JP5992759B2 - Tire rubber composition and heavy duty 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た重荷重用タイヤに関する。 The present invention relates to a tire rubber composition and a heavy duty tire using the same.
近年、燃料代の高騰や環境規制の導入により、車の低燃費化への要求が強くなってきており、タイヤ部材の中でも、特にタイヤにおける占有比率の高いトレッドなどに対して、優れた低燃費性が要求されている。 In recent years, there has been a strong demand for lower fuel consumption due to soaring fuel costs and the introduction of environmental regulations, and excellent low fuel consumption, especially for treads that have a high occupation ratio among tire components. Sex is required.
タイヤ、特にトラック・バスなどに使用される重荷重用タイヤに低燃費性を付与する技術として、タイヤ用ゴム組成物のフィラーとしてシリカを使用し、ポリマーとして天然ゴム中に含まれるタンパク質やゲル分、リン脂質を低減、除去した改質天然ゴム(HPNR)を使用することが知られているが、HPNRとシリカを組み合わせた配合は耐摩耗性が悪化するという問題がある。 As a technology for imparting low fuel consumption to tires, particularly heavy duty tires used in trucks and buses, etc., silica is used as a filler in tire rubber compositions, and proteins and gels contained in natural rubber as polymers, Although it is known to use modified natural rubber (HPNR) from which phospholipids have been reduced and removed, a combination of HPNR and silica has a problem that wear resistance deteriorates.
この問題に対し、更に変性ブタジエンゴム(変性BR)を配合することで、低燃費性と耐摩耗性を両立することが開示されている(特許文献1参照)。しかし、HPNR、変性BR及びシリカを配合したゴム組成物は、ドライ、ウェットを問わずグリップ性能が悪化してしまうため、上記の性能を改善する技術が求められている。 In order to solve this problem, it has been disclosed that both low fuel consumption and wear resistance can be achieved by blending a modified butadiene rubber (modified BR) (see Patent Document 1). However, a rubber composition containing HPNR, modified BR, and silica deteriorates grip performance regardless of whether it is dry or wet. Therefore, a technique for improving the above performance is required.
本発明は、前記課題を解決し、低燃費性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、及びドライグリップ性能をバランスよく改善するタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いて作製した重荷重用タイヤを提供することを目的とする。 The present invention provides a tire rubber composition that solves the above-mentioned problems and improves the fuel economy, wear resistance, wet grip performance, and dry grip performance in a well-balanced manner, and a heavy duty tire produced using the rubber composition. With the goal.
本発明は、ゴム成分及びシリカを含有し、前記ゴム成分は、リン含有量が200ppm以下の改質天然ゴムと、変性ブタジエンゴムとを含み、前記ゴム成分100質量%中、前記改質天然ゴムの含有量が60〜95質量%、前記変性ブタジエンゴムの含有量が5〜40質量%であり、前記シリカは、1つの粒子に対して隣接する粒子が3つ以上の粒子を分岐粒子Aとしたとき、分岐粒子Aを含む分岐粒子間A−Aの平均長L1が30〜400nmのものであり、前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が5〜150質量部であるタイヤ用ゴム組成物。 The present invention includes a rubber component and silica, and the rubber component includes a modified natural rubber having a phosphorus content of 200 ppm or less and a modified butadiene rubber, and the modified natural rubber is contained in 100% by mass of the rubber component. In the silica, the content of the modified butadiene rubber is 5 to 40% by mass, and the silica has three or more particles adjacent to one particle as branched particles A. when, branched particles are those average length L 1 of the branch intergranular a-a containing a is 30~400Nm, tires content of the silica to 100 parts by mass of the rubber component is 5 to 150 parts by weight Rubber composition.
前記改質天然ゴムは、窒素含有量が0.3質量%以下であることが好ましい。
前記改質天然ゴムは、天然ゴムラテックスをケン化処理して得られたものであることが好ましい。
The modified natural rubber preferably has a nitrogen content of 0.3% by mass or less.
The modified natural rubber is preferably obtained by saponifying natural rubber latex.
前記変性ブタジエンゴムは、下記式(1)で表される化合物により変性されたブタジエンゴムであることが好ましい。
前記ゴム組成物は、トレッドに使用されることが好ましい。
本発明はまた、前記ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する重荷重用タイヤに関する。
The rubber composition is preferably used for a tread.
The present invention also relates to a heavy duty tire having a tread produced using the rubber composition.
本発明によれば、特定の改質天然ゴム、変性ブタジエンゴム、及び特定形状のシリカを所定量含むタイヤ用ゴム組成物であるので、低燃費性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、及びドライグリップ性能をバランスよく改善できる。 According to the present invention, since it is a rubber composition for tires containing a specific amount of a specific modified natural rubber, a modified butadiene rubber, and a specific shape of silica, low fuel consumption, wear resistance, wet grip performance, and dry grip Performance can be improved in a well-balanced manner.
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、リン量を低減した改質天然ゴム、変性ブタジエンゴム、及び特定形状を持つシリカを所定量含むものである。 The rubber composition for tires of the present invention contains a predetermined amount of modified natural rubber, modified butadiene rubber, and silica having a specific shape with a reduced amount of phosphorus.
シリカ配合ゴムのゴム成分としてリン含有量200ppm以下の改質天然ゴムと変性ブタジエンゴムを使用することで、低燃費性と耐摩耗性の両立が期待できるものの、ウェットグリップ、ドライグリップ性能のグリップ性能が悪化してしまう。この点について、本発明では、更にシリカとして特定形状のストラクチャーシリカを使用することにより、低燃費性、耐摩耗性に影響を与えることなく、悪化したグリップ性能もウェット、ドライ両方の環境において改善効果が発揮される。 Although the use of modified natural rubber and modified butadiene rubber with a phosphorus content of 200 ppm or less as the rubber component of silica compounded rubber can achieve both low fuel consumption and wear resistance, grip performance of wet grip and dry grip performance Will get worse. With regard to this point, in the present invention, by using a structure silica having a specific shape as silica, the adverse grip performance is improved in both wet and dry environments without affecting fuel efficiency and wear resistance. Is demonstrated.
特に、通常の天然ゴムと変性ブタジエンゴムに特定形状のストラクチャーシリカを配合した場合に比べて、リン含有量200ppm以下の改質天然ゴムと変性ブタジエンゴムに配合した場合、シリカの分散性が顕著に向上し、効率的に低燃費性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、及びドライグリップ性能を改善し、これらの性能バランスが相乗的に改善される。 In particular, the silica dispersibility is significantly more pronounced when blended with modified natural rubber and modified butadiene rubber with a phosphorus content of 200 ppm or less than when blended with specific natural structure rubber and modified butadiene rubber. It improves and efficiently improves fuel efficiency, wear resistance, wet grip performance, and dry grip performance, and synergistically improves these performance balances.
前記ゴム組成物において、ゴム成分は、低燃費性と耐摩耗性を両立できるという点から、リン含有量200ppm以下の改質天然ゴム(HPNR)及び変性ブタジエンゴム(変性BR)を所定量含む。 In the rubber composition, the rubber component contains a predetermined amount of modified natural rubber (HPNR) and modified butadiene rubber (modified BR) having a phosphorus content of 200 ppm or less from the viewpoint that both low fuel consumption and wear resistance can be achieved.
天然ゴム(NR)中に含まれるリン脂質を低減、除去した天然ゴム(改質天然ゴム)(好ましくはタンパク質やゲル分も除去した改質天然ゴム)は、発熱しにくい性質があるため、NRの使用に比べて、さらなる低燃費化を図ることができる。また、改質天然ゴムを配合した未加硫ゴム組成物は加工性に優れ、特段素練り工程を行わなくても充分な混練りが可能であるため、素練りに伴う天然ゴムの破壊強度などの低下も抑制でき、低燃費性、破壊強度などを効果的に高められる。 Natural rubber (modified natural rubber) from which phospholipids contained in natural rubber (NR) have been reduced and removed (modified natural rubber, preferably from which protein and gel content have also been removed) has the property of not generating heat. Compared with the use of, further reduction in fuel consumption can be achieved. In addition, the unvulcanized rubber composition containing the modified natural rubber is excellent in processability and can be sufficiently kneaded without performing a special mastication process. Can be suppressed, and fuel efficiency, breaking strength, etc. can be effectively enhanced.
上記改質天然ゴム(HPNR)は、リン含有量が200ppm以下である。200ppmを超えると、貯蔵中にゲル量が増加し、加硫ゴムのtanδが上昇して低燃費性が悪化したり、未加硫ゴムのムーニー粘度が上昇して加工性が悪化する傾向があり、低燃費性、加工性、耐摩耗性をバランス良く改善できないおそれがある。該リン含有量は、150ppm以下が好ましく、100ppm以下がより好ましい。ここで、リン含有量は、たとえばICP発光分析等、従来の方法で測定することができる。リンは、リン脂質(リン化合物)に由来するものである。 The modified natural rubber (HPNR) has a phosphorus content of 200 ppm or less. If it exceeds 200 ppm, the gel amount will increase during storage, and the tan δ of the vulcanized rubber will increase and the fuel efficiency will deteriorate, or the Mooney viscosity of the unvulcanized rubber will increase and the processability will tend to deteriorate. There is a possibility that low fuel consumption, workability, and wear resistance cannot be improved in a well-balanced manner. The phosphorus content is preferably 150 ppm or less, and more preferably 100 ppm or less. Here, the phosphorus content can be measured by a conventional method such as ICP emission analysis. Phosphorus is derived from phospholipids (phosphorus compounds).
改質天然ゴムにおいて、窒素含有量は0.3質量%以下が好ましく、0.15質量%以下がより好ましい。窒素含有量が0.3質量%を超えると、貯蔵中にムーニー粘度が上昇して加工性が悪くなる傾向があり、低燃費性、加工性、耐摩耗性をバランス良く改善できないおそれがある。窒素含有量は、例えばケルダール法等、従来の方法で測定することができる。窒素は、蛋白質に由来するものである。 In the modified natural rubber, the nitrogen content is preferably 0.3% by mass or less, and more preferably 0.15% by mass or less. When the nitrogen content exceeds 0.3% by mass, the Mooney viscosity increases during storage and the processability tends to deteriorate, and there is a possibility that the fuel economy, processability, and wear resistance cannot be improved in a well-balanced manner. The nitrogen content can be measured by a conventional method such as Kjeldahl method. Nitrogen is derived from protein.
改質天然ゴム中のゲル含有率は、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、7質量%以下がさらに好ましい。20質量%を超えると、ムーニー粘度が上昇して加工性が悪くなる傾向があり、低燃費性、加工性、耐摩耗性をバランス良く改善できないおそれがある。ゲル含有率とは、非極性溶媒であるトルエンに対する不溶分として測定した値を意味し、以下においては単に「ゲル含有率」または「ゲル分」と称することがある。ゲル分の含有率の測定方法は次のとおりである。まず、天然ゴム試料を脱水トルエンに浸し、暗所に遮光して1週間放置後、トルエン溶液を1.3×105rpmで30分間遠心分離して、不溶のゲル分とトルエン可溶分とを分離する。不溶のゲル分にメタノールを加えて固形化した後、乾燥し、ゲル分の質量と試料の元の質量との比からゲル含有率が求められる。 The gel content in the modified natural rubber is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 7% by mass or less. If it exceeds 20% by mass, the Mooney viscosity tends to increase and the processability tends to deteriorate, and there is a possibility that the fuel economy, processability and wear resistance cannot be improved in a well-balanced manner. The gel content means a value measured as an insoluble content with respect to toluene which is a nonpolar solvent, and may be simply referred to as “gel content” or “gel content” below. The measuring method of the content rate of a gel part is as follows. First, a natural rubber sample is soaked in dehydrated toluene, light-shielded in the dark and left for 1 week, and then the toluene solution is centrifuged at 1.3 × 10 5 rpm for 30 minutes to obtain an insoluble gel content and a toluene soluble content. Isolate. Methanol is added to the insoluble gel and solidified, and then dried, and the gel content is determined from the ratio between the mass of the gel and the original mass of the sample.
改質天然ゴムは、実質的にリン脂質が存在しないことが好ましい。「実質的にリン脂質が存在しない」とは、天然ゴム試料をクロロホルムで抽出し、抽出物の31P NMR測定において、−3ppm〜1ppmにリン脂質によるピークが存在しない状態を表す。−3ppm〜1ppmに存在するリンのピークとは、リン脂質におけるリンのリン酸エステル構造に由来するピークである。 The modified natural rubber is preferably substantially free of phospholipids. “Substantially no phospholipid is present” represents a state in which a natural rubber sample is extracted with chloroform and a peak due to phospholipid does not exist at −3 ppm to 1 ppm in 31 P NMR measurement of the extract. The peak of phosphorus present at -3 ppm to 1 ppm is a peak derived from the phosphate structure of phosphorus in the phospholipid.
改質天然ゴムの製造方法としては、例えば、特開2010−138359号公報に記載の製法、すなわち、天然ゴムラテックスをケン化処理し、ケン化天然ゴムラテックスを得る工程及び得られたケン化天然ゴムラテックスをゴム中に含まれるリン含有量が200ppm以下になるまで洗浄する工程を含む製法などが挙げられる。具体的には、先ず天然ゴムラテックスをアルカリでケン化処理してケン化天然ゴムラテックスを調製し、次いで、該ケン化天然ゴムラテックスを凝集させて得られた凝集ゴムを、ゴム分に対するリン含有率が200ppm以下になるまで繰り返し水で洗浄し、乾燥する方法などにより改質天然ゴム(ケン化天然ゴム)を製造できる。 As a method for producing the modified natural rubber, for example, the production method described in JP 2010-138359 A, that is, a step of saponifying natural rubber latex to obtain a saponified natural rubber latex and the obtained saponified natural product Examples thereof include a production method including a step of washing the rubber latex until the phosphorus content contained in the rubber is 200 ppm or less. Specifically, first, a natural rubber latex is saponified with an alkali to prepare a saponified natural rubber latex, and then the agglomerated rubber obtained by agglomerating the saponified natural rubber latex contains phosphorus to the rubber content. A modified natural rubber (saponified natural rubber) can be produced by a method of repeatedly washing with water until the rate becomes 200 ppm or less and drying.
上記製造方法によれば、ケン化により分離したリン化合物が洗浄除去されるので、天然ゴムのリン含有量を抑えることができる。また、ケン化処理により、天然ゴム中の蛋白質が分解されるので、天然ゴムの窒素含有量を抑えることができる。 According to the above production method, the phosphorus compound separated by saponification is washed away, so that the phosphorus content of the natural rubber can be suppressed. Moreover, since the protein in natural rubber is decomposed by the saponification treatment, the nitrogen content of the natural rubber can be suppressed.
ゴム成分100質量%中の改質天然ゴムの含有量は、60質量%以上、好ましくは65質量%以上、より好ましくは68質量%以上である。60質量%未満であると、低燃費性、耐摩耗性をバランスよく改善できないおそれがある。該改質天然ゴムの含有量は、95質量%以下、好ましくは92質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。95質量%を超えると、変性BRの含有量が少なくなり、耐摩耗性能が悪化する傾向がある。 The content of the modified natural rubber in 100% by mass of the rubber component is 60% by mass or more, preferably 65% by mass or more, and more preferably 68% by mass or more. If the amount is less than 60% by mass, the fuel economy and wear resistance may not be improved in a well-balanced manner. The content of the modified natural rubber is 95% by mass or less, preferably 92% by mass or less, more preferably 90% by mass or less. If it exceeds 95% by mass, the content of the modified BR tends to decrease, and the wear resistance tends to deteriorate.
変性BRとしては、特に限定されず、主鎖、末端のいずれかが変性されたBRでも、両方が変性されたBRでもよい。変性基としては、シリカと相互作用又は反応性を有する窒素含有基などが挙げられる。 The modified BR is not particularly limited, and may be a BR in which either the main chain or the terminal is modified, or a BR in which both are modified. Examples of the modifying group include a nitrogen-containing group having interaction or reactivity with silica.
変性BRの好適な例の一つとして、下記式(1)で表される化合物により変性されたブタジエンゴム(S変性BR)が挙げられる。S変性BRは、フィラーの分散性を改善する効果が高く、特にシリカの分散を促進することができる。
R1、R2及びR3としては、アルコキシ基が望ましく、R4及びR5としては、アルキル基が望ましい。これにより、低燃費性、耐摩耗性を得ることができる。 As R 1 , R 2 and R 3 , an alkoxy group is desirable, and as R 4 and R 5 , an alkyl group is desirable. Thereby, low fuel consumption and wear resistance can be obtained.
上記式(1)で表される化合物の具体例としては、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、2−ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3−ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of the compound represented by the above formula (1) include 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 2-dimethylaminoethyltrimethoxysilane, 3-diethylaminopropyltrimethoxysilane, 3 -Dimethylaminopropyltrimethoxysilane etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
上記変性BRのビニル含量は、好ましくは35質量%以下、より好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。ビニル含量が35質量%を超えると、低燃費性が低下するおそれがある。上記ビニル含量の下限は特に限定されないが、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上であってもよい。1質量%未満であると、耐熱性、耐劣化性が低下するおそれがある。なお、ビニル含量(1,2−結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。 The vinyl content of the modified BR is preferably 35% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and further preferably 20% by mass or less. If the vinyl content exceeds 35% by mass, fuel efficiency may be reduced. Although the minimum of the said vinyl content is not specifically limited, 1 mass% or more, 5 mass% or more, 10 mass% or more may be sufficient. If it is less than 1% by mass, heat resistance and deterioration resistance may be lowered. The vinyl content (1,2-bond butadiene unit amount) can be measured by infrared absorption spectrum analysis.
上記式(1)で表される化合物(変性剤)によるBRの変性方法としては、特公平6−53768号公報、特公平6−57767号公報、特表2003−514078号公報などに記載されている方法など、従来公知の手法を用いることができる。例えば、BRと変性剤とを接触させればよく、アニオン重合によりBRを合成した後、該重合体ゴム溶液中に変性剤を所定量添加し、BRの重合末端(活性末端)と変性剤とを反応させる方法、BR溶液中に変性剤を添加して反応させる方法などが挙げられる。 Methods for modifying BR with the compound represented by the above formula (1) (modifier) are described in JP-B-6-53768, JP-B-6-57767, JP-T2003-514078, and the like. A conventionally known method such as the above method can be used. For example, BR may be brought into contact with a modifying agent. After synthesizing BR by anionic polymerization, a predetermined amount of a modifying agent is added to the polymer rubber solution, and a polymerization terminal (active terminal) of BR and a modifying agent are added. And a method of reacting by adding a denaturing agent to the BR solution.
変性されるBRとしては特に限定されず、高シス含有量のBR、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBRなどを使用できる。また、特表2003−514078号公報などに記載されているランタン系列希土類含有化合物を含む触媒を用いて重合して得られたBRも使用できる。 The BR to be modified is not particularly limited, and BR having a high cis content, BR containing a syndiotactic polybutadiene crystal, or the like can be used. In addition, BR obtained by polymerization using a catalyst containing a lanthanum series rare earth-containing compound described in JP-T-2003-514078 can also be used.
ゴム成分100質量%中の変性BRの含有量は、5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。5質量%未満であると、低燃費性能及び耐摩耗性能を充分に改善できないおそれがある。該変性BRの含有量は、40質量%以下、好ましくは35質量%以下、より好ましくは32質量%以下である。40質量%を超えると、HPNRの含有量が少なくなり、ゴム強度が不充分となるおそれがある。 The content of the modified BR in 100% by mass of the rubber component is 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more. If it is less than 5% by mass, the fuel efficiency and wear resistance may not be sufficiently improved. The content of the modified BR is 40% by mass or less, preferably 35% by mass or less, more preferably 32% by mass or less. When it exceeds 40% by mass, the HPNR content is decreased, and the rubber strength may be insufficient.
ゴム成分100質量%中のHPNR及び変性BRの合計含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%である。70質量%未満であると、低燃費性能及び耐摩耗性能を充分に改善できないおそれがある。 The total content of HPNR and modified BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass. If it is less than 70% by mass, the fuel efficiency and wear resistance may not be sufficiently improved.
本発明のゴム組成物において、他に使用できるゴム成分としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などが挙げられる。 Other rubber components that can be used in the rubber composition of the present invention include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber. (IIR) and the like.
本発明で使用するシリカは、1つの粒子に対して隣接する粒子が3つ以上の粒子(以下、分岐粒子Aとする)を有する(以後ストラクチャーシリカと呼ぶ)。分岐粒子Aと接する粒子の構造を分岐構造という。分岐粒子Aとは、分岐粒子の概略説明図である図1における粒子のうちの粒子Aであり、3個以上の他の粒子と接している。なお、ストラクチャーシリカとしては、分岐構造を有するもの(例えば図2)と有さないものが挙げられるが、分岐構造を有さないストラクチャーシリカは、すぐに凝集してしまうため、実質的に存在しない。 The silica used in the present invention has three or more particles (hereinafter referred to as branched particles A) adjacent to one particle (hereinafter referred to as structure silica). The structure of the particle in contact with the branched particle A is called a branched structure. The branched particle A is a particle A among the particles in FIG. 1, which is a schematic explanatory view of a branched particle, and is in contact with three or more other particles. The structure silica includes those having a branched structure (for example, FIG. 2) and those having no branched structure. However, the structure silica having no branched structure is agglomerated immediately and is therefore substantially absent. .
ストラクチャーシリカの分岐粒子Aを含む分岐粒子間A−Aの平均長(図2におけるL1)は、30nm以上、好ましくは40nm以上である。30nm未満では、グリップ性能を充分に改善できない傾向がある。またL1は、400nm以下、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下である。400nmを超えると、ゴムに局所的な歪みが発生してゴム強度が低下し、耐摩耗性が悪化する傾向がある。 The average length (L 1 in FIG. 2) between the branched particles AA including the branched particles A of structure silica is 30 nm or more, preferably 40 nm or more. If it is less than 30 nm, the grip performance tends not to be sufficiently improved. L 1 is 400 nm or less, preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less. When it exceeds 400 nm, local distortion occurs in the rubber, the rubber strength decreases, and the wear resistance tends to deteriorate.
ストラクチャーシリカの平均1次粒子径(D、分岐粒子を含むストラクチャーシリカの概略説明図である図2参照)は、好ましくは5nm以上、より好ましくは7nm以上である。5nm未満では、ゴムに局所的な歪みが発生してゴム強度が低下し、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、Dは、好ましくは1000nm以下、より好ましくは800nm以下である。1000nmを超えると、グリップ性能を充分に改善できない傾向がある。 The average primary particle size of the structure silica (D, see FIG. 2 which is a schematic explanatory diagram of structure silica containing branched particles) is preferably 5 nm or more, more preferably 7 nm or more. If the thickness is less than 5 nm, local distortion occurs in the rubber, the rubber strength decreases, and the wear resistance tends to deteriorate. Further, D is preferably 1000 nm or less, more preferably 800 nm or less. If it exceeds 1000 nm, the grip performance tends not to be sufficiently improved.
ストラクチャーシリカの分岐粒子Aを含む分岐粒子間A−Aの平均アスペクト比(L1/D)は、好ましくは3以上、より好ましくは4以上である。3未満では、グリップ性能を充分に改善できない傾向がある。また、L1/Dは、好ましくは100以下、より好ましくは30以下である。L1/Dが100を超えると、ゴムに局所的な歪みが発生してゴム強度が低下し、耐摩耗性が悪化する傾向がある。 The average aspect ratio (L 1 / D) between the branched particles AA including the branched particles A of the structure silica is preferably 3 or more, more preferably 4 or more. If it is less than 3, there is a tendency that the grip performance cannot be sufficiently improved. L 1 / D is preferably 100 or less, more preferably 30 or less. When L 1 / D exceeds 100, local distortion occurs in the rubber, the rubber strength is lowered, and the wear resistance tends to deteriorate.
なお、本発明では、シリカのD、L1及びL1/Dは、加硫ゴム組成物中に分散したシリカを透過型電子顕微鏡観察により測定することができる。例えば、図2において、粒子を真球とした場合には、L1/Dは5となる。 In the present invention, D, L 1 and L 1 / D of silica can be measured by observation with a transmission electron microscope of silica dispersed in a vulcanized rubber composition. For example, in FIG. 2, when the particle is a true sphere, L 1 / D is 5.
ストラクチャーシリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、5質量部以上、好ましくは10質量部以上、より好ましくは12質量部以上である。5質量部未満では、ストラクチャーシリカを含むことによる転がり抵抗、ウェットグリップ性能およびドライグリップ性能の充分な改善効果が得られない傾向がある。また、ストラクチャーシリカの含有量は、150質量部以下、好ましくは60質量部以下、より好ましくは45質量部以下、更に好ましくは35質量部以下である。150質量部を超えると、ゴム組成物の剛性が高くなり、加工性及びウェットグリップ性能が悪化する傾向がある。 The content of the structure silica is 5 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or more, more preferably 12 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 5 parts by mass, there is a tendency that a sufficient improvement effect of rolling resistance, wet grip performance and dry grip performance due to inclusion of structure silica cannot be obtained. Moreover, content of structure silica is 150 mass parts or less, Preferably it is 60 mass parts or less, More preferably, it is 45 mass parts or less, More preferably, it is 35 mass parts or less. When it exceeds 150 parts by mass, the rigidity of the rubber composition increases, and the workability and wet grip performance tend to deteriorate.
ストラクチャーシリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としてはとくに制限はなく、従来、タイヤ工業においてシリカと併用されるものを使用することができ、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)ポリスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ポリスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)ポリスルフィド、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)ポリスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)ポリスルフィドなどがあげられる。これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、シランカップリング剤の添加効果及びコストの両立から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドなどが好適に用いられる。 The structure silica is preferably used in combination with a silane coupling agent. The silane coupling agent is not particularly limited, and those conventionally used in combination with silica in the tire industry can be used. For example, bis (3-triethoxysilylpropyl) polysulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) ) Polysulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) polysulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) polysulfide, bis (4-triethoxysilylbutyl) polysulfide, bis (4-trimethoxysilylbutyl) polysulfide and the like. . These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. Of these, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide is preferably used because of the addition effect of the silane coupling agent and the cost.
シランカップリング剤の含有量は、ストラクチャーシリカ100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上である。1質量部未満では、シリカとのカップリング効果が小さいため、ゴム強度が低下し、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。20質量部を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。 The content of the silane coupling agent is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the structure silica. If it is less than 1 part by mass, the effect of coupling with silica is small, so the rubber strength tends to decrease and the wear resistance tends to deteriorate. Further, the content of the silane coupling agent is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less. When it exceeds 20 parts by mass, there is a tendency that an effect commensurate with the increase in cost cannot be obtained.
上記ゴム組成物には、前記成分の他に、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、カーボンブラック等の充填剤、オイル又は可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、酸化亜鉛、硫黄、含硫黄化合物等の加硫剤、加硫促進剤等を含有してもよい。 In the rubber composition, in addition to the above components, compounding agents conventionally used in the rubber industry, for example, fillers such as carbon black, oils or plasticizers, antioxidants, anti-aging agents, zinc oxide, sulfur, You may contain vulcanizing agents, such as a sulfur-containing compound, a vulcanization accelerator, etc.
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。使用できるカーボンブラックとしては、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAFなどが挙げられるが、特に限定されない。カーボンブラックを配合することにより、補強性が高められ、HPNR、変性BR及びストラクチャーシリカとともに使用することで、本発明の効果が良好に得られる。 The rubber composition of the present invention preferably contains carbon black. Examples of carbon black that can be used include GPF, FEF, HAF, ISAF, and SAF, but are not particularly limited. By adding carbon black, the reinforcing property is enhanced, and the effect of the present invention can be obtained satisfactorily by using it together with HPNR, modified BR and structure silica.
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は20m2/g以上が好ましく、70m2/g以上がより好ましく、100m2/g以上が更に好ましい。20m2/g未満では、充分な補強性が得られないおそれがある。また、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は200m2/g以下が好ましく、150m2/g以下がより好ましい。200m2/gを超えると、カーボンブラックを良好に分散させるのが難しくなる傾向がある。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K6217のA法によって求められる。
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably 20 m 2 / g or more, more preferably 70 m 2 / g or more, and still more preferably 100 m 2 / g or more. If it is less than 20 m < 2 > / g, there exists a possibility that sufficient reinforcement may not be acquired. Further, the nitrogen adsorption specific surface area of the carbon black is preferably 200 meters 2 / g or less, more preferably 150m 2 / g. If it exceeds 200 m 2 / g, it tends to be difficult to disperse carbon black well.
In addition, the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is calculated | required by A method of JISK6217.
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質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは12質量部以上である。5質量部未満では、補強性を充分に改善できないおそれがある。また、該カーボンブラックの含有量は、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは50質量部以下である。100質量部を超えると、カーボンブラックを良好に分散させるのが難しくなる傾向がある。また、加工性が低下する傾向もある。 The content of carbon black is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and still more preferably 12 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 5 mass parts, there exists a possibility that reinforcing property cannot fully be improved. The carbon black content is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 70 parts by mass or less, and still more preferably 50 parts by mass or less. When it exceeds 100 parts by mass, it tends to be difficult to disperse carbon black well. Moreover, there exists a tendency for workability to fall.
ストラクチャーシリカ及びカーボンブラックの合計100質量%中のカーボンブラックの含有率は、前記性能バランスの点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、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。 The content of carbon black in the total 100 mass% of the structure silica and carbon black is preferably 40 mass% or more, more preferably 60 mass% or more, preferably 90 mass% or less, from the viewpoint of the performance balance. More preferably, it is 80 mass% or less.
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造され、例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの混練機で前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。 The rubber composition of the present invention is produced by a general method, and can be produced by, for example, a method of kneading the above components with a kneader such as a Banbury mixer, a kneader, or an open roll, and then vulcanizing.
特に、ストラクチャーシリカが形成された前述の本発明のゴム組成物を容易に製造できるという点から、シリカゾルを、上記ゴム成分などと共にゴム混練装置で混練することが好ましく、具体的には、
(I)上記ゴム成分と、シリカゾルと、必要に応じて、カーボンブラック、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、軟化剤、老化防止剤、ワックス等を80〜180℃(好ましくは90〜170℃)で3〜10分間混練するベース練り工程と、
(II)ベース練り工程により得られた混練物と、加硫剤と、加硫促進剤とを30〜100℃(好ましくは40〜85℃)で3〜10分間混練する仕上げ練り工程と、
(III)仕上げ練り工程により得られた未加硫ゴム組成物を150〜190℃(好ましくは160〜180℃)で5〜30分間加硫する加硫工程とを含む製造方法がより好ましい。
In particular, the silica sol is preferably kneaded with a rubber kneading apparatus together with the rubber component and the like from the viewpoint that the rubber composition of the present invention in which structure silica is formed can be easily produced.
(I) The above rubber component, silica sol, and carbon black, silane coupling agent, zinc oxide, stearic acid, softener, anti-aging agent, wax, etc., as necessary, at 80 to 180 ° C. (preferably 90 to 170). A base kneading step of kneading for 3 to 10 minutes at
(II) a final kneading step of kneading the kneaded material obtained by the base kneading step, the vulcanizing agent, and the vulcanization accelerator at 30 to 100 ° C. (preferably 40 to 85 ° C.) for 3 to 10 minutes;
(III) A production method including a vulcanization step of vulcanizing the unvulcanized rubber composition obtained by the finish kneading step at 150 to 190 ° C. (preferably 160 to 180 ° C.) for 5 to 30 minutes is more preferable.
シリカゾルの好ましい含有量(シリカ換算)は、上述のストラクチャーシリカと同様である。 The preferable content of silica sol (in terms of silica) is the same as that of the above-described structure silica.
なお、ストラクチャーシリカを形成する混練工程(ベース練り工程など)では、ゴムの良溶媒であるトルエン中で各成分を混練りすると、ストラクチャーシリカのL1が過度に長くなりやすい傾向があるため、トルエンを用いずに混練りすることが好ましい。 In the kneading step of forming a structure silica (such as the base kneading step), when kneading the respective components in toluene is a good solvent for rubber, for L 1 of structure silica tends to likely too long, toluene It is preferable to knead without using.
本明細書において、シリカゾルとは、溶媒にシリカを分散させたコロイド溶液をいう。シリカゾルとしては、特に限定されないが、好適にストラクチャーシリカを形成できるという理由から、細長い形状のシリカが溶媒中に分散したコロイド溶液が好ましく、細長い形状のシリカが有機溶媒中に分散したコロイド溶液(オルガノシリカゾル)がより好ましい。ここで、細長い形状のシリカとは、球状や粒状などの1次粒子が複数個繋がった鎖のような形状のシリカ(2次粒子)を意味する。なお、線状であっても分岐したものであってもよい。 In this specification, silica sol refers to a colloidal solution in which silica is dispersed in a solvent. The silica sol is not particularly limited, but a colloidal solution in which elongated silica is dispersed in a solvent is preferable because a structure silica can be suitably formed. A colloidal solution in which elongated silica is dispersed in an organic solvent (organo Silica sol) is more preferable. Here, the long and narrow silica means a silica (secondary particle) having a chain shape in which a plurality of primary particles such as a spherical shape and a granular shape are connected. It may be linear or branched.
また、シリカを分散させる溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、イソプロパノールなどのアルコールが好ましく、イソプロパノールがより好ましい。 The solvent for dispersing silica is not particularly limited, but alcohols such as methanol and isopropanol are preferable, and isopropanol is more preferable.
1次粒子の平均粒子径は、日本電子社製透過電子顕微鏡JEM2100FXで撮影した写真において、目視で50個の1次粒子の粒子径(平均直径)を測定し、それらを平均した値を平均粒子径とした。 The average particle size of the primary particles was determined by visually measuring the particle size (average diameter) of 50 primary particles in a photograph taken with a transmission electron microscope JEM2100FX manufactured by JEOL Ltd. The diameter.
なお、1次粒子の平均直径は、シリカ(2次粒子)が細長形状である場合、電子顕微鏡写真における、シリカ(2次粒子)の任意の50箇所で測定した太さ(直径)の平均値として求めることができ、シリカ(2次粒子)がくびれを有した数珠状である場合、電子顕微鏡写真における、50個の各数珠の直径の平均値として求めることができる。各数珠に長径と短径がある場合、即ち各数珠が細長状である場合は、短径を測定する。 In addition, the average diameter of a primary particle is an average value of the thickness (diameter) measured in arbitrary 50 places of a silica (secondary particle) in an electron micrograph, when a silica (secondary particle) is elongated shape. In the case where the silica (secondary particles) is a bead with a constriction, it can be obtained as an average value of the diameters of the 50 bead in the electron micrograph. When each rosary has a major axis and a minor axis, that is, when each rosary is elongated, the minor axis is measured.
シリカゾルに含まれるシリカ(2次粒子)の平均粒子径は、好ましくは20〜300nm、より好ましくは30〜150nmである。シリカ(2次粒子)の平均粒子径は動的光散乱法によって測定することができ、具体的には、以下の方法により測定することができる。
シリカ(2次粒子)の平均粒子径は、大塚電子株式会社製のレーザー粒子解析システムELS−8000(キュムラント解析)で測定した。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力する。測定濃度は、通常5×10−3質量%程度で行った。
The average particle diameter of silica (secondary particles) contained in the silica sol is preferably 20 to 300 nm, more preferably 30 to 150 nm. The average particle diameter of silica (secondary particles) can be measured by a dynamic light scattering method, and specifically, can be measured by the following method.
The average particle diameter of silica (secondary particles) was measured with a laser particle analysis system ELS-8000 (cumulant analysis) manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The measurement conditions are a temperature of 25 ° C., an angle between incident light and a detector of 90 °, and an integration count of 100. The refractive index of water (1.333) is input as the refractive index of the dispersion solvent. The measurement concentration was usually about 5 × 10 −3 mass%.
上記シリカ(2次粒子)は、例えば、国際公開第00/15552号パンフレットの請求の範囲第2項、及びそれに関する明細書の開示部分に記載の方法、特許第2803134号公報、特許第2926915号公報の請求項2及びそれに関する明細書の開示部分に記載の方法などに準じて製造することができる。 The silica (secondary particles) is, for example, the method described in claim 2 of the pamphlet of International Publication No. WO 00/15552 and the disclosure of the specification related thereto, Japanese Patent No. 2803134, Japanese Patent No. 2926915. It can be produced according to the method described in claim 2 of the publication and the disclosure part of the specification relating thereto.
本発明に使用することができる上記シリカ(2次粒子)の具体例としては、日産化学工業(株)製の「スノーテックス−OUP」(平均2次粒子径:40〜100nm)、同「スノーテックス−UP」(平均2次粒子径:40〜100nm)、同「スノーテックスPS−M」(平均2次粒子径:80〜150nm)、同「スノーテックスPS−MO」(平均2次粒子径:80〜150nm)、同「スノーテックスPS−S」(平均2次粒子径:80〜120nm)、同「スノーテックスPS−SO」(平均2次粒子径:80〜120nm)、「IPA−ST−UP」(平均2次粒子径:40〜100nm)、扶桑化学工業(株)製の「クォートロンPL−7」(平均2次粒子径:130nm)などが挙げられる。なかでも、好適にストラクチャーシリカを形成できるという理由から、IPA−ST−UPが好ましい。 Specific examples of the silica (secondary particles) that can be used in the present invention include “Snowtex-OUP” (average secondary particle size: 40 to 100 nm) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. "Tex-UP" (average secondary particle size: 40 to 100 nm), "Snowtex PS-M" (average secondary particle size: 80 to 150 nm), "Snowtex PS-MO" (average secondary particle size) : 80-150 nm), "Snowtex PS-S" (average secondary particle size: 80-120 nm), "Snowtex PS-SO" (average secondary particle size: 80-120 nm), "IPA-ST -UP "(average secondary particle size: 40 to 100 nm)," Quatron PL-7 "(average secondary particle size: 130 nm) manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., and the like. Among these, IPA-ST-UP is preferable because it can form the structure silica suitably.
本発明のゴム組成物は、重荷重用タイヤ(特にトラック・バス用)のトレッド(キャップトレッド)として好適に使用される。 The rubber composition of the present invention is suitably used as a tread (cap tread) for heavy duty tires (especially for trucks and buses).
本発明の重荷重用タイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
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、本発明の重荷重用タイヤを製造することができる。
The heavy duty tire of the present invention is produced by a usual method using the rubber composition.
That is, a rubber composition containing the above components is extruded in accordance with the shape of a tire member such as a tread at an unvulcanized stage, and is molded together with other tire members by a normal method on a tire molding machine. Thus, an unvulcanized tire is formed. By heating and pressurizing this unvulcanized tire in a vulcanizer, the heavy duty tire of the present invention can be produced.
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、製造例で用いた各種薬品について説明する。
天然ゴムラテックス:タイテックス社から入手したフィールドラテックス
界面活性剤:花王(株)製のEmal−E
NaOH:和光純薬工業(株)製のNaOH
Hereinafter, various chemicals used in the production examples will be described.
Natural rubber latex: Field latex surfactant obtained from Taitex Co., Ltd .: Emal-E manufactured by Kao Corporation
NaOH: NaOH manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
(製造例1 アルカリによるケン化処理天然ゴムの作製)
天然ゴムラテックスの固形分濃度(DRC)を30%(w/v)に調整した後、天然ゴムラテックス1000gに対し、Emal−E10gとNaOH20gを加え、室温で48時間ケン化反応を行い、ケン化天然ゴムラテックスを得た。このラテックスに水を添加してDRC15%(w/v)となるまで希釈した後、ゆっくり攪拌しながらギ酸を添加しpHを4.0〜4.5に調整し、凝集させた。凝集したゴムを粉砕し、水1000mlで洗浄を繰り返し、その後110℃で2時間乾燥して固形ゴム(ケン化天然ゴム)を得た。
(Production Example 1 Preparation of saponified natural rubber with alkali)
After adjusting the solid rubber latex solids concentration (DRC) to 30% (w / v), 1000 g of natural rubber latex was added with 10 g of Emal-E and 20 g of NaOH, followed by saponification at room temperature for 48 hours. Natural rubber latex was obtained. Water was added to the latex to dilute to DRC 15% (w / v), and then formic acid was added with slow stirring to adjust the pH to 4.0 to 4.5 to cause aggregation. The agglomerated rubber was pulverized, washed repeatedly with 1000 ml of water, and then dried at 110 ° C. for 2 hours to obtain a solid rubber (saponified natural rubber).
製造例1により得られた固形ゴム(HPNR)及びTSRについて以下に示す方法により、窒素含有量、リン含有量、ゲル含有率を測定した。結果を表1に示す。 With respect to the solid rubber (HPNR) and TSR obtained in Production Example 1, the nitrogen content, phosphorus content, and gel content were measured by the methods described below. The results are shown in Table 1.
(窒素含有量の測定)
窒素含有量は、CHN CORDER MT−5(ヤナコ分析工業社製)を用いて測定した。測定には、まずアンチピリンを標準物質として、窒素含有量を求めるための検量線を作製した。次いで、製造例で得られた改質天然ゴム又はTSRのサンプル約10mgを秤量し、3回の測定結果から平均値を求めて、試料の窒素含有量とした。
(Measurement of nitrogen content)
The nitrogen content was measured using CHN CORDER MT-5 (manufactured by Yanaco Analytical Industries). For the measurement, first, a calibration curve for determining the nitrogen content was prepared using antipyrine as a standard substance. Next, about 10 mg of the modified natural rubber or TSR sample obtained in the production example was weighed, and the average value was obtained from the measurement results of three times to obtain the nitrogen content of the sample.
(リン含有量の測定)
ICP発光分析装置(ICPS−8100、島津製作所(株)製)を使用してリン含有量を求めた。また、リンの31P−NMR測定は、NMR分析装置(400MHz、AV400M、日本ブルカー社製)を使用し、80%リン酸水溶液のP原子の測定ピークを基準点(0ppm)として、クロロホルムにより生ゴムより抽出した成分を精製し、CDCl3に溶解して測定した。
(Measurement of phosphorus content)
The phosphorus content was determined using an ICP emission spectrometer (ICPS-8100, manufactured by Shimadzu Corporation). In addition, 31 P-NMR measurement of phosphorus uses an NMR analyzer (400 MHz, AV400M, manufactured by Nippon Bruker Co., Ltd.), and uses a measurement peak of P atom in an 80% aqueous phosphoric acid solution as a reference point (0 ppm), and raw rubber with chloroform. More extracted components were purified, dissolved in CDCl 3 and measured.
(ゲル含有率の測定)
1mm×1mmに切断した生ゴムのサンプル70.00mgを計り取り、これに35mLのトルエンを加え1週間冷暗所に静置した。次いで、遠心分離に付してトルエンに不溶のゲル分を沈殿させ上澄みの可溶分を除去し、ゲル分のみをメタノールで固めた後、乾燥し質量を測定した。次の式によりゲル含有率(質量%)を求めた。
ゲル含有率(質量%)=[乾燥後の質量mg/最初のサンプル質量mg]×100
(Measurement of gel content)
A raw rubber sample 70.00 mg cut to 1 mm × 1 mm was weighed, 35 mL of toluene was added thereto, and the mixture was allowed to stand in a cool dark place for 1 week. Subsequently, centrifugation was performed to precipitate a gel component insoluble in toluene, the soluble component of the supernatant was removed, and only the gel component was solidified with methanol, and then dried and the mass was measured. The gel content (mass%) was determined by the following formula.
Gel content (mass%) = [mass mg after drying / mg of initial sample] × 100
表1に示すように、ケン化処理天然ゴム(HPNR)は、TSRに比べて、窒素含有量、リン含有量、ゲル含有率が低減していた。また、31P−NMR測定において、HPNRは、−3ppm〜1ppmにリン脂質によるピークが存在しなかった。 As shown in Table 1, the saponification natural rubber (HPNR) had a reduced nitrogen content, phosphorus content, and gel content as compared with TSR. Further, in 31 P-NMR measurement, HPNR showed no peak due to phospholipid at -3 ppm to 1 ppm.
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
NR:TSR
HPNR(ケン化処理天然ゴム):製造例1
非変性BR:日本ゼオン(株)製のNipol BR1220(ビニル含量:1質量%)
変性BR:住友化学(株)製の変性ブタジエンゴム(S変性BR(末端変性)、ビニル含量:15質量%、R1、R2及びR3=−OCH3、R4及びR5=−CH2CH3、n=3、前記式(1)参照)
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
シリカA:日産化学工業(株)製のオルガノシリカゾルIPA−ST−UP(細長い形状のイソプロパノール分散シリカゾル(動的光散乱法によって測定されたシリカ(二次粒子)の平均粒子径:40〜100nm)、シリカ含有率:15質量%)(表2に記載の量は、オルガノシリカゾル中のシリカ量を示す。)
シリカB:デグッサ社製のウルトラシルVN3−G(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックワックス
老化防止剤:FLEXSYS(株)製の老化防止剤6C(SANTOFLEX 6PPD)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華2種
硫黄:鶴見化学工業(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
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be described together.
NR: TSR
HPNR (saponified natural rubber): Production Example 1
Non-modified BR: Nipol BR1220 (vinyl content: 1% by mass) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
Modified BR: Modified butadiene rubber manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (S-modified BR (terminal modified), vinyl content: 15% by mass, R 1 , R 2 and R 3 = —OCH 3 , R 4 and R 5 = —CH 2 CH 3 , n = 3, see the above formula (1))
Carbon Black: Show Black N220 (N 2 SA: 111 m 2 / g) manufactured by Cabot Japan
Silica A: Organosilica sol IPA-ST-UP manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (Elongated isopropanol-dispersed silica sol (average particle diameter of silica (secondary particles) measured by dynamic light scattering method: 40 to 100 nm)) Silica content: 15% by mass) (The amounts shown in Table 2 indicate the amount of silica in the organosilica sol.)
Silica B: Ultrasil VN3-G (N 2 SA: 175 m 2 / g) manufactured by Degussa
Silane coupling agent: Si266 (bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide) manufactured by Degussa
Wax: Sannoc Wax anti-aging agent manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd .: Anti-aging agent 6C (SANTOFLEX 6PPD) manufactured by FLEXSYS Co., Ltd.
Stearic acid: Stearic acid “椿” manufactured by NOF Corporation
Zinc oxide: Zinc Hua 2 types manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sulfur: Powdered sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd .: Noxeller NS manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
<実施例及び比較例>
表2に示す配合処方に従い、1.7L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薬品を混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を150℃で30分間、2mm厚の金型でプレスし、加硫ゴム組成物を得た。
<Examples and Comparative Examples>
According to the formulation shown in Table 2, using a 1.7 L Banbury mixer, chemicals other than sulfur and a vulcanization accelerator were kneaded to obtain a kneaded product. Next, using an open roll, sulfur and a vulcanization accelerator were kneaded into the obtained kneaded material to obtain an unvulcanized rubber composition. The obtained unvulcanized rubber composition was pressed with a 2 mm-thick mold at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a vulcanized rubber composition.
得られた加硫ゴム組成物を用いて以下の試験を行い、結果を表2に示した。 The following tests were conducted using the obtained vulcanized rubber composition, and the results are shown in Table 2.
(シリカの平均1次粒子径、平均長及び平均アスペクト比)
得られた加硫ゴム組成物中に分散したシリカを透過型電子顕微鏡で観察し、シリカの平均1次粒子径(D)、分岐粒子Aを含む分岐粒子間A−Aの平均長(図2におけるL1)、分岐粒子Aを含む分岐粒子間A−Aの平均アスペクト比(L1/D)を測定、算出した。なお、数値は、任意の50箇所で測定した平均値とした。
(Average primary particle diameter, average length and average aspect ratio of silica)
The silica dispersed in the obtained vulcanized rubber composition was observed with a transmission electron microscope, and the average primary particle diameter (D) of silica and the average length of AA between the branched particles including the branched particles A (FIG. 2). L 1 ), and the average aspect ratio (L 1 / D) of AA between the branched particles including the branched particle A was measured and calculated. In addition, the numerical value was taken as the average value measured in arbitrary 50 places.
(ゴム発熱性能指数)
粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度70℃、初期歪み10%、動歪み2%の条件下で各配合の加硫ゴム組成物のtanδを測定し、比較例1のtanδを100として、下記計算式により指数表示した。指数が小さいほど低発熱となり、低燃費性能が高いことを示す。
(ゴム発熱性能指数)=(各配合のtanδ)/(比較例1のtanδ)×100
(Rubber heat generation performance index)
Using a viscoelastic spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.), tan δ of each vulcanized rubber composition was measured under the conditions of a temperature of 70 ° C., an initial strain of 10%, and a dynamic strain of 2%. The tan δ of 1 was set to 100, and the index was expressed by the following calculation formula. The smaller the index, the lower the heat generation and the higher the fuel efficiency.
(Rubber exothermic performance index) = (tan δ of each formulation) / (tan δ of Comparative Example 1) × 100
(耐摩耗性能指数)
(株)岩本製作所製のランボ−ン摩耗試験機を用い、表面回転速度50m/min、負荷荷重3.0kg、かつ落砂量15g/minでスリップ率20%にて試験片(加硫ゴム組成物)の摩耗量を測定した。摩耗量の逆数をとり、比較例1を100として指数表示した。摩耗指数が大きい程、耐摩耗性に優れていることを示す。
(Abrasion resistance index)
A test piece (vulcanized rubber composition) with a surface rotation speed of 50 m / min, a load load of 3.0 kg, and a slip rate of 15 g / min and a slip rate of 20% using a lambon abrasion tester manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. The wear amount of the product was measured. The reciprocal of the amount of wear was taken and indexed with Comparative Example 1 as 100. It shows that it is excellent in abrasion resistance, so that an abrasion index is large.
(ウェットグリップ性能)
作製した加硫ゴム組成物から、幅20mmおよび直径100mmの円筒形に成形したゴム試験片を作製し、(株)上島製作所製のフラットベルト式摩擦試験機(FR5010型)を使用して、速度20km/h、荷重4kgf、外気温度30℃、水温25℃の条件下で、湿潤路面に対するサンプルのスリップ率を0〜70%まで変化させ、その際に検出される摩擦係数の最大値を読み取った。比較例1の最大摩擦係数を100とし、下記計算式により指数表示した。ウェットグリップ指数が大きいほど、ウェットグリップ性能に優れていることを示す。
(ウェットグリップ指数)=(各配合の最大摩擦係数)/(比較例1の最大摩擦係数)×100
(Wet grip performance)
A rubber test piece molded into a cylindrical shape having a width of 20 mm and a diameter of 100 mm was prepared from the prepared vulcanized rubber composition, and the speed was measured using a flat belt friction tester (FR5010 type) manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd. Under the conditions of 20 km / h, load 4 kgf, outside air temperature 30 ° C., water temperature 25 ° C., the slip ratio of the sample with respect to the wet road surface was changed from 0 to 70%, and the maximum value of the friction coefficient detected at that time was read. . The maximum friction coefficient of Comparative Example 1 was set to 100, and the index was expressed by the following calculation formula. The larger the wet grip index, the better the wet grip performance.
(Wet grip index) = (Maximum friction coefficient of each formulation) / (Maximum friction coefficient of Comparative Example 1) × 100
(ドライグリップ性能)
作製した加硫ゴム組成物から、幅20mmおよび直径100mmの円筒形に成形したゴム試験片を作製し、(株)上島製作所製のフラットベルト式摩擦試験機(FR5010型)を使用して、速度20km/h、荷重4kgf、外気温度30℃の条件下で、乾燥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最大値を読み取った。比較例1の最大摩擦係数を100とし、下記計算式により指数表示した。ドライグリップ指数が大きいほど、ドライグリップ性能に優れていることを示す。
(ドライグリップ指数)=(各配合の最大摩擦係数)/(比較例1の最大摩擦係数)×100
(Dry grip performance)
A rubber test piece molded into a cylindrical shape having a width of 20 mm and a diameter of 100 mm was prepared from the prepared vulcanized rubber composition, and the speed was measured using a flat belt friction tester (FR5010 type) manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd. Under the conditions of 20 km / h, a load of 4 kgf, and an outside air temperature of 30 ° C., the slip ratio of the sample with respect to the dry road surface was changed from 0 to 50%, and the maximum value of the friction coefficient detected at that time was read. The maximum friction coefficient of Comparative Example 1 was set to 100, and the index was expressed by the following calculation formula. The larger the dry grip index, the better the dry grip performance.
(Dry grip index) = (Maximum friction coefficient of each formulation) / (Maximum friction coefficient of Comparative Example 1) × 100
ゴム成分として改質天然ゴム(HPNR)と非変性BR又は変性BRとを使用した比較例2〜4では、NR、非変性BR及びカーボンブラックを配合した比較例1に比べて、低燃費性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能のすべての性能を同時に改善できなかった。これに対し、改質天然ゴム、変性BRを含む配合のシリカとしてストラクチャーシリカ(シリカA)を使用した実施例では、すべての性能が向上し、性能バランスを相乗的に改善できることが明らかとなった。 In Comparative Examples 2 to 4 in which modified natural rubber (HPNR) and non-modified BR or modified BR are used as rubber components, compared with Comparative Example 1 in which NR, non-modified BR and carbon black are blended, low fuel consumption, All of the wear resistance, wet grip performance and dry grip performance could not be improved at the same time. On the other hand, in the example using the structure silica (silica A) as the silica of the blend containing the modified natural rubber and the modified BR, it became clear that all the performances were improved and the performance balance could be improved synergistically. .
特に、比較例5、実施例1などで示されているように、NRと変性BRにストラクチャーシリカを配合した場合に比べて、HPNRと変性BRに配合した場合、前記性能バランスがより効率的に改善され、相乗効果が顕著に発揮された。 In particular, as shown in Comparative Example 5, Example 1 and the like, the performance balance is more efficient when blended with HPNR and modified BR than when structured silica is blended with NR and modified BR. It was improved and the synergistic effect was remarkably exhibited.
A:分岐粒子といい、1つの粒子に対して隣接する粒子が3つ以上の粒子をいう。
D:平均1次粒子径
L1:分岐粒子Aを含む分岐粒子間A−Aの平均長
A: It is called a branched particle, and means a particle having three or more particles adjacent to one particle.
D: Average primary particle diameter L 1 : Average length of AA between branched particles including branched particles A
Claims (5)
前記ゴム成分は、リン含有量が200ppm以下の改質天然ゴムと、変性ブタジエンゴムとを含み、
前記ゴム成分100質量%中、前記改質天然ゴムの含有量が60〜95質量%、前記変性ブタジエンゴムの含有量が5〜40質量%であり、
前記シリカは、1つの粒子に対して隣接する粒子が3つ以上の粒子を分岐粒子Aとしたとき、分岐粒子Aを含む分岐粒子間A−Aの平均長L1が30〜400nmのものであり、
前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が5〜150質量部であるタイヤ用ゴム組成物。 Containing a rubber component and silica,
The rubber component includes a modified natural rubber having a phosphorus content of 200 ppm or less, and a modified butadiene rubber,
In 100% by mass of the rubber component, the content of the modified natural rubber is 60 to 95% by mass, and the content of the modified butadiene rubber is 5 to 40% by mass,
The silica is intended when the above adjacent particles are three particles branched particles A with respect to one particle, the average length L 1 of the branch intergranular A-A containing the branched particles A of 30~400nm Yes,
A rubber composition for tires, wherein the silica content is 5 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
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