JP5508066B2 - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
ここで、重合体の分子末端に起因してヒステリシスロスが発生するものと考えられる。そして、特定の重合体の1分子あたりの平均分子末端数が特定値以上であるため、大きなヒステリシスロスを発生でき、グリップ性能を向上できる。さらに、分子末端が多い分、重合体による補強効果が増大し、耐摩耗性も向上できる。また、特定の重合体は、特定の重量平均分子量を有するため、耐摩耗性、グリップ性能がバランスよく得られる。このように、本発明では、特定値以上の平均分子末端数と特定の重量平均分子量を組み合わせた重合体を配合することにより、耐摩耗性、グリップ性能をバランスよく向上できる。
なかでも、同一の重量平均分子量でより多くの分子末端を有する重合体を調製でき、より耐摩耗性、グリップ性能をバランスよく向上できるため、上記マクロモノマーをアニオン重合する方法により得られる重合体が好ましく、上記マクロモノマーのみをアニオン重合する方法により得られる重合体(櫛型重合体)がより好ましい。
マクロモノマーの合成方法については特に制限はないが、例えば、(a)共役ジエン化合物または(b)共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物をモノマー成分として得られた重合体に重合性官能基を有する化合物を反応させる方法が挙げられる。該重合体の重合方法は、特に制限はなく、溶液重合法、気相重合法、バルク重合法のいずれも用いることができるが、特に分子量特性の制御しやすさの観点から溶液重合法が好ましい。また、重合形式は、回分式及び連続式のいずれであってもよい。また、安定な活性末端が得られるという理由から、アニオン重合が好ましい。すなわち、マクロモノマーの合成方法としては、(a)共役ジエン化合物または(b)共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物をモノマー成分として、アニオン重合により得られた重合体(好ましくは重合体の活性末端)に重合性官能基を有する化合物を反応させる方法が好ましい。
なお、マクロモノマーのスチレン含量は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、マクロモノマーのビニル含量は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
特定の重合体は、例えば、上記方法により得られたマクロモノマーと共役ジエン化合物とを、上記方法により得られたマクロモノマーと共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物とを、又は上記方法により得られたマクロモノマーのみをアニオン重合することにより得られる。
なお、アニオン重合する方法としては、上記活性末端を有する重合体を重合する方法と同様に行うことができる。
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、JIS K6217のA法によって求められる。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどの各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
シクロヘキサン:関東化学(株)製
スチレン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:東京化成工業(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液:関東化学(株)製
イソプロパノール:関東化学(株)製
10%パラジウムカーボン:関東化学(株)製
4−クロロメチルスチレン:和光純薬工業(株)製
十分に窒素置換した1000ml容器に、シクロヘキサン800ml、スチレン2.8g、1,3−ブタジエン9.3g、テトラメチルエチレンジアミン1.3gを投入し、23℃にて1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液19mlを加えて攪拌した。1時間後、−70℃に冷却し、4−クロロメチルスチレン3gを加えて2時間反応させてマクロモノマー(1)を得た。
スチレン3.2g、1,3−ブタジエン8.9gを投入する以外は製造例1と同様の方法によりマクロモノマー(2)を得た。
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 SUPERMALTPORE 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た。
日本電子(株)製JNM−ECAシリーズのNMR装置を用いて測定した。
十分に窒素置換した1000ml容器に、シクロヘキサン800ml、マクロモノマー(1)80g、テトラメチルエチレンジアミン1.5gを加え、23℃にて1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液10mlを加えて攪拌した。2時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止し重合体(1)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液5mlを加える以外は製造例3と同様の処方により重合体(2)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液2.5mlを加える以外は製造例3と同様の処方により重合体(3)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液1.2mlを加える以外は製造例3と同様の処方により重合体(4)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液0.7mlを加える以外は製造例3と同様の処方により重合体(5)を得た。
マクロモノマー(2)を80g加える以外は製造例3と同様の処方により重合体(6)を得た。
十分に窒素置換した1000ml容器に、シクロヘキサン800ml、スチレン17g、1,3−ブタジエン56g、テトラメチルエチレンジアミン1.5gを加え、23℃にて1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液15mlを加えて攪拌した。1時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止し重合体(7)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液7.5mlを加える以外は製造例9と同様の処方により重合体(8)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液3.8mlを加える以外は製造例9と同様の処方により重合体(9)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液1.0mlを加える以外は製造例9と同様の処方により重合体(10)を得た。
製造例3で得られた重合体(1)の溶液に、10%パラジウムカーボン溶液5gを加え、窒素置換した後、圧力が5.0kg/cm2となるように水素置換して80℃で反応させ、重合体(11)を得た。(水素使用量=7.3L)
水素使用量を12.8Lとする以外は製造例13と同様の処方により重合体(12)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液4mlとする以外は製造例3と同様の処方により重合体を得て、さらに製造例14と同様の処方により水素添加を行い重合体(13)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を2.1mlとする以外は製造例15と同様の処方により重合体(14)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を0.6mlとする以外は製造例15と同様の処方により重合体(15)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を0.35mlとする以外は製造例15と同様の処方により重合体(16)を得た。
マクロモノマー(2)を80g用いる以外は製造例3と同様の処方により重合体を得て、さらに製造例14と同様の処方により水素添加を行い重合体(17)を得た。
十分に窒素置換した1000ml容器に、シクロヘキサン800ml、スチレン17g、1,3−ブタジエン56g、テトラメチルエチレンジアミン1.5gを加え、23℃にて1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液15mlを加えて攪拌した。1時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止し重合体を得た。得られた重合体の溶液に、10%パラジウムカーボン溶液5gを加え、窒素置換した後、圧力が5.0kg/cm2となるように水素置換して80℃で反応させ、重合体(18)を得た。(水素使用量=11.4L)
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を7.5mlとする以外は製造例20と同様の処方により重合体(19)を得た。
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を3.7mlとする以外は製造例20と同様の処方により重合体(20)を得た。
水素使用量を15.2Lとする以外は製造例13と同様の処方により重合体(21)を得た。
水素添加率は日本電子(株)製JNM−ECAシリーズの装置を用い、H1−NMRの不飽和結合部のスペクトルの減少量から算出した。
平均分子末端数は、以下の式に基づいて算出した。
(平均分子末端数)=(最終生成重合体の数平均分子量(Mn))/(カップリング前又は重合に用いたマクロモノマーの数平均分子量(Mn))
なお、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(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 SUPERMALTPORE 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た。
SBR:旭化成ケミカルズ(株)製のタフデン3330(スチレン含有量:30質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分37.5質量部含有)
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N110(N2SA:145m2/g)
軟化剤:出光興産(株)製のダイアナプロセスオイルAH−16
重合体(1)〜(21):上記製造例3〜22で調製した重合体(1)〜(21)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸
酸化亜鉛:三井金属工業(株)製の亜鉛華1号
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)
硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS
表2、3に示す配合内容(SBRは、ゴム固形分量)に従い、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、配合材料のうち、硫黄、加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で3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、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、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℃で15分間プレス加硫することで加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤに成形し、170℃で12分間加硫することで試験用タイヤ(タイヤサイズ:215/45R17)を製造した。
(株)上島製作所製フラットベルト式摩擦試験機(FR5010型)を用いて評価した。幅20mm、直径100mmの円筒形のゴム試験片(加硫ゴム組成物)を用い、速度20km/h、荷重4kgf、路面温度50℃で路面に対するサンプルのスリップ率を0〜50%まで変化させ、その際に検出される摩擦係数の中の最大値を読みとった。結果は、表2では比較例1を、表3では比較例6を100として指数表示した。指数が大きいほど、グリップ性能に優れることを示す。
試験用タイヤを自動車に装着して、アスファルト路面のテストコースを10周走行してグリップ性能をテストドライバーが評価し、5点満点で評価した。結果は、表2では比較例1の、表3では比較例6の試験用タイヤのグリップ性能を3として指数表示を行った。数値が大きいほどグリップ性能が良いことを示している。(5;良い、4;やや良い、3;普通、2;やや悪い、1;悪い)
得られた加硫ゴム組成物について、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温(25℃)、負荷荷重1.0kgf、スリップ率30%の条件下で3分間摩耗させて摩耗重量を測定し、その摩耗重量を比重より摩耗体積(以下、摩耗量という)に換算した。そして、基準配合(表2では比較例1、表3では比較例6)の耐摩耗性指数を100とし、各配合の摩耗量を指数表示した。なお、耐摩耗性指数が大きいほど摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れることを示す。
試験用タイヤの表面を観察し、オイル状のもののブリードの程度を目視にて判断した。
(○:ブリードなし、△:ややブリード気味、×:ブリード激しい)
Claims (11)
- ゴム成分と、共役ジエン化合物または共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物を重合して得られる重合体とを含み、前記重合体の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105で、1分子あたりの平均分子末端数が4以上であるタイヤ用ゴム組成物。
- 前記重合体中の共役ジエン化合物部の水素添加率が20〜80モル%である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記重合体の1分子あたりの平均分子末端数が6以上である請求項1または2記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記重合体が、共役ジエン化合物または共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物をモノマー成分として用いて得られたマクロモノマーを重合して得られたものである請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記重合体が、共役ジエン化合物または共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物をモノマー成分として、アニオン重合により得られた重合体に重合性官能基を有する化合物を反応させて得られたマクロモノマーを重合して得られたものである請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- ゴム成分100質量部に対して、前記重合体を2〜150質量部、カーボンブラックを2〜150質量部含む請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記共役ジエン化合物が1,3−ブタジエンであり、前記芳香族ビニル化合物がスチレンである請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記重合体が、前記マクロモノマーのみをアニオン重合して得られたものである請求項5に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記マクロモノマーの重量平均分子量は500以上、1200以下である請求項4、5又は8に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- トレッド用ゴム組成物として用いられる請求項1〜9のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。
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