JP5616395B2 - 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
すなわち、本発明は、酸及び窒素化合物、並びに/又は、有機カルボン酸金属塩、チオカルボン酸塩及びリン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の化合物と、共役ジエン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物の重合体を、エステル基及び/又はカルボキシル基を有する化合物により変性して得られる重合体混合物とを含み、上記重合体混合物の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
で表され、
上記Bが下記式(4)〜(7);
のいずれかで表されることが好ましい。
なお、通常、変性後に重合反応を停止する目的で水、アルコール、酸などを混合する。さらに必要に応じて公知の老化防止剤を混合してもよい。方法(1)によれば、末端が変性された変性重合体を含む重合体混合物を調製できる。
6を超えると、硬くなり、グリップ性能が低下するおそれがある。
R2及びR3としては、硬くなりすぎないという理由から、水素原子が好ましい。
なお、上記式(1)で表される変性基は、Aで示される2価の飽和又は不飽和炭化水素基が存在するもの、存在しないもののいずれでもよい。
R4としては、硬くなりすぎないという理由から、炭素数1〜16のアルキル基が好ましく、炭素数1〜5のアルキル基がより好ましい。
R5としては、硬くなりすぎないという理由から、水素原子が好ましい。
なお、本明細書において、重合体1分子あたりの上記変性基の平均個数(変性基含有量)は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、本明細書において、スチレン含有量は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、本明細書において、該ビニル量は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
上記重合体混合物を配合することにより、ゴム組成物の酸性が高くなり、架橋に悪影響を及ぼし、耐摩耗性、耐ブロー性が低下することも懸念されるが、重合体を水素添加することにより、架橋への悪影響を抑制できる。特に、水素添加率を45モル%以上とすることにより、耐摩耗性、耐ブロー性をも向上でき、初期グリップ性能、後半グリップ性能の改善効果も更に向上でき、高い次元で、初期グリップ性能、後半グリップ性能、耐摩耗性、耐ブロー性を両立できる。
なお、本明細書において、水素添加率は、プロトンNMRを測定して得られたスペクトルの不飽和結合部のスペクトル減少率から計算することができる。
なお、上記重合体混合物及び非変性重合体は、ゴム成分に含まれない。
なお、スチレン含有量は、H1−NMR測定によって算出される。
なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2:2001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。
n−ヘキサン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:高千穂化学工業(株)製
スチレン:関東化学(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
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール:大内新興化学工業(株)製
変性剤(1):Aldrich社製のシアノギ酸メチル
変性剤(2):東京化成工業(株)製のアクリル酸t−ブチル
変性剤(3):東京化成工業(株)製の4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物
変性剤(4):東京化成工業(株)製の無水マレイン酸
クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I):特表2007−506644号公報に記載の方法により製造(具体的には、ガス装入管、還流冷却器およびガス排出管を備えた500mlの丸底フラスコ500ml中で、ロジウム(III)−クロリド−三水和物 2gを、エタノール70ml中に溶解した。熱いエタノール 350ml中のエタノールから再結晶化したトリフェニルホスフィン12gの溶液を上記丸底フラスコに投入し、かつ該フラスコを窒素で洗浄した。溶液を2時間還流下で沸騰させた後、結晶質生成物をフリット上で熱い溶液から濾過した。得られた結晶質生成物を無水エーテルで洗浄し、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)を得た。)
十分に窒素置換した撹拌翼つきの3Lオートクレーブに、表1の仕込み量にしたがい、n−ヘキサン、1,3−ブタジエン、スチレン、テトラメチルエチレンジアミンを投入し、オートクレーブ内の温度を25℃に調整した。次に、1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を加えて昇温条件下(30℃)で60分間重合し、モノマーの転化率が99%であることを確認した。次に、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)1gを加え、窒素置換した後、水素圧力が5atmとなるように水素置換して80℃で水素添加反応を行った。水素添加反応終了後、老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、スチレンブタジエン共重合体(1)を合成した。
製造例1と同様に、表1に記載の条件でスチレンブタジエン共重合体の重合を行い、クエンチせずにアニオン重合末端を活性のまま、表1にしたがい変性剤を加えて昇温条件下(30℃)で30分間撹拌した。次にメタノールを加え15分間撹拌した後、製造例1と同様の条件で水素添加反応を行った。その後、老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、スチレンブタジエン共重合体(2)〜(7)(重合体混合物)を合成した。なお、スチレンブタジエン共重合体(3)については、水素添加反応の水素圧力が3atmとなるように水素置換して80℃で水素添加反応を行った。
共重合体、又は重合体混合物の重量平均分子量(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 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た。
25℃にてJEOL JNM−A 400NMR装置を用いてH1−NMRを測定し、そのスペクトルより求めた6.5〜7.2ppmのスチレン単位に基づくフェニルプロトンと4.9〜5.4ppmのブタジエン単位に基づくビニルプロトンの比からスチレン含有量、又は重合体混合物のスチレン含有量を決定した。
四塩化炭素を溶媒として用いて15質量%濃度の共重合体溶液を調製して、100MHzのプロトンNMRの不飽和結合部のスペクトル減少率から算出した。
KOHを0.1g秤量し、100mlのMeOH溶液を調製した。次いで、試料を0.5g量り取りトルエン30mlに溶解させ、調整した。変性ポリテール溶液にフェノールフタレインを一滴加えた。この溶液にKOH溶液を滴下して、滴定試験を行った。計算によって導かれる酸濃度を変性率とした。
SBR:旭化成(株)製のタフデン4850(S−SBR、スチレン含有量:39質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分50質量部含有)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックA(N110、N2SA:142m2/g)
酸化亜鉛:ハクスイテック(株)製の酸化亜鉛3種(平均一次粒子径:1.0μm)
窒素化合物:三共(株)製のサノールLS−765(ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート(下記式で表される化合物))
酢酸マグネシウム(有機カルボン酸金属塩):キシダ化学(株)製
老化防止剤6C:フレキシス社製サントフレックス13
老化防止剤224:フレキシス社製ノクラック224
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
スチレンブタジエン共重合体(1)〜(7):上記製造例で製造したスチレンブタジエン共重合体(1)〜(7)
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(N−t−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)
表2に示す配合処方にしたがい、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ものを150℃で3分間混練りした。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加して80℃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℃の条件下で12分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
また、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分間プレス加硫することで試験用カートタイヤ(タイヤサイズ:11×7.10−5)を製造した。
得られた加硫ゴム組成物をトルエンで抽出し、抽出前後の体積変化率(SWELL)を測定した。なお、SWELLが小さいほど、架橋のバラツキを抑制でき、好ましいことを示す。
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪10%、動歪2%、振動周波数10Hzの条件下で、40℃又は100℃における加硫ゴム組成物の粘弾性(複素弾性率E’及び損失正接tanδ)を測定した。
なお、40℃におけるE’が低く、tanδが大きいほど、初期グリップ性能(低温条件下でのグリップ性能)に優れる。また、100℃におけるE’が低く、tanδが高いほど、後半グリップ性能(高温条件下でのグリップ性能)に優れる。
JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、加硫ゴム組成物からなる3号ダンベル型ゴム試験片を用いて引張試験を行い、300%伸張時応力(M300)を測定した。そして、比較例1の引張強度指数を100とし、下記計算式により、各配合のM300を指数表示した。なお、引張強度指数が大きいほど、耐アブレージョン摩耗性能に優れることを示す。ただし、ブローが発生した場合には、引張強度指数に関わらず、耐アブレージョン摩耗性能は低下する。
(引張強度指数)=(各配合のM300)/(比較例1のM300)×100
試験用カートに試験用カートタイヤを装着させ、1周2kmのテストコース(DRY路面)を8周走行し、比較例1のタイヤの初期グリップ性能、後半グリップ性能を3.0点とし、5点満点でテストドライバーが官能評価した。なお、初期グリップ性能は1〜4周目の(低温条件下での)グリップ性能、後半グリップ性能は5〜8周目の(高温条件下での)グリップ性能を示す。
また、上記テストコースを18周走行した後、タイヤの摩耗外観を観察した。比較例1のタイヤの摩耗外観を3.0点とし、5点満点で評価した。数値が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
さらに、18周走行した後のタイヤを解体し、トレッド断面のブローの発生度合いを観察し、比較例1のブローの発生度合いを3.0点とし、5点満点で評価した。数値が大きいほど耐ブロー性に優れることを示す。
Claims (9)
- 芳香族モノカルボン酸若しくは芳香族ポリカルボン酸又はフェノール誘導体、並びに、ピペリジン誘導体、イミダゾール類及びカプロラクタム類からなる群より選択される少なくとも1種の化合物と、共役ジエン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物の重合体を、エステル基及び/又はカルボキシル基を有する化合物により変性して得られる重合体混合物とを含み、
前記重合体混合物の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105であり、
前記重合体がスチレンブタジエン共重合体であるタイヤ用ゴム組成物。 - 前記重合体混合物が水添重合体の混合物である請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記重合体混合物は、スチレン含有量が5〜45質量%であり、
ビニル量が共役ジエン単位の量を100モル%として20〜80モル%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。 - 重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105の非変性スチレンブタジエン共重合体を含む請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- トレッド用ゴム組成物として用いられる請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
- 競技用タイヤである請求項8記載の空気入りタイヤ。
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