JP7210992B2 - スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物 - Google Patents
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Description
上記ゴム組成物は、イソプレン系ゴム及び2種以上のブタジエンゴム(BR)を含有するゴム成分を含む。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられる。NRは、SIR20、RSS♯3、TSR20等、IRは、IR2200等、タイヤ工業で一般的なものを使用できる。改質NRは、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRは、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRは、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等、が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
BR全体のシス含量は配合するBRの種類、配合比により適宜調整することができ、また、配合される各BRのシス含量は特に限定されず、BR全体としてシス含量が90質量%となればよい。
なお、本明細書において、シス含量(シス-1,4-結合量)は、赤外吸収スペクトル分析や、NMR分析により測定されるシグナル強度から算出される値である。特に、BR全体のシス含量は、実施例に記載の方法により測定できる。
変性BR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BR等を使用できる。例えば、BR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BR(末端に上記官能基を有する末端変性BR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性BRや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性BR(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BR)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BR等が挙げられる。
なお、上記化合物(変性剤)による変性は公知の方法で実施可能である。
水溶性微粒子は、水への溶解性を有する微粒子であれば特に限定されることなく、使用可能である。例えば、常温(20℃)の水への溶解度が1g/100g水以上の材料を使用できる。
本明細書において、中央値粒度は、レーザー回折法にて測定できる。
リグニン誘導体としては、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩、等が好適である。リグニン誘導体は、サルファイトパルプ法、クラフトパルプ法のいずれにより得られたものでもよい。
スルホン化度(/OCH3)=
リグニン誘導体中のスルホン基中のS(モル)/リグニン誘導体中のメトキシル基(モル)
上記ゴム組成物は、氷上性能及び加工性の観点から、充填剤としてシリカを含むことが好ましい。シリカとしては、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。市販品としては、デグッサ社、ローディア社、東ソー・シリカ(株)、ソルベイジャパン(株)、(株)トクヤマ等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。
上記ゴム組成物がシリカを含む場合、更にシランカップリング剤を含むことが好ましい。
シランカップリング剤としては、特に限定されず、例えば、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、などのスルフィド系、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、Momentive社製のNXT、NXT-Zなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、などのグリシドキシ系、3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。市販品としては、デグッサ社、Momentive社、信越シリコーン(株)、東京化成工業(株)、アヅマックス(株)、東レ・ダウコーニング(株)等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記ゴム組成物は、氷上性能及び加工性の観点から、充填剤としてカーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックとしては、特に限定されないが、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。市販品としては、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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。
上記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、液体可塑剤の含有量が30質量部以下である。これにより、良好な氷上性能及び加工性が得られる。該含有量は、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。下限は特に限定されず、液体可塑剤を配合しなくてもよいが、氷上性能の点から、5質量部以上が好ましく、7質量部以上がより好ましい。
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC-8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた値である。
なお、本明細書において、炭化水素樹脂の軟化点は、JIS K 6220-1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
上記ゴム組成物は、耐クラック性、耐オゾン性等の観点から、老化防止剤を含有することが好ましい。
加硫促進剤の含有量は特に制限はなく、要望する加硫速度や架橋密度に合わせて自由に決定すれば良いが、ゴム成分100質量部に対して、通常、0.3~10質量部、好ましくは0.5~7質量部である。
本発明のスタッドレスタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法により製造される。すなわち、上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(キャップトレッドなど)の形状に合わせて押し出し加工し、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で、スタッドレスタイヤが得られる。本発明のスタッドレスタイヤは、乗用車用スタッドレスタイヤとして好適に使用できる。
天然ゴム(NR):RSS#3
ブタジエンゴム1(BR1):宇部興産(株)製のBR150B(シス含量:95質量%以上)
ブタジエンゴム2(BR2):旭化成ケミカルズ(株)製のN103(シス含量:35質量%)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のシーストN220(N2SA:114m2/g)
シリカ:エボニックデグッサ社製のウラトシルVN3(N2SA:172m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi266
水溶性微粒子1:馬居化成工業(株)製のMN-00(硫酸マグネシウム、中央値粒度(メジアン径)75μm)
水溶性微粒子2:馬居化成工業(株)製のUSN-00(超微細硫酸マグネシウム、中央値粒度(メジアン径)3μm)
水溶性微粒子3:東京化成工業(株)製のリグニンスルホン酸ナトリウム(中央値粒度(メジアン径)100μm)
ワックス:日本精鑞(株)製のオゾエースワックス
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
液体可塑剤1:オイル(出光興産(株)製のPS-32〔プロセスオイル〕)
液体可塑剤2:液状ジエン系ポリマー((株)クラレ製のFB-823〔液状ファルネセンブタジエン共重合体、重量平均分子量:50,000、ファルネセン/ブタジエン比=80/20〕)
炭化水素樹脂:スチレン共重合体樹脂(ヤスハラケミカル(株)製のYSレジンSX100、軟化点:100±5℃)
ステアリン酸:日油(株)製の椿
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS
(株)島津製作所製SALD-2000J型を用い、レーザー回折法(測定操作は下記のとおり)により測定した。
<測定操作>
水溶性微粒子を、分散溶媒(トルエン)と分散剤(10質量%スルホこはく酸ジー2-エチルヘキシルナトリウム/トルエン溶液)との混合溶液に室温で分散させ、得られた分散液に超音波を照射しながら、該分散液を5分間撹拌して試験液を得た。該試験液を回分セルに移し、1分後に測定した。(屈折率:1.70-0.20i)
表1に示す配合処方に従い、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、天然ゴムとシリカ、ブタジエンゴムとシリカを添加し、それぞれ150℃の条件下で3分間混練りし、混練り物(マスターバッチ)を得た。次に、得られたマスターバッチに、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を添加し、150℃の条件下で2分間混練りし、混練り物を得た。更に、硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。次に、得られた未加硫ゴム組成物を150℃で30分間、2mm厚の金型でプレスし、加硫ゴム組成物を得た。
BR全体のシス含量は以下の方法により測定した。
BRUKER社製AV400のNMR装置、データ解析ソフトTOP SPIN2.1を用いてシス含量を測定した。
各試験用スタッドレスタイヤを用いて、下記の条件で氷上での実車性能を評価した。試験場所は、住友ゴム工業株式会社の北海道名寄テストコースで行い、気温は0~-5℃であった。試験用タイヤを国産2000ccのFR車に装着し、時速30km/hでロックブレーキを踏み停止させるまでに要した氷上の停止距離を測定した。比較例1を基準として、下記式から指数表示した。指数が大きいほど、氷上性能に優れることを示す。
(氷上性能)=(比較例1の制動停止距離)/(各配合の停止距離)×100
各加硫ゴム組成物について、JIS-T 9233にもとづいて製作されたタックテスト装置を用いて、タックテスト(粘着力測定)を行った。比較例1の測定値を100として、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど接着性に優れ、加工性に優れることを示し、指数が90以上であれば加工性が良好であるといえる。
(加工性)=(各配合のタックテスト測定値)/(比較例1のタックテスト測定値)×100
Claims (5)
- イソプレン系ゴム及び2種以上のブタジエンゴムを含有するゴム成分、水溶性微粒子、カーボンブラック、シリカ、並びに液体可塑剤を含み、
ブタジエンゴム全体のシス含量が90質量%以下であり、
前記水溶性微粒子は、20℃の水への溶解度が1g/100g水以上であり、中央値粒度が1μm~1mmであり、
前記液体可塑剤は、25℃で液体状態の可塑剤であり、
ゴム成分100質量部に対する水溶性微粒子の含有量が5~40質量部であり、
ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量が1~10質量部であり、
ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が25~300質量部であり、
ゴム成分100質量部に対する液体可塑剤の含有量が5~30質量部であるスタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物(ただし、下記式(1)で表される化合物、又は、ファルネセン系樹脂を含むゴム組成物を除く)。
R101-S-S-E-S-S-R102 (1)
(式(1)中、Eは炭素数2~10のアルキレン基、R101及びR102は、同一若しくは異なって、窒素原子を含む1価の有機基を表す。) - イソプレン系ゴム及び2種以上のブタジエンゴムを含有するゴム成分、水溶性微粒子、カーボンブラック、シリカ、並びに液体可塑剤を含み、
ブタジエンゴム全体のシス含量が60質量%以下であり、
前記水溶性微粒子は、20℃の水への溶解度が1g/100g水以上であり、中央値粒度が1μm~1mmであり、
前記液体可塑剤は、25℃で液体状態の可塑剤であり、
ゴム成分100質量部に対する水溶性微粒子の含有量が5~40質量部であり、
ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量が1~10質量部であり、
ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が25~300質量部であり、
ゴム成分100質量部に対する液体可塑剤の含有量が5~30質量部であるスタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物。 - ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量が20質量%以上、ブタジエンゴムの合計含有量が20質量%以上であり、
シリカ及びカーボンブラックの合計含有量100質量%中のシリカ含有率が50質量%以上である請求項1又は2記載のスタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物。 - ゴム成分100質量部に対する水溶性微粒子の含有量が25~40質量部である請求項1~3のいずれかに記載のスタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物。
- 請求項1~4のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したトレッドを有するスタッドレスタイヤ。
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