JP2021165326A - タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを65〜100質量部かつブタジエンゴムを0〜35質量部含むジエン系ゴム100質量部に対し、CTAB比表面積が200〜300m2/gであるシリカを50〜200質量部、および分子中に−(NH−C2H4)−で表されるエチレンアミン由来の構造単位を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂を0.5〜20質量部配合してなるタイヤ用ゴム組成物によって、上記課題を解決した。
【選択図】なし
Description
しかし、シリカを高配合すると、破断強度が低下する;耐摩耗性が悪化する;等の問題が生じる。
すなわち本発明は以下の通りである。
2.前記フェノール樹脂が、分子中に下記の化学式(2)で表されるエチレンアミン由来の構造単位を少なくとも1個以上有することを特徴とする前記1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4.前記フェノール樹脂の軟化点が、60℃以上150℃以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
5.前記ジエン系ゴム100質量部中、末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを65質量部以上含むことを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
6.前記1〜5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用いてなるタイヤ。
本発明において、特定のフェノール樹脂を配合することにより、シリカ表面のシラノール基とフェノール樹脂におけるアルキレンアミン由来の構造単位とが相互作用して加硫が促進されるとともに、発熱性、破断物性並びに耐摩耗性を同時に改善できるものと推測される。
また本発明では、必要に応じてブタジエンゴム(BR)を配合することができる。BRの配合量は、ジエン系ゴム全体を100質量部としたときに例えば0〜35質量部であることが好ましく、10〜30質量部がさらに好ましい。
なお、SBR、BR以外にも他のジエン系ゴムを用いることができ、例えば天然ゴム(NR)、合成イソプレンゴム(IR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(NBR)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。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
本発明で使用するシリカは特に限定されず、例えばタイヤ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。
シリカの具体例としては、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ等が挙げられる。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。
また本発明で使用されるシリカは、CTAB比表面積が200〜300m2/gであることが必要である。CTAB比表面積が200m2/g未満であると、破断強度が低下する。逆にCTAB比表面積が300m2/gを超えると、混合加工性が悪化する。
本発明で使用されるシリカのさらに好ましいCTAB比表面積は、200〜270m2/gである。
なお本明細書において、CTAB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である。
本発明で使用されるフェノール樹脂は、分子中に下記の化学式(1)で表されるアルキレンアミン由来の構造単位を、少なくとも1個以上有するものである。
エチレンアミン由来構造の含有率は、以下の式に基づいて算出できる。式中の含窒素量(質量%)は、元素分析法により測定できる。
エチレンアミン由来構造の含有率=含窒素量×(43/14)
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に対し、CTAB比表面積が200〜300m2/gであるシリカを50〜200質量部、および分子中に上記化学式(1)で表されるアルキレンアミン由来の構造単位を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂を0.5〜20質量部配合してなることを特徴とする。
前記シリカの配合量が50質量部未満であると発熱性が悪化する。また200質量部を超えると破断強度、耐摩耗性、発熱性が悪化する。
前記フェノール樹脂の配合量が0.5質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に20質量部を超えると発熱性および破断強度が悪化する。
前記フェノール樹脂の配合量は、ジエン系ゴム100質量部に対し、8〜18質量部であることが好ましい。
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤;加硫又は架橋促進剤;酸化亜鉛、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウムのような各種充填剤;老化防止剤;可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
また本発明のゴム組成物は、従来のタイヤ、例えば空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造することができる。
(製造例1)
攪拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応器に、フェノール1000部、37%ホルマリン水溶液561部、トリエチレンテトラアミン55部を仕込み、還流条件下で2時間反応させた。ついで水を蒸留除去しながら200℃で3時間反応させた。さらに所定の水分、遊離モノマー量になるまで減圧下で水、未反応モノマーの蒸留除去を行った後、反応器から取り出し、フェノール樹脂1を得た。
フェノール樹脂1の、軟化点は110℃であり、含窒素量は2.2質量%であり、エチレンアミン由来構造の含有率は6.8質量%であった。
37%ホルマリン水溶液の配合量を518部、トリエチレンテトラアミンの配合量を110部としたこと以外は、製造例1と同様にしてフェノール樹脂2を得た。
フェノール樹脂2の、軟化点は108℃であり、含窒素量は4.1質量%であり、エチレンアミン由来構造の含有率は12.6質量%であった。
37%ホルマリン水溶液の配合量を500部、トリエチレンテトラアミンの配合量を165部としたこと以外は、製造例1と同様にしてフェノール樹脂3を得た。
フェノール樹脂3の、軟化点は102℃であり、含窒素量は6.4質量%であり、エチレンアミン由来構造の含有率は19.7質量%であった。
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで5分間混練し、ゴムをミキサー外に放出して室温冷却した。次いで、該ゴムを同ミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で160℃、20分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で未加硫のゴム組成物および加硫ゴム試験片の物性を測定した。
発熱性(tanδ60℃):(株)東洋精機製作所製、粘弾性スペクトロメーターを用い、初期歪10%、振幅±2%、周波数20Hz、温度60℃の条件で、tanδ(60℃)を測定した。結果は、標準例1の値を100として指数で示した。この値が小さいほど、低発熱性であることを示す。
破断強度(TB):JIS K 6251に従い、20℃で試験した。結果は、標準例1の値を100として指数で示した。この値が大きいほど、高破断強度であることを示す。
耐摩耗性:岩本製作所(株)製のランボーン摩耗試験機を用い、荷重15N、スリップ率25%、時間10分、室温の条件にて測定し摩耗減量を求めた。結果は、標準例1の値を100として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
結果を表1に併せて示す。
*2:BR(日本ゼオン株式会社製Nipol BR1220)
*3:シリカ1(Solvay社製Zeosil 1165MP、CTAB比表面積=155m2/g)
*4:シリカ2(Evonik社製ULTRASIL 9100GR、CTAB比表面積=210m2/g)
*5:カーボンブラック(キャボットジャパン社製N339)
*6:カシュー変性フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製PSM−9450。アルキレンアミン由来の構造単位を持たない。)
*7:フェノール樹脂1(前記製造例1で製造したフェノール樹脂1)
*8:フェノール樹脂2(前記製造例2で製造したフェノール樹脂2)
*9:フェノール樹脂3(前記製造例3で製造したフェノール樹脂3)
*10:シランカップリング剤(Evonik社製Si69)
*11:酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製酸化亜鉛3種)
*12:ステアリン酸(日油株式会社製ビーズステアリン酸YR)
*13:老化防止剤(EASTMAN社製6PPD)
*14:ワックス(大内新興化学工業株式会社製パラフィンワックス)
*15:オイル(昭和シェル石油株式会社製エキストラクト4号S)
*16:硫黄(細井化学工業株式会社製油処理イオウ)
*17:加硫促進剤CBS(三新化学工業株式会社製サンセラーCM−G)
*18:加硫促進剤DPG(住友化学株式会社製ソクシールD−G)
*19:末端変性SBR(旭化成株式会社製タフデンF3420。グリシジルアミン基で末端が変性されている。)
これに対し、比較例1は特定のフェノール樹脂を配合していないので、破断強度が悪化した。
比較例2は、シリカのCTAB比表面積が本発明で規定する下限未満であるので、破断強度が悪化した。
比較例3は、SBRの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、破断強度が悪化した。
比較例4は、特定のフェノール樹脂の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、発熱性および破断強度が悪化した。
比較例5は、シリカの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、発熱性および破断強度が悪化した。
Claims (6)
- 前記フェノール樹脂中における前記エチレンアミン由来の構造単位の含有比率が、3質量%以上50質量%以下であることを特徴とする請求項2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記フェノール樹脂の軟化点が、60℃以上150℃以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム100質量部中、末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを65質量部以上含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜5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用いてなるタイヤ。
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