JP2021175767A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
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Abstract
Description
〔1〕ゴム成分100質量部に対し、平均一次粒子径が22nm以下のシリカを60質量部以上、並びに、下記式(1)、(2)、および(3)のいずれかで表されるアルカノールアミン、モノ脂肪酸(C5−30)グリセリルおよびそのアルキレンオキシド付加物、および脂肪酸(C5−30)ポリグリセリルからなる群から選ばれる1以上の両親媒性化合物を1〜50質量部含有するタイヤ用ゴム組成物、
〔2〕ゴム成分100質量部に対し、シリカを80質量部以上含有する、〔1〕記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔3〕前記シリカの平均一次粒子径が18nm以下である、〔1〕または〔2〕記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔4〕前記ゴム成分が変性溶液重合スチレンブタジエンゴムを含む、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔5〕シリカおよび前記両親媒性化合物を含むマスターバッチを含有する、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔6〕前記両親媒性化合物が、前記式(1)で表されるアルカノールアミンである、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔7〕〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を有するタイヤ、に関する。
本実施態様において使用されるゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、およびイソプレン系ゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましく、イソプレン系ゴムおよびSBRを含有することがより好ましい。またゴム成分は、イソプレン系ゴム、SBR、およびBRのみからなるゴム成分としてもよい。
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)、高純度天然ゴム等を、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を、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を挙げることができる。これら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。
SBRとしては特に限定されず、溶液重合SBR(S−SBR)、乳化重合SBR(E−SBR)、これらの変性SBR(変性S−SBR、変性E−SBR)等が挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物等でカップリングされた変性SBR(縮合物、分岐構造を有するもの等)等が挙げられる。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加SBR)等も使用することができる。なかでもS−SBRが好ましく、変性S−SBRがより好ましい。
BRとしては特に限定されず、例えば、シス1,4結合含有率(シス含量)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。変性BRとしては、上記SBRで説明したのと同様の官能基等で変性されたBRが挙げられる。
ゴム成分は、本開示の効果に影響を与えない範囲で、前記のSBR、BRおよびイソプレン系ゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム(SIBR)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)、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)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これら他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本開示に係る充填剤は、シリカを必須の成分として含有し、シリカ以外の充填剤を含んでいてもよい。シリカ以外の充填剤としては、タイヤ工業で一般的に使用される充填剤をいずれも使用することができ、例えば、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、クレー、炭酸カルシウム、マイカ等を挙げることができ、カーボンブラックが好ましい。また、充填剤はシリカおよびカーボンブラックを含む充填剤としてもよく、シリカおよびカーボンブラックのみからなる充填剤としてもよい。
シリカとしては、特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)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。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。シリカとしては、例えば、エボニックデグサ社、ソルベイ社、東ソー・シリカ(株)、(株)トクヤマ等によって製造販売されるものなどを用いることができる。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、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る。そのようなシランカップリング剤としては、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、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シランカップリング剤;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、モメンティブ社製のNXT−Z100、NXT−Z45、NXT等のメルカプト基系シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤;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、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基系シランカップリング剤;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等のグリシドキシ系のシランカップリング剤;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等のニトロ系のシランカップリング剤;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等のクロロ系のシランカップリング剤;等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は、1種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。
カーボンブラックとしては、タイヤ工業において一般的なものを適宜利用することができる、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等を挙げることができ、あるいは、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等を挙げることができる。これら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)、日鉄カーボン(株)、コロンビアカーボン社等によって製造販売されるものなどを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。
本開示に係るゴム組成物は、下記式(1)、(2)、および(3)のいずれかで表されるアルカノールアミン、モノ脂肪酸(C5−30)グリセリルおよびそのアルキレンオキシド付加物、および脂肪酸(C5−30)ポリグリセリルからなる群から選ばれる1以上の両親媒性化合物を含有する。
前記第一層を構成するゴム組成物は、ウェットグリップ性能を向上させるために、軟化剤を配合することが好ましい。軟化剤としては、例えば、樹脂成分、オイル、液状ゴム等が挙げられる。
クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工しやすく、発熱性に優れているという理由から、α−メチルスチレンもしくはスチレンの単独重合体またはα−メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α−メチルスチレンとスチレンとの共重合体がより好ましい。芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、クレイトン社、イーストマンケミカル社等より市販されているものを使用することができる。
本開示に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
本実施形態に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、上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りし、その後加硫する方法等により製造できる。
以下に示す各種薬品を用いて、表1に従って配合を変化させたゴム組成物からなるトレッドを、タイヤサイズが195/65R15のタイヤのトレッドに用いることを想定し、下記評価方法に基づいて、各タイヤのウェットグリップ性能および低燃費性能を算出した結果を表1に示す。
NR:TSR20
SBR1:後述の製造例1で製造したS−SBR(スチレン含量:30質量%、ビニル含量:52質量%、Mw:25万、非油展品)
SBR2:JSR(株)製のJSR1502(E−SBR、スチレン含量:23.5質量%)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B(Mw:44万、ハイシスBR、シス含量:96%)
シリカ1:エボニックデグサ社製のウルトラシル9100GR(N2SA:230m2/g、平均一次粒子径:15nm)
シリカ2:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:18nm)
シリカ3:ソルベイジャパン(株)製のZEOSIL 115GR(N2SA:110m2/g、平均一次粒子径:24nm)
マスターバッチ1:下記製造例1で作製されるマスターバッチ
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N220(N2SA:111m2/g)
シランカップリング剤:モメンティブ社製のNXT−Z45(メルカプト基を有するシランカップリング剤)
化合物1:下記式(4)で表される化合物(m+n=5)
化合物3:モノミリスチン酸グリセリル
化合物4:ポリオキシエチレンイソステアリン酸グリセリル(5E.O.)
化合物5:ステアリン酸ポリグリセリル−5
化合物6:ジプロピレングリコール
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH−70S
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の「銀嶺R」
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン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)製のビーズステアリン酸つばき
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
硫黄:細井化学工業(株)製のHK−200−5(5%オイル含有粉末硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ−G(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)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
窒素置換された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、および1,3−ブタジエンを仕込んだ。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する。断熱条件で重合し、最高温度は85℃に達する。重合転化率が99%に達した時点で1,3−ブタジエンを追加し、さらに5分重合させた後、N,N−ビス(トリメチルシリル)−3−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反応を行う。重合反応終了後、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを添加する。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し、SBR1を得る。
1.0L加圧式ニーダーを用いて、ゴム成分100質量部に対し、85質量部のシリカと2.5質量部の前記化合物1とを150℃4分間混合し、マスターバッチ1を作製する。
表1に示す配合処方に従い、1.7Lの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、排出温度150℃で5分間混練りする。次に、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールで4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得る。得られる未加硫ゴム組成物を、トレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃で12分間プレス加硫して試験用タイヤを得る。
各試験用タイヤを車両(国産FF2000cc)の全輪に装着し、湿潤アスファルト路面にて、初速度100km/hで走行中にブレーキを踏み、制動距離を測定する。そして、下記計算式により測定結果を指数表示する。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示す。
(ウェットグリップ性能指数)=
(比較例1の制動距離)/(各配合の制動距離)×100
転がり抵抗試験機を用い、タイヤを、リム15×6.0J、内圧230kPa、荷重4.24kN、速度80km/hの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定し、その逆数を、比較例1を100として指数表示する。数値が大きいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性能に優れることを示す。
Claims (7)
- ゴム成分100質量部に対し、平均一次粒子径が22nm以下のシリカを60質量部以上、並びに、下記式(1)、(2)、および(3)のいずれかで表されるアルカノールアミン、モノ脂肪酸(C5−30)グリセリルおよびそのアルキレンオキシド付加物、および脂肪酸(C5−30)ポリグリセリルからなる群から選ばれる1以上の両親媒性化合物を1〜50質量部含有するタイヤ用ゴム組成物。
- ゴム成分100質量部に対し、シリカを80質量部以上含有する、請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記シリカの平均一次粒子径が18nm以下である、請求項1または2記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分が変性溶液重合スチレンブタジエンゴムを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- シリカおよび前記両親媒性化合物を含むマスターバッチを含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記両親媒性化合物が、前記式(1)で表されるアルカノールアミンである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を有するタイヤ。
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