JP2019167531A - 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
Description
しかし、シリカはゴム成分との親和性が低く、また、シリカ同士の凝集性が高いため、ゴム成分に単にシリカを配合してもシリカが分散せず、発熱性(転がり抵抗)を低減する効果が十分に得られないという問題があった。
このようななか、本発明者らが特許文献1の実施例を参考にタイヤ用ゴム組成物を調製したところ、将来のさらなる特性向上の要求まで考慮すると、全ての特性についてそのような高いレベルの要求に応えられるものが必ずしも得られないことが明らかになった。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
上記シリカの細孔サイズAに対する上記液状ゴムの回転径Bの比B/Aが、0.10〜1.0である、タイヤ用ゴム組成物。
(2) 上記回転径Bが、16nm以下である、上記(1)に記載のタイヤ用ゴム組成物。
(3) 上記液状ゴムが、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を有し、分子量分布が2.0以下である、変性ブタジエンポリマーであり、
上記液状ゴムの含有量が、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、0.5〜20質量部である、上記(1)又は(2)に記載のタイヤ用ゴム組成物。
(4) 上記変性ブタジエンポリマーが、上記窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を末端に有する、上記(3)に記載のタイヤ用ゴム組成物。
(5) 上記(1)〜(4)のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をキャップトレッドに配置した空気入りタイヤ。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本発明のタイヤ用ゴム組成物に含有される各成分は、1種を単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上を併用する場合、その成分について含有量とは、特段の断りが無い限り、合計の含有量を指す。
本発明のタイヤ用ゴム組成物(以下、「本発明の組成物」とも言う)は、ジエン系ゴムと、CTAB吸着比表面積が100〜300m2/gであるシリカと、液状ゴムとを含有し、上記シリカの細孔サイズAに対する上記液状ゴムの回転径Bの比B/Aが、0.10〜1.0である。
本発明の組成物はこのような構成をとるため、上述した効果が得られるものと考えらえる。
本発明の組成物は、数平均分子量が100,000以上であるジエン系ゴムを含有する。
上記ジエン系ゴムの具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、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−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Br−IIR、Cl−IIR)及びクロロプレンゴム(CR)などが挙げられる。
上記ジエン系ゴムは、本発明の効果がより優れる理由から、スチレンブタジエンゴム(SBR)又はブタジエンゴム(BR)を含むのが好ましく、スチレンブタジエンゴム(SBR)及びブタジエンゴム(BR)を含むのがより好ましい。
上述のとおり、本発明の組成物は、数平均分子量(Mn)が100,000以上であるジエン系ゴムを含有する。
上記ジエン系ゴムの数平均分子量(Mn)は、本発明の効果がより優れる理由から、100,000〜5,000,000であることが好ましく、200,000〜1,000,000であることがより好ましい。
また、上記ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は、本発明の効果がより優れる理由から、200,000〜10,000,000であることが好ましく、400,000〜2,000,000であることがより好ましい。
なお、上記ジエン系ゴムに含まれる少なくとも1種のジエン系ゴムのMw及び/又はMnが上記範囲に含まれることが好ましく、ジエン系ゴムに含まれるすべてのジエン系ゴムのMw及び/又はMnが上記範囲に含まれることがより好ましい。
・溶媒:テトラヒドロフラン
・検出器:RI検出器
上述のとおり、上記ジエン系ゴムは、本発明の効果がより優れる理由から、スチレンブタジエンゴム(SBR)及びブタジエンゴム(BR)を含むのが好ましい。
この場合、ジエン系ゴム中のSBRの含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、20〜90質量%であることが好ましく、50〜80質量%であることがより好ましい。
また、ジエン系ゴム中のブタジエンゴムの含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、10〜80質量%であることが好ましく、20〜50質量%であることがより好ましい。
上述のとおり、本発明の組成物は、CTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)吸着比表面積(以下、単に「CTAB」とも言う)が100〜300m2/gであるシリカを含有する。
上記シリカはCTAB吸着比表面積が100〜300m2/gのシリカであれば特に制限されず、タイヤ等の用途でゴム組成物に配合されている従来公知の任意のシリカを用いることができる。
上記シリカとしては、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ、珪藻土などが挙げられる。上記シリカは、1種のシリカを単独で用いても、2種以上のシリカを併用してもよい。
上述のとおり、上記シリカのCTAB吸着比表面積は、100〜300m2/gである。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、115〜280m2/gであることが好ましく、150〜270m2/gであることがより好ましく、165〜260m2/gであることがさらに好ましい。
ここで、CTAB吸着比表面積は、シリカ表面へのCTAB吸着量をJIS K6217−3:2001「第3部:比表面積の求め方−CTAB吸着法」にしたがって測定した値とする。
上記シリカの細孔サイズ(細孔サイズA)は、後述する比B/Aが特定の範囲であれば特に制限されないが、1〜100nmであることが好ましく、3〜80nmであることがより好ましく、5〜60nmであることがさらに好ましく、25〜40nmであることが特に好ましい。
すなわち、JIS K1150に準拠し、水銀圧入法にてシリカの細孔分布を測定し、最頻値を細孔サイズAとする。
本発明の組成物において、シリカの含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述したジエン系ゴム100質量部に対して、10〜300質量部であることが好ましく、20〜200質量部であることがより好ましく、30〜150質量部であることがさらに好ましい。
本発明の組成物は、数平均分子量が100,000未満である液状ゴムを含有する。
上記液状ゴムの具体例としては、液状ブタジエンポリマー(液状ポリブタジエン)(液状(液状BR)、液状イソプレンポリマー(液状ポリイソプレン)(液状IR)、及び、液状スチレンブタジエンポリマー(液状スチレンブタジエン共重合体)(液状SBR)などが挙げられ、なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、液状ブタジエンポリマーが好ましい。
上述のとおり、本発明の組成物は、数平均分子量が100,000未満である液状ゴムを含有する。
上記液状ゴムの数平均分子量(Mn)は、本発明の効果がより優れる理由から、5,000〜50,000であることが好ましく、8,000〜30,000であることがより好ましい。
上記液状ゴムの重量平均分子量(Mw)は、本発明の効果がより優れる理由から、5,000〜75,000であることが好ましく、8,000〜45,000であることがより好ましい。
上記液状ゴムの分子量分布(Mw/Mn)は、本発明の効果がより優れる理由から、2.0以下であることが好ましく、1.0以下であることがより好ましい。
下限は特に制限されないが、通常、1.0以上である。
上記液状ゴムの回転径(回転径B)は、後述する比B/Aを満たせば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、1.0〜20.0nmであることが好ましく、1.5〜15.0nmであることがより好ましく、2.0〜10.0nmであることがさらに好ましく、3.0〜8.0nmであることが特に好ましい。回転径Bは、本発明の効果がより優れる理由から、30nm以下であることが好ましく、16nm以下であることがより好ましい。
上記液状ゴムは、本発明の効果がより優れる理由から、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を有し、分子量分布が2.0以下である、変性ブタジエンポリマー(以下、「特定変性ブタジエンポリマー」とも言う)であることが好ましい。
上述のとおり、特定変性ブタジエンポリマーは、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基(特定官能基)を有する。特定変性ブタジエンポリマーは、本発明の効果がより優れる理由から、特定官能基を末端に有するのが好ましい。なお、上記特定官能基を末端に有する場合、特定官能基は少なくとも1つの末端に有すればよい。
上記式(M)中、Lは、2価の有機基を表す。
上記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基のヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基などが挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状または分岐状のアルキル基(特に、炭素数1〜30)、直鎖状または分岐状のアルケニル基(特に、炭素数2〜30)、直鎖状または分岐状のアルキニル基(特に、炭素数2〜30)などが挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などの炭素数6〜18の芳香族炭化水素基などが挙げられる。
複数あるR1は同一であっても異なっていてもよい。
2価の有機基としては、例えば、脂肪族炭化水素基(例えば、アルキレン基。好ましくは炭素数1〜10)、芳香族炭化水素基(例えば、アリーレン基。好ましくは炭素数6〜18)、−O−、−S−、−SO2−、−N(R)−(R:アルキル基)、−CO−、−NH−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基(例えば、アルキレンオキシ基(−CmH2mO−:mは正の整数)、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基など)などが挙げられる。
Lは、本発明の効果がより優れる理由から、アルキレン基(好ましくは、炭素数1〜10)であることが好ましい。
nは、本発明の効果がより優れる理由から、2であることが好ましい。
mは、本発明の効果がより優れる理由から、1であることが好ましい。
(1)数平均分子量
特定変性ブタジエンポリマーの数平均分子量(Mn)は、本発明の効果がより優れる理由から、1,000以上18,000未満であることが好ましい。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、5,000以上10,000未満であることが好ましい。
特定変性ブタジエンポリマーの重量平均分子量は、本発明の効果がより優れる理由から、1,000以上20,000未満であることが好ましく、5,000以上10,000未満であることがより好ましい。
上述のとおり、特定変性ブタジエンポリマーの分子量分布(Mw/Mn)は2.0以下である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、1.7以下であることが好ましく、1.5以下であることがより好ましく、1.3以下であることがさらに好ましい。
下限は特に制限されないが、通常、1.0以上である。
(1)ビニル構造
特定変性ブタジエンポリマーにおいて、ビニル構造の割合は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、10〜50モル%であることが好ましく、20〜40モル%であることがより好ましい。
ここで、ビニル構造の割合とは、ブタジエンに由来する繰り返し単位のうち、ビニル構造を有する繰り返し単位が占める割合(モル%)を言う。
特定変性ブタジエンポリマーにおいて、1,4−トランス構造の割合は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、10〜70モル%であることが好ましく、30〜50モル%であることがより好ましい。
ここで、1,4−トランス構造の割合とは、ブタジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4−トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合(モル%)を言う。
特定変性ブタジエンポリマーにおいて、1,4−シス構造の割合は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、10〜50モル%であることが好ましく、20〜40モル%であることがより好ましい。
ここで、1,4−シス構造の割合とは、ブタジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4−シス構造を有する繰り返し単位が占める割合(モル%)を言う。
特定変性ブタジエンポリマーのガラス転移温度(Tg)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、−100〜−60℃であることが好ましく、−90〜−70℃であることがより好ましく、−85〜−75℃であることがさらに好ましい。
なお、本明細書において、ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)を用いて10℃/分の昇温速度で測定し、中点法にて算出したものとする。
特定変性ブタジエンポリマーの粘度は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、1,000〜10,000mPa・sであることが好ましく、3,000〜6,000mPa・sであることがより好ましい。
また、特定変性ブタジエンポリマーを変性する前のブタジエンポリマーの粘度は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、500〜5,000mPa・sであることが好ましく、1,500〜3,000mPa・sであることがより好ましい。
また、特定変性ブタジエンポリマーの粘度は、本発明の効果がより優れる理由から、変性前のブタジエンポリマーの粘度に対して、150〜240%であることが好ましい。以下、変性前の特定変性ブタジエンポリマーに対する変性後の特性変性BRの粘度を「粘度(変性後/変性前)」とも言う。
なお、本明細書において、粘度は、JIS K5600−2−3に準じて、コーンプレート型粘度計を用いて測定したものとする。
特定変性ブタジエンポリマーを製造する方法は特に制限されず、従来公知の方法を用いることができる。分子量分布を特定の範囲する方法は特に制限されないが、開始剤とモノマーと停止剤との量比、反応温度、及び、開始剤を添加する速度などを調整する方法などが挙げられる。
上記有機リチウム化合物は特に制限されないが、その具体例としては、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、n−プロピルリチウム、iso−プロピルリチウム、ベンジルリチウム等のモノ有機リチウム化合物;1,4−ジリチオブタン、1,5−ジリチオペンタン、1,6−ジリチオヘキサン、1,10−ジリチオデカン、1,1−ジリチオジフェニレン、ジリチオポリブタジエン、ジリチオポリイソプレン、1,4−ジリチオベンゼン、1,2−ジリチオ−1,2−ジフェニルエタン、1,4−ジリチオ−2−エチルシクロヘキサン、1,3,5−トリリチオベンゼン、1,3,5−トリリチオ−2,4,6−トリエチルベンゼン等の多官能性有機リチウム化合物が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウムのモノ有機リチウム化合物が好ましい。
有機リチウム化合物を用いてブタジエンを重合する方法は特定に制限されないが、ブタジエンを含有する有機溶媒溶液に上述した有機リチウム化合物を加え、0〜120℃(好ましくは30〜100℃)の温度範囲で撹拌する方法などが挙げられる。
本発明の方法では、窒素原子及びケイ素原子を含む求電子剤(以下、「特定求電子剤」とも言う)を用いてブタジエンの重合を停止する。特定求電子剤を用いて重合を停止することで、上述した特定官能基を末端に有する変性ブタジエンポリマーが得られる。
特定求電子剤は窒素原子及びケイ素原子を含む化合物であれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、窒素原子をアミノ基(−NR2:Rは水素原子又は炭化水素基)として含むのが好ましく、ケイ素原子をヒドロカルビルオキシシリル基(≡SiOR:Rは炭化水素基)として含むのが好ましい。
上記式(S)中、Lは、2価の有機基を表す。2価の有機基の具体例及び好適な態様は、上述した式(M)中のLと同じである。
なお、環状シラザンのケイ素原子は求電子性を示すと考えられる。
本発明の組成物において、上記液状ゴムの含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述したジエン系ゴム100質量に対して、0.5〜20質量部であることが好ましく、1〜10質量部であることがより好ましい。
また、本発明の組成物において、上記液状ゴムの含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述したシリカの含有量に対して、0.5〜20質量%であることが好ましく、1.0〜10.0質量%であることがより好ましい。
上述のとおり、本発明の組成物において、上述したシリカの細孔サイズAに対する上述した液状ゴムの回転径Bの比B/Aは、0.10〜1.0である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、0.11〜0.90であることが好ましく、0.12〜0.80であることがより好ましく、0.13〜0.30であることがさらに好ましい。
本発明の組成物は、必要に応じて、上述した成分以外の成分(任意成分)を含有することができる。
そのような成分としては、例えば、シリカ以外の充填剤(例えば、カーボンブラック)、CTABが100〜300m2/g以外であるシリカ、シランカップリング剤、テルペン樹脂(好ましくは、芳香族変性テルペン樹脂)、熱膨張マイクロカプセル、酸化亜鉛(亜鉛華)、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加工助剤、プロセスオイル、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、加硫剤(例えば、硫黄)、加硫促進剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤などが挙げられる。
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、シランカップリング剤を含有するのが好ましい。シランカップリング剤は、加水分解性基および有機官能基を有するシラン化合物であれば特に制限されない。
上記加水分解性基は特に制限されないが、例えば、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシ基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、アルコキシ基であることが好ましい。加水分解性基がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の炭素数は、本発明の効果がより優れる理由から、1〜16であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。炭素数1〜4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。
シランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、シランカップリング剤の含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、ジエン系ゴム100質量部に対して、1〜20質量部であることが好ましく、2〜10質量部であることがより好ましい。
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、カーボンブラックを含有するのが好ましい。上記カーボンブラックは、1種のカーボンブラックを単独で用いても、2種以上のカーボンブラックを併用してもよい。
上記カーボンブラックは特に限定されず、例えば、SAF−HS、SAF、ISAF−HS、ISAF、ISAF−LS、IISAF−HS、HAF−HS、HAF、HAF−LS、FEF、GPF、SRF等の各種グレードのものを使用することができる。
上記カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、50〜200m2/gであることが好ましく、70〜150m2/gであることがより好ましい。
ここで、窒素吸着比表面積(N2SA)は、カーボンブラック表面への窒素吸着量をJIS K6217−2:2001「第2部:比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」にしたがって測定した値である。
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸エステル、および、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドエーテル硫酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル化合物(以下、「特定エステル化合物」とも言う)を含有するのが好ましい。
このようなアルキル基としては、具体的には、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、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、エイコシル基、ヘンエイコシル基などが挙げられる。
このようなアルキル基としては、具体的には、例えば、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。
また、本発明の組成物において、特定エステル化合物の含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述したシリカの含有量に対して、0.5〜20質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましく、2〜12質量%であることがさらに好ましい。
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、下記式(2)で表されるピペラジン化合物を含有することが好ましい。
上記置換基としては、1価の置換基であれば特に制限されないが、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アミノ基、メルカプト基、アシル基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、シリル基、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基などが挙げられる。
上記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基のヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基などが挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状または分岐状のアルキル基(特に、炭素数1〜30)、直鎖状または分岐状のアルケニル基(特に、炭素数2〜30)、直鎖状または分岐状のアルキニル基(特に、炭素数2〜30)などが挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基、ナフチル基などが挙げられる。上記アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基などが挙げられる。
2価の連結基としては、例えば、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基;酸素原子を含む、2価の酸素原子含有連結基;置換基を有していてもよい2価の炭化水素基と2価の酸素原子含有連結基との組み合わせ;等が挙げられる。
ここで、2価の炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基などの2価の脂肪族炭化水素基;アリーレン基、アラルキレン基などの2価の芳香族炭化水素基;が挙げられる。なかでも、2価の脂肪族炭化水素基が好ましく、アルキレン基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルキレン基がさらに好ましい。
また、2価の酸素原子含有連結基は、酸素原子以外のヘテロ原子(例えば、炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子など)を有していてもよく、具体的には、例えば、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)、アミド結合(−C(=O)−NH−)、カルボニル基(−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)、イミド結合(−C(=O)−N(Q)−C(=O)−)等が挙げられる。なお、イミド結合中のQは、1価の炭化水素基を示し、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基などの1価の脂肪族炭化水素基;アリール基、アラルキル基などの1価の芳香族炭化水素基;等が挙げられる。
また、2価の炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、上記式(2)中のX1、X2、X3およびX4において説明したものと同様のものが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、ヒドロキシ基が好ましい。
上記置換基としては、例えば、上記式(2)中のX1、X2、X3およびX4において説明したものと同様のものが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、ヒドロキシ基が好ましい。
また、炭素数3〜30の1価の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基などが挙げられる。
アルキル基としては、例えば、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基などが挙げられ、なかでも、炭素数3〜18のアルキル基が好ましい。
シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられ、なかでも、炭素数3〜10のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基としては、例えば、1−プロペニル基、アリル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基などが挙げられ、なかでも、炭素数3〜18のアルケニル基が好ましい。
また、本発明の組成物において、上記ピペラジン化合物の含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述したシリカの含有量に対して、0.1〜10質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがより好ましい。
また、本発明の組成物において、上記ピペラジン化合物の含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述した特定エステル化合物の含有量に対して、5.5〜60質量%であることが好ましく、10〜55質量%であることがより好ましい。
本発明の組成物の製造方法は特に限定されず、その具体例としては、例えば、上述した各成分を、公知の方法、装置(例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなど)を用いて、混練する方法などが挙げられる。本発明の組成物が硫黄または加硫促進剤を含有する場合は、硫黄および加硫促進剤以外の成分を先に高温(好ましくは100〜160℃)で混合し、冷却してから、硫黄または加硫促進剤を混合するのが好ましい。
また、本発明の組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。
本発明の空気入りタイヤは、上述した本発明の組成物を用いて製造された空気入りタイヤである。なかでも、本発明の組成物をタイヤトレッド(キャップトレッド)に用いた(配置した)空気入りタイヤであることが好ましい。
図1に、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を表す空気入りタイヤの部分断面概略図を示すが、本発明の空気入りタイヤは図1に示す態様に限定されるものではない。
また、左右一対のビード部1間においては、繊維コードが埋設されたカーカス層4が装架されており、このカーカス層4の端部はビードコア5およびビードフィラー6の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。
また、タイヤトレッド部3においては、カーカス層4の外側に、ベルト層7がタイヤ1周に亘って配置されている。
また、ビード部1においては、リムに接する部分にリムクッション8が配置されている。
なお、タイヤトレッド部3は上述した本発明の組成物により形成されている。
n−BuLi(n−ブチルリチウム)を、1,3−ブタジエン及び2,2−ジ(2−テトラヒドロフリル)プロパンのシクロヘキサン混合溶液に加えて、室温で6時間攪拌した。反応後、N−トリメチルシリル−1,1−ジメトキシ−2−アザシラシクロペンタン(以下構造)を投入し、重合を停止した。
1−ブロモオクタデカン(東京化成工業(株)製)33.3gと、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤(株)製ヒドロキシエチルピペラジン)13.0gとを、テトラヒドロフラン及びジクロロメタン中、室温(23℃)で1時間反応させた。
次いで、反応溶液を炭酸カリウム水溶液で水洗した後、ジクロロメタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。
次いで、無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することで、下記式で表されるピペラジン化合物を得た。得られたピペラジン化合物は、上述した式(2)で表されるピペラジン化合物に該当する。
下記表1に示される成分を、下記表1に示される割合(質量部)で配合した。具体的には、150℃のバンバリーミキサーで2分間混合した。次に、ロールを用いて、硫黄及び加硫促進剤を混合し、タイヤ用ゴム組成物を得た。
得られたタイヤ用ゴム組成物を所定の金型中で、170℃で10分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を作製した。そして、得られた加硫ゴム試験片について、以下の評価を行った。
得られた加硫ゴム試験片について、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、国際公開2015/186781号に記載の一般式(I)を用いてフィッティングを行い、凝集塊半径Rss(nm)を求めた。
結果を表1に示す。凝集塊半径Rssが小さいほど、シリカの分散性が高いことを意味する。
得られた加硫ゴム試験片について、JISK6394:2007に準じ、粘弾性スペクトロメーター(東洋精機製作所社製)を用いて、伸張変形歪率10%±2%、振動数20Hz、温度60℃の条件でtanδ(60℃)を測定した。
結果を表1に示す。結果は標準例1を100とする指数で表した。指数が小さいほど低転がり抵抗性に優れることを意味し、100未満であることが好ましい。
得られた加硫ゴム試験片について、ブリティッシュスタンダードポータブルスキッドテスター(スタンレイ・ロンドン社製)を用いて、湿潤路面(水温8℃)の条件下で、ASTM E−303−83の方法に準拠してすべり抵抗値を測定した。
結果を表1に示す。結果は標準例1を100とする指数で表した。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意味し、100超であることが好ましい。
得られた加硫ゴム試験片について、ランボーン摩耗試験機(岩本製作所社製)を用いて、JIS K6264−2:2005に準拠し、付加力4.0kg/cm3(=39N)、スリップ率30%、摩耗試験時間4分、試験温度を室温の条件で摩耗試験を行い、摩耗質量を測定した。そして、下記のとおり指数を算出した。
結果を表1に示す。指数が大きいほど摩耗量が少なく、耐摩耗性能に優れることを意味し、100超であることが好ましい。
指数=(標準例1の試験片の摩耗質量/各例の摩耗質量)×100
・SBR:E580(末端変性溶液重合SBR、芳香族ビニル含有量(スチレンに由来する繰り返し単位の含有量):35.5質量%、ビニル単位含有量:40モル%、末端にヒドロキシ基を有する、Mw:136万、油展品(油展量:37.5質量%)、旭化成社製)
・BR:Nipol BR1220(BR、Mw:49万、日本ゼオン社製)
・カーボンブラック:ショウブラックN339(キャボットジャパン社製、窒素吸着比比表面積(N2SA)=90m2/g)
・シリカ1:湿式シリカ(CTAB吸着比表面積:155m2/g、細孔サイズ:30nm)
・シリカ2:湿式シリカ(CTAB吸着比表面積:230m2/g、細孔サイズ:20nm)
・シリカ3:湿式シリカ(Zeosil 1115MP、CTAB吸着比表面積:115m2/g、細孔サイズ:50nm、Rhodia社製)
・シリカ4:湿式シリカ(CTAB吸着比表面積:155m2/g、細孔サイズ:100nm)
・シランカップリング剤:Si69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、Evonik社製)
・ステアリン酸:ステアリン酸YR(日油社製)
・ZnO:酸化亜鉛3種(正同化学工業社製)
・老化防止剤:Santoflex 6PPD(Solutia Europe社製)
・オイル:エキストラクト4号S(昭和シェル石油社製)
・液状ゴム1:上述のとおり製造された特定変性ブタジエンポリマー
・液状ゴム2:液状ブタジエンポリマー
・液状ゴム3:液状ブタジエンポリマー
・液状ゴム4:液状ブタジエンポリマー
・液状ゴム5:液状ブタジエンポリマー(Ricon130、Mn:2,500、CRAY VALLEY社製)
・ピペラジン化合物:上述のとおり合成されたピペラジン化合物
・特定エステル化合物:ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル(プライサーフA215C、第一工業製薬株式会社製、上述した式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル)
・加硫促進剤1:ノクセラーCZ(大内新興化学社製)
・加硫促進剤2:ノクセラーD(大内新興化学社製)
・硫黄:油処理イオウ(軽井沢精錬所社製)
また、実施例1と実施例3と実施例5との対比(ピペラジン化合物及び特定エステル化合物を含有しない態様同士の対比)から、比B/Aが0.29以上である実施例1及び3は、より優れた低転がり抵抗性を示した。なかでも、比B/Aが0.70以下(特に、0.40以下)である実施例1は、より優れたウェットグリップ性能及び耐摩耗性能を示した。
また、実施例1と実施例2と実施例4との対比(シリカとしてシリカ1を含有し、液状ゴムとして液状ゴム1を含有する態様同士の対比)から、ピペラジン化合物を含有する実施例2及び4は、より優れた低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性能を示した。なかでも、特定エステル化合物を含有する実施例4は、より優れた低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性能を示した。
2 サイドウォール部
3 タイヤトレッド部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 リムクッション
Claims (5)
- 数平均分子量が100,000以上であるジエン系ゴムと、CTAB吸着比表面積が100〜300m2/gであるシリカと、数平均分子量が100,000未満である液状ゴムとを含有し、
前記シリカの細孔サイズAに対する前記液状ゴムの回転径Bの比B/Aが、0.10〜1.0である、タイヤ用ゴム組成物。 - 前記回転径Bが、16nm以下である、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記液状ゴムが、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を有し、分子量分布が2.0以下であり、回転径Bが10nm以下である、変性ブタジエンポリマーであり、
前記液状ゴムの含有量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して、0.5〜20質量部である、請求項1又は2に記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 前記変性ブタジエンポリマーが、前記窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を末端に有する、請求項3に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物をキャップトレッドに配置した空気入りタイヤ。
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