JP5662265B2 - Rubber composition for tire and pneumatic tire - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition for tires and a pneumatic tire having a tread produced using the rubber composition.

従来より、タイヤの転がり抵抗を低減(転がり抵抗性能を向上)させることにより、車の低燃費化が行なわれてきた。近年、車の低燃費化の要求がますます強くなってきており、タイヤを製造するためのゴム組成物に対して、優れた低発熱性(低燃費性)が要求されている。 Conventionally, vehicle fuel efficiency has been reduced by reducing the rolling resistance of tires (improving rolling resistance performance). In recent years, there has been an increasing demand for lower fuel consumption of vehicles, and excellent low heat generation (low fuel consumption) is required for rubber compositions for manufacturing tires.

ゴム組成物の低燃費性を改善する方法として、補強用充填剤を減量する方法が知られている。しかし、かかる方法では、ゴム組成物の硬度、発熱量、補強性の低下により、ハンドリング性能(操縦安定性)、ウェットグリップ性能、耐摩耗性(破壊特性)が悪化する傾向がある。 As a method for improving the low fuel consumption of the rubber composition, a method of reducing the reinforcing filler is known. However, in such a method, the handling performance (steering stability), the wet grip performance, and the wear resistance (destructive property) tend to be deteriorated due to a decrease in the hardness, calorific value, and reinforcement of the rubber composition.

低燃費性を改善する他の方法として、補強用充填剤であるカーボンブラックをシリカで置換する方法が知られている。しかし、シリカは表面に親水性シラノール基が存在するため、カーボンブラックに比べゴム(特に、タイヤ用ゴム組成物でよく使用される天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなど)との親和性が低く、耐摩耗性や力学強度(引張強度や破断伸び)の点で劣る場合がある。ゴムとシリカの親和性の向上を目的としてゴムを変性するなどの方法が検討されているが、ゴムとシリカの親和性が高くなり過ぎると、ゴムとシリカの相互作用が強くなり、混練加工性が悪化する傾向がある。 As another method for improving fuel efficiency, a method of replacing carbon black, which is a reinforcing filler, with silica is known. However, since silica has hydrophilic silanol groups on its surface, it has a lower affinity for rubber (especially natural rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, etc. often used in rubber compositions for tires) than carbon black. In some cases, it is inferior in terms of wear resistance and mechanical strength (tensile strength and elongation at break). Methods such as modifying the rubber for the purpose of improving the affinity between rubber and silica have been studied. However, if the affinity between rubber and silica becomes too high, the interaction between rubber and silica becomes stronger, and kneadability is improved. Tend to get worse.

また、耐摩耗性の改善には一般的にポリブタジエンゴムが使用され、ポリブタジエンゴムの分子量を高くすることで耐摩耗性を更に改善できる。しかし、ポリブタジエンゴムの分子量を高くすると、混練加工性が悪化する傾向がある。 Further, polybutadiene rubber is generally used for improving the wear resistance, and the wear resistance can be further improved by increasing the molecular weight of the polybutadiene rubber. However, when the molecular weight of the polybutadiene rubber is increased, the kneadability tends to deteriorate.

特許文献1には、無水シリカ及び含水シリカをともに含有することにより、ウェットグリップ性能を大幅に改善できるタイヤ用ゴム組成物が開示されている。しかしながら、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び混練加工性をバランス良く改善する点については未だ改善の余地がある。 Patent Document 1 discloses a rubber composition for tires that can significantly improve wet grip performance by containing both anhydrous silica and hydrous silica. However, there is still room for improvement in terms of improving fuel economy, wet grip performance, wear resistance, and kneading workability in a well-balanced manner.

特開2003−192842号公報JP 2003-192842 A

本発明は、前記課題を解決し、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び混練加工性をバランス良く改善できるゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a rubber composition capable of improving the fuel efficiency, wet grip performance, wear resistance and kneading workability in a well-balanced manner, and a pneumatic tire using the same. .

本発明は、ゴム成分及びシリカを含有し、
上記ゴム成分100質量%中、下記一般式;

Figure 0005662265
(式中、Rは水素、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜30の脂環族炭化水素基又は炭素数5〜30の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素、
Figure 0005662265
又は
Figure 0005662265
であり、少なくともR及びRのいずれかは水素ではない。Rは水素又は炭素数1〜4の炭化水素基を表す。Xは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよく、
Figure 0005662265
又は
Figure 0005662265
で置換されていてもよい。Zは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよい。R〜Rは、同一若しくは異なって、水素、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜30の脂環族炭化水素基、炭素数5〜30の芳香族炭化水素基、又は環構成原子数3〜30の複素環基を表す。)で表される窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有する変性スチレンブタジエンゴムの含有量が5質量%以上、
(A)ムーニー粘度(ML):40〜49、(B)分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn):3.0〜3.9及び(C)ムーニー粘度の速度依存性指数(式(1)のn値):2.3〜3.0の要件を満足し、かつシス含量が95質量%以上のハイシスポリブタジエンの含有量が10〜70質量%であり、
上記ゴム成分100質量部に対して、上記シリカの含有量が10〜150質量部であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
log(ML)=log(K)+n−1×log(RS) 式(1)
(但し、RSはローターの1分間あたりの回転数、Kは任意の数、MLはムーニー粘度を表す。) The present invention contains a rubber component and silica,
In 100% by mass of the rubber component, the following general formula:
Figure 0005662265
(In the formula, R 0 represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. R 1 And R 2 are the same or different and are hydrogen,
Figure 0005662265
Or
Figure 0005662265
And at least one of R 1 and R 2 is not hydrogen. R 3 represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. X represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur;
Figure 0005662265
Or
Figure 0005662265
May be substituted. Z represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur. R 4 to R 7 are the same or different and are hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. Or a heterocyclic group having 3 to 30 ring atoms. ) The content of the modified styrene butadiene rubber having a structural unit derived from the nitrogen-containing compound represented by
(A) Mooney viscosity (ML): 40 to 49, (B) Molecular weight distribution (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn): 3.0 to 3.9, and (C) Rate dependency index of Mooney viscosity (formula N value of (1)): satisfying the requirement of 2.3 to 3.0, and the content of high cis polybutadiene having a cis content of 95% by mass or more is 10 to 70% by mass,
It is related with the rubber composition for tires whose content of the said silica is 10-150 mass parts with respect to 100 mass parts of said rubber components.
log (ML) = log (K) + n −1 × log (RS) Formula (1)
(However, RS represents the number of rotations per minute of the rotor, K represents an arbitrary number, and ML represents Mooney viscosity.)

上記ゴム組成物はトレッド用ゴム組成物として用いられることが好ましい。 The rubber composition is preferably used as a tread rubber composition.

本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤに関する。 The present invention also relates to a pneumatic tire having a tread produced using the rubber composition.

本発明によれば、特定の窒素含有化合物をモノマーとして用いた変性スチレンブタジエンゴム及び特定のハイシスポリブタジエンをそれぞれ特定量含むゴム成分と、特定量のシリカとを配合したゴム組成物であるので、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び混練加工性がバランス良く改善された空気入りタイヤを提供できる。 According to the present invention, a rubber composition containing a specific amount of a modified styrene butadiene rubber and a specific high-cis polybutadiene each using a specific nitrogen-containing compound as a monomer, and a specific amount of silica, A pneumatic tire with improved fuel economy, wet grip performance, wear resistance, and kneadability can be provided in a well-balanced manner.

本発明のゴム組成物は、下記一般式;

Figure 0005662265
(式中、Rは水素、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜30の脂環族炭化水素基又は炭素数5〜30の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素、
Figure 0005662265
又は
Figure 0005662265
であり、少なくともR及びRのいずれかは水素ではない。Rは水素又は炭素数1〜4の炭化水素基を表す。Xは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよく、
Figure 0005662265
又は
Figure 0005662265
で置換されていてもよい。Zは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよい。R〜Rは、同一若しくは異なって、水素、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜30の脂環族炭化水素基、炭素数5〜30の芳香族炭化水素基、又は環構成原子数3〜30の複素環基を表す。)で表される窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有する変性スチレンブタジエンゴムと、(A)ムーニー粘度(ML):40〜49、(B)分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn):3.0〜3.9及び(C)ムーニー粘度の速度依存性指数(式(1)のn値):2.3〜3.0の要件を満足し、かつシス含量が95質量%以上のハイシスポリブタジエンと、シリカとを含む。
log(ML)=log(K)+n−1×log(RS) 式(1)
(但し、RSはローターの1分間あたりの回転数、Kは任意の数、MLはムーニー粘度を表す。) The rubber composition of the present invention has the following general formula:
Figure 0005662265
(In the formula, R 0 represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. R 1 And R 2 are the same or different and are hydrogen,
Figure 0005662265
Or
Figure 0005662265
And at least one of R 1 and R 2 is not hydrogen. R 3 represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. X represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur;
Figure 0005662265
Or
Figure 0005662265
May be substituted. Z represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur. R 4 to R 7 are the same or different and are hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. Or a heterocyclic group having 3 to 30 ring atoms. ) Modified styrene butadiene rubber having a structural unit derived from a nitrogen-containing compound represented by the formula (A) Mooney viscosity (ML): 40 to 49, (B) molecular weight distribution (weight average molecular weight Mw / number) Average molecular weight Mn): 3.0 to 3.9 and (C) Mooney viscosity rate dependence index (n value of formula (1)): satisfying the requirements of 2.3 to 3.0, and cis content is 95 mass% or more of high cis polybutadiene and silica are included.
log (ML) = log (K) + n −1 × log (RS) Formula (1)
(However, RS represents the number of rotations per minute of the rotor, K represents an arbitrary number, and ML represents Mooney viscosity.)

上記変性スチレンブタジエンゴムは、シリカとの相互作用が強いため、シリカを良好に分散でき、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を改善できるが、その一方で、変性基を有しないゴムと比較して、混練加工性が劣る場合がある。
また、上記ハイシスポリブタジエンは、混練開始後早い段階からシリカと良好に混ざり合うため、良好な混練加工性が得られるとともに、耐摩耗性を改善できるが、その一方で、低燃費性、ウェットグリップ性能の低下を招く場合がある。例えば、シリカを配合したゴム組成物において、上記ハイシスポリブタジエンを未変性のスチレンブタジエンゴムと併用すると、低燃費性、ウェットグリップ性能が大きく低下する。
これに対し、本発明では、シリカを配合したゴム組成物において、上記ハイシスポリブタジエンと共に上記変性スチレンブタジエンゴムを併用することにより、優れた低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び混練加工性がバランスよく得られる。特に、耐摩耗性及び混練加工性を大きく改善できる。
Since the modified styrene butadiene rubber has a strong interaction with silica, it can disperse silica well and can improve fuel economy, wet grip performance, and wear resistance. In comparison, kneadability may be inferior.
In addition, the high-cis polybutadiene is well mixed with silica from the early stage after the start of kneading, so that good kneading workability can be obtained and wear resistance can be improved. On the other hand, low fuel consumption, wet grip In some cases, performance may be degraded. For example, in a rubber composition containing silica, when the high-cis polybutadiene is used in combination with an unmodified styrene butadiene rubber, the fuel efficiency and wet grip performance are greatly reduced.
On the other hand, in the present invention, in the rubber composition containing silica, by using the modified styrene butadiene rubber together with the high cis polybutadiene, excellent fuel economy, wet grip performance, wear resistance and kneading processability are achieved. Can be obtained in a balanced manner. In particular, the wear resistance and kneading workability can be greatly improved.

上記変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR)としては、例えば、特開2010−116545号公報、特開2010−116546号公報に記載のものを使用することができる。 As the modified styrene butadiene rubber (modified SBR), for example, those described in JP 2010-116545 A and JP 2010-116546 A can be used.

Xで表される飽和炭化水素基としては、例えば、(CRで表される基などが挙げられる。Xで表される飽和炭化水素基が窒素、酸素又は硫黄を含む形態としては、例えば、(CR1011−NR12−(CR1314、(CR1011−O−(CR1314、(CR1011−S−(CR1314などが挙げられる。R〜R14は、同一若しくは異なって、水素、炭素数1〜30(好ましくは1〜5)の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜30(好ましくは3〜10)の脂環族炭化水素基又は炭素数5〜30(好ましくは5〜10)の芳香族炭化水素基を表す。lは3〜10(好ましくは3〜7)の整数を表す。複数の(CR)のそれぞれは同じであっても異なってもよい。m及びnは1〜9(好ましくは1〜6)の整数を表す。mが2以上の場合、複数の(CR1011)のそれぞれは同じであっても異なってもよく、nが2以上の場合、複数の(CR1314)のそれぞれは同じであっても異なってもよい。 Examples of the saturated hydrocarbon group represented by X include a group represented by (CR 8 R 9 ) 1 . Examples of the form in which the saturated hydrocarbon group represented by X contains nitrogen, oxygen, or sulfur include (CR 10 R 11 ) m —NR 12 — (CR 13 R 14 ) n , (CR 10 R 11 ) m O- (CR 13 R 14) n , and the like (CR 10 R 11) m -S- (CR 13 R 14) n. R 8 to R 14 are the same or different and are hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5), an alicyclic carbon group having 3 to 30 carbon atoms (preferably 3 to 10 carbon atoms). A hydrogen group or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 (preferably 5 to 10) carbon atoms is represented. l represents an integer of 3 to 10 (preferably 3 to 7). Each of the plurality of (CR 8 R 9 ) may be the same or different. m and n represent an integer of 1 to 9 (preferably 1 to 6). When m is 2 or more, each of the plurality of (CR 10 R 11 ) may be the same or different, and when n is 2 or more, each of the plurality of (CR 13 R 14 ) is the same. May be different.

Zで表される飽和炭化水素基や、該飽和炭化水素基が窒素、酸素又は硫黄を含む形態についても、Xで表される飽和炭化水素基と同様のものが挙げられる。 Examples of the saturated hydrocarbon group represented by Z and the form in which the saturated hydrocarbon group contains nitrogen, oxygen or sulfur include the same as the saturated hydrocarbon group represented by X.

シリカをより良好に分散できるという点から、Rは、水素又は炭素数1〜2の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。また、Rは、水素又は炭素数1〜2の炭化水素基であることが好ましい。また、R〜Rは、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基又は複素環基であることが好ましく、脂肪族炭化水素基であることがより好ましい。また、R〜R14は、水素又は炭素数1〜2の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。 R 0 is preferably hydrogen or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms from the viewpoint that silica can be more favorably dispersed. R 3 is preferably hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms. R 4 to R 7 are preferably an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a heterocyclic group, and more preferably an aliphatic hydrocarbon group. R 8 to R 14 are preferably hydrogen or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms.

上記変性SBRは、スチレン、ブタジエン(1,3−ブタジエン)、及び上記一般式で表される窒素含有化合物(モノマー)を共重合して得られる共重合体であって、該窒素含有化合物に由来する構成単位は、主鎖部に含まれている。ここで、主鎖部とは、末端部も含む概念である。 The modified SBR is a copolymer obtained by copolymerizing styrene, butadiene (1,3-butadiene), and a nitrogen-containing compound (monomer) represented by the above general formula, and is derived from the nitrogen-containing compound. The structural unit to be included is included in the main chain portion. Here, the main chain part is a concept including a terminal part.

上記一般式で表される窒素含有化合物としては、例えば、3−または4−(2−アゼチジノエチル)スチレン、3−または4−(2−ピロリジノエチル)スチレン、3−または4−(2−ピペリジノエチル)スチレン、3−または4−(2−ヘキサメチレンイミノエチル)スチレンなどが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、二種以上を組み合わせて用いても良い。なかでも、シリカをより良好に分散できるという点から、3−または4−(2−ピロリジノエチル)スチレンが好ましい。 Examples of the nitrogen-containing compound represented by the above general formula include 3- or 4- (2-azetidinoethyl) styrene, 3- or 4- (2-pyrrolidinoethyl) styrene, 3- or 4- (2-piperidinoethyl). ) Styrene, 3- or 4- (2-hexamethyleneiminoethyl) styrene. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 3- or 4- (2-pyrrolidinoethyl) styrene is preferable from the viewpoint that silica can be more favorably dispersed.

上記変性SBRは、少なくとも一方の末端が、窒素、酸素、ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種を含む官能基を有する変性剤で変性されていることが好ましく、両末端が該変性剤で変性されていることがより好ましい。これにより、各性能の改善効果を高めることができる。 In the modified SBR, at least one terminal is preferably modified with a modifying agent having a functional group containing at least one selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, and silicon, and both terminals are the modifying agent. More preferably, it is denatured. Thereby, the improvement effect of each performance can be heightened.

上記変性剤が有する官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ニトリル基、ピリジル基などが挙げられ、好ましくはアミノ基、アルコキシシリル基である。また、上記変性剤としては、例えば、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(N,N−ジエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(N,N−ジエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(4−ピリジルエチル)トリエトキシシラン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール、四塩化ケイ素などが挙げられ、好ましくは3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシランである。 Examples of the functional group possessed by the modifier include amino group, amide group, alkoxysilyl group, isocyanate group, imino group, imidazole group, urea group, ether group, carbonyl group, carboxyl group, hydroxyl group, nitrile group, and pyridyl. Group, and the like, preferably an amino group and an alkoxysilyl group. Examples of the modifier include 3- (N, N-dimethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (N, N-diethylaminopropyl) trimethoxysilane, and 3- (N, N-dimethylamino) propyl. Triethoxysilane, 3- (N, N-diethylaminopropyl) triethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (4-pyridylethyl) triethoxysilane, N- (3-triethoxysilylpropyl) Examples include -4,5-dihydroimidazole and silicon tetrachloride, and 3- (N, N-dimethylamino) propyltrimethoxysilane is preferable.

上記変性SBRにおける窒素含有化合物の含有量は、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上である。0.05質量%未満では、低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が得られにくい傾向がある。また、上記変性SBRにおける窒素含有化合物の含有量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。10質量%を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。
なお、本明細書において、窒素含有化合物の含有量は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
The content of the nitrogen-containing compound in the modified SBR is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more. If it is less than 0.05% by mass, there is a tendency that it is difficult to obtain an effect of improving fuel efficiency and wet grip performance. Further, the content of the nitrogen-containing compound in the modified SBR is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. When it exceeds 10 mass%, there exists a tendency for the effect corresponding to the increase in cost not to be acquired.
In addition, in this specification, content of a nitrogen-containing compound is measured by the method as described in the below-mentioned Example.

上記変性SBRの重量平均分子量Mwは、好ましくは1.0×10以上、より好ましくは2.0×10以上である。1.0×10未満では、低燃費性及び耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、該Mwは、好ましくは2.0×10以下、より好ましくは1.5×10以下である。2.0×10を超えると、混練加工性が悪化する傾向がある。
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。
The weight average molecular weight Mw of the modified SBR is preferably 1.0 × 10 5 or more, more preferably 2.0 × 10 5 or more. If it is less than 1.0 × 10 5 , fuel economy and wear resistance tend to deteriorate. The Mw is preferably 2.0 × 10 6 or less, more preferably 1.5 × 10 6 or less. If it exceeds 2.0 × 10 6 , kneading processability tends to deteriorate.
In addition, in this specification, a weight average molecular weight (Mw) is measured by the method as described in the below-mentioned Example.

ゴム成分100質量%中の上記変性SBRの含有量は、5質量%以上、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上である。5質量%未満であると、上記変性SBRを配合した効果が十分に得られない傾向がある。また、上記変性SBRの含有量は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。90質量%を超えると、混練加工性が悪化する傾向がある。 The content of the modified SBR in 100% by mass of the rubber component is 5% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more. If it is less than 5% by mass, the effect of blending the modified SBR may not be sufficiently obtained. Further, the content of the modified SBR is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less. When it exceeds 90% by mass, kneadability tends to deteriorate.

本発明では、ゴム成分として、上記変性SBRと共に、上記ハイシスポリブタジエン(ハイシスポリブタジエンゴム)が使用される。 In the present invention, the high cis polybutadiene (high cis polybutadiene rubber) is used as the rubber component together with the modified SBR.

上記ハイシスポリブタジエンのムーニー粘度(ML(ML1+4))は、40〜49であり、好ましくは40〜47である。ムーニー粘度が上記範囲より大きいと混練加工性が低下し、上記範囲より小さいと耐摩耗性が低下する。なお、本明細書において、ハイシスポリブタジエンのムーニー粘度(ML)は、JIS K6300−1:2001に準拠して、100℃で測定される値である。 The Mooney viscosity (ML (ML 1 + 4 )) of the high cis polybutadiene is 40 to 49, preferably 40 to 47. When the Mooney viscosity is larger than the above range, the kneading processability is lowered, and when it is smaller than the above range, the wear resistance is lowered. In the present specification, the Mooney viscosity (ML) of high-cis polybutadiene is a value measured at 100 ° C. in accordance with JIS K6300-1: 2001.

上記ハイシスポリブタジエンの分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、3.0〜3.9であり、好ましくは3.0〜3.6である。分子量分布が上記範囲より大きいと耐摩耗性が低下し、上記範囲より小さいと混練加工性が低下する。なお、本明細書において、ハイシスポリブタジエンの重量平均分子量Mw、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ものである。 The molecular weight distribution (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn) of the high cis polybutadiene is 3.0 to 3.9, preferably 3.0 to 3.6. When the molecular weight distribution is larger than the above range, the wear resistance is lowered, and when the molecular weight distribution is smaller than the above range, the kneading workability is lowered. In this specification, the weight average molecular weight Mw and the number average molecular weight Mn of the high-cis polybutadiene are gel permeation chromatograph (GPC) (GPC-8000 series, manufactured by Tosoh Corporation), detector: differential refractometer, column: It is determined by standard polystyrene conversion based on the measured value by TSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M manufactured by Tosoh Corporation.

上記ハイシスポリブタジエンの重量平均分子量Mwは、好ましくは50万〜70万、より好ましくは55万〜65万である。分子量が上記範囲より大きいと混練加工性が低下し、上記範囲より小さいと耐摩耗性が低下する場合がある。 The weight average molecular weight Mw of the high cis polybutadiene is preferably 500,000 to 700,000, more preferably 550,000 to 650,000. When the molecular weight is larger than the above range, the kneading processability is lowered, and when it is smaller than the above range, the wear resistance may be lowered.

上記ハイシスポリブタジエンの数平均分子量Mnは、好ましくは12万〜25万、より好ましくは15万〜22万である。分子量が上記範囲より大きいと混練加工性が低下し、上記範囲より小さいと耐摩耗性が低下する場合がある。 The number average molecular weight Mn of the high cis polybutadiene is preferably 120,000 to 250,000, more preferably 150,000 to 220,000. When the molecular weight is larger than the above range, the kneading processability is lowered, and when it is smaller than the above range, the wear resistance may be lowered.

上記ハイシスポリブタジエンのムーニー粘度の速度依存性指数(式(1)のn値)は、2.3〜3.0であり、好ましくは2.4〜2.9、より好ましくは2.4〜2.8である。n値が2.3より小さいとシリカの混練性(分散性)が悪くなって混練加工性が悪化し、3.0より大きいと低燃費性が悪化する。 The speed dependence index (the n value of the formula (1)) of Mooney viscosity of the high cis polybutadiene is 2.3 to 3.0, preferably 2.4 to 2.9, more preferably 2.4 to 2.8. When the n value is less than 2.3, the kneading property (dispersibility) of silica is deteriorated and the kneading processability is deteriorated, and when it is more than 3.0, the fuel efficiency is deteriorated.

n値は、JIS K6300−1:2001に準拠して、ローターの回転速度(1/分)を変えてムーニー粘度(ML)を測定し、ムーニー粘度(ML)とローター回転数(RS)から下記式(1)により求めた直線の傾きの逆数である。ここで、log(K)は、直線の切片を意味する任意の数である。
log(ML)=log(K)+n−1×log(RS) 式(1)
(但し、RSはローターの1分間あたりの回転数、Kは任意の数、MLはムーニー粘度を表す。)
なお、上記式(1)は、非ニュートン流動に対するn乗則の理論式(下記式(2))に基づいて得ることが可能である。
γ=kτ 式(2)
(但し、γ:速度勾配,τ:せん断応力,k−1=η:粘性係数)
The n value is measured in accordance with JIS K6300-1: 2001 by measuring the Mooney viscosity (ML) by changing the rotational speed (1 / min) of the rotor, and the Mooney viscosity (ML) and the rotor rotational speed (RS) are as follows. It is the reciprocal of the slope of the straight line obtained by equation (1). Here, log (K) is an arbitrary number that means a straight intercept.
log (ML) = log (K) + n −1 × log (RS) Formula (1)
(However, RS represents the number of rotations per minute of the rotor, K represents an arbitrary number, and ML represents Mooney viscosity.)
In addition, the said Formula (1) can be obtained based on the theoretical formula (following Formula (2)) of the n-power rule with respect to a non-Newtonian flow.
γ = kτ n formula (2)
(Where γ: velocity gradient, τ: shear stress, k −1 = η: viscosity coefficient)

n値は、ポリブタジエンの分岐度と分子量分布により決定され、ムーニー粘度とは相関性が無い。ポリブタジエンの分岐度や分子量分布が大きくなるとn値は大きくなり、ポリブタジエンの分岐度や分子量分布が小さくなるとn値は小さくなる。 The n value is determined by the degree of branching and molecular weight distribution of polybutadiene and has no correlation with Mooney viscosity. The n value increases as the degree of branching and molecular weight distribution of polybutadiene increases, and the value n decreases as the degree of branching and molecular weight distribution of polybutadiene decreases.

また、n値の範囲の操作は、分子量分布も最適にする必要があるため、例えば以下のように二段階で行なうことができる。先ず、ブタジエンの重合段階においてn値が小さく分子量の異なるポリブタジエンを数種類重合する。次に、分子量の異なる前記ポリブタジエン数種類をブレンドして分子量分布を広げることで、n値を最適な範囲に調整する。重合段階でのn値は、助触媒である有機アルミニウム化合物と水との混合モル比で調整することができる。すなわち、所定量の有機アルミニウム化合物に対し、水の添加量を増加させることで、混合モル比は小さくなり、混合モル比が小さくなるに従ってn値も小さくなる傾向にある。重合段階での助触媒である有機アルミニウム化合物と水との混合モル比は、好ましくは2.0以下、特に好ましくは1.0〜1.5である。混合モル比が2.0を超えると、n値が大きくなりすぎ、1.0未満であると重合活性が著しく低下する場合があるので好ましくない。 In addition, since the manipulation of the range of the n value needs to optimize the molecular weight distribution, it can be performed in two steps as follows, for example. First, several types of polybutadiene having a small n value and different molecular weight are polymerized in the butadiene polymerization stage. Next, the n value is adjusted to an optimum range by blending several kinds of polybutadienes having different molecular weights to broaden the molecular weight distribution. The n value in the polymerization stage can be adjusted by the mixing molar ratio of the organoaluminum compound as a promoter and water. That is, by increasing the amount of water added to a predetermined amount of the organoaluminum compound, the mixing molar ratio decreases, and the n value tends to decrease as the mixing molar ratio decreases. The mixing molar ratio of the organoaluminum compound, which is a promoter in the polymerization stage, and water is preferably 2.0 or less, particularly preferably 1.0 to 1.5. When the mixing molar ratio exceeds 2.0, the n value becomes too large, and when it is less than 1.0, the polymerization activity may be remarkably lowered.

上記ハイシスポリブタジエンの5質量%トルエン溶液粘度(Tcp)とムーニー粘度(ML)の比(Tcp/ML)は、好ましくは2.5〜3.5であり、より好ましくは2.5〜3.0である。Tcp/MLが上記範囲より大きいと、素ゴム(ハイシスポリブタジエン)のコールドフロー性が大きくなり、上記範囲より小さいと耐摩耗性が低下する場合がある。なお、5質量%トルエン溶液粘度(Tcp)は、ハイシスポリブタジエン2.28gをトルエン50mlに溶解した後、標準液として粘度計校正用標準液(JIS Z8809)を用い、キャノンフェンスケ粘度計No.400を使用して、25℃で測定した。 The ratio (Tcp / ML) of 5 mass% toluene solution viscosity (Tcp) and Mooney viscosity (ML) of the high cis polybutadiene is preferably 2.5 to 3.5, more preferably 2.5 to 3. 0. When Tcp / ML is larger than the above range, the cold flow property of the base rubber (high cis polybutadiene) becomes large, and when Tcp / ML is smaller than the above range, the wear resistance may be lowered. The viscosity of 5 mass% toluene solution (Tcp) is obtained by dissolving 2.28 g of high-cis polybutadiene in 50 ml of toluene, and then using a standard solution for calibrating viscometer (JIS Z8809) as a standard solution. 400 was used and measured at 25 ° C.

上記ハイシスポリブタジエンのシス含量は、95質量%以上、好ましくは97質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上である。シス含量が上記範囲より小さいと耐摩耗性が低下する。なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析により算出される。 The cis content of the high cis polybutadiene is 95% by mass or more, preferably 97% by mass or more, and more preferably 98% by mass or more. When the cis content is smaller than the above range, the wear resistance is lowered. The cis content is calculated by infrared absorption spectrum analysis.

上記ハイシスポリブタジエンは、例えば、コバルト系触媒により製造することができる。コバルト系触媒としては、(a)コバルト化合物、(b)ハロゲン含有有機アルミニウム化合物、及び(c)水からなる触媒系をあげることができる。 The high cis polybutadiene can be produced, for example, with a cobalt catalyst. Examples of the cobalt-based catalyst include a catalyst system comprising (a) a cobalt compound, (b) a halogen-containing organoaluminum compound, and (c) water.

コバルト化合物としては、コバルトの塩や錯体が好ましく用いられる。特に好ましいものは、塩化コバルト、臭化コバルト、硝酸コバルト、オクチル酸(エチルヘキサン酸)コバルト、ナフテン酸コバルト、酢酸コバルト、マロン酸コバルトなどのコバルト塩や、コバルトのビスアセチルアセトネートやトリスアセチルアセトネート、アセト酢酸エチルエステルコバルト、コバルト塩のピリジン錯体やピコリン錯体などの有機塩基錯体、もしくはエチルアルコール錯体などが挙げられる。 As the cobalt compound, a cobalt salt or complex is preferably used. Particularly preferred are cobalt salts such as cobalt chloride, cobalt bromide, cobalt nitrate, cobalt octylate (ethylhexanoate), cobalt naphthenate, cobalt acetate, cobalt malonate, cobalt bisacetylacetonate and trisacetylacetate. Examples thereof include organic base complexes such as nate, ethyl acetoacetate cobalt, pyridine complexes and picoline complexes of cobalt salts, or ethyl alcohol complexes.

ハロゲン含有機アルミニウムとしては、トリアルキルアルミニウムやジアルキルアルミニウムクロライド、ジアルキルアルミニウムブロマイド、アルキルアルミニウムセスキクロライド、アルキルアルミニウムセスキブロマイド、アルキルアルミニウムジクロライドなどをあげることができる。 Examples of the halogen-containing machine aluminum include trialkylaluminum, dialkylaluminum chloride, dialkylaluminum bromide, alkylaluminum sesquichloride, alkylaluminum sesquibromide, and alkylaluminum dichloride.

具体的な化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムを挙げることができる。 Specific examples of the compound include trialkylaluminum such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, trihexylaluminum, trioctylaluminum, and tridecylaluminum.

さらに、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムクロライドなどのジアルキルアルミニウムクロライド、セスキエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムジクロライドなどのような有機アルミニウムハロゲン化合物、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、セスキエチルアルミニウムハイドライドのような水素化有機アルミニウム化合物も含まれる。これらの有機アルミニウム化合物は、二種類以上併用することができる。 In addition, dialkylaluminum chlorides such as dimethylaluminum chloride and diethylaluminum chloride, organoaluminum halogen compounds such as sesquiethylaluminum chloride and ethylaluminum dichloride, hydrogenated organics such as diethylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride and sesquiethylaluminum hydride Aluminum compounds are also included. Two or more of these organoaluminum compounds can be used in combination.

(a)成分と(b)成分とのモル比(b)/(a)は、好ましくは0.1〜5000、より好ましくは1〜2000である。 The molar ratio (b) / (a) between the component (a) and the component (b) is preferably 0.1 to 5000, more preferably 1 to 2000.

(b)成分と(c)成分とのモル比(b)/(c)は、好ましくは0.7〜5であり、より好ましくは0.8〜4であり、特に好ましくは1〜3である。 The molar ratio (b) / (c) between the component (b) and the component (c) is preferably 0.7 to 5, more preferably 0.8 to 4, particularly preferably 1 to 3. is there.

ブタジエンモノマー以外にイソプレン、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3− ブタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、2−メチルペンタジエン、4−メチルペンタジエン、2,4−ヘキサジエンなどの共役ジエン、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ブテン−2、イソブテン、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1などの非環状モノオレフィン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルネンなどの環状モノオレフィン、及び/又はスチレンやα−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、1,5−ヘキサジエンなどの非共役ジオレフィンなどを少量含んでいてもよい。 In addition to butadiene monomer, isoprene, 1,3-pentadiene, 2-ethyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 2-methylpentadiene, 4-methylpentadiene, conjugated dienes such as 2,4-hexadiene, ethylene , Acyclic monoolefins such as propylene, butene-1, butene-2, isobutene, pentene-1, 4-methylpentene-1, hexene-1, octene-1, cyclic monoolefins such as cyclopentene, cyclohexene, norbornene, and An aromatic vinyl compound such as styrene or α-methylstyrene, a non-conjugated diolefin such as dicyclopentadiene, 5-ethylidene-2-norbornene, or 1,5-hexadiene may be included in a small amount.

重合方法は、特に制限はなく、1,3−ブタジエンなどの共役ジエン化合物モノマ−そのものを重合溶媒とする塊状重合(バルク重合)、又は溶液重合などを適用できる。溶液重合での溶媒としては、トルエン、ベンゼン、キシレンなどの芳香族系炭化水素、n−ヘキサン、ブタン、ヘプタン、ペンタンなどの脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、上記のオレフィン化合物やシス−2−ブテン、トランス−2−ブテンなどのオレフィン系炭化水素、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ、ケロシンなどの炭化水素系溶媒、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒などが挙げられる。 The polymerization method is not particularly limited, and bulk polymerization (bulk polymerization) using a conjugated diene compound monomer such as 1,3-butadiene itself as a polymerization solvent, or solution polymerization can be applied. Solvents for solution polymerization include aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and xylene, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, butane, heptane and pentane, alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane, and the like And olefinic hydrocarbons such as cis-2-butene and trans-2-butene, hydrocarbon solvents such as mineral spirit, solvent naphtha and kerosene, and halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride. .

中でも、トルエン、シクロヘキサン、あるいは、シス−2−ブテンとトランス−2−ブテンとの混合物などが好適に用いられる。 Among these, toluene, cyclohexane, or a mixture of cis-2-butene and trans-2-butene is preferably used.

重合温度は−30〜150℃の範囲が好ましく、30〜100℃の範囲が特に好ましい。重合時間は1分〜12時間の範囲が好ましく、5分〜5時間が特に好ましい。 The polymerization temperature is preferably in the range of -30 to 150 ° C, particularly preferably in the range of 30 to 100 ° C. The polymerization time is preferably in the range of 1 minute to 12 hours, particularly preferably 5 minutes to 5 hours.

所定時間重合を行った後、重合槽内部を必要に応じて放圧し、洗浄、乾燥工程などの後処理を行うことにより、上記ハイシスポリブタジエンが得られる。なお、上記ハイシスポリブタジエンの市販品としては、宇部興産(株)製のBR710などが挙げられる。 After carrying out the polymerization for a predetermined time, the inside of the polymerization tank is released as necessary, and post-treatment such as washing and drying steps is performed to obtain the high-cis polybutadiene. In addition, as a commercial item of the said high cis polybutadiene, BR710 made from Ube Industries, Ltd. is mentioned.

ゴム成分100質量%中の上記ハイシスポリブタジエンの含有量は、10質量%以上、好ましくは20質量%以上である。10質量%未満であると、充分な低燃費性、耐摩耗性が得られない。上記ハイシスポリブタジエンの含有量は70質量%以下、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下である。70質量%を超えると、充分なウェットグリップ性能が得られない。 Content of the said high cis polybutadiene in 100 mass% of rubber components is 10 mass% or more, Preferably it is 20 mass% or more. If it is less than 10% by mass, sufficient fuel economy and wear resistance cannot be obtained. The content of the high cis polybutadiene is 70% by mass or less, preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less. When it exceeds 70 mass%, sufficient wet grip performance cannot be obtained.

ゴム成分100質量%中の上記変性SBR及び上記ハイシスポリブタジエンの合計含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。80質量%未満であると、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性をバランス良く得られないおそれがある。 The total content of the modified SBR and the high-cis polybutadiene in 100% by mass of the rubber component is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass. If it is less than 80% by mass, the fuel economy, wet grip performance and wear resistance may not be obtained in a well-balanced manner.

本発明のゴム組成物は、上記変性SBR及び上記ハイシスポリブタジエンととともに、他のゴム成分を併用してもよい。他のゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)などのジエン系ゴムが挙げられる。 The rubber composition of the present invention may use other rubber components in combination with the modified SBR and the high cis polybutadiene. Examples of the other rubber component include diene rubbers such as natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), and styrene butadiene rubber (SBR).

シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)などが挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。 Examples of the silica include dry process silica (anhydrous silicic acid), wet process silica (hydrous silicic acid), and the like, but wet process silica is preferred because it has many silanol groups.

シリカのチッ素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは100m/g以上、より好ましくは150m/g以上である。100m/g未満であると、補強効果が小さく、十分な耐摩耗性が得られないおそれがある。また、シリカのNSAは、好ましくは300m/g以下、より好ましくは200m/g以下である。300m/gを超えると、シリカが分散しにくくなり、十分な低燃費性が得られないおそれがある。
なお、シリカのNSAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される。
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 100 m 2 / g or more, more preferably 150 m 2 / g or more. If it is less than 100 m 2 / g, the reinforcing effect is small and sufficient wear resistance may not be obtained. Further, N 2 SA of silica is preferably 300 m 2 / g or less, more preferably 200 m 2 / g or less. If it exceeds 300 m 2 / g, silica is difficult to disperse and sufficient fuel efficiency may not be obtained.
The N 2 SA of silica is measured by BET method in accordance with ASTM D3037-81.

シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、10質量部以上、好ましくは60質量部以上である。10質量部未満であると、シリカ配合による十分な効果が得られない傾向がある。該含有量は、150質量部以下、好ましくは90質量部以下である。150質量部を超えると、シリカのゴムへの分散が困難になり、混練加工性が悪化する傾向がある。 The content of silica is 10 parts by mass or more, preferably 60 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. When the amount is less than 10 parts by mass, there is a tendency that a sufficient effect due to silica blending cannot be obtained. The content is 150 parts by mass or less, preferably 90 parts by mass or less. When it exceeds 150 parts by mass, it is difficult to disperse silica in rubber, and the kneadability tends to deteriorate.

本発明のゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、スルフィド系、メルカプト系、ビニル系、アミノ系、グリシドキシ系、ニトロ系、クロロ系シランカップリング剤などが挙げられる。なかでも、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)ジスルフィドなどのスルフィド系が好ましく、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)テトラスルフィドがより好ましい。ここで、シランカップリング剤の含有量の下限はシリカ100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは6質量部以上であり、上限は好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。 The rubber composition of the present invention preferably contains a silane coupling agent together with silica. Examples of the silane coupling agent include sulfide, mercapto, vinyl, amino, glycidoxy, nitro, and chloro silane coupling agents. Among them, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) disulfide, etc. Sulfide type is preferable, and bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide and bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide are more preferable. Here, the lower limit of the content of the silane coupling agent is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more, and the upper limit is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass of silica. It is 10 parts by mass or less.

本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを含有することが好ましい。
ここで、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは60m/g以上、より好ましくは90m/g以上である。60m/g未満では、十分な補強性や耐摩耗性が得られない傾向がある。また、カーボンブラックのNSAは、好ましくは180m/g以下、より好ましくは130m/g以下である。180m/gを超えると、分散性が悪化し、発熱性が増大する傾向がある。
なお、カーボンブラックのNSAは、JIS K 6217−2:2001によって求められる。
The rubber composition of the present invention preferably contains carbon black.
Here, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably 60 m 2 / g or more, more preferably 90 m 2 / g or more. If it is less than 60 m < 2 > / g, there exists a tendency for sufficient reinforcement and abrasion resistance not to be obtained. Also, N 2 SA of carbon black is preferably 180 m 2 / g or less, and more preferably not more than 130m 2 / g. If it exceeds 180 m 2 / g, the dispersibility tends to deteriorate and the exothermicity tends to increase.
Incidentally, N 2 SA of carbon black, JIS K 6217-2: determined by 2001.

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5〜20質量部である。5質量部未満では、十分な補強性が得られないおそれがあり、20質量部を超えると、十分な低発熱性が得られない傾向がある。 The content of carbon black is preferably 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 5 parts by mass, sufficient reinforcement may not be obtained. If the amount exceeds 20 parts by mass, sufficient low heat build-up tends to be not obtained.

本発明のゴム組成物がカーボンブラックを含有する場合、シリカ及びカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは60〜120質量部である。上記範囲内であると、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び混練加工性がバランスよく得られる。 When the rubber composition of the present invention contains carbon black, the total content of silica and carbon black is preferably 60 to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Within the above range, low fuel consumption, wet grip performance, abrasion resistance and kneading workability can be obtained in a well-balanced manner.

シリカ及びカーボンブラックの合計100質量%中のシリカの含有率は、50質量%以上、好ましくは65質量%以上、より好ましくは75質量%以上である。また、該含有率は、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。上記範囲内であると、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び混練加工性がバランスよく得られる。 The content of silica in a total of 100% by mass of silica and carbon black is 50% by mass or more, preferably 65% by mass or more, and more preferably 75% by mass or more. Moreover, this content rate becomes like this. Preferably it is 95 mass% or less, More preferably, it is 90 mass% or less. Within the above range, low fuel consumption, wet grip performance, abrasion resistance and kneading workability can be obtained in a well-balanced manner.

本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、ワックス、オイル、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合できる。 In addition to the above components, the rubber composition of the present invention includes compounding agents generally used in the production of rubber compositions, for example, vulcanization of zinc oxide, stearic acid, various anti-aging agents, wax, oil, sulfur and the like. An agent, a vulcanization accelerator, and the like can be appropriately blended.

本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材に使用でき、なかでも、トレッドに好適に使用できる。 The rubber composition of the present invention is produced by a general method. That is, it can be produced by a method of kneading the above components with a Banbury mixer, kneader, open roll or the like and then vulcanizing. The rubber composition of the present invention can be used for each member of a tire, and in particular, can be suitably used for a tread.

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材(トレッドなど)の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。 The pneumatic tire of the present invention is produced by a usual method using the rubber composition. That is, if necessary, a rubber composition containing various additives is extruded in accordance with the shape of each member (tread, etc.) of the tire at an unvulcanized stage, and is subjected to a normal method on a tire molding machine. After forming and bonding together with other tire members to form an unvulcanized tire, the tire can be manufactured by heating and pressing in a vulcanizer.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

以下に、モノマー(1)、重合体(1)〜(2)の合成で用いた各種薬品について説明する。
シクロへキサン:関東化学(株)製
ピロリジン:関東化学(株)製
ジビニルベンゼン:シグマアルドリッチ社製
1.6M n−ブチルリチウムへキサン溶液:関東化学(株)製
イソプロパノール:関東化学(株)製
スチレン:関東化学(株)製
ブタジエン:高千穂化学工業(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
変性剤:アヅマックス社製の3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン
Hereinafter, various chemicals used in the synthesis of the monomer (1) and the polymers (1) to (2) will be described.
Cyclohexane: Kanto Chemical Co., Ltd. Pyrrolidine: Kanto Chemical Co., Ltd. divinylbenzene: Sigma Aldrich 1.6M n-butyllithium hexane solution: Kanto Chemical Co., Ltd. Isopropanol: Kanto Chemical Co., Ltd. Styrene: Kanto Chemical Co., Ltd. Butadiene: Takachiho Chemical Industry Co., Ltd. Tetramethylethylenediamine: Kanto Chemical Co., Ltd. Modifier: Amax Co. 3- (N, N-dimethylamino) propyltrimethoxysilane

製造例1(モノマー(1)の合成)
十分に窒素置換した100ml容器に、シクロへキサン50ml、ピロリジン4.1ml(3.6g)、ジビニルベンゼン6.5gを加え、0℃にて1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液0.7mlを加えて撹拌した。
1時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止させ、抽出・精製を行うことでモノマー(1)を得た。
Production Example 1 (Synthesis of Monomer (1))
Add 100 ml of cyclohexane, 4.1 ml (3.6 g) of pyrrolidine, and 6.5 g of divinylbenzene to a 100 ml container sufficiently purged with nitrogen, and then add 0.7 ml of 1.6 M n-butyllithium hexane solution at 0 ° C. And stirred.
After 1 hour, isopropanol was added to stop the reaction, and extraction / purification was performed to obtain a monomer (1).

製造例2(重合体(1)の合成)
十分に窒素置換した1000ml耐圧製容器に、シクロヘキサン600ml、スチレン12.6ml(11.4g)、ブタジエン71.0ml(41.0g)、モノマー(1)0.29g、テトラメチルエチレンジアミン0.11mlを加え、40℃で1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液0.2mlを加えて撹拌した。
3時間後、イソプロパノール3mlを加えて重合を停止させた。反応溶液に2,6−tert−ブチル−p−クレゾール1gを添加後、メタノールで再沈殿処理を行い、加熱乾燥させて重合体(1)を得た。
Production Example 2 (Synthesis of Polymer (1))
To a 1000 ml pressure vessel fully purged with nitrogen, add 600 ml of cyclohexane, 12.6 ml (11.4 g) of styrene, 71.0 ml (41.0 g) of butadiene, 0.29 g of monomer (1), and 0.11 ml of tetramethylethylenediamine. Then, 0.2 ml of 1.6M n-butyllithium hexane solution was added at 40 ° C. and stirred.
After 3 hours, 3 ml of isopropanol was added to stop the polymerization. After adding 1 g of 2,6-tert-butyl-p-cresol to the reaction solution, reprecipitation treatment was performed with methanol, followed by heating and drying to obtain a polymer (1).

製造例3(重合体(2)の合成)
十分に窒素置換した1000ml耐圧製容器に、シクロヘキサン600ml、スチレン12.6ml(11.4g)、ブタジエン71.0ml(41.0g)、モノマー(1)0.29g、テトラメチルエチレンジアミン0.11mlを加え、40℃で1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液0.2mlを加えて撹拌した。
3時間後、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(変性剤)を0.5ml(0.49g)加えて撹拌した。
1時間後、イソプロパノール3mlを加えて重合を停止させた。反応溶液に2,6−tert−ブチル−p−クレゾール1gを添加後、メタノールで再沈殿処理を行い、加熱乾燥させて重合体(2)を得た。
Production Example 3 (Synthesis of polymer (2))
To a 1000 ml pressure vessel fully purged with nitrogen, add 600 ml of cyclohexane, 12.6 ml (11.4 g) of styrene, 71.0 ml (41.0 g) of butadiene, 0.29 g of monomer (1), and 0.11 ml of tetramethylethylenediamine. Then, 0.2 ml of 1.6M n-butyllithium hexane solution was added at 40 ° C. and stirred.
After 3 hours, 0.5 ml (0.49 g) of 3- (N, N-dimethylamino) propyltrimethoxysilane (modifier) was added and stirred.
After 1 hour, 3 ml of isopropanol was added to terminate the polymerization. After adding 1 g of 2,6-tert-butyl-p-cresol to the reaction solution, reprecipitation treatment was performed with methanol, followed by heating and drying to obtain a polymer (2).

(重合体の重量平均分子量Mwの測定)
重合体の重量平均分子量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 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。
(Measurement of weight average molecular weight Mw of polymer)
The weight average molecular weight Mw of the polymer is determined by gel permeation chromatograph (GPC) (GPC-8000 series, manufactured by Tosoh Corporation, detector: differential refractometer, column: TSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M, manufactured by Tosoh Corporation). It calculated | required by standard polystyrene conversion based on the measured value.

(重合体中の窒素含有化合物の含有量の測定)
重合体中の窒素含有化合物の含有量(モノマー(1)量)は、日本電子(株)製JNM−ECAシリーズの装置を用いて測定した。
(Measurement of content of nitrogen-containing compound in polymer)
The content (monomer (1) amount) of the nitrogen-containing compound in the polymer was measured using a JNM-ECA series device manufactured by JEOL Ltd.

以下、実施例及び比較例で使用した薬品について説明する。
SBR:旭化成ケミカルズ(株)製のE15
重合体1:主鎖変性SBR(製造例2にて製造、Mw:3.0×10、モノマー(1)量:1.0質量%)
重合体2:主鎖及び末端変性SBR(製造例3にて製造、Mw:3.0×10、モノマー(1)量:1.0質量%)
BR1:宇部興産(株)製のウベポールBR150B
BR2:宇部興産(株)製のウベポールBR150L
BR3:宇部興産(株)製のウベポールBR230
BR4:宇部興産(株)製のウベポールBR710(特許第4124273号公報に記載の方法により製造されたハイシスポリブタジエンゴム)
NR:RSS#3
シリカ:デグッサ社製のULTRASIL VN3(NSA:175m/g)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックN220(NSA:114m/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
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)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロへキシル−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)
Hereinafter, the chemical | medical agent used by the Example and the comparative example is demonstrated.
SBR: E15 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation
Polymer 1: Main chain modified SBR (manufactured in Production Example 2, Mw: 3.0 × 10 5 , monomer (1) amount: 1.0 mass%)
Polymer 2: Main chain and terminal-modified SBR (produced in Production Example 3, Mw: 3.0 × 10 5 , monomer (1) amount: 1.0 mass%)
BR1: Ubepol BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd.
BR2: Ubepol BR150L manufactured by Ube Industries, Ltd.
BR3: Ubepol BR230 manufactured by Ube Industries, Ltd.
BR4: Ubepol BR710 manufactured by Ube Industries, Ltd. (high-cis polybutadiene rubber produced by the method described in Japanese Patent No. 4124273)
NR: RSS # 3
Silica: ULTRASIL VN3 manufactured by Degussa (N 2 SA: 175 m 2 / g)
Carbon black: Dia Black N220 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (N 2 SA: 114 m 2 / g)
Silane coupling agent: Si69 (bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) manufactured by Degussa
Zinc oxide: Zinc Hua 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Anti-aging agent: Antigen 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N′-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Wax: Sunnock N manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
Oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Karuizawa Sulfur Co., Ltd. 1: Noxeller CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
Vulcanization accelerator 2: Noxeller D (N, N'-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.

BR1〜4について、上述の測定方法により分析した結果をまとめて表1に示す。なお、BR4が、上記ハイシスポリブタジエンに該当する。 Table 1 summarizes the results of analysis of BR1 to BR4 by the measurement method described above. Note that BR4 corresponds to the high-cis polybutadiene.

Figure 0005662265
Figure 0005662265

実施例及び比較例
表2に示す配合内容に従い、バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で5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及び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3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トレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤに成形し、170℃で10分間加硫することで試験用タイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)を製造した。
Examples and Comparative Examples According to the formulation shown in Table 2, materials other than sulfur and a vulcanization accelerator were kneaded for 5 minutes at 150 ° C. using a Banbury mixer to obtain a kneaded product. Next, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and kneaded for 3 minutes at 80 ° C. using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition. The obtained unvulcanized rubber composition is molded into a tread shape, bonded to another tire member, molded into a tire, and vulcanized at 170 ° C. for 10 minutes to test tires (tire size: 195 / 65R15). ) Was manufactured.

得られた未加硫ゴム組成物及び試験用タイヤを用いて以下の評価を行った。結果を表2に示す。 The following evaluation was performed using the obtained unvulcanized rubber composition and the test tire. The results are shown in Table 2.

(加工性(混練加工性))
上記未加硫ゴム組成物を押出し成形し、得られたゴムシートのシート形状を目視で観察し、以下の基準で評価した。シート形状が悪いほど、加工性(作業性)が低いことを示す。結果が◎、○であれば加工性は問題ないレベルである。
◎:シート形状は非常に良好
○:シート形状は良好
△:シート形状は悪い
×:シート形状はボロボロ(非常に悪い)
(Processability (kneading processability))
The above unvulcanized rubber composition was extruded and the sheet shape of the obtained rubber sheet was visually observed and evaluated according to the following criteria. The worse the sheet shape, the lower the workability (workability). If the result is ◎ or ○, the workability is at a satisfactory level.
A: The sheet shape is very good B: The sheet shape is good B: The sheet shape is bad X: The sheet shape is tattered (very bad)

(転がり抵抗)
転がり抵抗試験機を用い、試験用タイヤを、リム(15x6JJ)、内圧(230kPa)、荷重(3.43kN)、速度(80km/h)で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例1を100とした時の指数で表示した。指数が大きいほど転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。
(Rolling resistance)
Using a rolling resistance tester, the rolling resistance when the test tire was run at a rim (15 × 6JJ), internal pressure (230 kPa), load (3.43 kN), speed (80 km / h) was measured, and Comparative Example 1 Is expressed as an index when the value is 100. A larger index indicates lower rolling resistance and better fuel efficiency.

(ウェットグリップ性能)
湿潤アスファルト路面にて初速度100km/hからの制動距離を求めた。結果は指数で表し、指数が大きいほどウェットスキッド性能(ウェットグリップ性能)が良好である。指数は次の式で求めた。
ウェットグリップ性能指数=(比較例1の制動距離)/(各実施例又は各比較例の制動距離)×100
(Wet grip performance)
The braking distance from the initial speed of 100 km / h was determined on the wet asphalt road surface. The result is expressed as an index. The larger the index, the better the wet skid performance (wet grip performance). The index was calculated by the following formula.
Wet grip performance index = (braking distance of comparative example 1) / (braking distance of each example or each comparative example) × 100

(耐摩耗性)
製造した試験用タイヤを車に装着し、市街地を8000km走行後の溝深さの減少量を測定し、溝深さが1mm減少するときの走行距離を算出した。そして、比較例1の耐摩耗性指数を100とし、下記計算式により溝深さの減少量を指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
耐摩耗性指数=(各実施例又は各比較例の走行距離)/(比較例1の走行距離)×100
(Abrasion resistance)
The manufactured test tire was mounted on a car, and the amount of decrease in the groove depth after traveling 8000 km in an urban area was measured, and the travel distance when the groove depth decreased by 1 mm was calculated. Then, the wear resistance index of Comparative Example 1 was set to 100, and the amount of decrease in groove depth was displayed as an index according to the following formula. It shows that it is excellent in abrasion resistance, so that an index | exponent is large.
Abrasion resistance index = (travel distance of each example or each comparative example) / (travel distance of comparative example 1) × 100

Figure 0005662265
Figure 0005662265

表2より、主鎖変性モノマーとして特定の窒素含有化合物を用いた変性SBR(重合体1、2)と、特定のハイシスポリブタジエン(BR4)とをそれぞれ特定量含むゴム成分と、特定量のシリカとを配合した実施例では、比較例に比べて、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性及び混練加工性をバランス良く改善できた。また、該変性SBRとハイシスポリブタジエンの併用で、耐摩耗性を相乗的に改善できることが明らかとなった。 From Table 2, a rubber component containing a specific amount of modified SBR (polymers 1 and 2) using a specific nitrogen-containing compound as a main chain modifying monomer and a specific high-cis polybutadiene (BR4), and a specific amount of silica In the Example which mix | blended with, compared with the comparative example, the low fuel consumption, wet grip performance, abrasion resistance, and kneading | mixing workability could be improved with sufficient balance. It has also been clarified that the combined use of the modified SBR and high-cis polybutadiene can improve the wear resistance synergistically.

Claims (3)

ゴム成分及びチッ素吸着比表面積100〜300m /gのシリカを含有し、
前記ゴム成分100質量%中、
下記一般式;
Figure 0005662265
(式中、Rは水素、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜30の脂環族炭化水素基又は炭素数5〜30の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素、
Figure 0005662265
又は
Figure 0005662265
であり、少なくともR及びRのいずれかは水素ではない。Rは水素又は炭素数1〜4の炭化水素基を表す。Xは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよく、
Figure 0005662265
又は
Figure 0005662265
で置換されていてもよい。Zは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよい。R〜Rは、同一若しくは異なって、水素、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜30の脂環族炭化水素基、炭素数5〜30の芳香族炭化水素基、又は環構成原子数3〜30の複素環基を表す。)で表される窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有する変性スチレンブタジエンゴムの含有量が5質量%以上、
(A)ムーニー粘度(ML):40〜49、(B)分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn):3.0〜3.9及び(C)ムーニー粘度の速度依存性指数(式(1)のn値):2.3〜3.0の要件を満足し、かつシス含量が95質量%以上のハイシスポリブタジエンの含有量が10〜70質量%であり、
前記ゴム成分100質量部に対して、前記シリカの含有量が60〜150質量部であるタイヤ用ゴム組成物。
log(ML)=log(K)+n−1×log(RS) 式(1)
(但し、RSはローターの1分間あたりの回転数、Kは任意の数、MLはムーニー粘度を表す。)
Containing a rubber component and silica having a nitrogen adsorption specific surface area of 100 to 300 m 2 / g ,
In 100% by mass of the rubber component,
The following general formula:
Figure 0005662265
(In the formula, R 0 represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. R 1 And R 2 are the same or different and are hydrogen,
Figure 0005662265
Or
Figure 0005662265
And at least one of R 1 and R 2 is not hydrogen. R 3 represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. X represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur;
Figure 0005662265
Or
Figure 0005662265
May be substituted. Z represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur. R 4 to R 7 are the same or different and are hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. Or a heterocyclic group having 3 to 30 ring atoms. ) The content of the modified styrene butadiene rubber having a structural unit derived from the nitrogen-containing compound represented by
(A) Mooney viscosity (ML): 40 to 49, (B) Molecular weight distribution (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn): 3.0 to 3.9, and (C) Rate dependency index of Mooney viscosity (formula N value of (1)): satisfying the requirement of 2.3 to 3.0, and the content of high cis polybutadiene having a cis content of 95% by mass or more is 10 to 70% by mass,
A rubber composition for tires, wherein the silica content is 60 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
log (ML) = log (K) + n −1 × log (RS) Formula (1)
(However, RS represents the number of rotations per minute of the rotor, K represents an arbitrary number, and ML represents Mooney viscosity.)
トレッド用ゴム組成物として用いられる請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。 The tire rubber composition according to claim 1, which is used as a tread rubber composition. 請求項2記載のゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤ。 A pneumatic tire having a tread produced using the rubber composition according to claim 2.
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