JP2022164149A - ゴム組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低発熱性および耐摩耗性を従来レベル以上に改良したシリカを含むゴム組成物およびその製造方法を提供する。【解決手段】天然ゴム、共役ジエン単独重合体、共役ジエン共重合体および共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のゴム成分とシリカを含み、１００℃、歪０．４％、歪３％および歪１００％の貯蔵弾性率をＥ′(0.4%)［ＭＰａ］、Ｅ′(3%)［ＭＰａ］およびＥ′(100%)［ＭＰａ］とし、貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(100%)との差Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(100%)が１．６ＭＰａ以下、貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(3%)との差Ｂ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(3%)が、０．２５２×Ａ－０．００７≧Ｂ≧０．２５２×Ａ－０．１３０の関係を満たすことを特徴とする。【選択図】なし
Description
本発明は、低発熱性および耐摩耗性に優れたゴム組成物およびその製造方法に関する。
トラックやバスに装着する大型車用タイヤに対する環境規制が年々強化されており、例えば欧州では２０１６年１１月からＲ１１７－０２が導入され、日本でも２０２３年に施行される。また北米でもＧＨＧ（温室効果ガス）の規制が厳しくなり、加えて各車両メーカが独自にこれらを上回る低燃費性能の基準を求めている。このような状況下で、大型車用タイヤの重要特性である耐摩耗性を高いレベルで確保しながら、法規制や車両メーカから求められる低燃費性能を満たすことが求められる。
大型車用タイヤのトレッドを形成するゴム組成物は、耐摩耗性を確保するため天然ゴムを含むことが多い。一方、低燃費性能を向上させるためのゴム組成物には低発熱性が求められ、カーボンブラック一部をシリカに置き換えることが行われ、より発熱性を小さくするためにはシリカの増量および高分散が求められる。しかしながら、天然ゴムやブタジエンゴムを含むゴム組成物中で、多量のシリカを良好に分散させることは困難である。このため、所望のシリカ分散状態が得られず、低発熱性および耐摩耗性を高い次元で両立させたゴム組成物を得ることは非常に難しかった。
例えば特許文献１～３は、シリカを含むゴム組成物の混練方法を提案するが、上述した大型車用タイヤの耐摩耗性および低燃費性能のより厳しい基準を達成するには必ずしも十分ではないという課題があった。
本発明の目的は、低発熱性および耐摩耗性を従来レベル以上に改良したシリカを含むゴム組成物およびその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成する本発明のゴム組成物は、天然ゴム、共役ジエン単独重合体、共役ジエン共重合体、および共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含むゴム組成物であって、該ゴム組成物における１００℃、歪０．４％の貯蔵弾性率をＥ′(0.4%)［ＭＰａ］、１００℃、歪３％の貯蔵弾性率をＥ′(3%)［ＭＰａ］、１００℃、歪１００％の貯蔵弾性率をＥ′(100%)［ＭＰａ］とし、前記貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(100%)との差Ａを、Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(100%)［ＭＰａ］、前記貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(3%)との差Ｂを、Ｂ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(3%)［ＭＰａ］とするとき、前記貯蔵弾性率の差Ａおよび差Ｂが、以下の関係式（１）および（２）を満たすことを特徴とする。
Ａ ≦ １．６ （１）
０．２５２×Ａ－０．００７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１３０ （２）
Ａ ≦ １．６ （１）
０．２５２×Ａ－０．００７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１３０ （２）
また、本発明のゴム組成物の製造方法は、天然ゴム、共役ジエン単独重合体、共役ジエン共重合体、および共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含むゴム組成物の製造方法であって、混練機にシリカを投入、混練し放出する少なくとも１回のシリカ投入混練工程を有し、前記シリカ投入混練工程の後、前記ゴム組成物を混練し放出する全量混練工程を有し、前記シリカ投入混練工程を１４０℃未満の混合温度で行い、かつ少なくとも１回の前記全量混練工程を１４０℃以上１６０℃以下の混合温度で行うことを特徴とする。
本発明のゴム組成物によれば、シリカが良好に分散されているので、低発熱性および耐摩耗性を従来レベル以上に改良することができる。
本発明のゴム組成物の製造方法によれば、シリカ投入混練工程でゴム組成物中にシリカをマクロ的に良好に分配した後、１４０℃以上１６０℃以下で混合する全量混練工程において、シリカおよびシランカップリング剤を反応させてよりミクロ的に分散させることにより、シリカを高いレベルで良好に分散させることができるので、低発熱性および耐摩耗性を従来レベル以上に改良したゴム組成物を製造可能にする。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分として、天然ゴム、共役ジエン単独重合体、共役ジエン共重合体、および共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種を含む。天然ゴムは、ゴム組成物に通常用いられるものを使用することができる。共役ジエン単独重合体も、ゴム組成物に通常用いられるものを使用することができ、例えばイソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム等を挙げることができる。なかでも、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、等が好ましい。共役ジエン共重合体は、ゴム組成物に通常用いられるものを使用することができ、例えばブタジエン－イソプレンゴム、アクリロニトリル－ブタジエンゴム、エチレン－アクリルゴム、エチレン－プロピレン－ジエンゴム等を挙げることができる。共役ジエン－芳香族ビニル共重合体は、ゴム組成物に通常用いられるものを使用することができ、例えば乳化重合スチレン－ブタジエンゴム、溶液重合スチレン－ブタジエンゴム、スチレン－イソプレンゴム、乳化重合スチレン－ブタジエン－イソプレンゴム、溶液重合スチレン－ブタジエン－イソプレンゴム、乳化重合スチレン－アクリロニトリル－ブタジエンゴム等を挙げることができる。
ゴム成分は、未変性でもよいが、その分子鎖の末端および／または側鎖に各種官能基を有した変性天然ゴム、変性共役ジエン単独重合体、変性共役ジエン共重合体、変性共役ジエン－芳香族ビニル共重合体であってもよい。なかでも、変性基を有する共役ジエン単独重合体、変性基を有する共役ジエン共重合体、および変性基を有する共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種を含むとよい。官能基として、例えば塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン、ヒドロキシ基、ヒドロキシシリル基、アミノ基、アルコキシ基、シリル基、カルボキシル基、エポキシ基、カルボニル基、アミド基、オキシシリル基、シラノール基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アルデヒド基、等が挙げられる。
ゴム成分として、なかでも天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、変性天然ゴム、変性ブタジエンゴム、変性スチレン－ブタジエンゴムが好ましい。天然ゴムおよび変性天然ゴムは、ゴム成分１００質量％中、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０～７０質量％含有するとよい。天然ゴムおよび変性天然ゴムを３０質量％以上含有することにより、破断特性が高くなり好ましい。
ブタジエンゴムおよび変性ブタジエンゴムは、ゴム成分１００質量％中、好ましくは１０～４０質量％、より好ましくは１５～３５質量％含有するとよい。ブタジエンゴムおよび変性ブタジエンゴムを１０質量％以上含有することにより、耐摩耗性が高くなり好ましい。また、ブタジエンゴムおよび変性ブタジエンゴムを４０質量％以下含有することにより、高い破断特性との両立することができ好ましい。
スチレン－ブタジエンゴムおよび変性スチレン－ブタジエンゴムは、ゴム成分１００質量％中、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５～９０質量％含有するとよい。スチレン－ブタジエンゴムおよび変性スチレン－ブタジエンゴムを１０質量％以上含有することにより、耐ティア性能および耐クラック性能が高くなり好ましい。
シリカは、特に制限されるものではなく、ゴム組成物に通常用いられるものであればよい。例えば湿式法シリカ（含水ケイ酸）、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、或いはカーボンブラック表面にシリカを担持させたカーボン－シリカ（デュアル・フェイズ・フィラー）、シランカップリング剤又はポリシロキサンなどシリカとゴムの両方に反応性或いは相溶性のある化合物で処理した表面処理シリカなどを使用することができる。またこれらシリカを単独または２種以上を組み合わせて使用してもよい。
シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、特に制限されないが、好ましくは１００～２５０ｍ2／ｇ、より好ましくは１２０～２１０ｍ2／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を１００ｍ2／ｇ以上にすることにより、ゴム組成物の耐摩耗性および機械的特性を確保することができる。またシリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を２５０ｍ2／ｇ以下にすることにより、ウェット性能および低発熱性を良好にすることができる。本明細書において、シリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＩＳＯ ５７９４により測定された値とする。
シリカは、ゴム成分１００質量部に、好ましくは２０質量部以上２００質量部以下、より好ましくは２５質量部以上１６０部以下、さらに好ましくは３０質量部以上１００質量部以下配合するとよい。シリカを２０質量部以上配合することにより、ウェット性能および低発熱性を改良することができる。またシリカを２００質量部以下配合することにより、耐摩耗性を確保することができる。
ゴム組成物は、シリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましく、シリカの分散性を良好にすることができる。シランカップリング剤は、通常シリカと共に配合する種類を用いることができる。シランカップリング剤は、シリカ量の好ましくは２～２０質量％、より好ましくは４～１５質量％を配合するとよい。シランカップリング剤の配合量がシリカ量の２質量％以上にすることにより、シリカの分散性を向上する効果が得られ好ましい。また、シランカップリング剤が２０質量％以下にすると、シランカップリング剤同士の縮合を抑制し、所望の効果を得ることができ好ましい。
シランカップリング剤は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、硫黄含有シランカップリング剤、アミノ基含有シランカップリング剤等を例示することができる。シランカップリング剤として、例えば、ビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３－トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３－オクタノイルチオ－１－プロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル-ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（ビニルベンジル）－２－アミノエチル－３－アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、等のアミノ基含有シランカップリング剤を例示することができる。なお、３－オクタノイルチオ－１－プロピルトリエトキシシラン等のブロックされたメルカプト基を有するシランカップリング剤を好ましく用いることができる。
ゴム組成物は、シリカおよびシランカップリング剤と共に、炭素数７～２０のアルキル基を有するアルキルシランおよび／または液状ポリマーを配合することが好ましく、シリカの分散性をより良好にすることができる。
アルキルシランは、炭素数７～２０のアルキル基を有するアルキルトリエトキシシラン、アルキルトリメトキシシラン等を例示することができる。アルキル基として、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が挙げられる。なかでもゴム成分との相溶性の観点から、炭素数８～１０のアルキル基がより好ましく、オクチル基、ノニル基がさらに好ましい。好ましいアルキルシランとして、オクチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、等を挙げることができる。
アルキルシランの配合量は、シリカ量に対し、好ましくは１～２０質量％、より好ましくは２～１５質量％にすると良い。アルキルシランをシリカ量の１質量％以上配合することにより、シリカの分散性をより優れたものにすることができる。またアルキルシランをシリカ量の２０質量％以下配合することにより、破断物性の低下が抑制され好ましい。
液状ポリマーは、ゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、液状ブチルゴム、液状イソプレンゴム、液状ブタジエンゴム、液状スチレン－ブタジエンゴム等を挙げることができる。
液状ポリマーの配合量は、シリカ量に対し、好ましくは１～２０質量％、より好ましくは２～１５質量％にすると良い。液状ポリマーをシリカ量の１質量％以上配合することにより、シリカの分散性をより優れたものにすることができる。また液状ポリマーをシリカ量の２０質量％以下配合することにより、破断物性の低下が抑制され好ましい。
ゴム組成物は、シリカ以外の他の充填剤を配合することができる。他の充填材としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウムを挙げることができる。これらを単独または２種以上を組合わせて使用してもよい。
カーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＨＭＦ、ＳＲＦ等のファーネスカーボンブラックが挙げられ、これらを単独または２種以上を組合わせて使用してもよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは７０～２４０ｍ2／ｇ、より好ましくは９０～２００ｍ2／ｇであるとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積を７０ｍ2／ｇ以上にすることにより、ゴム組成物の機械的特性および耐摩耗性を確保することができる。またカーボンブラックの窒素吸着比表面積を２４０ｍ2／ｇ以下にすることにより、低発熱性を良好にすることができる。本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－２に準拠して、測定するものとする。
カーボンブラックは、ゴム成分１００質量部に対し好ましくは５～１００質量部、より好ましくは１０～８０質量部配合することができる。カーボンブラックの配合量を５質量部以上にすることにより、ゴム組成物の機械的特性および耐摩耗性を確保することができる。またカーボンブラックの配合量を１００質量部以下にすることにより、低発熱性を確保することができる。
ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂など、一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができる。またかかる添加剤は、ゴム成分に混合、混練してゴム組成物とし、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は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。
本発明のゴム組成物は、１００℃、歪０．４％の貯蔵弾性率をＥ′(0.4%)［ＭＰａ］、１００℃、歪３％の貯蔵弾性率をＥ′(3%)［ＭＰａ］、１００℃、歪１００％の貯蔵弾性率をＥ′(100%)［ＭＰａ］とし、貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(100%)との差Ａを、Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(100%)［ＭＰａ］、貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(3%)との差Ｂを、Ｂ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(3%)［ＭＰａ］とするとき、貯蔵弾性率の差Ａおよび差Ｂが、以下の関係式（１）および（２）を満たすものとする。
Ａ ≦ １．６ （１）
０．２５２×Ａ－０．００７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１３０ （２）
本明細書において、貯蔵弾性率をＥ′(0.4%)、Ｅ′(3%)、およびＥ′(100%)は、ＪＩＳ－Ｋ６３９４に準拠して、粘弾性スペクトロメーターを用い、温度１００℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪み０．５％の条件で、動的歪を０．２％から１００％まで変化させて測定した動的歪０．４％、３％、および１００％のときの動的貯蔵弾性率Ｅ′［単位ＭＰａ］とする。
Ａ ≦ １．６ （１）
０．２５２×Ａ－０．００７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１３０ （２）
本明細書において、貯蔵弾性率をＥ′(0.4%)、Ｅ′(3%)、およびＥ′(100%)は、ＪＩＳ－Ｋ６３９４に準拠して、粘弾性スペクトロメーターを用い、温度１００℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪み０．５％の条件で、動的歪を０．２％から１００％まで変化させて測定した動的歪０．４％、３％、および１００％のときの動的貯蔵弾性率Ｅ′［単位ＭＰａ］とする。
貯蔵弾性率の差Ａ［ＭＰａ］は、Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(100%)で算出され、関係式（１）に記載のとおり１．６ＭＰａ以下、好ましくは０．７５ＭＰａ以上１．６ＭＰａ以下である。貯蔵弾性率の差Ａを１．６ＭＰａ以下にすることにより、シリカの分散性が良好になり転がり抵抗が小さくなる。貯蔵弾性率の差Ａの下限を０．７５ＭＰａにすることにより、所望のフィラー配合量、ゴムの架橋密度にして耐摩耗性を高くすることができ好ましい。
貯蔵弾性率の差Ｂ［ＭＰａ］は、Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(3%)で算出され、貯蔵弾性率の差Ａとの間で、関係式（２）を満たす。
０．２５２×Ａ－０．００７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１３０ （２）
貯蔵弾性率の差Ｂを、（０．２５２×Ａ－０．１３０）の値以上にすることにより、フィラー配合量を所望量にして、耐摩耗性を高くすることができる。また、貯蔵弾性率の差Ｂを、（０．２５２×Ａ－０．００７）の値以下にすることにより、サイズの大きなシリカの分散不良塊が少なく低転がり抵抗性となる。貯蔵弾性率の差Ｂは、貯蔵弾性率の差Ａとの間で、関係式（３）を満たすことがより好ましい。
０．２５２×Ａ－０．０２７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１１０ （３）
０．２５２×Ａ－０．００７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１３０ （２）
貯蔵弾性率の差Ｂを、（０．２５２×Ａ－０．１３０）の値以上にすることにより、フィラー配合量を所望量にして、耐摩耗性を高くすることができる。また、貯蔵弾性率の差Ｂを、（０．２５２×Ａ－０．００７）の値以下にすることにより、サイズの大きなシリカの分散不良塊が少なく低転がり抵抗性となる。貯蔵弾性率の差Ｂは、貯蔵弾性率の差Ａとの間で、関係式（３）を満たすことがより好ましい。
０．２５２×Ａ－０．０２７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１１０ （３）
本発明のゴム組成物は、その断面を、ＩＳＯ １１３４５に準拠しディスパーグレーダーにより測定したとき、１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値が、６５μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値の８０％以上であることが好ましい。本明細書において、ホワイトエリア頻度値は、該当する大きさの粒子および粒子塊の個数とする。
１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値を、６５μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値に対し、８０％以上にすることにより、シリカ分散性におけるサイズの大きな分散不良塊が少なくなり、転がり抵抗が小さくなり好ましい。１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値は、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは８８％以上であるとよい。
本明細書において、種々の直径を有する粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値は、ＩＳＯ １１３４５に準拠し、ディスパーグレーダー（ＭｏｎＴｅｃｈ社製Ｄｉｓｐｅｒ Ｔｅｓｔｅｒ ３０００）を使用し、ゴム組成物の加硫物を試料作製用カッターで平らで掻き傷がない切り口を出して、拡大倍率１００倍で測定する。
一般的にゴム組成物の製造方法は、ゴム成分、シリカ、シランカップリング剤等の、加硫系配合剤を除いた原材料を、混合、混練する混練工程と、この混練工程で得られた混合物を冷却し、加硫系配合剤を混合する工程（最終段階の混合工程）の少なくとも２つの工程からなる。
本発明の製造方法は、通常タイヤ用ゴム組成物の製造に用いられるミキサー（混練機）を使用することができる。またミキサーを構成するローターの形式は噛み合い式、非噛み合い式のいずれでもよい。ローターの回転数は、タイヤ用ゴム組成物を製造するときの通常の回転数に設定することができる。
本発明のゴム組成物の製造方法は、上述した混練工程を複数回、すなわち、混練機にシリカを投入、混練し放出するシリカ投入混練工程を少なくとも１回有し、加えてシリカ投入混練工程の後、ゴム組成物を混練し放出する全量混練工程を少なくとも１回有する。すなわち、シリカ投入混練工程および全量混練工程は、それぞれ１回以上行うことができ、２回以上行ってもよい。
シリカ投入混練工程は、混練機にシリカを投入し、１４０℃未満の混合温度で混練し放出する工程である。ゴム組成物を製造する最初のステップとして、シリカ投入混練工程を行ってもよいし、或いはシリカ投入混練工程より前に、シリカを除く他の原材料の少なくとも一部を、混練機に投入、混練し放出する工程を行ってもよい。いずれのシリカ投入混練工程においても、混練機にシリカを投入する前、シリカの投入と同時、或いはシリカを投入、混合した後に、他の原材料の一部または全部を投入し混合することができる。好適なシリカ投入混練工程として、空の混練機に最初にシリカおよびシランカップリング剤を投入、混合した後、その混練機にゴム成分の少なくとも１部を投入、混練し放出する操作が挙げられる。シリカおよびシランカップリング剤を先に混合することにより、ミキサーの温度を低下させ、次にゴム成分を混練するときの温度を下げ、ミキサー内の混練強度をより大きくしシリカの分配性をよりよくすることができる。シリカは、設計されたシリカの全量を一括で混練機に投入してもよいし、その一部を分割して、同一のシリカ投入混練工程または異なるシリカ投入混練工程において混練機に投入し混合してもよい。すなわち、シリカ投入混練工程は、上記のとおり、１回以上行うことができ、２回行ってもよい。
シリカ投入混練工程では、混練機にシリカを投入し、１４０℃未満、好ましくは１２５℃～１３５℃の混合温度で混練し放出する。１４０℃未満でシリカを混合、混練することにより、ゴム成分中にシリカを良好に物理的に分配させることができる。また混合温度を１４０℃未満とすることにより、シリカとシランカップリング剤との混合に際し両者間の反応を抑制し、両者を同時かつ良好にゴム成分中に分配させることができる。これにより、シリカおよびシランカップリング剤が大きな塊状のままで反応することを防ぐことができる。
シリカ投入混練工程を２回以上行うとき、シランカップリング剤は、１つのシリカ投入混練工程で、その全量を投入してもよいし、複数に分割して投入してもよい。さらに、シリカ投入混練工程および全量混練工程において、シランカップリング剤を複数に分割して投入してもよい。シランカップリング剤を複数に分割して投入することにより、シリカの物理的な分散が十分に進む前にシランカップリング剤とシリカの反応が抑制され好ましい。
全量混練工程は、シリカ投入混練工程の後、加硫系配合剤を混合する最終段階の混合工程よりも前に行う混練工程であり、１４０℃以上１６０℃以下の混合温度で行う工程である。１４０℃以上１６０℃以下で混合することにより、シリカ投入混練工程で良好に分配させたシリカおよびシランカップリング剤を互いに反応させ、ゴム成分中におけるシリカの分散性をより優れたものにすることができる。全量混練工程における混合温度は、好ましくは１４５℃～１５５℃であるとよい。
全量混練工程では、加硫系配合剤を除いた原材料のすべてを含有するゴム組成物を投入、混練することができる。ただし、熱膨張性マイクロカプセルや中空充填材など、最終段階の混合工程において投入、混合することが好ましい配合材料はこの限りではない。また、加硫系配合剤を除いた配合剤は、ゴム成分と同時に投入し混練しても、ゴム成分の混練を終えた後に投入し混合してもよい。加硫系配合剤を除く配合剤としては、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、液状ポリマー、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、石油樹脂、熱硬化性樹脂などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を例示することができる。これら配合剤は、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。例えばカーボンブラックなどのシリカ以外の充填剤をゴム成分の投入と同時に投入、混練したり、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤などの所謂ゴム薬をゴム成分の投入と同時に投入、混練したり、或はゴム成分の混練を終えた後にアロマオイルを投入し混合してもよい。
シリカ投入混練工程の後、１４０℃以上１６０℃以下の混合温度で行う全量混練工程を１回以上行うと共に、１４０℃未満の混合温度で行う混練工程を少なくとも１回実施することができる。この混練工程で混練する成分は、シリカ投入混練工程と同じでもよいし、全量混練工程と同じでもよい。なお、１４０℃未満の混練工程は、１４０℃以上１６０℃以下の混合温度で行う全量混練工程の前に行うとよい。１４０℃未満の混練工程を全量混練工程の前に行うことにより、シリカとシランカップリング剤との反応前に、ゴム成分中にシリカを良好に物理的に分散させることができ好ましい。
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１～３，９～１１、標準例１，２、および比較例１～３
表５に示す共通配合を有し、表１および３に記載された１１種類のゴム組成物（実施例１～３，９～１１、標準例１，２、および比較例１～３）を、表１および３に記載されたシリカ投入混練工程Ａおよび全量混練工程Ａを行うことにより製造した。なお、ＳＢＲ２は３７．５質量部のオイルを含む油展品のため、上段にＳＢＲ２としての配合量を記載し、下段の括弧内にＳＢＲの正味の配合量を記載する。なお、後述する表４についても同様に記載する。表５のゴム組成物の共通配合は、表１および３のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く原材料をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、表１および３に示すシリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、表１および３に示す全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。その後、混練物２および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、ゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表１および３に記載された１１種類のゴム組成物（実施例１～３，９～１１、標準例１，２、および比較例１～３）を、表１および３に記載されたシリカ投入混練工程Ａおよび全量混練工程Ａを行うことにより製造した。なお、ＳＢＲ２は３７．５質量部のオイルを含む油展品のため、上段にＳＢＲ２としての配合量を記載し、下段の括弧内にＳＢＲの正味の配合量を記載する。なお、後述する表４についても同様に記載する。表５のゴム組成物の共通配合は、表１および３のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く原材料をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、表１および３に示すシリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、表１および３に示す全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。その後、混練物２および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、ゴム組成物を調製した。
実施例４
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例４のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａおよび全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、硫黄および加硫促進剤を除く原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。その後、混練物２および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例４のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例４のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａおよび全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、硫黄および加硫促進剤を除く原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。その後、混練物２および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例４のゴム組成物を調製した。
実施例５
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例５のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例５のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例５のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例５のゴム組成物を調製した。
実施例６
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例６のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、表５に記載の硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、並びに表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例６のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例６のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、表５に記載の硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、並びに表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例６のゴム組成物を調製した。
実施例７
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例７のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例７のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例７のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例７のゴム組成物を調製した。
実施例８
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例８のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物３を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物４を得、ミキサーから放出した。その後、混練物４および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例８のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表２の実施例８のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表２のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物３を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物４を得、ミキサーから放出した。その後、混練物４および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例８のゴム組成物を調製した。
実施例１２
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１２のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａおよび全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、硫黄および加硫促進剤を除く原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。その後、混練物２および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１２のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１２のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａおよび全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、硫黄および加硫促進剤を除く原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。その後、混練物２および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１２のゴム組成物を調製した。
実施例１３
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１３のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表４のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表４のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１３のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１３のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表４のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表４のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１３のゴム組成物を調製した。
実施例１４
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１４のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、表５に記載の硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、並びに表４のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１４のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１４のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、および全量混練工程Ａを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、最初にシリカおよびカップリング剤をミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し混合した。そのミキサーへ、シリカ、カップリング剤、表５に記載の硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、並びに表４のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表２のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１４のゴム組成物を調製した。
実施例１５
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１５のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表４のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１５のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１５のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表４のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物１を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。その後、混練物３および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１５のゴム組成物を調製した。
実施例１６
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１６のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表４のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物３を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物４を得、ミキサーから放出した。その後、混練物４および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１６のゴム組成物を調製した。
表５に示す共通配合を有し、表４の実施例１６のゴム組成物を、シリカ投入混練工程Ａ、シリカ投入混練工程Ｂ、全量混練工程Ａ、および全量混練工程Ｂを行うことにより製造した。表５のゴム組成物の共通配合は、表４のゴム成分１００質量部に対する質量部を記載した。シリカ投入混練工程Ａでは、硫黄および加硫促進剤を除く共通配合剤、および表２のシリカ投入混練工程Ａに記載した原材料を、ミキサー（容量１．７リットルの密閉式バンバリーミキサー、神戸製鋼社製）に投入し、シリカ投入混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物１を得、ミキサーから放出した。次にシリカ投入混練工程Ｂとして、混練物１および表４のシリカ投入混練工程Ｂに記載した原材料を、再度ミキサーに投入し、シリカ投入混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物２を得、ミキサーから放出した。次に全量混練工程Ａとして、混練物２を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ａの混合温度で混練し、混練物３を得、ミキサーから放出した。更に全量混練工程Ｂとして、混練物３を再度ミキサーに投入し、全量混練工程Ｂの混合温度で混練し、混練物４を得、ミキサーから放出した。その後、混練物４および硫黄および加硫促進剤をロールに投入し混合することにより、実施例１６のゴム組成物を調製した。
得られたタイヤ用ゴム組成物を、所定形状の金型（内寸；長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用いて１５０℃、３０分間加硫し、加硫ゴム試験片を作成した。得られた加硫ゴム試験片を使用して、以下に示す試験方法で、動的粘弾性、シリカ分散度（１０μｍ以下のホワイトエリア頻度値の割合％）、耐摩耗性および低転がり抵抗性を測定した。
動的粘弾性
得られた加硫ゴム試験片を使用し、ＪＩＳ－Ｋ６３９４に準拠して、粘弾性スペクトロメーター（ＧＡＢＯ社製ＥＰＬＥＸＯＲ ５００Ｎ）を用い、温度１００℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪み０．５％の条件で、動的歪を０．２％から１００％まで変化させて測定した動的歪０．４％、３％、および１００％のときの動的貯蔵弾性率Ｅ′［Ｍｐａ］を、Ｅ′(0.4%)、Ｅ′(3%)、およびＥ′(100%)として求めた。得られた結果より、
Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(100%)［ＭＰａ］
Ｂ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(3%)［ＭＰａ］
を算出し、表１～４に記載した。また、関係式（２）の左辺および右辺の値を算出し、併せて記載した。
得られた加硫ゴム試験片を使用し、ＪＩＳ－Ｋ６３９４に準拠して、粘弾性スペクトロメーター（ＧＡＢＯ社製ＥＰＬＥＸＯＲ ５００Ｎ）を用い、温度１００℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪み０．５％の条件で、動的歪を０．２％から１００％まで変化させて測定した動的歪０．４％、３％、および１００％のときの動的貯蔵弾性率Ｅ′［Ｍｐａ］を、Ｅ′(0.4%)、Ｅ′(3%)、およびＥ′(100%)として求めた。得られた結果より、
Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(100%)［ＭＰａ］
Ｂ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(3%)［ＭＰａ］
を算出し、表１～４に記載した。また、関係式（２）の左辺および右辺の値を算出し、併せて記載した。
シリカ分散度（１０μｍ以下のホワイトエリア頻度値の割合％）
得られた加硫ゴム試験片のシリカ分散度を、ＩＳＯ １１３４５に準拠し、ＭｏｎＴｅｃｈ社製Ｄｉｓｐｅｒ Ｔｅｓｔｅｒ ３０００を用いて、加硫ゴム試験片を試料作製用カッターで平らで掻き傷がない切り口を出して、拡大倍率１００倍で観察するという操作手順により、１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値および６５μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値を測定した。得られた結果から６５μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値に対する１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値の割合［％］を算出し、表１～４に記載した。１０μｍ以下のホワイトエリア頻度値の割合％が大きいほどシリカの分散性が良好であることを意味する。
得られた加硫ゴム試験片のシリカ分散度を、ＩＳＯ １１３４５に準拠し、ＭｏｎＴｅｃｈ社製Ｄｉｓｐｅｒ Ｔｅｓｔｅｒ ３０００を用いて、加硫ゴム試験片を試料作製用カッターで平らで掻き傷がない切り口を出して、拡大倍率１００倍で観察するという操作手順により、１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値および６５μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値を測定した。得られた結果から６５μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値に対する１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値の割合［％］を算出し、表１～４に記載した。１０μｍ以下のホワイトエリア頻度値の割合％が大きいほどシリカの分散性が良好であることを意味する。
耐摩耗性（ランボーン摩耗）
得られた試験片をＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、荷重３９Ｎ、スリップ率３０％、時間４分の条件で摩耗量を測定した。得られた結果は、表１，２では標準例１の逆数を１００にする指数とし、表３，４では標準例２の逆数を１００にする指数として、表１～４の「耐摩耗性」の欄に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを意味する。
得られた試験片をＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、荷重３９Ｎ、スリップ率３０％、時間４分の条件で摩耗量を測定した。得られた結果は、表１，２では標準例１の逆数を１００にする指数とし、表３，４では標準例２の逆数を１００にする指数として、表１～４の「耐摩耗性」の欄に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを意味する。
低転がり抵抗性［６０℃のｔａｎδ］
得られた加硫ゴム試験片の動的粘弾性を、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い初期歪み１０％、振幅±２％、振動数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件にて測定し、ｔａｎδ（６０℃）を求めた。得られた結果は、表１，２では標準例１の逆数を１００にする指数とし、表３，４では標準例２の逆数を１００にする指数として、表１～４の「転がり抵抗性」の欄に記載した。また転がり抵抗性の指数が大きいほどｔａｎδ（６０℃）が小さく低発熱性であり、タイヤにしたとき転がり抵抗が小さく燃費性能が優れることを意味する。
得られた加硫ゴム試験片の動的粘弾性を、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い初期歪み１０％、振幅±２％、振動数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件にて測定し、ｔａｎδ（６０℃）を求めた。得られた結果は、表１，２では標準例１の逆数を１００にする指数とし、表３，４では標準例２の逆数を１００にする指数として、表１～４の「転がり抵抗性」の欄に記載した。また転がり抵抗性の指数が大きいほどｔａｎδ（６０℃）が小さく低発熱性であり、タイヤにしたとき転がり抵抗が小さく燃費性能が優れることを意味する。
表１～５において、使用した原材料の種類は、以下の通りである。
・ＮＲ：天然ゴム、ＴＳＲ２０、ガラス転移温度：－６５℃
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０、ガラス転移温度：－１０５℃
・変性ＢＲ１：変性ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２６１
・変性ＢＲ２：変性ブタジエンゴム、ＪＳＲ社製ＢＲ５４
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＳＢＲ１５０２
・ＳＢＲ２：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １７２３、ＳＢＲ１００質量部に３７．５質量部のオイルを含む油展品
・変性ＳＢＲ１：変性スチレンブタジエンゴム、ＺＳ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ社製 Ｎｉｐｏｌ ＮＳ６１２
・変性ＳＢＲ２：変性スチレンブタジエンゴム、旭化成社製 ＴＵＦＤＥＮＥ Ｅ５８１
・シリカ：Ｓｏｌｖａｙ社製ＺＥＯＳＩＬ １１６５ＭＰ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５７ｍ2/ｇ
・シランカップリング剤：スルフィド系シランカップリング剤、エボニック デグサ社製Ｓｉ６９
・カーボンブラック：ＣＢ，新日化カーボン社製ニテロン＃３００ＩＨ、窒素吸着比表面積が１１５ｍ2/ｇ
・オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日油社製ステアリン酸
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤１：フレキシス社製サントフレックス ６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印微粉硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ-Ｇ（ＣＺ）
・加硫促進剤２：住友化学社製 ソクシールＤ－Ｇ
・ＮＲ：天然ゴム、ＴＳＲ２０、ガラス転移温度：－６５℃
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０、ガラス転移温度：－１０５℃
・変性ＢＲ１：変性ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２６１
・変性ＢＲ２：変性ブタジエンゴム、ＪＳＲ社製ＢＲ５４
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＳＢＲ１５０２
・ＳＢＲ２：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １７２３、ＳＢＲ１００質量部に３７．５質量部のオイルを含む油展品
・変性ＳＢＲ１：変性スチレンブタジエンゴム、ＺＳ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ社製 Ｎｉｐｏｌ ＮＳ６１２
・変性ＳＢＲ２：変性スチレンブタジエンゴム、旭化成社製 ＴＵＦＤＥＮＥ Ｅ５８１
・シリカ：Ｓｏｌｖａｙ社製ＺＥＯＳＩＬ １１６５ＭＰ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５７ｍ2/ｇ
・シランカップリング剤：スルフィド系シランカップリング剤、エボニック デグサ社製Ｓｉ６９
・カーボンブラック：ＣＢ，新日化カーボン社製ニテロン＃３００ＩＨ、窒素吸着比表面積が１１５ｍ2/ｇ
・オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日油社製ステアリン酸
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤１：フレキシス社製サントフレックス ６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印微粉硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ-Ｇ（ＣＺ）
・加硫促進剤２：住友化学社製 ソクシールＤ－Ｇ
表１～４から明らかなように実施例１～１６の製造方法により得られたゴム組成物は、シリカの分散性が優れ、耐摩耗性および低転がり抵抗性を改良することが確認された。
比較例１で得られたゴム組成物は、全量混練工程の混練温度が１４０℃未満で、関係式（１）および（２）を満たさず、シリカ分散性、耐摩耗性および低転がり抵抗性が悪化する。
比較例２で得られたゴム組成物は、関係式（１）を満たすが、関係式（２）を満たさず、低転がり抵抗性が悪化する。
比較例３で得られたゴム組成物は、全量混練工程の混練温度が１４０℃未満で、関係式（１）および（２）を満たさず、シリカ分散性、耐摩耗性および低転がり抵抗性が悪化する。
比較例２で得られたゴム組成物は、関係式（１）を満たすが、関係式（２）を満たさず、低転がり抵抗性が悪化する。
比較例３で得られたゴム組成物は、全量混練工程の混練温度が１４０℃未満で、関係式（１）および（２）を満たさず、シリカ分散性、耐摩耗性および低転がり抵抗性が悪化する。
Claims (12)
- 天然ゴム、共役ジエン単独重合体、共役ジエン共重合体、および共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含むゴム組成物であって、該ゴム組成物における１００℃、歪０．４％の貯蔵弾性率をＥ′(0.4%)［ＭＰａ］、１００℃、歪３％の貯蔵弾性率をＥ′(3%)［ＭＰａ］、１００℃、歪１００％の貯蔵弾性率をＥ′(100%)［ＭＰａ］とし、前記貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(100%)との差Ａを、Ａ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(100%)［ＭＰａ］、前記貯蔵弾性率Ｅ′(0.4%)と貯蔵弾性率Ｅ′(3%)との差Ｂを、Ｂ＝Ｅ′(0.4%)－Ｅ′(3%)［ＭＰａ］とするとき、前記貯蔵弾性率の差Ａおよび差Ｂが、以下の関係式（１）および（２）を満たすことを特徴とするゴム組成物。
Ａ ≦ １．６ （１）
０．２５２×Ａ－０．００７ ≧ Ｂ ≧ ０．２５２×Ａ－０．１３０ （２） - 前記ゴム組成物の断面を、ＩＳＯ １１３４５に準拠しディスパーグレーダーにより測定したとき、１０μｍ以下の粒子または粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値が、６５μｍ以下の粒子塊に由来するホワイトエリア頻度値の８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分１００質量部に対し、前記シリカを２０質量部以上２００質量部以下配合することを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分が、変性基を有する共役ジエン単独重合体、変性基を有する共役ジエン共重合体、および変性基を有する共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記シランカップリング剤が、ブロックされたメルカプト基を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のゴム組成物。
- 更に、炭素数７～２０のアルキル基を有するアルキルシランおよび／または液状ポリマーを配合することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分１００質量％中、天然ゴムを３０質量％以上含むことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のゴム組成物。
- 天然ゴム、共役ジエン単独重合体、共役ジエン共重合体、および共役ジエン－芳香族ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含むゴム組成物の製造方法であって、混練機にシリカを投入、混練し放出する少なくとも１回のシリカ投入混練工程を有し、前記シリカ投入混練工程の後、前記ゴム組成物を混練し放出する全量混練工程を有し、前記シリカ投入混練工程を１４０℃未満の混合温度で行い、かつ少なくとも１回の前記全量混練工程を１４０℃以上１６０℃以下の混合温度で行うことを特徴とするゴム組成物の製造方法。
- 請求項１～７のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法であって、混練機にシリカを投入、混練し放出する少なくとも１回のシリカ投入混練工程を有し、前記シリカ投入混練工程の後、前記ゴム組成物を混練し放出する全量混練工程を有し、前記シリカ投入混練工程を１４０℃未満の混合温度で行い、かつ少なくとも１回の前記全量混練工程を１４０℃以上１６０℃以下の混合温度で行うことを特徴とするゴム組成物の製造方法。
- 前記混練機に前記シリカおよびシランカップリング剤を投入、混合した後、その混練機に前記ゴム成分の少なくとも１部を投入、混練し放出する、前記シリカ投入混練工程を最初に行うことを特徴とする請求項８または９に記載のゴム組成物の製造方法。
- 前記シリカ投入混練工程の後、前記全量混練工程に加え、１４０℃未満の混合温度で行う混練工程を少なくとも１回実施することを特徴とする請求項８～１０のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法。
- ２回以上の前記シリカ投入混練工程、または前記シリカ投入混練工程および全量混練工程において、シランカップリング剤を複数に分割して投入することを特徴とする請求項８～１１のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法。
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