JP7188344B2 - pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、操縦安定性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ロードノイズ性および高速耐久性に優れた空気入りタイヤに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pneumatic tire excellent in steering stability, low rolling resistance, wet grip performance, low road noise and high-speed durability.
空気入りタイヤは操縦安定性、低燃費性および耐久性に優れることが求められ、さらに詳しくは、操縦安定性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ロードノイズ性および高速耐久性に優れることが求められる。しかし、空気入りタイヤに求められるこれらの要求性能は、トレードオフの関係になり、これら性能を高いレベルで兼備することは困難であった。 Pneumatic tires are required to be excellent in steering stability, fuel efficiency and durability. More specifically, they are required to be excellent in steering stability, low rolling resistance, wet grip performance, low road noise and high-speed durability. Desired. However, these required performances required for pneumatic tires are in a trade-off relationship, and it has been difficult to combine these performances at a high level.
特許文献1は、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に所定のポリオルガノシロキサンを反応させることで得られる共役ジエン系ゴムを含むジエン系ゴムにシリカとシランカップリング剤を配合したゴム組成物を開示し、操縦安定性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性を改良することを記載する。しかし、このゴム組成物を使用した空気入りタイヤには、低ロードノイズ性および高速耐久性を改良する余地があった。 Patent Document 1 discloses a rubber composition comprising a diene rubber containing a conjugated diene rubber obtained by reacting a conjugated diene polymer chain having an active terminal with a predetermined polyorganosiloxane, and silica and a silane coupling agent blended therein. to improve steering stability, low rolling resistance, and wet grip. However, pneumatic tires using this rubber composition have room for improvement in low road noise and high-speed durability.
本発明の目的は、操縦安定性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ロードノイズ性および高速耐久性を従来レベル以上に改良した空気入りタイヤを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pneumatic tire with improved handling stability, low rolling resistance, wet grip performance, low road noise and high-speed durability over conventional levels.
上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、層間でコード方向を交差させた複数のベルト層を有し、該ベルト層のタイヤ径方向外側に、ポリエチレンテレフタレート繊維コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回されてなるベルトカバー層を有し、そのタイヤ径方向外側にアンダートレッドおよびキャップトレッドを有する空気入りタイヤであって、前記アンダートレッドの厚みが1.5mm以上、前記アンダートレッドのゴム硬度Huとキャップトレッドのゴム硬度Hcとの比Hu/Hcが0.9以下であり、前記キャップトレッドが、ジエン系ゴム100質量部にシリカ50~150質量部を配合したゴム組成物で構成されてなり、前記ジエン系ゴムが、ポリオルガノシロキサン構造、アミノシラン基、ポリシロキサン構造から選ばれる少なくとも1つを有する変性基を有する共役ジエン系ゴムを70質量%以上含有することを特徴とする。 The pneumatic tire of the present invention for achieving the above object has a plurality of belt layers with the cord directions intersecting between the layers, and polyethylene terephthalate fiber cords are helically wound in the tire circumferential direction outside the belt layers in the tire radial direction. A pneumatic tire having a belt cover layer wound around a belt cover layer, and having an undertread and a cap tread on the outside in the tire radial direction, wherein the thickness of the undertread is 1.5 mm or more, and the rubber hardness of the undertread The ratio Hu/Hc between Hu and the rubber hardness Hc of the cap tread is 0.9 or less, and the cap tread is composed of a rubber composition in which 50 to 150 parts by mass of silica is blended with 100 parts by mass of diene rubber. The diene rubber contains 70% by mass or more of a conjugated diene rubber having a modifying group having at least one selected from a polyorganosiloxane structure, an aminosilane group, and a polysiloxane structure .
本発明の空気入りタイヤは、ポリエチレンテレフタレート繊維コードをタイヤ周方向に巻回したベルトカバー層を有し、アンダートレッドの厚みを1.5mm以上、アンダートレッドとキャップトレッドのゴム硬度の比Hu/Hcを0.9以下にし、キャップトレッドを構成するゴム組成物が、共役ジエン系ゴムを70質量%以上含むジエン系ゴムにシリカを配合するようにしたので、操縦安定性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ロードノイズ性および高速耐久性を従来レベル以上に向上することができる。 The pneumatic tire of the present invention has a belt cover layer in which a polyethylene terephthalate fiber cord is wound in the tire circumferential direction, has an undertread thickness of 1.5 mm or more, and has a rubber hardness ratio Hu/Hc between the undertread and the cap tread. is set to 0.9 or less, and the rubber composition constituting the cap tread contains 70% by mass or more of conjugated diene rubber and silica is blended into the diene rubber. Grip performance, low road noise, and high-speed durability can be improved beyond conventional levels.
前記変性基を有する共役ジエン系ゴムが、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の前記活性末端と下記一般式(1)で示されるポリオルガノシロキサンとが結合してなり、前記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖が、重合体ブロックAと、前記重合体ブロックAと一続きに形成された重合体ブロックBとを有し、前記重合体ブロックAが、イソプレン単位80~95質量%および芳香族ビニル単位5~20質量%を含み、重量平均分子量が500~15,000であり、前記重合体ブロックBが、1,3-ブタジエン単位および芳香族ビニル単位を含むことが好ましい。
(式(1)中、R1~R8は、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~5のアルコキシ基、および、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基からなる群より選ばれるいずれかの基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、炭素数1~5のアルコキシ基、またはエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であり、複数あるX2は互いに同一であっても相違していてもよい。X3は、2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3が複数あるときは、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。mは3~200の整数、nは0~200の整数、kは0~200の整数である。)
The conjugated diene rubber having the modifying group is formed by bonding the active terminal of the conjugated diene polymer chain having the active terminal with the polyorganosiloxane represented by the following general formula (1), and has the active terminal. The conjugated diene-based polymer chain has a polymer block A and a polymer block B formed continuously with the polymer block A, and the polymer block A contains 80 to 95% by mass of isoprene units and It is preferable that the polymer block B contains 5 to 20% by mass of aromatic vinyl units, has a weight average molecular weight of 500 to 15,000, and contains 1,3-butadiene units and aromatic vinyl units.
(In formula (1), R 1 to R 8 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or aryl groups having 6 to 12 carbon atoms, which may be the same or different. X 1 and X 4 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group. Any group selected from the group, which may be the same or different X 2 is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or an epoxy group containing 4 to 12 carbon atoms and a plurality of X 2 may be the same or different, X 3 is a group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, and when there are a plurality of X 3 , they may be the same or different, m is an integer from 3 to 200, n is an integer from 0 to 200, and k is an integer from 0 to 200.)
前記キャップトレッドを構成するゴム組成物が、前記シリカの配合量に対し、炭素数7~20のアルキルを有するアルキルトリエトキシシランを0.1~20質量部配合することにより、低転がり抵抗性およびウェットグリップ性能をより優れたものにすることができる。また前記シリカのCTAB吸着比表面積を180~230m2/gにすることにより、ウェットグリップ性能および低転がり抵抗性をより優れたものにすることができる。 The rubber composition constituting the cap tread contains 0.1 to 20 parts by mass of alkyltriethoxysilane having an alkyl of 7 to 20 carbon atoms with respect to the amount of silica compounded, thereby achieving low rolling resistance and Wet grip performance can be made more excellent. Further, by setting the CTAB adsorption specific surface area of the silica to 180 to 230 m 2 /g, the wet grip performance and low rolling resistance can be further improved.
図1は、空気入りタイヤの実施形態の一例を示す断面図である。空気入りタイヤは、トレッド部1、サイドウォール部2、ビード部3からなる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a pneumatic tire. A pneumatic tire consists of a tread portion 1, a sidewall portion 2, and a
図1において、左右のビード部3間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列してゴム層に埋設した2層のカーカス層4が延設され、その両端部がビード部3に埋設したビードコア5の周りにビードフィラー6を挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。カーカス層4の内側にはインナーライナー層7が配置されている。トレッド部1のカーカス層4の外周側には、タイヤ周方向に傾斜して延在する補強コードをタイヤ軸方向に所定の間隔で配列してゴム層に埋設した2層のベルト層8が配設されている。この2層のベルト層8の補強コードは層間でタイヤ周方向に対する傾斜方向、すなわちコード方向を互いに逆向きにして交差している。ベルト層8の外周側には、ベルトカバー層9が配置されている。ベルトカバー層9は、ベルト層全体を覆うフルカバータイプ、ベルト層のタイヤ幅方向端部を覆うエッジカバータイプのいずれでもよく、両タイプを組み合わせてもよい。このベルトカバー層9の外周側に、トレッド部1が配置され、トレッド部1は、キャップトレッド10aおよびアンダートレッド10bからなる
In FIG. 1, two carcass layers 4 are formed by arranging reinforcing cords extending in the tire radial direction between the left and
空気入りタイヤは、そのタイヤ踏面に、層間でコード方向を交差させた複数のベルト層8を有し、ベルト層8のタイヤ径方向外側にベルトカバー層9を有し、そのタイヤ径方向外側にアンダートレッド10bおよびキャップトレッド10aを有する。ここで、ベルト層8は、タイヤ周方向に傾斜して延在する補強コードをタイヤ軸方向に所定の間隔で配列してコートゴムに埋設した複数の層からなり、これら複数の層間で補強コードの延在方向が互いに交差するように配置される。補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°~40°の範囲に設定される。ベルト層8の補強コードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。
The pneumatic tire has a plurality of
更に、ベルト層8の外周側には、高速耐久性の向上とロードノイズの低減を目的として、ベルトカバー層9が設けられている。ベルトカバー層9は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルトカバー層9において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば0°~5°に設定される。ベルトカバー層9は、少なくとも1本の有機繊維コードを引き揃えてコートゴムで被覆したストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成するとよく、特にジョイントレス構造とすることが望ましい。
Furthermore, a
本発明では、ベルトカバー層9を構成する有機繊維コードとして、ポリエチレンテレフタレート繊維コード(以下、「PET繊維コード」ということがある。)が使用される。このようにベルトカバー層9を構成する有機繊維コードとして、PET繊維コードを用いることで、空気入りタイヤの耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することができる。ベルトカバー層9は、PET繊維コードが、コートゴムによって被覆されている。
In the present invention, polyethylene terephthalate fiber cords (hereinafter sometimes referred to as “PET fiber cords”) are used as the organic fiber cords forming the
PET繊維コードは、100℃における2.0cN/dtex負荷時の弾性率が、好ましくは3.5cN/(tex・%)~5.5cN/(tex・%)の範囲にあるとよい。
100℃における2.0cN/dtex負荷時の弾性率が3.5cN/(tex・%)未満であると、中周波ロードノイズを十分に低減することができない虞がある。またPET繊維コードの100℃における2.0cN/dtex負荷時の弾性率が5.5cN/(tex・%)を超えると、コードの耐疲労性が低下してタイヤの耐久性が低下する虞がある。なお、本発明において、100℃での2.0cN/dtex負荷時の弾性率[N/(tex・%)]は、JIS-L1017の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔250mm、引張速度300±20mm/分の条件にて引張試験を実施し、荷重‐伸び曲線の荷重2.0cN/dtexに対応する点における接線の傾きを1tex当たりの値に換算することで算出される。
The PET fiber cord preferably has a modulus of elasticity of 3.5 cN/(tex.%) to 5.5 cN/(tex.%) at 100° C. under a load of 2.0 cN/dtex.
If the modulus of elasticity under a load of 2.0 cN/dtex at 100° C. is less than 3.5 cN/(tex·%), it may not be possible to sufficiently reduce intermediate frequency road noise. If the modulus of elasticity of the PET fiber cord under a load of 2.0 cN/dtex at 100° C. exceeds 5.5 cN/(tex·%), the fatigue resistance of the cord may be reduced and the durability of the tire may be reduced. be. In the present invention, the elastic modulus [N / (tex %)] at 100 ° C. under a load of 2.0 cN / dtex conforms to JIS-L1017 "Chemical fiber tire cord test method", and the grip interval is 250 mm. , Perform a tensile test under the conditions of a tensile speed of 300 ± 20 mm / min, load - Calculated by converting the slope of the tangent line at the point corresponding to the load of 2.0 cN / dtex of the elongation curve into a value per tex .
更に、PET繊維コードは、ベルトカバー層9として用いるにあたって、タイヤ内におけるコード張力が好ましくは0.9cN/dtex以上、より好ましくは1.5cN/dtex~2.0cN/dtexであるとよい。このようにタイヤ内におけるコード張力を設定することで、発熱を抑制し、タイヤ耐久性を向上することができる。このPET繊維コードのタイヤ内におけるコード張力が0.9cN/dtex未満であると、tanδのピークが上昇してしまい、タイヤの耐久性を向上する効果が充分に得られない虞がある。なお、PET繊維コードのタイヤ内におけるコード張力は、ベルトカバー層を構成するストリップ材の末端よりも2周以上タイヤ幅方向内側において測定するものとする。
Furthermore, when the PET fiber cord is used as the
PET繊維コードは、更に、100℃における熱収縮応力が0.6cN/tex以上であることが好ましい。このように100℃における熱収縮応力を設定することで、より効果的に空気入りタイヤの耐久性を良好に維持しながら、ロードノイズを効果的に低減することができる。PET繊維コードの100℃における熱収縮応力が0.6cN/texよりも小さいと走行時のタガ効果を充分に向上することができず、高速耐久性を十分に維持することが難しくなる。PET繊維コードの100℃における熱収縮応力の上限値は特に限定されないが、例えば2.0cN/texにするとよい。なお、本発明において、100℃での熱収縮応力(cN/tex)は、JIS‐L1017の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、試料長さ500mm、加熱条件100℃×5分の条件にて加熱したときに測定される試料コードの熱収縮応力である。 Further, the PET fiber cord preferably has a thermal shrinkage stress of 0.6 cN/tex or more at 100°C. By setting the thermal contraction stress at 100° C. in this way, road noise can be effectively reduced while maintaining good durability of the pneumatic tire more effectively. If the heat shrinkage stress of the PET fiber cord at 100° C. is less than 0.6 cN/tex, the hoop effect during running cannot be sufficiently improved, making it difficult to sufficiently maintain high-speed durability. Although the upper limit of the heat shrinkage stress at 100° C. of the PET fiber cord is not particularly limited, it is preferably 2.0 cN/tex, for example. In the present invention, the thermal shrinkage stress (cN/tex) at 100 ° C. conforms to JIS-L1017 "Chemical fiber tire cord test method", sample length 500 mm, heating conditions 100 ° C. x 5 minutes. is the heat shrinkage stress of the sample cord measured when heated at .
上述のような物性を有するPET繊維コードを得るために、例えばディップ処理を適正化すると良い。つまり、カレンダー工程に先駆けて、PET繊維コードには接着剤のディップ処理が行われるが、2浴処理後のノルマライズ工程において、雰囲気温度を210℃~250℃の範囲内に設定し、コード張力を2.2×10-2N/tex~6.7×10-2N/texの範囲に設定することが好ましい。これにより、PET繊維コードに上述のような所望の物性を付与することができる。ノルマライズ工程におけるコード張力が2.2×10-2N/texよりも小さいとコード弾性率が低くなり、中周波ロードノイズを十分に低減することができず、逆に6.7×10-2N/texよりも大きいとコード弾性率が高くなり、コードの耐疲労性が低下する。 In order to obtain a PET fiber cord having the physical properties as described above, it is preferable to optimize the dipping treatment, for example. In other words, prior to the calendering process, the PET fiber cord is dipped with an adhesive. is preferably set in the range of 2.2×10 −2 N/tex to 6.7×10 −2 N/tex. As a result, the PET fiber cord can be imparted with the desired physical properties as described above. If the cord tension in the normalization process is less than 2.2×10 −2 N/tex, the cord elastic modulus will be low, and medium frequency road noise cannot be sufficiently reduced. If it is larger than 2 N/tex, the cord elastic modulus increases and the fatigue resistance of the cord decreases.
ベルト層8およびベルトカバー層9のタイヤ径方向外側、またはベルトカバー層9のタイヤ径方向外側に配置されるアンダートレッド10bの厚みは1.5mm以上、好ましくは1.7~2.5mmである。アンダートレッド10bの厚みを1.5mm以上にすることにより、ノードノイズを低減することができる。また、トレッド部の発熱を抑制し、高速耐久性を維持、向上することができる。アンダートレッド10bの厚みは、代表的にはタイヤ幅方向中央部に相当する部分のアンダートレッドの厚さである。なお、タイヤ幅方向中央部に周方向溝が配置されているとき、中央部に近い陸部に相当するアンダートレッド部分の厚さをアンダートレッドの厚さにすることができる。
The thickness of the
アンダートレッド10bのゴム硬度Huは、キャップトレッド10aのゴム硬度Hcとの比Hu/Hcが0.9以下であり、好ましくは0.5~0.9、より好ましくは0.7~0.9である。アンダートレッド10bとキャップトレッド10aのゴム硬度の比Hu/Hcを0.9以下にすることにより、操縦安定性を改良するためキャップトレッド10aのゴム硬度Hcを高くしたことに伴いノードノイズが大きくなったときでも、アンダートレッド10bのゴム硬度の比Huを十分に小さくしノードノイズの悪化を抑制することができる。加えて、PET繊維コードをベルトカバー層9に用いることにより、ノードノイズをより低減することができる。これにより、空気入りタイヤの操縦安定性および低ノードノイズ性を高いレベルで兼備することができる。アンダートレッド10bのゴム硬度Huおよびキャップトレッド10aのゴム硬度Hcは、JIS K6253に準拠しデュロメータのタイプAにより温度20℃で測定するゴムの硬さをいう。
As for the rubber hardness Hu of the
キャップトレッド10aを構成するゴム組成物、すなわちキャップトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部にシリカ50~150質量部を配合するものである。シリカを50~150質量部配合することにより、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能を改良することができる。シリカの配合量は、好ましくは70~130質量部、より好ましくは80~120質量部であるとよい。シリカを50質量部以上配合することにより、操縦安定性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能を改良することができる。またシリカを150質量部以下配合することにより、ノードノイズの悪化を抑制することができる。
The rubber composition constituting the
シリカとしては、例えば湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらを単独または2種以上を組合わせて使用してもよい。シリカのCTAB吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは180m2/g以上230m2/g以下、より好ましくは185~220m2/g、特に好ましくは190~210m2/gであるとよい。シリカのCTAB吸着比表面積を180m2/g以上にすることにより、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能をより向上することができる。またシリカのCTAB吸着比表面積を230m2/g以下にすることにより、シリカの分散性を良好にすることができる。本明細書において、シリカのCTAB比表面積は、ISO 5794により測定された値とする。 Examples of silica include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, etc. These may be used alone or in combination of two or more. The CTAB adsorption specific surface area of silica is not particularly limited, but is preferably 180 m 2 /g or more and 230 m 2 /g or less, more preferably 185 to 220 m 2 /g, particularly preferably 190 to 210 m 2 /g. Good to have. By setting the CTAB adsorption specific surface area of silica to 180 m 2 /g or more, low rolling resistance and wet grip performance can be further improved. Further, by setting the CTAB adsorption specific surface area of silica to 230 m 2 /g or less, the dispersibility of silica can be improved. In this specification, the CTAB specific surface area of silica is a value measured according to ISO 5794.
シリカと共に炭素数7~20のアルキルを有するアルキルトリエトキシシランを配合するとよい。アルキルトリエトキシシランを配合することにより、ゴム成分に対するシリカの分散性を向上し、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ノードノイズ性および高速耐久性のバランスをより高くすることができる。とりわけ、低転がり抵抗性を優れたものにすることができる。 Alkyltriethoxysilane having an alkyl group of 7 to 20 carbon atoms is preferably blended with silica. By blending alkyltriethoxysilane, the dispersibility of silica in the rubber component can be improved, and the balance between low rolling resistance, wet grip performance, low node noise and high speed durability can be improved. In particular, low rolling resistance can be made excellent.
炭素数7~20のアルキル基として、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等が挙げられ、なかでもゴム成分との相溶性の観点から、オクチル基、ノニル基が好ましい。 Examples of alkyl groups having 7 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group and dodecyl group. Among them, an octyl group and a nonyl group are preferable from the viewpoint of compatibility with the rubber component.
炭素数7~20のアルキルトリエトキシシランは、シリカの配合量に対し、好ましくは0.1~20質量%を配合すると良く、より好ましくは1~5質量%にすると良い。アルキルトリエトキシシランの配合量がシリカ配合量の0.1質量%未満であるとシリカの分散を十分に改良することができない虞がある。アルキルトリエトキシシランの配合量がシリカ配合量の20質量%を超えると操安性が悪化するになる。 Alkyltriethoxysilane having 7 to 20 carbon atoms is preferably blended in an amount of 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, based on the amount of silica blended. If the amount of alkyltriethoxysilane is less than 0.1% by mass of the amount of silica, the dispersion of silica may not be sufficiently improved. If the compounded amount of alkyltriethoxysilane exceeds 20% by mass of the silica compounded amount, the steering stability deteriorates.
更に、シリカと共にシランカップリング剤を配合するとよい。シランカップリング剤を配合することにより、ゴム成分に対するシリカの分散性を向上し、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ノードノイズ性および高速耐久性のバランスをより高くすることができる。 Furthermore, a silane coupling agent may be blended with silica. By blending the silane coupling agent, the dispersibility of silica in the rubber component can be improved, and the balance between low rolling resistance, wet grip performance, low node noise and high speed durability can be improved.
シランカップリング剤の種類は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス-(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラサルファイド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジサルファイド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。 The type of silane coupling agent is not particularly limited as long as it can be used in silica-blended rubber compositions. Sulfur-containing silane coupling agents such as triethoxysilylpropyl)disulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane can be exemplified. .
シランカップリング剤の配合量は、シリカの重量に対し、好ましくは3~15質量%を配合すると良く、より好ましくは5~10質量%にすると良い。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の3質量%未満であるとシリカの分散を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の15質量%を超えるとシランカップリング剤同士が縮合し、ゴム組成物における所望の硬度や強度を得ることができない。 The blending amount of the silane coupling agent is preferably 3 to 15% by mass, more preferably 5 to 10% by mass, based on the weight of silica. If the compounded amount of the silane coupling agent is less than 3% by mass of the silica compounded amount, the dispersion of silica may not be sufficiently improved. If the compounded amount of the silane coupling agent exceeds 15% by mass of the silica compounded amount, the silane coupling agents condense with each other, and the desired hardness and strength cannot be obtained in the rubber composition.
キャップトレッド用ゴム組成物を構成するジエン系ゴムは、ポリオルガノシロキサン構造、アミノ基、ヒドロキシル基、ヒドロカルビル基から選ばれる少なくとも1つを有する変性基を有する共役ジエン系ゴムを70質量%以上含有する。このような変性基を有する共役ジエン系ゴムを含有することにより、シリカとの親和性を向上させ、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ロードノイズ性および高速耐久性をより優れたものにすることができる。変性基を有する共役ジエン系ゴムの含有量は70質量%以上、好ましくは75~100質量%、より好ましくは80~95質量%であるとよい。 The diene rubber constituting the cap tread rubber composition contains 70% by mass or more of a conjugated diene rubber having a modifying group having at least one selected from a polyorganosiloxane structure, an amino group, a hydroxyl group, and a hydrocarbyl group. . Containing a conjugated diene rubber having such a modified group improves the affinity with silica, resulting in better low rolling resistance, wet grip performance, low road noise and high-speed durability. be able to. The content of the conjugated diene rubber having a modifying group is 70% by mass or more, preferably 75 to 100% by mass, more preferably 80 to 95% by mass.
キャップトレッド用ゴム組成物のジエン系ゴムは、変性基を有する共役ジエン系ゴム以外に、他のジエン系ゴムを含有することができる。他のジエン系ゴムとして、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、未変性のスチレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、エチレン-プロピレンゴム(EPM)等を挙げることができる。 The diene rubber of the cap tread rubber composition can contain other diene rubbers in addition to the conjugated diene rubber having a modifying group. Other diene rubbers include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, unmodified styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene rubber (EPM), and the like.
キャップトレッド用ゴム組成物のジエン系ゴムは、好ましくはポリオルガノシロキサン構造、アミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基、カルボニル基、アルコキシシリル基、シラノール基、ヒドロカルビル基から選ばれる少なくとも1つで変性された芳香族ビニル-共役ジエン共重合体であるとよい。芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α-メチルスチレン、1-ビニルナフタレン、3-ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、4-シクロヘキシルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレンなどが挙げられる。なかでもスチレンが好ましい。これらは単独でも、2種以上の組み合わせでもよい。 The diene rubber of the cap tread rubber composition is preferably modified with at least one selected from polyorganosiloxane structures, amino groups, hydroxyl groups, epoxy groups, carbonyl groups, alkoxysilyl groups, silanol groups and hydrocarbyl groups. It is preferably an aromatic vinyl-conjugated diene copolymer. Examples of aromatic vinyl compounds include styrene, α-methylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 3-vinyltoluene, ethylvinylbenzene, divinylbenzene, 4-cyclohexylstyrene and 2,4,6-trimethylstyrene. Among them, styrene is preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
また、共役ジエン化合物としては、例えば1,3-ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチルブタジエン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、1,3-ヘキサジエンなどが挙げられる。なかでも1,3-ブタジエンが好ましい。これらは単独でも、2種以上の組み合わせでもよい。 Examples of conjugated diene compounds include 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene and 1,3-hexadiene. Among them, 1,3-butadiene is preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
芳香族ビニル-共役ジエン共重合体は、芳香族ビニル単位含有量が好ましくは38~48質量%、ビニル結合含有量が好ましくは20~35質量%、重量平均分子量が好ましくは500,000~800,000であるとよい。芳香族ビニル-共役ジエン共重合体としては、スチレン及び1,3-ブタジエンの共重合体(スチレンブタジエン共重合体)が好ましい。 The aromatic vinyl-conjugated diene copolymer preferably has an aromatic vinyl unit content of 38 to 48% by mass, a vinyl bond content of preferably 20 to 35% by mass, and a weight average molecular weight of preferably 500,000 to 800. , 000. As the aromatic vinyl-conjugated diene copolymer, a copolymer of styrene and 1,3-butadiene (styrene-butadiene copolymer) is preferred.
変性基を有する共役ジエン系ゴムは、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端と下記一般式(1)で示されるポリオルガノシロキサンとが結合してなり、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖が、重合体ブロックAと、この重合体ブロックAと一続きに形成された重合体ブロックBとを有し、重合体ブロックAが、イソプレン単位80~95質量%および芳香族ビニル単位5~20質量%を含み、重量平均分子量が500~15,000であり、重合体ブロックBが、1,3-ブタジエン単位および芳香族ビニル単位を含むとよい。
(式(1)中、R1~R8は、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~5のアルコキシ基、および、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基からなる群より選ばれるいずれかの基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、炭素数1~5のアルコキシ基、またはエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であり、複数あるX2は互いに同一であっても相違していてもよい。X3は、2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3が複数あるときは、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。mは3~200の整数、nは0~200の整数、kは0~200の整数である。)
A conjugated diene rubber having a modifying group is formed by bonding an active end of a conjugated diene polymer chain having an active end with a polyorganosiloxane represented by the following general formula (1), resulting in a conjugated diene rubber having an active end. The polymer chain has a polymer block A and a polymer block B formed in series with the polymer block A, and the polymer block A contains 80 to 95% by weight of isoprene units and aromatic vinyl units. It preferably contains 5 to 20% by weight, has a weight average molecular weight of 500 to 15,000, and polymer block B contains 1,3-butadiene units and aromatic vinyl units.
(In formula (1), R 1 to R 8 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or aryl groups having 6 to 12 carbon atoms, which may be the same or different. X 1 and X 4 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group. Any group selected from the group, which may be the same or different X 2 is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or an epoxy group containing 4 to 12 carbon atoms and a plurality of X 2 may be the same or different, X 3 is a group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, and when there are a plurality of X 3 , they may be the same or different, m is an integer from 3 to 200, n is an integer from 0 to 200, and k is an integer from 0 to 200.)
変性基を有する共役ジエン系ゴムは、下記工程AとBとCとをこの順に備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造することができる。
・工程A:イソプレンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物を重合することにより、イソプレン単位含有量が80~95質量%であり、芳香族ビニル単位含有量が5~20質量%であり、重量平均分子量が500~15,000である、活性末端を有する重合体ブロックAを形成する工程
・工程B:上記重合体ブロックAと、1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物とを混合して重合反応を継続し、活性末端を有する重合体ブロックBを、上記重合体ブロックAと一続きにして形成することにより、上記重合体ブロックAおよび上記重合体ブロックBを有する、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る工程
・工程C:上記共役ジエン系重合体鎖の上記活性末端に、前記式(1)で示されるポリオルガノシロキサンを反応させる工程
以下、各工程について詳述する。
A conjugated diene rubber having a modifying group can be produced by a method for producing a conjugated diene rubber comprising the following steps A, B and C in this order.
- Step A: By polymerizing a monomer mixture containing isoprene and aromatic vinyl, the isoprene unit content is 80 to 95% by mass, the aromatic vinyl unit content is 5 to 20% by mass, and the weight Step of forming a polymer block A having an active end and having an average molecular weight of 500 to 15,000 Step B: the polymer block A and a monomer mixture containing 1,3-butadiene and an aromatic vinyl; are mixed to continue the polymerization reaction to form a polymer block B having an active terminal in series with the polymer block A, thereby having the polymer block A and the polymer block B, the active Steps for obtaining a conjugated diene-based polymer chain having a terminal Step C: a step of reacting the active terminal of the conjugated diene-based polymer chain with the polyorganosiloxane represented by the formula (1) Hereinafter, each step will be described in detail. describe.
(工程A)
工程Aでは、イソプレンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物を重合することにより、イソプレン単位含有量が80~95質量%であり、芳香族ビニル単位含有量が5~20質量%であり、重量平均分子量が500~15,000である、活性末端を有する重合体ブロックAを形成する。
(Step A)
In step A, by polymerizing a monomer mixture containing isoprene and aromatic vinyl, the isoprene unit content is 80 to 95% by mass, the aromatic vinyl unit content is 5 to 20% by mass, and the weight A polymer block A having an active end is formed with an average molecular weight of 500 to 15,000.
上記単量体混合物はイソプレンおよび芳香族ビニルのみであってもよいし、イソプレンおよび芳香族ビニル以外の単量体を含んでもよい。
上記芳香族ビニルとしては特に制限されないが、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2-エチルスチレン、3-エチルスチレン、4-エチルスチレン、2,4-ジイソプロピルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、5-t-ブチル-2-メチルスチレン、ビニルナフタレン、ジメチルアミノメチルスチレン、およびジメチルアミノエチルスチレンなどが挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。これらの芳香族ビニルは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
The monomer mixture may contain only isoprene and aromatic vinyl, or may contain monomers other than isoprene and aromatic vinyl.
The aromatic vinyl is not particularly limited, but examples include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-ethylstyrene, 3-ethylstyrene, 4-ethylstyrene, 2,4-diisopropylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 4-t-butylstyrene, 5-t-butyl-2-methylstyrene, vinylnaphthalene, dimethylaminomethylstyrene, dimethylaminoethylstyrene and the like. Among these, styrene is preferred. These aromatic vinyls can be used alone or in combination of two or more.
イソプレンおよび芳香族ビニル以外の単量体の例としては、1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-クロロ-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、および1,3-ヘキサジエンなどのイソプレン以外の共役ジエン;アクリロニトリル、およびメタクリロニトリルなどのα,β-不飽和ニトリル;アクリル酸、メタクリル酸、および無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸または酸無水物;メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、およびアクリル酸ブチルなどの不飽和カルボン酸エステル;1,5-ヘキサジエン、1,6-ヘプタジエン、1,7-オクタジエン、ジシクロペンタジエン、および5-エチリデン-2-ノルボルネンなどの非共役ジエン;などが挙げられる。これらの中でも、1,3-ブタジエンが好ましい。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of monomers other than isoprene and vinyl aromatics include 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, and conjugated dienes other than isoprene such as 1,3-hexadiene; α,β-unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; unsaturated carboxylic acids or anhydrides such as acrylic acid, methacrylic acid, and maleic anhydride; Unsaturated carboxylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl acrylate, and butyl acrylate; 1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, 1,7-octadiene, dicyclopentadiene, and 5-ethylidene-2-norbornene Non-conjugated dienes such as; Among these, 1,3-butadiene is preferred. These can be used alone or in combination of two or more.
上記単量体混合物は、不活性溶媒中で重合されるのが好ましい。
上記不活性溶媒としては、溶液重合において通常使用されるものであって、重合反応を阻害しないものであれば、特に限定されない。その具体例としては、例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、および2-ブテンなどの鎖状脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、およびシクロヘキセンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、およびキシレンなどの芳香族炭化水素;などが挙げられる。不活性溶媒の使用量は、単量体混合物濃度が、例えば、1~80質量%であり、好ましくは10~50質量%である。
The monomer mixture is preferably polymerized in an inert solvent.
The inert solvent is not particularly limited as long as it is commonly used in solution polymerization and does not inhibit the polymerization reaction. Specific examples thereof include linear aliphatic hydrocarbons such as butane, pentane, hexane, heptane, and 2-butene; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, and cyclohexene; benzene, toluene, and xylene. Aromatic hydrocarbons such as; The amount of the inert solvent used is, for example, 1 to 80% by mass, preferably 10 to 50% by mass, based on the concentration of the monomer mixture.
上記単量体混合物は重合開始剤により重合されるのが好ましい。
上記重合開始剤としては、イソプレンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物を重合させて、活性末端を有する重合体鎖を与えることができるものであれば、特に限定されない。その具体例としては、例えば、有機アルカリ金属化合物および有機アルカリ土類金属化合物、ならびにランタン系列金属化合物などを主触媒とする重合開始剤が好ましく使用される。有機アルカリ金属化合物としては、例えば、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、t-ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フェニルリチウム、およびスチルベンリチウムなどの有機モノリチウム化合物;ジリチオメタン、1,4-ジリチオブタン、1,4-ジリチオ-2-エチルシクロヘキサン、1,3,5-トリリチオベンゼン、および1,3,5-トリス(リチオメチル)ベンゼンなどの有機多価リチウム化合物;ナトリウムナフタレンなどの有機ナトリウム化合物;カリウムナフタレンなどの有機カリウム化合物;などが挙げられる。また、有機アルカリ土類金属化合物としては、例えば、ジ-n-ブチルマグネシウム、ジ-n-ヘキシルマグネシウム、ジエトキシカルシウム、ジステアリン酸カルシウム、ジ-t-ブトキシストロンチウム、ジエトキシバリウム、ジイソプロポキシバリウム、ジエチルメルカプトバリウム、ジ-t-ブトキシバリウム、ジフェノキシバリウム、ジエチルアミノバリウム、ジステアリン酸バリウム、およびジケチルバリウムなどが挙げられる。ランタン系列金属化合物を主触媒とする重合開始剤としては、例えば、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウムおよびガドリニウムなどのランタン系列金属と、カルボン酸、およびリン含有有機酸などとからなるランタン系列金属の塩を主触媒とし、これと、アルキルアルミニウム化合物、有機アルミニウムハイドライド化合物、および有機アルミニウムハライド化合物などの助触媒とからなる重合開始剤などが挙げられる。これらの重合開始剤の中でも、有機モノリチウム化合物を用いることが好ましく、n-ブチルリチウムを用いることがより好ましい。なお、有機アルカリ金属化合物は、予め、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジベンジルアミン、ピロリジン、ヘキサメチレンイミン、およびヘプタメチレンイミンなどの第2級アミンと反応させて、有機アルカリ金属アミド化合物として使用してもよい。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合開始剤の使用量は、目的とする分子量に応じて決定すればよいが、単量体混合物100g当り、好ましくは4~250mmol、より好ましくは6~200mmol、特に好ましくは10~70mmolの範囲である。
The monomer mixture is preferably polymerized with a polymerization initiator.
The polymerization initiator is not particularly limited as long as it can polymerize a monomer mixture containing isoprene and an aromatic vinyl to give a polymer chain having an active terminal. As a specific example thereof, for example, a polymerization initiator whose main catalyst is an organic alkali metal compound, an organic alkaline earth metal compound, a lanthanide series metal compound, or the like is preferably used. Examples of organic alkali metal compounds include organic monolithium compounds such as n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, phenyllithium, and stilbenelithium; organic polyvalent lithium compounds such as 4-dilithio-2-ethylcyclohexane, 1,3,5-trilithiobenzene, and 1,3,5-tris(lithiomethyl)benzene; organic sodium compounds such as sodium naphthalene; potassium naphthalene, etc. organic potassium compounds; and the like. Examples of organic alkaline earth metal compounds include di-n-butylmagnesium, di-n-hexylmagnesium, diethoxycalcium, calcium distearate, di-t-butoxystrontium, diethoxybarium, and diisopropoxybarium. , diethylmercaptobarium, di-t-butoxybarium, diphenoxybarium, diethylaminobarium, barium distearate, and diketylbarium. Examples of polymerization initiators using lanthanum-based metal compounds as main catalysts include lanthanum-based metals such as lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, and gadolinium, and lanthanum-based metals composed of carboxylic acids, phosphorus-containing organic acids, and the like. and a polymerization initiator comprising a salt of the main catalyst and a promoter such as an alkylaluminum compound, an organoaluminum hydride compound, or an organoaluminum halide compound. Among these polymerization initiators, it is preferable to use an organic monolithium compound, and it is more preferable to use n-butyllithium. The organic alkali metal compound is reacted in advance with a secondary amine such as dibutylamine, dihexylamine, dibenzylamine, pyrrolidine, hexamethyleneimine, and heptamethyleneimine, and used as an organic alkali metal amide compound. good too. These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
The amount of the polymerization initiator to be used may be determined according to the target molecular weight. be.
上記単量体混合物を重合する重合温度は、例えば、-80~+150℃、好ましくは0~100℃、より好ましくは20~90℃の範囲である。
重合様式としては、回分式、連続式など、いずれの様式をも採用できる。また、結合様式としては、例えば、ブロック状、テーパー状、およびランダム状などの種々の結合様式とすることができる。
重合体ブロックAにおけるイソプレン単位中の1,4-結合含有量を調節する方法としては、例えば、重合に際し、不活性溶媒に極性化合物を添加し、その添加量を調整する方法などが挙げられる。極性化合物としては、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、および2,2-ジ(テトラヒドロフリル)プロパンなどのエーテル化合物;テトラメチルエチレンジアミンなどの第三級アミン;アルカリ金属アルコキシド;ホスフィン化合物;などが挙げられる。これらの中でも、エーテル化合物、および第三級アミンが好ましく、その中でも、重合開始剤の金属とキレート構造を形成し得るものがより好ましく、2,2-ジ(テトラヒドロフリル)プロパン、およびテトラメチルエチレンジアミンが特に好ましい。
極性化合物の使用量は、目的とする1,4-結合含有量に応じて決定すればよく、重合開始剤1molに対して、0.01~30molが好ましく、0.05~10molがより好ましい。極性化合物の使用量が上記範囲内にあると、イソプレン単位中の1,4-結合含有量の調節が容易であり、かつ重合開始剤の失活による不具合も発生し難い。
The polymerization temperature for polymerizing the monomer mixture is, for example, -80 to +150°C, preferably 0 to 100°C, more preferably 20 to 90°C.
As a polymerization mode, any mode such as a batch system or a continuous system can be adopted. In addition, the binding pattern can be, for example, various binding patterns such as block, tapered, and random.
Methods for adjusting the content of 1,4-bonds in the isoprene units in polymer block A include, for example, a method of adding a polar compound to an inert solvent during polymerization and adjusting the amount added. Polar compounds include ether compounds such as dibutyl ether, tetrahydrofuran, and 2,2-di(tetrahydrofuryl)propane; tertiary amines such as tetramethylethylenediamine; alkali metal alkoxides; phosphine compounds; Among these, ether compounds and tertiary amines are preferred, and among them, those capable of forming a chelate structure with the metal of the polymerization initiator are more preferred, such as 2,2-di(tetrahydrofuryl)propane and tetramethylethylenediamine. is particularly preferred.
The amount of the polar compound to be used may be determined according to the target 1,4-bond content, and is preferably 0.01 to 30 mol, more preferably 0.05 to 10 mol, per 1 mol of the polymerization initiator. When the amount of the polar compound used is within the above range, the content of 1,4-bonds in the isoprene unit can be easily adjusted, and problems due to deactivation of the polymerization initiator are less likely to occur.
重合体ブロックAにおけるイソプレン単位中の1,4-結合含有量は、10~95質量%であることが好ましく、20~95質量%であることがより好ましい。
なお、本明細書において、イソプレン単位中の1,4-結合含有量とは、重合体ブロックAが有する全イソプレン単位に対する、1,4-結合のイソプレン単位の割合(質量%)を指す。
The content of 1,4-bonds in isoprene units in polymer block A is preferably 10 to 95% by mass, more preferably 20 to 95% by mass.
In the present specification, the content of 1,4-bonds in isoprene units refers to the ratio (% by mass) of isoprene units with 1,4-bonds to all isoprene units possessed by polymer block A.
重合体ブロックAの重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定されるポリスチレン換算の値として、500~15,000である。なかでも、1,000~12,000であることがより好ましく、1,500~10,000であることがさらに好ましい。
重合体ブロックAの重量平均分子量が500に満たないと、所望の低発熱性とウェット性能が発現しにくくなる。
重合体ブロックAの重量平均分子量が15,000を超えると、所望の低転がりとウェット性能の指標となる粘弾性特性のバランスが崩れる可能性がある。
重合体ブロックAの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布は、1.0~1.5であることが好ましく、1.0~1.3であることがより好ましい。重合体ブロックAの分子量分布の値(Mw/Mn)が上記範囲内にあると、変性基を有する共役ジエン系ゴムの製造がより容易となる。なお、MwおよびMnはいずれもGPCによって測定されるポリスチレン換算の値である。
The weight average molecular weight (Mw) of the polymer block A is 500 to 15,000 as a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC). Above all, it is more preferably from 1,000 to 12,000, and even more preferably from 1,500 to 10,000.
If the weight average molecular weight of the polymer block A is less than 500, desired low heat build-up and wet performance are difficult to develop.
If the weight-average molecular weight of the polymer block A exceeds 15,000, there is a possibility that the desired low rolling resistance and the viscoelastic property, which is an index of wet performance, will be out of balance.
The molecular weight distribution represented by the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the polymer block A is preferably from 1.0 to 1.5, more preferably from 1.0 to 1.3 is more preferred. When the value of the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polymer block A is within the above range, it becomes easier to produce a conjugated diene rubber having a modifying group. Both Mw and Mn are polystyrene equivalent values measured by GPC.
重合体ブロックAのイソプレン単位含有量は、80~95質量%であり、85~95質量%であることが好ましい。
重合体ブロックAの芳香族ビニル含有量は5~20質量%であり、5~15質量%であることが好ましく、5~13質量%であることがより好ましい。
重合体ブロックAにおける、イソプレンおよび芳香族ビニル以外の単量体単位の含有量は、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、6質量%以下であることがさらに好ましい。
The isoprene unit content of polymer block A is 80 to 95% by mass, preferably 85 to 95% by mass.
The aromatic vinyl content of polymer block A is 5 to 20% by mass, preferably 5 to 15% by mass, more preferably 5 to 13% by mass.
The content of monomer units other than isoprene and aromatic vinyl in polymer block A is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and 6% by mass or less. is more preferred.
(工程B)
工程Bでは、上述した工程Aで形成された重合体ブロックAと、1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物とを混合して重合反応を継続し、活性末端を有する重合体ブロックBを、上記重合体ブロックAと一続きにして形成することにより、上記重合体ブロックAおよび上記重合体ブロックBを有する、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る。
(Step B)
In step B, the polymer block A formed in step A described above is mixed with a monomer mixture containing 1,3-butadiene and an aromatic vinyl to continue the polymerization reaction to produce a polymer having an active terminal. By forming block B continuously with polymer block A, a conjugated diene-based polymer chain having the polymer block A and the polymer block B and having an active end is obtained.
上記芳香族ビニルの具体例および好適な態様は上述のとおりである。 Specific examples and preferred aspects of the aromatic vinyl are as described above.
上記単量体混合物は、不活性溶媒中で重合されるのが好ましい。
上記不活性溶媒の定義、具体例および好適な態様は上述のとおりである。
重合体ブロックBを形成する際の活性末端を有する重合体ブロックAの使用量は、目的とする分子量に応じて決定すればよいが、1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物100g当り、例えば、0.1~5mmol、好ましくは0.15~2mmol、より好ましくは0.2~1.5mmolの範囲である。
重合体ブロックAと1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物との混合方法は、特に限定されず、1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物の溶液中に活性末端を有する重合体ブロックAを加えてもよいし、活性末端を有する重合体ブロックAの溶液中に1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物を加えてもよい。重合の制御の観点より、1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物の溶液中に活性末端を有する重合体ブロックAを加えることが好ましい。
1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルを含む単量体混合物を重合するに際し、重合温度は、例えば、-80~+150℃、好ましくは0~100℃、より好ましくは20~90℃の範囲である。重合様式としては、回分式、連続式など、いずれの様式をも採用できる。なかでも、回分式が好ましい。
重合体ブロックBの各単量体の結合様式は、例えば、ブロック状、テーパー状、およびランダム状などの種々の結合様式とすることができる。これらの中でも、ランダム状が好ましい。1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニルの結合様式をランダム状にする場合、重合系内において、1,3-ブタジエンと芳香族ビニルとの合計量に対する芳香族ビニルの比率が高くなりすぎないように、1,3-ブタジエンと芳香族ビニルとを、連続的または断続的に重合系内に供給して重合することが好ましい。
The monomer mixture is preferably polymerized in an inert solvent.
The definition, specific examples and preferred embodiments of the inert solvent are as described above.
The amount of polymer block A having an active terminal to be used in forming polymer block B may be determined according to the target molecular weight. For example, it is in the range of 0.1 to 5 mmol, preferably 0.15 to 2 mmol, more preferably 0.2 to 1.5 mmol per 100 g.
The method of mixing the polymer block A with the monomer mixture containing 1,3-butadiene and the aromatic vinyl is not particularly limited. A polymer block A having an active terminal may be added, or a monomer mixture containing 1,3-butadiene and an aromatic vinyl may be added to a solution of the polymer block A having an active terminal. From the viewpoint of polymerization control, it is preferable to add polymer block A having an active terminal to the solution of the monomer mixture containing 1,3-butadiene and aromatic vinyl.
When polymerizing a monomer mixture containing 1,3-butadiene and an aromatic vinyl, the polymerization temperature is, for example, -80 to +150°C, preferably 0 to 100°C, more preferably 20 to 90°C. . As a polymerization mode, any mode such as a batch system or a continuous system can be adopted. Among them, a batch system is preferable.
The binding pattern of each monomer of the polymer block B can be, for example, various binding patterns such as block, tapered, and random. Among these, a random shape is preferred. When the bonding pattern of 1,3-butadiene and aromatic vinyl is randomized, the ratio of aromatic vinyl to the total amount of 1,3-butadiene and aromatic vinyl in the polymerization system should not be too high. , 1,3-butadiene and the aromatic vinyl are preferably fed into the polymerization system continuously or intermittently for polymerization.
重合体ブロックBの1,3-ブタジエン単位含有量は特に制限されないが、55~95質量%であることが好ましく、55~90質量%であることがより好ましい。
重合体ブロックBの芳香族ビニル単位含有量は特に制限されないが、5~45質量%であることが好ましく、10~45質量%であることがより好ましい。
The 1,3-butadiene unit content of polymer block B is not particularly limited, but is preferably 55 to 95% by mass, more preferably 55 to 90% by mass.
The aromatic vinyl unit content of polymer block B is not particularly limited, but is preferably 5 to 45% by mass, more preferably 10 to 45% by mass.
重合体ブロックBは、1,3-ブタジエン単位および芳香族ビニル単位以外に、さらに、その他の単量体単位を有していてもよい。その他の単量体単位を構成するために用いられるその他の単量体としては、上述した「イソプレン以外の単量体のうち芳香族ビニル以外の例」のうち1,3-ブタジエンを除いたものや、イソプレンなどが挙げられる。
重合体ブロックBのその他の単量体単位の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることがさらに好ましい。
Polymer block B may further have other monomeric units in addition to 1,3-butadiene units and aromatic vinyl units. Other monomers used to constitute other monomer units include the above-mentioned "Examples of monomers other than isoprene other than aromatic vinyl" except for 1,3-butadiene. and isoprene.
The content of other monomer units in polymer block B is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 35% by mass or less.
重合体ブロックBにおける1,3-ブタジエン単位中のビニル結合含有量を調節するためには、重合に際し、不活性溶媒に極性化合物を添加することが好ましい。ただし、重合体ブロックAの調製時に、不活性溶媒に、重合体ブロックBにおける1,3-ブタジエン単位中のビニル結合含有量を調節するのに十分な量の極性化合物を添加している場合は、新たに極性化合物を添加しなくてもよい。ビニル結合含有量を調節するために用いられる極性化合物についての具体例は、上述の重合体ブロックAの形成に用いられる極性化合物と同様である。極性化合物の使用量は、目的とするビニル結合含有量に応じて決定すればよく、重合開始剤1molに対して、好ましくは0.01~100mol、より好ましくは0.1~30molの範囲で調節すればよい。極性化合物の使用量がこの範囲にあると、1,3-ブタジエン単位中のビニル結合含有量の調節が容易であり、かつ、重合開始剤の失活による不具合も発生し難い。
重合体ブロックBにおける1,3-ブタジエン単位中のビニル結合含有量は、好ましくは10~90質量%、より好ましくは20~80質量%、特に好ましくは25~70質量%である。
In order to adjust the vinyl bond content in the 1,3-butadiene units in the polymer block B, it is preferable to add a polar compound to the inert solvent during the polymerization. However, if a sufficient amount of a polar compound is added to the inert solvent during the preparation of polymer block A to adjust the vinyl bond content in the 1,3-butadiene units in polymer block B , it is not necessary to add a new polar compound. Specific examples of polar compounds used to adjust the vinyl bond content are the same as the polar compounds used to form polymer block A described above. The amount of the polar compound to be used may be determined according to the desired vinyl bond content, and is preferably adjusted in the range of 0.01 to 100 mol, more preferably 0.1 to 30 mol, per 1 mol of the polymerization initiator. do it. When the amount of the polar compound used is within this range, the vinyl bond content in the 1,3-butadiene unit can be easily adjusted, and problems due to deactivation of the polymerization initiator are less likely to occur.
The vinyl bond content in the 1,3-butadiene units in the polymer block B is preferably 10-90% by mass, more preferably 20-80% by mass, and particularly preferably 25-70% by mass.
工程AおよびBにより、重合体ブロックAおよび重合体ブロックBを有する、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得ることができる。
上記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖は、生産性の観点より、重合体ブロックA-重合体ブロックBで構成され、重合体ブロックBの末端が活性末端であることが好ましいが、重合体ブロックAを複数有していてもよいし、その他の重合体ブロックを有していてもよい。例えば、重合体ブロックA-重合体ブロックB-重合体ブロックA、および重合体ブロックA-重合体ブロックB-イソプレンのみからなるブロックなどの、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖が挙げられる。共役ジエン系重合体鎖の活性末端側にイソプレンのみからなるブロックを形成させる場合、イソプレンの使用量は、初めの重合反応に使用した重合開始剤1molに対して、10~100molであることが好ましく、15~70molであることがより好ましく、20~35molであることが特に好ましい。
上記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖における重合体ブロックAと重合体ブロックBとの質量比(重合体ブロックA、Bが複数ある場合は、それぞれの合計質量を基準とする)は、(重合体ブロックAの質量)/(重合体ブロックBの質量)として、0.001~0.1であることが好ましく、0.003~0.07であることがより好ましく、0.005~0.05であることが特に好ましい。
上記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布は、1.0~3.0であることが好ましく、1.0~2.5であることがより好ましく、1.0~2.2であることが特に好ましい。活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の分子量分布の値(Mw/Mn)が上記範囲内にあると、変性基を有する共役ジエン系ゴムの製造が容易となる。なお、MwおよびMnはいずれもGPCによって測定されるポリスチレン換算の値である。
上記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖中、イソプレン単位および1,3-ブタジエン単位の合計の含有量が50~99.995質量%、芳香族ビニル単位の含有量が0.005~50質量%であることが好ましく、イソプレン単位および1,3-ブタジエン単位の合計の含有量が55~95質量%、芳香族ビニル単位の含有量が5~45質量%であることがより好ましく、イソプレン単位および1,3-ブタジエン単位の合計の含有量が55~90質量%、芳香族ビニル単位の含有量が10~45質量%であることが特に好ましい。また、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖におけるイソプレン単位中および1,3-ブタジエン単位中のビニル結合含有量は、上述した重合体ブロックBにおける1,3-ブタジエン単位中のビニル結合含有量と同様である。
Through steps A and B, a conjugated diene-based polymer chain having polymer block A and polymer block B and having an active end can be obtained.
From the viewpoint of productivity, the conjugated diene-based polymer chain having the active terminal is preferably composed of polymer block A and polymer block B, and the terminal of polymer block B is preferably the active terminal. It may have a plurality of blocks A, or may have other polymer blocks. Examples thereof include conjugated diene-based polymer chains having active ends, such as polymer block A-polymer block B-polymer block A, and blocks consisting of polymer block A-polymer block B-isoprene only. When forming a block consisting of only isoprene on the active terminal side of the conjugated diene polymer chain, the amount of isoprene used is preferably 10 to 100 mol per 1 mol of the polymerization initiator used in the initial polymerization reaction. , more preferably 15 to 70 mol, particularly preferably 20 to 35 mol.
The mass ratio of the polymer block A to the polymer block B in the conjugated diene polymer chain having the active terminal (when there are a plurality of polymer blocks A and B, the total mass of each is used as a reference) is ( The mass of polymer block A)/(mass of polymer block B) is preferably 0.001 to 0.1, more preferably 0.003 to 0.07, and 0.005 to 0. 0.05 is particularly preferred.
The molecular weight distribution represented by the ratio (Mw/Mn) between the weight-average molecular weight (Mw) and the number-average molecular weight (Mn) of the conjugated diene-based polymer chain having an active terminal is 1.0 to 3.0. is preferred, 1.0 to 2.5 is more preferred, and 1.0 to 2.2 is particularly preferred. When the molecular weight distribution value (Mw/Mn) of the conjugated diene-based polymer chain having active terminals is within the above range, the production of the conjugated diene-based rubber having modifying groups is facilitated. Both Mw and Mn are polystyrene equivalent values measured by GPC.
In the conjugated diene polymer chain having the active terminal, the total content of isoprene units and 1,3-butadiene units is 50 to 99.995% by mass, and the content of aromatic vinyl units is 0.005 to 50% by mass. %, more preferably the total content of isoprene units and 1,3-butadiene units is 55 to 95% by mass, the content of aromatic vinyl units is 5 to 45% by mass, and the isoprene units and 1,3-butadiene units in a total content of 55 to 90% by mass, and an aromatic vinyl unit content of 10 to 45% by mass. Further, the vinyl bond content in the isoprene unit and the 1,3-butadiene unit in the conjugated diene polymer chain having an active terminal is the vinyl bond content in the 1,3-butadiene unit in the polymer block B described above. is similar to
(工程C)
工程Cは、工程Bで得られた共役ジエン系重合体鎖の活性末端に、下記式(1)で示されるポリオルガノシロキサンを反応させる工程である。
(Process C)
Step C is a step of reacting the active terminal of the conjugated diene polymer chain obtained in Step B with a polyorganosiloxane represented by the following formula (1).
(式(1)中、R1~R8は、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~5のアルコキシ基、および、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基からなる群より選ばれるいずれかの基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、炭素数1~5のアルコキシ基、またはエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であり、複数あるX2は互いに同一であっても相違していてもよい。X3は、2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3が複数あるときは、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。mは3~200の整数、nは0~200の整数、kは0~200の整数である。)
(In formula (1), R 1 to R 8 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or aryl groups having 6 to 12 carbon atoms, which may be the same or different. X 1 and X 4 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group. Any group selected from the group, which may be the same or different X 2 is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or an epoxy group containing 4 to 12 carbon atoms and a plurality of X 2 may be the same or different, X 3 is a group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, and when there are a plurality of X 3 , they may be the same or different, m is an integer from 3 to 200, n is an integer from 0 to 200, and k is an integer from 0 to 200.)
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、R1~R8、X1およびX4で表される炭素数1~6の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、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、およびシクロヘキシル基などが挙げられる。炭素数6~12のアリール基としては、例えば、フェニル基、およびメチルフェニル基などが挙げられる。これらのなかでも、ポリオルガノシロキサン自体の製造の観点から、メチル基、およびエチル基が好ましい。 In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), examples of alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 to R 8 , X 1 and X 4 include methyl group, ethyl group, n- Examples include propyl, isopropyl, butyl, pentyl, hexyl, and cyclohexyl groups. Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include a phenyl group and a methylphenyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable from the viewpoint of production of the polyorganosiloxane itself.
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X1、X2、およびX4で表される炭素数1~5のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、およびブトキシ基などが挙げられる。なかでも、共役ジエン系重合体鎖の活性末端との反応性の観点から、メトキシ基、およびエトキシ基が好ましい。 In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), examples of the alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms represented by X 1 , X 2 and X 4 include methoxy, ethoxy, propoxy, iso propoxy group, butoxy group, and the like. Among them, a methoxy group and an ethoxy group are preferable from the viewpoint of reactivity with the active terminal of the conjugated diene polymer chain.
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X1、X2、およびX4で表されるエポキシ基を含有する炭素数4~12の基としては、下記式(2)で表される基が挙げられる。
上記式(2)で表される基において、Z2が酸素原子であるものが好ましく、Z2が酸素原子であり、かつ、Eがグリシジル基であるものがより好ましく、Z1が炭素数1~3のアルキレン基であり、Z2が酸素原子であり、かつ、Eがグリシジル基であるものが特に好ましい。 In the group represented by the above formula (2), Z 2 is preferably an oxygen atom, more preferably Z 2 is an oxygen atom and E is a glycidyl group, and Z 1 has 1 carbon atom. ∼3 alkylene groups, Z 2 is an oxygen atom and E is a glycidyl group are particularly preferred.
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X1およびX4としては、上記の中でも、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基、または炭素数1~6のアルキル基が好ましく、また、X2としては、上記の中でも、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基が好ましく、X1およびX4が炭素数1~6のアルキル基であり、かつ、X2がエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であることがより好ましい。 In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), X 1 and X 4 are preferably an epoxy group-containing group having 4 to 12 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Among the above, X 2 is preferably an epoxy group-containing group having 4 to 12 carbon atoms, X 1 and X 4 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and X 2 is epoxy It is more preferably a group containing 4 to 12 carbon atoms.
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X3、すなわち2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基としては、下記式(3)で表される基が好ましい。
上記式(3)中、tは2~20の整数であり、Pは炭素数2~10のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Rは水素原子またはメチル基であり、Qは炭素数1~10のアルコキシ基またはアリールオキシ基である。上記式(3)中、*は結合位置を表す。これらの中でも、tが2~8の整数であり、Pが炭素数3のアルキレン基であり、Rが水素原子であり、かつ、Qがメトキシ基であるものが好ましい。
In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), X 3 , that is, the group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, is preferably a group represented by the following formula (3).
In the above formula (3), t is an integer of 2 to 20, P is an alkylene group or an alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, R is a hydrogen atom or a methyl group, and Q has 1 to 1 carbon atoms. 10 alkoxy or aryloxy groups. In the above formula (3), * represents a bonding position. Among these, those in which t is an integer of 2 to 8, P is an alkylene group having 3 carbon atoms, R is a hydrogen atom, and Q is a methoxy group are preferred.
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、mは3~200の整数であり、好ましくは20~150の整数、より好ましくは30~120の整数である。mが3以上の整数であるため、変性基を有する共役ジエン系ゴムはシリカとの親和性が高く、その結果、本発明のゴム組成物から得られるタイヤは優れた低発熱性を示す。また、mが200以下の整数であるため、ポリオルガノシロキサン自体の製造が容易になると共に、本発明のゴム組成物の粘度は低くなる。 In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), m is an integer of 3-200, preferably an integer of 20-150, more preferably an integer of 30-120. Since m is an integer of 3 or more, the conjugated diene rubber having a modifying group has a high affinity with silica, and as a result, the tire obtained from the rubber composition of the present invention exhibits excellent low heat build-up. Moreover, since m is an integer of 200 or less, the polyorganosiloxane itself can be easily produced, and the rubber composition of the present invention has a low viscosity.
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、nは0~200の整数であり、好ましくは0~150の整数、より好ましくは0~120の整数である。また、上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、kは0~200の整数であり、好ましくは0~150の整数、より好ましくは0~130の整数である。 In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), n is an integer of 0-200, preferably an integer of 0-150, more preferably an integer of 0-120. In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), k is an integer of 0-200, preferably an integer of 0-150, more preferably an integer of 0-130.
上記式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、m、n、およびkの合計数は、3~400であることが好ましく、20~300であることがより好ましく、30~250であることが特に好ましい。 In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), the total number of m, n, and k is preferably 3 to 400, more preferably 20 to 300, and 30 to 250. is particularly preferred.
なお、上記式(1)で示されるポリオルガノシロキサンにおいて、ポリオルガノシロキサン中のエポキシ基が共役ジエン系重合体鎖の活性末端と反応する場合、ポリオルガノシロキサン中の少なくとも一部のエポキシ基が開環することにより、エポキシ基が開環した部分の炭素原子と共役ジエン系重合体鎖の活性末端との結合が形成されると考えられる。また、ポリオルガノシロキサン中のアルコキシ基が共役ジエン系重合体鎖の活性末端と反応する場合、ポリオルガノシロキサン中の少なくとも一部のアルコキシ基が脱離することにより、脱離したアルコキシ基が結合していたポリオルガノシロキサンにおけるケイ素原子と共役ジエン系重合体鎖の活性末端との結合が形成されると考えられる。 In the polyorganosiloxane represented by the above formula (1), when the epoxy groups in the polyorganosiloxane react with the active terminals of the conjugated diene polymer chain, at least some of the epoxy groups in the polyorganosiloxane are opened. It is believed that the ringing forms a bond between the carbon atom at the ring-opening portion of the epoxy group and the active terminal of the conjugated diene polymer chain. Also, when the alkoxy groups in the polyorganosiloxane react with the active terminals of the conjugated diene-based polymer chain, at least some of the alkoxy groups in the polyorganosiloxane are eliminated, and the eliminated alkoxy groups are bonded. It is believed that a bond is formed between the silicon atom in the polyorganosiloxane and the active terminal of the conjugated diene polymer chain.
上記ポリオルガノシロキサン(以下、変性剤とも言う)の使用量は、重合に使用した重合開始剤1molに対する変性剤中のエポキシ基およびアルコキシ基の合計mol数の比が0.1~1の範囲となる量であることが好ましく、0.2~0.9の範囲となる量であることがより好ましく、0.3~0.8の範囲となる量であることがさらに好ましい。 The amount of the above-mentioned polyorganosiloxane (hereinafter also referred to as a modifier) is such that the ratio of the total number of moles of epoxy groups and alkoxy groups in the modifier to 1 mole of the polymerization initiator used for polymerization is in the range of 0.1 to 1. The amount is preferably in the range of 0.2 to 0.9, more preferably in the range of 0.3 to 0.8.
上記共役ジエン系ゴムの製造方法では、上述した変性剤にて、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を変性する他に、重合停止剤、上述した変性剤以外の重合末端変性剤、お
よびカップリング剤などを重合系内に添加することにより、一部の共役ジエン系重合体鎖の活性末端を、本発明の効果を阻害しない範囲で、不活性化してもよい。すなわち、変性基を有する共役ジエン系ゴムは、一部の共役ジエン系重合体鎖の活性末端が、本発明の効果を阻害しない範囲で、重合停止剤、上述した変性剤以外の重合末端変性剤、およびカップリング剤などにより不活性化されていてもよい。
このときに用いられる重合末端変性剤およびカップリング剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、N-フェニル-2-ピロリドン、およびN-メチル-ε-カプロラクタムなどのN-置換環状アミド類;1,3-ジメチルエチレン尿素、および1,3-ジエチル―2-イミダゾリジノンなどのN-置換環状尿素類;4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、および4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどのN-置換アミノケトン類;ジフェニルメタンジイソシアネート、および2,4-トリレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート類;N,N-ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドなどのN,N-ジ置換アミノアルキルメタクリルアミド類;4-N,N-ジメチルアミノベンズアルデヒドなどのN-置換アミノアルデヒド類1ジシクロヘキシルカルボジイミドなどのN-置換カルボジイミド類;N-エチルエチリデンイミン、N-メチルベンジリデンイミンなどのシッフ塩基類;4-ビニルピリジンなどのピリジル基含有ビニル化合物;四塩化錫;四塩化ケイ素、ヘキサクロロジシラン、ビス(トリクロロシリル)メタン、1,2-ビス(トリクロロシリル)エタン、1,3-ビス(トリクロロシリル)プロパン、1,4-ビス(トリクロロシリル)ブタン、1,5-ビス(トリクロロシリル)ペンタン、および1,6-ビス(トリクロロシリル)ヘキサンなどのハロゲン化ケイ素化合物;などが挙げられる。1分子中に5以上のケイ素-ハロゲン原子結合を有するハロゲン化ケイ素化合物をカップリング剤として併用して得られる高分岐共役ジエン系ゴムを用いて得られるタイヤは、操縦安定性が優れる。これらの重合末端変性剤およびカップリング剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In the method for producing a conjugated diene-based rubber, in addition to modifying the conjugated diene-based polymer chain having an active terminal with the modifier described above, a polymerization terminator, a polymerization terminal modifier other than the modifier described above, and a cup By adding a ring agent or the like to the polymerization system, some of the active terminals of the conjugated diene polymer chains may be inactivated to the extent that the effects of the present invention are not impaired. That is, in the conjugated diene rubber having a modifying group, a polymerization terminator, a polymerization terminal modifying agent other than the above-described modifying agents, as long as the active terminals of some of the conjugated diene polymer chains do not impair the effects of the present invention. , and may be inactivated by a coupling agent or the like.
Polymerization terminal modifiers and coupling agents used at this time include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-phenyl-2-pyrrolidone, and N-methyl-ε-caprolactam. N-substituted cyclic amides such as 1,3-dimethylethyleneurea and 1,3-diethyl-2-imidazolidinone; 4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone, and 4,4′-bis(diethylamino)benzophenone; aromatic isocyanates such as diphenylmethane diisocyanate, and 2,4-tolylene diisocyanate; N,N, such as N,N-dimethylaminopropylmethacrylamide; N-disubstituted aminoalkylmethacrylamides; N-substituted aminoaldehydes such as 4-N,N-dimethylaminobenzaldehyde 1 N-substituted carbodiimides such as dicyclohexylcarbodiimide; N-ethylethylideneimine, N-methylbenzylideneimine, etc. Schiff bases; pyridyl group-containing vinyl compounds such as 4-vinylpyridine; tin tetrachloride; silicon tetrachloride, hexachlorodisilane, bis (trichlorosilyl) methane, 1,2-bis (trichlorosilyl) ethane, 1,3- Silicon halide compounds such as bis(trichlorosilyl)propane, 1,4-bis(trichlorosilyl)butane, 1,5-bis(trichlorosilyl)pentane, and 1,6-bis(trichlorosilyl)hexane; be done. A tire obtained using a highly branched conjugated diene rubber obtained by using a silicon halide compound having 5 or more silicon-halogen atom bonds in one molecule as a coupling agent has excellent steering stability. One of these polymerization terminal modifiers and coupling agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
共役ジエン系重合体鎖の活性末端に、上述した変性剤などを反応させる際、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液に、変性剤などを添加することが好ましく、反応を良好に制御する観点から、変性剤などを不活性溶媒に溶解して重合系内に添加することがより好ましい。その溶液濃度は、1~50質量%の範囲とすることが好ましい。
変性剤などを添加する時期は、特に限定されないが、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖における重合反応が完結しておらず、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液が単量体をも含有している状態、より具体的には、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液が、好ましくは100ppm以上、より好ましくは300~50,000ppmの単量体を含有している状態で、この溶液に変性剤などを添加することが望ましい。変性剤などの添加をこのように行なうことにより、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖と重合系中に含まれる不純物との副反応を抑制して、反応を良好に制御することが可能となる。
共役ジエン系重合体鎖の活性末端に、上述した変性剤などを反応させるときの条件としては、温度が、例えば、0~100℃、好ましくは30~90℃の範囲であり、それぞれの反応時間が、例えば、1分~120分、好ましくは2分~60分の範囲である。
共役ジエン系重合体鎖の活性末端に、変性剤などを反応させた後は、メタノールおよびイソプロパノールなどのアルコールまたは水などの、重合停止剤を添加して未反応の活性末端を失活させることが好ましい。
When the active terminal of the conjugated diene polymer chain is reacted with the modifier or the like described above, it is preferable to add the modifier or the like to the solution containing the conjugated diene polymer chain having the active terminal to improve the reaction. From the viewpoint of controlling to , it is more preferable to dissolve the modifier or the like in an inert solvent and add it to the polymerization system. The solution concentration is preferably in the range of 1 to 50% by mass.
The timing of adding a modifier or the like is not particularly limited, but when the polymerization reaction in the conjugated diene polymer chain having an active terminal is not completed and the solution containing the conjugated diene polymer chain having an active terminal is A state containing a monomer, more specifically, a solution containing a conjugated diene polymer chain having an active terminal preferably contains 100 ppm or more, more preferably 300 to 50,000 ppm of the monomer. It is desirable to add a denaturing agent or the like to this solution while it is contained. By adding modifiers and the like in this way, side reactions between the conjugated diene polymer chains having active terminals and impurities contained in the polymerization system can be suppressed, and the reaction can be well controlled. Become.
Conditions for reacting the active terminal of the conjugated diene-based polymer chain with the modifier or the like described above include a temperature range of, for example, 0 to 100° C., preferably 30 to 90° C., and the respective reaction times. is, for example, in the range of 1 minute to 120 minutes, preferably 2 minutes to 60 minutes.
After the active terminal of the conjugated diene polymer chain is reacted with a modifier or the like, a polymerization terminator such as alcohol such as methanol and isopropanol or water can be added to deactivate the unreacted active terminal. preferable.
共役ジエン系重合体鎖の活性末端を失活させた後、所望により、フェノール系安定剤、リン系安定剤、イオウ系安定剤などの老化防止剤、クラム化剤、およびスケール防止剤などを重合溶液に添加し、その後、直接乾燥またはスチームストリッピングなどにより重合溶液から重合溶媒を分離して、得られる変性基を有する共役ジエン系ゴムを回収する。なお、重合溶液から重合溶媒を分離する前に、重合溶液に伸展油を混合し、変性基を有する共役ジエン系ゴムを油展ゴムとして回収してもよい。
変性基を有する共役ジエン系ゴムを油展ゴムとして回収する場合に用いる伸展油としては、例えば、パラフィン系、芳香族系およびナフテン系の石油系軟化剤、植物系軟化剤、ならびに脂肪酸などが挙げられる。石油系軟化剤を用いる場合には、IP346の方法(英国のTHEINSTITUTEPETROLEUMの検査方法)により抽出される多環芳香族の含有量が3%未満であることが好ましい。伸展油を使用する場合、その使用量は、共役ジエン系ゴム100質量部に対して、例えば、5~100質量部、好ましくは10~60質量部、より好ましくは20~50質量部である。
After deactivating the active terminal of the conjugated diene-based polymer chain, if desired, anti-aging agents such as phenol-based stabilizers, phosphorus-based stabilizers, sulfur-based stabilizers, crumb agents, scale inhibitors, etc. are polymerized. After that, the polymerization solvent is separated from the polymerization solution by direct drying, steam stripping, or the like, and the resulting conjugated diene rubber having modifying groups is recovered. Before separating the polymerization solvent from the polymerization solution, an extender oil may be mixed with the polymerization solution, and the conjugated diene rubber having a modifying group may be recovered as an oil-extended rubber.
Examples of the extender oil used when recovering the conjugated diene rubber having a modifying group as an oil-extended rubber include paraffinic, aromatic and naphthenic petroleum softeners, vegetable softeners, and fatty acids. be done. When petroleum-based softeners are used, it is preferred that the content of polycyclic aromatics extracted by the IP346 method (inspection method of THE INSTITUTE PETROLEUM, UK) is less than 3%. When an extender oil is used, the amount used is, for example, 5 to 100 parts by mass, preferably 10 to 60 parts by mass, and more preferably 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conjugated diene rubber.
変性基を有する共役ジエン系ゴムは、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖と、上述したポリオルガノシロキサンとを反応させることにより生じる、3以上の共役ジエン系重合体鎖が結合している構造体(以下、「活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖と、上述したポリオルガノシロキサンとを反応させることにより生じる、3以上の共役ジエン系重合体鎖が結合している構造体」を単に「3以上の共役ジエン系重合体鎖が結合している構造体」とも言う)を、5~40質量%含有していることが好ましく、5~30質量%含有していることがより好ましく、10~20質量%含有していることが特に好ましい。3以上の共役ジエン系重合体鎖が結合している構造体の割合が上記範囲内にあると、製造時における凝固性、および乾燥性が良好となり、さらには、シリカを配合したときに、より加工性に優れるタイヤ用ゴム組成物、およびより低発熱性に優れたタイヤを与えることができる。なお、最終的に得られた変性基を有する共役ジエン系ゴムの全量に対する、3以上の共役ジエン系重合体鎖が結合している構造体の割合(質量分率)を、共役ジエン系重合体鎖の3分岐以上のカップリング率として表す。これは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(ポリスチレン換算)により測定することができる。ゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定により得られたチャートより、全溶出面積に対する、分子量の最も小さいピークが示すピークトップ分子量の2.8倍以上のピークトップ分子量を有するピーク部分の面積比を、共役ジエン系重合体鎖の3分岐以上のカップリング率とする。 A conjugated diene-based rubber having a modifying group has a structure in which three or more conjugated diene-based polymer chains are bonded by reacting a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal with the polyorganosiloxane described above. body (hereinafter, "a structure in which three or more conjugated diene-based polymer chains are bonded, which is produced by reacting a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal with the above-described polyorganosiloxane" is simply referred to as " (Also referred to as "a structure in which three or more conjugated diene polymer chains are bonded") preferably contains 5 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. It is particularly preferable to contain up to 20% by mass. When the ratio of the structure to which 3 or more conjugated diene-based polymer chains are bonded is within the above range, the coagulability and drying property during production are improved, and furthermore, when silica is blended, the A rubber composition for tires having excellent processability and a tire having excellent low heat build-up can be provided. The ratio (mass fraction) of the structure in which three or more conjugated diene polymer chains are bonded to the total amount of the finally obtained conjugated diene rubber having a modifying group is defined as the conjugated diene polymer It is expressed as the coupling rate of 3 or more branches of the chain. This can be measured by gel permeation chromatography (converted to polystyrene). From the chart obtained by gel permeation chromatography measurement, the area ratio of the peak portion having a peak top molecular weight of 2.8 times or more of the peak top molecular weight indicated by the peak with the lowest molecular weight with respect to the total elution area was Coupling rate of 3 or more branches of the coalesced chain.
上記変性基を有する共役ジエン系ゴムの芳香族ビニル単位含有量は38~48質量%である。なかでも、40~45質量%であることが好ましい。上記芳香族ビニル単位含有量が38質量%に満たないと、ウェット性能が不十分となる。また、上記芳香族ビニル単位含有量が48質量%を超えると、低転がり抵抗性が悪化する。
上記変性基を有する共役ジエン系ゴムのビニル結合含有量は20~35質量%である。なかでも、25~30質量%であることが好ましい。上記ビニル結合含有量が20質量%に満たないと、低転がり抵抗性が悪化する。また、上記ビニル結合含有量が35質量%を超えると、粘度が上昇し加工性が悪化する。なお、ビニル結合含有量とは、変性基を有する共役ジエン系ゴムに含まれる共役ジエン単位のうち、ビニル結合が占める割合(質量%)を指す。
上記変性基を有する共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定されるポリスチレン換算の値として、500,000~800,000である。なかでも、600,000~700,000であることが好ましい。上記重量平均分子量が500,000に満たないと、摩耗性能が悪化する。また、上記重量平均分子量が800,000を超えると、加工性が悪化する。
上記変性基を有する共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布は、1.1~3.0であることが好ましく、1.2~2.5であることがより好ましく、1.2~2.2であることが特に好ましい。なお、MwおよびMnはいずれもGPCによって測定されるポリスチレン換算の値である。
上記変性基を有する共役ジエン系ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、20~100であることが好ましく、30~90であることがより好ましく、35~80であることが特に好ましい。なお、変性基を有する共役ジエン系ゴムを油展ゴムとする場合は、その油展ゴムのムーニー粘度を上記の範囲とすることが好ましい。
The aromatic vinyl unit content of the conjugated diene-based rubber having the modifying group is 38 to 48% by mass. Among them, 40 to 45% by mass is preferable. If the aromatic vinyl unit content is less than 38% by mass, the wet performance will be insufficient. Moreover, when the said aromatic vinyl unit content exceeds 48 mass %, low rolling resistance will deteriorate.
The vinyl bond content of the conjugated diene rubber having the modifying group is 20 to 35% by mass. Among them, 25 to 30% by mass is preferable. If the vinyl bond content is less than 20% by mass, low rolling resistance is deteriorated. On the other hand, if the vinyl bond content exceeds 35% by mass, the viscosity increases and processability deteriorates. The vinyl bond content refers to the proportion (% by mass) of the conjugated diene units contained in the conjugated diene rubber having a modifying group, which is occupied by vinyl bonds.
The weight average molecular weight (Mw) of the conjugated diene rubber having the modifying group is 500,000 to 800,000 as a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC). Among them, it is preferably 600,000 to 700,000. If the weight-average molecular weight is less than 500,000, wear performance will deteriorate. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 800,000, workability deteriorates.
The molecular weight distribution represented by the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the conjugated diene rubber having the modifying group is preferably 1.1 to 3.0. , more preferably 1.2 to 2.5, and particularly preferably 1.2 to 2.2. Both Mw and Mn are polystyrene equivalent values measured by GPC.
The Mooney viscosity (ML 1+4 , 100° C.) of the conjugated diene rubber having the modifying group is preferably 20-100, more preferably 30-90, and particularly preferably 35-80. When the conjugated diene rubber having a modifying group is used as the oil-extended rubber, the Mooney viscosity of the oil-extended rubber is preferably set within the above range.
本発明においては、ジエン系ゴム中の変性基を有する共役ジエン系ゴムの含有量は、30質量%以上であり、40~80質量%であることが好ましく、50~70質量%であることがより好ましい。
ジエン系ゴム中の変性基を有する共役ジエン系ゴムの含有量が30質量%に満たないと、ウェット性能および低転がり抵抗性ならびに操縦安定性が不十分となる。
なお、「ジエン系ゴム中の変性基を有する共役ジエン系ゴムの含有量」とは、ジエン系ゴム全体に対する変性基を有する共役ジエン系ゴムの含有量(質量%)を指す。
In the present invention, the content of the conjugated diene rubber having a modifying group in the diene rubber is 30% by mass or more, preferably 40 to 80% by mass, and more preferably 50 to 70% by mass. more preferred.
If the content of the conjugated diene rubber having a modifying group in the diene rubber is less than 30% by mass, wet performance, low rolling resistance and steering stability will be insufficient.
In addition, "the content of the conjugated diene rubber having the modifying group in the diene rubber" refers to the content (% by mass) of the conjugated diene rubber having the modifying group with respect to the entire diene rubber.
キャップトレッド用ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができる。またかかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。キャップトレッド用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。 Rubber compositions for cap treads are generally used in tire rubber compositions such as vulcanizing or cross-linking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, plasticizers, processing aids, terpene resins, and thermosetting resins. Various additives can be blended within a range that does not hinder the object of the present invention. Also, such additives can be kneaded in a conventional manner to form a rubber composition and used for vulcanization or cross-linking. The blending amount of these additives can be a conventional general blending amount as long as it does not contradict the object of the present invention. The rubber composition for cap treads can be produced by mixing the above components using a conventional rubber kneading machine such as a Banbury mixer, a kneader, and a roll.
空気入りタイヤのアンダートレッド、ベルトカバー層およびベルト層をそれぞれ構成するゴム組成物は、特に制限されるものではなく、通常用いられるアンダートレッド用ゴム組成物、ベルトカバー層用ゴム組成物およびベルト用ゴム組成物を適用することができる。
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
The rubber compositions constituting the undertread, the belt cover layer and the belt layer of the pneumatic tire are not particularly limited, and commonly used undertread rubber compositions, belt cover layer rubber compositions and belt A rubber composition can be applied.
EXAMPLES The present invention will be further described with reference to examples below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
表3に記載されたゴム組成物の共通組成を有し、表1~2に記載の原材料を配合した16種類のキャップトレッド用ゴム組成物(実施例1~8、標準例、比較例1~7)を調製するにあたり、硫黄、および加硫促進剤を除く成分を1.7Lのバンバリーミキサーで5分間混練し、145℃に達したとき放出し冷却しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、および加硫促進剤を加えて70℃のオープンロールで混練することにより、17種類のタイヤ用ゴム組成物を得た。また表3に記載の各添加剤の配合量は、表1~2に記載のゴム成分100質量部に対する質量部として表されている。 16 kinds of cap tread rubber compositions (Examples 1 to 8, standard examples, comparative examples 1 to In preparing 7), the ingredients except sulfur and the vulcanization accelerator were kneaded in a 1.7 L Banbury mixer for 5 minutes, and when the temperature reached 145°C, the mixture was discharged and cooled to obtain a masterbatch. Sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained masterbatch, and the mixture was kneaded with an open roll at 70°C to obtain 17 types of tire rubber compositions. Also, the compounding amount of each additive shown in Table 3 is expressed as parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component shown in Tables 1 and 2.
得られたキャップトレッド用ゴム組成物を用いてキャップトレッドを構成し、表1~2に示すように、アンダートレッドの厚み(表中、「UTの厚み」と記す。)、アンダートレッドのゴム硬度(表中、「UTのゴム硬度 Hu」と記す。)、キャップトレッドとアンダートレッドのゴム硬度の比Hu/Hc(-)およびベルトカバーの繊維コードの種類を満たす空気入りタイヤ(サイズ195/65R15)を加硫成形した。得られた空気入りタイヤを用いて以下の方法により、操縦安定性、ウェットグリップ性能、ロードノイズ、高速耐久性および低転がり抵抗性を評価した。 A cap tread is constructed using the obtained rubber composition for cap tread, and as shown in Tables 1 and 2, the thickness of the undertread (referred to as "thickness of UT" in the table) and the rubber hardness of the undertread (In the table, "UT rubber hardness Hu"), the rubber hardness ratio Hu/Hc (-) between the cap tread and the undertread, and the type of fiber cord of the belt cover Pneumatic tires (size 195/65R15 ) was vulcanized. Using the obtained pneumatic tire, steering stability, wet grip performance, road noise, high-speed durability and low rolling resistance were evaluated by the following methods.
操縦安定性
空気入りタイヤを、リムサイズ15×6Jのホイールに組み付けて、空気圧を230kPaとして試験車両に装着し、乾燥路面においてテストドライバーによる操縦安定性能の官能評価を行った。評価結果は、標準例を基準(5点)とする5点法にて示した。この評価点が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。
Steering Stability A pneumatic tire was assembled to a wheel with a rim size of 15×6J, and mounted on a test vehicle at an air pressure of 230 kPa. The evaluation results were shown by a 5-point scale with the standard example as the standard (5 points). It means that the higher the score, the better the steering stability.
ウェットグリップ性能
空気入りタイヤを、リムサイズ15×6Jのホイールに組み付けて、空気圧を230kPaとして試験車両に装着し、湿潤路面において時速80kmからの制動距離を測定した。得られた値はそれぞれ逆数を算出し、得られた値は、標準例の逆数の値を100とする指数として、表1~2の「ウェット性能」の欄に記載した。この指数が大きいほど、ウェットグリップ性能が優れることを意味する。
Wet grip performance A pneumatic tire was mounted on a wheel with a rim size of 15 x 6J, and mounted on a test vehicle at an air pressure of 230 kPa. The reciprocals of the obtained values were calculated, and the obtained values were listed in the "Wet performance" column of Tables 1 and 2 as indices with the reciprocal value of the standard example being 100. A larger index means better wet grip performance.
ロードノイズ
空気入りタイヤを、リムサイズ15×6Jのホイールに組み付けて、排気量2.5Lの乗用車(前輪駆動車)の前後車輪として装着し、空気圧を230kPaとし、運転席の窓の内側に集音マイクを設置し、アスファルト路面からなるテストコースを平均速度50km/hの条件で走行させた際の周波数315Hz付近の音圧レベルを測定した。得られた値は、それぞれの逆数を算出し、標準例の値の逆数を100とする指数として、表1~2の「ロードノイズ」の欄に記載した。この指数が大きいほど、ロードノイズが低減されており、優れることを意味する。
Road noise Pneumatic tires were mounted on wheels with a rim size of 15 x 6J, and mounted as the front and rear wheels of a passenger car (front-wheel drive vehicle) with an engine displacement of 2.5L. A microphone was installed, and the sound pressure level around a frequency of 315 Hz was measured when running on a test course consisting of an asphalt road surface at an average speed of 50 km/h. The reciprocals of the obtained values were calculated, and the reciprocals of the values of the standard example were set to 100, and the indices were listed in the "road noise" column of Tables 1 and 2. The larger the index, the better the road noise is reduced.
高速耐久性
空気入りタイヤを、リムサイズ15×6Jのホイールに組み付けて、空気圧230kPaを充填し、室内ドラム試験機(ドラム径1707mm)に装着し、JIS D4230に規定される高速耐久性試験を実施した後、引き続き1時間毎に8km/hずつ加速し、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、走行距離の測定値を用い、標準例を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、故障が生じるまでの走行距離が長く、高速耐久性が優れていることを意味する。
High-speed durability A pneumatic tire was mounted on a wheel with a rim size of 15 x 6J, filled with air pressure of 230 kPa, mounted on an indoor drum tester (drum diameter 1707 mm), and subjected to a high-speed durability test specified in JIS D4230. After that, the vehicle was accelerated by 8 km/h every hour, and the distance traveled until the tire failed was measured. The evaluation results were expressed as indices with the standard example being 100, using the measured value of the running distance. The larger the index value, the longer the running distance until failure occurs, and the better the high-speed durability.
低転がり抵抗性
空気入りタイヤを、リム(15×6J)に装着し、空気を充填しJATMA規定空気圧230kPaに空気を充填して、JIS D4230に準拠する室内ドラム試験機(ドラム径1707mm)にかけて、試験荷重30N、速度40km/h時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。得られた値の逆数を算出し、標準例の値の逆数を100とする指数として、表1~2の「低転がり抵抗性」の欄に記載した。この指数が大きいほど、低転がり抵抗性が優れることを意味する。
Low rolling resistance A pneumatic tire is mounted on a rim (15 x 6J), filled with air to a JATMA specified air pressure of 230 kPa, and subjected to an indoor drum tester (drum diameter 1707 mm) in accordance with JIS D4230. The rolling resistance was measured at a test load of 30 N and a speed of 40 km/h. The reciprocal of the obtained value was calculated, and the index was recorded in the column of "low rolling resistance" in Tables 1 and 2, with the reciprocal of the value of the standard example being 100. A larger index means better low rolling resistance.
なお、表1~2において使用した原材料の種類を下記に示す。
・未変性SBR:日本ゼオン社製1502
・変性SBR-1:変性基を有する共役ジエン系ゴム、以下の製造方法により調製した。
変性SBR-1の製造方法
窒素置換された100mLアンプル瓶に、シクロヘキサン(35g)、およびテトラメチルエチレンジアミン(1.4mmol)を添加し、さらに、n-ブチルリチウム(4.3mmol)を添加した。次いで、イソプレン(21.6g)、およびスチレン(3.1g)をゆっくりと添加し、50℃のアンプル瓶内で120分反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロックAを得た。この重合体ブロックAは、重量平均分子量が8700、分子量分布(Mw/Mn)が1.10、芳香族ビニル単位含有量が12.6質量%、イソプレン単位含有量が87.4質量%、および1,4-結合含有量が58.0質量%であった。
次に、撹拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン(4000g)、1,3-ブタジエン(474.0g)、およびスチレン(126.0g)を仕込んだ後、上記にて得られた活性末端を有する重合体ブロックAを全量加え、50℃で重合を開始した。重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、次いで、後述する式(1)で表されるポリオルガノシロキサンAを、エポキシ基の含有量が1.42mmol(使用したn-ブチルリチウムの0.33倍モルに相当)となるように、20質量%濃度のキシレン溶液の状態で添加し、30分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、特定共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤(イルガノックス1520、BASF社製)を少量添加し、伸展油としてフッコールエラミック30(新日本石油(株)製)を特定共役ジエン系ゴム100質量部に対して25質量部添加した後、スチームストリッピング法により固形状のゴムを回収した。得られた固形状のゴムをロールにより脱水し、乾燥機中で乾燥を行い、変性基を有する共役ジエン系ゴムである変性SBR-1を得た。
なお、上述したポリオルガノシロキサンAは、上記式(1)中、X1、X4、R1~R3およびR5~R8はメチル基である。また、mは80、nは0、kは120である。さらに、X2は下記式(4)で表される基である(ここで、*は結合位置を表す)。
得られた変性SBR-1は、重量平均分子量が640,000、分子量分布(Mw/Mn)が1.65、3分岐以上のカップリング率が12.5質量%、芳香族ビニル単位含有量が42.6質量%、ビニル結合含有量が29.5質量%、および、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)が58であった。
The types of raw materials used in Tables 1 and 2 are shown below.
・ Undenatured SBR: 1502 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
• Modified SBR-1: A conjugated diene rubber having a modifying group, prepared by the following manufacturing method.
Production Method of Modified SBR-1 Cyclohexane (35 g) and tetramethylethylenediamine (1.4 mmol) were added to a nitrogen-purged 100 mL ampoule bottle, and further n-butyllithium (4.3 mmol) was added. Then, isoprene (21.6 g) and styrene (3.1 g) were slowly added and reacted in an ampoule bottle at 50° C. for 120 minutes to obtain polymer block A having active terminals. This polymer block A has a weight average molecular weight of 8700, a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.10, an aromatic vinyl unit content of 12.6% by mass, an isoprene unit content of 87.4% by mass, and The 1,4-bond content was 58.0% by weight.
Next, an autoclave equipped with a stirrer was charged with cyclohexane (4000 g), 1,3-butadiene (474.0 g), and styrene (126.0 g) under a nitrogen atmosphere, and then the active terminal obtained above was removed. The total amount of polymer block A was added, and polymerization was initiated at 50°C. After confirming that the polymerization conversion rate was in the range of 95% to 100%, polyorganosiloxane A represented by the formula (1) described later was added to an epoxy group content of 1.42 mmol (used (equivalent to 0.33 moles of n-butyllithium) was added in the form of a xylene solution having a concentration of 20% by mass, and reacted for 30 minutes. Thereafter, methanol was added as a polymerization terminator in an amount corresponding to twice the moles of the n-butyllithium used to obtain a solution containing the specific conjugated diene rubber. To this solution, a small amount of an anti-aging agent (Irganox 1520, manufactured by BASF) was added, and 25% Fuccol Ceramic 30 (manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) was added as an extender oil to 100 parts by mass of the specific conjugated diene rubber. After adding parts by mass, a solid rubber was recovered by a steam stripping method. The resulting solid rubber was dehydrated with rolls and dried in a dryer to obtain modified SBR-1, which is a conjugated diene rubber having modifying groups.
In the above-described polyorganosiloxane A, X 1 , X 4 , R 1 to R 3 and R 5 to R 8 are methyl groups in the above formula (1). Also, m is 80, n is 0, and k is 120. Furthermore, X2 is a group represented by the following formula ( 4 ) (where * represents a bonding position).
The resulting modified SBR-1 has a weight average molecular weight of 640,000, a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.65, a coupling ratio of three or more branches of 12.5% by mass, and an aromatic vinyl unit content of 42.6% by weight, a vinyl bond content of 29.5% by weight, and a Mooney viscosity (ML 1+4 , 100° C.) of 58.
・変性SBR-2:アミノシラン基を有する共役ジエン系ゴム、旭化成社製F3420
・変性SBR-3:ポリシロキサンを有する共役ジエン系ゴム、日本ゼオン社製NS612
・NR:天然ゴム、STR
・シリカ-1:Evonik社製ZEOSIL 1165MP、CTAB吸着比表面積が160m2/g
・シリカ-2:Evonik社製200MP、CTAB吸着比表面積が200m2/g
・カップリング剤:シランカップリング剤、Evonik社製Si69
・カーボンブラック:CABOT社製ISAF
・アルキルシラン:オクチオルトリエトキシシラン、信越シリコーン社製KBE-3083
・プロセスオイル:昭和シェル石油社製エキストラクト 4号S
・ベルトカバー層に使用したナイロン繊維コード:旭化成社製レオナ、構造は1100dtex/2。
・ベルトカバー層に使用したPET繊維コード:100℃における2.0cN/dtex負荷時の弾性率が4.5[cN/(tex・%)]、タイヤ内におけるコード張力が1.8[cN/dtex]のポリエチレンテレフタレート繊維コード、構造は1100dtex/2。
・Modified SBR-2: Conjugated diene rubber with aminosilane group, F3420 manufactured by Asahi Kasei Corporation
・Modified SBR-3: Conjugated diene rubber with polysiloxane, NS612 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
・NR: natural rubber, STR
・Silica-1: ZEOSIL 1165MP manufactured by Evonik, CTAB adsorption specific surface area of 160 m 2 /g
・Silica-2: 200MP manufactured by Evonik, with a CTAB adsorption specific surface area of 200m 2 /g
Coupling agent: silane coupling agent, Si69 manufactured by Evonik
・ Carbon black: ISAF manufactured by CABOT
・Alkylsilane: octyoltriethoxysilane, KBE-3083 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
・Process oil: Extract No. 4 S manufactured by Showa Shell Sekiyu K.K.
- Nylon fiber cord used for the belt cover layer: Leona manufactured by Asahi Kasei Corporation, with a structure of 1100 dtex/2.
・PET fiber cord used for the belt cover layer: Elastic modulus at 100 ° C. with a load of 2.0 cN / dtex is 4.5 [cN / (tex %)], cord tension in the tire is 1.8 [cN / dtex] polyethylene terephthalate fiber cord, structure 1100 dtex/2.
なお、表3において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
・亜鉛華:正同化学工業社製酸化亜鉛3種
・老化防止剤:Solutia社製SANTOFLEX 6PPD
・硫黄:細井化学工業社製油処理硫黄、硫黄含有率が95質量%
・加硫促進剤-1:大内新興化学工業(株)製ノクセラー CZ-G(CBS)
・加硫促進剤-2:大内新興化学工業(株)製ノクセラー D(DPG)
The types of raw materials used in Table 3 are shown below.
・Stearic acid: Bead stearic acid YR manufactured by NOF Corporation
・ Zinc white: 3 types of zinc oxide manufactured by Seido Chemical Industry Co., Ltd. ・ Anti-aging agent: SANTOFLEX 6PPD manufactured by Solutia
・ Sulfur: Hosoi Chemical Co., Ltd. oil refinery processing sulfur, sulfur content is 95% by mass
・Vulcanization accelerator-1: Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd. Noccellar CZ-G (CBS)
・Vulcanization accelerator-2: Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd. Noxceller D (DPG)
表1~2から明らかなように実施例1~7の空気入りタイヤは、操縦安定性、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能、低ロードノイズ性および高速耐久性が、標準例および比較例に対し優れていることが確認された。 As is clear from Tables 1 and 2, the pneumatic tires of Examples 1 to 7 are superior in steering stability, low rolling resistance, wet grip performance, low road noise and high-speed durability to the standard and comparative examples. confirmed to be excellent.
比較例1の空気入りタイヤは、ベルトカバー層をナイロン繊維コードで構成したので、ロードノイズおよび高速耐久性が劣る。
比較例2の空気入りタイヤは、アンダートレッドのゴム硬度Huを硬くし、アンダートレッドとキャップトレッドのゴム硬度の比Hu/Hcが0.9を超える、ロードノイズおよび高速耐久性が劣る。また操縦安定性が十分でない。
比較例3の空気入りタイヤは、キャップトレッド用ゴム組成物のシリカを50質量部未満にしたので、キャップトレッドのゴム硬度が低くなり、操縦安定性、およびウェットグリップ性能が劣る。
比較例4の空気入りタイヤは、比較例3のキャップトレッド用ゴム組成物のオイル量を少なくして、キャップトレッドのゴム硬度を回復させ、操縦安定性が若干回復したが、ウェット性能が劣る。
比較例5の空気入りタイヤは、キャップトレッド用ゴム組成物のシリカが150質量部を超えるので、キャップトレッドのゴム硬度が高くなり、低転がり抵抗性、低ロードノイズ性および高速耐久性が劣る。また操縦安定性が十分でない。
比較例6の空気入りタイヤは、比較例5のキャップトレッド用ゴム組成物のオイル量を増やして、キャップトレッドのゴム硬度を回復させロードノイズを若干改良したが、低転がり抵抗性および高速耐久性が劣る。また操縦安定性が十分でない。
比較例7の空気入りタイヤは、アンダートレッドの厚みが1.5mm未満であるので、低転がり抵抗性、低ロードノイズ性および高速耐久性が劣る。また操縦安定性が十分でない。
比較例8の空気入りタイヤは、キャップトレッド用ゴム組成物において、ジエン系ゴム中の変性SBR-1(変性基を有する共役ジエン系ゴム)が70質量%未満であるので、
ウェット性能が劣る。
The pneumatic tire of Comparative Example 1 was inferior in road noise and high-speed durability because the belt cover layer was composed of nylon fiber cords.
In the pneumatic tire of Comparative Example 2, the rubber hardness Hu of the undertread is increased, and the rubber hardness ratio Hu/Hc between the undertread and the cap tread exceeds 0.9, resulting in poor road noise and high-speed durability. Also, the steering stability is not sufficient.
Since the pneumatic tire of Comparative Example 3 contained less than 50 parts by mass of silica in the cap tread rubber composition, the rubber hardness of the cap tread was low, and the steering stability and wet grip performance were poor.
In the pneumatic tire of Comparative Example 4, the amount of oil in the rubber composition for cap tread of Comparative Example 3 was reduced to recover the rubber hardness of the cap tread, and the steering stability was slightly recovered, but the wet performance was inferior.
Since the pneumatic tire of Comparative Example 5 contained more than 150 parts by mass of silica in the cap tread rubber composition, the rubber hardness of the cap tread was high, and the low rolling resistance, low road noise and high-speed durability were poor. Also, the steering stability is not sufficient.
In the pneumatic tire of Comparative Example 6, the amount of oil in the cap tread rubber composition of Comparative Example 5 was increased to recover the rubber hardness of the cap tread and slightly improve the road noise, but the rolling resistance and high-speed durability were low. is inferior. Also, the steering stability is not sufficient.
Since the pneumatic tire of Comparative Example 7 has an undertread thickness of less than 1.5 mm, it is inferior in low rolling resistance, low road noise and high-speed durability. Also, the steering stability is not sufficient.
In the pneumatic tire of Comparative Example 8, in the cap tread rubber composition, the modified SBR-1 (conjugated diene rubber having a modifying group) in the diene rubber was less than 70% by mass.
Poor wet performance.
Claims (4)
前記アンダートレッドの厚みが1.5mm以上、前記アンダートレッドのゴム硬度Huとキャップトレッドのゴム硬度Hcとの比Hu/Hcが0.9以下であり、
前記キャップトレッドが、ジエン系ゴム100質量部にシリカ50~150質量部を配合したゴム組成物で構成されてなり、前記ジエン系ゴムが、ポリオルガノシロキサン構造、アミノシラン基、ポリシロキサン構造から選ばれる少なくとも1つを有する変性基を有する共役ジエン系ゴムを70質量%以上含有することを特徴とする空気入りタイヤ。 It has a plurality of belt layers in which the cord direction intersects between layers, and a belt cover layer formed by spirally winding a polyethylene terephthalate fiber cord in the tire circumferential direction on the outer side of the belt layer in the tire radial direction, A pneumatic tire having an undertread and a cap tread on its radially outer side,
The thickness of the undertread is 1.5 mm or more, and the ratio Hu/Hc between the rubber hardness Hu of the undertread and the rubber hardness Hc of the cap tread is 0.9 or less,
The cap tread is composed of a rubber composition in which 50 to 150 parts by mass of silica is blended with 100 parts by mass of diene rubber, and the diene rubber is selected from a polyorganosiloxane structure, an aminosilane group, and a polysiloxane structure . A pneumatic tire containing 70% by mass or more of a conjugated diene rubber having at least one modifying group.
(式(1)中、R1~R8は、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~5のアルコキシ基、および、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基からなる群より選ばれるいずれかの基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、炭素数1~5のアルコキシ基、またはエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であり、複数あるX2は互いに同一であっても相違していてもよい。X3は、2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3が複数あるときは、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。mは3~200の整数、nは0~200の整数、kは0~200の整数である。) The conjugated diene rubber having the modifying group is formed by bonding the active terminal of the conjugated diene polymer chain having the active terminal with the polyorganosiloxane represented by the following general formula (1), and has the active terminal. The conjugated diene-based polymer chain has a polymer block A and a polymer block B formed continuously with the polymer block A, and the polymer block A contains 80 to 95% by mass of isoprene units and It contains 5 to 20% by mass of aromatic vinyl units, has a weight average molecular weight of 500 to 15,000, and the polymer block B contains 1,3-butadiene units and aromatic vinyl units. The pneumatic tire according to claim 1.
(In formula (1), R 1 to R 8 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or aryl groups having 6 to 12 carbon atoms, which may be the same or different. X 1 and X 4 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group. Any group selected from the group, which may be the same or different X 2 is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or an epoxy group containing 4 to 12 carbon atoms and a plurality of X 2 may be the same or different, X 3 is a group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, and when there are a plurality of X 3 , they may be the same or different, m is an integer from 3 to 200, n is an integer from 0 to 200, and k is an integer from 0 to 200.)
4. The pneumatic tire according to claim 1, 2 or 3, wherein the silica has a CTAB adsorption specific surface area of 180 to 230 m 2 /g.
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