JP7287063B2 - タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、イソプレン系ゴムと、素練り促進剤と、ヒドラジド化合物と、不飽和脂肪酸グリセリド類とを含み、ゴム成分100質量部に対する、カーボンブラック及びシリカの合計含有量が30~120質量部であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
イソプレン系ゴム、フィラー(特に、カーボンブラック)を含有するゴム組成物において、素練り促進剤の使用により加工性を改善できる一方で、低燃費性が悪化する傾向があるが、素練り促進剤及びヒドラジド化合物を併用することにより、低燃費性の悪化を抑制できる。
一方、不飽和脂肪酸グリセリド類をフィラー(特に、カーボンブラック、シリカ、なかでも、シリカ)と併用することにより、フィラー(特に、カーボンブラック、シリカ、なかでも、シリカ)の分散性が向上する。
そして、イソプレン系ゴムを含有するゴム組成物において、素練り促進剤と、ヒドラジド化合物と、不飽和脂肪酸グリセリド類とをフィラーと共に配合することにより、素練り促進剤の配合により加工性を良好に保ちつつ、フィラーの分散性も向上し、ゴム自体の発熱性も抑えられることにより、加工性、低燃費性、破壊特性の総合性能が改善される。
特に、イソプレン系ゴムを含有するゴム組成物において、ヒドラジド化合物と、不飽和脂肪酸グリセリド類とを併用することにより、加工性、低燃費性、破壊特性の総合性能を相乗的に改善でき、良好な加工性、低燃費性、破壊特性の総合性能が得られる。
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としては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRとしては、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としては、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。
ジエン系ゴムとしては、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)などが挙げられる。また、上記以外のゴム成分としては、ブチル系ゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。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。なかでも、SBR、BRが好ましく、BRがより好ましい。
なお、本明細書において、Mw、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(東ソー(株)製GPC-8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMULTIPORE HZ-M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めることができる。
なお、ジエン系ゴムの含有量には、イソプレン系ゴムの含有量も含まれる。
変性ジエン系ゴムとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するジエン系ゴムであればよく、例えば、ジエン系ゴム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ジエン系ゴム(末端に上記官能基を有する末端変性ジエン系ゴム)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性ジエン系ゴムや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性ジエン系ゴム(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ジエン系ゴム)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ジエン系ゴム等が挙げられる。
なお、本明細書において、SBRのスチレン含量は、H1-NMR測定により算出される。
本明細書において、素練り促進剤とは、通常、素練り時間を短縮する目的で、ゴムの素練り工程において加えられる薬剤をいい、しゃく解剤又はペプタイザーともいう。
なお、本明細書において、素練り促進剤の融点は、JIS-K6220の目視法に従って測定される値である。
本明細書において、ヒドラジド化合物は、ヒドラジド基(-CONHNH2)を有する化合物を意味する。ヒドラジド化合物が有するヒドラジド基の数は特に限定されないが、ヒドラジド化合物は、ヒドラジド基を分子中に1つ又は2つ有するヒドラジド化合物であることが好ましく、ヒドラジド基を分子中に2つ有するジヒドラジド化合物であることがより好ましい。
本明細書において、不飽和脂肪酸グリセリド類とは、脂肪酸がグリセロール(グリセリン)とエステル結合した、モノ、ジ又はトリグリセリドであって、構成する脂肪酸部分が不飽和脂肪酸に由来するグリセリド類を意味する。
また、エステルについては、モノ、ジ、トリエステルのいずれでもよいが、好ましくはモノエステル(モノグリセリド)である。
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。
なお、カーボンブラックのDBPは、JIS-K6217-4:2001に準拠して測定できる。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037-81に準拠して測定できる。
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。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。
液状ジエン系重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、1.0×103以上であることが好ましく、3.0×103以上であることがより好ましく、2.0×105以下であることが好ましく、1.5×104以下であることがより好ましい。
なお、本明細書において、液状ジエン系重合体のMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。
なお、可塑剤の含有量には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイルの量も含まれる。
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。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。
加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT-N)等のチウラム系加硫促進剤;N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が好ましく、スルフェンアミド系加硫促進剤及びグアニジン系加硫促進剤の併用がより好ましい。
樹脂としては、特に限定されないが、例えば、固体状のアルキルフェノール系樹脂、スチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、アクリル系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂(DCPD系樹脂)等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
老化防止剤としては、例えば、フェニル-α-ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4′-ビス(α,α′-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N-イソプロピル-N′-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N′-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン等のp-フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス-[メチレン-3-(3′,5′-ジ-t-ブチル-4′-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、p-フェニレンジアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤が好ましく、p-フェニレンジアミン系老化防止剤がより好ましい。
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス;植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス;エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックスなどが挙げられる。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。
イソプレン系ゴム、素練り促進剤、及びヒドラジド化合物を混練する素練り工程と、
素練り工程により得られた混練物と、不飽和脂肪酸グリセリド類とを混練するベース練り工程と、
ベース練り工程により得られた混練物と、架橋剤(加硫剤)及び加硫促進剤とを混練する仕上げ練り工程と
を含む製造方法により製造されることが好ましい。
ベース練り工程においては、上記成分に加えて、更に、カーボンブラック及び/又はシリカ(好ましくはカーボンブラック及びシリカ)を混練することが好ましい。これにより、効果がより好適に得られる。
天然ゴム(NR):TSR20
素練り促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクタイザーSD(o,o’-ジベンズアミドジフェニルジスルフィドとステアリン酸等の添加物との混合物、融点:54℃)
ヒドラジド化合物1:東京化成工業(株)製のアジピン酸ジヒドラジド
ヒドラジド化合物2:東京化成工業(株)製のn-オクタノヒドラジド(オクタン酸ヒドラジド)
ヒドラジド化合物3:東京化成工業(株)製のイソフタル酸ジヒドラジド
ブタジエンゴム(BR):宇部興産(株)製のウベポールBR150B(シス含量:98質量%)
カーボンブラック:東海カーボン(株)製のシースト9 SAF(N2SA:142m2/g、DBP:115ml/100g)
シリカ:EVONIK-DEGUSSA社製のVN3(N2SA:175m2/g)
不飽和脂肪酸グリセリド:花王(株)製のレオドール MO-60(グリセロールモノオレエート)
プロセスオイル:出光興産(株)製のプロセスオイルNR
シランカップリング剤:EVONIK-DEGUSSA製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
ワックス:大内新興化学(株)製のサンノックN
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン)
酸化亜鉛:三井金属工業(株)製の酸化亜鉛2種
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン)
(1)素練工程
バンバリーミキサーを用いて、表1~3に示す配合内容に従い、ゴム成分を排出温度150℃で1.5分間素練りし、素練りゴムを得た。
(2)ベース練工程
(1)の素練工程で得られた素練ゴムに、表1~3に示す配合内容に従い、ベース練工程の項目に記載の配合成分を加え、バンバリーミキサーを用いて、排出温度150℃で2.5分混練りし、混練物を得た。
(3)仕上げ練工程
オープンロールを用いて、(2)のベース練工程で得られた混練物に、表1~3に示す配合内容に従い、仕上げ練工程の項目に記載の材料を加えて混練りし、ゴム温度が約110℃になった時点で排出し、未加硫ゴム組成物を得た。
(4)加硫工程
(3)の工程で得られた未加硫ゴム組成物を2mmの平面シートに成形し、170℃で10分間、2mm厚の金型でプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
JIS K6251:2010に基づいて、得られた加硫ゴム組成物からダンベル状6号形試験片を作製し、該試験片を用いて25℃雰囲気下において引張試験を実施して破断強度TB(MPa)、破断時伸びEB(%)を測定した。そして、TB×EB/2(MPa・%)を算出した。結果は、基準比較例の結果を100として指数表示した。指数が大きいほど、破壊特性に優れることを示す。
粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度30℃、周波数10Hz、初期歪10%および動歪2%の条件下で、上記加硫ゴム組成物の損失正接(tanδ)を測定し、基準比較例を100として指数表示した。指数が大きいほど、転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。
得られた未加硫ゴム組成物について、JIS K 6300に準拠したムーニー粘度の測定方法に従い、130℃でムーニー粘度を測定した。基準比較例の値を100として指数表示した。指数が大きいほど粘度が低く、加工性に優れていることを示す。
Claims (5)
- イソプレン系ゴムと、素練り促進剤と、ヒドラジド化合物と、不飽和脂肪酸グリセリド類とを含み、
前記素練り促進剤が、芳香族メルカプタン系化合物、芳香族ジスルフィド系化合物、芳香族メルカプタン金属塩系化合物のいずれかを含む化合物であり、
前記ヒドラジド化合物が、下記式(1)又は(2)で表される化合物であり、
前記不飽和脂肪酸グリセリド類が、炭素数が6~30である不飽和脂肪酸がグリセロールとエステル結合した、モノ、ジ又はトリグリセリドであり、
前記イソプレン系ゴム100質量部に対する、前記素練り促進剤の含有量が0.01~0.5質量部であり、
前記素練り促進剤100質量部に対する、前記ヒドラジド化合物の含有量が50~1000質量部であり、
ゴム成分100質量部に対する、前記不飽和脂肪酸グリセリド類の含有量が0.1~20質量部であり、
ゴム成分100質量部に対する、カーボンブラック及びシリカの合計含有量が30~120質量部であるタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ヒドラジド化合物の含有量が、イソプレン系ゴム100質量部に対して、0.3~1.2質量部である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- カーボンブラック及びシリカを含む請求項1又は2記載のタイヤ用ゴム組成物。
- トレッド用ゴム組成物である請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1~4のいずれかに記載のゴム組成物を用いたトレッドを有するタイヤ。
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