると、ジエン系ゴムゲルの架橋が不均一となりやすく、グリップ性能(氷上グリップ性能、ウェットグリップ性能)や耐摩耗性を充分に向上できない。
該平均粒子径は、好ましくは100nm以下、より好ましくは90nm以下、更に好ましくは80nm以下である。100nmを超えると、耐摩耗性が悪化するおそれがある。
なお、ジエン系ゴムゲルの平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定した。
該水酸基価は、好ましくは10以上、より好ましくは20以上、更に好ましくは30以上である。10未満であると、シリカとポリマーとの間の相互作用が低下し、強度が低下し、耐摩耗性が低下するおそれがある。
なお、ジエン系ゴムゲルの水酸基価は、ジエン系ゴムゲル1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量をミリグラム数で表したものであり、電位差滴定法(JIS K0070:1992)により測定した値である。
Tg1−Tg2≧30
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、JIS K 6217−2:2001によって求められる。
本発明の効果が良好に得られるという理由から、2ndピークのピークトップは、−20〜0℃に存在することが好ましく、−15〜−5℃に存在することがより好ましい。
なお、本明細書において、tanδの温度分布曲線は、実施例に記載の方法により得られる。
SBR1:JSR(株)製のHPR340(変性S−SBR、Tg:−64℃、アルコキシシランでカップリングし末端に導入)
SBR2:JSR(株)製のHPR355(変性S−SBR、Tg:−27℃、アルコキシシランでカップリングし末端に導入)
BR1:宇部興産(株)製のBR150B(Tg:−114℃、シス含量:97質量%)
BR2:日本ゼオン(株)製のBR1250H(スズ変性BR、Tg:−90℃)
BR3:ランクセス(株)製のCB24(Nd系触媒を用いて合成したBR、Tg:−116℃、シス含量:96質量%、ビニル含量:0.7質量%、ML1+4(100℃):45、Mw/Mn:2.69、Mw:50万、Mn:18.6万)
NR:TSR20(Tg:−73℃)
ジエン系ゴムゲル1:ランクセス(株)製のNanopreneBM 75OH(ジエン系ゴム成分:BR、Tg:−75℃、水酸基価:35mgKOH/g−gel、平均粒子径:50nm)
ジエン系ゴムゲル2:ランクセス(株)製のNanopreneBM25OH(ジエン系ゴム成分:SBR、BR、Tg:−25℃、水酸基価:35mgKOH/g−gel、平均粒子径:50nm)
ジエン系ゴムゲル3:ランクセス(株)製のNanopreneBM15OH(ジエン系ゴム成分:SBR、Tg:−15℃、水酸基価:35mgKOH/g−gel、平均粒子径:50nm)
シリカ1:デグッサ社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
シリカ2:Rhodia社製のZ1085Gr(N2SA:80m2/g)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックI(N220、N2SA114m2/g)
ミネラルオイル:ジャパンエナジー社製のプロセスオイルP−200
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社(株)製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
ワックス:日本精蝋(株)製のOzoace0355
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
アクチプラストpp:ラインケミー社製のアクチプラストpp(飽和脂肪酸亜鉛塩(飽和脂肪酸の炭素数:15〜20))
Aflux37:ラインケミー社製のAflux37(アミドエステル)
EF44:ストラクトール社製のEF44(飽和脂肪酸亜鉛塩)
Aflux16:ラインケミー社製のAflux16(脂肪酸カルシウム塩とアミドエステルの混合物)
硫黄:三新化学工業(株)製の5%オイル処理硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
表1,2に示す配合内容に従い、バンバリーミキサーを用いて、ジエン系ゴムゲル、硫黄、及び加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で5分間混練りし、混練り物を得た(ベース練り工程)。次に、得られた混練り物にジエン系ゴムゲル、硫黄、及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で6分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た(仕上げ練り工程)。得られた未加硫ゴム組成物を170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、加硫ゴム組成物を得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッド(キャップトレッド及びベーストレッド)形状に成形して、他のタイヤ部材と貼り合わせ、170℃で12分間パターン付金型で加硫することにより、試験用スタッドレスタイヤ(195/65R15)を作製した。
(実施例16)
ジエン系ゴムゲルをベース練り工程の初めにゴム成分と同時にバンバリーミキサーへ投入した点以外は、実施例1〜15及び比較例1〜9と同様に加硫ゴム組成物、試験用スタッドレスタイヤを作製した。
(実施例17)
ジエン系ゴムゲルを仕上げ練り工程の後半にオープンロールへ投入した点以外は、実施例1〜15及び比較例1〜9と同様に加硫ゴム組成物、試験用スタッドレスタイヤを作製した。
得られた加硫ゴム組成物について、(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用い、周波数10Hz、初期歪10%、振幅±0.25%および昇温速度2℃/minの条件下で、−120℃から70℃までの温度範囲で、tanδの温度分布曲線を測定した。そして、測定した温度分布曲線からゴム成分由来のtanδピーク(1stピーク)のピークトップの温度と、ジエン系ゴムゲル由来のtanδピーク(2ndピーク)のピークトップの温度を決定した。なお、表中に「なし」と記載したものは、明確なピークトップが見られなかったことを示す。
試験用スタッドレスタイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着して、北海道名寄の試験コースにて、氷板(平らな凍結路面(−10〜−15℃))上を走行した。その際、テストドライバーが比較例1の結果を100として、ハンドル応答性、レーンチェンジ、円周路を旋回し速度を徐々に上げて行きスリップ発生速度・完全に車両コントロールを失う速度、等を総合的に評価した。なお、数値が大きいほど、氷上グリップ性能に優れることを示す。なお、テストを実施する前に試験用タイヤの表面をならすために、ならし走行を、おのおの100km実施した。
路面温度が25℃のドライアスファルト路面のテストコースにて、試験用スタッドレスタイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着して実車走行した。その際、テストドライバーが比較例1の結果を100として、微小操舵角変更時のハンドル応答性、急なレーンチェンジの応答性を総合的に評価した。なお、数値が大きいほど操縦安定性に優れていることを示す。また、指数が95以上であれば良好であると判断した。
アスファルト路面のテストコースにて、試験用スタッドレスタイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着して20周走行し、走行後タイヤの溝の深さを計測し、比較例1を100として指数表示した。数値が大きい方が耐摩耗性に優れていることを示す。
Claims (10)
- ゴム成分100質量部に対して、シリカを10〜150質量部、水酸基を有し、ガラス転移温度が−40〜0℃のジエン系ゴムゲルを10〜30質量部含有し、
ゴム成分100質量%中の(a)ブタジエンゴムの含有量が30〜90質量%、
(b)前記(a)以外のガラス転移温度が−60℃以下のジエン系ゴムの含有量が10〜60質量%であるタイヤ用ゴム組成物。 - 前記(b)のジエン系ゴムが天然ゴム及び/又はイソプレンゴムである請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記(a)のブタジエンゴムが希土類元素系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムである請求項1又は2記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 加工助剤を含む請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記加工助剤が、脂肪酸金属塩、アミドエステル、及び脂肪酸金属塩とアミドエステル若しくは脂肪酸アミドとの混合物からなる群より選択される少なくとも1種である請求項4記載のタイヤ用ゴム組成物。
- (c)ガラス転移温度が−20℃未満のスチレンブタジエンゴムの含有量が、ゴム成分100質量%中40質量%以下であり、
前記(b)のジエン系ゴムが、前記(a)、(c)以外で、かつガラス転移温度が−60℃以下のジエン系ゴムである請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 前記ジエン系ゴムゲルの平均粒子径が10〜100nmである請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- キャップトレッド用ゴム組成物及び/又はベーストレッド用ゴム組成物として用いられる請求項1〜7のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。
- ウインタータイヤ又はスタッドレスタイヤである請求項9記載の空気入りタイヤ。
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