JP2013166862A - 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】ゴム成分と、下記3式を満たす平均一次粒子径X(nm)及び窒素吸着比表面積Y(m2/g)を有するシリカとを含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。
Y≧370−9.0X
5.0≦X≦40.0
30≦Y≦500
【選択図】なし
Description
Y≧370−9.0X
5.0≦X≦40.0
30≦Y≦500
前記Xは、10.0≦X≦28.0であることが好ましい。
前記ゴム組成物は、前記ゴム成分100質量部に対して、シリカを10質量部以上含有することが好ましい。
前記ゴム組成物は、メルカプト基を有するシランカップリング剤を含有することが好ましい。
本発明はまた、前述のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。
なお、アルコキシスチレン成分含有量は、NMR(例えば、日本電子(株)製のJNM−ECAシリーズの装置)を用いて測定できる。
なお、窒素含有化合物の含有量は、NMR(例えば、日本電子(株)製のJNM−ECAシリーズの装置)を用いて測定できる。
Y≧370−9.0X
5.0≦X≦40.0
30≦Y≦500
Na2O・nSiO2・mH2O
上記係数nは、SiO2/Na2Oの分子比で示される値であって、一般にモル比と呼ばれるJIS K 1408−1966に規定の範囲である。この係数nは、特に限定されないが、好ましくは2.1〜3.3であり、より好ましくは3.1〜3.3である。上記係数nが3.1〜3.3であるときは、水ガラス中のシリカ成分(SiO2換算量)が多くなることから、ゴムとの複合化が効率よく可能になる。
該炭化水素基としては、例えば、分岐若しくは非分岐の炭素数1〜30のアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2〜30のアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2〜30のアルキニレン基、炭素数6〜30のアリーレン基などが挙げられる。中でも、分岐若しくは非分岐の炭素数1〜30のアルキレン基が好ましい。
なお、結合単位A、Bの含有量は、結合単位A、Bがシランカップリング剤の末端に位置する場合も含む量である。結合単位A、Bがシランカップリング剤の末端に位置する場合の形態は特に限定されず、結合単位A、Bを示す式(2)、(3)と対応するユニットを形成していればよい。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどの各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形して未加硫タイヤを形成し、該未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを製造できる。
以下のシリカA〜Bの合成で用いた各種薬品について説明する。
NaOH:和光純薬工業(株)製のNaOH
水ガラス:富士化学(株)製の水ガラス3号(Na2O・nSiO2・mH2O、n=3.2、シリカ成分(SiO2換算量)含有量:28質量%)
水ガラスを用いて、シリカ成分含有量(濃度)が2質量%の水ガラス水溶液を作製し、硫酸によってpH10に調整し、80℃で60分間攪拌を行い、シリカ分散液を調製した。このシリカ分散液を濾過し、水で繰り返し洗浄した後、噴霧乾燥することでシリカAを得た。得られたシリカAは、平均一次粒子径16.5nm、窒素吸着比表面積245m2/gであった。
水ガラスを用いて、シリカ成分含有量(濃度)が2質量%の水ガラス水溶液を作製し、硫酸によってpH10に調整し、80℃で90分間攪拌を行い、シリカ分散液を調製した。このシリカ分散液を濾過し、水で繰り返し洗浄した後、噴霧乾燥することでシリカBを得た。得られたシリカBは、平均一次粒子径22.0nm、窒素吸着比表面積195m2/gであった。
n−ヘキサン:関東化学(株)製
スチレン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:東京化成工業(株)製
p−メトキシスチレン:関東化学(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
n−ブチルリチウム:関東化学(株)製の1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液
変性剤:アヅマックス社製の3−(N,N−ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン
2,6−tert−ブチル−p−クレゾール:大内新興化学工業(株)製のノクラック200
十分に窒素置換した耐熱容器にn−ヘキサン1500ml、スチレン100mmol、1,3−ブタジエン800mmol、p−メトキシスチレン5mmol、テトラメチルエチレンジアミン0.2mmol、n−ブチルリチウム0.12mmolを加えて、0℃で48時間撹拌した。その後、変性剤を0.15mmol加えて、0℃で1時間撹拌した。その後、アルコールを加えて反応を止め、反応溶液に2,6−tert−ブチル−p−クレゾール1gを添加後、再沈殿精製により変性SBRを得た。得られた変性SBRは、重量平均分子量500,000、p−メトキシスチレン成分含有量1.2質量%、スチレン成分含有量19質量%であった。
BR:宇部興産(株)製のウベポールBR150B(シス含有量:97質量%)
SBR:日本ゼオン(株)製のNipol NS116(S−SBR、ビニル含有量:60質量%、スチレン含有量:20質量%)
変性SBR:上記で合成した調製した主鎖末端変性SBR
シリカA:上記で合成したシリカA
シリカB:上記で合成したシリカB
シリカa:EVONIK−DEGUSSA社製のUltrasil VN3(平均一次粒子径:15nm、N2SA:175m2/g)
シリカb:Rhodia社製の115GR(平均一次粒子径:22nm、N2SA:115m2/g)
シランカップリング剤 Si69:EVONIK−DEGUSSA社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
シランカップリング剤 Si363:エボニックデグッサ社製のSi363(下記式で表されるシランカップリング剤(上記式(1)のR101=−O−(C2H4−O)5−C13H27、R102=−O−C2H5、R103=−O−(C2H4−O)5−C13H27、R104=−C3H6−))
シランカップリング剤 NXT−Z45:Momentive社製のNXT−Z45(結合単位Aと結合単位Bとの共重合体(結合単位A:55モル%、結合単位B:45モル%))
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製の椿
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック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)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤NS:大内新興化学工業(株)製のノクセラ−NS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤DPG: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)
表1〜4に示す配合処方にしたがい、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を4分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に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3分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を170℃で15分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
得られた加硫ゴム組成物について下記の評価を行った。結果を表1〜4に示す。
粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度50℃、初期歪み10%、動歪み2%、周波数10Hzの条件下で各配合(各加硫ゴム組成物)の損失正接(tanδ)を測定した。各表において、基準比較例(比較例1、2、3又は4)の損失正接tanδを100とし、下記計算式により指数表示した。転がり抵抗指数が大きいほど、転がり抵抗特性が優れる。
(転がり抵抗指数)=(基準比較例のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
得られた加硫ゴムシートを用いて、3号ダンベル型ゴム試験片を作製し、JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて引張試験を行い、破断強度(TB)及び破断時伸び(EB)を測定し、その積(TB×EB)を算出した。各表において、基準比較例(比較例1、2、3又は4)のゴム強度(TB×EB)を100とし、下記計算式により、指数表示した。破壊性能指数が大きいほど、破壊性能に優れる。
(破壊性能指数)=(各配合のTB×EB)/(基準比較例のTB×EB)×100
得られた加硫ゴム組成物について、ランボーン摩耗試験機を用いて、温度20℃、スリップ率20%及び試験時間2分間の条件下でランボーン摩耗量を測定し、摩耗量から容積損失量を計算した。各表において、基準比較例(比較例1、2、3又は4)の容積損失量を100とし、下記計算式により、指数表示した。ランボーン摩耗指数が大きいほど、耐摩耗性に優れる。
(ランボーン摩耗指数)=(基準比較例の容積損失量)/(各配合の容積損失量)×100
Claims (9)
- ゴム成分と、下記3式を満たす平均一次粒子径X(nm)及び窒素吸着比表面積Y(m2/g)を有するシリカとを含有するタイヤ用ゴム組成物。
Y≧370−9.0X
5.0≦X≦40.0
30≦Y≦500 - 前記シリカが水ガラスから製造される湿式シリカである請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記Xが10.0≦X≦28.0である請求項1又は2記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分100質量部に対して、シリカを10質量部以上含有する請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分がシリカと相互作用を持つ官能基を有する変性ジエン系ゴムを含有する請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- メルカプト基を有するシランカップリング剤を含有する請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記メルカプト基を有するシランカップリング剤が、下記式(1)で表される化合物、及び/又は下記式(2)で示される結合単位Aと下記式(3)で示される結合単位Bとを含む化合物である請求項6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である請求項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。
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