JP2015013975A - 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
【課題】ウェットグリップ性能、耐摩耗性、及びロール加工性をバランス良く改善したタイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分と、ケイ素含有率が酸化物換算で1.0質量%以上であるジルコニウム化合物とを含むタイヤ用ゴム組成物に関する。
【選択図】なし
【解決手段】ゴム成分と、ケイ素含有率が酸化物換算で1.0質量%以上であるジルコニウム化合物とを含むタイヤ用ゴム組成物に関する。
【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物及び該ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤは、トレッド、サイドウォール等、様々な部材により構成され、各部材に応じて諸性能が付与されている。路面と接触するトレッドには、安全性等の観点でウェットグリップ性能などの性能が要求され、水酸化アルミニウムの添加により当該性能を改善する方法が提案されているが、耐摩耗性が悪化するという欠点があるため、一般公道用のタイヤに用いられることは少ない。また、配合材料の加工性にも問題がある。
また、溶液重合スチレンブタジエンゴムのスチレン量及びビニル量の増加や変性溶液重合スチレンブタジエンゴムによるtanδカーブの制御、シリカの増量によりtanδピークを高くすること、液状レジンの添加、などの方法も挙げられるが、他の諸物性を維持しながら、ウェットグリップ性能を改善するのは難しいのが現状である。
特許文献1には、特定のゴム成分や水酸化アルミニウムなどの特定の無機補強剤を用いて、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び加工性を向上させることが開示されているが、更なる改善が要求されている。
本発明は、前記課題を解決し、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、及びロール加工性をバランス良く改善したタイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、ゴム成分と、ケイ素含有率が酸化物換算で1.0質量%以上であるジルコニウム化合物とを含むタイヤ用ゴム組成物に関する。
前記ジルコニウム化合物は、下記式で表される化合物であることが好ましい。
kM1・xSiOy・zH2O
(式中、M1はZr又はその酸化物であり、kは1〜5の整数、xは1〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。)
kM1・xSiOy・zH2O
(式中、M1はZr又はその酸化物であり、kは1〜5の整数、xは1〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。)
前記ゴム成分100質量部に対する前記ジルコニウム化合物の配合量が0.1〜150質量部であることが好ましい。
前記ジルコニウム化合物は、ケイ素を酸化物換算で20質量%以上含むことが好ましい。
前記ジルコニウム化合物の平均粒子径が10μm以下であることが好ましい。
前記ゴム成分100質量部に対して、シリカを15〜130質量部含むことが好ましい。
トレッド用ゴム組成物であることが好ましい。
本発明はまた、前記タイヤ用ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、ゴム成分と、ケイ素含有率が高いジルコニウム化合物とを含有するタイヤ用ゴム組成物であるので、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及びロール加工性をバランス良く改善できる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分と、特定のケイ素含有率を持つジルコニウム化合物とを含む。
前述の比較的多量のケイ素を含むジルコニウム化合物による効果は、1000℃付近まで熱的に安定で、粒子間の自己凝集が生じず、ゴム組成物中に良好に分散されると共に、アンカー効果も発現されることで、耐摩耗性の低下を抑制しつつ、ウェットグリップ性能やロール加工性が改善されることにより奏するものと推察される。
本発明におけるゴム成分としては特に限定されず、天然ゴム(NR)やイソプレンゴム(IR)などのイソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等のジエン系ゴムが挙げられる。なかでも、NR、BR、SBRが好ましく、これらの併用が特に好ましい。
NRとしては、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。
BRとしては、特に限定されず、例えば、高シス配合量のBR、1,2−シンジオタクチックポリブタジエン結晶(SPB)を含むBR、希土類元素系触媒を用いて合成されたBR(希土類系BR)等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。なかでも、希土類系BRが好ましい。
希土類系BRとしては、従来公知のものを使用でき、例えば、希土類元素系触媒(ランタン系列希土類元素化合物、有機アルミニウム化合物、アルミノキサン、ハロゲン含有化合物、必要に応じてルイス塩基を含む触媒)などを用いて合成したものが挙げられる。なかでも、ネオジム系触媒を用いて合成したNd系BRが好ましい。
SBRとしては、シリカ変性SBRが好適に使用され、例えば、各種変性剤でポリマーの末端や主鎖が変性されたSBRなど、従来公知のものが挙げられる。例えば、特開2010−077412号公報、特開2006−274010号公報、特開2009−227858号公報、特開2006−306962号公報、特開2009−275178号公報などに記載の変性SBRなどが挙げられ、具体的には、下記一般式(1)で表される変性剤を反応させて得られるMwが1.0×105〜2.5×106の変性SBRを好適に使用できる。
(式中、nは1〜10の整数を表し、Rは2価の炭化水素基を表し(−CH2−など)、R1、R2及びR3は、それぞれ独立に、炭素原子数が1〜4のヒドロカルビル基又は炭素原子数が1〜4のヒドロカルビルオキシ基を表し、R1、R2及びR3の少なくとも1つがヒドロカルビルオキシ基であり、Aは窒素原子を有する官能基を表す。)
本発明において、シリカ用変性SBRの結合スチレン量は、好ましくは25質量%以上、より好ましくは27質量%以上である。25質量%未満であると、ウェットグリップ性能が劣る傾向がある。また、該結合スチレン量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。50質量%を超えると、低燃費性が悪化するおそれがある。
なお、スチレン量は、H1−NMR測定により算出される。
なお、スチレン量は、H1−NMR測定により算出される。
本発明のゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のジエン系ゴムの配合量は、本発明の効果が良好に得られるという点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であり、100質量%でもよい。
NRを配合する場合、ゴム成分100質量%中のNRの配合量は、本発明の効果が良好に得られるという点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である、また、該配合量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下である。
ゴム成分100質量%中のBRの配合量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。該配合量は、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、特に好ましくは50質量%以下である。80質量%を超えると、チッピング性、ウェットグリップ性能が劣るおそれがある。高ドライグリップ性を目指す配合では、SBR/NR配合系にするのが良く、BRを配合しなくとも良い。
ゴム成分100質量%中のSBRの配合量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、特に好ましくは50質量%以上である。該配合量の上限は特に限定されず、100質量%でもよいが、好ましくは90質量%以下である。10質量%未満であると、グリップ性能、加硫リバージョン性に劣るおそれがある。
本発明のゴム組成物は、ケイ素含有率が酸化物換算で1.0質量%以上であるジルコニウム化合物を含む。つまり、Si含有率がSiO2換算として1.0質量%以上であるジルコニウム化合物(ジルコニウム含有化合物)を含む。ジルコニウム化合物は粒子間で凝集が起こりにくいため、分散が良好で、良好な耐摩耗性を維持しつつ、加工性を改善できる。また、粒子硬度も高いため、アンカー効果が充分に発揮され、ウェットグリップ性能が向上する。更に比較的多量のケイ素を含むため、ジルコニウム化合物が化学的に安定で、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性が顕著に改善され、また、ジルコニウム化合物の製造工程中の、ジルコニウム純度を上げたり、希土類元素を挿入する精製工程を省略したり、減じることが可能で、低コスト化にも寄与できる。
上記ジルコニウム化合物は、酸化物換算でのケイ素含有率が20質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることがより好ましい。1.0質量%未満であると、ジルコニウム化合物が練り中や使用中に、ゴム配合薬品と化学反応を生じやすく、組成が変化したり、形状が変化する場合があるので、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性が低下するおそれがあり、また、精製品となるため、高コストになる傾向もある。該ケイ素含有率の上限は特に限定されないが、地球上のオリジナル産出物として資源量が豊富である点で、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下である。
上記ジルコニウム化合物の平均粒子径は、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下、更に好ましくは1.5μm以下、特に好ましくは0.5μm以下、最も好ましくは0.2μm以下である。15μmを超えると、耐摩耗性及びウェットグリップ性能が悪化するおそれがある。該平均粒子径の下限は特に限定されないが、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.15μm以上である。なお、ジルコニウム化合物の平均粒子径は、数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
上記ジルコニウム化合物の窒素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは3m2/g以上、より好ましくは20m2/g以上である。また、該窒素吸着比表面積は、好ましくは150m2/g以下、より好ましくは100m2/g以下である。3m2/g未満であると、耐摩耗性が悪化するおそれがあり、150m2/gを超えると、ジルコニウム化合物の凝集が生じやすく、亀裂性及び耐摩耗性が悪化するおそれがある。
なお、ジルコニウム化合物の窒素吸着比表面積は、BET法より測定される。
なお、ジルコニウム化合物の窒素吸着比表面積は、BET法より測定される。
上記ジルコニウム化合物のモース硬度は、タイヤの耐摩耗性やウェットグリップ性能の確保や、バンバリーミキサーや押出機の金属摩耗を抑える観点から、5〜10であることが好ましく、7〜9であることがより好ましい。モース硬度は、材料の機械的性質の一つで古くから鉱物関係で汎用されている測定法であり、硬さを計りたい物質を標準物質でこすり、ひっかき傷の有無でモース硬度を測定する。
上記ジルコニウム化合物としては、下記式で表される化合物等が挙げられる。
kM1・xSiOy・zH2O
(式中、M1はZr又はその酸化物であり、kは1〜5の整数、xは1〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。)
kM1・xSiOy・zH2O
(式中、M1はZr又はその酸化物であり、kは1〜5の整数、xは1〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。)
上記ジルコニウム化合物としては、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、ジルコゾール、酸塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、オクチル酸ジルコニウムや、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、ハフニウム等で安定化した安定化ジルコニアなども挙げられる。なかでも、本発明の効果を充分に発揮できるという点で、珪酸ジルコニウムが特に好ましい。
上記ジルコニウム化合物の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは2質量部以上、特に好ましくは5質量部以上である。また、該配合量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは50質量部以下、特に好ましくは35質量部以下である。0.1質量部未満であると、充分なウェットグリップ性能が得られないおそれがあり、150質量部を超えると、耐摩耗性及びロール加工性が低下するおそれがある。
本発明のゴム組成物は、上記ジルコニウム化合物の他に、カーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を配合しても良く、特にウェットグリップ性能と耐摩耗性の性能バランスの点で、シリカを配合することが好ましい。シリカとしては、特に限定されないが、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)などが挙げられ、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
シリカのN2SAは、好ましくは40m2/g以上、より好ましくは80m2/g以上、更に好ましくは110m2/g以上である。また、該N2SAは、好ましくは350m2/g以下、より好ましくは250m2/g以下である。上記範囲内であると、本発明の効果を充分に発揮できる。なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
シリカの配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは15質量部以上、より好ましくは20質量部以上である。15質量部未満であると、充分な耐摩耗性及びウェットグリップ性能が得られないおそれがある。また、該配合量は好ましくは130質量部以下、より好ましくは125質量部以下、更に好ましくは120質量部以下である。130質量部を超えると、低燃費性が低下するおそれがある。
カーボンブラックのN2SAは、好ましくは40m2/g以上、より好ましくは60m2/g以上、更に好ましくは100m2/g以上である。また、該N2SAは、好ましくは250m2/g以下、より好ましくは200m2/g以下である。上記範囲内であると、本発明の効果を充分に発揮できる。なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K6217のA法によって求められる。
水酸化アルミニウムのN2SAは、好ましくは10〜50m2/gである。上記範囲内であると、本発明の効果を充分に発揮できる。なお、水酸化アルミニウムのN2SAは、シリカと同様の方法により測定できる。
水酸化アルミニウムの平均粒子径は、好ましくは0.69μm以下、より好ましくは0.2〜0.69μmである。上記範囲内であると、本発明の効果を充分に発揮できる。なお、水酸化アルミニウムの平均粒子径は、数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
カーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウムを配合する場合、配合量は、ウェットグリップ性能、耐摩耗性のなどのトレッドの要求性能に応じて適宜設定すれば良いが、これらの合計配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは30〜180質量部、より好ましくは45〜135質量部である。
本発明では、ウェットグリップ性能を向上する目的で、芳香族ビニル重合体を配合することが好ましい。上記芳香族ビニル重合体では、芳香族ビニル単量体(単位)として、スチレン、α−メチルスチレンが使用され、それぞれの単量体の単独重合体、両単量体の共重合体のいずれでもよい。上記芳香族ビニル重合体としては、経済的で、加工しやすく、ウェットスキッド性能に優れていることから、α−メチルスチレン若しくはスチレンの単独重合体又はα−メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α−メチルスチレンとスチレンとの共重合体又はスチレンの単独重合体がより好ましい。
上記芳香族ビニル重合体の軟化点(Softening Point)は、好ましくは100℃以下、より好ましくは95℃以下であり、また、好ましくは30℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは75℃以上である。上記範囲内であると、良好なウェットグリップ性能が得られ、前記性能バランスを改善できる。なお、本明細書において、軟化点とは、JIS K 6220に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
上記芳香族ビニル重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは400以上、より好ましくは500以上、更に好ましくは800以上であり、また、好ましくは10000以下、より好ましくは3000以下、更に好ましくは2000以下である。上記範囲内であると、本発明の効果が良好に得られる。なお、本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めたものである。
上記芳香族ビニル重合体の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。2質量部未満であると、添加による効果が充分に得られないおそれがある。また、該配合量は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。50質量部を超えると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている配合剤、例えば、シランカップリング剤、オイル、ワックス、酸化亜鉛、老化防止剤、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等の材料を適宜配合してもよい。
シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド等のスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランのグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシランなどのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシランなどのサルファー系等が挙げられる。なかでも、スルフィド系、サルファー系が好ましく、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシランが特に好ましい。
硫黄としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などが挙げられる。硫黄の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.7質量部以上であり、また、該配合量は、好ましくは2質量部以下、より好ましくは1.8質量部以下である。0.5質量部未満であると、充分に硬度及び操縦安定性を確保できないおそれがあり、2質量部を超えると、耐摩耗性が低下し、使用中の硬化によるゴム欠けが起きるおそれがあり、本発明の効果を充分に得られない。
加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、グアニジン系、チウラム系加硫促進剤などが挙げられ、なかでも本発明では、スルフェンアミド系、グアニジン系加硫促進剤が好ましい。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、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(CBS)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)などが挙げられ、なかでもTBBSが好ましい。グアニジン系加硫促進剤としては、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリグアニジン、トリフェニルグアニジンなどが挙げられ、なかでもジフェニルグアニジンが好ましい。加硫促進剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1.5質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上である。また、該配合量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは7質量部以下である。1.5質量部未満であると、硬度が低く、操縦安定性が悪化するおそれがあり、10質量部を超えると、破断伸びが低下し、硬度が高くなりすぎて、耐摩耗性がかえって低下するおそれがある。
本発明のゴム組成物は、以下の方法など、従来公知の方法で製造できる。
先ず、バンバリーミキサー、オープンロールなどのゴム混練装置に硫黄及び加硫促進剤以外の成分を配合(添加)して混練りした後(ベース練り工程)、得られた混練物に、更に硫黄及び加硫促進剤を配合(添加)して混練りしその後加硫する方法などにより製造できる。
先ず、バンバリーミキサー、オープンロールなどのゴム混練装置に硫黄及び加硫促進剤以外の成分を配合(添加)して混練りした後(ベース練り工程)、得られた混練物に、更に硫黄及び加硫促進剤を配合(添加)して混練りしその後加硫する方法などにより製造できる。
前記ベース練り工程は、前記ゴム成分等を混練するものであれば特に限定されず、1工程でベース練り工程を行う方法の他に、ゴム成分、シリカ半量、シランカップリング剤半量を混練するX練り、X練りで混練した混練物、残りのシリカ、カーボンブラック、残りのシランカップリング剤、硫黄及び加硫促進剤を除くその他の成分を混練するY練り、Y練りで混練した混練物を再混練するZ練り等に分割したベース練り工程でもよい。
上記ベース練り工程の後、例えば、得られた混練物1に、前記と同様の混練機を用いて、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤等の成分を混練する仕上げ練り工程(排出温度は90〜110℃等)を行い、更に得られた混練物2(未加硫ゴム組成物)を130〜190℃で5〜30分間加硫反応させる加硫工程を行うことにより、本発明のゴム組成物を製造できる。
本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材に使用することができ、トレッドに好適に使用できる。
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造できる。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて成形し、更に他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製した後、その未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することで、空気入りタイヤを製造できる。
本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤ、大型乗用車用、大型SUV用タイヤ、トラック、バスなどの重荷重用タイヤ、ライトトラック用タイヤに好適である。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
<末端変性剤の作製>
窒素雰囲気下、100mlメスフラスコに3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(アヅマックス(株)製)を23.6g入れ、さらに無水ヘキサン(関東化学(株)製)を加え、全量を100mlにして作製した。
窒素雰囲気下、100mlメスフラスコに3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(アヅマックス(株)製)を23.6g入れ、さらに無水ヘキサン(関東化学(株)製)を加え、全量を100mlにして作製した。
<共重合体製造例1>
充分に窒素置換した30L耐圧容器にn−ヘキサンを18L、スチレン(関東化学(株)製)を740g、ブタジエンを1260g、テトラメチルエチレンジアミンを10mmol加え、40℃に昇温した。次に、ブチルリチウムを10mL加えた後、50℃に昇温させ3時間撹拌した。次に、上記末端変性剤を11mL追加し30分間撹拌を行った。反応溶液にメタノール15mL及び2,6−tert−ブチル−p−クレゾール0.1gを添加後、反応溶液を18Lのメタノールが入ったステンレス容器に入れて凝集体を回収した。得られた凝集体を24時間減圧乾燥させ、変性SBRを得た。Mwは270,000であり、ビニル含量は56%、スチレン含有量は37質量%であった。
充分に窒素置換した30L耐圧容器にn−ヘキサンを18L、スチレン(関東化学(株)製)を740g、ブタジエンを1260g、テトラメチルエチレンジアミンを10mmol加え、40℃に昇温した。次に、ブチルリチウムを10mL加えた後、50℃に昇温させ3時間撹拌した。次に、上記末端変性剤を11mL追加し30分間撹拌を行った。反応溶液にメタノール15mL及び2,6−tert−ブチル−p−クレゾール0.1gを添加後、反応溶液を18Lのメタノールが入ったステンレス容器に入れて凝集体を回収した。得られた凝集体を24時間減圧乾燥させ、変性SBRを得た。Mwは270,000であり、ビニル含量は56%、スチレン含有量は37質量%であった。
得られた変性SBRのMw、ビニル含量及びスチレン含有量については以下の方法により分析した。
<重量平均分子量Mwの測定>
変性SBRの重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ−M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた。
変性SBRの重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ−M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた。
<ビニル含量及びスチレン含有量の測定>
日本電子(株)製JNM−ECAシリーズの装置を用いて、変性SBRの構造同定を行った。測定結果から、変性SBR中のビニル含量及びスチレン含有量を算出した。
日本電子(株)製JNM−ECAシリーズの装置を用いて、変性SBRの構造同定を行った。測定結果から、変性SBR中のビニル含量及びスチレン含有量を算出した。
以下に、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
BR:ランクセス(株)製のCB25(Nd系触媒を用いて合成したハイシスBR、Tg:−110℃)
SBR:共重合体製造例1で作製した変性SBR
NR:TSR20
カーボンブラック1:コロンビアカーボン(株)製のHP160(N2SA:165m2/g)
カーボンブラック2:キャボットジャパン製のショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
シリカ1:ローディア社製のZ115Gr(N2SA:115m2/g)
シリカ2:Evonik社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
珪酸ジルコニウム1:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−50B(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:11μm)
珪酸ジルコニウム2:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000B(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:1.1μm、窒素吸着比表面積:35m2/g)
珪酸ジルコニウム3:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000Bの粉砕品(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:0.5μm、窒素吸着比表面積:25m2/g)
珪酸ジルコニウム4:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000Bの粉砕品(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:0.2μm、窒素吸着比表面積:52m2/g)
珪酸ジルコニウム5:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000Bの粉砕品(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:0.15μm、窒素吸着比表面積:65m2/g)
精製ジルコニウム1:第一稀元素化学工業(株)製のBR−12QZ酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.6質量%、平均粒子径:11μm)
精製ジルコニウム2:第一稀元素化学工業(株)製のTMZ酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.5質量%、平均粒子径:1.1μm)
精製ジルコニウム3:第一稀元素化学工業(株)製のUEP酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.05質量%、平均粒子径:0.7μm、窒素吸着比表面積:20m2/g)
精製ジルコニウム4:第一稀元素化学工業(株)製のHSY−3F酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.02質量%、平均粒子径:0.50μm、窒素吸着比表面積:14m2/g)
水酸化アルミニウム1:住友化学(株)製のC−301N(平均粒子径:1.0μm、N2SA:4.0m2/g、モース硬度:3、熱分解物(アルミナ)のモース硬度:9)
水酸化アルミニウム2:住友化学(株)製のATH#B(平均粒子径:0.6μm、N2SA:15m2/g)
水酸化アルミニウム3:ATH#Bの乾式粉砕品(平均粒子径:0.25μm、N2SA:45m2/g)
水酸化アルミニウム4:ATH#Bの乾式粉砕品(平均粒子径:0.15μm、N2SA:61m2/g)
レジン:Arizona chemical社製のSYLVARES SA85(α−メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃、Mw:1000)
オイル:H&R社製のVivatec500(TDAE)
ワックス:日本精鑞(株)製のOzoace0355
老化防止剤1: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)
老化防止剤2:大内新興化学(株)製のノクラック224(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
加工助剤:ストラクトール社製のWB16(脂肪酸金属塩(脂肪酸カルシウム)と脂肪酸アミドとの混合物)
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R(平均粒子径:0.29μm、N2SA:4m2/g)
シランカップリング剤1:Evonik社製のSi75(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
シランカップリング剤2:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のNXT(3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン)
硫黄:細井化学工業(株)製のHK−200−5(5質量%オイル含有粉末硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS−G(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2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3−ジフェニルグアニジン)
BR:ランクセス(株)製のCB25(Nd系触媒を用いて合成したハイシスBR、Tg:−110℃)
SBR:共重合体製造例1で作製した変性SBR
NR:TSR20
カーボンブラック1:コロンビアカーボン(株)製のHP160(N2SA:165m2/g)
カーボンブラック2:キャボットジャパン製のショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
シリカ1:ローディア社製のZ115Gr(N2SA:115m2/g)
シリカ2:Evonik社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
珪酸ジルコニウム1:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−50B(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:11μm)
珪酸ジルコニウム2:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000B(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:1.1μm、窒素吸着比表面積:35m2/g)
珪酸ジルコニウム3:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000Bの粉砕品(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:0.5μm、窒素吸着比表面積:25m2/g)
珪酸ジルコニウム4:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000Bの粉砕品(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:0.2μm、窒素吸着比表面積:52m2/g)
珪酸ジルコニウム5:第一稀元素化学工業(株)製の珪酸ジルコニウムMZ−1000Bの粉砕品(SiO2含有率:36質量%、平均粒子径:0.15μm、窒素吸着比表面積:65m2/g)
精製ジルコニウム1:第一稀元素化学工業(株)製のBR−12QZ酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.6質量%、平均粒子径:11μm)
精製ジルコニウム2:第一稀元素化学工業(株)製のTMZ酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.5質量%、平均粒子径:1.1μm)
精製ジルコニウム3:第一稀元素化学工業(株)製のUEP酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.05質量%、平均粒子径:0.7μm、窒素吸着比表面積:20m2/g)
精製ジルコニウム4:第一稀元素化学工業(株)製のHSY−3F酸化ジルコニウム(SiO2含有率:0.02質量%、平均粒子径:0.50μm、窒素吸着比表面積:14m2/g)
水酸化アルミニウム1:住友化学(株)製のC−301N(平均粒子径:1.0μm、N2SA:4.0m2/g、モース硬度:3、熱分解物(アルミナ)のモース硬度:9)
水酸化アルミニウム2:住友化学(株)製のATH#B(平均粒子径:0.6μm、N2SA:15m2/g)
水酸化アルミニウム3:ATH#Bの乾式粉砕品(平均粒子径:0.25μm、N2SA:45m2/g)
水酸化アルミニウム4:ATH#Bの乾式粉砕品(平均粒子径:0.15μm、N2SA:61m2/g)
レジン:Arizona chemical社製のSYLVARES SA85(α−メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃、Mw:1000)
オイル:H&R社製のVivatec500(TDAE)
ワックス:日本精鑞(株)製のOzoace0355
老化防止剤1: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)
老化防止剤2:大内新興化学(株)製のノクラック224(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
加工助剤:ストラクトール社製のWB16(脂肪酸金属塩(脂肪酸カルシウム)と脂肪酸アミドとの混合物)
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R(平均粒子径:0.29μm、N2SA:4m2/g)
シランカップリング剤1:Evonik社製のSi75(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
シランカップリング剤2:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のNXT(3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン)
硫黄:細井化学工業(株)製のHK−200−5(5質量%オイル含有粉末硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS−G(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2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3−ジフェニルグアニジン)
<実施例及び比較例>
表1〜4に示す配合内容及び混練条件に従い、バンバリーミキサーを用いて、まず、ゴム成分と、シリカ半量と、シランカップリング剤半量とを5分間混練り(X練り)し、次いで、前記X練りにて混練した混練物と、残りのシリカと、カーボンブラック全量と、残りのシランカップリング剤とを混練し、硫黄及び加硫促進剤以外のその他の成分を混練して、更に5分間混練り(Y練り)し、Y練りで混練した混練物を再度4分間混練り(Z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、4分間練り込み(F練り)、未加硫ゴム組成物を得た。
なお、排出温度について、シランカップリング剤がSi75を用いた場合160℃、NXTを用いた場合、175℃とした。
得られた未加硫ゴム組成物を170℃の条件下で12分間プレス加硫し、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の形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、170℃の条件下で12分間プレス加硫し、試験用タイヤ(タイヤサイズ:245/40R18)を得た。
表1〜4に示す配合内容及び混練条件に従い、バンバリーミキサーを用いて、まず、ゴム成分と、シリカ半量と、シランカップリング剤半量とを5分間混練り(X練り)し、次いで、前記X練りにて混練した混練物と、残りのシリカと、カーボンブラック全量と、残りのシランカップリング剤とを混練し、硫黄及び加硫促進剤以外のその他の成分を混練して、更に5分間混練り(Y練り)し、Y練りで混練した混練物を再度4分間混練り(Z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、4分間練り込み(F練り)、未加硫ゴム組成物を得た。
なお、排出温度について、シランカップリング剤がSi75を用いた場合160℃、NXTを用いた場合、175℃とした。
得られた未加硫ゴム組成物を170℃の条件下で12分間プレス加硫し、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の形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、170℃の条件下で12分間プレス加硫し、試験用タイヤ(タイヤサイズ:245/40R18)を得た。
得られた未加硫ゴム組成物及び試験用タイヤを使用して、下記の評価を行った。評価結果を表1〜4に示す。各表1〜4の基準比較例は、比較例1、14、16及び18とした。
(ウェットグリップ性能)
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ウェットアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行った。その際における、操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、基準比較例を100として指数表示をした。指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。指数110以上の場合、ウェットグリップ性能が良好である。
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ウェットアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行った。その際における、操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、基準比較例を100として指数表示をした。指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。指数110以上の場合、ウェットグリップ性能が良好である。
(耐摩耗性)
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行った。その際におけるタイヤトレッドゴムの残溝量を計測し(新品時8.0mm)、耐摩耗性として評価した。残溝量が多いほど、耐摩耗性に優れる。基準比較例の残溝量を100として指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。指数85以上の場合、耐摩耗性が良好である。
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行った。その際におけるタイヤトレッドゴムの残溝量を計測し(新品時8.0mm)、耐摩耗性として評価した。残溝量が多いほど、耐摩耗性に優れる。基準比較例の残溝量を100として指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。指数85以上の場合、耐摩耗性が良好である。
(ロール加工性指数)
オープン2軸ロールにおける熱入れ、シーティング工程にて、ロールに対する未加硫ゴム組成物の巻きつき、シート平滑とエッヂのスムースさなどを目視にて評価し、基準比較例を100として指数表示した(ロール加工性指数)。指数が大きいほど、オープンロールにおける熱入れ、混練、シーティングが円滑に進み、加工性に優れることを示す。指数90以上の場合、ロール加工性が良好である。
オープン2軸ロールにおける熱入れ、シーティング工程にて、ロールに対する未加硫ゴム組成物の巻きつき、シート平滑とエッヂのスムースさなどを目視にて評価し、基準比較例を100として指数表示した(ロール加工性指数)。指数が大きいほど、オープンロールにおける熱入れ、混練、シーティングが円滑に進み、加工性に優れることを示す。指数90以上の場合、ロール加工性が良好である。
(コスト)
各配合例の生産コストについて、以下の基準で評価した。
◎:非常に低コスト。
○:低コスト。
△:高コスト。
×:非常に高コスト。
各配合例の生産コストについて、以下の基準で評価した。
◎:非常に低コスト。
○:低コスト。
△:高コスト。
×:非常に高コスト。
表1〜4の結果から、比較的高ケイ素量のジルコニウム化合物を配合した実施例では、良好な耐摩耗性を維持しつつ、ウェットグリップ性能及び加工性が改善され、これらの性能バランスが改善されることが明らかとなった。また、そのようなジルコニウム化合物は、比較的低コストで入手できるため、製造コストも低下できた。
Claims (8)
- ゴム成分と、ケイ素含有率が酸化物換算で1.0質量%以上であるジルコニウム化合物とを含むタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジルコニウム化合物は、下記式で表される化合物である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
kM1・xSiOy・zH2O
(式中、M1はZr又はその酸化物であり、kは1〜5の整数、xは1〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。) - 前記ゴム成分100質量部に対する前記ジルコニウム化合物の配合量が0.1〜150質量部である請求項1又は2記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジルコニウム化合物は、ケイ素を酸化物換算で20質量%以上含む請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジルコニウム化合物の平均粒子径が10μm以下である請求項1〜4のいずれかに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15〜130質量部含む請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- トレッド用ゴム組成物である請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤ。
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---|---|---|---|
JP2013142878A JP2015013975A (ja) | 2013-07-08 | 2013-07-08 | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018150419A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
WO2020066527A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ及びタイヤのグリップ性能の評価方法 |
-
2013
- 2013-07-08 JP JP2013142878A patent/JP2015013975A/ja active Pending
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WO2020066527A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ及びタイヤのグリップ性能の評価方法 |
JPWO2020066527A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2021-09-02 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ及びタイヤのグリップ性能の評価方法 |
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