JP2020132690A - タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、前記課題を解決し、臭気が低減されたタイヤ用ゴム組成物、及び該ゴム組成物で少なくとも一部が構成されたタイヤを提供することを目的とする。
特定の臭気成分指数を有するため、特定量の天然ゴムを含有していても臭気が低減される。
特定の臭気成分指数を有するということは、臭気物質による臭気が香料等によりマスキングされているのではなく、臭気物質による臭気そのものが低減されていることを意味する。そのため、本発明では、特定の臭気成分指数を有するため、臭気物質による臭気そのものが低減されており、特定量の天然ゴムを含有していても臭気が確実に低減される。
また、平均粒子径が100nm以下の疎水性シリカは、ゴム組成物中で破壊核とならないため、平均粒子径が100nm以下の疎水性シリカを配合してもゴム組成物は良好な機械的特性(破断強度、破断伸び等)が得られる。
更には、平均粒子径が100nm以下の疎水性シリカと共に、分散剤を配合することにより、疎水性シリカのゴム組成物中での分散性がより良好となり、上記効果がより好適に得られる。
NRとしては、例えば、SIR20、RSS3、TSR20、TSS8等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、上記ゴム組成物では、改質天然ゴムの含有量が少ない場合であっても、臭気を低減できるため、ゴム成分100質量%中の改質天然ゴムの含有量は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下、特に好ましくは0質量%である。
なお、BRのシス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
変性BRが有する官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。なかでも、アミノ基(好ましくはアミノ基が有する水素原子が炭素数1〜6のアルキル基に置換されたアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6のアルコキシ基)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1〜6のアルコキシシリル基)、アミド基が好ましい。
香料の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以下、より好ましくは2質量部以下、更に好ましくは0.5質量部以下、特に好ましくは0.1質量部以下、最も好ましくは0.01質量部以下、より最も好ましくは0質量部である。
具体的には、パチュリ油を主成分とするオリエンタルベース(パチュリ油、ハーコリン(メチルアビエテート)、バニリン、エチルバニリン、クマリン)に、ローズ系(フェニルエチルアルコール、ゲラニオール、イソ−ボルニルメトキシシクロヘキサノール)、アンバー系(テトラヒドロパラメチルキノリン)、ムスク系(ガラクソリッド、ムスクケトン)およびジャスミン系の香料成分(α−アミルシンナムアルデヒド、メチルジヒドロジャスモネート)を、溶剤としてジオクチルフタレートとともに上乗せしたタブ(TABU)タイプの香料があげられる。
また、ヘリオトロープ系香料成分(ヘリオトロピン、ムスクケトン、クマリン、エチルバニリン、アセチルセドレン、ハーコリン(メチルアビエテート)、オイゲノール、メチルヨノン)を主香調とし、ジャスミン系香料成分(メチルジヒドロジャスモネート)、さらに高調性、拡散性を付与する目的で、ローズ系香料成分(ダマスコン−β、ダマスコン−α、イソ−ボルニルメトキシシクロヘキサノール)、またはオレンジフラワー系香料成分(メチルアンスラニレート、γ−ウンデカラクトン、γ−ノナデカラクトン)を、溶媒としてジオクチルフタレートとともに加えたアメシスト(AMETHYST)タイプの香料があげられる。
疎水性シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、表面処理シリカが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。ここで、表面処理シリカは、シラノール基を有するため親水性を呈するシリカ表面を疎水化処理剤で表面処理することにより疎水性が高められたシリカであり、表面処理が施されることにより、ゴム組成物中で、イソ吉草酸アルデヒド、プロピオン酸、酪酸、及びN−吉草酸をより好適に吸着することが可能であるという理由から、疎水性シリカのなかでも表面処理シリカが好ましい。ここで、表面処理が施されるシリカとしては、乾式法シリカ(無水ケイ酸)でも湿式法シリカ(含水ケイ酸)でもよい。
なお、疎水性シリカの平均粒子径は、数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
なお、疎水性シリカのN2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
有機ケイ素化合物としては、例えば、オルガノシラン、オルガノシラザン、オルガノシロキサン、これらの部分加水分解物等が挙げられる。
疎水化処理剤(特に、有機ケイ素化合物)の一例としては、例えば、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、オクチルメチルジクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルメチルジクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランなどのアルキルクロロシラン;メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシランおよびトリメチルメトキシシランなどのメチルメトキシシラン;メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランおよびトリメチルエトキシシランなどのメチルエトキシシラン;メチルトリアセトキシシラン、ジメチルジアセトキシシランおよびトリメチルアセトキシシランなどのメチルアセトキシシラン;フェニルトリクロロシラン、フェニルメチルジクロロシラン、フェニルジメチルクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルジメチルメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシランおよびフェニルジメチルエトキシシランなどのフェニルシラン;ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシランおよびビニルジメチルエトキシシランなどのビニルシラン;ヘキサメチルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザンおよびビス(3,3−トリフルオロプロピル)テトラメチルジシラザンなどのジシラザン;オクタメチルシクロテトラシラザンなどのシクロシラザン;トリメチルシラノールなどのシラノール等が挙げられる。
親水性シリカとしては、例えば、表面処理が施されていない湿式法シリカ(含水ケイ酸)等が挙げられる。市販品としては、エボニックデグッサ社、ローディア社、東ソー・シリカ(株)、ソルベイジャパン(株)、(株)トクヤマ等の製品を使用できる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
分散剤としては、シリカの分散性を改善できるものであれば特に限定されないが、例えば、シランカップリング剤、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、ポリアルキレングリコールが好ましい。
AOの付加(重合)は、単重合でもよく、共重合でもよい。共重合の場合は、ブロック共重合、ランダム共重合、ブロックとランダムの併用等いずれでもよい。
AOの重合度は、特に限定されないが、好ましくは1以上、より好ましくは2以上であり、好ましくは100以下、より好ましくは50以下、更に好ましくは20以下である。
なかでも、ポリアルキレングリコールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールが好ましく、ポリエチレングリコールがより好ましい。
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMULTIPORE 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。
カーボンブラックとしては、特に限定されず、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。市販品としては、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K6217−2:2001に準拠して測定される値である。
粘着性樹脂としては、タイヤ工業において慣用されるフェノール系樹脂、アルキルフェノール系樹脂、テルペン系樹脂、クマロン系樹脂、インデン系樹脂、クマロンインデン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ロジン系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂(DCPD系樹脂)等の芳香族炭化水素系樹脂、C5系樹脂、C8系樹脂、C9系樹脂、C5/C9系樹脂等の脂肪族炭化水素系樹脂や、これらの水素添加物等が挙げられる。市販品としては、丸善石油化学(株)、住友ベークライト(株)、ヤスハラケミカル(株)、東ソー(株)、Rutgers Chemicals社、BASF社、アリゾナケミカル社、日塗化学(株)、(株)日本触媒、JXTGエネルギー(株)、日本ゼオン(株)、ハリマ化成(株)、東亞合成(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス;植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス;エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックス等が挙げられる。市販品としては、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル等を用いることができる。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。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
老化防止剤としては、例えば、フェニル−α−ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4′−ビス(α,α′−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N−イソプロピル−N′−フェニル−p−フェニレンジアミン、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、N,N′−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン等のp−フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス−[メチレン−3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤等が挙げられる。市販品としては、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでも、p−フェニレンジアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤が好ましく、p−フェニレンジアミン系老化防止剤がより好ましい。
ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、市販品としては、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、市販品としては、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄等が挙げられる。市販品としては、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
加硫促進剤としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT−N)等のチウラム系加硫促進剤;N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS)、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−オキシエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N′−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。市販品としては、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)等の製品を使用できる。これらは、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が好ましい。
NR:テックハービング社製のRSS#3(リン含有量:500ppmを超える、窒素含有量が、0.15質量%を超える)
BR:宇部興産(株)製のBR150L(シス含量:98質量%)
カーボンブラック:東海カーボン(株)製のシーストSO(N2SA:42m2/g)
アロマオイル:ジャパンエナジー社製のプロセスX140
ステアリン酸:花王(株)製のステアリン酸
酸化亜鉛:ハクスイテック(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤:大内新興化学工業(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)
中空多孔質球状シリカ粒子:鈴木油脂工業(株)製のゴッドボールB−6C(平均粒子径:0.5〜6.0μm、N2SA:550〜600m2/g)
湿式シリカ:エボニックデグッサ社製のウルトラジルVN3(親水性シリカ、N2SA:175m2/g、平均粒子径:25nm)
疎水性シリカ1:旭化成ワッカーシリコーン(株)製のHDK−H20(N2SA:170m2/g、平均粒子径:25nm、疎水化処理剤で表面処理された疎水性シリカ)
疎水性シリカ2:旭化成ワッカーシリコーン(株)製のHDK−H30(N2SA:250m2/g、平均粒子径:21nm、疎水化処理剤で表面処理された疎水性シリカ)
ポリエチレングリコール:三洋化成(株)製のポリエチレングリコール(重量平均分子量(Mw):1万)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄(5%オイル含有)
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(Nーシクロヘキシル一2ーベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
表1に示す配合内容に従い、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を140℃の条件下で5分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、90℃の条件下で4分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を170℃の条件下で12分間プレス加硫し、厚さ2mmの加硫ゴムシートを製造した。
JIS K 6251の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」にしたがって、上記加硫ゴムシートから作製したゴムスラブシート(2mm×130mm×130mm)の25℃における破断強度(TB)及び破断伸び(EB)を測定した。
加硫ゴムシート200mgを細断し、サンプル管に封入した。該サンプル管を150℃で20分加温して揮発した成分を、ヘッドスペース−ガスクロマトグラフ質量分析計(HS−GCMS)を用いて分析した。分析に用いたHS−GCMS、及び分析条件は下記のとおりである。
〔HS−GCMS〕
ヘッドスペースサンプラ―:株式会社島津製作所製「HS−20」
GCMS:株式会社島津製作所製「GCMS−QP2010 Ultra」
カラム:アジレント・テクノロジー社製「Agilent J&W GCカラム−HP−5ms」
〔昇温プログラム〕
40℃で3分保持→3℃/分で100℃まで昇温→100℃で1分保持→8℃/分で250℃まで昇温
上記GCMSによる分析で検出された、イソ吉草酸アルデヒド、プロピオン酸、酪酸、及びN−吉草酸それぞれのピーク面積比を各成分の嗅覚閾値で補正して各成分のにおい指数を算出した。すなわち、各成分のにおい指数は、下記式により算出される。そして、上記4種類の化合物全てについてのにおい指数を足し合わせて臭気成分指数を求めた。すなわち、臭気成分指数は、下記式により算出される。
(イソ吉草酸アルデヒドのにおい指数)=
〔(イソ吉草酸アルデヒドのピークのピーク面積)/(加硫ゴムシートサンプルの重量)/(イソ吉草酸アルデヒドの嗅覚閾値)〕
(プロピオン酸のにおい指数)=
〔(プロピオン酸のピークのピーク面積)/(加硫ゴムシートサンプルの重量)/(プロピオン酸の嗅覚閾値)〕
(酪酸のにおい指数)=
〔(酪酸のピークのピーク面積)/(加硫ゴムシートサンプルの重量)/(酪酸の嗅覚閾値)〕
(N−吉草酸のにおい指数)=
〔(N−吉草酸のピークのピーク面積)/(加硫ゴムシートサンプルの重量)/(N−吉草酸の嗅覚閾値)〕
(臭気成分指数)=
(イソ吉草酸アルデヒドのにおい指数)+(プロピオン酸のにおい指数)+(酪酸のにおい指数)+(N−吉草酸のにおい指数)
なお、各成分の嗅覚閾値は、「三点比較式臭袋法による臭気物質の閾値測定結果」(日環セ所報 No.17、1990年、77−89頁)に準じた。上記各成分の嗅覚閾値を以下に抜粋する。
イソ吉草酸アルデヒド:0.000410
プロピオン酸:0.005700
酪酸:0.000190
N−吉草酸:0.000037
200mLガラス密閉容器に加硫ゴムシート20gを入れ、オーブンで60℃、3時間加温後に、下記基準での官能評価を行った。官能評価は2人が行い、2人の平均点を官能評価の評点とした。
評価基準は強い腐敗臭を感じる比較例1を基準5点として、
4点:腐敗臭を感じる
3点:やや弱いが腐敗臭を感じる
2点:注意して嗅げば、わずかに腐敗臭を感じる
1点:無臭(腐敗臭を感じない)
として判定した。
Claims (10)
- 天然ゴムを含み、ゴム成分100質量%中、天然ゴムの含有量が20質量%以上であり、臭気成分定量評価により算出された臭気成分指数が8.0×107以下であるタイヤ用ゴム組成物。
- 前記臭気成分指数が7.0×107以下である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記臭気成分指数が6.0×107以下である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記臭気成分指数が5.0×107以下である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- ゴム成分100質量%中、天然ゴムの含有量が30質量%以上である請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 平均粒子径が100nm以下の疎水性シリカを含有する請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 分散剤を含有する請求項6記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のゴム組成物で少なくとも一部が構成されたタイヤ部材を有するタイヤ。
- 前記タイヤ部材が、最表面に位置する部材である請求項8記載のタイヤ。
- 前記タイヤ部材がサイドウォールである請求項8記載のタイヤ。
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