JP6521611B2 - Vulcanized rubber composition and tire using the same - Google Patents
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Description
本発明は、加硫ゴム組成物および該加硫ゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤに関する。 The present invention relates to a vulcanized rubber composition and a tire having a tread constituted of the vulcanized rubber composition.
従来、タイヤの転がり抵抗を低減する(低燃費性を改善する)ことにより、車の低燃費化が行われてきた。タイヤの転がり抵抗は、タイヤ部材に使用されるゴムの低発熱性に大きく左右されるため、ゴムの低発熱性を実現するための開発が盛んにおこなわれ、さらには、低燃費化に適応した配合が種々検討されている。特に充填剤においては、従来のカーボンブラックだけでなく、低燃費性に有利なシリカを用いる場合が多くなっている。 Conventionally, the fuel consumption of a vehicle has been reduced by reducing the rolling resistance of the tire (i.e., improving the fuel consumption). The rolling resistance of the tire is largely dependent on the low heat buildup of the rubber used in the tire members, so development was carried out actively to realize the low heat buildup of the rubber, and further, it was adapted to lower fuel consumption Various formulations have been studied. In particular, in the filler, not only conventional carbon black but also silica which is advantageous for low fuel consumption is often used.
一方、低燃費性能、低温性能、氷雪上性能、耐摩耗性能など様々なタイヤ性能をバランスよく向上させる方法として、複数のポリマー(ゴム)成分を配合する方法(ポリマーブレンド)が古くから行われてきた。具体的には、タイヤにおけるゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(NR)に代表されるいくつかのポリマー成分をブレンドすることが主流になってきている。これは、各ポリマー成分の特徴を活かして、単一のポリマー成分ではできない加硫ゴム組成物の物性を引き出す手段である。 On the other hand, as a method to improve various tire performances such as low fuel consumption performance, low temperature performance, performance on ice and snow, and wear resistance performance in a balanced manner, a method (polymer blend) of blending multiple polymer (rubber) components has long been practiced The Specifically, as rubber components in tires, it has become mainstream to blend some polymer components represented by styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR) and natural rubber (NR) . This is a means to bring out the physical properties of the vulcanized rubber composition which can not be achieved with a single polymer component by utilizing the characteristics of each polymer component.
このポリマーブレンドにおいては、加硫された後の各ゴム成分の相構造(モルホロジー)および各ゴム相へのシリカなどの充填剤の分配具合(シリカの偏在度合)が、物性を決定する重要な因子となる。モルホロジーや充填剤偏在のコントロールを決定する要素は非常に複雑で、これまでタイヤ物性をバランス良く発現するための検討が多くなされてきたが、いずれも改良の余地がある。 In this polymer blend, the phase structure (morphology) of each rubber component after being vulcanized and the distribution of fillers such as silica in each rubber phase (the uneven distribution of silica) are important factors that determine the physical properties. It becomes. The factors determining the control of morphology and filler uneven distribution are very complicated, and many studies have been made so far to achieve well-balanced expression of tire physical properties, but there is still room for improvement.
例えば、特許文献1には、スチレンブタジエンゴムを含むタイヤトレッド用ゴム組成物の海島マトリクスの島相粒径とシリカ分配を規定した技術が開示されている。しかしながら、そのモルホロジーを実現できる具体的な方法については、シリカマスターバッチを用いて混練時間やローターの回転トルクにより調整したと記載されているのみであり、このような方法では、混練、加硫条件に大きくモルホロジーが左右され、安定したモルホロジーコントロールは困難であった。また、実施例において開示されているゴム成分も比較的極性の近いスチレンブタジエンゴム同士のものであり、ブタジエンゴムと天然ゴムとのように極性、即ちシリカとの親和性が大きく異なるゴム成分同士のブレンドにおいては適用できない技術であることは明らかである。 For example, Patent Document 1 discloses a technology in which the island phase particle size and silica distribution of a sea-island matrix of a rubber composition for a tire tread containing styrene butadiene rubber are defined. However, as a specific method which can realize the morphology, it is only described that it was adjusted by the kneading time and the rotational torque of the rotor using a silica master batch, and in such a method, the kneading and vulcanization conditions are The morphology was largely influenced by this, and stable morphology control was difficult. Further, the rubber components disclosed in the examples are also those of styrene butadiene rubbers having relatively close polarity, and like the butadiene rubber and the natural rubber, the polarity, that is, between the rubber components having different affinity to silica. It is clear that this is an inapplicable technology in blending.
特許文献2には、天然ゴムおよびブタジエンゴムを含む配合系のモルホロジーとシリカ偏在をコントロールする技術が開示されているが、島相への偏在を開示しているのみであり、シリカ偏在が不利なブタジエンゴムへのシリカ偏在コントロールに対しては記載がない。 Patent Document 2 discloses a technique for controlling the morphology and silica uneven distribution of a compounded system containing natural rubber and butadiene rubber, but only discloses the uneven distribution in the island phase, and the silica uneven distribution is disadvantageous. There is no description for silica uneven distribution control in butadiene rubber.
天然ゴムは機械的強度に優れる等の、タイヤ、特にサイドウォール用ゴム組成物においては重要なゴム成分であるが、ブタジエンゴムと配合した場合、シリカの偏在を招きやすく、シリカ分配状況をコントロールして配合を組み立てる必要があるが、従来は十分なモルホロジー、シリカ分配状況の確認が行われておらず、物性発現が十分でない配合となっている場合があった。 Natural rubber is an important rubber component in tires, especially in rubber compositions for sidewalls, which has excellent mechanical strength, but when it is blended with butadiene rubber, it tends to cause uneven distribution of silica and controls the distribution of silica. Although it has been necessary to assemble the composition, conventionally there has been a case where sufficient morphology and the state of distribution of the silica have not been confirmed, and there is a case where the composition does not exhibit sufficient physical properties.
さらに、近年では、低燃費性向上を狙って、天然ゴムにシリカと親和性を高めるような変性を行う傾向もあり、天然ゴムへのシリカ偏在の可能性がますます顕著になっている。 Furthermore, in recent years, with the aim of improving fuel economy, there is also a tendency to perform modifications to improve the affinity to silica with natural rubber, and the possibility of uneven distribution of silica in natural rubber is becoming increasingly prominent.
また、近年、耐摩耗性や低温グリップ特性に優れたシス含有量の高いハイシスブタジエンゴムを配合することが多くなってきたが、ジエン系ゴムの中でも、ハイシスブタジエンゴムは、特にシリカとの親和性が低く、天然ゴムとの配合系では、ハイシスブタジエンゴム相にはほとんどシリカが取り込まれない傾向にある。したがって、従来のハイシスブタジエンゴム配合系では、モルホロジーやシリカ分配の状況が確認されないまま、十分な物性が発現しないような配合となっている場合があった。 Also, in recent years, high cis butadiene rubber having excellent abrasion resistance and low temperature grip characteristics has often been compounded, but among diene rubbers, high cis butadiene rubber, especially with silica The affinity is low, and in the compounding system with natural rubber, high-cis butadiene rubber phase tends to be hardly incorporated with silica. Therefore, in the conventional high cis butadiene rubber compounding system, there is a case where the compounding is such that sufficient physical properties do not appear without the condition of morphology and silica distribution being confirmed.
特に、サイドウォール用ゴム組成物においては、耐屈曲亀裂成長性のようなサイドウォールに求められる性能を有するブタジエンゴムを連続相としてゴム組成物を構成することが重要であり、耐摩耗性能への寄与の大きい連続相ゴム成分にシリカ偏在コントロールを行う技術が必須である。 In particular, in rubber compositions for side walls, it is important to constitute a rubber composition with butadiene rubber having the performance required for side walls such as flex crack growth resistance as a continuous phase, and to wear resistance performance. The technology to control the uneven distribution of silica to the continuous phase rubber component with a large contribution is essential.
また、各ゴム相へのシリカの分配度合について、実際のタイヤ物性を正確に反映した測定結果で規定されたものはなく、更なる検討が必要であった。 Further, with regard to the degree of distribution of silica to each rubber phase, there is no one defined by the measurement result accurately reflecting the actual physical properties of the tire, and further study was necessary.
そこで、本発明は、耐摩耗性能および低燃費性能をバランス良く改善できる加硫ゴム組成物、およびこれを用いたタイヤ部材を有するタイヤを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the tire which has a vulcanized rubber composition which can improve abrasion resistance performance and low fuel consumption performance with sufficient balance, and a tire member using the same.
本発明は、
[1]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、
加硫後におけるBR相中のシリカの存在率αが下記式1を満たし、かつ
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。)
[2]ブタジエンゴムの割合βに対するシリカの存在率γが下記式3を満たし、
系全体のシリカの分散率δが下記式4を満たす上記[1]記載の加硫ゴム組成物、
0.6≦γ≦1.4 (好ましくは0.8≦γ≦1.2) (式3)
δ≦0.8 (好ましくはδ≦0.6) (式4)
(ここで、γ=α/βであり、δ=シリカ間距離標準偏差/シリカ間平均距離である。)
[3]ブタジエンゴムとイソプレン系ゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、シリカを15〜120質量部、好ましくは50〜100質量部含有する上記[1]または[2]記載の加硫ゴム組成物、
[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加硫ゴム組成物、
[5]ブタジエンゴムとイソプレン系ゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、フィラーを15〜120質量部、好ましくは30〜100質量部含有し、該フィラーは、全フィラー量に対して50質量%以上、好ましくは70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加硫ゴム組成物、
[6]ブタジエンゴムとイソプレン系ゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、軟化剤を15〜80質量部、好ましくは20〜70質量部含有する上記[1]〜[5]のいずれかに記載の加硫ゴム組成物、および
[7]上記[1]〜[6]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タイヤ
に関する。
The present invention
[1] It has a phase containing butadiene rubber and silica (BR phase) and a phase containing isoprene rubber and silica (IR phase),
BR phase and IR phase are mutually incompatible,
A vulcanized rubber composition in which the abundance ratio α of silica in the BR phase after vulcanization satisfies the following formula 1, and the proportion β of butadiene rubber satisfies the following formula 2,
0.3 ≦ α ≦ 0.7 (preferably 0.5 ≦ α ≦ 0.6) (Formula 1)
0.4 ≦ β ≦ 0.8 (preferably 0.5 ≦ β ≦ 0.7) (Formula 2)
(Here, α = amount of silica in BR phase / (amount of silica in BR phase + amount of silica in IR phase), β = mass of butadiene rubber in vulcanized rubber composition / (vulcanized rubber composition Mass of butadiene rubber + mass of isoprene rubber in the vulcanized rubber composition).
[2] The abundance ratio γ of silica to the ratio β of butadiene rubber satisfies the following formula 3;
The vulcanized rubber composition according to the above [1], wherein the dispersion ratio δ of the entire system satisfies the following formula 4;
0.6 ≦ γ ≦ 1.4 (preferably 0.8 ≦ γ ≦ 1.2) (Equation 3)
δ ≦ 0.8 (preferably δ ≦ 0.6) (Equation 4)
(Here, γ = α / β, and δ = inter-silica distance standard deviation / inter-silica average distance.)
[3] Vulcanization according to the above [1] or [2], comprising 15 to 120 parts by mass, preferably 50 to 100 parts by mass of silica based on 100 parts by mass of the rubber component containing butadiene rubber and isoprene rubber Rubber composition,
[4] The vulcanized rubber composition according to any one of the above [1] to [3], wherein the butadiene rubber is a butadiene rubber having a cis-1,4 bond content of 90% or more, preferably 95% or more.
[5] The filler is contained in an amount of 15 to 120 parts by mass, preferably 30 to 100 parts by mass, based on 100 parts by mass of the rubber component containing butadiene rubber and isoprene rubber. The vulcanized rubber composition according to any one of the above [1] to [4], which contains silica in an amount of not less than 70% by mass, preferably not less than 70% by mass.
[6] Any one of the above [1] to [5] containing 15 to 80 parts by mass, preferably 20 to 70 parts by mass of a softener per 100 parts by mass of a rubber component containing butadiene rubber and isoprene rubber The present invention relates to a tire having a vulcanized rubber composition as set forth in [7] and a tread made of the vulcanized rubber composition as set forth in any one of [1] to [6] above.
本発明によれば、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)を有する非相溶系において、BR相中のシリカの存在率αおよびブタジエンゴムの割合βが所定の範囲内である加硫ゴム組成物であるので、低燃費性および耐摩耗性がバランス良く改善されたタイヤを提供することができる。 According to the present invention, in an incompatible system having a phase containing butadiene rubber and silica (BR phase) and a phase containing isoprene rubber and silica (IR phase), the abundance ratio of silica α in the BR phase and butadiene rubber Is a vulcanized rubber composition in which the ratio .beta. Is within a predetermined range, so it is possible to provide a tire in which the fuel economy and the abrasion resistance are improved in a well-balanced manner.
本発明の加硫ゴム組成物は、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、加硫後におけるBR相中のシリカの存在率αが下記式1を満たし、かつブタジエンゴムの割合βが下記式2を満たす。
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。)
The vulcanized rubber composition of the present invention has a phase containing butadiene rubber and silica (BR phase) and a phase containing isoprene rubber and silica (IR phase), and the BR phase and the IR phase are not in phase with each other. It is soluble, the abundance ratio α of silica in the BR phase after vulcanization satisfies the following equation 1, and the proportion β of butadiene rubber satisfies the following equation 2.
0.3 ≦ α ≦ 0.7 (Equation 1)
0.4 ≦ β ≦ 0.8 (Equation 2)
(Here, α = amount of silica in BR phase / (amount of silica in BR phase + amount of silica in IR phase), β = mass of butadiene rubber in vulcanized rubber composition / (vulcanized rubber composition Of the butadiene rubber in the vulcanized rubber composition and the mass of the butadiene rubber in the vulcanized rubber composition and the mass of the isoprene rubber in the vulcanized rubber composition are respectively It corresponds to the content of each rubber contained when producing a vulcanized rubber composition.)
加硫ゴム組成物におけるゴム成分中のシリカの分散状態は、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察することができる。例えば、本発明の一実施態様であるシリカの分散が良好な例では、図1の(a)にみられるように、ブタジエンゴムを含む相(BR相)1が海相を形成し、イソプレン系ゴム(天然ゴム)を含む相(IR相)2が島相を形成しており、シリカ3はBR相1およびIR相2の両方に分散している。一方、本発明の態様とは異なるシリカが片方の相に偏在している例では、図1の(b)にみられるように、図1の(a)と同様、BR相1が海相を形成し、IR相2が島相を形成しているが、シリカ3はIR相2に偏在しており、両相に分散していない。 The dispersion state of silica in the rubber component of the vulcanized rubber composition can be observed by a scanning electron microscope (SEM). For example, in an example where the dispersion of silica according to one embodiment of the present invention is good, as shown in FIG. 1 (a), a phase (BR phase) 1 containing butadiene rubber forms a sea phase and an isoprene system A phase (IR phase) 2 containing rubber (natural rubber) forms an island phase, and silica 3 is dispersed in both BR phase 1 and IR phase 2. On the other hand, in the example where silica different from the embodiment of the present invention is unevenly distributed in one phase, as seen in (b) of FIG. 1, BR phase 1 corresponds to sea phase as in (a) of FIG. Although IR phase 2 forms an island phase, silica 3 is localized in IR phase 2 and is not dispersed in both phases.
本発明の加硫ゴム組成物は、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る。ここで、本明細書において「非相溶」とは、例えば加硫ゴム組成物の断面における、非連続相の平均円相当半径が100nm以上であることを意味し、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像により容易に評価することができる。 The vulcanized rubber composition of the present invention has a phase containing butadiene rubber and silica (BR phase) and a phase containing isoprene rubber and silica (IR phase), and the BR phase and the IR phase are not in phase with each other. It is soluble. Here, in the present specification, "incompatible" means that the average equivalent circle radius of the non-continuous phase is, for example, 100 nm or more in the cross section of the vulcanized rubber composition, for example, a scanning electron microscope (SEM Can be easily evaluated by the image taken by
また、本発明の加硫ゴム組成物は、BR相中のシリカの存在率αが下記式1を満たすことにより、耐摩耗性能および燃費性能が向上する。本明細書において、「BR相中のシリカの存在率α」は、加硫後における、加硫ゴム組成物中の全シリカ量のうちどのくらいがBR相に存在しているかを示す指標である。
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。)
Further, in the vulcanized rubber composition of the present invention, when the abundance ratio α of silica in the BR phase satisfies the following formula 1, the abrasion resistance performance and the fuel consumption performance are improved. In the present specification, “the abundance ratio α of silica in the BR phase” is an index indicating how much of the total amount of silica in the vulcanized rubber composition is present in the BR phase after vulcanization.
0.3 ≦ α ≦ 0.7 (Equation 1)
(Here, α = the amount of silica in the BR phase / (the amount of silica in the BR phase + the amount of silica in the IR phase))
具体的には、例えば、加硫ゴム組成物を面出しし、サンプルとする。1つのサンプルの走査型電子顕微鏡(SEM)写真について、互いに重複しない2μm×2μmの領域を10ヵ所選択する。各領域で、単位面積当たりのシリカ面積と、単位面積中のBR相におけるシリカ面積を測定し、BR相のシリカ存在率を算出する。10ヵ所のシリカ存在率の最大値と最小値との差が10%以内であることを確認できれば、その10ヵ所のシリカ存在率の平均をαとする。 Specifically, for example, a vulcanized rubber composition is surfaced and used as a sample. For scanning electron microscope (SEM) photographs of one sample, 10 regions of 2 μm × 2 μm not overlapping with each other are selected. In each region, the silica area per unit area and the silica area in the BR phase in the unit area are measured to calculate the silica abundance of the BR phase. If it can be confirmed that the difference between the maximum value and the minimum value of the 10 silica abundances is within 10%, then the average of the 10 silica abundances is taken as α.
BR相中のシリカの存在率αは、0.3以上であり、0.5以上が好ましい。BR相中のシリカの存在率αが0.3未満の場合、耐摩耗性能や燃費性能の向上が期待できず、むしろ低下する傾向がある。また、BR相中のシリカの存在率αは、0.7以下であり、0.6以下が好ましい。BR相中のシリカの存在率αが0.7を超えると、特に耐摩耗性能の向上が期待できず、むしろ低下する傾向がある。 The abundance ratio α of silica in the BR phase is 0.3 or more, preferably 0.5 or more. When the abundance ratio α of silica in the BR phase is less than 0.3, the improvement of the wear resistance performance and the fuel consumption performance can not be expected, but tends to decrease. Further, the abundance ratio α of silica in the BR phase is 0.7 or less, preferably 0.6 or less. When the abundance ratio α of silica in the BR phase exceeds 0.7, in particular, the improvement of the wear resistance can not be expected, but tends to decrease.
本発明の加硫ゴム組成物は、ブタジエンゴムの割合βが下記式2を満たすものである。
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。)
In the vulcanized rubber composition of the present invention, the ratio β of butadiene rubber satisfies the following formula 2.
0.4 ≦ β ≦ 0.8 (Equation 2)
(Here, β = mass of butadiene rubber in vulcanized rubber composition / (mass of butadiene rubber in vulcanized rubber composition + mass of isoprene-based rubber in vulcanized rubber composition), vulcanized rubber The mass of butadiene rubber in the composition and the mass of isoprene-based rubber in the vulcanized rubber composition respectively correspond to the content of each rubber contained when producing the vulcanized rubber composition).
ブタジエンゴムの割合βは、0.4以上であり、0.5以上が好ましい。ブタジエンゴムの割合βが0.4未満の場合、得られる燃費性能の向上が期待できない傾向がある。また、ブタジエンゴムの割合βは、0.8以下であり、0.7以下が好ましい。ブタジエンゴムの割合βが0.8を超える場合、イソプレン系ゴムの含有量が少なくなり、十分な破壊強度および耐摩耗性を得ることができない傾向がある。 The proportion β of butadiene rubber is 0.4 or more, preferably 0.5 or more. If the proportion β of butadiene rubber is less than 0.4, improvement of the fuel efficiency obtained can not be expected. Moreover, the ratio β of butadiene rubber is 0.8 or less, preferably 0.7 or less. When the proportion β of butadiene rubber exceeds 0.8, the content of isoprene-based rubber tends to be small, and sufficient breaking strength and abrasion resistance can not be obtained.
さらに、本発明の加硫ゴム組成物は、ブタジエンゴムの割合βに対するシリカの存在率γが下記式3を満たすことが好ましい。
0.6≦γ≦1.4 (式3)
(ここで、γ=α/βである。)
Furthermore, in the vulcanized rubber composition of the present invention, it is preferable that the abundance ratio γ of silica to the ratio β of butadiene rubbers satisfies the following formula 3.
0.6 ≦ γ ≦ 1.4 (Equation 3)
(Here, γ = α / β.)
本明細書において、「シリカの存在率γ」は、ブタジエンゴムの割合βに対するBR中のシリカ存在率である。理想的にシリカがBR相に分配されている場合、シリカの存在率γは1となる。 As used herein, "silica abundance γ" is the silica abundance in BR relative to butadiene rubber percentage β. In the case where silica is ideally distributed in the BR phase, the abundance ratio γ of silica is 1.
ブタジエンゴムの割合βに対するシリカ存在率γは、0.6以上が好ましく、0.8以上がより好ましい。ブタジエンゴムの割合βに対するシリカ存在率γを0.6以上とすることにより、耐摩耗性能や燃費性能が向上する傾向がある。ブタジエンゴムの割合βに対するシリカ存在率γは、1.4以下が好ましく、1.2以下がより好ましい。ブタジエンゴムの割合βに対するシリカ存在率γを1.4以下とすることにより、耐摩耗性能や燃費性能が向上する傾向がある。 The silica abundance ratio γ with respect to the butadiene rubber ratio β is preferably 0.6 or more, and more preferably 0.8 or more. By setting the silica abundance ratio γ to 0.6 or more with respect to the ratio β of butadiene rubber, the abrasion resistance performance and the fuel consumption performance tend to be improved. 1.4 or less is preferable and, as for the silica abundance (gamma) with respect to the ratio (beta) of butadiene rubber, 1.2 or less is more preferable. By setting the silica abundance ratio γ to be 1.4 or less with respect to the ratio β of butadiene rubber, the abrasion resistance performance and the fuel consumption performance tend to be improved.
本発明の加硫ゴム組成物は、系全体のシリカの分散率δが下記式4を満たすことが好ましい。
δ≦0.8 (式4)
(ここで、δ=シリカ間距離標準偏差/シリカ間平均距離である。)
In the vulcanized rubber composition of the present invention, it is preferable that the dispersion ratio δ of silica in the entire system satisfy the following formula 4.
δ ≦ 0.8 (Equation 4)
(Here, δ = inter-silica distance standard deviation / inter-silica average distance)
本明細書において、「シリカ間平均距離」は、シリカ凝集体の隣接壁面間距離である。シリカ凝集体を画像いっぱいに膨張させて、疑似ボロノイ多角形を作製し、疑似ボロノイ多角形が隣接している粒子の粒子間距離を測定する。粒子間距離は、互いの粒子が最も接近した点と点の距離を求めることにより得ることができる。例えば走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を用い、(株)ニレコのLUZEX(登録商標)APなどの市販のプログラムにより容易に算出することができる。 As used herein, "average distance between silicas" is the distance between adjacent wall surfaces of silica aggregates. The silica aggregate is expanded to fill the image to create a pseudo- Voronoi polygon, and the inter-particle distance of particles adjacent to the pseudo- Voronoi polygon is measured. The inter-particle distance can be obtained by determining the distance between the point at which the particles are closest to each other. For example, it can be easily calculated using a commercially available program such as LUZEX (registered trademark) AP of Nireco Co., Ltd., using an image captured by a scanning electron microscope (SEM).
系全体のシリカの分散率δは、0.8以下が好ましく、0.6以下がより好ましい。系全体のシリカの分散率δを0.8以下とすることにより、計全体にシリカが分散し、物性が向上する傾向がある。シリカの分散率δは、0になることが最も好ましい。 0.8 or less is preferable and, as for dispersion ratio (delta) of the whole system, 0.6 or less is more preferable. By setting the dispersion ratio δ of the entire system to 0.8 or less, the silica tends to be dispersed in the entire system, and the physical properties tend to be improved. The dispersion ratio δ of silica is most preferably 0.
本発明において使用するBRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス1,4結合含有率が50%未満のBR(ローシスBR)、シス1,4結合含有率が90%以上のBR(ハイシスBR)、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム(希土類系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(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)などを使用できる。なかでも、ハイシス未変性BR、ハイシス変性BR、ローシス未変性BRおよびローシス変性BRからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、ハイシス未変性BRを用いることがより好ましい。 The BR used in the present invention is not particularly limited. For example, BR having a cis 1, 4 bond content of less than 50% (low cis BR), BR having a cis 1, 4 bond content of 90% or more High cis BR), rare earth butadiene rubber synthesized with a rare earth catalyst (rare rare earth BR), BR containing syndiotactic polybutadiene crystals (SPB containing BR), modified BR (high cis modified BR, low cis modified BR) Etc. can be used. Among them, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of high cis native BR, high cis modified BR, low cis native BR and low cis modified BR, and it is more preferable to use high cis native BR.
ハイシスBRとしては、例えば、JSR(株)製のBR730、BR51、日本ゼオン(株)製のBR1220、宇部興産(株)製のBR130B、BR150B、BR710などがあげられる。ハイシスBRのなかでも、シス1,4−結合含有率が95%以上のものがさらに好ましい。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。ハイシスBRを含有することで低温特性および耐摩耗性を向上させることができる。ローシスBRとしては、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1250などがあげられる。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。 Examples of the high cis BR include BR730 and BR51 manufactured by JSR Co., Ltd., BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., and BR130B, BR150B, BR710 manufactured by Ube Industries, Ltd., and the like. Among high-cis BR, those having a cis 1,4-bond content of 95% or more are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more. Low temperature properties and wear resistance can be improved by containing high cis BR. Examples of the low-cis BR include BR1250 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
変性BRとしては、特に限定されるものではないが、BRにアルコキシル基を変性基として有する変性BR、などが好ましく、なかでもハイシス変性BRがより好ましい。 The modified BR is not particularly limited, but preferred is a modified BR having an alkoxyl group as a modifying group in BR, and the like, and a high cis modified BR is more preferred.
本発明において使用するイソプレン系ゴムは特に限定されるものではなく、タイヤ業界において一般的なものを用いることができ、例えば、SIR20、RSS#3、TSR20などの天然ゴムが挙げられる。また、本発明のイソプレン系ゴムとしては、改質天然ゴム、変性天然ゴム、合成イソプレンゴム、変性合成イソプレンゴムが含まれるものとする。 The isoprene-based rubber used in the present invention is not particularly limited, and those generally used in the tire industry can be used, and examples thereof include natural rubbers such as SIR20, RSS # 3, and TSR20. The isoprene-based rubber of the present invention includes modified natural rubber, modified natural rubber, synthetic isoprene rubber, and modified synthetic isoprene rubber.
シリカは、特に限定されるものではなく、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水ケイ酸)や、湿式法により調製されたシリカ(含水ケイ酸)など、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。 The silica is not particularly limited, and for example, silica generally used in the tire industry such as silica (anhydrous silicic acid) prepared by a dry method or silica (hydrous silicic acid) prepared by a wet method is used can do.
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、70m2/g以上が好ましく、140m2/g以上がより好ましい。シリカのN2SAを70m2/g以上とすることにより、十分な補強性が得られ、破壊強度、耐摩耗性能を良好なものとすることができる。また、シリカのN2SAは、220m2/g以下が好ましく、200m2/g以下がより好ましい。シリカのN2SAを220m2/g以下とすることにより、シリカの分散が容易になり、加工性を良好にすることができる。ここで、本明細書におけるシリカのN2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。 Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably not less than 70m 2 / g, 140m 2 / g or more is more preferable. By setting the N 2 SA of silica to 70 m 2 / g or more, sufficient reinforcement can be obtained, and fracture strength and abrasion resistance can be made favorable. The N 2 SA of the silica is preferably not more than 220 m 2 / g, more preferably at most 200m 2 / g. By setting the N 2 SA of silica to 220 m 2 / g or less, the dispersion of silica is facilitated, and the processability can be improved. Here, N 2 SA of the silica in this specification is a value measured by the 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、15質量部以上が好ましく、50質量部以上がより好ましい。シリカの合計含有量を15質量部以上とすることにより、耐摩耗性および破壊特性、低燃費性が良好となる傾向がある。また、シリカの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、120質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましい。シリカの合計含有量を120質量部以下とすることにより、加工性、作業性が向上し、シリカ増量による低温特性の低下を防ぐ傾向がある。 15 mass parts or more are preferable with respect to 100 mass parts of rubber components, and, as for content of a silica, 50 mass parts or more are more preferable. By setting the total content of silica to 15 parts by mass or more, abrasion resistance, fracture characteristics, and fuel economy tend to be good. Moreover, 120 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of rubber components, and, as for the total content of a silica, 100 mass parts or less are more preferable. By setting the total content of silica to 120 parts by mass or less, the processability and the workability tend to be improved, and there is a tendency to prevent the lowering of the low temperature characteristics due to the increase of the amount of silica.
本発明の加硫ゴム組成物は、上記材料以外に、必要に応じて、IRおよびBR以外のゴム成分や、シランカップリング剤、カーボンブラックなどのフィラー、オイルなどの軟化剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤、その他タイヤ工業において一般的に用いられている各種材料を含有することが好ましい。 The vulcanized rubber composition according to the present invention may further contain rubber components other than IR and BR, silane coupling agents, fillers such as carbon black, softeners such as oil, waxes, anti-aging agents, if necessary, in addition to the above materials. It is preferable to contain an agent, stearic acid, zinc oxide, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, and various other materials generally used in the tire industry.
その他のゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどのジエン系ゴム、エチレンプロピレンゴムなどがあげられる。 Other rubber components include styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, diene rubber such as chloroprene rubber, ethylene propylene rubber and the like.
本発明の加硫ゴム組成物の全ゴム成分中のブタジエンゴムとイソプレン系ゴムとの合計含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。ブタジエンゴムとイソプレン系ゴムとの合計含有量が多いほど、低温特性に優れており、必要な氷上性能を発揮することができるため、またα、βおよびγの規定範囲と機能発揮との相関が高いためゴム成分としてはブタジエンゴムおよびイソプレン系ゴムのみからなるゴム成分を使用することが好ましい。 The total content of butadiene rubber and isoprene rubber in all rubber components of the vulcanized rubber composition of the present invention is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 100% by mass. preferable. The higher the total content of butadiene rubber and isoprene rubber, the better the low temperature characteristics, and the required on-ice performance can be exhibited, so the correlation between the specified ranges of α, β and γ and the function is It is preferable to use a rubber component consisting only of butadiene rubber and isoprene rubber as the rubber component because it is high.
シランカップリング剤としては、特に限定されるものではないが、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を併用することができ、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)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−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメ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)トリスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリメトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系;3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系;γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系;3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系;3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、2−クロロエチルトリメトキシシラン、2−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系;などが挙げられる。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種以上を併用してもよい。なかでも、シリカとの反応性が良好であるという点から、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)ジスルフィドが特に好ましい。 The silane coupling agent is not particularly limited, but any silane coupling agent conventionally used in combination with silica can be used in combination in the rubber industry, for example, bis (3-triethoxysilylpropyl) ) Tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide Sulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl Tetrasul , 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 2-triethoxysilylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 2-trimethoxysilylethyl-N, N-dimethylthio Sulfides such as carbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazolyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilyl propyl methacrylate monosulfide System; 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyl trie Mercapto-based compounds such as xysilane; Vinyl-based compounds such as vinyltriethoxysilane and vinyltrimethoxysilane; 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane, An amino system such as 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane; γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ Glycidoxy-based such as glycidoxypropylmethyldimethoxysilane; nitro-based such as 3-nitropropyltrimethoxysilane, 3-nitropropyltriethoxysilane; 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysila , 2-chloroethyl trimethoxysilane, chloro system such as 2-chloroethyl triethoxy silane; and the like. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of good reactivity with silica, sulfides are preferred, and bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide is particularly preferred.
シランカップリング剤を含有する場合のシリカ100質量部に対する含有量は、3質量部以上が好ましく、6質量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の含有量を3質量部以上とすることにより、破壊強度を良好なものとすることができる。また、該シランカップリング剤のシリカ100質量部に対する含有量は、12質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の含有量を12質量部以下とすることにより、コストの増加に見合った効果を得ることができる。 3 mass parts or more are preferable, and, as for content with respect to 100 mass parts of silicas in the case of containing a silane coupling agent, 6 mass parts or more are more preferable. By setting the content of the silane coupling agent to 3 parts by mass or more, the breaking strength can be improved. Moreover, 12 mass parts or less are preferable, and, as for content with respect to 100 mass parts of silica of this silane coupling agent, 10 mass parts or less are more preferable. By setting the content of the silane coupling agent to 12 parts by mass or less, an effect commensurate with the increase in cost can be obtained.
カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイトなどが挙げられ、これらのカーボンブラックは単独で用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。なかでも、低温特性と摩耗性能をバランスよく向上させることができるという理由から、ファーネスブラックが好ましい。 The carbon black may, for example, be furnace black, acetylene black, thermal black, channel black or graphite. These carbon blacks may be used alone or in combination of two or more. Among these, furnace black is preferred because it can improve low temperature properties and wear performance in a well-balanced manner.
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、十分な補強性および耐摩耗性が得られる点から、70m2/g以上が好ましく、90m2/g以上がより好ましい。また、カーボンブラックのN2SAは、分散性に優れ、発熱しにくいという点から、300m2/g以下が好ましく、250m2/g以下がより好ましい。なお、N2SAは、JIS K 6217−2「ゴム用カーボンブラック−基本特性−第2部:比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」に準じて測定することができる。 The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably 70 m 2 / g or more, more preferably 90 m 2 / g or more, from the viewpoint of obtaining sufficient reinforcement and abrasion resistance. Also, N 2 SA of carbon black is excellent in dispersibility, from the viewpoint that it is difficult to heat generation, preferably 300 meters 2 / g or less, more preferably 250m 2 / g. N 2 SA can be measured according to JIS K 6217-2 "Carbon black for rubber-Basic characteristics-Part 2: Determination of specific surface area-Nitrogen adsorption method-Single point method".
カーボンブラックを含有する場合の全ゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、5質量部以上が好ましい。カーボンブラックの含有量を1質量部以上とすることにより、十分な補強性が得られる傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は105質量部以下が好ましく、60質量部以下がより好ましく、20質量部以下がさらに好ましい。カーボンブラックの含有量を105質量部以下とすることにより、加工性が良好となり、発熱が抑えられ、耐摩耗性を向上することができる。 1 mass part or more is preferable, and, as for content with respect to 100 mass parts of all the rubber components in the case of containing carbon black, 5 mass parts or more are preferable. By making the content of carbon black 1 part by mass or more, sufficient reinforcing properties tend to be obtained. Moreover, 105 mass parts or less are preferable, as for content of carbon black, 60 mass parts or less are more preferable, and 20 mass parts or less are more preferable. By setting the content of carbon black to 105 parts by mass or less, processability is improved, heat generation can be suppressed, and abrasion resistance can be improved.
オイルとしては、特に限定されるものではないが、例えば、プロセスオイル、植物油脂またはその混合物を用いることができる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、亜麻仁油、菜種油、大豆油、パーム油、ヤシ油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、ベニバナ油、ゴマ油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油などがあげられる。なかでも、プロセスオイル、特にパラフィン系プロセスオイルを用いることが好ましい。 The oil is not particularly limited, and, for example, a process oil, a vegetable oil or a mixture thereof can be used. As the process oil, for example, paraffin-based process oil, aroma-based process oil, naphthene-based process oil and the like can be used. As vegetable oil, castor oil, cottonseed oil, linseed oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, coconut oil, peanut oil, rosin, pine oil, pine tar, tall oil, corn oil, corn oil, safflower oil, safflower oil, sesame oil, olive oil, Sunflower oil, palm kernel oil, soy sauce, jojoba oil, macadamia nut oil, soy sauce, etc. may be mentioned. Among them, it is preferable to use a process oil, particularly a paraffinic process oil.
オイルを含有する場合の全ゴム成分100質量部に対する含有量は、15質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましい。オイルの含有量を15質量部以上とすることにより、スタッドレスタイヤとする場合に必要な氷上性能を発揮する傾向、がある。また、オイルの含有量は80質量部以下が好ましく、70質量部以下がより好ましい。オイルの含有量を80質量部以下とすることにより、加工性の悪化、耐摩耗性の低下、老化物性の低下を防ぐ傾向がある。 When the oil is contained, the content is preferably 15 parts by mass or more, and more preferably 20 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the entire rubber component. When the content of oil is 15 parts by mass or more, there is a tendency that the performance on ice necessary for forming a studless tire is exhibited. Moreover, 80 mass parts or less are preferable, and, as for content of oil, 70 mass parts or less are more preferable. By setting the content of oil to 80 parts by mass or less, there is a tendency to prevent deterioration of processability, deterioration of abrasion resistance, and deterioration of aging physical properties.
本発明に用いられる老化防止剤としては、アミン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩などの老化防止剤を適宜選択して配合することができ、これらの老化防止剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、耐オゾン性を顕著に改善できる、効果が長持ちするという理由からアミン系老化防止剤が好ましく、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がより好ましい。 As the antiaging agent used in the present invention, each compound of amine type, phenol type and imidazole type, and an antiaging agent such as metal salt of carbamic acid can be appropriately selected and blended, and these antiaging agents And may be used alone or in combination of two or more. Among them, amine-based antioxidants are preferred because ozone resistance can be significantly improved, and the effect is prolonged, and N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine is more preferred. .
老化防止剤を含有する場合の全ゴム成分100質量部に対する含有量は、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.2質量部以上がさらに好ましい。老化防止剤の含有量を0.5質量部以上とすることにより、十分な耐オゾン性を得ることができる傾向がある。また、老化防止剤の含有量は、8質量部以下が好ましく、4質量部以下がより好ましく、2.5質量部以下がさらに好ましい。老化防止剤の含有量を8質量部以下とすることにより、変色を抑制することができ、ブリードを抑制することができる傾向がある。 The content with respect to 100 mass parts of all the rubber components in the case of containing an antiaging agent is 0.5 mass part or more, 1.0 mass part or more is more preferable, 1.2 mass part or more is more preferable. By setting the content of the antiaging agent to 0.5 parts by mass or more, sufficient ozone resistance tends to be obtained. Moreover, 8 mass parts or less are preferable, as for content of anti-aging agent, 4 mass parts or less are more preferable, and 2.5 mass parts or less are more preferable. By setting the content of the antiaging agent to 8 parts by mass or less, it is possible to suppress discoloration and to suppress bleeding.
ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛はいずれも、ゴム工業において一般的に用いられるものを好適に用いることができる。 As wax, stearic acid and zinc oxide, any of those generally used in the rubber industry can be suitably used.
加硫剤は特に限定されるものではなく、ゴム工業において一般的なものを使用することができるが、硫黄原子を含むものが好ましく、粉末硫黄が特に好ましく用いられる。 The vulcanizing agent is not particularly limited, and those generally used in the rubber industry can be used, but those containing a sulfur atom are preferable, and powdered sulfur is particularly preferably used.
加硫促進剤も特に限定されるものではなく、ゴム工業において一般的なものを使用することができる。 The vulcanization accelerator is also not particularly limited, and those generally used in the rubber industry can be used.
本発明の加硫ゴム組成物は、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15〜120質量部、そして軟化剤を15〜80質量部含有することが好ましい。 The vulcanized rubber composition of the present invention preferably contains 15 to 120 parts by mass of a filler and 15 to 80 parts by mass of a softener with respect to 100 parts by mass of a rubber component containing an isoprene rubber and a butadiene rubber. .
フィラーの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、15質量部以上が好ましく、30質量部以上がより好ましい。フィラーの含有量を15質量部以上とすることにより、耐摩耗性および破壊特性、低燃費性が良好となる傾向がある。また、フィラーの含有量は120質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましい。フィラーの含有量を120質量部以下とすることにより、加工性、作業性が向上し、フィラー増量による低温特性の低下を防ぐ傾向がある。フィラーには、シリカ、カーボンブラック、水酸化アルミニウムなどが含まれ、全フィラー量に対して好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上のシリカを配合することが好ましい。 15 mass parts or more are preferable with respect to 100 mass parts of rubber components, and, as for content of a filler, 30 mass parts or more are more preferable. By setting the content of the filler to 15 parts by mass or more, the abrasion resistance, the fracture characteristics, and the fuel economy tend to be favorable. Moreover, 120 mass parts or less are preferable, and, as for content of a filler, 100 mass parts or less are more preferable. By setting the content of the filler to 120 parts by mass or less, the processability and the workability tend to be improved, and there is a tendency to prevent the lowering of the low temperature characteristics due to the filler increase. The fillers include silica, carbon black, aluminum hydroxide and the like, and it is preferable to blend 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more of silica with respect to the total amount of fillers.
軟化剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、15質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましい。軟化剤の含有量を15質量部以上とすることにより、スタッドレスタイヤに必要な氷上性能を発揮する傾向がある。また、軟化剤の含有量は、80質量部以下が好ましく、70質量部以下がより好ましい。軟化剤の含有量を80質量部以下とすることにより、加工性の悪化、耐摩耗性の低下、老化物性の低下を防ぐ傾向がある。軟化剤には、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、テルペン系樹脂などが含まれる。 15 mass parts or more are preferable with respect to 100 mass parts of rubber components, and, as for content of a softener, 20 mass parts or more are more preferable. By setting the content of the softener to 15 parts by mass or more, the on-ice performance required for a studless tire tends to be exhibited. Moreover, 80 mass parts or less are preferable, and, as for content of a softener, 70 mass parts or less are more preferable. By setting the content of the softener to 80 parts by mass or less, there is a tendency to prevent the deterioration of the processability, the decrease of the abrasion resistance, and the decrease of the aging physical properties. Softeners include aromatic oils, naphthenic oils, paraffinic oils, terpene resins, and the like.
本発明の加硫ゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、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。 A publicly known method can be used as a manufacturing method of the vulcanized rubber composition of the present invention, for example, it manufactures by the method of kneading the above-mentioned each component with a Banbury mixer, a kneader, an open roll etc., and vulcanizing afterwards. it can.
また、本発明の加硫ゴム組成物を製造する際の混練り工程は、使用するゴムの種類などに応じて、全てのゴム成分とシリカを一度に混練りすることにより行なう方法、ブタジエンゴムをシリカと混練りした混練物にイソプレン系ゴムを加えて混練を行う方法、各ゴム成分とシリカとのマスターバッチをそれぞれ用意したうえで混練を行う方法など、適宜選択して行うことができる。 Also, the kneading step in producing the vulcanized rubber composition of the present invention is carried out by kneading all rubber components and silica at one time according to the type of rubber used and the like, butadiene rubber An isoprene-based rubber may be added to the kneaded product of silica and kneaded to perform kneading, or a method of performing kneading after preparing a master batch of each rubber component and silica may be appropriately selected.
本発明の加硫ゴム組成物は、タイヤの各部材、例えばトレッド、カーカス、サイドウォール、ビードなどのタイヤ用途をはじめ、防振ゴム、ベルト、ホース、その他の工業製品などにも用いることができる。なかでも、低燃費性および耐摩耗性能に優れることから、トレッドに好適に使用されるものであり、さらにトレッドがキャップトレッドとベーストレッドとからなる2層構造のトレッドである場合はキャップトレッドに好適に使用されるものである。 The vulcanized rubber composition of the present invention can also be used for tire components such as treads, carcasses, sidewalls, beads, etc., tire applications such as treads, anti-vibration rubbers, belts, hoses, and other industrial products. . Among them, because they are excellent in low fuel consumption and abrasion resistance, they are suitably used in treads, and are further suitable for cap treads when the tread is a two-layer tread structure consisting of a cap tread and a base tread. Used for
本発明のタイヤは、本発明の加硫ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造することができる。すなわち、本発明の加硫ゴム組成物の未加硫段階でゴム組成物をタイヤのトレッドの形状に合わせて押出し加工し、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合せ、通常の方法にて成形することにより、未加硫タイヤを形成し、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱および加圧することにより、本発明のタイヤを製造することができる。 The tire of the present invention can be produced by a conventional method using the vulcanized rubber composition of the present invention. That is, at the unvulcanized stage of the vulcanized rubber composition of the present invention, the rubber composition is extruded according to the shape of the tread of a tire, and is bonded together with other tire members on a tire molding machine. By molding, an unvulcanized tire is formed, and the unvulcanized tire is heated and pressed in a vulcanizer, whereby the tire of the present invention can be manufactured.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.
実施例1〜4および比較例1〜3
加硫ゴム組成物の指標α、β、γ、δが表1に示す値を有する各加硫ゴム組成物について、下記試験により、耐摩耗性能、低燃費性能の評価を行った。それぞれの試験結果を表1に示す。なお、α、δ、耐摩耗性能、低燃費性能の測定および評価は、加硫ゴム組成物を室温で保管し、加硫完了から200時間後(約1週間後)のものについて行った。βは、加硫ゴム組成物を製造する際に含有させたブタジエンゴムとイソプレン系ゴムとの含有量(質量)の和に対するブタジエンゴムの含有量(質量)に相当し、γはα/βである。
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3
The wear resistance performance and the low fuel consumption performance of each vulcanized rubber composition having the values shown in Table 1 for the indicators α, β, γ and δ of the vulcanized rubber composition were evaluated. The test results are shown in Table 1. In addition, the measurement and evaluation of (alpha), (delta), abrasion resistance performance, and low fuel consumption performance stored the vulcanized rubber composition at room temperature, and performed about 200 hours after completion of vulcanization (about 1 week after). β corresponds to the content (mass) of butadiene rubber with respect to the sum of the content (mass) of butadiene rubber and isoprene rubber contained when producing a vulcanized rubber composition, and γ is α / β is there.
<耐摩耗性能>
(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。
<Abrasion resistance performance>
The amount of wear was measured at a slip rate of 20% with a surface rotation speed of 50 m / min, an additional load of 3.0 kg and a falling sand amount of 15 g / min using a Lambourn wear tester manufactured by Iwamoto Manufacturing Co., Ltd. Took the reciprocal of And the inverse number of the abrasion loss of Comparative Example 1 was set to 100, and the inverse number of the other abrasion loss was represented by an index. The larger the index, the better the wear resistance.
<低燃費性能>
シート状の加硫ゴム組成物から幅1mmまたは2mm、長さ40mmの短冊状試験片を打ち抜き、試験に供した。(株)上島製作所製スペクトロメーターを用いて、動的歪振幅1%、周波数10Hz、温度50℃でtanδを測定し、下記計算式により、各配合のtanδを指数表示した。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。
(低燃費性能指数)=(比較例1のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
<Fuel efficiency performance>
From the sheet-like vulcanized rubber composition, a strip-shaped test piece having a width of 1 mm or 2 mm and a length of 40 mm was punched out and subjected to a test. Using a spectrometer manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd., tan δ was measured at a dynamic strain amplitude of 1%, a frequency of 10 Hz, and a temperature of 50 ° C., and tan δ of each formulation was expressed as an index according to the following formula. The larger the index, the lower the rolling resistance and the better the fuel economy.
(Fuel efficiency index) = (tan δ of Comparative Example 1) / (tan δ of each composition) × 100
<モルホロジーの評価およびシリカ偏在の評価>
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1〜4および比較例1〜3の加硫ゴム組成物においては、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いた。
<Evaluation of morphology and evaluation of uneven distribution of silica>
The vulcanized rubber composition was surfaced and observed using a scanning electron microscope (SEM). The morphology of each phase could be confirmed by contrast comparison. As a result, in the vulcanized rubber compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the phase containing butadiene rubber (BR phase) and the phase containing isoprene rubber (IR phase) are incompatible with each other. It was confirmed that there is. The BR phase formed the sea phase, and the IR phase formed the island phase.
シリカは粒状の形態として観察可能である。1つのサンプルのSEM写真について、互いに重複しない2μm×2μmの領域を10ヵ所選択した。各領域で、各相の単位面積あたりのシリカ面積を測定し、BR相のシリカ存在率を算出した。10ヵ所の値の最大値と最小値との差が、10%以内であることを確認し、10ヵ所の平均をαとした。 Silica can be observed in particulate form. For 2 SEM images of one sample, 10 regions of 2 μm × 2 μm not overlapping with each other were selected. In each region, the silica area per unit area of each phase was measured, and the silica abundance of BR phase was calculated. It was confirmed that the difference between the maximum value and the minimum value of the 10 values was within 10%, and the average of 10 values was taken as α.
<シリカ分散率の評価>
SEM観察画像を、ゴム部分とシリカ部分との2値化像に変換し、ニレコ(株)製自動画像処理解析システムLUZEX(登録商標)APを用いて、最近接のシリカ凝集体間平均距離と、標準偏差を算出し、δを求めた。
<Evaluation of silica dispersion rate>
An SEM observation image is converted into a binary image of a rubber portion and a silica portion, and an average distance between adjacent silica aggregates is determined using an automatic image processing and analysis system LUZEX (registered trademark) AP manufactured by Nireco Co., Ltd. The standard deviation was calculated to obtain δ.
表1の結果より、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)を有する非相溶系において、BR相中のシリカの存在率αおよびブタジエンゴムの割合βが所定の範囲内である加硫ゴム組成物とすることにより、耐摩耗性能および低燃費性能をバランス良く改善できることがわかる。 From the results of Table 1, in an incompatible system having a phase containing butadiene rubber and silica (BR phase) and a phase containing isoprene rubber and silica (IR phase), the abundance α of silica in BR phase and butadiene rubber It can be seen that the wear resistance performance and the low fuel consumption performance can be improved in a well-balanced manner by setting the vulcanized rubber composition in which the ratio β of β is within the predetermined range.
以下、製造参考例1〜4および製造比較参考例1〜3において用いた各種材料をまとめて示す。なお、製造参考例1〜4および製造比較参考例1〜3により得られる加硫ゴム組成物は、上記実施例1〜4および比較例1〜3の加硫ゴム組成物にそれぞれ対応する。
ブタジエンゴム(BR1):JSR(株)製のBR730(未変性、シス1,4−含有率95%)
ブタジエンゴム(BR2):宇部興産(株)製のBR150B(未変性、シス1,4−含有率98%)
ブタジエンゴム(BR3):下記合成例1で作製したもの
イソプレン系ゴム(IR):天然ゴム(NR)(RSS#3)
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
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)
Hereinafter, various materials used in Production Reference Examples 1 to 4 and Production Comparative Reference Examples 1 to 3 will be collectively shown. The vulcanized rubber compositions obtained by Production Reference Examples 1 to 4 and Production Comparative Examples 1 to 3 correspond to the vulcanized rubber compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, respectively.
Butadiene rubber (BR1): BR 730 (unmodified, cis 1,4-content 95%) manufactured by JSR Corporation
Butadiene rubber (BR2): BR 150B (unmodified, cis 1,4-content 98%) manufactured by Ube Industries, Ltd.
Butadiene rubber (BR3): manufactured according to the following synthesis example 1 isoprene rubber (IR): natural rubber (NR) (RSS # 3)
Carbon black: Diablack I (ISAF, N 2 SA: 114 m 2 / g, average particle size: 23 nm) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Silica: ULTRASIL (registered trademark) VN3 (N 2 SA: 175 m 2 / g) manufactured by Evonik Degussa
Silane coupling agent: Si266 manufactured by Evonik Degussa
Mineral oil: PS-32 (paraffin-based process oil) manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Stearic acid: "Mochi" made by NOF Corporation
Zinc oxide: Zinc oxide two-kind anti-aging agent manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Noclack 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N-phenyl-p-phenylene manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd. Diamine)
Wax: Ozoace wax sulfur manufactured by Nippon Seikei Co., Ltd. Powder sulfur vulcanization accelerator NS manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. NS: Noccellar NS (N-tert-butyl- made by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd.) 2-benzothiazolylsulfenamide)
Vulcanization accelerator DPG: Noxceler D (1,3-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.
合成例1:変性共役ジエン系重合体の製造
(1)共役ジエン系重合体の合成
あらかじめ、0.18ミリモルのバーサチック酸ネオジムを含有するシクロヘキサン溶液、3.6ミリモルのメチルアルモキサンを含有するトルエン溶液、6.7ミリモルの水素化ジイソブチルアルミニウムを含有するトルエン溶液、および、0.36ミリモルのトリメチルシリルアイオダイドを含有するトルエン溶液と1,3−ブタジエン0.90ミリモルを30℃で60分間反応熟成させて得られる触媒組成物(ヨウ素原子/ランタノイド含有化合物(モル比)=2.0)を得た。続いて、シクロヘキサン2.4kg、1,3−ブタジエン300gを窒素置換された5Lオートクレーブに投入した。そして、上記触媒組成物を上記オートクレーブに投入し、30℃で2時間、重合反応させて、重合体溶液を得た。なお、投入した1,3−ブタジエンゴムの反応転化率は、ほぼ100%であった。
Synthesis Example 1: Preparation of Modified Conjugated Diene-Based Polymer (1) Synthesis of Conjugated Diene-Based Polymer A cyclohexane solution previously containing 0.18 mmol of neodymium versatate, a toluene containing 3.6 mmol of methylalumoxane Solution, toluene solution containing 6.7 millimoles of diisobutylaluminum hydride, and toluene solution containing 0.36 millimoles of trimethylsilyl iodide and 0.90 millimole of 1,3-butadiene are reacted and aged at 30 ° C. for 60 minutes A catalyst composition (iodine atom / lanthanoid-containing compound (molar ratio) = 2.0) was obtained. Subsequently, 2.4 kg of cyclohexane and 300 g of 1,3-butadiene were charged into a nitrogen-substituted 5 L autoclave. Then, the catalyst composition was charged into the autoclave and subjected to a polymerization reaction at 30 ° C. for 2 hours to obtain a polymer solution. Incidentally, the reaction conversion of the introduced 1,3-butadiene rubber was approximately 100%.
ここで、共役ジエン系重合体(以下、「重合体」とも称する。)、すなわち、変性前のものの各種物性値を測定するため、上記重合体溶液から200gの重合体溶液を抜き取り、この重合体溶液に2,4−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを1.5g含むメタノール溶液を添加し、重合反応を停止させた後、スチームストリッピングにより脱溶媒し、110℃のロールで乾燥して、得られた乾燥物を重合体とした。 Here, in order to measure various physical property values of a conjugated diene polymer (hereinafter, also referred to as "polymer"), that is, one before modification, 200 g of a polymer solution is drawn out from the above polymer solution, and this polymer A methanol solution containing 1.5 g of 2,4-di-tert-butyl-p-cresol is added to the solution to terminate the polymerization reaction, and then the solvent is removed by steam stripping and drying on a roll at 110 ° C. The resulting dried product was used as a polymer.
重合体について、以下に示す測定方法によって各種物性値を測定したところ、ムーニー粘度(ML1+4(100℃))が12であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.6であり、シス−1,4−結合量が99.2質量%であり、1,2−ビニル結合量が0.21質量%であった。 The polymer was measured for various physical properties by the measurement methods shown below. As a result, the Mooney viscosity (ML 1 + 4 (100 ° C.)) is 12 and the molecular weight distribution (Mw / Mn) is 1.6. The amount of -1,4-bond was 99.2% by mass, and the amount of 1,2-vinyl bond was 0.21% by mass.
[ムーニー粘度(ML1+4(100℃))]
JIS K 6300に準じて、Lローターを使用して、予熱1分、ローター作動時間4分、温度100℃の条件で測定した。
[Mooney viscosity (ML 1 + 4 (100 ° C.))]
According to JIS K 6300, using an L rotor, measurement was performed under the conditions of preheating 1 minute, rotor operating time 4 minutes, and temperature 100 ° C.
[分子量分布(Mw/Mn)]
ゲルパーミエーションクロマトグラフ(商品名;HLC−8120GPC、東ソー社製)を使用し、検知器として、示差屈折計を用いて、以下の条件で測定し、標準ポリスチレン換算値として算出した。
カラム ;商品名「GMHHXL」、(東ソー社製)2本、
カラム温度 ;40℃、
移動相 ;テトラヒドロフラン、
流速 ;1.0ml/分、
サンプル濃度;10mg/20ml
[Molecular weight distribution (Mw / Mn)]
Using a gel permeation chromatograph (trade name: HLC-8120GPC, manufactured by Tosoh Corporation), measurement was made under the following conditions using a differential refractometer as a detector, and calculated as a standard polystyrene conversion value.
Column; trade name "GMHHXL", (made by Tosoh Corporation) two,
Column temperature: 40 ° C.,
Mobile phase: tetrahydrofuran,
Flow rate: 1.0 ml / min,
Sample concentration: 10 mg / 20 ml
[シス−1,4−結合量、1,2−ビニル結合量]
シス−1,4−結合の含量、および1,2−ビニル結合の含量は、1H−NMR分析および13C−NMR分析により測定を行った。NMR分析には、日本電子社製の商品名「EX−270」を使用した。具体的には、1H−NMR分析としては、5.30〜5.50ppm(1,4−結合)、および4.80−5.01ppm(1,2−結合)におけるシグナル強度から、重合体中の1,4−結合と1,2−結合の比を算出した。さらに、13C−NMR分析としては、27.5ppm(シス−1,4−結合)、および32.8ppm(トランス−1,4−結合)におけるシグナル強度から、重合体中のシス−1,4−結合とトランス−1,4−結合の比を算出した。これらの算出した値の比率を算出し、シス−1,4−結合量(質量%)および1,2−ビニル結合量(質量%)とした。
[Cis-1,4-bond amount, 1,2-vinyl bond amount]
The content of cis-1,4-bond and the content of 1,2-vinyl bond were determined by 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis. For NMR analysis, a trade name "EX-270" manufactured by JEOL Ltd. was used. Specifically, as 1 H-NMR analysis, it is a polymer from the signal intensities at 5.30 to 5.50 ppm (1,4-bond) and 4.80 to 5.01 ppm (1,2-bond). The ratio of 1,4-bond to 1,2-bond was calculated. Furthermore, as the 13 C-NMR analysis, from the signal intensities at 27.5 ppm (cis-1,4-bond) and 32.8 ppm (trans-1,4-bond), cis-1,4 in the polymer -The ratio of bond to trans-1,4-bond was calculated. The ratio of these calculated values was calculated, and it was set as the amount of cis-1,4-bonds (mass%) and the amount of 1,2-vinyl bonds (mass%).
(2)変性共役ジエン系重合体の合成
変性共役ジエン系重合体(以下、「変性重合体」とも称する。)を得るために、合成例1の共役ジエン系重合体の重合体溶液に次の処理を行った。温度30℃に保持した重合体溶液に、1.71ミリモルの3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを含有するトルエン溶液を添加し、30分間反応させて反応溶液を得た。それから、この反応溶液に1.71ミリモルの3−アミノプロピルトリエトキシシランを含有するトルエン溶液を添加し、30分間撹拌した。続いて、この反応溶液に1.28ミリモルのテトライソプロピルチタネートを含有するトルエン溶液を添加し、30分間撹拌した。その後、重合反応を停止させるため、2,4−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを1.5g含むメタノール溶液を添加して、この溶液を変性重合体溶液とした。収量は2.5kgであった。続いて、この変性重合体溶液に、水酸化ナトリウムによりpH10に調整した水溶液20Lを添加し、110℃で2時間、脱溶媒とともに縮合反応させた。その後、110℃のロールで乾燥して、得られた乾燥物を変性重合体とした。
(2) Synthesis of Modified Conjugated Diene-Based Polymer In order to obtain a modified conjugated diene-based polymer (hereinafter, also referred to as “modified polymer”), a polymer solution of the conjugated diene-based polymer of Synthesis Example 1 is prepared as follows: I did the processing. A toluene solution containing 1.71 millimoles of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane was added to the polymer solution maintained at a temperature of 30 ° C., and reaction was performed for 30 minutes to obtain a reaction solution. Then, a toluene solution containing 1.71 mmol of 3-aminopropyltriethoxysilane was added to the reaction solution and stirred for 30 minutes. Subsequently, a toluene solution containing 1.28 mmol of tetraisopropyl titanate was added to the reaction solution and stirred for 30 minutes. Thereafter, in order to stop the polymerization reaction, a methanol solution containing 1.5 g of 2,4-di-tert-butyl-p-cresol was added to make this solution a modified polymer solution. The yield was 2.5 kg. Subsequently, 20 L of an aqueous solution adjusted to pH 10 with sodium hydroxide was added to this modified polymer solution, and a condensation reaction was carried out at 110 ° C. for 2 hours with a solvent removal. Then, it dried with a 110 degreeC roll, and made the obtained dried product the modified polymer.
変性重合体については、以下に示す測定方法によって各種物性値を測定したところ(ただし、分子量分布(Mw/Mn)の測定は、上記重合体と同様の条件で行った。)、ムーニー粘度(ML1+4(125℃))が46であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.4であり、コールドフロー値が0.3mg/分であり、経時安定性が2であり、ガラス転移温度が−106℃であった。 With respect to the modified polymer, various physical property values were measured by the measurement methods shown below (however, measurement of the molecular weight distribution (Mw / Mn) was performed under the same conditions as the above-mentioned polymer), Mooney viscosity (ML 1 + 4 (125 ° C.) is 46, molecular weight distribution (Mw / Mn) is 2.4, cold flow value is 0.3 mg / min, stability over time is 2, glass transition temperature Was -106 ° C.
[ムーニー粘度(ML1+4(125℃))]
JIS K 6300に準じて、Lローターを使用して、予熱1分、ローター作動時間4分、温度125℃の条件で測定した。
[Mooney viscosity (ML 1 + 4 (125 ° C.))]
According to JIS K 6300, using an L rotor, measurement was performed under the conditions of preheating 1 minute, rotor operating time 4 minutes, and temperature 125 ° C.
[コールドフロー値]
圧力3.5lb/in2、温度50℃で重合体を1/4インチオリフィスに通して押し出すことにより測定した。定常状態にするため、10分間放置後、押し出し速度を測定し、その測定値を毎分のミリグラム数(mg/分)で表示した。
[Cold flow value]
The measurement was made by extruding the polymer through a 1/4 inch orifice at a pressure of 3.5 lb / in 2 and a temperature of 50 ° C. After standing for 10 minutes in order to achieve a steady state, the extrusion rate was measured, and the measured value was expressed in milligrams per minute (mg / min).
[経時安定性]
90℃の恒温槽で2日間保存した後のムーニー粘度(ML1+4(125℃))を測定し、下記式により算出した値である。なお、値が小さいほど経時安定性が良好である。
式:[90℃の恒温槽で2日間保存した後のムーニー粘度(ML1+4(125℃))]−[合成直後に測定したムーニー粘度(ML1+4(125℃))]
[Temporal stability]
The Mooney viscosity (ML 1 + 4 (125 ° C.)) after storage in a thermostat at 90 ° C. for 2 days is a value calculated by the following equation. The smaller the value, the better the temporal stability.
Formula: [Mooney viscosity (ML 1 + 4 (125 ° C.)) after storage for 2 days in a thermostat of 90 ° C.]-[Mooney viscosity (ML 1 + 4 (125 ° C.)) measured immediately after synthesis]
[ガラス転移温度]
ガラス転移温度は、JIS K 7121に準じて、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製の示差走査熱量計(Q200)を用いて昇温速度10℃/分で昇温しながら測定することにより、ガラス転移開始温度として求めた。
[Glass-transition temperature]
The glass transition temperature is measured according to JIS K 7121 using a differential scanning calorimeter (Q200) manufactured by TA Instruments Japan Co., Ltd., while raising the temperature at a temperature rising rate of 10 ° C./min. , As the glass transition start temperature.
製造参考例1〜3および比較製造参考例1〜3
表2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混練物を得た。次に、得られた混練物と、表2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2の工程(III)の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、製造参考例1については、工程(I)で表2の各列に記載した配合処方の混練物をそれぞれ得、それら両混練物を工程(II)に用いた。
Production Reference Examples 1 to 3 and Comparative Production Reference Examples 1 to 3
According to the formulation shown in step (I) of Table 2, a rubber component, silica and other materials are added, and a kneaded product is obtained by kneading for 3 minutes at a discharge temperature of 150 ° C. using a 1.7 L Banbury mixer. The Next, according to the composition shown in step (II) of Table 2, the obtained kneaded product and other materials were added, and the mixture was kneaded for 2 minutes at a discharge temperature of 150 ° C. to obtain a kneaded product. Sulfur and a vulcanization accelerator are added to the obtained kneaded product according to the compounding recipe of step (III) in Table 2 and kneaded for 5 minutes at 150 ° C. using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition The In addition, about manufacture reference example 1, the kneaded material of the compounding prescription described in each row of Table 2 at the process (I) was obtained, respectively, and those both kneaded materials were used for process (II).
得られた各未加硫ゴム組成物を170℃で12分間、0.5mm厚の金型でプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。 Each obtained unvulcanized rubber composition was press vulcanized with a 0.5 mm-thick mold at 170 ° C. for 12 minutes to obtain a vulcanized rubber composition.
1 BR相
2 IR相
3 シリカ
4 カーボンブラック
1 BR phase 2 IR phase 3 silica 4 carbon black
Claims (5)
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、
加硫後における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を満たし、
ブタジエンゴムの割合βに対するシリカの存在率γが下記式3を満たし、かつ
系全体のシリカの分散率δが下記式4を満たし、
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り、イソプレン系ゴムが天然ゴムである加硫ゴム組成物(ただし、重量平均分子量が1.0×103〜2.0×105のエポキシ化ブタ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)
0.6≦γ≦1.4 (式3)
δ≦0.8 (式4)
(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)であり、γ=α/βであり、δ=シリカ間距離標準偏差/シリカ間平均距離である。) A vulcanized rubber composition comprising a rubber component consisting of butadiene rubber and isoprene rubber only,
It has a phase containing butadiene rubber and silica (BR phase) and a phase containing isoprene rubber and silica (IR phase),
BR phase and IR phase are mutually incompatible,
The abundance ratio α of silica in the BR phase after vulcanization satisfies formula 1 below
The proportion β of butadiene rubber satisfies the following formula 2,
Abundance of silica to the ratio of butadiene rubber beta gamma satisfies the following formula 3, and dispersion of the whole of the silica δ is less than the formula 4,
Vulcanized rubber composition wherein the butadiene rubber is a butadiene rubber having a cis 1, 4 bond content of 90% or more and the isoprene rubber is a natural rubber (however, the weight average molecular weight is 1.0 × 10 3 to 2.0) Except when containing × 10 5 epoxidized butadiene-based polymer).
0.3 ≦ α ≦ 0.7 (Equation 1)
0.4 ≦ β ≦ 0.8 (Equation 2)
0.6 ≦ γ ≦ 1.4 (Equation 3)
δ ≦ 0.8 (Equation 4)
(Here, α = amount of silica in BR phase / (amount of silica in BR phase + amount of silica in IR phase), β = mass of butadiene rubber in vulcanized rubber composition / (vulcanized rubber composition Mass of butadiene rubber + mass of isoprene rubber in the vulcanized rubber composition), γ = α / β, and δ = standard distance between silicas / average distance between silicas)
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