JP6870482B2 - タイヤ用ゴム組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
SP値が7.0〜30.0のテトラジン系化合物と、
SP値が7.0〜15.0かつ重量平均分子量が300〜9000の炭化水素化合物と、
カーボンブラックとを混練する第1工程と、
上記第1工程で得られた混練物とシリカとを混練する第2工程とを含み、
上記第1工程において、上記第1工程において混練されるゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック1〜50質量部が混練されるタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。
[式(1−2)中、R12は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子およびケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基を示す。また、R12は塩を形成してもよい。]
[式(1−3)中、R13及びR14は同一でも異なっていても良く、各々水素原子又はアルキル基を示す。また、R13及びR14は塩を形成してもよい。]
[式(1−4)中、R15及びR16は同一でも異なっていても良く、各々水素原子、−COOR18(R18は水素原子又はアルキル基を示す)、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子およびケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基を示す。また、R15及びR16は塩を形成してもよい。]
SP値が7.0〜30.0のテトラジン系化合物と、
SP値が7.0〜15.0かつ重量平均分子量が300〜9000の炭化水素化合物と、
カーボンブラックとを混練する第1工程と、
前記第1工程で得られた混練物とシリカとを混練する第2工程とを含み、
前記第1工程において、前記第1工程において混練されるゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック1〜50質量部が混練されるタイヤ用ゴム組成物の製造方法であるので、低燃費性能、耐摩耗性能がバランスよく改善されたタイヤ用ゴム組成物を提供できる。
SP値が6.0〜12.0のゴム成分と、
SP値が7.0〜30.0のテトラジン系化合物と、
SP値が7.0〜15.0かつ重量平均分子量が300〜9000の炭化水素化合物と、
カーボンブラックとを混練する第1工程と、
上記第1工程で得られた混練物とシリカとを混練する第2工程とを含み、
上記第1工程において、上記第1工程において混練されるゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック1〜50質量部が混練される。
タイヤ用途に使用されるゴム成分は、シリカとの親和性が低く、シリカを充分に分散できないという問題があった。
一方、これに対して、本発明者は、ゴム成分と、テトラジン系化合物とが反応することにより、具体的には、ゴム成分の2重結合に、テトラジン系化合物を反応させることにより、ゴム成分の側鎖が増え、この側鎖とシリカとの作用により、元々はシリカとの親和性が低いゴム成分であっても、シリカとの親和性が向上し、ゴム成分近傍にもシリカを分散させることが可能となり、ゴム組成物中において、シリカをより均一に分散させることが可能となり、低燃費性能、耐摩耗性能がバランスよく改善でき、この効果は、シリカの配合量が多い場合に更に顕著に得られることが明らかとなった。
更に、本発明者が鋭意検討した結果、単にゴム成分とテトラジン系化合物を混練しただけでは、ゴム組成物中においてテトラジン系化合物が均一に分散されないため、テトラジン系化合物を配合したことによる効果が充分に得られていないことが明らかとなった。本発明者がこの原因について検討した結果、テトラジン系化合物はゴム成分との親和性が低いこと、すなわち、テトラジン系化合物のSP値は比較的高く、ゴム成分のSP値は比較的低く、その結果、両者の親和性が低いことが原因であることが明らかとなった。そこで、両者の中間のSP値を有する低分子量の炭化水素化合物をゴム成分、テトラジン系化合物と共に混練することにより、テトラジン系化合物のゴム組成物中における分散性を改善することに成功した。
更に、本発明者が鋭意検討した結果、両者の中間のSP値を有する低分子量の炭化水素化合物をゴム成分、テトラジン系化合物と共に混練する際に、特定量のカーボンブラックを共に混練することにより、ゴムのまとまりがより良好となり、また、ゴム成分の2重結合と、テトラジン系化合物との反応性を向上させることに成功した。
このように、ゴム成分、テトラジン系化合物を混練する際に、両者の中間のSP値を有する低分子量の炭化水素化合物も混練することにより、テトラジン系化合物のゴム組成物中における分散性を改善でき、特定量のカーボンブラックを共に混練することにより、ゴム成分の2重結合と、テトラジン系化合物との反応性を向上させることができ、両効果が相乗的に作用し、得られた混練物とシリカとを混練することにより、シリカの分散性を改善でき、低燃費性能、耐摩耗性能をバランスよく改善できるものと予想される。
このように、本発明では、ゴム成分とテトラジン系化合物と両者の中間のSP値を有する低分子量の炭化水素化合物とカーボンブラックの相互作用により、低燃費性能、耐摩耗性能の性能バランスを相乗的に改善できる。
SP値が6.0〜12.0のゴム成分と、
SP値が7.0〜30.0のテトラジン系化合物と、
SP値が7.0〜15.0かつ重量平均分子量が300〜9000の炭化水素化合物と、
カーボンブラックとを混練する第1工程と、
前記第1工程で得られた混練物とシリカとを混練する第2工程とを含み、
前記第1工程において、前記第1工程において混練されるゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック1〜50質量部が混練される。
第1工程では、例えば、混練機を用いて、上記ゴム成分と、上記テトラジン系化合物と、上記炭化水素化合物と、上記カーボンブラック等とを混練する。混練機としては従来公知のものを使用でき、例えば、バンバリーミキサーやニーダーなどの密閉型設備が挙げられる。なお、以下に述べる混練工程でも同様の混練機を使用できる。
なお、本明細書において、Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(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 SUPERMULTIPORE 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ることができる。
なお、本明細書において、SBRのスチレン含量は、H1−NMR測定により算出される。
なお、本明細書において、ビニル量(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。
変性SBRとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するSBRであればよく、例えば、SBRの少なくとも一方の末端を、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性SBR(末端に上記官能基を有する末端変性SBR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性SBRや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性SBR(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記変性剤で変性された主鎖末端変性SBR)や、分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能化合物により変性(カップリング)され、水酸基やエポキシ基が導入された末端変性SBR等が挙げられる。
R1及びR2の炭化水素基の炭素数は1〜11であり、好ましくは2〜9、より好ましくは4〜7である。
なお、本明細書において、単素環基とは、環構造が炭素原子のみによって構成される基を意味し、複素環基とは、環構造が炭素原子を含む2種類以上の元素によって構成される基を意味する。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
R3としては、アルキル基が好ましい。
上記一般式(1)で表されるテトラジン系化合物は、市販品を用いてもよく、公知の方法により合成してもよい。
[式(1−2)中、R12は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子およびケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基を示す。また、R12は塩を形成してもよい。]
[式(1−3)中、R13及びR14は同一でも異なっていても良く、各々水素原子(−H)又はアルキル基を示す。また、R13及びR14は塩を形成してもよい。]
[式(1−4)中、R15及びR16は同一でも異なっていても良く、各々水素原子(−H)、−COOR18(R18は水素原子(−H)又はアルキル基を示す)、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子およびケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基を示す。また、R15及びR16は塩を形成してもよい。]
R11の炭化水素基の炭素数はR1及びR2の炭化水素基と同様であり、好適な態様も同様である。
R17としては、アルキル基が好ましい。
R18としては、アルキル基が好ましい。
また、低分子量ジエン系ポリマーの共役ジエン部の二重結合は、水素添加されていてもよい。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K6217−2:2001によって求められる。
第2工程では、例えば、混練機を用いて、上記第1工程で得られた混練物と、シリカとを混練する。
なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
qは1〜5の整数であるが、2〜4が好ましく、3がより好ましい。qが1〜5であると合成が容易である傾向がある。
kは5〜12の整数であるが、5〜10が好ましく、6〜8がより好ましく、7が更に好ましい。
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各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タイヤを得る。
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。
SBR(1):スチレンブタジエンゴム(スチレン含量:40質量%、ビニル量:15質量%、Mw:120万、SP値:8.4)
SBR(2):スチレンブタジエンゴム(スチレン含量:30質量%、ビニル量:50質量%、Mw:90万、SP値:8.1)
SBR(3):スチレンブタジエンゴム(スチレン含量:40質量%、ビニル量:40質量%、Mw:100万、SP値:8.7)
BR:ハイシスBR(シス含量:97質量%、Mw:40万、SP値:8.1)
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(N220、N2SA:111m2/g)
テトラジン系化合物A:上記式(1−1−1)で表される化合物(SP値:8.1)
テトラジン系化合物B:上記式(1−2−1)で表される化合物(SP値:14.6)
テトラジン系化合物C:上記式(1−3−1)で表される化合物(SP値:11.4)
テトラジン系化合物D:上記式(1−4−1)で表される化合物(SP値:8.5)
低分子量炭化水素(1):出光興産株式会社製のダイアナプロセスNH−70S(プロセスオイル、SP値:8.4、Mw:600)
低分子量炭化水素(2):住友ベークライト株式会社製のDurez 19900(フェノール系樹脂、SP値:10.1、Mw:2000)
低分子量炭化水素(3):東亜合成株式会社製のARUFON−UF5041(アクリル系樹脂、SP値:11.0、Mw:8000)
シリカ:デグッサ社製のUltrasil VN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:モメンティブ社製のNXT(3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン)
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1号
老化防止剤:精工化学(株)製のオゾノン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
硫黄:鶴見化学(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(ジフェニルグアニジン)
表1に示す配合内容に従い、工程Iに示す各種薬品を、1.7Lバンバリーミキサーにて、130℃の条件下で3分間混練した。次に、工程Iにより得られた混練物及び工程IIに示す各種薬品を、1.7Lバンバリーミキサーにて、130℃の条件下で5分間混練した。そして、工程IIにより得られた混練物及び工程IIIに示す各種薬品を、オープンロールを用いて80℃の条件下で3分間混練りし(仕上げ練り工程)、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、加圧加熱を行って、試験用タイヤ(サイズ:195/65R15)を製造した。得られた試験用タイヤを用いて下記の評価を行い、結果を表1に示した。
なお、比較例1では、工程IIより実施した。
転がり抵抗試験機を用い、試験用タイヤを、リム(15×6JJ)、内圧(230kPa)、荷重(3.43kN)、速度(80km/h)で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例2を100とした時の指数で表示した(低燃費性能指数)。指数が大きいほど、低燃費性能に優れることを示す。
各試験用タイヤを国産FF車に装着し、走行距離8000km後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離を算出し、比較例2を100とした時の指数で表示した(耐摩耗性能指数)。指数が大きいほど、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離が長く、耐摩耗性能に優れることを示す。
Claims (4)
- SP値が6.0〜12.0のゴム成分と、
SP値が7.0〜30.0のテトラジン系化合物と、
SP値が7.0〜15.0かつ重量平均分子量が300〜9000の炭化水素化合物と、
カーボンブラックとを混練する第1工程と、
前記第1工程で得られた混練物とシリカとを混練する第2工程とを含み、
前記第1工程において、前記第1工程において混練されるゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック1〜50質量部が混練されるタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 - 前記テトラジン系化合物が、下記一般式(1−1)、(1−2)、(1−3)、又は(1−4)で表される化合物である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
[式(1−2)中、R12は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子およびケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基を示す。また、R12は塩を形成してもよい。]
[式(1−3)中、R13及びR14は同一でも異なっていても良く、各々水素原子又はアルキル基を示す。また、R13及びR14は塩を形成してもよい。]
[式(1−4)中、R15及びR16は同一でも異なっていても良く、各々水素原子、−COOR18(R18は水素原子又はアルキル基を示す)、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子およびケイ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含む官能基を示す。また、R15及びR16は塩を形成してもよい。]
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