JP2021080406A - タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】耐摩耗性能が改善されたゴム組成物及びタイヤを提供する。【解決手段】ゴム成分と、硫黄と、カーボンブラックと、ヒドラジド化合物とを含み、前記ヒドラジド化合物は、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物であり、硫黄の含有量/ヒドラジド化合物の含有量<1.5であるタイヤ用ゴム組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物及びタイヤに関する。
従来より、空気入りタイヤの耐摩耗性能を向上する手法が種々検討されており、例えば、特許文献1では、天然ゴム、シリカ及び環化ゴムを配合する手法が開示されている。しかしながら、近年では、耐摩耗性能の更なる向上が求められている。
特開2014−012768号公報
本発明は、前記課題を解決し、耐摩耗性能が改善されたゴム組成物及びタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、ゴム成分と、硫黄と、カーボンブラックと、ヒドラジド化合物とを含み、
上記ヒドラジド化合物は、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物であり、
硫黄の含有量/ヒドラジド化合物の含有量<1.5であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
上記ゴム組成物は、クレゾール化合物を含むことが好ましい。
上記ゴム組成物は、カーボンブラックの含有量/カーボンブラックの平均粒子径≦3質量部/nmであることが好ましい。
上記ゴム組成物は、塩基性老化防止剤の含有量/ヒドラジド化合物の含有量≦3であることが好ましい。
上記ベンゾヒドラジド化合物が、水酸基を2個有する化合物であることが好ましい。
上記ゴム組成物は、イソプレン系ゴムを含むことが好ましい。
上記ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴム及び/又はブタジエンゴムを含むことが好ましい。
本発明はまた、ゴム組成物を用いたタイヤ部材を有するタイヤに関する。
本発明によれば、ゴム成分と、硫黄と、カーボンブラックと、ヒドラジド化合物とを含み、上記ヒドラジド化合物は、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物であり、硫黄の含有量/ヒドラジド化合物の含有量<1.5であるタイヤ用ゴム組成物であるので、耐摩耗性能が改善される。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分と、硫黄と、カーボンブラックと、ヒドラジド化合物とを含み、上記ヒドラジド化合物は、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物であり、硫黄の含有量/ヒドラジド化合物の含有量<1.5である。これにより、耐摩耗性能が改善される。
このような作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物は、カーボンブラックと相互作用することにより、耐摩耗性能を改善できる。
一方、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物は容易にプロトンを発生し、硫黄のS−S結合が切れて反応すると考えられるため、ヒドラジド化合物の含有量に対する硫黄の含有量を少なくすることで、上記ベンゾヒドラジド化合物と硫黄との反応を抑制し、その結果、耐摩耗性能が向上すると考えられる。
本発明では、ゴム成分と、硫黄と、カーボンブラックと、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物とを含み、硫黄の含有量と、上記ヒドラジド化合物の含有量が特定の関係にあることにより、これらの成分が相乗的に作用し、耐摩耗性能が改善される。
上記ゴム組成物において、使用できるゴム成分として、例えば、ジエン系ゴムが挙げられる。
ジエン系ゴムとしては、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)などが挙げられる。また、上記以外のゴム成分としては、ブチル系ゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。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、イソプレン系ゴムが好ましく、イソプレン系ゴムと共に、SBR及び/又はBRを併用することがより好ましく、イソプレン系ゴムと共に、BRを併用することが更に好ましい。これにより、効果が更に好適に得られる。また、イソプレン系ゴムと共に、SBR及びBRを併用してもよい。
また、SBRを使用することも好ましい。
ここで、ゴム成分は、重量平均分子量(Mw)が20万以上が好ましく、より好ましくは35万以上のゴムである。Mwの上限は特に限定されないが、好ましくは400万以下、より好ましくは300万以下である。
なお、本明細書において、Mw、数平均分子量(Mn)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 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。
ゴム成分100質量%中のジエン系ゴムの含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ゴム成分は、非変性ジエン系ゴムでもよいし、変性ジエン系ゴムでもよい。
変性ジエン系ゴムとしては、シリカ、カーボンブラック等の充填剤と相互作用する官能基を有するジエン系ゴムであればよく、例えば、ジエン系ゴムの少なくとも一方の末端を、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性ジエン系ゴム(末端に上記官能基を有する末端変性ジエン系ゴム)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性ジエン系ゴムや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性ジエン系ゴム(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記変性剤で変性された主鎖末端変性ジエン系ゴム)や、分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能化合物により変性(カップリング)され、水酸基やエポキシ基が導入された末端変性ジエン系ゴム等が挙げられる。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。
上記官能基としては、例えば、窒素原子、酸素原子、及び珪素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基等が挙げられる。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。
上記官能基としては、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、効果がより好適に得られるという理由から、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)が好ましい。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられる。NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRとしては、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等、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、NRが好ましい。
SBRとしては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)等を使用できる。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。
ベンゾヒドラジド化合物は、カーボンブラックと相互作用することにより、耐摩耗性能を改善できる。その中でも、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物は、フェノール性水酸基を2個以上有しているため、他のヒドラジド化合物と比較して極性が高いことから、カーボンブラックとの相互作用に加えて、ゴム成分中のスチレン基とも良好に相互作用し、その結果、耐摩耗性能がより向上すると考えられる。
SBRのスチレン量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上、特に好ましくは20質量%以上である。また、該スチレン量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、特に好ましくは30質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。特に、スチレン量が20質量%以上のスチレンブタジエンゴムを含むことにより、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物と、SBRとの相互作用がより向上し、耐摩耗性能がより好適に改善される。
なお、本明細書において、ゴム成分のスチレン量は、H−NMR測定により算出される。
SBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等により製造・販売されているSBRを使用できる。
SBRは、非変性SBRでもよいし、変性SBRでもよい。変性SBRとしては、変性ジエン系ゴムと同様の官能基が導入された変性SBRが挙げられる。なかでも、変性SBRが好ましく、窒素原子、酸素原子、及び珪素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基を有する変性SBRがより好ましい。これにより、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物と、SBRとの相互作用がより向上し、耐摩耗性能がより好適に改善される。
BRは特に限定されず、例えば、高シス含量のハイシス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、希土類系触媒を用いて合成したBR(希土類BR)等を使用できる。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。
BRのシス量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90質量%以上であり、上限は特に限定されない。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、本明細書において、ゴム成分のシス量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
また、BRは、非変性BRでもよいし、変性BRでもよい。変性BRとしては、変性ジエン系ゴムと同様の官能基が導入された変性BRが挙げられる。
BRとしては、例えば、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。
ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、100質量%であってもよいが、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは5質量%以上であり、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物を含有する。該化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本明細書において、ベンゾヒドラジド化合物とは、ベンゼン環に1個以上のヒドラジド基を有する化合物を意味し、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物とは、ベンゼン環に1個以上のヒドラジド基と2個以上の水酸基を有する化合物を意味する。なお、ベンゾヒドラジド化合物は、置換基を有していてもよい。
ベンゾヒドラジド化合物が有する水酸基の数は2個以上であれば特に限定されないが、5個以下が好ましく、4個以下がより好ましく、3個以下が更に好ましく、2個が特に好ましい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
一方、ベンゾヒドラジド化合物が有するヒドラジド基の数は、3個以下が好ましく、2個以下がより好ましく、1個が更に好ましい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ベンゾヒドラジド化合物が有する水酸基の数が、ベンゾヒドラジド化合物が有するヒドラジド基の数の2倍であることが好ましく、ベンゾヒドラジド化合物が有する水酸基の数が2個、ベンゾヒドラジド化合物が有するヒドラジド基の数が1個であることがより好ましい。この場合、ベンゾヒドラジド化合物は、塩基性のヒドラジド基1つに対してフェノール性水酸基を2つ有することとなり、効果がより好適に得られる。
水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物としては特に限定されず、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、3,5−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、2,3−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、2,5−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、2,6−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、3,4−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、3,6−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、4,5−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、4,6−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、5,6−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、2,3,4−トリヒドロキシベンゾヒドラジド、2,3,5−トリヒドロキシベンゾヒドラジド、2,3,6−トリヒドロキシベンゾヒドラジド、2,4,5−トリヒドロキシベンゾヒドラジド、2,4,6−トリヒドロキシベンゾヒドラジド、2,5,6−トリヒドロキシベンゾヒドラジド等が挙げられる。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、2,4−ジヒドロキシベンゾヒドラジド、3,5−ジヒドロキシベンゾヒドラジドが好ましい。
水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物としては、例えば、東京化成工業(株)、富士フイルム和光純薬(株)等の製品を使用できる。
水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上、特に好ましくは2.5質量部以上であり、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下、特に好ましくは5質量部以下、最も好ましくは4質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、硫黄を含有する。
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、可溶性硫黄などが挙げられる。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。
硫黄としては、例えば、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。
硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは0.8質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは7質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、特に好ましくは3質量部以下、最も好ましくは2質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
硫黄の含有量(質量部)/ヒドラジド化合物の含有量(水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物の含有量)(質量部)<1.5であるが、硫黄の含有量(質量部)/ヒドラジド化合物の含有量(質量部)は、好ましくは1.4以下、より好ましくは1.2以下、更に好ましくは1.0以下、特に好ましくは0.8以下、最も好ましくは0.6以下、より好ましくは0.5以下、より好ましくは0.4以下、より好ましくは0.3以下であり、下限は特に限定されないが、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ここで、硫黄の含有量(質量部)、ヒドラジド化合物の含有量(質量部)は、それぞれ、ゴム成分100質量部に対する含有量を意味する。
上記ゴム組成物は、カーボンブラックを含有する。
カーボンブラックとしては、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762などが挙げられる。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。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは80m/g以上、より好ましくは100m/g以上である。また、上記NSAは、好ましくは200m/g以下、より好ましくは180m/g以下、更に好ましくは160m/g以下、特に好ましくは130m/g以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K6217−2:2001によって求められる。
カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量(DBP)は、好ましくは50ml/100g以上、より好ましくは100ml/100g以上である。また、該DBPは、好ましくは200ml/100g以下、より好ましくは135ml/100g以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックのDBPは、JIS−K6217−4:2001に準拠して測定できる。
カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは15nm以上、特に好ましくは20nm以上であり、好ましくは40nm以下、より好ましくは30nm以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックの平均粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
カーボンブラックとしては、例えば、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱ケミカル(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。
ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは20質量部以上、特に好ましくは30質量部以上、最も好ましくは40質量部以上である。該含有量は、好ましくは100質量部以下、より好ましくは90質量部以下、更に好ましくは80質量部以下、特に好ましくは70質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
カーボンブラックの含有量(質量部)の値/カーボンブラックの平均粒子径(nm)の値は、値が小さいほど、ヒドラジド化合物と硫黄との反応を抑制できると考えられ、効果がより好適に得られることから、好ましくは5質量部/nm以下、より好ましくは4質量部/nm以下、更に好ましくは3質量部/nm以下、特に好ましくは2.5質量部/nm以下、最も好ましくは2.2質量部/nm以下であり、下限は特に限定されないが、好ましくは0.8質量部/nm以上、より好ましくは1.3質量部/nm以上、更に好ましくは1.8質量部/nm以上である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ここで、複数のカーボンブラックを使用する場合、カーボンブラックの平均粒子径は、使用する全カーボンブラックの平均粒子径を意味する。
また、カーボンブラックの含有量(質量部)は、ゴム成分100質量部に対する含有量を意味する。
上記ゴム組成物は、シリカを含有してもよい。
シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)などが挙げられる。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、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
シリカとしては、例えば、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。
シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは50m/g以上、より好ましくは150m/g以上、更に好ましくは200m/g以上である。また、該NSAは好ましくは300m/g以下、より好ましくは250m/g以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、シリカのNSAは、ASTM D3037−81に準拠して測定できる。
ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上であり、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
シリカ及びカーボンブラックの合計100質量%中のカーボンブラックの含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
前記ゴム組成物は、シリカを含有する場合、シリカと共にシランカップリング剤を含むことが好ましい。
シランカップリング剤としては、特に限定されず、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、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、などのスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、Momentive社製のNXT、NXT−Zなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、などのグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。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、効果がより良好に得られるという理由から、スルフィド系、メルカプト系が好ましい。
シランカップリング剤としては、例えば、デグッサ社、Momentive社、信越シリコーン(株)、東京化成工業(株)、アヅマックス(株)、東レ・ダウコーニング(株)等の製品を使用できる。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。3質量部以上であると、添加による効果が得られる傾向がある。また、上記含有量は、25質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下が更に好ましい。25質量部以下であると、配合量に見合った効果が得られ、良好な混練時の加工性が得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、クレゾール化合物を含有することが好ましい。該化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
クレゾール化合物によってヒドラジド化合物と硫黄との反応が抑制されると考えられるため、クレゾール化合物を配合することにより、効果がより好適に得られる。
本明細書において、クレゾール化合物とは、ベンゼン環に1個以上の水酸基及び1個以上のメチル基を有する化合物を意味する。なお、クレゾール化合物は、置換基を有していてもよい。
クレゾール化合物が有する水酸基の数は1個以上であれば特に限定されないが、4個以下が好ましく、3個以下がより好ましく、2個以下が更に好ましく、1個が特に好ましい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
一方、クレゾール化合物が有するメチルの数は1個以上であれば特に限定されないが、4個以下が好ましく、3個以下がより好ましく、2個以下が更に好ましく、1個が特に好ましい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
クレゾール化合物は、水酸基及びメチル基に加えて、更に、アルキル基を有することが好ましい。
アルキル基の炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは6以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
クレゾール化合物が有するアルキル基の数は、1〜3個が好ましく、2個がより好ましい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
クレゾール化合物としては特に限定されず、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール)、2,3−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,5−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、3,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、5,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、3,4−ジ−tert−ブチル−o−クレゾール、3,5−ジ−tert−ブチル−o−クレゾール、3,6−ジ−tert−ブチル−o−クレゾール、4,5−ジ−tert−ブチル−o−クレゾール、4,6−ジ−tert−ブチル−o−クレゾール、5,6−ジ−tert−ブチル−o−クレゾール、2,4−ジ−tert−ブチル−m−クレゾール、2,5−ジ−tert−ブチル−m−クレゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−m−クレゾール、4,5−ジ−tert−ブチル−m−クレゾール、4,6−ジ−tert−ブチル−m−クレゾール、5,6−ジ−tert−ブチル−m−クレゾール、2,6−ジ−プロピル−p−クレゾール、2,3−ジ−プロピル−p−クレゾール、2,5−ジ−プロピル−p−クレゾール、3,6−ジ−プロピル−p−クレゾール、5,6−ジ−プロピル−p−クレゾール、3,4−ジ−プロピル−o−クレゾール、3,5−ジ−プロピル−o−クレゾール、3,6−ジ−プロピル−o−クレゾール、4,5−ジ−プロピル−o−クレゾール、4,6−ジ−プロピル−o−クレゾール、5,6−ジ−プロピル−o−クレゾール、2,4−ジ−プロピル−m−クレゾール、2,5−ジ−プロピル−m−クレゾール、2,6−ジ−プロピル−m−クレゾール、4,5−ジ−プロピル−m−クレゾール、4,6−ジ−プロピル−m−クレゾール、5,6−ジ−プロピル−m−クレゾール、2,6−ジ−iso−ブチル−p−クレゾール、2,3−ジ−iso−ブチル−p−クレゾール、2,5−ジ−iso−ブチル−p−クレゾール、3,6−ジ−iso−ブチル−p−クレゾール、5,6−ジ−iso−ブチル−p−クレゾール、3,4−ジ−iso−ブチル−o−クレゾール、3,5−ジ−iso−ブチル−o−クレゾール、3,6−ジ−iso−ブチル−o−クレゾール、4,5−ジ−iso−ブチル−o−クレゾール、4,6−ジ−iso−ブチル−o−クレゾール、5,6−ジ−iso−ブチル−o−クレゾール、2,4−ジ−iso−ブチル−m−クレゾール、2,5−ジ−iso−ブチル−m−クレゾール、2,6−ジ−iso−ブチル−m−クレゾール、4,5−ジ−iso−ブチル−m−クレゾール、4,6−ジ−iso−ブチル−m−クレゾール、5,6−ジ−iso−ブチル−m−クレゾ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、ジブチルヒドロキシトルエンが好ましい。
クレゾール化合物としては、例えば、東京化成工業(株)等の製品を使用できる。
クレゾール化合物の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.8質量部以上であり、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは2質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、老化防止剤を含んでもよい。
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などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、ナフチルアミン系老化防止剤、ジフェニルアミン系老化防止剤、p−フェニレンジアミン系老化防止剤等の塩基性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。
老化防止剤としては、例えば、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。
老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、また、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
塩基性老化防止剤の含有量(質量部)/ヒドラジド化合物の含有量(水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物の含有量)(質量部)は、値が小さいほど、ヒドラジド化合物と硫黄との反応を抑制できると考えられ、効果がより好適に得られることから、好ましくは5以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、特に好ましくは2以下、最も好ましくは1以下、より好ましくは0.8以下であり、下限は特に限定されないが、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.5以上である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ここで、塩基性老化防止剤の含有量(質量部)、ヒドラジド化合物の含有量(質量部)は、それぞれ、ゴム成分100質量部に対する含有量を意味する。
上記ゴム組成物は、可塑剤を含有してもよい。
本明細書において、可塑剤とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、液体可塑剤(25℃で液体(液状)の可塑剤)及び固体可塑剤(25℃で固体の可塑剤)を含む概念である。具体的には、ゴム組成物からアセトンを用いて抽出されるような成分である。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。
可塑剤(液体可塑剤及び固体可塑剤の合計含有量)の合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上であり、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、可塑剤の含有量には、ゴム(油展ゴム)、硫黄(オイル含有硫黄)に含まれるオイルの量も含まれる。
液体可塑剤としては、オイル、液状ポリマー(ジエン系、オレフィン系、エステル系等)、液状樹脂、テレビン油等の天然物由来の精油、エステル系可塑剤、等が挙げられる。固形可塑剤としては、25℃で固形(固体)のタイヤ業界で通常用いられるような固体樹脂類、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、液体可塑剤としては、オイル、液状ポリマー、及び液状樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、オイルがより好ましく、プロセスオイルが更に好ましい。
上記オイルとしては、特に限定されず、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などのプロセスオイル、TDAE、MES等の低PCA(多環式芳香族)プロセスオイル、植物油脂、及びこれらの混合物等、従来公知のオイルを使用できる。これらは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、パラフィン系プロセスオイルが好ましい。
オイルとしては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)等の製品を使用できる。
液状樹脂としては、例えば、25℃で液状のテルペン系樹脂(テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂を含む)、ロジン樹脂、スチレン系樹脂、C5系樹脂、C5C9系樹脂、クマロンインデン系樹脂(クマロン、インデン単体樹脂を含む)、オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
上記液状樹脂としては、例えば、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)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品を使用できる。
液状ジエン系ポリマーとしては、例えば、25℃で液状の液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)、液状スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体(液状SBSブロックポリマー)、液状スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体(液状SISブロックポリマー)等が挙げられる。これらは、末端や主鎖が極性基で変性されていても構わない。
液状ジエン系ポリマーとしては、例えば、サートマー社、(株)クラレ等の製品を使用できる。
液体可塑剤(好ましくはオイル)の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上であり、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、可塑剤の含有量には、ゴム(油展ゴム)、硫黄(オイル含有硫黄)に含まれるオイルの量も含まれる。
固体可塑剤としては、タイヤ配合物として、通常用いられる固体樹脂類(レジン)を使用できる。具体的には、テルペン系樹脂、ロジン樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、C5系樹脂、C9系樹脂、C5/C9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、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等のレジンが挙げられる。これらは、1種でも2種以上の混合物でもよく、また、樹脂自体が複数の由来のモノマー成分を共重合したものでもよい。
レジンとしては、例えば、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)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品を使用できる。
レジンの軟化点は、好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは160℃以下、更に好ましくは140℃以下、特に好ましくは120℃以下である。上記範囲内にすることで、前記効果がより好適に得られる傾向がある。
なお、本明細書において、レジン(樹脂)の軟化点は、JIS K 6220−1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
固体可塑剤(好ましくはレジン)の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上であり、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、加硫促進剤を含有することが好ましい。
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−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾリ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。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。
加硫促進剤としては、例えば、川口化学(株)、大内新興化学(株)、ラインケミー社製等の製品を使用できる。
加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、また、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、ステアリン酸を含むことが好ましい。
ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、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。
ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、酸化亜鉛を含有してもよい。
酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、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。
酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、また、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物は、ワックスを含んでもよい。
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などが挙げられる。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。
ワックスとしては、例えば、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。
ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは7質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記ゴム組成物には、前記成分の他、タイヤ工業において一般的に用いられている添加剤を配合することができ、硫黄以外の加硫剤(例えば、有機架橋剤、有機過酸化物)、炭酸カルシウム、セリサイトなどの雲母、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、クレー、タルク、アルミナ、酸化チタン等を例示できる。これら各成分の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上であり、好ましくは200質量部以下である。
上記ゴム組成物は、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなど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。
混練条件としては、架橋剤(加硫剤)及び加硫促進剤以外の添加剤を混練するベース練り工程では、混練温度は、通常100〜180℃、好ましくは120〜170℃である。加硫剤、加硫促進剤を混練する仕上げ練り工程では、混練温度は、通常120℃以下、好ましくは80〜110℃である。また、加硫剤、加硫促進剤を混練した組成物は、通常、プレス加硫などの加硫処理が施される。加硫温度としては、通常140〜190℃、好ましくは150〜185℃である。
上記ゴム組成物は、例えば、トレッド(キャップトレッド)、サイドウォール、ベーストレッド、アンダートレッド、クリンチ、ビードエイペックス、ブレーカークッションゴム、カーカスコード被覆用ゴム、インスレーション、チェーファー、インナーライナー等や、ランフラットタイヤのサイド補強層などのタイヤ部材に(タイヤ用ゴム組成物として)用いることができる。なかでも、トレッド、サイドウォール、クリンチ(特に、トレッド及び/又はサイドウォール)に好適に用いられる。
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材(特に、トレッド及び/又はサイドウォール)の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造することができる。
上記タイヤとしては、特に限定されず、例えば、空気入りタイヤ、ソリッドタイヤ、エアレスタイヤ等が挙げられる。なかでも、空気入りタイヤが好ましい。
上記タイヤは、乗用車用タイヤ、大型乗用車用、大型SUV用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤ、冬用タイヤ(スタッドレスタイヤ、スノータイヤ、スタッドタイヤ)、オールシーズンタイヤ、ランフラットタイヤ、航空機用タイヤ、鉱山用タイヤ等として好適に用いられる。なかでも、トラック・バス用タイヤが好ましい。
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。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
NR:TSR20
SBR:下記製造例1で得られるSBR1(変性S−SBR、スチレン量:25質量%、ビニル量:25質量)
BR:宇部興産(株)製のBR150B(シス量:98質量%)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のN110(NSA:144m/g、DBP:115ml/100g、平均粒子径:15nm)
カーボンブラック2:キャボットジャパン(株)製のN234(NSA:123m/g、DBP:123ml/100g、平均粒子径:25nm)
化合物A:東京化成工業(株)製の3,5−ジヒドロキシベンゾヒドラジド
化合物B:富士フイルム和光純薬(株)製の2,4−ジヒドロキシベンゾヒドラジド
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
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)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:三井金属工業(株)製の酸化亜鉛2種
酸化防止剤:東京化成工業(株)製のジブチルヒドロキシトルエン(BHT)
5%オイル硫黄:鶴見化学工業(株)製の5%オイル処理粉末硫黄(オイル分5質量%含む可溶性硫黄)
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)
(製造例1)
オートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、及び1,3−ブタジエンを仕込み、反応器の内容物の温度を20℃に調整し、n−ブチルリチウムを添加して重合を開始して断熱条件で重合し、最高温度が85℃に達して重合転化率が99%に達するところでブタジエンを追加し、更に5分重合させ、3−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシランを変性剤として加えて15分間反応を行い、重合反応終了後、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを添加し、次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールにより乾燥することで変性スチレンブタジエンゴム(SBR1)が得られる。
表1〜4に基づいてシミュレーションを行った。結果を表1〜4に示す。
製造条件および試験条件は以下のとおりである。
(製造条件)
(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薬品を150℃の条件下で4分間混練りし、次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、80℃の条件下で5分間練り込み、その後、未加硫ゴム組成物を170℃で10分間、0.5mm厚の金型でプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得る。
(耐摩耗性能の試験条件)
ランボーン摩耗試験機を用いて、温度20℃、スリップ率20%および試験時間2分間の条件下で上記加硫ゴム組成物のランボーン摩耗量を測定し、ランボーン摩耗量から容積損失量を計算し、基準例が100となるように、基準例に対する比率は変えずに指数化する。したがって、指数が大きいほど、耐摩耗性能に優れることを示す。
なお、表1における基準例は比較例1、表2における基準例は実施例2、表3における基準例は実施例4、表4における基準例は比較例2である。
Figure 2021080406
Figure 2021080406
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Claims (8)

  1. ゴム成分と、硫黄と、カーボンブラックと、ヒドラジド化合物とを含み、
    前記ヒドラジド化合物は、水酸基を2個以上有するベンゾヒドラジド化合物であり、
    硫黄の含有量/ヒドラジド化合物の含有量<1.5であるタイヤ用ゴム組成物。
  2. クレゾール化合物を含む請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
  3. カーボンブラックの含有量/カーボンブラックの平均粒子径≦3質量部/nmである請求項1又は2記載のタイヤ用ゴム組成物。
  4. 塩基性老化防止剤の含有量/ヒドラジド化合物の含有量≦3である請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  5. 前記ベンゾヒドラジド化合物が、水酸基を2個有する化合物である請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  6. イソプレン系ゴムを含む請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  7. スチレンブタジエンゴム及び/又はブタジエンゴムを含む請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載のゴム組成物を用いたタイヤ部材を有するタイヤ。
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