JP2016030815A - Rubber composition for tire - Google Patents

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三原 諭
Satoshi Mihara
諭 三原
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition for tire capable of reducing a heat generation property.SOLUTION: There is provided a rubber composition by blending 30 to 70 pts.wt. of silica with 100 pts.wt. of diene rubber and blending 6 to 20 wt.% of a silane coupling agent based on the silica blended amount, which satisfies that (a) the rubber composition has tanδ at 60°C of less 0.15 and (b) the minimum size of an aggregate forming a hierarchical structure of the silica Ris over 14 nm and 28 nm or less when a scattering profile measured and obtained by an ultra small angle X-ray scattering method fits the Unified-Guinier function.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、発熱性を低減するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。   The present invention relates to a rubber composition for tires that reduces heat generation.

近年、日本および欧州のラベリング制度や北米のsmart way規制に見られるように空気入りタイヤが環境へ及ぼす負荷を低減することが重要視されている。このため乗用車向けおよびトラック・バスなどの重荷重用車両向け空気入りタイヤに使用するゴム組成物において、その発熱性を低減することが求められている。   In recent years, as seen in the labeling systems in Japan and Europe and the smart way regulations in North America, it is important to reduce the environmental impact of pneumatic tires. For this reason, in the rubber composition used for the pneumatic tire for passenger cars and heavy duty vehicles such as trucks and buses, it is required to reduce the heat generation.

一般に、発熱性を小さくするためタイヤ用ゴム組成物にシリカを配合することが行われている。しかしシリカを配合してもジエン系ゴムへの分散性を改良しないと発熱性を十分に小さくすることができないという問題があった。   In general, silica is mixed with a rubber composition for tires in order to reduce heat generation. However, even if silica is blended, there is a problem that the exothermic property cannot be sufficiently reduced unless the dispersibility in the diene rubber is improved.

近年、シリカを含有するゴム組成物の階層的構造(1次粒子、アグリゲート、アグロメレート)を調べる手法として、超小角X線散乱法(USAXS)が提案されている(例えば非特許文献1を参照)。しかし、シリカを含有するゴム組成物の階層的構造と、その発熱性の関係については未だ明らかにされていなかった。   In recent years, an ultra-small angle X-ray scattering method (USAXS) has been proposed as a method for examining the hierarchical structure (primary particles, aggregates, agglomerates) of a rubber composition containing silica (see, for example, Non-Patent Document 1). ). However, the relationship between the hierarchical structure of the rubber composition containing silica and its exothermic properties has not yet been clarified.

S. Mihara, in Thesis: Reactive processing of silica filled tire rubber. 2008, Dept. of Elastomer Technol. and Eng., Uviv. Twente (the Netherlands)S. Mihara, in Thesis: Reactive processing of silica filled tire rubber. 2008, Dept. of Elastomer Technol. And Eng., Uviv. Twente (the Netherlands)

本発明の目的は、低発熱性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a rubber composition for tires that is improved in low heat build-up to a conventional level or more.

上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部にシリカを30〜70重量部配合し、このシリカの重量に対しシランカップリング剤を6〜20重量%配合したゴム組成物であって下記(a)および(b)を満たすことを特徴とする。
(a)前記ゴム組成物の60℃のtanδが0.15未満であること
(b)前記ゴム組成物を超小角X線散乱法で測定し、得られた散乱プロファイルをUnified−Guinier関数に当てはめたとき、前記シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが14nmを超え28nm以下であること
In the tire rubber composition of the present invention that achieves the above object, 30 to 70 parts by weight of silica is blended with 100 parts by weight of a diene rubber, and 6 to 20% by weight of a silane coupling agent is blended with respect to the weight of the silica. The rubber composition is characterized by satisfying the following (a) and (b).
(A) The tan δ at 60 ° C. of the rubber composition is less than 0.15 (b) The rubber composition is measured by an ultra small angle X-ray scattering method, and the obtained scattering profile is applied to the Unified-Guiner function. The minimum size R ss of the aggregates forming the silica hierarchical structure is greater than 14 nm and not greater than 28 nm.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部にシリカを30〜70重量部、シランカップリング剤をシリカ重量の6〜20重量%配合すると共に、(a)60℃のtanδが0.15未満、(b)超小角X線散乱法で測定したシリカ凝集体の最小の大きさRssが14nmを超え28nm以下であるようにしたので、タイヤ用ゴム組成物の発熱性を従来レベルよりも小さくすることができる。 In the tire rubber composition of the present invention, 30 to 70 parts by weight of silica and 6 to 20% by weight of the silane coupling agent are blended with 100 parts by weight of diene rubber, and (a) tan δ at 60 ° C. Less than 0.15, and (b) the minimum size R ss of the silica aggregate measured by the ultra-small angle X-ray scattering method is more than 14 nm and not more than 28 nm. Can be smaller than the level.

このゴム組成物は、耐屈曲疲労性にも優れるため、空気入りタイヤのサイド部に好適に使用することができる。   Since this rubber composition is also excellent in bending fatigue resistance, it can be suitably used for the side portion of a pneumatic tire.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量%中、天然ゴムを55重量%以上含有することにより、耐摩耗性および耐チッピング性を優れたものにすることができるため、重荷重用空気入りタイヤのトレッド部に好適に使用することができる。   Since the rubber composition for tires of the present invention contains 55% by weight or more of natural rubber in 100% by weight of diene rubber, it can have excellent wear resistance and chipping resistance. It can be suitably used for a tread portion of a pneumatic tire.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、シリカおよびシランカップリング剤を含有し、(a)ゴム組成物の60℃のtanδが0.15未満、および(b)超小角X線散乱法で測定したシリカ凝集体の最小の大きさRssが14nmを超え28nm以下であることを特徴とする。 The tire rubber composition of the present invention contains a diene rubber, silica and a silane coupling agent, (a) the rubber composition has a tan δ at 60 ° C. of less than 0.15, and (b) ultra-small angle X-ray scattering. The minimum size R ss of silica aggregates measured by the method is more than 14 nm and not more than 28 nm.

タイヤ用ゴム組成物におけるゴム成分はジエン系ゴムで構成され、ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム等を例示することができる。なかでもスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴムが好ましい。   The rubber component in the tire rubber composition is composed of a diene rubber, and examples of the diene rubber include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, butyl rubber, and chloroprene rubber. it can. Of these, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, and natural rubber are preferable.

特に重荷重用空気入りタイヤのトッレド部を構成するタイヤ用ゴム組成物としては、ジエン系ゴム100重量%中、天然ゴムを好ましくは55重量%以上、より好ましくは75重量%以上、さらに好ましくは80〜100重量%含有するとよい。天然ゴムを55重量%以上含有することにより、耐摩耗性および耐チッピング性に優れたタイヤ用ゴム組成物を得ることができる。   In particular, as a rubber composition for a tire constituting the toled portion of a heavy duty pneumatic tire, natural rubber is preferably 55% by weight or more, more preferably 75% by weight or more, and still more preferably 80% in 100% by weight of a diene rubber. It is good to contain ~ 100% by weight. By containing 55% by weight or more of natural rubber, a tire rubber composition excellent in wear resistance and chipping resistance can be obtained.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部にシリカを30〜70重量部配合する。シリカを配合することにより、発熱性を小さくすることができる。シリカとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されるシリカ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。   In the tire rubber composition of the present invention, 30 to 70 parts by weight of silica is blended with 100 parts by weight of diene rubber. By adding silica, the exothermic property can be reduced. As silica, silica usually used in a rubber composition for tires, for example, wet method silica, dry method silica, or surface-treated silica can be used.

シリカの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し30〜70重量部、好ましくは32〜65重量部にする。シリカの配合量が30重量部未満であると、ゴム組成物の発熱性を小さくする効果が十分に得られない。シリカの配合量が70重量部を超えると、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを28nm以下にすることが困難になる。 The amount of silica is 30 to 70 parts by weight, preferably 32 to 65 parts by weight, based on 100 parts by weight of the diene rubber. If the amount of silica is less than 30 parts by weight, the effect of reducing the heat build-up of the rubber composition cannot be sufficiently obtained. When the compounding amount of silica exceeds 70 parts by weight, it becomes difficult to make the minimum size R ss of the aggregates forming the hierarchical structure of silica 28 nm or less.

またシリカの窒素吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは150〜400m2/g、より好ましくは155〜330m2/g、さらに好ましくは185〜270m2/gであるとよい。シリカの窒素吸着比表面積が150m2/g未満であると、耐摩耗性を十分に改良することができない。またシリカの窒素吸着比表面積が400m2/gを超えると、階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを28nm以下にすることが困難になり、低発熱性が悪化する。本明細書においてシリカの窒素吸着比表面積は、ISO 9277により測定された値とする。 The nitrogen adsorption specific surface area of silica is not particularly limited, but is preferably 150 to 400 m 2 / g, more preferably 155 to 330 m 2 / g, and further preferably 185 to 270 m 2 / g. . When the nitrogen adsorption specific surface area of silica is less than 150 m 2 / g, the wear resistance cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the nitrogen adsorption specific surface area of silica exceeds 400 m 2 / g, it becomes difficult to make the minimum size R ss of the aggregate forming the hierarchical structure 28 nm or less, and the low heat generation property is deteriorated. In this specification, the nitrogen adsorption specific surface area of silica is a value measured by ISO 9277.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、(a)ゴム組成物の60℃のtanδが0.15未満である。60℃のtanδは0.15未満、好ましくは0.03〜0.14である。ゴム組成物の60℃のtanδが0.15未満であると、タイヤ用ゴム組成物の発熱性を小さくすることができる。なお本発明において、60℃のtanδは、粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み10%、振幅±2%、周波数20Hzで測定する値とする。   In the rubber composition for tires of the present invention, the tan δ at 60 ° C. of the rubber composition (a) is less than 0.15. The tan δ at 60 ° C. is less than 0.15, preferably 0.03 to 0.14. When the tan δ at 60 ° C. of the rubber composition is less than 0.15, the heat build-up of the tire rubber composition can be reduced. In the present invention, tan δ at 60 ° C. is a value measured using a viscoelastic spectrometer at an initial strain of 10%, an amplitude of ± 2%, and a frequency of 20 Hz.

またトレッド部を構成するゴム組成物は、(b)ゴム組成物を超小角X線散乱法で測定し、得られた散乱プロファイルをUnified−Guinier関数に当てはめたとき、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが14nmを超え28nm以下である。すなわち、ジエン系ゴムに分散したシリカのアグリゲートの大きさを、超小角X線散乱法(USAXS)の測定により得られた散乱プロファイルのUnified−Guinier関数に基づく定量解析により見積ることにより、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを算出し、このRssが14nmを超え28nm以下にする必要がある。 In addition, the rubber composition constituting the tread part is (b) when the rubber composition is measured by an ultra-small angle X-ray scattering method, and when the obtained scattering profile is applied to the Unified-Guiner function, it forms a hierarchical structure of silica. The minimum size R ss of the aggregate is more than 14 nm and not more than 28 nm. That is, by estimating the size of the silica aggregate dispersed in the diene rubber by quantitative analysis based on the Unified-Guiner function of the scattering profile obtained by the ultra-small-angle X-ray scattering (USAXS) measurement, It is necessary to calculate the minimum size R ss of the aggregate forming the hierarchical structure, and this R ss needs to be greater than 14 nm and 28 nm or less.

ここで超小角X線散乱法(USAXS)の測定条件は、波数qが0.006〜0.4nm-1(q=4π/λsinθ;θは散乱角、λは0.62オングストローム(X線エネルギー:20keV)、露光時間が488msec、カメラ長が7.6m)で行う。得られた散乱像について、−90〜180°の円環平均を行い一次元化し、散乱プロファイルについて、下記一般式(I)を用いてフィッティングを行い、Rssを算出することができる。なお、ゴム組成物の試料は、厚さ0.5mmの加硫ゴムシートを用い、100℃で測定する。 Here, the measurement condition of the ultra-small angle X-ray scattering method (USAXS) is that the wave number q is 0.006 to 0.4 nm −1 (q = 4π / λsinθ; θ is the scattering angle, λ is 0.62 angstrom (X-ray energy) : 20 keV), exposure time is 488 msec, and camera length is 7.6 m). With respect to the obtained scattered image, an annular average of −90 to 180 ° is made to be one-dimensional, and the scattering profile is fitted using the following general formula (I) to calculate Rss. The rubber composition sample is measured at 100 ° C. using a vulcanized rubber sheet having a thickness of 0.5 mm.

Unified−Guinier関数は下記一般式(I)で表される。

Figure 2016030815
The unified-guiner function is represented by the following general formula (I).
Figure 2016030815

上記一般式(I)において、qは波数、I(q)は波数qにおける散乱強度、A,B,C,D及びEは定数、pは累乗の指数、Rssは階層構造を形成している凝集体の最小の大きさ、Rggは高次凝集体の大きさ、Dmは質量フラクタル次元、Dsは表面フラクタル次元、dは空間のユークリッド次元を表す。 In the above general formula (I), q is the wave number, I (q) is the scattering intensity at the wave number q, A, B, C, D and E are constants, p is a power exponent, and R ss forms a hierarchical structure. Rg is the size of the higher-order aggregate, Dm is the mass fractal dimension, Ds is the surface fractal dimension, and d is the Euclidean dimension of the space.

超小角X線散乱法(USAXS)の測定結果は、波数qを横軸、散乱強度I(q)を縦軸にした散乱プロファイルとして得られる。この散乱プロファイルに、前記一般式(I)を当てはめるようにフィッティングさせることにより、定数A,B,C,D及びE、指数p、質量フラクタル次元Dm、表面フラクタル次元Dsおよび階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが見積られる。なお、ユークリッド次元dは3である。また高次凝集体の大きさRggは、本明細書の波数qの範囲で観察されないため無限大とし、前記一般式(I)の第1,2項を無視することができる。 The measurement result of the ultra small angle X-ray scattering method (USAXS) is obtained as a scattering profile with the wave number q as the horizontal axis and the scattering intensity I (q) as the vertical axis. By fitting the scattering profile so as to fit the general formula (I), constants A, B, C, D and E, an index p, a mass fractal dimension Dm, a surface fractal dimension Ds, and a hierarchical structure are formed. The minimum agglomerate size R ss is estimated. The Euclidean dimension d is 3. Further, the size R gg of the higher-order aggregate is not observed in the range of the wave number q in the present specification, and is therefore infinite, and the first and second terms of the general formula (I) can be ignored.

本発明において、階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssは14nmを超え28nm以下、好ましくは16〜24nm、より好ましくは17〜23nmである。階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが28nmを超えると、発熱性を低減する効果が十分に得られない。 In the present invention, the minimum size R ss of the aggregate forming the hierarchical structure is more than 14 nm and not more than 28 nm, preferably 16 to 24 nm, more preferably 17 to 23 nm. When the minimum size R ss of the aggregate forming the hierarchical structure exceeds 28 nm, the effect of reducing the heat generation cannot be sufficiently obtained.

発明者らは、ゴム組成物の発熱性にはシリカの階層構造が関係していることを見出し本発明を完成させた。すなわち、シリカを含むゴム組成物の階層的構造において、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを小さくすることにより、ゴム組成物の発熱性を小さくすることができる。 The inventors have found that the hierarchical structure of silica is related to the exothermic property of the rubber composition, and have completed the present invention. That is, in the hierarchical structure of the rubber composition containing silica, the exothermic property of the rubber composition can be reduced by reducing the minimum size R ss of the aggregate forming the silica hierarchical structure. .

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シランカップリング剤をシリカ重量の6〜20重量%配合する。シランカップリング剤を配合することにより、シリカの分散性を改良することができる。シランカップリング剤の配合量は、好ましくはシリカ重量の3〜20重量%、より好ましくは4〜16重量%であるとよい。シランカップリング剤の配合量が6重量%未満では、シリカの分散性を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量が20重量%を超えると、ゴム組成物が早期加硫を起こしやすくなり成形加工性が悪化する虞がある。   The rubber composition for tires of the present invention contains a silane coupling agent in an amount of 6 to 20% by weight based on the silica weight. By incorporating a silane coupling agent, the dispersibility of silica can be improved. The amount of the silane coupling agent is preferably 3 to 20% by weight, more preferably 4 to 16% by weight, based on the silica weight. If the amount of the silane coupling agent is less than 6% by weight, there is a possibility that the dispersibility of silica cannot be improved sufficiently. When the compounding amount of the silane coupling agent exceeds 20% by weight, the rubber composition is liable to cause early vulcanization and the molding processability may be deteriorated.

シランカップリング剤としては、タイヤ用ゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラサルファイド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジサルファイド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。なかでもメルカプト基を有するシランカップリング剤(以下、単に「メルカプトシラン」ということがある。)が好ましく、シリカとの親和性を高くしその分散性を改良することができる。これらシランカップリング剤は、単独で配合してもよいし、複数を組合わせて配合してもよい。   The silane coupling agent is not particularly limited as long as it can be used for a rubber composition for tires. For example, bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxy Examples thereof include sulfur-containing silane coupling agents such as (silylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, and 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane. Of these, a silane coupling agent having a mercapto group (hereinafter sometimes simply referred to as “mercaptosilane”) is preferable, and the affinity with silica can be increased and the dispersibility thereof can be improved. These silane coupling agents may be blended singly or in combination.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、好ましくはメルカプトシランを配合することにより、60℃のtanδおよびシリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを調節しやすくなる。メルカプトシランとしては、好ましくは下記一般式(2)で表わされるメルカプトシラン化合物、または下記一般式(3)および(4)の構造を有する共重合物、または下記一般式(5)で表される平均組成式を有するポリシロキサンであるとよく、シリカとの親和性を高くしその分散性を改良することができる。なかでも式(5)で表されるメルカプトシランが好ましい。これらのメルカプトシラン化合物は、単独で配合してもよいし、複数を組合わせて配合してもよい。

Figure 2016030815
(式中、R3,R4,R5は互いに独立して、水素、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、鎖長が4〜30の直鎖ポリエーテル基、炭素数6〜30のアリール基から選ばれると共に、少なくとも1つは前記アルコキシ基、少なくとも1つは前記直鎖ポリエーテル基であり、R6は炭素数1〜30のアルキレン基である。)
Figure 2016030815
(式中、R7およびR8で環構造を形成してもよく、R7は水素、ハロゲン、炭素数1〜30のアルキル基或いはアルキレン基、炭素数2〜30のアルケニル基或いはアルケニレン基、炭素数2〜30のアルキニル基或いはアルキニレン基、前記アルキル基或いはアルケニル基の末端がヒドロキシル基若しくはカルボキシル基で置換された基から選ばれ、R8は炭素数1〜30のアルキレン基、炭素数2〜30のアルケニレン基、炭素数2〜30のアルキニレン基から選ばれ、xは1以上の整数である。)
Figure 2016030815
(式中、R9およびR10で環構造を形成してもよく、R9は水素、ハロゲン、炭素数1〜30のアルキル基或いはアルキレン基、炭素数2〜30のアルケニル基或いはアルケニレン基、炭素数2〜30のアルキニル基或いはアルキニレン基、前記アルキル基或いはアルケニル基の末端がヒドロキシル基若しくはカルボキシル基で置換された基から選ばれ、R10は炭素数1〜30のアルキレン基、炭素数2〜30のアルケニレン基、炭素数2〜30のアルキニレン基から選ばれ、yは1以上の整数である。)
Figure 2016030815
(式中、Aはスルフィド基を含有する2価の有機基、Bは炭素数5〜10の1価の炭化水素基、Cは加水分解性基、Dはメルカプト基を含有する有機基、R11は炭素数1〜4の1価の炭化水素基であり、a〜eは、0≦a<1、0≦b<1、0<c<3、0<d<1、0≦e<2、0<2a+b+c+d+e<4の関係式を満たす。ただしa、bの少なくとも1つが0でない。) The rubber composition for tires of the present invention is preferably blended with mercaptosilane, so that the minimum size R ss of the aggregate forming the tan δ at 60 ° C. and the hierarchical structure of silica can be easily adjusted. The mercaptosilane is preferably a mercaptosilane compound represented by the following general formula (2), a copolymer having the structure of the following general formulas (3) and (4), or represented by the following general formula (5). A polysiloxane having an average composition formula is preferable, and the affinity with silica can be increased to improve the dispersibility. Among these, mercaptosilane represented by the formula (5) is preferable. These mercaptosilane compounds may be blended singly or in combination.
Figure 2016030815
(Wherein R 3 , R 4 and R 5 are independently of each other, hydrogen, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and a linear polyether group having a chain length of 4 to 30. And at least one is the alkoxy group, at least one is the linear polyether group, and R 6 is an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.)
Figure 2016030815
(Wherein R 7 and R 8 may form a ring structure, and R 7 is hydrogen, halogen, an alkyl or alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group or alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms, The alkynyl group or alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms is selected from groups in which the terminal of the alkyl group or alkenyl group is substituted with a hydroxyl group or a carboxyl group, and R 8 is an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms or 2 carbon atoms. Selected from ˜30 alkenylene groups and alkynylene groups having 2 to 30 carbon atoms, and x is an integer of 1 or more.)
Figure 2016030815
(In the formula, R 9 and R 10 may form a ring structure, and R 9 is hydrogen, halogen, an alkyl or alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group or alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms, R 10 is an alkylene group having 2 to 30 carbon atoms, R 2 is an alkylene group having 2 to 30 carbon atoms, R 1 is an alkylene group having 2 to 30 carbon atoms, or a group having 2 or more carbon atoms. Selected from ˜30 alkenylene groups and alkynylene groups having 2 to 30 carbon atoms, and y is an integer of 1 or more.)
Figure 2016030815
(In the formula, A is a divalent organic group containing a sulfide group, B is a monovalent hydrocarbon group having 5 to 10 carbon atoms, C is a hydrolyzable group, D is an organic group containing a mercapto group, R 11 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and a to e are 0 ≦ a <1, 0 ≦ b <1, 0 <c <3, 0 <d <1, 0 ≦ e <. 2. 0 <2a + b + c + d + e <4 is satisfied, provided that at least one of a and b is not 0.)

上記一般式(2)で表されるメルカプトシラン化合物において、R3,R4,R5は互いに独立して、水素、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、鎖長が4〜30の直鎖ポリエーテル基、炭素数6〜30のアリール基である。好ましくは水素、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、鎖長が10〜29の直鎖ポリエーテル基である。直鎖ポリエーテル基は、好ましくは式−O−(R13−O)p−R14で表される。ポリエーテル部分(R13−O)pにおいて、R13は炭素数2〜4のアルキレン基であり、好ましくはエチレン基、トリメチレン基(―CH2CH2CH2―)、プロピレン基である。R13は、一つの種類でも複数の種類でもよい。pは、エーテル部分の繰り返し数の平均値であり、2〜15の数、好ましくは3〜10、より好ましくは3.5〜8の数である。R14は炭素数10〜16、好ましくは11〜15のアルキル基である。アルキルポリエーテル基は複数種の混合物であってもよく、例えば―O―(CH2CH2−O)5−(CH210CH3、―O―(CH2CH2−O)5−(CH211CH3、―O―(CH2CH2−O)5−(CH212CH3、―O―(CH2CH2−O)5−(CH213CH3、―O―(CH2CH2−O)5−(CH214CH3、―O―(CH2CH2−O)3−(CH212CH3、―O―(CH2CH2−O)4−(CH212CH3、―O―(CH2CH2−O)6−(CH212CH3、―O―(CH2CH2−O)7−(CH212CH3等が例示される。 In the mercaptosilane compound represented by the general formula (2), R 3 , R 4 , and R 5 are independently of each other hydrogen, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and a chain. A linear polyether group having a length of 4 to 30 and an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. Preferred are hydrogen, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and a linear polyether group having a chain length of 10 to 29. The linear polyether group is preferably represented by the formula —O— (R 13 —O) p—R 14 . In the polyether moiety (R 13 —O) p, R 13 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, preferably an ethylene group, a trimethylene group (—CH 2 CH 2 CH 2 —), or a propylene group. R 13 may be one type or a plurality of types. p is an average value of the repeating number of the ether moiety, and is a number of 2 to 15, preferably 3 to 10, more preferably 3.5 to 8. R 14 is an alkyl group having 10 to 16 carbon atoms, preferably 11 to 15 carbon atoms. The alkyl polyether group may be a mixture of a plurality of types. For example, —O— (CH 2 CH 2 —O) 5 — (CH 2 ) 10 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 5 — (CH 2 ) 11 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 5 — (CH 2 ) 12 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 5 — (CH 2 ) 13 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 5 — (CH 2 ) 14 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 3 — (CH 2 ) 12 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 4 — (CH 2 ) 12 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 6 — (CH 2 ) 12 CH 3 , —O— (CH 2 CH 2 —O) 7 — (CH 2 ) 12 CH 3 and the like are exemplified.

式(2)において、R3,R4,R5のうち、少なくとも1つは炭素数1〜8のアルコキシ基、少なくとも1つは鎖長が4〜30の直鎖ポリエーテル基であり、式(2)で表されるメルカプトシラン化合物は、アルコキシ基および直鎖ポリエーテル基を必ず有する。 In the formula (2), at least one of R 3 , R 4 , and R 5 is an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and at least one is a linear polyether group having a chain length of 4 to 30. The mercaptosilane compound represented by (2) necessarily has an alkoxy group and a linear polyether group.

またR6は炭素数1〜30のアルキレン基、好ましくは炭素数1〜12のアルキレン基である。 R 6 is an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, preferably an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms.

本発明で好適に使用される上記一般式(2)で表されるメルカプトシラン化合物としては、例えば[C1123O(CH2CH2O)5](CH2CH2O)2Si(CH23SH、[C1225O(CH2CH2O)3](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1225O(CH2CH2O)4](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1225O(CH2CH2O)5](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1225O(CH2CH2O)6](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)3](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)4](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)5](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)6](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)3](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)4](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)5](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)6](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1531O(CH2CH2O)5](CH2CH2O)2Si(CH23SH、
[C1123O(CH2CH2O)52(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1225O(CH2CH2O)32(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1225O(CH2CH2O)42(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1225O(CH2CH2O)52(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1225O(CH2CH2O)62(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)32(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)42(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)52(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1327O(CH2CH2O)62(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)32(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)42(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)52(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1429O(CH2CH2O)62(CH2CH2O)Si(CH23SH、
[C1531O(CH2CH2O)52(CH2CH2O)Si(CH23SH、等が例示される。なかでも[C1327O−(CH2CH2O)52(CH2CH2O)Si(CH23SH、[C1327O−(CH2CH2O)5](CH2CH2O)2Si(CH23SHが好ましい。
Examples of the mercaptosilane compound represented by the general formula (2) preferably used in the present invention include [C 11 H 23 O (CH 2 CH 2 O) 5 ] (CH 2 CH 2 O) 2 Si ( CH 2) 3 SH, [C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 3] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 4] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 5] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 6] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 3] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 4] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 5] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 6] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 3] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 4] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 5] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 6] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 15 H 31 O (CH 2 CH 2 O) 5] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2) 3 SH,
[C 11 H 23 O (CH 2 CH 2 O) 5] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 3] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 4] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 5] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 6] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 3] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 4] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 5] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 13 H 27 O (CH 2 CH 2 O) 6] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 3] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 4] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 5] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 14 H 29 O (CH 2 CH 2 O) 6] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH,
[C 15 H 31 O (CH 2 CH 2 O) 5] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH, etc. are exemplified. Among them [C 13 H 27 O- (CH 2 CH 2 O) 5] 2 (CH 2 CH 2 O) Si (CH 2) 3 SH, [C 13 H 27 O- (CH 2 CH 2 O) 5] (CH 2 CH 2 O) 2 Si (CH 2 ) 3 SH is preferred.

上記一般式(3)及び(4)で表わされるセグメントを有するメルカプトシラン化合物において、R7およびR8で環構造を形成してもよく、R9およびR10で環構造を形成してもよい。R7およびR9は水素、ハロゲン、炭素数1〜30のアルキル基或いはアルキレン基、炭素数2〜30のアルケニル基或いはアルケニレン基、炭素数2〜30のアルキニル基或いはアルキニレン基、前記アルキル基或いはアルケニル基の末端がヒドロキシル基若しくはカルボキシル基で置換された基から選ばれる。上述したアルキル基、アルキニル基、アルキニレン基、アルキレン基、アルケニレン基およびアルキニレン基は、それぞれ分岐、非分岐のいずれでもよい。 In the mercaptosilane compound having the segment represented by the general formulas (3) and (4), R 7 and R 8 may form a ring structure, or R 9 and R 10 may form a ring structure. . R 7 and R 9 are hydrogen, halogen, an alkyl group or alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group or alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms, an alkynyl group or alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms, the alkyl group or The terminal is selected from a group in which the terminal of the alkenyl group is substituted with a hydroxyl group or a carboxyl group. The alkyl group, alkynyl group, alkynylene group, alkylene group, alkenylene group and alkynylene group described above may be branched or unbranched, respectively.

8およびR10は、炭素数1〜30のアルキレン基、炭素数2〜30のアルケニレン基、炭素数2〜30のアルキニレン基から選ばれる。上述したアルキレン基、アルケニレン基およびアルキニレン基は、それぞれ分岐、非分岐のいずれでもよい。 R 8 and R 10 are selected from an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms, and an alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms. The alkylene group, alkenylene group and alkynylene group described above may be branched or unbranched, respectively.

上記一般式(3)で表わされるセグメントの含有率は好ましくは20〜99モル%、好ましくは30〜95モル%である。式(3)のセグメントの含有率が20モル%未満では加工性、耐屈曲疲労性、耐摩耗性などの性能とのバランスをとることが困難になる。また、式(3)のセグメントの含有率が99モル%を超えると、シラン化合物を介したゴムとシリカとの化学的な結合が充分に生じず、発熱性が悪化する。   The content of the segment represented by the general formula (3) is preferably 20 to 99 mol%, preferably 30 to 95 mol%. If the content rate of the segment of Formula (3) is less than 20 mol%, it becomes difficult to balance with performance such as workability, bending fatigue resistance, and wear resistance. Moreover, when the content rate of the segment of Formula (3) exceeds 99 mol%, the chemical coupling | bonding of the rubber | gum and silica through a silane compound will not fully arise, but exothermic property will deteriorate.

上記一般式(4)で表わされるセグメントの含有率は好ましくは1〜80モル%、好ましくは5〜70モル%である。式(4)で表わされるセグメントの含有率が1モル%未満では、シラン化合物を介したゴムとシリカとの化学的な結合が十分に生じず、発熱性が悪化する。式(4)で表わされるセグメントの含有率が80モル%を超えると、加工性、耐屈曲疲労性、耐摩耗性などの性能とのバランスをとることが困難になる。   The content of the segment represented by the general formula (4) is preferably 1 to 80 mol%, preferably 5 to 70 mol%. If the content rate of the segment represented by Formula (4) is less than 1 mol%, the chemical coupling | bonding of the rubber | gum and silica through a silane compound will not fully arise, but exothermic property will deteriorate. When the content rate of the segment represented by the formula (4) exceeds 80 mol%, it becomes difficult to balance performance such as workability, bending fatigue resistance, and wear resistance.

上記一般式(5)で表される平均組成式を有するメルカプトシラン化合物は、その骨格として、シロキサン骨格を有する。シロキサン骨格は直鎖状、分岐状、3次元構造のいずれか又はこれらの組合わせとすることができる。   The mercaptosilane compound having the average composition formula represented by the general formula (5) has a siloxane skeleton as its skeleton. The siloxane skeleton can be linear, branched, three-dimensional structures, or a combination thereof.

上記一般式(5)において、a、bの少なくとも1つが0でない。すなわち、a,bの少なくとも1つが0より大であり、a及びbの両方が0より大でもよい。よって、このポリシロキサンは、スルフィド基を含有する2価の有機基A、炭素数5〜10の1価の炭化水素基Bから選ばれる少なくとも一つを必ず含む。   In the general formula (5), at least one of a and b is not 0. That is, at least one of a and b may be greater than 0, and both a and b may be greater than 0. Therefore, this polysiloxane necessarily contains at least one selected from a divalent organic group A containing a sulfide group and a monovalent hydrocarbon group B having 5 to 10 carbon atoms.

上記一般式(5)で表される平均組成式を有するポリシロキサンからなるシラン化合物が、炭素数5〜10の1価の炭化水素基Bを有する場合、メルカプト基を保護しムーニースコーチ時間が長くなると同時に、ゴムとの親和性に優れることで加工性をより優れたものにする。このため一般式(5)における炭化水素基Bの添え字bは、0.10≦b≦0.89であるとよい。炭化水素基Bの具体例としては、好ましくは炭素数6〜10、より好ましくは炭素数8〜10の1価の炭化水素基、例えば、ヘキシル基、オクチル基、デシル基などが挙げられる。これによりメルカプト基を保護しムーニースコーチ時間を長くし加工性により優れ、低発熱性、耐屈曲疲労特性、および耐摩耗性をより優れたものにすることができる。   When the silane compound composed of the polysiloxane having the average composition formula represented by the general formula (5) has a monovalent hydrocarbon group B having 5 to 10 carbon atoms, the mercapto group is protected and the Mooney scorch time is long. At the same time, it has excellent workability by having excellent compatibility with rubber. For this reason, the subscript b of the hydrocarbon group B in the general formula (5) is preferably 0.10 ≦ b ≦ 0.89. Specific examples of the hydrocarbon group B preferably include monovalent hydrocarbon groups having 6 to 10 carbon atoms, more preferably 8 to 10 carbon atoms, such as hexyl group, octyl group, and decyl group. As a result, the mercapto group can be protected, the Mooney scorch time can be extended, the workability can be improved, and the low heat build-up, the bending fatigue resistance, and the wear resistance can be improved.

上記一般式(5)で表される平均組成式を有するポリシロキサンからなるシラン化合物が、スルフィド基を含有する2価の有機基Aを有する場合、低発熱性、耐屈曲疲労特性、耐摩耗性、加工性(特にムーニースコーチ時間の維持・長期化)をより優れたものにする。このため一般式(5)におけるスルフィド基を含有する2価の有機基Aの添え字aは、0<a≦0.50であるとよい。   When the silane compound composed of the polysiloxane having the average composition formula represented by the general formula (5) has a divalent organic group A containing a sulfide group, low heat build-up, bending fatigue resistance, wear resistance , To improve the workability (especially the maintenance and prolonged Mooney scorch time). For this reason, the subscript a of the divalent organic group A containing a sulfide group in the general formula (5) is preferably 0 <a ≦ 0.50.

スルフィド基を含有する2価の有機基Aは、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい炭化水素基とすることができる。   The divalent organic group A containing a sulfide group can be a hydrocarbon group that may have a hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom.

スルフィド基含有有機基Aとしては、シリカの分散性を良好にし、また加工性をより優れたものにする観点から、下記一般式(6)で表される基であることが好ましい。

Figure 2016030815
The sulfide group-containing organic group A is preferably a group represented by the following general formula (6) from the viewpoint of improving the dispersibility of silica and further improving processability.
Figure 2016030815

上記一般式(6)中、nは1〜10の整数を表し、なかでも、2〜4の整数であることが好ましい。また、xは1〜6の整数を表し、なかでも、2〜4の整数であることが好ましい。なお、*は結合位置を示す。   In said general formula (6), n represents the integer of 1-10, and it is preferable that it is an integer of 2-4 especially. Moreover, x represents the integer of 1-6, and it is preferable that it is an integer of 2-4 especially. Note that * indicates a binding position.

上記一般式(6)で表される基の具体例としては、例えば、*−CH2−S2−CH2−*、*−C24−S2−C24−*、*−C36−S2−C36−*、*−C48−S2−C48−*、*−CH2−S4−CH2−*、*−C24−S4−C24−*、*−C36−S4−C36−*、*−C48−S4−C48−*などが挙げられる。 Specific examples of the group represented by the general formula (6), for example, * - CH 2 -S 2 -CH 2 - *, * - C 2 H 4 -S 2 -C 2 H 4 - *, * -C 3 H 6 -S 2 -C 3 H 6 - *, * - C 4 H 8 -S 2 -C 4 H 8 - *, * - CH 2 -S 4 -CH 2 - *, * - C 2 H 4 —S 4 —C 2 H 4 — *, * —C 3 H 6 —S 4 —C 3 H 6 — *, * —C 4 H 8 —S 4 —C 4 H 8 — *, and the like. .

上記一般式(5)で表される平均組成式を有するポリシロキサンからなるシラン化合物は、加水分解性基Cを有することによって、シリカとの親和性及び/又は反応性を優れたものにする。一般式(5)における加水分解性基Cの添え字cは、低発熱性、加工性がより優れ、シリカの分散性がより優れるというる理由から、1.2≦c≦2.0であるとよい。加水分解性基Cの具体例としては、例えば、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。加水分解性基Cとしては、シリカの分散性を良好にし、また加工性をより優れたものにする観点から、下記一般式(7)で表される基であることが好ましい。

Figure 2016030815
The silane compound composed of the polysiloxane having the average composition formula represented by the general formula (5) has a hydrolyzable group C, so that it has excellent affinity and / or reactivity with silica. The subscript c of the hydrolyzable group C in the general formula (5) is 1.2 ≦ c ≦ 2.0 because of low heat build-up, better processability, and better silica dispersibility. Good. Specific examples of the hydrolyzable group C include an alkoxy group, a phenoxy group, a carboxyl group, an alkenyloxy group, and the like. The hydrolyzable group C is preferably a group represented by the following general formula (7) from the viewpoint of improving the dispersibility of silica and further improving processability.
Figure 2016030815

上記一般式(7)中、*は、結合位置を示す。またR12は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアラルキル基(アリールアルキル基)または炭素数2〜10のアルケニル基を表し、なかでも、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。 In the general formula (7), * indicates a bonding position. R 12 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 6 to 10 carbon atoms (arylalkyl group), or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, It is preferable that it is a C1-C5 alkyl group.

上記炭素数1〜20のアルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、オクタデシル基などが挙げられる。上記炭素数6〜10のアリール基の具体例としては、例えば、フェニル基、トリル基などが挙げられる。上記炭素数6〜10のアラルキル基の具体例としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基などが挙げられる。上記炭素数2〜10のアルケニル基の具体例としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、ペンテニル基などが挙げられる。   Specific examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, and an octadecyl group. Specific examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms include a phenyl group and a tolyl group. Specific examples of the aralkyl group having 6 to 10 carbon atoms include a benzyl group and a phenylethyl group. Specific examples of the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms include a vinyl group, a propenyl group, and a pentenyl group.

上記一般式(5)で表される平均組成式を有するポリシロキサンからなるシラン化合物は、メルカプト基を含有する有機基Dを有することによって、ジエン系ゴムと相互作用及び/又は反応することができ、低発熱性、耐屈曲疲労特性、耐摩耗性を優れたものにする。メルカプト基を含有する有機基Dの添え字dは、0.1≦d≦0.8であるとよい。メルカプト基を含有する有機基Dとしては、シリカの分散性を良好にし、また加工性をより優れたものにする観点から、下記一般式(8)で表される基であることが好ましい。

Figure 2016030815
The silane compound composed of polysiloxane having the average composition formula represented by the general formula (5) can interact and / or react with the diene rubber by having the organic group D containing a mercapto group. Excellent heat resistance, flex fatigue resistance, and wear resistance. The subscript d of the organic group D containing a mercapto group is preferably 0.1 ≦ d ≦ 0.8. The organic group D containing a mercapto group is preferably a group represented by the following general formula (8) from the viewpoint of improving the dispersibility of silica and further improving processability.
Figure 2016030815

上記一般式(8)中、mは1〜10の整数を表し、なかでも、1〜5の整数であることが好ましい。また式中、*は、結合位置を示す。   In said general formula (8), m represents the integer of 1-10, and it is preferable that it is an integer of 1-5 especially. In the formula, * indicates a bonding position.

上記一般式(8)で表される基の具体例としては、*−CH2SH、*−C24SH、*−C36SH、*−C48SH、*−C510SH、*−C612SH、*−C714SH、*−C816SH、*−C918SH、*−C1020SHが挙げられる。 Specific examples of the group represented by the general formula (8) include * —CH 2 SH, * —C 2 H 4 SH, * —C 3 H 6 SH, * —C 4 H 8 SH, * —C. 5 H 10 SH, * - C 6 H 12 SH, * - C 7 H 14 SH, * - C 8 H 16 SH, * - C 9 H 18 SH, * - C 10 H 20 SH and the like.

上記一般式(5)において、R11は炭素数1〜4の1価の炭化水素基を表す。炭化水素基R11としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。 In the general formula (5), R 11 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group R 11 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.

上記一般式(5)中、a〜eは、0≦a<1、0≦b<1、0<c<3、0<d<1、0≦e<2、0<2a+b+c+d+e<4の関係式を満たす。ただしa、bのいずれか一方は0ではない。ここで、a、bのいずれか一方は0ではないことは、a=0の場合0<bとなり、b=0の場合0<aとなることを意味する。なお、0<aかつ0<bであってもよい。   In the general formula (5), a to e are 0 ≦ a <1, 0 ≦ b <1, 0 <c <3, 0 <d <1, 0 ≦ e <2, and 0 <2a + b + c + d + e <4. Satisfy the formula. However, one of a and b is not 0. Here, that one of a and b is not 0 means that 0 <b when a = 0 and 0 <a when b = 0. Note that 0 <a and 0 <b may be satisfied.

また、本発明の空気入りタイヤは、アルキルシランを配合することにより、階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを14nmを超え28nm以下に容易に調整することができる。 Further, the pneumatic tire of the present invention, by incorporating an alkyl silane, it is possible to easily adjust the minimum size R ss aggregates forming the hierarchical structure below 28nm exceed 14 nm.

アルキルシランとしては、炭素数7〜20のアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランが好ましい。炭素数7〜20のアルキル基として、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が挙げられる。なかでもジエン系ゴムとの相溶性の観点から、炭素数8〜10のアルキル基がより好ましく、オクチル基、ノニル基がさらに好ましい。   As the alkylsilane, alkyltriethoxysilane having an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms is preferable. As an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, icosyl Groups. Among these, from the viewpoint of compatibility with the diene rubber, an alkyl group having 8 to 10 carbon atoms is more preferable, and an octyl group and a nonyl group are further preferable.

アルキルシランの配合量は、シリカ重量に対し、好ましくは1〜20重量%、より好ましくは2〜15重量%にすると良い。   The compounding amount of the alkylsilane is preferably 1 to 20% by weight, more preferably 2 to 15% by weight, based on the silica weight.

また、ゴム組成物の混練条件を調節することにより、階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが14nmを超え28nm以下になるようにすることができる。例えばジエン系ゴムへのシリカの混練条件は、メルカプトシランを配合するとき、好ましくは120〜170℃、より好ましくは130〜160℃の温度で、この温度に達してから好ましくは1〜15分間、より好ましくは2〜10分間、混練するとよい。例えば混練温度が135℃に達した後、混練温度を135℃に調節しながら2〜10分間、混練するのがよい。このような混練条件にすることにより、シリカの配合量を多くしても、階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを14nmを超え28nm以下にすることができる。 Further, by adjusting the kneading conditions of the rubber composition, the minimum size R ss of the aggregate forming the hierarchical structure can be made to be more than 14 nm and not more than 28 nm. For example, the kneading conditions of silica to diene rubber are preferably 120 to 170 ° C., more preferably 130 to 160 ° C. when blending mercaptosilane, and preferably 1 to 15 minutes after reaching this temperature. More preferably, it may be kneaded for 2 to 10 minutes. For example, after the kneading temperature reaches 135 ° C., the kneading temperature is preferably adjusted to 135 ° C. for 2 to 10 minutes. By using such a kneading condition, even if the amount of silica is increased, the minimum size R ss of the aggregate forming the hierarchical structure can be made to exceed 14 nm and not more than 28 nm.

一方、メルカプトシランの代わりにメルカプト基を有しない硫黄含有シランカップリング剤を配合したゴム組成物でもシリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを14nmを超え28nm以下にすることができる。このときのゴム組成物の混練条件としては、好ましくは135〜175℃、より好ましくは140〜170℃の温度で、この温度に達してから好ましくは2〜15分間、より好ましくは3〜10分間、混練するとよい。例えば混練温度が150〜170℃に達した後、混練温度を設定温度に調節しながら2〜10分間、混練するのがよい。これによりシリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを14nmを超え28nm以下にすることができる。 On the other hand, even in a rubber composition containing a sulfur-containing silane coupling agent having no mercapto group instead of mercaptosilane, the minimum size R ss of the aggregate forming the silica hierarchical structure exceeds 14 nm and is 28 nm or less. can do. The kneading conditions of the rubber composition at this time are preferably 135 to 175 ° C., more preferably 140 to 170 ° C., and preferably 2 to 15 minutes, more preferably 3 to 10 minutes after reaching this temperature. It is good to knead. For example, after the kneading temperature reaches 150 to 170 ° C., kneading is preferably performed for 2 to 10 minutes while adjusting the kneading temperature to the set temperature. As a result, the minimum size R ss of the aggregates forming the hierarchical structure of silica can be made more than 14 nm and 28 nm or less.

本発明において、上記以外の他の配合剤を添加することができる。他の配合剤としては、シリカを除く他の補強性充填剤、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂など、一般的に空気入りタイヤに使用される各種配合剤を例示することができる。これら配合剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量にすることができる。また混練機としは、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用することができる。   In the present invention, other compounding agents other than those described above can be added. As other compounding agents, other reinforcing fillers other than silica, vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, liquid polymers, thermosetting resins, thermoplastic resins, etc. are generally pneumatic. Various compounding agents used for a tire can be illustrated. The compounding amounts of these compounding agents can be conventional conventional compounding amounts as long as they do not contradict the purpose of the present invention. Moreover, as a kneading machine, a normal rubber kneading machine, for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll or the like can be used.

他の補強性充填剤としては、例えばカーボンブラック、クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等を例示することができる。なかでもカーボンブラックが好ましく、ゴム組成物の硬度、強度および耐摩耗性を高くすることができる。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対し、好ましくは3〜15重量部、より好ましくは4〜10重量部にするとよい。   Examples of other reinforcing fillers include carbon black, clay, mica, talc, calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum oxide, and titanium oxide. Among these, carbon black is preferable, and the hardness, strength, and wear resistance of the rubber composition can be increased. The compounding amount of carbon black is preferably 3 to 15 parts by weight, more preferably 4 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber.

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのサイド部および/またはトレッド部を構成するのに好適である。このタイヤ用ゴム組成物は、低発熱性に優れると共に、耐疲労屈曲特性にも優れるため、空気入りタイヤのサイド部に好適に使用することができる。本発明のタイヤ用ゴム組成物でサイド部を構成した空気入りタイヤは、転がり抵抗が小さく燃費性能に優れると共に、耐屈曲疲労性に優れタイヤ寿命を長くすることができる。   The rubber composition for tires of the present invention is suitable for constituting a side part and / or a tread part of a pneumatic tire. Since this tire rubber composition is excellent in low heat buildup and fatigue bending resistance, it can be suitably used for a side portion of a pneumatic tire. The pneumatic tire having the side portion made of the rubber composition for tires of the present invention has low rolling resistance and excellent fuel efficiency, and is excellent in bending fatigue resistance and can extend the tire life.

また本発明のタイヤ用ゴム組成物に天然ゴムを配合することにより、耐摩耗性および耐チッピング性を優れたものにすることができる。このタイヤ用ゴム組成物は、トラック・バスなどに使用する重荷重用空気入りタイヤのトレッド部に好適に使用することができる。本発明の重荷重用空気入りタイヤは、転がり抵抗が小さく燃費性能に優れると共に、耐摩耗性および耐チッピング性に優れるため、タイヤ寿命を長くすることができる。   Further, by blending natural rubber with the tire rubber composition of the present invention, the wear resistance and chipping resistance can be made excellent. This tire rubber composition can be suitably used for a tread portion of a heavy duty pneumatic tire used for trucks and buses. The heavy-duty pneumatic tire of the present invention has a low rolling resistance and excellent fuel efficiency, and also has excellent wear resistance and chipping resistance, so that the tire life can be extended.

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, the scope of the present invention is not limited to these Examples.

実施例1〜7、比較例1〜4
表3に示す配合剤を共通配合とし、表1,2に示す配合からなる12種類の空気入りタイヤ(実施例1〜7、標準例1、比較例1〜4)を、硫黄及び加硫促進剤を除く成分を、1.7Lの密閉式バンバリーミキサーで混練りし、それぞれ表1,2に記載した「混合温度」に達してから、表1,2に記載した「キープ時間」の間、その温度を保持するようにミキサーの回転数を調整しながら混練りし、マスターバッチを作製する。「キープ時間」の経過後、ミキサーから放出して室温冷却させた。冷却したマスターバッチに硫黄及び加硫促進剤を加えて1.7Lの密閉式バンバリーミキサーで混合することにより、空気入りタイヤを調製した。なお表3に記載した配合剤の配合量は、表1,2に記載したジエン系ゴム100重量部に対する重量部で示した。
Examples 1-7, Comparative Examples 1-4
12 types of pneumatic tires (Examples 1 to 7, Standard Example 1 and Comparative Examples 1 to 4) having the formulations shown in Tables 1 and 2 with the compounding agents shown in Table 3 as common formulations, sulfur and vulcanization acceleration. Ingredients excluding the agent were kneaded with a 1.7 L closed Banbury mixer, and after reaching the “mixing temperature” described in Tables 1 and 2, respectively, during the “keep time” described in Tables 1 and 2, Kneading while adjusting the rotation speed of the mixer so as to maintain the temperature, a master batch is prepared. After the “keep time” had elapsed, it was discharged from the mixer and allowed to cool to room temperature. A pneumatic tire was prepared by adding sulfur and a vulcanization accelerator to the cooled master batch and mixing with a 1.7 L closed Banbury mixer. In addition, the compounding quantity of the compounding agent described in Table 3 was shown by the weight part with respect to 100 weight part of diene rubber described in Table 1,2.

得られた12種類のゴム組成物を所定の金型中で、160℃で30分間プレス加硫して空気入りタイヤからなる試験片を作製した。得られた試験片の階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssおよび60℃のtanδを、以下の方法で評価した。 The obtained 12 kinds of rubber compositions were press vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes in a predetermined mold to prepare test pieces made of pneumatic tires. The minimum size R ss and tan δ at 60 ° C. of the aggregate forming the hierarchical structure of the obtained test piece were evaluated by the following methods.

階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRss
上記により厚さ0.5mmの加硫ゴムシートを作成し100℃で超小角X線散乱法(USAXS)の測定を行った。超小角X線散乱法(USAXS)の測定条件は、波数qが0.006〜0.4nm-1(q=4π/λsinθ;θは散乱角、λは0.62オングストローム(X線エネルギー:20keV)、露光時間が488msec、カメラ長が7.6m)とした。得られた散乱像について、−90〜180°の円環平均を行い一次元化し、散乱プロファイルについて、前記一般式(I)を用いてフィッティングを行いRssを算出した。得られた結果は、表1,2の「凝集体の最小の大きさRss」の欄に示した。
Minimum size of aggregate forming a hierarchical structure R ss
A vulcanized rubber sheet having a thickness of 0.5 mm was prepared as described above, and the ultra small angle X-ray scattering method (USAXS) was measured at 100 ° C. The measurement condition of the ultra small angle X-ray scattering method (USAXS) is that wave number q is 0.006 to 0.4 nm −1 (q = 4π / λ sin θ; θ is a scattering angle, λ is 0.62 angstrom (X-ray energy: 20 keV). ), The exposure time was 488 msec, and the camera length was 7.6 m). The obtained scattering image was subjected to an annular average of −90 to 180 ° to be one-dimensional, and the scattering profile was fitted using the general formula (I) to calculate Rss. The obtained results are shown in the column of “Minimum Aggregate Size Rss” in Tables 1 and 2.

60℃のtanδ
得られた試験片の動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み10%、振幅±2%、周波数20Hzで測定し、雰囲気温度60℃におけるtanδを測定した。得られた結果は、表1,2の「60℃のtanδ」の欄に示した。
Tan δ at 60 ° C
The dynamic viscoelasticity of the obtained test piece was measured with a viscoelasticity spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. at an initial strain of 10%, an amplitude of ± 2%, and a frequency of 20 Hz, and tan δ at an ambient temperature of 60 ° C. was measured. . The obtained results are shown in the column of “tan δ at 60 ° C.” in Tables 1 and 2.

得られた12種類のゴム組成物をキャップトレッドに用いたサイズ(11R22.5)の重荷重用空気入りタイヤを加硫成形した。それぞれの重荷重用タイヤを用いて、耐摩耗性および耐チッピング性を下記に示す方法により評価した。   A heavy-duty pneumatic tire having a size (11R22.5) using the obtained 12 kinds of rubber compositions as a cap tread was vulcanized. Using each heavy duty tire, the wear resistance and chipping resistance were evaluated by the following methods.

耐摩耗性
各重荷重用タイヤをリム(22.5×7.5)に装着し、JATMAに規定された標準空気圧にして、同一車種のトラックにそれぞれ装着した。各トラックを一般道と高速道路が10:90に規定された一定区間を繰り返し走行させ、同一走行距離のときに、各重荷重用タイヤの残溝の深さを測定した。得られた結果は、標準例1の値を100とする指数で表わし表1,2の「耐摩耗性」の欄に示した。この値が大きく残溝が深いほど耐摩耗性能が優れることを意味する。
Abrasion resistance Each heavy-duty tire was mounted on a rim (22.5 × 7.5) and the standard air pressure specified by JATMA was used, and mounted on a truck of the same vehicle type. Each truck was repeatedly traveled in a certain section where the general road and the highway were defined as 10:90, and the depth of the remaining groove of each heavy load tire was measured at the same travel distance. The obtained results are represented by an index with the value of standard example 1 being 100, and are shown in the column of “Abrasion resistance” in Tables 1 and 2. The larger this value and the deeper the remaining groove, the better the wear resistance.

耐チッピング性
各重荷重用タイヤをリム(22.5×7.5)に装着し、空気圧を2.5kgf/cm2にして、車両(Score Trophy Truck)の前後4輪に装着した。この車両を不整路面を7割程度含んだ周回路(1周が1.0km)を平均時速50kmにて10周走行させ、走行後のタイヤにおけるトレッド面を観察してブロック欠けの発生数を調査した。得られた結果は、標準例1の逆数を100とする指数として表1,2の「耐チッピング性」の欄に示した。この指数が大きいほどブロック欠けが少なく、耐チッピング性が優れることを意味する。
Chipping resistance Each heavy-duty tire was mounted on a rim (22.5 × 7.5), the air pressure was set to 2.5 kgf / cm 2 , and mounted on the front and rear wheels of a vehicle (Score Trophy Truck). This vehicle is run for 10 laps at an average speed of 50 km, and the number of occurrences of block missing is investigated by running a circumference circuit that includes approximately 70% of irregular road surface (one lap is 1.0 km) at an average speed of 50 km. did. The obtained results are shown in the “chipping resistance” column of Tables 1 and 2 as an index with the reciprocal number of Standard Example 1 being 100. A larger index means less block chipping and better chipping resistance.

Figure 2016030815
Figure 2016030815

Figure 2016030815
Figure 2016030815

なお、表1,2において使用した原材料の種類を下記に示す。
・NR:天然ゴム、タイ製STR20
・BR:ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Nipol BR1220
・カーボンブラック:キャボットジャパン社製ショウブラックN110
・シリカ:Solvay社製Zeosil165MP、窒素吸着比表面積が155m2/g
・カップリング剤1:硫黄含有シランカップリング剤、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、Evonik社製Si69
・カップリング剤2:メルカプトシラン、Evonik社製VPSi363
・アルキルシラン:信越化学社製KBM3083
The types of raw materials used in Tables 1 and 2 are shown below.
NR: natural rubber, STR20 made in Thailand
BR: Butadiene rubber, Nippon Zeon BR1220
・ Carbon black: Cabot Japan Show Black N110
・ Silica: Solvay Zeosil 165MP, nitrogen adsorption specific surface area of 155 m 2 / g
Coupling agent 1: sulfur-containing silane coupling agent, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, Si69 manufactured by Evonik
Coupling agent 2: mercaptosilane, VPSi363 manufactured by Evonik
・ Alkylsilane: Shin-Etsu Chemical KBM3083

Figure 2016030815
Figure 2016030815

表3において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
・酸化亜鉛:正同化学社製酸化亜鉛3種
・老化防止剤: フレキシス社製サントフレックス 6PPD
・硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤:CBS,大内新興化学社製ノクセラーCZ−G
The types of raw materials used in Table 3 are shown below.
・ Stearic acid: NOF beads stearic acid YR
・ Zinc oxide: Three types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Co., Ltd. ・ Anti-aging agent: Santoflex 6PPD manufactured by Flexis
-Sulfur: Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. Jinhua Oil-filled fine powder sulfur-Vulcanization accelerator: CBS, Ouchi Shinsei Chemical Noxeller CZ-G

表1,2から明らかなように実施例1〜7により製造された空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能および耐摩耗性に優れることが確認された。   As is clear from Tables 1 and 2, it was confirmed that the pneumatic tires manufactured according to Examples 1 to 7 were excellent in wet grip performance and wear resistance.

比較例1のゴム組成物は、標準例1に対し天然ゴムの一部をブタジエンゴムに置き換えたが、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが28nmを超えて大きくなり、発熱性が大きくなると共に耐チッピング性が悪化する。 In the rubber composition of Comparative Example 1, a part of natural rubber was replaced with butadiene rubber as compared with Standard Example 1, but the minimum size R ss of the aggregate forming the silica hierarchical structure exceeded 28 nm. It becomes large, exothermicity becomes large, and chipping resistance deteriorates.

比較例2のゴム組成物は、標準例1に対しシランカップリング剤の配合量を半減させ、シリカ配合量の6重量%未満にしたので、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが28nmを超えて大きくなり、発熱性が大きくなると共に、耐摩耗性、耐チッピング性が悪化する。 The rubber composition of Comparative Example 2 halved the compounding amount of the silane coupling agent with respect to Standard Example 1 and made it less than 6% by weight of the silica compounding amount, so that the minimum of aggregates forming a hierarchical structure of silica The size R ss increases beyond 28 nm, the heat buildup increases, and the wear resistance and chipping resistance deteriorate.

比較例3のゴム組成物は、標準例1に対しシランカップリング剤の配合量を増やしてシリカ配合量の20重量%超にしたので、60℃のtanδが若干小さくなったが、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssを28nm以下にすることができず、耐チッピング性を改良することができない。 In the rubber composition of Comparative Example 3, the amount of the silane coupling agent was increased to 20% by weight of the silica compounding amount relative to the standard example 1, so that tan δ at 60 ° C. was slightly reduced. The minimum size R ss of the aggregate forming the structure cannot be made 28 nm or less, and the chipping resistance cannot be improved.

比較例4のゴム組成物は、シリカの配合量を65重量部に増やしたが、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが28nmを超えて大きくなり、発熱性および耐摩耗性が悪化する。 In the rubber composition of Comparative Example 4, the compounding amount of silica was increased to 65 parts by weight, but the minimum size R ss of the aggregate forming the hierarchical structure of silica was larger than 28 nm, and the exothermic property was increased. In addition, wear resistance deteriorates.

実施例8〜14、比較例5〜8
表6に示す配合剤を共通配合とし、表4,5に示す配合からなる12種類の空気入りタイヤ(実施例8〜14、標準例2、比較例5〜8)を、硫黄及び加硫促進剤を除く成分を、1.7Lの密閉式バンバリーミキサーで混練りし、それぞれ表4,5に記載した「混合温度」に達してから、表4,5に記載した「キープ時間」の間、その温度を保持するようにミキサーの回転数を調整しながら混練りし、マスターバッチを作製する。「キープ時間」の経過後、ミキサーから放出して室温冷却させた。冷却したマスターバッチに硫黄及び加硫促進剤を加えて1.7Lの密閉式バンバリーミキサーで混合することにより、空気入りタイヤを調製した。なお表6に記載した配合剤の配合量は、表4,5に記載したジエン系ゴム100重量部に対する重量部で示した。
Examples 8-14, Comparative Examples 5-8
12 kinds of pneumatic tires (Examples 8 to 14, Standard Example 2 and Comparative Examples 5 to 8) having the composition shown in Table 6 as the common composition and the compositions shown in Tables 4 and 5 were promoted to sulfur and vulcanization. Ingredients other than the agent were kneaded with a 1.7 L closed Banbury mixer, and after reaching the “mixing temperature” described in Tables 4 and 5, respectively, during the “keep time” described in Tables 4 and 5, Kneading while adjusting the rotation speed of the mixer so as to maintain the temperature, a master batch is prepared. After the “keep time” had elapsed, it was discharged from the mixer and allowed to cool to room temperature. A pneumatic tire was prepared by adding sulfur and a vulcanization accelerator to the cooled master batch and mixing with a 1.7 L closed Banbury mixer. In addition, the compounding quantity of the compounding agent described in Table 6 was shown by the weight part with respect to 100 weight part of diene rubbers described in Tables 4 and 5.

得られた12種類のゴム組成物を所定の金型中で、160℃で30分間プレス加硫して空気入りタイヤからなる試験片を作製した。得られた試験片の階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRss、60℃のtanδおよび耐屈曲疲労特性を、以下の方法で評価した。 The obtained 12 kinds of rubber compositions were press vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes in a predetermined mold to prepare test pieces made of pneumatic tires. The minimum size R ss , tan δ at 60 ° C., and bending fatigue resistance of the aggregate forming the hierarchical structure of the obtained specimen were evaluated by the following methods.

階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRss
上記により厚さ0.5mmの加硫ゴムシートを作成し100℃で超小角X線散乱法(USAXS)の測定を行った。超小角X線散乱法(USAXS)の測定条件は、波数qが0.006〜0.4nm-1(q=4π/λsinθ;θは散乱角、λは0.62オングストローム(X線エネルギー:20keV)、露光時間が488msec、カメラ長が7.6m)とした。得られた散乱像について、−90〜180°の円環平均を行い一次元化し、散乱プロファイルについて、前記一般式(I)を用いてフィッティングを行いRssを算出した。得られた結果は、表4,5の「凝集体の最小の大きさRss」の欄に示した。
Minimum size of aggregate forming a hierarchical structure R ss
A vulcanized rubber sheet having a thickness of 0.5 mm was prepared as described above, and the ultra small angle X-ray scattering method (USAXS) was measured at 100 ° C. The measurement condition of the ultra small angle X-ray scattering method (USAXS) is that wave number q is 0.006 to 0.4 nm −1 (q = 4π / λ sin θ; θ is a scattering angle, λ is 0.62 angstrom (X-ray energy: 20 keV). ), The exposure time was 488 msec, and the camera length was 7.6 m). The obtained scattering image was subjected to an annular average of −90 to 180 ° to be one-dimensional, and the scattering profile was fitted using the general formula (I) to calculate Rss. The obtained results are shown in the column of “Minimum Aggregate Size Rss” in Tables 4 and 5.

60℃のtanδ
得られた試験片の動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み10%、振幅±2%、周波数20Hzで測定し、雰囲気温度60℃におけるtanδを測定した。得られた結果は、表4,5の「60℃のtanδ」の欄に示した。
Tan δ at 60 ° C
The dynamic viscoelasticity of the obtained test piece was measured with a viscoelasticity spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. at an initial strain of 10%, an amplitude of ± 2%, and a frequency of 20 Hz, and tan δ at an ambient temperature of 60 ° C. was measured. . The obtained results are shown in the column of “tan δ at 60 ° C.” in Tables 4 and 5.

耐屈曲疲労特性
得られた試験片をJIS K6260に準拠しデマチャ屈曲試験により、室温で毎分300回の屈曲を加え、亀裂長さが20mmに達するまでの屈曲回数を求めた。得られた結果は、標準例2の値を100とする指数で表わし表4,5の「耐屈曲疲労特性」の欄に示した。この値が大きいほど耐屈曲疲労特性が優れることを意味する。
Bending fatigue resistance characteristics The obtained test piece was bent 300 times per minute at room temperature according to JIS K6260, and the number of bendings until the crack length reached 20 mm was determined. The obtained results are represented by an index with the value of standard example 2 being 100, and are shown in the column of “Bend fatigue resistance” in Tables 4 and 5. A larger value means better bending fatigue resistance.

Figure 2016030815
Figure 2016030815

Figure 2016030815
Figure 2016030815

なお、表4,5において使用した原材料の種類を下記に示す。
・NR:天然ゴム、タイ製STR20
・BR:ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Nipol BR1220
・カーボンブラック:キャボットジャパン社製ショウブラックN110
・シリカ:Solvay社製Zeosil165MP、窒素吸着比表面積が155m2/g
・カップリング剤1:硫黄含有シランカップリング剤、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、Evonik社製Si69
・カップリング剤2:メルカプトシラン、Evonik社製VPSi363
・アルキルシラン:信越化学社製KBM3083
The types of raw materials used in Tables 4 and 5 are shown below.
NR: natural rubber, STR20 made in Thailand
BR: Butadiene rubber, Nippon Zeon BR1220
・ Carbon black: Cabot Japan Show Black N110
・ Silica: Solvay Zeosil 165MP, nitrogen adsorption specific surface area of 155 m 2 / g
Coupling agent 1: sulfur-containing silane coupling agent, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, Si69 manufactured by Evonik
Coupling agent 2: mercaptosilane, VPSi363 manufactured by Evonik
・ Alkylsilane: Shin-Etsu Chemical KBM3083

Figure 2016030815
Figure 2016030815

表6において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
・酸化亜鉛:正同化学社製酸化亜鉛3種
・老化防止剤: フレキシス社製サントフレックス 6PPD
・硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤:CBS,大内新興化学社製ノクセラーCZ−G
The types of raw materials used in Table 6 are shown below.
・ Stearic acid: NOF beads stearic acid YR
・ Zinc oxide: Three types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Co., Ltd. ・ Anti-aging agent: Santoflex 6PPD manufactured by Flexis
-Sulfur: Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. Jinhua Oil-filled fine powder sulfur-Vulcanization accelerator: CBS, Ouchi Shinsei Chemical Noxeller CZ-G

表4,5から明らかなように実施例8〜14により製造された空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能および耐摩耗性に優れることが確認された。   As is clear from Tables 4 and 5, it was confirmed that the pneumatic tires manufactured according to Examples 8 to 14 were excellent in wet grip performance and wear resistance.

比較例5のゴム組成物は、標準例2に対し天然ゴムの一部をブタジエンゴムに置き換えたが、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが28nmを超えて大きくなると共に、ゴムの強度が低下するので耐屈曲疲労性が悪化する。   In the rubber composition of Comparative Example 5, a part of natural rubber was replaced with butadiene rubber as compared with Standard Example 2, but the minimum size Rss of the aggregate forming the silica hierarchical structure was larger than 28 nm. At the same time, since the strength of the rubber is lowered, the bending fatigue resistance is deteriorated.

比較例6のゴム組成物は、シランカップリング剤の配合量がシリカ重量の6重量%未満であるので、シリカ凝集塊がの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが28nmを超えて大きくなり耐屈曲疲労性が悪化する。   In the rubber composition of Comparative Example 6, since the compounding amount of the silane coupling agent is less than 6% by weight of the silica weight, the minimum size Rss of the aggregate forming the hierarchical structure of the silica aggregate is 28 nm. The bending fatigue resistance deteriorates.

比較例7のゴム組成物は、シランカップリング剤の配合量がシリカ重量の20重量%を超えるので、ゴムの架橋密度が増加し、その結果、発熱性が大きくなると共に耐屈曲疲労性が悪化する。   In the rubber composition of Comparative Example 7, since the amount of the silane coupling agent exceeds 20% by weight of the silica weight, the crosslinking density of the rubber increases, and as a result, the heat generation increases and the bending fatigue resistance deteriorates. To do.

比較例8のゴム組成物は、シリカの配合量を35重量部に増やしたが、シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが28nmを超えて大きくなり、耐屈曲疲労性が悪化する。   In the rubber composition of Comparative Example 8, the amount of silica was increased to 35 parts by weight, but the minimum size Rss of the agglomerate forming the hierarchical structure of silica was larger than 28 nm, and bending fatigue resistance was increased. Sex worsens.

Claims (4)

ジエン系ゴム100重量部にシリカを30〜70重量部配合し、該シリカの重量に対しシランカップリング剤を6〜20重量%配合したゴム組成物であって、下記(a)および(b)を満たすことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
(a)前記ゴム組成物の60℃のtanδが0.15未満であること
(b)前記ゴム組成物を超小角X線散乱法で測定し、得られた散乱プロファイルをUnified−Guinier関数に当てはめたとき、前記シリカの階層構造を形成している凝集体の最小の大きさRssが14nmを超え28nm以下であること
A rubber composition comprising 30 to 70 parts by weight of silica in 100 parts by weight of a diene rubber and 6 to 20% by weight of a silane coupling agent based on the weight of the silica, comprising the following (a) and (b) The rubber composition for tires characterized by satisfy | filling.
(A) The tan δ at 60 ° C. of the rubber composition is less than 0.15 (b) The rubber composition is measured by an ultra small angle X-ray scattering method, and the obtained scattering profile is applied to the Unified-Guiner function. The minimum size R ss of the aggregates forming the silica hierarchical structure is greater than 14 nm and not greater than 28 nm.
前記ジエン系ゴム100重量%中、天然ゴムを55重量%以上含有することを特徴する請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。   The rubber composition for tires according to claim 1, wherein the rubber composition contains 55% by weight or more of natural rubber in 100% by weight of the diene rubber. 請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物でサイド部を構成した空気入りタイヤ。   The pneumatic tire which comprised the side part with the rubber composition for tires of Claim 1. 請求項1または2に記載のタイヤ用ゴム組成物でトレッド部を構成した重荷重用空気入りタイヤ。   A heavy-duty pneumatic tire comprising a tread portion made of the tire rubber composition according to claim 1.
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