JP2014098066A - Tire rubber composition and pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤに用いられるゴム組成物、及び、それを用いた空気入りタイヤに関するものである。 The present invention relates to a rubber composition used for a tire and a pneumatic tire using the same.
自動車の低燃費化の要求はますます高まっており、タイヤを構成するゴム組成物を発熱しにくくして、転がり抵抗を低減し、低燃費性能を改善することが求められている。転がり抵抗を低減する手法として、充填剤としてシリカを用い、その分散性を向上するためにシランカップリング剤が用いられている。 There is an increasing demand for lower fuel consumption in automobiles, and it is required to make the rubber composition constituting the tire difficult to generate heat, reduce rolling resistance, and improve fuel efficiency. As a technique for reducing rolling resistance, silica is used as a filler, and a silane coupling agent is used to improve the dispersibility.
シランカップリング剤としては、スルフィド系やメルカプト系があるが、メルカプト系シランカップリング剤は転がり抵抗の低減の面で有利である。しかしながら、メルカプト系シランカップリング剤は、スコーチ時間が短く、そのため、ゴム組成物の混合時や押出工程中に焼けが発生しやすいという問題がある。 As the silane coupling agent, there are a sulfide type and a mercapto type, and the mercapto type silane coupling agent is advantageous in terms of reduction of rolling resistance. However, the mercapto-based silane coupling agent has a short scorch time, so that there is a problem in that it is likely to be burned during mixing of the rubber composition or during the extrusion process.
かかるメルカプト系シランカップリング剤を配合した場合のスコーチ性能を改善するために、特許文献1には、イソシアネート化合物を併用することが開示されている。また、特許文献2には、酸化亜鉛を多量に配合するか、又は、メルカプト系シランカップリング剤とともにスルフィド系シランカップリング剤を併用することにより、スコーチ性能を改善することが開示されている。しかしながら、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(以下、SPBということがある。)を配合することにより、スコーチ性能が改善できることについては開示されていない。 In order to improve the scorch performance when such a mercapto-based silane coupling agent is blended, Patent Document 1 discloses that an isocyanate compound is used in combination. Patent Document 2 discloses that the scorch performance is improved by blending a large amount of zinc oxide or using a sulfide-based silane coupling agent together with a mercapto-based silane coupling agent. However, it is not disclosed that the scorch performance can be improved by blending syndiotactic-1,2-polybutadiene (hereinafter sometimes referred to as SPB).
一方、特許文献3には、変性共役ジエン系ゴムとSPBとを配合することにより、耐摩耗性能、破壊特性、低ヒステリシスロス、ウェットスキッド特性のバランスを改善することが開示されている。しかしながら、SPBと特定のメルカプト系シランカップリング剤との組み合わせについては開示されておらず、またSPBを配合することによりスコーチ性能を改善できることについても開示されていない。 On the other hand, Patent Document 3 discloses improving the balance of wear resistance, fracture characteristics, low hysteresis loss, and wet skid characteristics by blending a modified conjugated diene rubber and SPB. However, the combination of SPB and a specific mercapto silane coupling agent is not disclosed, and it is not disclosed that the scorch performance can be improved by blending SPB.
本発明者は、低燃費性能を向上するために、シリカとともに特定のメルカプト系シランカップリング剤を配合した系において、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンを配合することにより、優れた低燃費性能を損なうことなく、スコーチ性能を改善できることを見出した。すなわち、本発明は、特定のメルカプト系シランカップリング剤との組み合わせにおいて、スコーチ性能を改善することができるゴム組成物を提供することを目的とする。 In order to improve the low fuel consumption performance, the present inventor has excellent low fuel consumption performance by blending syndiotactic-1,2-polybutadiene in a system blended with a specific mercapto silane coupling agent together with silica. It was found that the scorch performance can be improved without impairing the performance. That is, an object of the present invention is to provide a rubber composition capable of improving the scorch performance in combination with a specific mercapto silane coupling agent.
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部と、シリカ10〜150質量部と、融点110℃以下のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン3〜25質量部と、下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤及び下記一般式(2)で表される基を有するシランカップリング剤からなる群から選択された少なくとも1種であって、前記シリカ100質量部に対して5〜30質量部のメルカプト系シランカップリング剤と、を含有するものである。 The rubber composition for tires according to the present invention includes 100 parts by mass of a diene rubber, 10 to 150 parts by mass of silica, 3 to 25 parts by mass of syndiotactic-1,2-polybutadiene having a melting point of 110 ° C. or less, and the following general It is at least one selected from the group consisting of a silane coupling agent represented by the formula (1) and a silane coupling agent having a group represented by the following general formula (2), and 100 parts by mass of the silica On the other hand, it contains 5 to 30 parts by mass of a mercapto silane coupling agent.
(R1)m(R2−(O−R3)k−O−)nSi−R4−SH …(1)
式(1)中、R1は炭素数1〜3のアルコキシ基、R2は炭素数5〜16のアルキル基、R3は炭素数1〜4のアルキレン基、R4は炭素数1〜16のアルキレン基、n=1又は2、m+n=3、k=2〜20である。
(R 1 ) m (R 2 — (O—R 3 ) k —O—) n Si—R 4 —SH (1)
In formula (1), R 1 is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 5 to 16 carbon atoms, R 3 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 4 is 1 to 16 carbon atoms. An alkylene group, n = 1 or 2, m + n = 3, k = 2 to 20.
式(2)中、R5は炭素数1〜9のアルキレン基、R6は炭素数1〜20のアルキル基である。 In formula (2), R 5 is an alkylene group having 1 to 9 carbon atoms, and R 6 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
本発明に係る空気入りタイヤは、該ゴム組成物を用いてなるものである。 The pneumatic tire according to the present invention is formed using the rubber composition.
本発明によれば、特定のメルカプト系シランカップリング剤とシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンを併用することにより、スコーチ性能を改善できることができる。 According to the present invention, the scorch performance can be improved by using a specific mercapto-based silane coupling agent and syndiotactic-1,2-polybutadiene in combination.
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.
本実施形態に係るゴム組成物において、ゴム成分としてのジエン系ゴムとしては特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体、又はこれらをヘテロ原子を含む官能基で変性してなる変性ジエン系ゴムが挙げられる。これらのジエン系ゴムは、いずれか1種単独で用いてもよく、あるいはまた2種以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは、NR、IR、SBR、BR、及びそれらの変性ゴムから選択された少なくとも1種であり、特に好ましくは、NR、SBR、及びそれらの変性ゴムから選択された少なくとも1種である。 In the rubber composition according to the present embodiment, the diene rubber as the rubber component is not particularly limited. For example, natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR). ), Acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), styrene-isoprene copolymer rubber, butadiene-isoprene copolymer, or a modified diene rubber obtained by modifying these with a functional group containing a hetero atom. Can be mentioned. These diene rubbers may be used alone or in combination of two or more. Preferably, it is at least one selected from NR, IR, SBR, BR, and their modified rubber, and particularly preferably at least one selected from NR, SBR, and their modified rubber.
上記変性ジエン系ゴムとしては、変性SBR又は変性BRが好ましく用いられ、特には変性SBRが好適である。その官能基は、分子末端に導入されてもよく、あるいはまた分子鎖中に導入されてもよいが、好ましくは末端に導入されることである。 As the modified diene rubber, modified SBR or modified BR is preferably used, and modified SBR is particularly preferable. The functional group may be introduced at the molecular end or may be introduced into the molecular chain, but is preferably introduced at the terminal.
変性ジエン系ゴムの官能基としては、例えば、水酸基(−OH)、アミノ基、カルボキシル基(−COOH)、カルボン酸誘導体基、アルコキシ基、エポキシ基、チオール基(−SH)、及びハロゲンなどが挙げられる。これらはそれぞれ1種のみ導入されてもよく、あるいはまた2種以上組み合わせて導入されてもよい。これらの官能基は、シリカ表面のシラノール基(Si−OH)と相互作用があるものであり、すなわち、シラノール基との間で化学結合し得る反応性又は水素結合などの親和性を持つものであるので、シリカの分散性向上に寄与する。ここで、アミノ基としては、1級アミノ基だけでなく、2級もしくは3級アミノ基でもよい。カルボキシル基としては、例えば、マレイン酸、フタル酸、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。カルボン酸誘導体基としては、これらカルボン酸由来のエステル基(カルボン酸エステル基)や、マレイン酸やフタル酸などのジカルボン酸の無水物からなる酸無水物基が挙げられる。カルボン酸エステル基としては、例えば、(メタ)アクリレート基、即ち、アクリレート基(-O-CO-CH=CH2)及び/又はメタクリレート基(-O-CO-C(CH3)=CH2)が好ましい例として挙げられる。アルコキシ基としては、−OR(但しRはアルキル基)として表させるメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などが挙げられ、また、例えばトリアルコキシシリル基、アルキルジアルコキシシリル基、ジアルキルアルコキシシリル基などのアルコキシシリル基(シリル基の3つの水素のうち少なくとも1つがアルコキシ基で置換されたもの)として含まれるものであってもよい。ハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。これらの官能基の中でも、シリカのシラノール基との相互作用を高める点から、水酸基、カルボキシル基、カルボン酸誘導体基、アルコキシ基などの、酸素原子を含む官能基が好ましい。 Examples of the functional group of the modified diene rubber include a hydroxyl group (—OH), an amino group, a carboxyl group (—COOH), a carboxylic acid derivative group, an alkoxy group, an epoxy group, a thiol group (—SH), and halogen. Can be mentioned. Each of these may be introduced alone or in combination of two or more. These functional groups interact with silanol groups (Si-OH) on the silica surface, that is, have reactivity such as reactivity or hydrogen bonding that can chemically bond with silanol groups. As such, it contributes to improving the dispersibility of silica. Here, the amino group may be not only a primary amino group but also a secondary or tertiary amino group. Examples of the carboxyl group include maleic acid, phthalic acid, acrylic acid, and methacrylic acid. Examples of the carboxylic acid derivative group include ester groups derived from these carboxylic acids (carboxylic acid ester groups) and acid anhydride groups composed of anhydrides of dicarboxylic acids such as maleic acid and phthalic acid. Examples of the carboxylic acid ester group include a (meth) acrylate group, that is, an acrylate group (—O—CO—CH═CH 2 ) and / or a methacrylate group (—O—CO—C (CH 3 ) ═CH 2 ). Is a preferred example. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group and the like expressed as -OR (where R is an alkyl group). For example, a trialkoxysilyl group, an alkyl dialkoxysilyl group, a dialkylalkoxysilyl group. It may be included as an alkoxysilyl group such as a group (in which at least one of the three hydrogens of the silyl group is substituted with an alkoxy group). Examples of the halogen include fluorine, chlorine, bromine and iodine. Among these functional groups, a functional group containing an oxygen atom such as a hydroxyl group, a carboxyl group, a carboxylic acid derivative group, or an alkoxy group is preferable from the viewpoint of enhancing the interaction with the silanol group of silica.
このような官能基を有する変性ジエン系ゴム自体は公知であり、その製造方法等は限定されるものではない。例えば、アニオン重合で合成された溶液重合SBRやBRを変性剤で変性することで、上記官能基を導入してもよく、あるいはまた、上記官能基を有する単量体を、ベースポリマーを構成する単量体とともに共重合することで分子鎖に導入してもよい。 Modified diene rubbers having such a functional group are known per se, and the production method thereof is not limited. For example, the functional group may be introduced by modifying solution-polymerized SBR or BR synthesized by anionic polymerization with a modifying agent, or the monomer having the functional group constitutes the base polymer. You may introduce | transduce into a molecular chain by copolymerizing with a monomer.
一実施形態として、ゴム成分としてのジエン系ゴムは、上記変性SBR単独、又は、変性SBR50質量%以上と他のジエン系ゴム50質量%以下とのブレンドでもよい。 As an embodiment, the diene rubber as the rubber component may be the above-described modified SBR alone or a blend of 50% by mass or more of the modified SBR and 50% by mass or less of the other diene rubber.
本実施形態に係るゴム組成物には、充填剤としてシリカが配合される。シリカとしては、特に限定されず、例えば、湿式シリカ(含水ケイ酸),乾式シリカ(無水ケイ酸),ケイ酸カルシウム,ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも湿式シリカが好ましい。シリカのコロイダル特性は特に限定しないが、BET法による窒素吸着比表面積(BET)120〜250m2/gであるものが好ましく用いられ、より好ましくは150〜230m2/gである。なお、シリカのBETはISO 5794に記載のBET法に準拠し測定される。 Silica is blended in the rubber composition according to this embodiment as a filler. The silica is not particularly limited, and examples thereof include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, etc. Among them, wet silica is preferable. The colloidal characteristics of silica are not particularly limited, but those having a nitrogen adsorption specific surface area (BET) of 120 to 250 m 2 / g by the BET method are preferably used, and more preferably 150 to 230 m 2 / g. The BET of silica is measured according to the BET method described in ISO 5794.
シリカの配合量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して10〜150質量部とすることができ、より好ましくは20〜120質量部であり、更に好ましくは40〜100質量部である。 The compounding quantity of a silica can be 10-150 mass parts with respect to 100 mass parts of said diene rubbers, More preferably, it is 20-120 mass parts, More preferably, it is 40-100 mass parts.
実施形態に係るゴム組成物において、充填剤としては、上記シリカ単独でもよく、シリカと他の充填剤とのブレンドでもよい。他の充填剤としては、カーボンブラックが好ましいが、クレー、タルク、マイカなどの他の無機フィラーを用いることもできる。カーボンブラックを含む他の充填剤の配合量は、充填剤全体に占める比率が50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下である。 In the rubber composition according to the embodiment, the filler may be the above silica alone or a blend of silica and another filler. As other fillers, carbon black is preferable, but other inorganic fillers such as clay, talc, mica, etc. can also be used. The blending amount of the other filler containing carbon black is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, with respect to the entire filler.
本実施形態に係るゴム組成物には、シリカの分散性を向上するために、シランカップリング剤が配合される。特に本実施形態では、低燃費性能の面で有利であることから、メルカプト系シランカップリング剤が配合される。具体的には、下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、及び、下記一般式(2)で表される基を有するシランカップリング剤が挙げられ、これらをいずれか1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。これらのシランカップリング剤は、メルカプト基(SH)が直接又は間接的に保護されることで、一般的なメルカプトシランに比べて反応性が抑えられたものであり、保護化メルカプト系シランカップリング剤と称することができる。詳細には、式(2)で表されるシランカップリング剤では、メルカプト基がアシル基で保護されたチオールエステル構造を持ち、直接的に保護されている。一方、式(1)で表されるシランカップリング剤では、メルカプト基自体はそのままであるが、R2−(O−R3)k−O−で表されるアルキルポリエーテル基が立体障害的にメルカプト基の反応を抑えることにより、間接的に保護されている。 In the rubber composition according to this embodiment, a silane coupling agent is blended in order to improve the dispersibility of silica. In particular, in this embodiment, a mercapto silane coupling agent is blended because it is advantageous in terms of fuel efficiency. Specific examples include a silane coupling agent represented by the following general formula (1) and a silane coupling agent having a group represented by the following general formula (2). Or in combination of two or more. These silane coupling agents are those in which the mercapto group (SH) is protected directly or indirectly, so that the reactivity is suppressed as compared with general mercaptosilanes, and protected mercapto-based silane couplings. It can be called an agent. Specifically, the silane coupling agent represented by the formula (2) has a thiol ester structure in which a mercapto group is protected with an acyl group, and is directly protected. On the other hand, in the silane coupling agent represented by the formula (1), the mercapto group itself remains as it is, but the alkyl polyether group represented by R 2 — (O—R 3 ) k —O— is sterically hindered. It is indirectly protected by suppressing the reaction of the mercapto group.
(R1)m(R2−(O−R3)k−O−)nSi−R4−SH …(1)
上記式(1)において、R1は、炭素数1〜3のアルコキシ基であり、より好ましくはメトキシ基又はエトキシ基である。また、R2は、炭素数5〜16のアルキル基であり、より好ましくは炭素数8〜15のアルキル基である。R3は、炭素数1〜4のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数1〜3のアルキレン基である。R4は炭素数1〜16のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数1〜10のアルキレン基であり、更に好ましくは炭素数2〜5のアルキレン基である。nは1又は2を示し、m+n=3であり、より好ましくはn=2、m=1である。また、kは2〜20の数を示し、より好ましくはk=3〜10である。R1、R2及びR3は、それぞれ一分子中に複数有する場合、それらは同一でも異なってもよい。 In the above formula (1), R 1 is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a methoxy group or an ethoxy group. Further, R 2 is an alkyl group having 5 to 16 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 8 to 15 carbon atoms. R 3 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. R 4 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. n represents 1 or 2, and m + n = 3, more preferably n = 2 and m = 1. Moreover, k shows the number of 2-20, More preferably, it is k = 3-10. When there are a plurality of R 1 , R 2 and R 3 in one molecule, they may be the same or different.
式(1)で表させるシランカップリング剤としては、下記式(1−1)で表されるものを挙げることができる。
式(1−1)中、k=5(平均値)、j=12(平均値)である。この式(1−2)で表されるシランカップリング剤は、エボニック・デグサ社製「VP Si363」として入手可能である。 In formula (1-1), k = 5 (average value) and j = 12 (average value). The silane coupling agent represented by the formula (1-2) is available as “VP Si363” manufactured by Evonik Degussa.
上記式(2)において、R5は、炭素数1〜9のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数1〜5のアルキレン基、更に好ましくは炭素数2〜4のアルキレン基である。R6は、炭素数1〜20のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜18のアルキル基、更に好ましくは炭素数5〜9のアルキル基である。式(2)で表される基としては、下記式(2−1)で表される基がより好ましい。
式(2)で表される基を有するシランカップリング剤としては、下記式(2−2)で表されるものを挙げることができる。
式(2−2)中、R7は、炭素数1〜3のアルコキシ基であり、好ましくはメトキシ基又はエトキシ基である。R8は、炭素数1〜18のアルキル基又はアルケニル基であり、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。pは1〜3の整数を示し、p+q=3であり、より好ましくはp=3及びq=0である。R7,R8は、それぞれ1分子中に複数有する場合、それらは同一でも異なってもよい。R5及びR6は、式(2)と同じである。式(2−2)で表されるシランカップリング剤としては、下記式(2−2−1)で表される、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシランが挙げられ、これは、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「NXT」として入手可能である。その他に、3−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
式(2)で表される基を有するシランカップリング剤としては、また、下記式(2−3)、式(2−4)、式(2−5)で表されるものを挙げることができる。
式(2−5)中、R9は、それぞれ独立して炭素数1〜9のアルキレン基又はアルケンジイル基を示し、xは1〜20の数、yは0〜20の数を示す。式(2−3)で表されるシランカップリング剤は、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「NXT Low−V Silane」として、また、式(2−4)で表されるシランカップリング剤は、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「NXT Ultra Low−V Silane」として、更に、式(2−5)で表されるシランカップリング剤は、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「NXT−Z」として、入手可能である。 Wherein (2-5), R 9 is independently an alkylene group or an alkenediyl group having 1 to 9 carbon atoms, x is the number of 1 to 20, y is a number of 0 to 20. The silane coupling agent represented by Formula (2-3) is “NXT Low-V Silane” manufactured by Momentive Performance Materials, and the silane coupling agent represented by Formula (2-4) is In addition, as “NXT Ultra Low-V Silane” manufactured by Momentive Performance Materials, the silane coupling agent represented by Formula (2-5) is “NXT-Z” manufactured by Momentive Performance Materials. As available.
上記保護化メルカプト系シランカップリング剤の配合量は、シリカ100質量部に対して5〜30質量部とすることができ、より好ましくは8〜20質量部である。なお、本実施形態に係るゴム組成物において、シランカップリング剤としては、基本的には上記保護化メルカプトシラン単独で用いられるが、その効果を損なわない限り、スルフィド系シランカップリング剤などの他のシランカップリング剤を併用してもよい。 The blending amount of the protected mercapto-based silane coupling agent can be 5 to 30 parts by mass, more preferably 8 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica. In the rubber composition according to the present embodiment, the protected mercaptosilane is basically used alone as the silane coupling agent. However, as long as the effect thereof is not impaired, other sulfide-based silane coupling agents and the like are used. These silane coupling agents may be used in combination.
本実施形態に係るゴム組成物には、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(SPB)が配合される。シリカを含むゴム組成物に、保護化メルカプト系シランカップリング剤とともにSPBを併用することにより、保護化メルカプト系シランカップリング剤の反応性を抑えることができ、スコーチ性能を改善することができる。詳細には、メルカプト系のシランカップリング剤を配合したことによるスコーチ性能の悪化を、SPBを配合することにより顕著に改善することができ、スコーチ性能と、メルカプト系シランカップリング剤の優れた低燃費性能と、を両立することができる。 Syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB) is blended in the rubber composition according to this embodiment. By using SPB together with the protected mercapto-based silane coupling agent in the rubber composition containing silica, the reactivity of the protected mercapto-based silane coupling agent can be suppressed, and the scorch performance can be improved. Specifically, the deterioration of the scorch performance due to the blending of the mercapto-based silane coupling agent can be remarkably improved by blending the SPB, and the scorch performance and the excellent low performance of the mercapto-based silane coupling agent can be improved. Both fuel efficiency and performance can be achieved.
SPBとしては、融点が110℃以下のものが用いられる。このような融点の低いSPBを用いることにより、耐摩耗性能の悪化を抑えることができる。SPBの融点は、30〜110℃であることが好ましく、より好ましくは、60〜110℃である。ここで、融点は、JIS K7121に準拠して測定されるDSC曲線の融解ピーク温度である。 As SPB, one having a melting point of 110 ° C. or lower is used. By using SPB having such a low melting point, deterioration of wear resistance can be suppressed. The melting point of SPB is preferably 30 to 110 ° C, more preferably 60 to 110 ° C. Here, the melting point is a melting peak temperature of a DSC curve measured according to JIS K7121.
SPBは、シンジオタクチック−1,2重合触媒を用いて、1,3−ブタジエンを1,2−重合させることにより製造することができ、添加剤や重合条件などにより融点を調節することができる。シンジオタクチック−1,2重合触媒としては、可溶性コバルト、例えば、コバルトオクトエート、コバルト1ーナフテート、コバルトベンゾエート等と、有機アルミニウム化合物、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム等と、二硫化炭素からなる触媒系等を挙げることができるが、特に限定するものではない。 SPB can be produced by 1,2-polymerizing 1,3-butadiene using a syndiotactic-1,2 polymerization catalyst, and the melting point can be adjusted by additives and polymerization conditions. . Syndiotactic-1,2 polymerization catalysts include soluble cobalt such as cobalt octoate, cobalt 1-naphthate, cobalt benzoate and the like, and organoaluminum compounds such as trimethylaluminum, triethylaluminum, tributylaluminum, triphenylaluminum and the like. Examples of the catalyst system include carbon disulfide, but are not particularly limited.
SPBの配合量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して3〜25質量部とすることができる。SPBの配合量が3質量部以上であることにより、スコーチ性能の改善効果に優れる。SPBは、その配合量が多いと、スコーチ性能の改善効果と低燃費性能が良好となる傾向になるので、これらの点からは上限は特に限定されないが、配合量が多すぎると耐摩耗性能が悪化する傾向にあるので25質量部以下であることが好ましい。SPBの配合量は、より好ましくは、上記ジエン系ゴム100質量部に対して5〜20質量部である。なお、SPBは熱可塑性樹脂であり、ゴム成分としての上記ジエン系ゴムの配合量には含まれない。 The blending amount of SPB can be 3 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. When the blending amount of SPB is 3 parts by mass or more, the effect of improving the scorch performance is excellent. Since SPB tends to improve the scorch performance improvement effect and low fuel consumption performance when the blending amount is large, the upper limit is not particularly limited from these points, but if the blending amount is too large, the wear resistance performance is improved. Since it tends to deteriorate, the amount is preferably 25 parts by mass or less. The blending amount of SPB is more preferably 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. SPB is a thermoplastic resin and is not included in the blending amount of the diene rubber as a rubber component.
本実施形態に係るゴム組成物には、上記の各成分の他に、プロセスオイルなどのオイル、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。加硫剤としては、硫黄、硫黄含有化合物等が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量は上記ジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。また、加硫促進剤の配合量としては、上記ジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜7質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。 In the rubber composition according to the present embodiment, in addition to the above components, oils such as process oil, zinc white, stearic acid, anti-aging agents, vulcanizing agents, vulcanization accelerators and the like are generally used in rubber compositions. Various additives used can be blended. Examples of the vulcanizing agent include sulfur and sulfur-containing compounds, and are not particularly limited. However, the blending amount is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. More preferably, it is 0.5-5 mass parts. Moreover, as a compounding quantity of a vulcanization accelerator, it is preferable that it is 0.1-7 mass parts with respect to 100 mass parts of said diene rubbers, More preferably, it is 0.5-5 mass parts.
該ゴム組成物は、通常に用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて、常法に従い混練し作製することができる。すなわち、第一混合段階で、ゴム成分に対し、上記シリカ、保護化メルカプト系シランカップリング剤及びSPBとともに、加硫剤及び加硫促進剤を除く他の添加剤を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で加硫剤及び加硫促進剤を添加混合してゴム組成物を調製することができる。 The rubber composition can be prepared by kneading according to a conventional method using a commonly used Banbury mixer, kneader, roll, or other mixer. That is, in the first mixing stage, the rubber component is added and mixed with the silica, the protected mercapto-based silane coupling agent and the SPB, and other additives excluding the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator, and then obtained. A rubber composition can be prepared by adding and mixing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator to the resulting mixture in the final mixing stage.
以上よりなる本実施形態に係るゴム組成物は、空気入りタイヤのゴム部分を形成するゴム組成物に用いることが好ましく、常法に従い、例えば140〜180℃で加硫成形することにより、各種空気入りタイヤのゴム部分(トレッドゴムやサイドウォールゴムなど)を構成することができる。特には、空気入りタイヤのトレッドゴムに用いることが好ましく、低燃費性能に優れたタイヤを製造することができる。 The rubber composition according to this embodiment as described above is preferably used for a rubber composition for forming a rubber portion of a pneumatic tire, and various kinds of air can be obtained by vulcanization molding at 140 to 180 ° C., for example, according to a conventional method. The rubber part (tread rubber, sidewall rubber, etc.) of the entering tire can be configured. In particular, it is preferably used for a tread rubber of a pneumatic tire, and a tire having excellent fuel efficiency can be manufactured.
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
バンバリーミキサーを使用し、下記表1に示す配合(質量部)に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し(排出温度=160℃)、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合して(排出温度=90℃)、タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。表1中の各成分の詳細は以下の通りである。 Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 1 below, first, in the first mixing stage, components other than sulfur and vulcanization accelerator are added and mixed (discharge temperature = 160 ° C.), and then obtained. In the final mixing stage, sulfur and a vulcanization accelerator were added to and mixed with the resulting mixture (discharge temperature = 90 ° C.) to prepare a tire tread rubber composition. The details of each component in Table 1 are as follows.
・SBR1:アミノ基末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン株式会社製「#9590」
・SBR2:未変性スチレンブタジエンゴム、JSR株式会社製「SBR1502」
・SPB−1:融点=95℃のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、JSR株式会社製「RB820」
・SPB−2:融点=105℃のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、JSR株式会社製「RB830」
・SPB−3:融点=126℃のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、JSR株式会社製「RB840」
・カーボンブラック:東海カーボン株式会社製「シーストKH」
・シリカ:東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールAQ」(BET比表面積=205m2/g)
・オイル:JOMOサンエナジー(株)製「プロセスNC140」
・スルフィド系シランカップリング剤:エボニック・デグサ社製「Si69」
・メルカプト系シランカップリング剤1:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「NXT」
・メルカプト系シランカップリング剤2:エボニック・デグサ社製「VP Si363」
・ステアリン酸:花王株式会社製「ルナックS−20」
・亜鉛華:三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華1種」
・老化防止剤:住友化学工業株式会社製「アンチゲン6C」
・ワックス:大内新興化学工業株式会社製「サンノックN」
・加硫促進剤:住友化学工業株式会社製「ソクシノールCZ」
・硫黄:鶴見化学工業株式会社製「粉末硫黄」
SBR1: amino group terminal modified solution polymerized styrene butadiene rubber, "# 9590" manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
SBR2: unmodified styrene butadiene rubber, “SBR1502” manufactured by JSR Corporation
SPB-1: Syndiotactic-1,2-polybutadiene having a melting point of 95 ° C., “RB820” manufactured by JSR Corporation
SPB-2: Syndiotactic-1,2-polybutadiene having a melting point of 105 ° C., “RB830” manufactured by JSR Corporation
SPB-3: Syndiotactic-1,2-polybutadiene having a melting point = 126 ° C., “RB840” manufactured by JSR Corporation
・ Carbon black: “Seast KH” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
Silica: “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd. (BET specific surface area = 205 m 2 / g)
・ Oil: “Process NC140” manufactured by JOMO Sun Energy Co., Ltd.
・ Sulphide-based silane coupling agent: “Si69” manufactured by Evonik Degussa
・ Mercapto-based silane coupling agent 1: Momentive Performance Materials “NXT”
Mercapto silane coupling agent 2: “VP Si363” manufactured by Evonik Degussa
・ Stearic acid: “Lunac S-20” manufactured by Kao Corporation
・ Zinc flower: “Zinc flower 1” manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Anti-aging agent: “Antigen 6C” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
・ Wax: “Sunknock N” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator: “Soxinol CZ” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
・ Sulfur: “Sulfur Powder” manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.
各ゴム組成物について、未加硫状態でスコーチ性能を評価するとともに、150℃で30分間加硫した所定形状の試験片を用いて耐摩耗性能を評価した。また、各ゴム組成物をトレッドゴムに用いて、常法に従い、215/45ZR17の空気入りラジアルタイヤを製造し、低燃費性能を評価した。各評価方法は以下の通りである。 For each rubber composition, scorch performance was evaluated in an unvulcanized state, and wear resistance performance was evaluated using a test piece having a predetermined shape vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes. Further, using each rubber composition as a tread rubber, a pneumatic radial tire of 215 / 45ZR17 was produced according to a conventional method, and the fuel efficiency was evaluated. Each evaluation method is as follows.
・スコーチ性能:JIS K6300−1に準拠したムーニースコーチ試験をレオメーター(L形ロータ)を用いて行い、予熱1分、温度125℃で測定時のt5値(分)を求め、比較例1の値を100とした指数で示した。指数が大きいほど、スコーチタイムが長く、すなわちスコーチしにくく、スコーチ性能に優れている。 ・ Scorch performance: Mooney scorch test in accordance with JIS K6300-1 was performed using a rheometer (L-shaped rotor), t5 value (minute) at the time of measurement at a preheating of 1 minute and a temperature of 125 ° C. was obtained. It was shown as an index with a value of 100. The larger the index, the longer the scorch time, that is, the less scorch is possible, and the better the scorch performance is.
・耐摩耗性能:JIS K6264に準拠し、岩本製作所(株)製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重40N、スリップ率30%の条件で摩耗減量を測定し、摩耗減量の逆数について比較例1の値を100とした指数で示した。指数が大きいほど、摩耗減量が少なく、耐摩耗性能に優れる。 -Wear resistance performance: In accordance with JIS K6264, using a Lambourne wear tester manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd., the wear loss was measured under the conditions of a load of 40 N and a slip rate of 30%. It was shown as an index with the value of 100 as 100. The larger the index, the less wear loss and the better the wear resistance.
・低燃費性能:空気圧230kPa、荷重4.4kNとして、転がり抵抗測定用の1軸ドラム試験機にて、室温を23℃に設定し、80km/hで走行させたときの転がり抵抗を測定した。結果は、転がり抵抗の逆数について比較例1の値を100とした指数で示した。指数が大きいほど、転がり抵抗が小さく、従って低燃費性能に優れることを示す。 Low fuel consumption performance: The rolling resistance was measured when running at 80 km / h with a single-axis drum tester for measuring rolling resistance at a room temperature of 23 ° C. with an air pressure of 230 kPa and a load of 4.4 kPa. The result was shown by the index | exponent which set the value of the comparative example 1 to 100 about the reciprocal number of rolling resistance. The larger the index is, the smaller the rolling resistance is, and thus the better the fuel efficiency performance is.
結果は、表1に示す通りであり、スルフィド系シランカップリング剤を用いたコントロールである比較例1に対し、単にシランカップリング剤を保護化メルカプト系のものに置換した比較例2,3では、低燃費性能は顕著に改善されたものの、スコーチ性能が大きく悪化した。 The results are as shown in Table 1, and in Comparative Examples 2 and 3 in which the silane coupling agent is simply replaced with a protected mercapto type, as compared to Comparative Example 1 which is a control using a sulfide silane coupling agent. Although the fuel economy performance was significantly improved, the scorch performance was greatly deteriorated.
これに対し、保護化メルカプト系シランカップリング剤とSPBを併用した実施例1〜5であると、比較例2,3と同等以上の優れた低燃費性能を発揮しつつ、スコーチ性能が顕著に改善されており、スルフィド系シランカップリング剤を用いた比較例1と同程度の優れた加工性が得られた。また、耐摩耗性能についても確保されていた。 On the other hand, when it is Examples 1-5 which used the protected mercapto type | system | group silane coupling agent and SPB together, while showing the outstanding fuel-efficient performance equivalent to or more than Comparative Examples 2 and 3, scorch performance is notable. It was improved, and excellent workability comparable to that of Comparative Example 1 using a sulfide-based silane coupling agent was obtained. Moreover, the wear resistance was also ensured.
なお、比較例4では、SPBの配合量が少なすぎて、スコーチ性能の改善効果が不十分であった。比較例5では、SPBの配合量が多すぎて、耐摩耗性能が損なわれた。また、比較例6では、融点の高いSPBを用いたため、耐摩耗性能に劣っていた。 In Comparative Example 4, the amount of SPB was too small, and the effect of improving the scorch performance was insufficient. In Comparative Example 5, the amount of SPB was too large, and the wear resistance was impaired. In Comparative Example 6, since SPB having a high melting point was used, the wear resistance was inferior.
Claims (2)
シリカ10〜150質量部と、
融点110℃以下のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン3〜25質量部と、
下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤及び下記一般式(2)で表される基を有するシランカップリング剤からなる群から選択された少なくとも1種であって、前記シリカ100質量部に対して5〜30質量部のメルカプト系シランカップリング剤と、
を含有するタイヤ用ゴム組成物。
(R1)m(R2−(O−R3)k−O−)nSi−R4−SH …(1)
(式中、R1は炭素数1〜3のアルコキシ基、R2は炭素数5〜16のアルキル基、R3は炭素数1〜4のアルキレン基、R4は炭素数1〜16のアルキレン基、nは1又は2、m+n=3、k=2〜20である。)
10 to 150 parts by mass of silica;
3 to 25 parts by mass of syndiotactic-1,2-polybutadiene having a melting point of 110 ° C. or less;
It is at least one selected from the group consisting of a silane coupling agent represented by the following general formula (1) and a silane coupling agent having a group represented by the following general formula (2), and 100 masses of the silica 5 to 30 parts by mass of a mercapto-based silane coupling agent with respect to parts,
A tire rubber composition comprising:
(R 1 ) m (R 2 — (O—R 3 ) k —O—) n Si—R 4 —SH (1)
(In the formula, R 1 is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 5 to 16 carbon atoms, R 3 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 4 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms. Group n is 1 or 2, m + n = 3, k = 2-20.)
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