JP2020070320A - Rubber composition - Google Patents

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JP2020070320A JP2018203746A JP2018203746A JP2020070320A JP 2020070320 A JP2020070320 A JP 2020070320A JP 2018203746 A JP2018203746 A JP 2018203746A JP 2018203746 A JP2018203746 A JP 2018203746A JP 2020070320 A JP2020070320 A JP 2020070320A
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Abstract

To provide a rubber composition capable of improving wear resistance performance and low fuel consumption performance in a well-balanced manner, and a tire having a tire member composed of the rubber composition.SOLUTION: The rubber composition contains 8-110 pts.mass of carbon black based on 100 pts.mass of a diene rubber and contains 0.30 pt.mass or more of a carbon surface modifier containing a compound represented by formula (1) based on 100 pts.mass of the carbon black. (In the formula, ring Qrepresents a benzene ring which may be substituted with 1-3 groups selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a Calkyl group, a Calkoxy group and a Calkyl-carbonyl group; and ring Qrepresents an imidazole ring which may be substituted with 1-2 groups selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a Calkyl group, a Calkoxy group and a Calkyl-carbonyl group.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明はゴム組成物および該ゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤに関する。   The present invention relates to a tire having a rubber composition and a tread composed of the rubber composition.

タイヤの耐摩耗性能を向上させる方法の1つとして、カーボンブラックを微粒子化させる技術が知られている。しかしながら、カーボンブラックの微粒子化は低燃費性能の悪化を招くため、耐摩耗性能と低燃費性能の両立は困難であった。   As one of the methods for improving the wear resistance performance of tires, a technique of making carbon black into fine particles is known. However, since atomization of carbon black causes deterioration of fuel economy performance, it is difficult to achieve both wear resistance performance and fuel economy performance.

この問題を解決するため、例えば、特許文献1〜3に記載のカーボンカップリング剤を使用し、カーボンブラックとジエン系ゴムとを化学的に結合させることでカーボンブラックの分散を向上させ、低燃費性能を改善させる試みがなされてきた。   In order to solve this problem, for example, the carbon coupling agents described in Patent Documents 1 to 3 are used, and the carbon black and the diene rubber are chemically bonded to each other to improve the dispersion of the carbon black and improve the fuel economy. Attempts have been made to improve performance.

特開2016−3236号公報JP, 2016-3236, A 特開2016−216595号公報JP, 2016-216595, A 特開2017−8230号公報JP, 2017-8230, A

しかしながら、カーボンカップリング剤を使用すると、カーボンとジエン系ゴムとの間で応力集中を発生させ、結果的に耐摩耗性能が悪化する為、耐摩耗性能と低燃費性能の両立には不十分であることがわかった。   However, when a carbon coupling agent is used, stress concentration occurs between the carbon and the diene rubber, and as a result, the wear resistance performance deteriorates, so it is not sufficient to achieve both wear resistance performance and fuel economy performance. I knew it was.

本発明は、耐摩耗性能および低燃費性能をバランス良く改善することができるゴム組成物、ならびに該ゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a rubber composition capable of improving wear resistance performance and fuel economy performance in a well-balanced manner, and a tire having a tread composed of the rubber composition.

本発明者は、鋭意検討の結果、カーボンブラックおよび式(1)で表される化合物を含有するカーボン表面改質剤を配合したゴム組成物が、耐摩耗性能および低燃費性能の総合性能を改善することができることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that a rubber composition containing carbon black and a carbon surface modifier containing a compound represented by the formula (1) improves the overall performance of abrasion resistance and fuel economy. The inventors have found that they can be achieved and completed the present invention.

すなわち、本発明は、
〔1〕ジエン系ゴム100質量部に対して、カーボンブラックを8〜110質量部配合し、該カーボンブラック100質量部に対して、式(1)で表される化合物を含有するカーボン表面改質剤を0.30質量部以上配合したことを特徴とするゴム組成物。

Figure 2020070320
(式中、環Q1は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜3個の基で置換されていてもよいベンゼン環を表し;環Q2は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環を表す。)
〔2〕加硫後のゴム組成物を、アセトンを溶剤として用いて80℃で72時間ソックスレー抽出したときの式(2)で表される化合物の抽出量が、カーボンブラック100質量部に対して0.10質量部以上である、〔1〕記載のゴム組成物。
Figure 2020070320
(環Q2は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環を表す。)
〔3〕〔1〕または〔2〕記載のゴム組成物より構成されたトレッドを有する重荷重用タイヤ、に関する。 That is, the present invention is
[1] 8 to 110 parts by mass of carbon black is mixed with 100 parts by mass of diene rubber, and 100 parts by mass of the carbon black is modified to contain a compound represented by the formula (1). A rubber composition containing 0.30 parts by mass or more of an agent.
Figure 2020070320
(In the formula, ring Q 1 is 1 selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and a C 1-6 alkyl-carbonyl group. ~ Represents a benzene ring which may be substituted with 3 groups; ring Q 2 is a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and C 1 -6 represents an imidazole ring which may be substituted with 1 to 2 groups selected from the group consisting of 6 alkyl-carbonyl groups.)
[2] The amount of the compound represented by the formula (2) when the rubber composition after vulcanization was subjected to Soxhlet extraction at 80 ° C. for 72 hours using acetone as a solvent, based on 100 parts by mass of carbon black. The rubber composition according to [1], which is 0.10 parts by mass or more.
Figure 2020070320
(Ring Q 2 is 1 to 2 selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and a C 1-6 alkyl-carbonyl group. Represents an imidazole ring which may be substituted with a group of
[3] A heavy-duty tire having a tread composed of the rubber composition according to [1] or [2].

本発明によれば、耐摩耗性能および低燃費性能をバランス良く改善することができるゴム組成物、ならびに該ゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤが提供される。   According to the present invention, there are provided a rubber composition capable of improving wear resistance performance and fuel economy performance in a well-balanced manner, and a tire having a tread composed of the rubber composition.

本発明の一実施形態であるゴム組成物は、カーボンブラックおよび式(1)で表される化合物を含有するカーボン表面改質剤を配合することを特徴とする。なお、本明細書において、「〜」を用いて数値範囲を示す場合、その両端の数値を含むものとする。   A rubber composition which is one embodiment of the present invention is characterized by blending carbon black and a carbon surface modifier containing a compound represented by the formula (1). In addition, in this specification, when a numerical range is shown using "-", the numerical value of the both ends shall be included.

本明細書において「置換基」の定義における炭素の数を、例えば、「C1-6」等と表記する場合もある。具体的には、「C1-6アルキル」なる表記は、炭素数1から6のアルキル基と同義である。 In the present specification, the number of carbon atoms in the definition of “substituent” may be expressed as “C 1-6 ”, for example. Specifically, the expression “C 1-6 alkyl” is synonymous with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

「ハロゲン原子」の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子が挙げられる。好ましくは、フッ素原子および塩素原子である。   Specific examples of the “halogen atom” include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom. Preferred are a fluorine atom and a chlorine atom.

「C1-6アルキル」は、炭素数1〜6個を有する直鎖状もしくは分枝状の飽和炭化水素基を意味する。「C1-6アルキル」の具体例としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、ヘキシル、イソヘキシル、ヘプチル、オクチル、1,1−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル等が挙げられる。好ましくは「C1-4アルキル」であり、より好ましくは、メチルおよびエチルである。 “C 1-6 alkyl” means a linear or branched saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Specific examples of "C 1-6 alkyl" include, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, 1-ethylpropyl, hexyl, isohexyl, Heptyl, octyl, 1,1-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl and the like can be mentioned. It is preferably “C 1-4 alkyl”, more preferably methyl and ethyl.

「C1-6アルコキシ」の「C1-6アルキル」部分は、前記「C1-6アルキル」と同義である。「C1-6アルコキシ」の具体例としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ等が挙げられる。好ましくは「C1-4アルコキシ」であり、より好ましくは、メトキシおよびエトキシである。 The “C 1-6 alkyl” portion of “C 1-6 alkoxy” has the same meaning as the above “C 1-6 alkyl”. Specific examples of "C 1-6 alkoxy" include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy and the like. It is preferably “C 1-4 alkoxy”, more preferably methoxy and ethoxy.

「C1-6アルキル−カルボニル」の「C1-6アルキル」部分は、前記「C1-6アルキル」と同義である。「C1-6アルキル−カルボニル」の具体例としては、例えば、メチルカルボニル(アセチル)、エチルカルボニル、プロピルカルボニル、イソプロピルカルボニル、ブチルカルボニル、ペンチルカルボニル、ヘキシルカルボニル等が挙げられる。好ましくは「C1-4アルキル−カルボニル」であり、より好ましくはアセチルである。 The “C 1-6 alkyl” portion of “C 1-6 alkyl-carbonyl” has the same meaning as the above “C 1-6 alkyl”. Specific examples of “C 1-6 alkyl-carbonyl” include methylcarbonyl (acetyl), ethylcarbonyl, propylcarbonyl, isopropylcarbonyl, butylcarbonyl, pentylcarbonyl, hexylcarbonyl and the like. It is preferably “C 1-4 alkyl-carbonyl”, more preferably acetyl.

<ゴム成分>
本実施形態において使用されるゴム成分としては、ジエン系ゴムであれば特に制限されないが、イソプレン系ゴムおよびブタジエンゴム(BR)が好適に用いられる。
<Rubber component>
The rubber component used in this embodiment is not particularly limited as long as it is a diene rubber, but isoprene rubber and butadiene rubber (BR) are preferably used.

(イソプレン系ゴム)
イソプレン系ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)および天然ゴム等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。天然ゴムには、非改質天然ゴム(NR)の他に、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム(HNR)、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。なかでも、NRおよびIRが好ましく、IRがより好ましい。これらの他のイソプレン系ゴムは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Isoprene rubber)
As the isoprene-based rubber, for example, isoprene rubber (IR) and natural rubber such as those commonly used in the tire industry can be used. In addition to unmodified natural rubber (NR), natural rubber includes epoxidized natural rubber (ENR), hydrogenated natural rubber (HNR), deproteinized natural rubber (DPNR), high-purity natural rubber (UPNR), and graft. Modified natural rubber such as synthetic natural rubber is also included. Among them, NR and IR are preferable, and IR is more preferable. These other isoprene-based rubbers may be used alone or in combination of two or more.

NRとしては、特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを用いることができ、例えば、SIR20、RSS#3、TSR20等が挙げられる。   The NR is not particularly limited, and those commonly used in the tire industry can be used, and examples thereof include SIR20, RSS # 3, and TSR20.

イソプレン系ゴムのゴム成分100質量%中の含有量は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。また、該含有量の上限は特に制限されず、100質量%であってもよいが、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下がさらに好ましい。   The content of the isoprene-based rubber in 100% by mass of the rubber component is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and further preferably 70% by mass or more. The upper limit of the content is not particularly limited and may be 100% by mass, preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and further preferably 85% by mass or less.

(BR)
BRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス1,4結合含有率が50%未満のBR(ローシスBR)、シス1,4結合含有率が90%以上のBR(ハイシスBR)、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム(希土類系BR)、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらのBRのなかでも、耐摩耗性能に優れるという理由から、ハイシスBRが好ましい。
(BR)
The BR is not particularly limited, and examples thereof include BR having a cis 1,4 bond content of less than 50% (low cis BR), BR having a cis 1,4 bond content of 90% or more (high cis BR), and rare earth. Rare earth butadiene rubber synthesized using elemental catalyst (rare earth BR), BR containing syndiotactic polybutadiene crystals (SPB containing BR), modified BR (high cis modified BR, low cis modified BR) etc. It is possible to use a specific one. Among these BRs, high cis BR is preferable because it has excellent wear resistance.

ハイシスBRとしては、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1220、宇部興産(株)製のBR130B、BR150B、BR150L、JSR(株)製のBR730等が挙げられる。ハイシスBRを含有することで低温特性および耐摩耗性能を向上させることができる。希土類系BRとしては、例えば、ランクセス(株)製のBUNA−CB25等が挙げられる。   Examples of the high cis BR include BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., BR130B, BR150B, BR150L manufactured by Ube Industries, Ltd., and BR730 manufactured by JSR Corporation. By containing high cis BR, low temperature characteristics and wear resistance can be improved. Examples of the rare earth BR include BUNA-CB25 manufactured by LANXESS Co., Ltd. and the like.

SPB含有BRは、1,2−シンジオタクチックポリブタジエン結晶が、単にBR中に結晶を分散させたものではなく、BRと化学結合したうえで分散しているものが挙げられる。このようなSPB含有BRとしては、宇部興産(株)製のVCR−303、VCR−412、VCR−617等が挙げられる。   Examples of the SPB-containing BR include those in which 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals are not simply dispersed in BR but are dispersed after being chemically bonded to BR. Examples of such SPB-containing BR include VCR-303, VCR-412 and VCR-617 manufactured by Ube Industries, Ltd.

変性BRとしては、リチウム開始剤により1,3−ブタジエンの重合を行ったのち、スズ化合物を添加することにより得られ、さらに変性BR分子の末端がスズ−炭素結合で結合されているもの(スズ変性BR)や、ブタジエンゴムの活性末端に縮合アルコキシシラン化合物を有するブタジエンゴム(シリカ用変性BR)等が挙げられる。このような変性BRとしては、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1250H(スズ変性)、住友化学工業(株)製のS変性ポリマー(シリカ用変性)等が挙げられる。   The modified BR is obtained by polymerizing 1,3-butadiene with a lithium initiator and then adding a tin compound, and the terminal of the modified BR molecule is further bound with a tin-carbon bond (tin. Modified BR), butadiene rubber having a condensed alkoxysilane compound at the active end of butadiene rubber (modified BR for silica), and the like. Examples of such a modified BR include BR1250H (tin modified) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., S-modified polymer (modified for silica) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and the like.

BRを含有する場合のゴム成分100質量%中の含有量は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましい。また、該含有量は、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。   When BR is contained, the content in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 15% by mass or more. The content is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less.

BRのシス1,4結合含有率(シス含量)は、耐久性や耐摩耗性能の観点から、90質量%以上が好ましく、93質量%以上がより好ましく、95質量%以上がより好ましい。シス含量が高い方が、ポリマー鎖が規則正しく配列されることから、ポリマー同士の相互作用が強くなりゴム強度が向上し、耐摩耗性能が向上すると考えられる。   The cis-1,4 bond content (cis content) of BR is preferably 90% by mass or more, more preferably 93% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more, from the viewpoint of durability and abrasion resistance. It is considered that the higher the cis content, the more regularly the polymer chains are arranged, so that the interaction between the polymers becomes stronger, the rubber strength is improved, and the wear resistance performance is improved.

BRの重量平均分子量(Mw)は、耐摩耗性能およびグリップ性能等の観点から30万以上が好ましく、35万以上がより好ましく、40万以上がさらに好ましい。また、Mwは、架橋均一性等の観点から、200万以下が好ましく、100万以下がより好ましい。なお、Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(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ることができる。   The weight average molecular weight (Mw) of BR is preferably 300,000 or more, more preferably 350,000 or more, and further preferably 400,000 or more from the viewpoint of wear resistance performance and grip performance. Further, Mw is preferably 2,000,000 or less, and more preferably 1,000,000 or less from the viewpoint of cross-linking uniformity and the like. In addition, Mw is based on the measured value by gel permeation chromatography (GPC) (Tosoh Corp. GPC-8000 series, a detector: differential refractometer, a column: Tosoh Corp. TSKGEL SUPERMALTORE HZ-M). Can be obtained by standard polystyrene conversion.

(その他のゴム成分)
本実施形態に係るゴム成分として、前記のイソプレン系ゴムおよびBR以外のジエン系ゴムを含有してもよい。ジエン系ゴムとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)等が挙げられる。これらその他のゴム成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Other rubber components)
As the rubber component according to the present embodiment, a diene rubber other than the above isoprene rubber and BR may be contained. Examples of the diene rubber include styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (X-IIR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), etc. Is mentioned. These other rubber components may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態に係るゴム組成物には、例えば、分子構造中に少なくとも1種の金属配位能を有する官能基を含む複合材料等を配合してもよい。ここで、金属配位能を有する官能基としては、金属配位能を持つものであれば特に限定されず、例えば、酸素、窒素、硫黄等の金属配位性の原子を含む官能基が挙げられる。具体的には、ジチオカルバミン酸基、リン酸基、カルボン酸基、カルバミン酸基、ジチオ酸基、アミノ燐酸基、チオール基等が例示される。上記官能基は1種のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。   The rubber composition according to the present embodiment may be blended with, for example, a composite material containing a functional group having at least one kind of metal coordinating ability in the molecular structure. Here, the functional group having a metal coordinating ability is not particularly limited as long as it has a metal coordinating ability, and examples thereof include a functional group containing a metal coordinating atom such as oxygen, nitrogen, or sulfur. Be done. Specific examples thereof include a dithiocarbamic acid group, a phosphoric acid group, a carboxylic acid group, a carbamic acid group, a dithioacid group, an aminophosphoric acid group and a thiol group. The above functional groups may be contained alone or in combination of two or more.

該官能基に対する配位金属としては、例えば、Fe、Cu、Ag、Co、Mn、Ni、Ti、V、Zn、Mo、W、Os、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Si等が挙げられる。例えば、このような金属原子(M1)を有する化合物が配合されかつ金属配位能を有する官能基(−COO等)を含む高分子材料では、各−COOM1が配位結合して多数の−COOM1が重なることにより、金属原子が凝集したクラスターが形成される。なお、上記金属原子(M1)の配合量としては、高分子材料中のポリマー成分100質量部に対して、0.01〜200質量部が好ましい。 Examples of the coordination metal for the functional group include Fe, Cu, Ag, Co, Mn, Ni, Ti, V, Zn, Mo, W, Os, Mg, Ca, Sr, Ba, Al and Si. Be done. For example, in a polymer material containing such a compound having a metal atom (M 1 ) and containing a functional group (—COO or the like) having a metal coordinating ability, each —COOM 1 is coordinate-bonded to form a large number of compounds. The overlapping of —COOM 1 forms a cluster in which metal atoms are aggregated. The content of the metal atom (M 1 ) is preferably 0.01 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component in the polymer material.

<カーボンブラック>
カーボンブラックとしては、ゴム用として一般的なものを適宜利用することができる。具体的にはN110、N115、N120、N125、N134、N135、N219、N220、N231、N234、N293、N299、N326、N330、N339、N343、N347、N351、N356、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N772、N774、N787、N907、N908、N990、N991等を好適に用いることができ、これ以外にも自社合成品等も好適に用いることができる。これらのカーボンブラックは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Carbon black>
As the carbon black, those generally used for rubber can be appropriately used. Specifically, N110, N115, N120, N125, N134, N135, N219, N220, N231, N234, N293, N299, N326, N330, N339, N343, N347, N351, N356, N358, N375, N539, N550 ,. N582, N630, N642, N650, N660, N683, N754, N762, N765, N772, N774, N787, N907, N908, N990, N991, etc. can be preferably used, and in-house synthesized products are also suitable. Can be used for. These carbon blacks may be used alone or in combination of two or more.

カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、補強性の観点から50m2/g以上が好ましく、60m2/g以上がより好ましく、70m2/g以上がさらに好ましく、80m2/g以上が特に好ましい。また、低燃費性能の観点からは、400m2/g以下が好ましく、350m2/g以下がより好ましく、300m2/g以下がさらに好ましい。なお、本実施形態において、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217のA法に準拠して測定される。 Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably not less than 50 m 2 / g from the viewpoint of the reinforcing property, more preferably at least 60m 2 / g, 70m 2 / more preferably more than g, 80 m 2 / g or more Is particularly preferable. Further, from the viewpoint of fuel economy, preferably it is 400 meters 2 / g or less, more preferably 350 meters 2 / g, more preferably 300 meters 2 / g or less. In addition, in this embodiment, N 2 SA of carbon black is measured in accordance with the method A of JIS K 6217.

カーボンブラックのゴム成分100質量部に対する含有量は、耐摩耗性能の観点から、8質量部以上であり、10質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましく、20質量部以上がさらに好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、110質量部以下であり、105質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましく、90質量部以下がさらに好ましく、80質量部以下が特に好ましい。   From the viewpoint of abrasion resistance, the content of carbon black with respect to 100 parts by mass of the rubber component is 8 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, and further preferably 20 parts by mass or more. Further, from the viewpoint of low fuel consumption performance and processability, it is 110 parts by mass or less, preferably 105 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, further preferably 90 parts by mass or less, particularly preferably 80 parts by mass or less. ..

<カーボン表面改質剤>
本実施形態に係るゴム組成物は、下記式(1)で表される化合物を1種または2種以上含有するカーボン表面改質剤が配合される。好ましくは、式(1)で表される化合物からなるカーボン表面改質剤である。

Figure 2020070320
(式中、環Q1は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜3個の基で置換されていてもよいベンゼン環を表し;環Q2は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環を表す。) <Carbon surface modifier>
The rubber composition according to this embodiment contains a carbon surface modifier containing one or more compounds represented by the following formula (1). A carbon surface modifier composed of the compound represented by the formula (1) is preferable.
Figure 2020070320
(In the formula, ring Q 1 is 1 selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and a C 1-6 alkyl-carbonyl group. ~ Represents a benzene ring which may be substituted with 3 groups; ring Q 2 is a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and C 1 -6 represents an imidazole ring which may be substituted with 1 to 2 groups selected from the group consisting of 6 alkyl-carbonyl groups.)

式(1)で表される化合物は、既存のカーボンカップリング剤のようにカーボンブラックとジエン系ゴムとを結合させるのではなく、カーボンブラックの表面にのみ結合する。そして、カーボンブラックとジエン系ゴムとの相溶性を向上させることでカーボンブラック分散性を向上させ、低燃費性能を確保することができる。さらに、カーボンブラックとジエン系ゴムとの間の応力集中を防ぐことで、耐摩耗性能を向上させることができる。   The compound represented by the formula (1) does not bond the carbon black and the diene rubber unlike the existing carbon coupling agent, but bonds only to the surface of the carbon black. Then, by improving the compatibility between the carbon black and the diene rubber, it is possible to improve the dispersibility of the carbon black and secure the low fuel consumption performance. Furthermore, by preventing stress concentration between the carbon black and the diene rubber, the wear resistance performance can be improved.

環Q1として好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、C1-4アルキル基、C1-4アルコキシ基、およびアセチル基からなる群から選ばれる1〜3個の基で置換されていてもよいベンゼン環であり;より好ましくは、ハロゲン原子、C1-4アルキル基、およびC1-4アルコキシ基からなる群から選ばれる1〜3個の基で置換されていてもよいベンゼン環である。 Ring Q 1 is preferably substituted with 1 to 3 groups selected from the group consisting of halogen atom, hydroxyl group, amino group, C 1-4 alkyl group, C 1-4 alkoxy group, and acetyl group. And a benzene ring which may be substituted with 1 to 3 groups selected from the group consisting of a halogen atom, a C 1-4 alkyl group, and a C 1-4 alkoxy group. ..

環Q2として好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、C1-4アルキル基、C1-4アルコキシ基、およびアセチル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環であり;より好ましくは、ハロゲン原子、アミノ基、およびC1-4アルキル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環であり;さらに好ましくは、1〜2個のC1-4アルキル基で置換されているイミダゾール環である。なお、イミダゾール環上のカルボニル基との結合手は、環を構成する炭素原子および窒素原子のいずれであってもよい。 Ring Q 2 is preferably substituted with 1 to 2 groups selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a C 1-4 alkyl group, a C 1-4 alkoxy group, and an acetyl group. A good imidazole ring; more preferably an imidazole ring optionally substituted with 1 to 2 groups selected from the group consisting of a halogen atom, an amino group, and a C 1-4 alkyl group; , An imidazole ring substituted with 1 to 2 C 1-4 alkyl groups. The bond to the carbonyl group on the imidazole ring may be either a carbon atom or a nitrogen atom constituting the ring.

カーボン表面改質剤のカーボンブラック100質量部に対する配合量は、0.30質量部以上であり、0.40質量部以上が好ましく、0.50質量部以上がより好ましく、1.0質量部以上がさらに好ましい。カーボン表面改質剤の配合量が0.30質量部未満の場合は、カーボン表面改質の効果を十分に発揮することができず、耐摩耗性能および低燃費性能の改善効果が充分に得られない傾向がある。また、カーボン表面改質剤の配合量の上限は特に制限されないが、コストの観点、また耐摩耗性能および低燃費性能の改善効果が飽和する観点から、50質量部以下が好ましく、45質量部以下がより好ましく、40質量部以下がさらに好ましい。   The blending amount of the carbon surface modifier with respect to 100 parts by mass of carbon black is 0.30 part by mass or more, preferably 0.40 part by mass or more, more preferably 0.50 part by mass or more, and 1.0 part by mass or more. Is more preferable. When the blending amount of the carbon surface modifier is less than 0.30 parts by mass, the effect of carbon surface modification cannot be sufficiently exerted, and the effect of improving wear resistance performance and fuel economy performance can be sufficiently obtained. Tend not to. The upper limit of the amount of the carbon surface modifier blended is not particularly limited, but is preferably 50 parts by mass or less, and 45 parts by mass or less from the viewpoint of cost and the saturation of the effect of improving wear resistance performance and fuel efficiency performance. Is more preferable, and 40 parts by mass or less is further preferable.

カーボンブラックとカーボンブラック表面改質剤の結合に際しては、式(1)で表される化合物のアミド結合が、混練過程において加水分解反応を起こして開裂し、その結果生じたアミノ基を有する化合物とカーボンブラック表面の官能基とが結合する。一方、加水分解の結果生じた、下記式(2)で表されるカルボン酸は、加硫後のゴムをソックスレー抽出することにより回収することができる。

Figure 2020070320
(環Q2は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環を表す。) When binding the carbon black and the carbon black surface modifier, the amide bond of the compound represented by the formula (1) undergoes a hydrolysis reaction in the kneading process and is cleaved, resulting in a compound having an amino group. It bonds with the functional groups on the surface of carbon black. On the other hand, the carboxylic acid represented by the following formula (2) generated as a result of hydrolysis can be recovered by Soxhlet extraction of the vulcanized rubber.
Figure 2020070320
(Ring Q 2 is 1 to 2 selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and a C 1-6 alkyl-carbonyl group. Represents an imidazole ring which may be substituted with a group of

環Q2として好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、C1-4アルキル基、C1-4アルコキシ基、およびアセチル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環であり;より好ましくは、ハロゲン原子、アミノ基、およびC1-4アルキル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環であり;さらに好ましくは、1〜2個のC1-4アルキル基で置換されているイミダゾール環である。なお、イミダゾール環上のカルボニル基との結合手は、環を構成する炭素原子および窒素原子のいずれであってもよい。 Ring Q 2 is preferably substituted with 1 to 2 groups selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a C 1-4 alkyl group, a C 1-4 alkoxy group, and an acetyl group. A good imidazole ring; more preferably an imidazole ring optionally substituted with 1 to 2 groups selected from the group consisting of a halogen atom, an amino group, and a C 1-4 alkyl group; , An imidazole ring substituted with 1 to 2 C 1-4 alkyl groups. The bond to the carbonyl group on the imidazole ring may be either a carbon atom or a nitrogen atom constituting the ring.

加硫後のゴム組成物を、JIS K 6229:2015「ゴム−溶剤抽出物の求め方(定量)」記載のA法に準じ、アセトンを溶剤として用いて80℃で72時間ソックスレー抽出したときの式(2)で表される化合物の抽出量は、カーボンブラック100質量部に対して0.10質量部以上が好ましく、0.20質量部以上がより好ましく、0.30質量部以上がさらに好ましく、0.40質量部以上が特に好ましい。抽出量が0.10質量部未満の場合は、カーボン表面改質の効果を十分に発揮することができず、耐摩耗性能および低燃費性能の改善効果が充分に得られない傾向がある。また、式(2)で表される化合物の抽出量の上限は特に制限されないが、耐摩耗性能および低燃費性能の改善効果が飽和する観点から、40質量部以下が好ましく、35質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。   The rubber composition after vulcanization was subjected to Soxhlet extraction at 80 ° C. for 72 hours using acetone as a solvent according to the method A described in JIS K 6229: 2015 “Rubber-Method for determining solvent-solvent extract (quantitative)”. The extraction amount of the compound represented by the formula (2) is preferably 0.10 parts by mass or more, more preferably 0.20 parts by mass or more, still more preferably 0.30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of carbon black. , 0.40 parts by mass or more is particularly preferable. If the extraction amount is less than 0.10 parts by mass, the effect of carbon surface modification cannot be sufficiently exerted, and the effect of improving wear resistance performance and fuel economy performance tends to be insufficient. Further, the upper limit of the amount of the compound represented by the formula (2) is not particularly limited, but from the viewpoint of saturation of the effect of improving wear resistance performance and fuel economy performance, 40 parts by mass or less is preferable, and 35 parts by mass or less is preferable. It is more preferably 30 parts by mass or less.

<その他の配合剤>
本実施形態で作製されるゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、シリカ等の補強用充填剤、シランカップリング剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加工助剤、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜配合することができる。
<Other compounding agents>
In the rubber composition produced in the present embodiment, in addition to the above components, compounding agents generally used in the production of rubber compositions, for example, reinforcing fillers such as silica, silane coupling agents, and antioxidants. , Stearic acid, zinc oxide, a processing aid, a softening agent, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator and the like can be appropriately mixed.

充填剤としては、例えばmM2・xSiOy・zH2O(式中、M2はアルミニウム、カルシウム、マグネシウム、チタンおよびジルコニウムよりなる群より選択された少なくとも1種の金属、又は該金属の酸化物、水酸化物、水和物若しくは炭酸塩を示し;mは1〜5、xは0〜10、yは2〜5、zは0〜10の範囲の数値を示す。)で表される充填剤等が挙げられる。 Examples of the filler include mM 2 · xSiOy · zH 2 O (wherein M 2 is at least one metal selected from the group consisting of aluminum, calcium, magnesium, titanium and zirconium, or an oxide of the metal, A hydroxide, a hydrate or a carbonate; m is 1 to 5, x is 0 to 10, y is 2 to 5, and z is a numerical value in the range of 0 to 10.) Etc.

上記mM2・xSiOy・zH2Oで表される充填剤の具体例としては、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、アルミナ(Al23、Al23・3H2O)、クレー(Al23・2SiO2)、カオリン(Al23・2SiO2・2H2O)、パイロフィライト(Al23・4SiO2・H2O)、ベントナイト(Al23・4SiO2・2H2O)、ケイ酸アルミニウム(Al2SiO5、Al4(SiO23・5H2O等)、ケイ酸アルミニウムカルシウム(Al23・CaO・2SiO2)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、酸化カルシウム(CaO)、ケイ酸カルシウム(Ca2SiO4)、ケイ酸マグネシウムカルシウム(CaMgSiO4)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、酸化マグネシウム(MgO)、タルク(MgO・4SiO2・H2O)、アタパルジャイト(5MgO・8SiO2・9H2O)、酸化アルミニウムマグネシウム(MgO・Al23)、チタン白(TiO2)、チタン黒(Tin2n-1)等が挙げられる。このような充填剤を含むゴム組成物では、充填剤が凝集したクラスターが形成される。なお、上記充填剤の配合量としては、ゴム成分100質量部に対して、10〜200質量部が好ましい。 Specific examples of the filler represented by the above-mentioned mM 2 · xSiOy · zH 2 O include aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), alumina (Al 2 O 3 , Al 2 O 3 · 3H 2 O), and clay. (Al 2 O 3 .2SiO 2 ), kaolin (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O), pyrophyllite (Al 2 O 3 .4SiO 2 .H 2 O), bentonite (Al 2 O 3 .4SiO) 2 · 2H 2 O), aluminum silicate (Al 2 SiO 5, Al 4 (SiO 2) 3 · 5H 2 O , etc.), aluminum silicate calcium (Al 2 O 3 · CaO · 2SiO 2), calcium hydroxide ( Ca (OH) 2 ), calcium oxide (CaO), calcium silicate (Ca 2 SiO 4 ), magnesium calcium silicate (CaMgSiO 4 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium oxide (M gO), talc (MgO · 4SiO 2 · H 2 O), attapulgite (5MgO · 8SiO 2 · 9H 2 O), magnesium aluminum oxide (MgO · Al 2 O 3) , titanium white (TiO 2), titanium black (Ti n O 2n-1 ) and the like. In the rubber composition containing such a filler, clusters in which the filler is aggregated are formed. The amount of the filler to be blended is preferably 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

シランカップリング剤としては、タイヤ工業において、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)テトラ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等のメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン等のビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン等のニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のクロロ系等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、スルフィド系が好ましく、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドがより好ましい。   As the silane coupling agent, any silane coupling agent that has been conventionally used in combination with silica in the tire industry can be used, and for example, a sulfide-based compound such as bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3 or the like. -Mercapto type such as mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyl type such as vinyltriethoxysilane, amino type such as 3-aminopropyltriethoxysilane, glycidoxy type such as γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-nitropropyl Examples thereof include nitro-based compounds such as trimethoxysilane and chloro-based compounds such as 3-chloropropyltrimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, sulfides are preferable, and bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide is more preferable.

前記老化防止剤としては特に限定されず、ゴム分野で使用されているものが使用可能であり、例えば、キノリン系、キノン系、フェノール系、フェニレンジアミン系老化防止剤等が挙げられる。   The antioxidant is not particularly limited, and those used in the rubber field can be used, and examples thereof include quinoline-based, quinone-based, phenol-based, and phenylenediamine-based antioxidants.

老化防止剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、0.5質量部以上が好ましく、0.8質量部以上がより好ましい。また、老化防止剤の含有量は、充填剤等の分散性、破断時伸び、混練効率の観点から、2.0質量部以下が好ましく、1.5質量部以下がより好ましく、1.2質量部以下がより好ましい。   When the antioxidant is contained, the content thereof with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 part by mass or more, and more preferably 0.8 part by mass or more. The content of the antioxidant is preferably 2.0 parts by mass or less, more preferably 1.5 parts by mass or less, and 1.2 parts by mass, from the viewpoints of dispersibility of the filler and the like, elongation at break, and kneading efficiency. Less than or equal to part is more preferable.

ステアリン酸を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加硫速度の観点から、0.2質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、加工性の観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。   From the viewpoint of the vulcanization rate, the content of stearic acid with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.2 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more. From the viewpoint of workability, it is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less.

酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加硫速度の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。   From the viewpoint of the vulcanization rate, the content of 100 parts by mass of the rubber component in the case of containing zinc oxide is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more. From the viewpoint of wear resistance, the amount is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less.

前記軟化剤としては、例えば、プロセスオイルや植物油脂等のオイル、液状ジエン系重合体等が挙げられる。これらの軟化剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、オイルが好ましい。   Examples of the softening agent include oils such as process oils and vegetable oils and fats, and liquid diene polymers. These softening agents may be used alone or in combination of two or more kinds. Of these, oil is preferable.

オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、その混合物等が挙げられる。プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル(アロマオイル)等が挙げられる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。なかでも、アロマオイルが好ましい。   Examples of oils include process oils, vegetable oils and fats, mixtures thereof, and the like. Examples of the process oil include paraffin type process oil, naphthene type process oil, aromatic type process oil (aroma oil) and the like. As vegetable oils and oils, castor oil, cottonseed oil, linseed oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, coconut oil, peanut oil, rosin, pine oil, pine tar, tall oil, corn oil, sesame oil, Beni flower oil, sesame oil, Examples include olive oil, sunflower oil, palm kernel oil, camellia oil, jojoba oil, macadamia nut oil, tung oil and the like. Among them, aroma oil is preferable.

軟化剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましい。また、軟化剤の含有量は、耐ブロック性能および耐摩耗性能の観点から、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。   The content of the softening agent with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 1 part by mass or more, and more preferably 3 parts by mass or more, from the viewpoint of processability. In addition, the content of the softening agent is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less, from the viewpoint of block resistance and abrasion resistance.

加硫剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。   Sulfur is preferably used as the vulcanizing agent. As sulfur, powdered sulfur, oil-treated sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, highly dispersible sulfur and the like can be used.

加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保し、良好なグリップ性能および耐摩耗性能を得るという観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましい。また、劣化の観点からは、3.0質量部以下が好ましく、2.5質量部以下がより好ましい。   The content of 100 parts by mass of the rubber component when sulfur is contained as a vulcanizing agent is 0.5 parts by mass or more from the viewpoint of ensuring a sufficient vulcanization reaction and obtaining good grip performance and abrasion resistance. It is preferably 1.0 part by mass or more. From the viewpoint of deterioration, the amount is preferably 3.0 parts by mass or less, more preferably 2.5 parts by mass or less.

加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系若しくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、又はキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、およびグアニジン系加硫促進剤が好ましく、スルフェンアミド系加硫促進剤がより好ましい。   Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide-based, thiazole-based, thiuram-based, thiourea-based, guanidine-based, dithiocarbamic acid-based, aldehyde-amine-based or aldehyde-ammonia-based, imidazoline-based, or xanthate-based vulcanization accelerators. Etc. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more kinds. Of these, sulfenamide-based vulcanization accelerators, thiazole-based vulcanization accelerators, and guanidine-based vulcanization accelerators are preferable, and sulfenamide-based vulcanization accelerators are more preferable.

スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、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)等が挙げられる。なかでも、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、および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)が好ましい。   Examples of the sulfenamide vulcanization accelerator include N-tert-butyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (CBS), and N, N. -Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DCBS) and the like. Among them, N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS) and N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS) are preferable.

加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫速度を確保するという観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上が好ましい。また、加硫促進剤の含有量は、ブルーミングを抑制するという観点から、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。   The content of the vulcanization accelerator with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1.0 part by mass or more from the viewpoint of ensuring a sufficient vulcanization rate. Further, the content of the vulcanization accelerator is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less, from the viewpoint of suppressing blooming.

ゴム組成物の製造方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機等のゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。   The method for producing the rubber composition is not particularly limited, and a known method can be used. For example, it can be produced by a method of kneading each of the above components using a rubber kneading device such as an open roll, a Banbury mixer, a closed kneader, and then vulcanizing.

<タイヤ>
本発明の一実施形態であるタイヤは、前記のゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、ゴム成分に対して前記の配合剤を必要に応じて配合した前記ゴム組成物を、ベーストレッドの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成型することにより、未加硫タイヤを形成し、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤを製造することができる。
<Tires>
The tire which is one embodiment of the present invention can be manufactured by a usual method using the above-mentioned rubber composition. That is, the rubber composition prepared by optionally blending the compounding agent with respect to the rubber component is extruded in accordance with the shape of the base tread, and is bonded together with other tire members on a tire molding machine, A tire can be manufactured by forming an unvulcanized tire by molding by the method and heating and pressurizing this unvulcanized tire in a vulcanizer.

タイヤは、乗用車用タイヤ、乗用車用高性能タイヤ、トラックやバス等の重荷重用タイヤ、競技用タイヤ等タイヤ全般に用いることができるが、耐摩耗性能に優れることから、重荷重用タイヤとして好適に使用される。   The tire can be used for tires for passenger cars, high-performance tires for passenger cars, tires for heavy loads such as trucks and buses, tires for competition, etc., but it is preferably used as a heavy load tire because of its excellent wear resistance. To be done.

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。   The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例および比較例で使用した各種薬品について説明する。
IR:日本ゼオン(株)製のニッポールIR2200
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B(Mw:44万、ハイシスBR、シス−1,4結合含量:96%)
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN234(N2SA:117m2/g)
カーボン表面改質剤:下記式で表される化合物

Figure 2020070320
カーボンカップリング剤:下記式で表される化合物
Figure 2020070320
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤:大内新興化学(株)製のノクラック6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N−フェニル−p−フェニレンジアミン、6PPD)
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(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) Various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be described.
IR: Nippon IR2200 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
BR: UBEPOL BR150B (Mw: 440,000, high cis BR, cis-1,4 bond content: 96%) manufactured by Ube Industries, Ltd.
Carbon black: Show black N234 (N 2 SA: 117 m 2 / g) manufactured by Cabot Japan Co., Ltd.
Carbon surface modifier: compound represented by the following formula
Figure 2020070320
Carbon coupling agent: compound represented by the following formula
Figure 2020070320
Zinc oxide: Zinc Hua No. 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Stearic acid: Stem acid "Tsubaki" manufactured by NOF CORPORATION
Anti-aging agent: Nocrac 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N-phenyl-p-phenylenediamine, 6PPD) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.
Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Karuizawa Sulfur Co., Ltd .: Nocceller CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.

(実施例および比較例)
表1に示す配合処方にしたがい、3Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を150℃の条件下で4分間混練して、混練物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、80℃の条件下で3分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を140℃の条件下で50分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物(シート)を得た。
(Examples and Comparative Examples)
According to the formulation shown in Table 1, using a 3 L closed Banbury mixer, the chemicals other than sulfur and the vulcanization accelerator were kneaded at 150 ° C. for 4 minutes to obtain a kneaded product. Next, using an open roll, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and the mixture was kneaded at 80 ° C. for 3 minutes to obtain an unvulcanized rubber composition. Further, the obtained unvulcanized rubber composition was press-vulcanized at 140 ° C. for 50 minutes to obtain a vulcanized rubber composition (sheet).

得られた未加硫ゴム組成物および加硫ゴム組成物を用いて以下に示す方法により評価を行った。評価結果を表1に示す。   The obtained unvulcanized rubber composition and vulcanized rubber composition were evaluated by the following methods. The evaluation results are shown in Table 1.

<粘弾性試験>
(株)上島製作所製のスペクトロメーターを用いて、動的歪振幅1%、周波数10Hz、温度60℃でtanδを測定した。得られたtanδの逆数の値について、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほどエネルギーロスが小さく、低燃費性能に優れることを示す。
<Viscoelasticity test>
Using a spectrometer manufactured by Ueshima Seisakusho, tan δ was measured at a dynamic strain amplitude of 1%, a frequency of 10 Hz and a temperature of 60 ° C. The value of the reciprocal of tan δ obtained was indexed with Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the smaller the energy loss and the better the fuel efficiency.

<摩耗試験>
ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重1.0kgf、スリップ率30%の条件で摩耗量を測定した。得られた摩耗量の逆数の値について、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほど耐摩耗性能が高いことを示す。
<Abrasion test>
The amount of wear was measured using a Lambourn wear tester under the conditions of room temperature, a load of 1.0 kgf and a slip ratio of 30%. The value of the reciprocal of the obtained wear amount was indexed with Comparative Example 1 set to 100. The larger the value, the higher the abrasion resistance.

Figure 2020070320
Figure 2020070320

表1の結果より、カーボンブラックおよび式(1)で表される化合物を含有するカーボン表面改質剤を配合した本発明のゴム組成物は、耐摩耗性能および低燃費性能の平均指数が100を超えていることから、耐摩耗性能および低燃費性能の総合性能が改善されていることがわかる。   From the results of Table 1, the rubber composition of the present invention containing the carbon surface modifier containing the carbon black and the compound represented by the formula (1) has an average index of 100 for wear resistance and low fuel consumption. From this, it can be seen that the overall performance of wear resistance performance and fuel efficiency performance has been improved.

<ソックスレー抽出>
各加硫ゴム組成物を、JIS K 6229:2015「ゴム−溶剤抽出物の求め方(定量)」記載のA法に準じ、アセトンを溶剤として用いて80℃で72時間ソックスレー抽出したときの、下記式で表される化合物の、ゴム成分100質量部に対する抽出量(質量部)を以下に示す。

Figure 2020070320
<Soxhlet extraction>
Each vulcanized rubber composition was subjected to Soxhlet extraction at 80 ° C. for 72 hours at 80 ° C. using acetone as a solvent according to the method A described in JIS K 6229: 2015 “Rubber-Determination of Solvent Extraction (Quantification)”. The extraction amount (parts by mass) of the compound represented by the following formula based on 100 parts by mass of the rubber component is shown below.
Figure 2020070320

Figure 2020070320
Figure 2020070320

本発明のゴム組成物は、良好な耐摩耗性能および低燃費性能を有するので、特に重荷重用タイヤのトレッドゴムとして好適に使用される。   The rubber composition of the present invention has good wear resistance and low fuel consumption performance, and thus is particularly suitable for use as a tread rubber for heavy-duty tires.

Claims (3)

ジエン系ゴム100質量部に対して、カーボンブラックを8〜110質量部配合し、該カーボンブラック100質量部に対して、式(1)で表される化合物を含有するカーボン表面改質剤を0.30質量部以上配合したことを特徴とするゴム組成物。
Figure 2020070320
(式中、環Q1は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜3個の基で置換されていてもよいベンゼン環を表し;環Q2は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環を表す。)
8 to 110 parts by mass of carbon black is mixed with 100 parts by mass of the diene rubber, and 0 parts by mass of the carbon surface modifier containing the compound represented by the formula (1) is mixed with 100 parts by mass of the carbon black. A rubber composition comprising 30 parts by mass or more.
Figure 2020070320
(In the formula, ring Q 1 is 1 selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and a C 1-6 alkyl-carbonyl group. ~ Represents a benzene ring which may be substituted with 3 groups; ring Q 2 is a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and C 1 -6 represents an imidazole ring which may be substituted with 1 to 2 groups selected from the group consisting of 6 alkyl-carbonyl groups.)
加硫後のゴム組成物を、アセトンを溶剤として用いて80℃で72時間ソックスレー抽出したときの式(2)で表される化合物の抽出量が、カーボンブラック100質量部に対して0.10質量部以上である、請求項1記載のゴム組成物。
Figure 2020070320
(環Q2は、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、およびC1-6アルキル−カルボニル基からなる群から選ばれる1〜2個の基で置換されていてもよいイミダゾール環を表す。)
The amount of the compound represented by the formula (2) when the rubber composition after vulcanization was subjected to Soxhlet extraction at 80 ° C. for 72 hours using acetone as a solvent was 0.10 with respect to 100 parts by mass of carbon black. The rubber composition according to claim 1, which is contained in an amount of at least part by mass.
Figure 2020070320
(Ring Q 2 is 1 to 2 selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and a C 1-6 alkyl-carbonyl group. Represents an imidazole ring which may be substituted with a group of
請求項1または2記載のゴム組成物より構成されたトレッドを有する重荷重用タイヤ。 A heavy duty tire having a tread made of the rubber composition according to claim 1.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05255543A (en) * 1990-12-26 1993-10-05 Sumitomo Chem Co Ltd Rubber composition
US20070161734A1 (en) * 2005-12-20 2007-07-12 Hiroyuki Fudemoto Nano-composite and method thereof
JP2011162654A (en) * 2010-02-09 2011-08-25 Sumitomo Rubber Ind Ltd Rubber composition for tire and pneumatic tire
JP2013241481A (en) * 2012-05-17 2013-12-05 Sumitomo Rubber Ind Ltd Rubber composition for tire and pneumatic tire
JP2017179269A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 四国化成工業株式会社 Abrasion resistance improver for rubber and use thereof
JP2017218524A (en) * 2016-06-09 2017-12-14 四国化成工業株式会社 Rubber composition and use thereof
WO2018070147A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 東洋ゴム工業株式会社 Base tread rubber member, and pneumatic tire using same
JP2018062630A (en) * 2016-10-14 2018-04-19 東洋ゴム工業株式会社 Method for producing tread rubber member, and tire production method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05255543A (en) * 1990-12-26 1993-10-05 Sumitomo Chem Co Ltd Rubber composition
US20070161734A1 (en) * 2005-12-20 2007-07-12 Hiroyuki Fudemoto Nano-composite and method thereof
JP2011162654A (en) * 2010-02-09 2011-08-25 Sumitomo Rubber Ind Ltd Rubber composition for tire and pneumatic tire
JP2013241481A (en) * 2012-05-17 2013-12-05 Sumitomo Rubber Ind Ltd Rubber composition for tire and pneumatic tire
JP2017179269A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 四国化成工業株式会社 Abrasion resistance improver for rubber and use thereof
JP2017218524A (en) * 2016-06-09 2017-12-14 四国化成工業株式会社 Rubber composition and use thereof
WO2018070147A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 東洋ゴム工業株式会社 Base tread rubber member, and pneumatic tire using same
JP2018062630A (en) * 2016-10-14 2018-04-19 東洋ゴム工業株式会社 Method for producing tread rubber member, and tire production method

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