JP6442241B2 - 加硫ゴム組成物の製造方法、加硫ゴム組成物およびそれを用いたスタッドレスタイヤ - Google Patents
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Description
[1](a)ブタジエンゴムおよびシリカを含むマスターバッチを作製する工程、
(b)イソプレン系ゴムおよびシリカを含むマスターバッチを作製する工程、
(c)(a)で得られたマスターバッチと(b)で得られたマスターバッチとを混練りする工程、および
(d)(c)で得られた混練物を加硫する工程
を含む加硫ゴム組成物の製造方法であって、
該加硫ゴム組成物が、
ブタジエンゴムおよびシリカを含む相(BR相)と、イソプレン系ゴムおよびシリカを含む相(IR相)とを有し、
BR相とIR相とは互いに非相溶であり、
BET比表面積が10〜50m2/g、好ましくは11〜45m2/g、より好ましくは12〜40m2/g、平均粒子径(d50)が0.1〜3.0μm、好ましくは0.2〜2.0μm、より好ましくは0.3〜2.0μmである水酸化アルミニウムを、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、1〜50質量部、好ましくは2〜45質量部、より好ましくは5〜40質量部含有し、
加硫工程の完了から100時間〜500時間後におけるBR相中のシリカの存在率αが下記式1を満たし、
ブタジエンゴムの割合βが下記式2を満たす、加硫ゴム組成物の製造方法
0.3≦α≦0.7 (好ましくは0.5≦α≦0.6) (式1)
0.4≦β≦0.8 (好ましくは0.5≦β≦0.7) (式2)
(ここで、α=BR相中のシリカ量/(BR相中のシリカ量+IR相中のシリカ量)であり、β=加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量/(加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量+加硫ゴム組成物中のイソプレン系ゴムの質量)である。)、
[2]上記ブタジエンゴムおよびシリカを含むマスターバッチが、ブタジエンゴム100質量部に対して、シリカを40質量部以上、好ましくは50質量部以上、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下含有する上記[1]記載の製造方法、
[3]上記イソプレン系ゴムおよびシリカを含むマスターバッチが、イソプレン系ゴム100質量部に対して、シリカを15質量部以上、好ましくは30質量部以上、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下含有する上記[1]または[2]記載の製造方法、
[4]上記ブタジエンゴムが、シス1,4結合含有率が90%以上、好ましくは95%以上のブタジエンゴムである上記[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法、
[5]上記加硫ゴム組成物が、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、フィラーを26〜150質量部、好ましくは30〜100質量部、軟化剤を15〜80質量部、好ましくは20〜70質量部含有し、該フィラーは、全フィラー量に対して40質量%以上、好ましくは50質量%以上のシリカを含有する上記[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法、
[6]ブタジエンゴムおよびシリカを含む相(BR相)と、イソプレン系ゴムおよびシリカを含む相(IR相)とを有する加硫ゴム組成物であって、
BR相とIR相とは互いに非相溶であり、
BET比表面積が10〜50m2/g、好ましくは11〜45m2/g、より好ましくは12〜40m2/g、平均粒子径(d50)が0.1〜3.0μm、好ましくは0.2〜2.0μm、より好ましくは0.3〜2.0μmである水酸化アルミニウムを、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、1〜50質量部、好ましくは2〜45質量部、より好ましくは5〜40質量部含有し、
加硫工程の完了から100時間〜500時間後におけるBR相中のシリカの存在率αが下記式1を満たし、
ブタジエンゴムの割合βが下記式2を満たす、加硫ゴム組成物
0.3≦α≦0.7 (好ましくは0.5≦α≦0.6) (式1)
0.4≦β≦0.8 (好ましくは0.5≦β≦0.7) (式2)
(ここで、α=BR相中のシリカ量/(BR相中のシリカ量+IR相中のシリカ量)であり、β=加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量/(加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量+加硫ゴム組成物中のイソプレン系ゴムの質量)である。)、
[7]上記ブタジエンゴムが、シス1,4結合含有率が90%以上のブタジエンゴムである上記[6]記載の加硫ゴム組成物、
[8]イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、フィラーを26〜150質量部、好ましくは30〜100質量部、軟化剤を15〜80質量部、好ましくは20〜70質量部含有し、該フィラーは、全フィラー量に対して40質量%以上、好ましくは50質量%以上のシリカを含有する上記[6]または[7]記載の加硫ゴム組成物、および
[9]上記[6]〜[8]のいずれかに記載の加硫ゴム組成物により構成されたトレッドを有するスタッドレスタイヤ
に関する。
BRマスターバッチの作製方法は、特に限定されるものではないが、BRおよびシリカを混練りすることにより作製することができる。混練方法としては、特に限定されず、バンバリーミキサー、オープンロールなどの一般的なゴム工業で使用される混練機を使用することができる。また、例えば、BRラテックスとシリカ水分散体を混合して得るウェットマスターバッチとして作製することもできる。
IRマスターバッチは、IRおよびシリカを混練りすることにより作製することができる。混練方法や混練の条件は、上記X1練り工程と同様である。また、X1練り工程と同様、IRラテックスとシリカ水分散体とを混合して得るウェットマスターバッチとして作製することもできる。
X1練りで得られたBRマスターバッチと、X2練りで得られたIRマスターバッチとを混練りして行う。混練方法としては、例えば、上記X1およびX2練り工程同様、バンバリーミキサー、オープンロールなどの一般的なゴム工業で使用される混練機を使用し、一般的なゴム工業で使用される条件下で行うことができる。
上記Y練りで得られた混練物に、加硫剤と、必要に応じて加硫促進剤とをF練りにより混練りし、混練物(未加硫ゴム組成物)を得る。そして、この未加硫ゴム組成物を、必要な形状に成形し、タイヤ部材として貼り合せた後、公知の方法により加硫することにより、本発明の加硫ゴム組成物を得ることができる。
0.3≦α≦0.7 (式1)
(ここで、α=BR相中のシリカ量/(BR相中のシリカ量+IR相中のシリカ量)である。)
0.4≦β≦0.8 (式2)
(ここで、β=加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量/(加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量+加硫ゴム組成物中のイソプレン系ゴムの質量)であり、加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量および加硫ゴム組成物中のイソプレン系ゴムの質量は、それぞれ加硫ゴム組成物を製造する際に含有させた各ゴムの含有量に相当する。)
0.3≦α≦0.7 (式1)
0.4≦β≦0.8 (式2)
(ここで、α=BR相中のシリカ量/(BR相中のシリカ量+IR相中のシリカ量)であり、β=加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量/(加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量+加硫ゴム組成物中のイソプレン系ゴムの質量)である。)
ブタジエンゴム(BR1):JSR(株)製のBR730(シス1,4−含有率95%)
ブタジエンゴム(BR2):日本ゼオン(株)製のBR1250(シス1,4−含有率45%)
イソプレン系ゴム(IR1):天然ゴム(NR)(RSS#3)
イソプレン系ゴム(IR2):天然ゴム(NR)(TSR20)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックI(ISAF、N2SA:114m2/g、平均粒子径:23nm)
シリカ:エボニック・デグザ(Evonik Degussa)社製のULTRASIL(登録商標)VN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:エボニック・デグザ社製のSi266
水酸化アルミニウム:住友化学(株)製のATH#B(平均粒子径(d50):0.6μm、BET:15m2/g)
ミネラルオイル:出光興産(株)製のPS−32(パラフィン系プロセスオイル)
ステアリン酸:日油(株)製の「桐」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N−フェニル−p−フェニレンジアミン)
ワックス:日本精鑞(株)製のオゾエースワックス
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤NS:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤DPG:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3−ジフェニルグアニジン)
表1〜3の工程(I)に示す配合処方にしたがい、ゴム成分、シリカおよびその他の材料を入れ、1.7Lのバンバリーミキサーを用いて排出温度150℃で3分間混練りすることにより、それぞれブタジエンゴムおよびシリカを含む混練物(BRマスターバッチ)およびイソプレン系ゴムおよびシリカを含む混練物(IRマスターバッチ)を得た。次に、得られた両混練物と、表1〜3の工程(II)に示す配合処方にしたがい、その他の材料を添加し、排出温度150℃で2分間混練りし、混練物を得た。得られた混練物に、表1〜3の工程(III)に示す配合処方にしたがい硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて150℃で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。なお、表1〜3の工程(I)に配合量の記載がないものは、工程(II)のみ行った。
(株)岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用い、表面回転速度50m/分、付加荷重3.0kg、落砂量15g/分でスリップ率20%にて摩耗量を測定し、それらの摩耗量の逆数をとった。そして、比較例1の摩耗量の逆数を100とし、その他の摩耗量の逆数を指数で表した。指数が大きいほど耐摩耗性能に優れることを示す。
各試験用タイヤを車両(国産FF2000cc)の全輪に装着して、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、数字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)が良好であることを示す。指数は次の式で求めた。
ウェットグリップ性能指数=(基準比較例の制動距離)/(各配合の制動距離)×100
実施例および比較例のスタッドレスタイヤを用いて、下記の条件で、氷上で実車性能を評価した。試験場所は、住友ゴム工業株式会社の北海道名寄テストコースで行い、氷上気温は−2〜−6℃であった。試験用タイヤを国産2000ccのFR車に装着し、時速30km/hでロックブレーキを踏み停止させるまでに要した氷上の停止距離を測定した。そして、比較例1を基準として、下記式から算出した。
(氷上性能)=(比較例1の制動停止距離)/(各配合の停止距離)×100
加硫ゴム組成物を面出しし、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。各相のモルホロジーは、コントラストの比較により確認することが可能であった。その結果、実施例、比較例では、ブタジエンゴムを含む相(BR相)とイソプレン系ゴムを含む相(IR相)とは互いに非相溶であることが確認された。BR相が海相を形成し、IR相が島相を形成しており、シリカは、実施例ではBR相およびIR相の両方に分散していた。
上記と同様にして、同一の加硫ゴム組成物について、加硫完了から1年後の状態におけるBR相中のシリカ存在率αを測定した。そして、加硫完了から200時間後の状態におけるBR相中のシリカの存在率αを基準として加硫完了から1年後の状態におけるBR相中のシリカの存在率αの変化率を調べた。
変化率(%)=|α(1年後)−α(200時間後)|/α(200時間後)×100
A:変化率が10%以内である
B:変化率が10%を超え、30%以内である
C:変化率が30%を超える
2 IR相
3 シリカ
4 カーボンブラック
Claims (9)
- (a)ブタジエンゴムおよびシリカを含むマスターバッチを作製する工程、
(b)イソプレン系ゴムおよびシリカを含むマスターバッチを作製する工程、
(c)(a)で得られたマスターバッチと(b)で得られたマスターバッチとを混練りする工程、および
(d)(c)で得られた混練物を加硫する工程
を含む加硫ゴム組成物の製造方法であって、
該加硫ゴム組成物が、
ブタジエンゴムおよびシリカを含む相(BR相)と、イソプレン系ゴムおよびシリカを含む相(IR相)とを有し、
BR相とIR相とは互いに非相溶であり、
BET比表面積が10〜50m2/g、粒子径(D50)が0.1〜3.0μmである水酸化アルミニウムを、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、1〜50質量部含有し、
加硫工程の完了から100時間〜500時間後におけるBR相中のシリカの存在率αが下記式1を満たし、
ブタジエンゴムの割合βが下記式2を満たす、加硫ゴム組成物の製造方法。
0.3≦α≦0.7 (式1)
0.4≦β≦0.8 (式2)
(ここで、α=BR相中のシリカ量/(BR相中のシリカ量+IR相中のシリカ量)であり、β=加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量/(加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量+加硫ゴム組成物中のイソプレン系ゴムの質量)である。) - 前記ブタジエンゴムおよびシリカを含むマスターバッチが、ブタジエンゴム100質量部に対して、シリカを40質量部以上含有する請求項1記載の製造方法。
- 前記イソプレン系ゴムおよびシリカを含むマスターバッチが、イソプレン系ゴム100質量部に対して、シリカを15質量部以上含有する請求項1または2記載の製造方法。
- 前記ブタジエンゴムが、シス1,4結合含有率が90%以上のブタジエンゴムである請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記加硫ゴム組成物が、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、フィラーを26〜150質量部、軟化剤を15〜80質量部含有し、該フィラーは、全フィラー量に対して40質量%以上のシリカを含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- ブタジエンゴムおよびシリカを含む相(BR相)と、イソプレン系ゴムおよびシリカを含む相(IR相)とを有する加硫ゴム組成物であって、
BR相とIR相とは互いに非相溶であり、
BET比表面積が10〜50m2/g、粒子径(D50)が0.1〜3.0μmである水酸化アルミニウムを、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、1〜50質量部含有し、
加硫工程の完了から100時間〜500時間後におけるBR相中のシリカの存在率αが下記式1を満たし、
ブタジエンゴムの割合βが下記式2を満たす、加硫ゴム組成物(ただし、重量平均分子量が1.0×10 3 〜2.0×10 5 のエポキシ化ジエン系ポリマーを含有する場合を除く)。
0.3≦α≦0.7 (式1)
0.4≦β≦0.8 (式2)
(ここで、α=BR相中のシリカ量/(BR相中のシリカ量+IR相中のシリカ量)であり、β=加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量/(加硫ゴム組成物中のブタジエンゴムの質量+加硫ゴム組成物中のイソプレン系ゴムの質量)である。) - 前記ブタジエンゴムが、シス1,4結合含有率が90%以上のブタジエンゴムである請求項6記載の加硫ゴム組成物。
- イソプレン系ゴムとブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、フィラーを26〜150質量部、軟化剤を15〜80質量部含有し、該フィラーは、全フィラー量に対して40質量%以上のシリカを含有する請求項6または7記載の加硫ゴム組成物。
- 請求項6〜8のいずれか1項に記載の加硫ゴム組成物により構成されたトレッドを有するスタッドレスタイヤ。
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