JP6575237B2 - ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
[1]共役ジエン化合物および/または芳香族ビニル化合物の重合体を、エステル基および/またはカルボキシル基を有する化合物で変性した重合体混合物と、テトラアミン類と、シリカとを含み、
前記重合体混合物の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105、好ましくは2.0×103〜1.0×104、より好ましくは4.0×103〜6.0×103であり、
前記テトラアミン類が、下記式(I)
で示される化合物である、ゴム組成物、
[2]前記重合体混合物が、主鎖が変性された変性重合体を含むものである、上記[1]に記載のゴム組成物、
[3]ゴム成分100質量部に対して、前記重合体混合物の含有量が0.5〜100質量部、好ましくは3〜100質量部、より好ましくは10〜25質量部であり、シリカの含有量が5〜150質量部、好ましくは15〜100質量部、より好ましくは30〜75質量部である、上記[1]または[2]記載のゴム組成物、
[4]前記重合体混合物が、下記式(1)で表される変性基を有する変性重合体を含むものである、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のゴム組成物、
[6]前記重合体混合物が、該重合体混合物を構成する重合体1分子あたり、前記変性基を平均0.1個以上有する上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のゴム組成物、
[7]前記重合体混合物を構成する重合体が、スチレン重合体、ブタジエン重合体またはスチレンブタジエン重合体である、上記[1]〜[6]のいずれか1項に記載のゴム組成物、
[8]前記スチレンブタジエン重合体のスチレン含有量が、5〜45質量%、好ましくは10〜35質量%である、上記[7]記載のゴム組成物、
[9]上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載のゴム組成物からなる、タイヤ用ゴム組成物、
[10]上記[1]〜[9]のいずれか1項に記載のゴム組成物を用いて作製した、空気入りタイヤ、に関する。
本発明のゴム組成物は、
共役ジエン化合物および/または芳香族ビニル化合物の重合体を、エステル基および/またはカルボキシル基を有する化合物で変性した重合体混合物と、テトラアミン類と、シリカとを含み、
前記重合体混合物の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105であり、
前記テトラアミン類が、下記式(I)
上記重合体混合物は、共役ジエン化合物および/または芳香族ビニル化合物の重合体の一部または全部に、エステル基および/またはカルボキシル基を有する化合物(変性剤)を反応させて得られるものであって、該変性剤との反応生成物である変性重合体と、任意に該変性剤と未反応の非変性重合体とを含む混合物であって、かつ、該重合体混合物は所定の重量平均分子量を有している。
本発明で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)、ブタジエンゴム(BR)、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)、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム(SIBR)などのジエン系ゴムなどが挙げられる。なかでも、グリップ性能、耐摩耗性がバランスよく得られるという理由から、NR、BR、SBRが好ましく、SBRがより好ましい。なお、NR、SBRの併用、BR、SBRの併用、NR、BR、SBRの併用も好適である。
テトラアミン類としては、下記式(I)
で示される化合物を使用することができる。これら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。
シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)などが挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
本発明のゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、スルフィド系、メルカプト系、ビニル系、アミノ系、グリシドキシ系、ニトロ系、クロロ系シランカップリング剤などが挙げられる。なかでも、補強性改善効果などの点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、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が好ましい。シランカップリング剤の含有量はシリカ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4質量部以上である。1質量部未満では、未加硫ゴム組成物の粘度が高く加工性が悪くなる傾向がある。該含有量は好ましくは20質量部以下、より好ましくは12質量部以下である。20質量部を超えると、配合量ほどのシランカップリング剤の配合効果が得られず、コストが高くなる傾向がある。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤、オイルなどを適宜配合できる。
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材に好適に使用できるが、低燃費性に与える寄与率が大きいという理由から、トレッド、サイドウォールがより好適であり、耐摩耗性に与える寄与率も大きいとの理由から、トレッドが更に好適である。
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造できる。すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。これに空気を入れて、空気入りタイヤを得ることができる。
以下、合成、重合時に用いた各種薬品について、まとめて説明する。なお、薬品は、必要に応じて、常法に従い精製を行った。
n−ヘキサン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:高千穂化学工業(株)製
スチレン:関東化学(株)製
TMEDA:テトラメチルエチレンジアミン、関東化学(株)製
1.6M BuLi:1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液、関東化学(株)製
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール:大内新興化学工業(株)製
AIBN:2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)
変性剤(1):東京化成工業(株)製の無水マレイン酸
十分に窒素置換した撹拌翼つきの3Lオートクレーブに、表1の仕込み量にしたがい、n−ヘキサン、1,3−ブタジエン、スチレン、テトラメチルエチレンジアミンを投入し、オートクレーブ内の温度を25℃に調整した。次に、1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を加えて昇温条件下(30℃)で60分間重合し、モノマーの転化率が99%であることを確認した後、得られた反応溶液をメタノールで処理し、老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、乾燥して、重合体(スチレンブタジエン共重合体)(1)〜(4)を得た。
表2の仕込み量にしたがい、上記で得られた重合体(1)〜(4)、n−キサン、AIBNをフラスコに加え、フラスコ内の温度を60℃に調整した。次に、該フラスコに、変性剤(1)(無水マレイン酸)を加え、1時間撹拌した後、得られた反応溶液をメタノールで処理し、老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、乾燥して、重合体混合物(変性スチレンブタジエン共重合体)(1)〜(12)を得た。
25℃にてJEOL JNM−A 400NMR装置を用いて1H−NMRを測定し、そのスペクトルより求めた6.5〜7.2ppmのスチレン単位に基づくフェニルプロトンと4.9〜5.4ppmのブタジエン単位に基づくビニルプロトンの比からスチレン含有量を決定した。
重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMULTPORE HZ−M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた。
1分子あたりの変性基含有量の測定:滴定試験
試料:重合体混合物(1)〜(12)
KOH 0.1gを秤量し、100mLのメスフラスコに加え、標線までMeOHを注ぎ、KOH溶液を調製した。次いで、試料0.5gを量り取りトルエン30mLに溶解させて調製した試料溶液にフェノールフタレインを一滴加えた。この溶液に、先に調製したKOH溶液を滴下して、滴定試験を行った。計算によって導かれる酸濃度を変性基含有量とした。
以下に、実施例および比較例で用いた各種薬品について説明する。
SBR:日本ゼオン(株)製のNS116(スチレン含有量:22質量%、ビニル含有量:65質%)
シリカ:デグッサ社製のウルトラシルVN3(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)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤(1):大内新興化学工業(株)製のノクセラー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(2):大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
重合体(1)〜(3):製造例1で合成したもの
重合体混合物(1)〜(12):製造例2で合成したもの
テトラアミン類(1):テトラキス(ジメチルアミノ)エチレン、東京化成(株)製
ランボーン摩耗試験機を用いて、温度20℃、スリップ率20%および試験時間2分間の条件下でランボーン摩耗量を測定した。更に、測定したランボーン摩耗量から容積損失量を計算し、比較例1の容積損失量を100として、下記計算式により、各配合(加硫物)の容積損失量を指数表示した。なお、ランボーン摩耗指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
(耐摩耗性指数)=(比較例1の容積損失量)/(各配合の容積損失量)×100
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%、周波数10Hzの条件下で各配合(加硫物)の損失正接(tanδ)を測定し、比較例1の低燃費性指数を100として、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど低燃費性に優れることを示す。
(低燃費性指数(1))=(比較例1のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
転がり抵抗試験機を用いて、得られた試験用タイヤを、リム15×6JJ、タイヤ内圧230kPa、荷重3.43kNおよび速度80km/hの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例1の低燃費性指数を100とし、下記計算式により、各配合の転がり抵抗を指数表示した。なお、指数大きいほど、転がり抵抗が低減され、低燃費性に優れることを示す。
(低燃費性指数(2))=(比較例1の転がり抵抗)/(各配合の転がり抵抗)×100
Claims (10)
- 前記重合体混合物が、主鎖が変性された変性重合体を含むものである、請求項1に記載のゴム組成物。
- ゴム成分100質量部に対して、前記重合体混合物の含有量が0.5〜100質量部であり、シリカの含有量が5〜150質量部である、請求項1または2記載のゴム組成物。
- 前記重合体混合物が、該重合体混合物を構成する重合体1分子あたり、前記変性基を平均0.1個以上有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 前記重合体混合物を構成する重合体が、スチレンブタジエン共重合体である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 前記スチレンブタジエン共重合体のスチレン含有量が、5〜45質量%である、請求項7記載のゴム組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のゴム組成物からなる、タイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のゴム組成物を用いて作製した、空気入りタイヤ。
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